(57)【要約】【課題】二重スピン偏極層を備えた高スピントルク効率スピントルク発振器（ＳＴＯ）を提供する。【解決手段】ＭＡＭＲヘッドは、主磁極と、主磁極の近くに位置付けされたＳＴＯとを含む。ＳＴＯは、主磁極の上方に位置付けされた第１の垂直磁性層であって、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層である第１の垂直磁性層と、第１の垂直磁性層の上方に位置付けされた第１の非磁性伝達層と、第１の非磁性伝達層の上方に位置付けされた膜面内に磁化容易面を効果的に有し、かつ、ＦＧＬである磁性層と、磁性層の上方に位置付けされた第２の非磁性伝達層と、第２の非磁性伝達層の上方に位置付けされた第２の垂直磁性層であって、膜面に垂直な方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層である第２の垂直磁性層とを含む。【選択図】図６
2014099234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極と、
前記主磁極の近くに位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）と
を備え、
前記ＳＴＯは、
前記主磁極の上方に位置付けされた第１の垂直磁性層であって、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）である第１の垂直磁性層と、
前記第１の垂直磁性層の上方に位置付けされた第１の非磁性伝達層（スペーサ層１）と、
前記第１の非磁性伝達層の上方に位置付けされた前記膜面内に磁化容易面を効果的に有する磁性層であって、磁界発生層（ＦＧＬ）である磁性層と、
前記磁性層の上方に位置付けされた第２の非磁性伝達層（スペーサ層２）と、
前記第２の非磁性伝達層の上方に位置付けされた第２の垂直磁性層であって、前記膜面に垂直な前記方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層（ＳＰＬ２）である第２の垂直磁性層と
を含む、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッド。
【請求項２】
前記第１の垂直磁性層の膜厚が、前記第２の垂直磁性層の膜厚より大きい、請求項１に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項３】
前記ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流が前記第１の垂直磁性層から前記第２の垂直磁性層へ流れる、請求項２に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項４】
前記第１の垂直磁性層の膜厚が、前記第２の垂直磁性層の膜厚の少なくとも２倍であり、前記ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流が前記第１の垂直磁性層から前記第２の垂直磁性層へ流れる、請求項１に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項５】
前記第１の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約３ｎｍである、請求項４に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項６】
前記第２の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約０．５ｎｍである、請求項４に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項７】
前記第１の垂直磁性層の膜厚が、前記第２の垂直磁性層の膜厚より小さい、請求項１に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項８】
前記ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流が前記第２の垂直磁性層から前記第１の垂直磁性層へ流れる、請求項７に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項９】
前記第２の垂直磁性層の膜厚が、前記第１の垂直磁性層の膜厚の少なくとも２倍であり、前記ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流が前記第２の垂直磁性層から前記第１の垂直磁性層へ流れる、請求項１に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項１０】
前記第２の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約３ｎｍである、請求項９に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項１１】
前記第１の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約０．５ｎｍである、請求項９に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項１２】
前記第１の垂直磁性層および前記第２の垂直磁性層が、Ｃｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｆｅおよびそれらの合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＭＡＭＲヘッド。
【請求項１３】
請求項１に記載の少なくとも１つのＭＡＭＲヘッドと、
垂直磁気記録媒体と、
前記少なくとも１つのＭＡＭＲヘッド上を磁気記録媒体に通過させるためのドライブ機構と、
前記少なくとも１つのＭＡＭＲヘッドの動作を制御するための、前記少なくとも１つのＭＡＭＲヘッドに電気的に接続された制御部と
を含む、磁気データ記憶システム。
【請求項１４】
基板の上方に主磁極を形成するステップと、
前記主磁極の上方に第１の垂直磁性層を形成するステップであって、前記第１の垂直磁性層が、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）である、ステップと、
前記第１の垂直磁性層の上方に第１の非磁性伝達層（スペーサ層１）を形成するステップと、
前記第１の非磁性伝達層の上方に磁性層を形成するステップであって、前記磁性層が磁界発生層（ＦＧＬ）であり、かつ、前記膜面内に磁化容易面を効果的に有する、ステップと、
前記磁性層の上方に第２の非磁性伝達層（スペーサ層２）を形成するステップと、
前記第２の非磁性伝達層の上方に第２の垂直磁性層を形成するステップであって、前記第２の垂直磁性層が、前記膜面に垂直な前記方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層（ＳＰＬ２）である、ステップと
を含む、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドを形成する方法。
【請求項１５】
前記第１の垂直磁性層の膜厚が、前記第２の垂直磁性層の膜厚より大きく、前記ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流が前記第１の垂直磁性層から前記第２の垂直磁性層へ流れる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の垂直磁性層の膜厚が、前記第２の垂直磁性層の膜厚の少なくとも２倍であり、前記第１の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約３ｎｍであり、前記第２の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約０．５ｎｍである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の垂直磁性層の膜厚が、前記第２の垂直磁性層の膜厚よりも小さく、前記ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流が前記第２の垂直磁性層から前記第１の垂直磁性層へ流れる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の垂直磁性層の膜厚が、前記第１の垂直磁性層の膜厚の少なくとも２倍であり、前記ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流が前記第２の垂直磁性層から前記第１の垂直磁性層へ流れる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約３ｎｍであり、前記第１の垂直磁性層の前記膜厚が少なくとも約０．５ｎｍである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の垂直磁性層および前記第２の垂直磁性層が、Ｃｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｆｅ、およびそれらの合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録、特に磁気ディスクドライブ内で使用するための垂直磁気記録ヘッドの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）は、磁気ディスクドライブ内で使用される磁気ディスクなどの磁気媒体の面記録密度を改善するための記録方法として使用されている。ＭＡＭＲでは、主磁極から発する磁界に加えて、スピントルク発振器（ＳＴＯ）からの交流（ＡＣ）磁界が媒体に印加される。ＡＣ磁界が媒体に印加されると、媒体の保磁力が下がるため、高品質の磁気記録が容易になる。このようにＭＡＭＲでは、媒体の保磁力の低下をもたらすために、十分に大きいＡＣ磁界を発生させるＳＴＯを開発することが重要である。
【０００３】
図５に示すように、先行技術によれば、ＳＴＯ５００は、ＡＣ磁界を発生させるための磁界発生層（ＦＧＬ：field generation layer）５０２と、中間層（スペーサとも呼ばれる）５０４と、スピン偏極トルクを伝達するためのスピン偏極層（ＳＰＬ：spin polarization layer）５０６とから構成されてもよい。磁界５０８が書込器からＳＴＯ５００に印加される際、電流５１０をＳＴＯ５００に流すことによって、ＳＴＯ５００が振動し、ＡＣ磁界が媒体に印加される。大きいＡＣ磁界を発生させるためには、スピントルクを効果的に与えることによって、ＦＧＬ５０２の全体的な磁化が面内に方向付けされる状態でＳＴＯ５００が振動しなければならない。
【０００４】
ＦＧＬ５０２の上方または下方に垂直異方性膜を直接積層する構造も使用されている。この構造の目的は、様々なＦＧＬ５０２磁区から発する単一の磁区（magnetic domain）を生成することである。
【０００５】
しかしながら、現在使用されているＳＴＯ５００構造内で発生するＡＣ磁界は低いため、十分なアシスト効果を得ることができない。このように、ＦＧＬ５０２を打つスピントルクの大きさは十分に強くない。このことの１つの理由は、ＦＧＬ５０２とＳＰＬ５０６との境界面でスピントルクが強く作用するために、ＳＰＬ５０６に近い位置でのＦＧＬ５０２の磁化が、膜の面内方向に配向しているからである。しかしながら、ＳＰＬ５０６から遠く離れた位置でのＦＧＬ５０２の磁化は、膜に垂直な方向に配向している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、高いＡＣ磁界を発生させることができるＳＴＯ５００の開発における問題は、ＦＧＬの磁化をすべて膜面内に配向させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドは、主磁極と、主磁極の近くに位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）であって、主磁極の上方に位置付けされた第１の垂直磁性層であって、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）である第１の垂直磁性層と、第１の垂直磁性層の上方に位置付けされた第１の非磁性伝達層（スペーサ層１）と、第１の非磁性伝達層の上方に位置付けされた膜面内に磁化容易面を効果的に有し、かつ、磁界発生層（ＦＧＬ）である磁性層と、磁性層の上方に位置付けされた第２の非磁性伝達層（スペーサ層２）と、第２の非磁性伝達層の上方に位置付けされた第２の垂直磁性層であって、膜面に垂直な方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層（ＳＰＬ２）である第２の垂直磁性層とを含むＳＴＯとを含む。
【０００８】
別の実施形態では、ＭＡＭＲヘッドを形成する方法は、基板の上方に主磁極を形成するステップと、主磁極の上方に第１の垂直磁性層を形成するステップであって、第１の垂直磁性層が、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）であるステップと、第１の垂直磁性層の上方に第１の非磁性伝達層（スペーサ層１）を形成するステップと、第１の非磁性伝達層の上方に磁性層を形成するステップであって、磁性層がＦＧＬであり、かつ、膜面内に磁化容易面を効果的に有するステップと、磁性層の上方に第２の非磁性伝達層（スペーサ層２）を形成するステップと、第２の非磁性伝達層の上方に第２の垂直磁性層を形成するステップであって、第２の垂直磁性層が、膜面に垂直な方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層（ＳＰＬ２）であるステップとを含む。
【０００９】
本発明の他の態様および利点は、図面と関連付けられ、例として本発明の原理を示す以下の詳細な説明から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】磁気記録ディスクドライブシステムの簡略図である。
【図２Ａ】長手記録フォーマットを使用する記録媒体の断面における概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａのような長手記録のための従来の磁気記録ヘッドと記録媒体との組合せの概略図である。
【図２Ｃ】垂直記録フォーマットを使用する磁気記録媒体である。
【図２Ｄ】片面に垂直記録するための記録ヘッドと記録媒体との組合せの概略図である。
【図２Ｅ】媒体の両面に別々に記録するようになされた記録装置の概略図である。
【図３Ａ】螺旋コイルを備えた垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図３Ｂ】螺旋コイルを備えたピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図４Ａ】ループコイルを備えた垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】ループコイルを備えたピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図５】先行技術による、スピントルク発振器（ＳＴＯ）を使用する従来の構造の簡略図である。
【図６】一実施形態による、ＳＴＯを使用する提案した構造の簡略図である。
【図７】一実施形態による、提案した垂直磁気記録ヘッドの簡略図である。
【図８】一実施形態による、提案した構造によって生成した振動を示す。
【図９】従来の構造および提案した構造についての信号対雑音比（ＳＮＲ）とＳＴＯ電流との関係を示す。
【図１０】一実施形態による、提案した構造による第１および第２のスピン偏極層の膜厚変化に対するＳＴＯの振動性能を示す。
【図１１】別の実施形態による、ＳＴＯを使用する提案した構造の簡略図である。
【図１２】一実施形態による方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の記述は、本発明の一般的な原理を例証する目的でなされるものであり、本明細書で請求する発明概念を限定することを意図しない。さらに、本明細書で記述する特定の特徴は、様々な可能な組合せおよび置換のそれぞれにおいて、他の記述された特徴と組み合わせて使用することができる。
【００１２】
本明細書で特記しない限り、すべての用語は、当業者によって理解される意味、および／または、辞書、論文などで定義されるような意味と同様に、明細書から示唆される意味を含み、最も広く解釈することができる。
【００１３】
明細書および添付の請求項で使用するように、単数形「１つの」および「その」は、特記しない限り、複数の指示対象を含むことも留意しなければならない。
【００１４】
一般的な一実施形態では、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドは、主磁極と、主磁極の近くに位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）であって、主磁極の上方に位置付けされた第１の垂直磁性層であって、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）である第１の垂直磁性層と、第１の垂直磁性層の上方に位置付けされた第１の非磁性伝達層（スペーサ層１）と、第１の非磁性伝達層の上方に位置付けされた膜面内に磁化容易面を効果的に有し、かつ、磁界発生層（ＦＧＬ）である磁性層と、磁性層の上方に位置付けされた第２の非磁性伝達層（スペーサ層２）と、第２の非磁性伝達層の上方に位置付けされた第２の垂直磁性層であって、膜面に垂直な方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層（ＳＰＬ２）である第２の垂直磁性層とを含むＳＴＯとを含む。
【００１５】
別の一般的な実施形態では、ＭＡＭＲヘッドを形成する方法は、基板の上方に主磁極を形成するステップと、主磁極の上方に第１の垂直磁性層を形成するステップであって、第１の垂直磁性層が、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）である、ステップと、第１の垂直磁性層の上方に第１の非磁性伝達層（スペーサ層１）を形成するステップと、第１の非磁性伝達層の上方に磁性層を形成するステップであって、磁性層がＦＧＬであり、かつ、膜面内に磁化容易面を効果的に有する、ステップと、磁性層の上方に第２の非磁性伝達層（スペーサ層２）を形成するステップと、第２の非磁性伝達層の上方に第２の垂直磁性層を形成するステップであって、第２の垂直磁性層が、膜面に垂直な方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層（ＳＰＬ２）である、ステップとを含む。
【００１６】
ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態によるディスクドライブ１００が示される。図１に示すように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２はスピンドル１１４に支持され、ディスクドライブモータ１１８によって回転する。各ディスク上への磁気記録は、典型的にはディスク１１２上における同心データトラック（図示せず）の環状パターンの形状をとる。
【００１７】
少なくとも１つのスライダ１１３がディスク１１２の近くに位置付けされ、各スライダ１１３は、１つまたは複数の磁気読取／書込ヘッド１２１を支持する。ディスクが回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２上を半径方向内向きおよび外向きに移動し、それにより、ヘッド１２１が所望のデータが記録および／または書き込まれるディスクの異なるトラックに接近し得る。各スライダ１１３は、サスペンション１１５を使用して、アクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、ディスク表面１２２に対してスライダ１１３に付勢する僅かなばね力を提供する。各アクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ１２７に取り付けられる。図１に示すようなアクチュエータ１２７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定の磁界内で移動可能なコイルを含み、コイルの移動方向および移動速度は、制御部１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００１８】
ディスク記憶システムの動作中、ディスク１１２の回転により、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に、スライダに上向きの力または揚力を及ぼす空気軸受（air bearing）が生成される。このように空気軸受は、サスペンション１１５の僅かなばね力を平衡させて、通常動作中、小さくかつ実質的に一定の間隔だけ、スライダ１１３をディスク表面から離して、その僅かに上方で支持する。いくつかの実施形態によっては、スライダ１１３はディスク表面１２２に沿って摺動してもよいことに留意されたい。
【００１９】
ディスク記憶システムの様々な構成要素は、動作中、アクセス制御信号および内部クロック信号などの、制御ユニット１２９で生成される制御信号によって制御される。典型的には、制御ユニット１２９は、論理制御回路、記憶装置（例えばメモリ）、およびマイクロプロセッサを含む。制御ユニット１２９は、ドライブモータ制御信号などの様々なシステム操作を制御するための制御信号を通信線１２３上で、またヘッド位置制御信号およびシーク制御信号を通信線１２８上で生成する。通信線１２８上の制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置付けするための所望の電流プロファイルを提供する。読取信号および書込信号は、記録チャンネル１２５を介して読取／書込ヘッド１２１間で通信される。
【００２０】
典型的な磁気ディスク記憶システムの上記記述および図１の添付図は説明するためだけのものである。ディスク記憶システムは多数のディスクおよびアクチュエータを含んでもよく、各アクチュエータは多数のスライダを支持してもよいことは明白である。
【００２１】
またインターフェースは、すべて当業者によって理解されるように、ディスクドライブと（一体化または外部の）ホストとの間で通信して、データを送受信するために、かつ、ディスクドライブの動作を制御してディスクドライブの状態をホストに通信するために備えてもよい。
【００２２】
典型的なヘッドでは、誘導性書込ヘッドは、１つまたは複数の絶縁層（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を含み、絶縁スタックは第１および第２の磁極片層（pole piece layer）の間に位置付けされる。書込ヘッドの空気軸受表面（ＡＢＳ）において、ギャップ層によって第１および第２の磁極片層の間にギャップが形成される。両磁極片層は、バックギャップにおいて接続されてもよい。電流はコイル層の中を流れ、これにより両磁極片内に磁界が生成される。回転している磁気ディスク上の円形トラックなどの移動している媒体上のトラックに磁界情報のビットを書き込む目的で、ＡＢＳにおいて磁界がギャップの両端を取り巻く。
【００２３】
第２の磁極片層は、ＡＢＳからフレアポイントまで延在する極先端部分、およびフレアポイント（flare point）からバックギャップまで延在するヨーク部分を有する。フレアポイントは、ヨークを形成するように第２の磁極片が広がり始める場所である。フレアポイントの配置は、情報を記録媒体上に書き込むために生成される磁界の大きさに直接影響を与える。
【００２４】
一例示的実施形態によれば、磁気データ記憶システムは、本明細書で記述するような任意の実施形態による少なくとも１つの磁気ヘッドと、磁気媒体と、少なくとも１つの磁気ヘッド上を磁気媒体に通過させるためのドライブ機構と、少なくとも１つの磁気ヘッドを制御するための少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に接続された制御部とを含んでもよい。
【００２５】
図２Ａは、図１に示したような磁気ディスク記録システムと共に使用されるなどの従来の記録媒体を概略的に示す。この媒体は、媒体自体の面内またはその面に平行に、磁気インパルスを記録するために使用される。記録媒体、この場合、記録ディスクは、適切で従来の磁性層のオーバーレイコーティング２０２を備えた、ガラスなどの適切な非磁性材料の支持基板２００を基本的に含む。
【００２６】
図２Ｂは、好ましくは薄膜ヘッドであってもよい従来の記録／再生ヘッド２０４と、図２Ａのような従来の記録媒体との動作関係を示す。
【００２７】
図２Ｃは、図１に示すような磁気ディスク記録システムと共に使用されるような記録媒体の表面に実質的に垂直な磁気インパルスの配向を概略的に示す。そのように垂直に記録するために、媒体は高い透磁率を有する材料の下層２１２を典型的に含む。次いで、下層２１２は、好ましくはこの下層２１２に対して高い保磁力を有する、磁性材料のオーバーレイコーティング２１４を備える。
【００２８】
図２Ｄは、垂直ヘッド２１８と記録媒体との動作関係を示す。図２Ｄに示した記録媒体は、上記図２Ｃに関して記載した高透磁率の下層２１２と、磁性材料のオーバーレイコーティング２１４との両方を含む。しかしながら、これらの層２１２および２１４の両方が、適切な基板２１６に適用されていることが示されている。典型的には、層２１２と２１４との間には「交換ブレーク（exchange-break）」層または「中間層」と呼ばれる付加的な層（図示せず）も存在する。
【００２９】
この構造では、垂直ヘッド２１８の極間に延在する磁束線が、記録媒体の高透磁率下層２１２を有する記録媒体のオーバーレイコーティング２１４の内外に向かって輪を作る。その記録媒体は、媒体の表面に略垂直な方向にオーバーレイコーティング２１４内に磁束線を通させ、媒体表面に実質的に垂直な磁化軸を有する磁気インパルスの形で、下層２１２に対して高い保磁力を有することが好ましい磁性材料のオーバーレイコーティング２１４内に情報を記録する。磁束は、軟下層２１２によって導かれ、ヘッド２１８の戻り層（Ｐ１）に戻る。
【００３０】
図２Ｅは、基板２１６が、その２つの対向面それぞれの上に層２１２および２１４を担持し、媒体の各面上の磁性コーティング２１４の外表面に隣接して位置付けされた適切な記録ヘッド２１８を備え、媒体の各面への記録を可能にする類似の構造を示す。
【００３１】
図３Ａは、垂直磁気ヘッドの断面図である。図３Ａでは、螺旋コイル３１０および３１２が、ステッチ磁極３０８内に磁束を生成するために使用され、次いで、その磁束を主磁極３０６に送る。コイル３１０はページの外へ延在するコイルを示し、一方コイル３１２はページの中へ延在するコイルを示す。ステッチ磁極３０８は、ＡＢＳ３１８から凹んでいてもよい。絶縁体３１６はコイルを囲み、要素のうちのいくつかを支持してもよい。構造の右にある矢印で示すように、媒体の進行方向はまず、媒体に下部戻り磁極３１４を通過させ、次いでステッチ磁極３０８、主磁極３０６、シールド（図示せず）の周りのラップに接続してもよいトレーリングシールド３０４を過ぎて、最後に上部戻り磁極３０２を通過させる。これらの構成要素の各々は、ＡＢＳ３１８に接触する部分を有してもよい。ＡＢＳ３１８は、構造の右側にわたって示される。
【００３２】
垂直書込みは、磁束を、ステッチ磁極３０８を通って、主磁極３０６へ、次いでＡＢＳ３１８の方へ位置付けされたディスクの表面へ強制的に向かわせることにより達成される。
【００３３】
図３Ｂは、図３Ａのヘッドに類似した特徴を有するピギーバック磁気ヘッドを示す。２つのシールド３０４および３１４は、ステッチ磁極３０８および主磁極３０６の側面に位置付けされる。さらに、センサシールド３２２、３２４を示す。センサ３２６は、典型的にはセンサシールド３２２と３２４との間に位置付けされる。
【００３４】
図４Ａは、ステッチ磁極４０８に磁束を供給するための、時にはパンケーキ構造と呼ばれるループコイル４１０を使用する一実施形態の概略図である。次いで、ステッチ磁極は主磁極４０６にこの磁束を供給する。この配向では、下部戻り磁極は任意である。絶縁体４１６はコイル４１０を囲み、ステッチ磁極４０８および主磁極４０６を支持してもよい。ステッチ磁極は、ＡＢＳ４１８から凹んでいてもよい。構造の右にある矢印で示すように、媒体の進行方向は、媒体にステッチ磁極４０８、主磁極４０６、シールド（図示せず）の周りのラップに接続してもよいトレーリングシールド４０４を過ぎて、最後に上部戻り磁極４０２を通過させる（それらすべては、ＡＢＳ４１８に接触する部分を有してもよく、有さなくてもよい）。ＡＢＳ４１８は、構造の右側にわたって示される。トレーリングシールド４０４は、実施形態によっては主磁極４０６に接触してもよい。
【００３５】
図４Ｂは、パンケーキコイルを形成するように周りに巻き付けたループコイル４１０を含む図４Ａのヘッドに類似した特徴を有する別の種類のピギーバック磁気ヘッドを示す。さらに、センサシールド４２２、４２４を示す。センサ４２６は、典型的にはセンサシールド４２２と４２４との間に位置付けされる。
【００３６】
図３Ｂおよび図４Ｂには、任意のヒータを磁気ヘッドのＡＢＳでない側の近くに示す。加熱要素（ヒータ）も、図３Ａおよび図４Ａに示した磁気ヘッド内に含まれてもよい。このヒータの位置は、突出部が所望される場所、周囲層の熱膨張率などの設計パラメータに基づいて変わってもよい。
【００３７】
次に図６を参照すると、磁気ヘッドの他の構成要素を備えた内容の一実施形態によるスピントルク発振器（ＳＴＯ）６００が示される。このＳＴＯ６００は、様々な実施形態によるマイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）ヘッドと共に使用してもよい。ＳＴＯ６００は、磁界発生層（ＦＧＬ）６０２の下方に位置付けされた第１のスペーサ層（スペーサ１）６０４の下方に第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）６０６と、次いで第２のスペーサ層（スペーサ２）６１４と、第２のＳＰＬ（ＳＰＬ２）６１２とを有する。
【００３８】
図７に示すように、磁気記録ヘッド７００は、交流（ＡＣ）磁界を発生させるためのＳＴＯ６００と、記録ヘッド磁界を発生させるための主磁極７０２と、主磁極７０２内の磁界を励起するためのコイル７０４と、トレーリングシールド７０６とを含んでもよい。図７には示していないが、いくつかの手法による主磁極７０２のトラック幅方向の外部上に側面シールドを備えてもよい。加えて、参考のため図７に示すように、磁気記録媒体７１２を備えてもよいが、これは磁気ヘッド７００の一部ではない。
【００３９】
ＳＴＯ６００は、下層７０８と、ＳＰＬ１  ６０６と、第１の非磁性中間層（スペーサ１）６０４と、ＦＧＬ６０２と、第２の非磁性中間層（スペーサ２）６１４と、ＳＰＬ２  ６１２と、キャップ層７１０とを含む。図６に示すように、ＳＴＯ６００に印加される電流はＳＰＬ１  ６０６からＳＰＬ２  ６１２への方向である。好ましくは、下層７０８およびキャップ層７１０は、導電性金属材料を含んでもよい。この構造例では、様々な実施形態による下層７０８は、約２ｎｍなどの約０．５ｎｍ〜約５ｎｍであってもよく、またＴａなどの任意の適切な材料を含んでもよい。様々な実施形態によるキャップ層７１０は、約２ｎｍなどの約０．５ｎｍ〜約５ｎｍであってもよく、またＣｒなどの任意の適切な材料を含んでもよい。様々な実施形態によるＦＧＬ６０２は、約１２ｎｍなどの約９ｎｍ〜約１５ｎｍであってもよく、またＣｏＦｅまたはいくつかの他の元素を組み込んでいるＣｏＦｅ合金などの任意の適切な材料を含んでもよい。
【００４０】
垂直異方性磁界（Ｈｋ）は、手法によっては約０であってもよい。飽和磁化（Ｍｓ）は、手法によっては約２．３Ｔであってもよい。ＦＧＬ磁化の面内構成要素を増加させる観点から、好ましい材料は、より大きい飽和磁化と、０または負の垂直異方性エネルギーとを有する。第１および第２の非磁性中間層（スペーサ１および２）６０４、６１４の両方は、Ｃｕを含んでもよく、一手法では約２ｎｍなどの約０．５ｎｍ〜約５ｎｍの膜厚を有してもよい。非磁性中間層６０４、６１４の材料は、任意の非磁性導電性金属材料であってもよく、任意の特定の材料に限定されない。
【００４１】
ＳＰＬ１  ６０６およびＳＰＬ２  ６１２の両方は、手法によっては、Ｃｏ／ＮｉまたはいくつかのＣｏ／Ｎｉ合金などの任意の適切な材料を含んでもよい。ＳＰＬ１  ６０６の膜厚（ｔ＿ＳＰＬ１）は、一手法では約９ｎｍなどの約５ｎｍ〜約１５ｎｍであってもよい。ＳＰＬ２  ６１２の膜厚（ｔ＿ＳＰＬ２）は、一手法では約３ｎｍなどの約０．５ｎｍ〜約６ｎｍであってもよい。ＳＰＬ１  ６０６およびＳＰＬ２  ６１２の両方のＭｓは、一手法では約１．２Ｔであってもよい。垂直異方性磁界は、一手法では約１３ｋＯｅであってもよい。ＳＰＬ１  ６０６およびＳＰＬ２  ６１２の両方は、垂直異方性磁界を有し、以下の関係を満たす。
ｔ＿ＳＰＬ１≧２（ｔ＿ＳＰＬ２）    式１
ｔ＿ＳＰＬ１≧３．０ｎｍ            式２
ｔ＿ＳＰＬ２≧０．５ｎｍ            式３
【００４２】
さらに、電流フローの方向は、好ましい実施形態によればＳＰＬ１→ＦＧＬ→ＳＰＬ２である。
【００４３】
この構造によれば、図８に示すような良好な振動が実現され得る。さらに、図９に示す従来の構造のアシスト効果より大きいアシスト効果を得ることができる。
【００４４】
図１０は、提案した構造によるＳＰＬ１およびＳＰＬ２の膜厚変更に対するＳＴＯの振動性能を示す。図８に示すように、図６に示した構造例は提案した構造に対応し、良好な振動を示す。加えて、良好な振動が式１〜３を満たす範囲に示されることは明らかである。
【００４５】
次に、提案した構造内により高いＡＣ磁界を得るためのいくつかの要因について、一実施形態によって以下に述べる。図６に示すように、提案した構造は、ＳＰＬ２  ６１２とＦＧＬ６０２との間の相互作用によって引き起こされるＵモード振動と共に、ＳＰＬ１  ６０６とＦＧＬ６０２との間の相互作用によって引き起こされるＴモード振動を同時に開始する。Ｔモードという名称は、ＦＧＬ６０２およびＳＰＬ１  ６０６のＴ形の磁化に由来する。さらに、Ｕモードという名称は、ＦＧＬ６０２およびＳＰＬ２  ６１２のＵ形の磁化に由来する。Ｔモード振動は、ＳＰＬ１側のＦＧＬ６０２における磁化の面内構成要素を増加させる役割を果たす。Ｕモード振動は、ＳＰＬ２側のＦＧＬ６０２における磁化の面内構成要素を増加させる役割を果たす。
【００４６】
結果として、ＦＧＬ６０２によって発生したＡＣ磁界の強度は、図５に示した従来の構造５００の能力を超えて増加する。これらの振動は、ＦＧＬ５０２の上方および／または下方に単一のＳＰＬ５０６のみを単に層にすることでは実現することはできない。
【００４７】
図６を再度参照すると、Ｔモード振動において、ＳＰＬ１  ６０６から反映されたスピントルクがＦＧＬ６０２に加わり、ＦＧＬ６０２が振動する。したがって、電流はＳＰＬ１  ６０６からＦＧＬ６０２へ方向に流れる。ＳＰＬ１  ６０６からのスピントルクを効率的に伝達するために、ＳＰＬ１  ６０６の磁化は膜厚の方向に安定した状態を保つ。Ｔモード振動では、ＳＰＬ１  ６０６は、垂直方向に安定して配向した状態を保つ。式２を満たすために、ＳＰＬ１  ６０６の膜厚は少なくとも３．０ｎｍであるべきであることに留意されたい。
【００４８】
さらに、Ｕモード振動は、ＳＰＬ２  ６１２およびＦＧＬ６０２を逆平行状態に保つことにより実現される。Ｕモードでは、ＳＰＬ２  ６１２の磁化は、スピントルクおよび振動開始に影響を与える。対照的に、Ｔモードでは、電流はＦＧＬ６０２からＳＰＬ２  ６１２に印加される。さらに、ＳＰＬ２  ６１２が面内方向に容易に配向するように、ＳＰＬ２  ６１２の膜厚は十分に薄くあるべきである。ＳＰＬ２  ６１２の膜厚が薄くなるにつれ、効果的な垂直方向の異方性磁化は小さくなり、スピントルク効果が強く作用する。ＳＰＬ１  ６０６の磁化の安定性が維持されている間、ＳＰＬ２  ６１２は効果的に振動する。したがって、ＳＰＬ２  ６１２の膜厚は、式１に示すようにＳＰＬ１  ６０６の膜厚の半分より小さくてもよい。さらに、ＳＰＬ１  ６０６の膜厚が薄すぎる場合、ＳＰＬ１  ６０６は複数のドメインに分かれ、もはや振動しない。式３に示すように、ＳＰＬ１  ６０６の膜厚は、式を満たすために少なくとも０．５ｎｍであるべきである。さらに、より好ましくは、安定した振動を有するために膜厚は約１．０ｎｍ以上であってもよい。
【００４９】
提案した構造によれば、ＳＴＯ６００のＦＧＬ磁化の面内構成要素を増加させることによって、強いＡＣ磁界を有するＭＡＭＲヘッドを実現してもよい。
【００５０】
図１１は、一実施形態に基づく別の構造例を示す。このＳＴＯ６５０は、様々な実施形態によるＭＡＭＲヘッドと共に使用してもよい。図１１の提案した構造は、図１１に示したＳＴＯ６５０以外は図６の提案した構造に類似している。ＳＴＯ６５０は、ＳＰＬ１  ６０６およびＳＰＬ２  ６１２について異なる膜厚を有する。違いは、流れる電流６１０（および外部磁界６０８）の方向が、ＳＰＬ２  ６１２からＳＰＬ１  ６０６への方向であることである。一実施形態による、図１１に示したこの提案した構造では、ＳＰＬ１  ６０６の膜厚は、約３ｎｍなどの約１ｎｍ〜約６ｎｍであってもよく、ＳＰＬ２  ６１２の膜厚は、約９ｎｍなどの約６ｎｍ〜約１２ｎｍであってもよい。ＳＰＬ１  ６０６およびＳＰＬ２  ６１２は、一実施形態において以下の式を満たしてもよい。
ｔ＿ＳＰＬ２≧２（ｔ＿ＳＰＬ１）    式４
ｔ＿ＳＰＬ２≧３．０ｎｍ            式５
ｔ＿ＳＰＬ１≧０．５ｎｍ            式６
【００５１】
さらに、電流フローの方向は、ＳＰＬ２→ＦＧＬ→ＳＰＬ１である。図１１に示したこの提案した構造によれば、ＳＰＬ１  ６０６およびＦＧＬ６０２がＵモード振動を実現し、またＦＧＬ６０２およびＳＰＬ２  ６１２がＴモード振動を実現し得るため、高いＡＣ磁界を実現し得る。
【００５２】
試作品スピントルク発振器（ＳＴＯ）を一実施形態によって製造し、そのＳＴＯから生成された振動を評価した。図８に示す急峻な振動ピークを測定した。表１は、一実施形態による図６に示す提案した構造と、図５に示すような従来の構造とで得られたＳＴＯ振動周波数、ＡＣ磁界、およびアシスト効果の一例を示す。
【００５３】
【表１】
2014099234.tif 000003
【００５４】
本発明の構造および通常の構造の振動周波数は著しく異ならないが、ＡＣ磁界は提案した構造においてより大きい。その理由は、ＦＧＬに加わるスピントルクが増加するため、ＦＧＬの磁化の面内構成要素が増加するからである。
【００５５】
図９は、図５および図６にそれぞれ示すような従来の構造および提案した構造についてのＳＮＲとＳＴＯ電流との関係を示す。両方の構造においてＳＴＯ電流が増加するにつれ、ＳＮＲは改善される。しかしながら、ＳＮＲが飽和にならない従来の構造とは対照的に、提案した構造ではＳＮＲは飽和になる。ＳＴＯに印加され得る電流値は、要素の信頼性の観点から最大値を有する。したがって、実用化範囲では、提案した構造は従来の構造より高いＳＮＲを有する。例えば、ＳＴＯ電流が５ｍＡである場合、提案した構造のアシスト効果は従来の構造のアシスト効果より８ｄＢ高い１３ｄＢである。さらに、提案した構造は従来の構造より高い強度のＡＣ磁界を発生させ、効果的にＳＮＲを増加させることができる。
【００５６】
次に図１２を参照すると、一実施形態によるＭＡＭＲヘッドを形成するための方法１２００が示される。方法１２００は、様々な実施形態において、図１〜図１１に示した環境を含む任意の所望の環境と共に行ってもよい。当業者によって理解されるように、当然図１２で具体的に示した操作よりも多いまたは少ない操作を方法１２００に含めてもよい。
【００５７】
操作１２０２では、スパッタリング、メッキ、イオン蒸着などの本技術分野で既知の任意の形成を用いて、主磁極を基板上に形成する。
【００５８】
操作１２０４では、主磁極の上方に第１の垂直磁性層を形成する。第１の垂直磁性層は、膜面に垂直な方向に磁気異方性軸を有する第１のスピン偏極層（ＳＰＬ１）であり、本技術分野で既知の任意の技術を用いて形成してもよい。
【００５９】
操作１２０６では、第１の非磁性伝達層（スペーサ層１）を第１の垂直磁性層の上方に形成し、本技術分野で既知の任意の形成技術を用いて形成してもよい。
【００６０】
操作１２０８では、第１の非磁性伝達層の上方に、磁性層はＦＧＬであり、かつ、膜面内に磁化容易面を効果的に有する磁性層を形成し、本技術分野で既知の任意の形成技術を用いて形成してもよい。
【００６１】
操作１２１０では、磁性層の上方に第２の非磁性伝達層（スペーサ層２）を形成し、本技術分野で既知の任意の形成技術を用いて形成してもよい。
【００６２】
操作１２１２では、第２の非磁性伝達層の上方に第２の垂直磁性層を形成し、本技術分野で既知の任意の形成技術を用いて形成してもよい。第２の垂直磁性層は、膜面に垂直な方向に磁気異方性を有する第２のスピン偏極層（ＳＰＬ２）である。
【００６３】
一手法では、第１の垂直磁性層の膜厚は、第２の垂直磁性層の膜厚より大きくてもよく、ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流は第１の垂直磁性層から第２の垂直磁性層へ流れる。
【００６４】
さらなる手法では、第１の垂直磁性層の膜厚は、第２の垂直磁性層の膜厚の少なくとも２倍であってもよい。第１の垂直磁性層の膜厚は少なくとも約３ｎｍであってもよく、第２の垂直磁性層の膜厚は少なくとも約０．５ｎｍであってもよい。
【００６５】
一実施形態では、第１の垂直磁性層の膜厚は第２の垂直磁性層の膜厚よりも小さくてもよく、ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流は第２の垂直磁性層から第１の垂直磁性層へ流れる。
【００６６】
別の実施形態では、第２の垂直磁性層の膜厚は、第１の垂直磁性層の膜厚の少なくとも２倍であり、ＭＡＭＲヘッドの動作中、電流は第２の垂直磁性層から第１の垂直磁性層へ流れる。さらなる実施形態では、第２の垂直磁性層の膜厚は少なくとも約３ｎｍであってもよく、第１の垂直磁性層の膜厚は少なくとも約０．５ｎｍであってもよい。
【００６７】
さらに別の手法では、第１の垂直磁性層および／または第２の垂直磁性層は、Ｃｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｆｅおよびそれらの合金うちの少なくとも１つを含む。
【００６８】
様々な実施形態を上記に記述してきたが、それらは単に例として示されているものであり、限定するものではないことを理解すべきである。このように、本発明の実施形態の広がりおよび範囲は、上記の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の請求項およびそれらの等価物によってのみ定義されるべきである。
【符号の説明】
【００６９】
１００  ディスクドライブ
１１２  磁気ディスク
１１３  スライダ
１１４  スピンドル
１１５  サスペンション
１１８  ディスクドライブモータ
１１９  アクチュエータアーム
１２１  磁気読取／書込ヘッド
１２２  ディスク表面
１２３、１２８  通信線（line）
１２５  記録チャンネル
１２７  アクチュエータ
１２９  制御ユニット
２００  支持基板
２０２、２１４  オーバーレイコーティング
２０４  記録／再生ヘッド
２１２、７０８  下層
２１６  基板
２１８  垂直ヘッド
３０２、４０２  上部戻り磁極
３０４、４０４、７０６  トレーリングシールド
３０６、４０６、７０２  主磁極
３０８、４０８  ステッチ磁極
３１０、３１２  螺旋コイル
３１４  下部戻り磁極
３１６、４１６  絶縁体
３１８、４１８  ＡＢＳ
３２２、３２４、４２２、４２４  センサシールド
３２６、４２６  センサ
４１０  ループコイル
５００、６００、６５０  スピントルク発振器
５０２、６０２  磁界発生層
５０４、６０４、６１４  非磁性中間層
５０６、６０６、６１２  スピン偏極層
５０８  磁界
５１０、６１０  電流
６０８  外部磁界
７００  磁気記録ヘッド
７０４  コイル
７１０  キャップ層
７１２  磁気記録媒体
１２００  方法
１２０２、１２０４、１２０６、１２０８、１２１０、１２１２  操作
【図１】
2014099234.tif 000004
【図２Ａ】
2014099234.tif 000005
【図２Ｂ】
2014099234.tif 000006
【図２Ｃ】
2014099234.tif 000007
【図２Ｄ】
2014099234.tif 000008
【図２Ｅ】
2014099234.tif 000009
【図３Ａ】
2014099234.tif 000010
【図３Ｂ】
2014099234.tif 000011
【図４Ａ】
2014099234.tif 000012
【図４Ｂ】
2014099234.tif 000013
【図５】
2014099234.tif 000014
【図６】
2014099234.tif 000015
【図７】
2014099234.tif 000016
【図８】
2014099234.tif 000017
【図９】
2014099234.tif 000018
【図１０】
2014099234.tif 000019
【図１１】
2014099234.tif 000020
【図１２】
2014099234.tif 000021