(57)【要約】【課題】  高密度記録可能な熱磁気記録を実現する磁気ヘッド及びこれを備えた磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】  磁気ディスク２０と、加熱手段である発光素子１４と、磁気ディスク２０からの磁気情報を検出する磁気ヘッド２とを備え、磁気ヘッド２は、温度に応じて磁気特性が変化する磁気変化層４を備え、磁気変化層４は、磁気ヘッド摺動面側に配置されており、発光素子１４は、磁気変化層４を加熱することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じて磁気特性が変化する磁気変化層と、
上記磁気変化層を加熱する加熱手段とを備え、
上記磁気変化層は、磁気ヘッド摺動面側に配置されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
上記磁気変化層は反強磁性転移温度ＴＮを有し、
反強磁性転移温度ＴＮよりも高温側においては強磁性を示し、
反強磁性転移温度ＴＮよりも低温側においては反強磁性を示すことを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
上記磁気変化層は、少なくともＦｅ及びＲｈを含む合金、あるいは、上記合金において、ＦｅまたはＲｈがＩｒ，Ｒｕから選択される少なくとも一元素と置換された合金を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
上記磁気変化層は、希土類元素とアルカリ土類元素との配置が秩序化したペロブスカイト型酸化物からなることを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
さらに、外部磁界による磁気情報を再生する磁気再生素子を備え、
上記磁気変化層において、少なくとも反強磁性転移温度ＴＮ以上に昇温された領域が、上記磁気再生素子と接触していることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
上記磁気再生素子は、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性層、第２強磁性層の順に積層されたスピンバルブ構造を有することを特徴とする請求項５に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
さらに、外部磁界による磁気情報を再生する磁気再生素子を備え、
上記磁気変化層は、上記磁気再生素子の一部を構成していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
上記磁気再生素子は、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性層、上記磁気変化層の順に積層されたスピンバルブ構造を有することを特徴とする請求項７に記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
上記磁気再生素子は、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性層、上記磁気変化層、第２磁性層の順に積層されたスピンバルブ構造を有することを特徴とする請求項７に記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
さらに、外部磁界による磁気情報を再生する磁気再生素子と、
強磁性体からなる磁束ガイドとを備え、
上記磁気変化層が、磁束ガイドを介して、上記磁気再生素子と磁気的に結合していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
さらに、非磁性層を備え
上記磁気変化層が、上記非磁性層と上記磁束ガイドとの間にて発生する近接場により昇温されることを特徴とする請求項１０に記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
上記非磁性層は、銀を含むことを特徴とする請求項１１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１３】
さらに、ヨーク型の磁気再生素子を備え、
上記磁気変化層が、上記ヨーク型の磁気再生素子と磁気的に結合していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
上記ヨーク型の磁気再生素子は、上記磁気変化層を挟んで、強磁性体からなるヨークを備え、
上記磁気変化層は、一方の側で上記ヨークと磁気的に結合しており、他方の側で上記ヨークと、非磁性層により磁気的に分離されていることを特徴とする請求項１３に記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
プレーナ構造であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
インライン構造であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１７】
上記加熱手段は、上記磁気変化層に光を照射する光照射手段であることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１８】
さらに、上記磁気再生素子が基材上に形成されており、
上記光照射手段は、光を出射する発光素子と、上記発光素子から出射した光を上記磁気変化層へ導く光学素子とを備え、
上記発光素子が、上記基材以外の場所に配置されているとともに、上記光学素子が、上記基材に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の磁気ヘッド。
【請求項１９】
さらに、上記磁気再生素子が基材上に形成されており、
上記光照射手段は、光を出射する発光素子と、上記発光素子から出射した光を上記磁気変化層へ導く光学素子とを備え、
上記発光素子及び上記光学素子が、上記基材に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の磁気ヘッド。
【請求項２０】
請求項１〜１９の何れか１項に記載の磁気ヘッドはさらに磁気記録のための磁気記録素子を有し、該磁気ヘッドを備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２１】
上記磁気ヘッドに形成された上記磁気変化層を第１の磁気変化層として、第２の磁気変化層が上記磁気記録媒体に形成されており、
上記第２の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮ（Ｄ）は、上記第１の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮよりも高いことを特徴とする請求項２０に記載の磁気記録再生装置。
【請求項２２】
上記磁気ヘッドに形成された上記磁気変化層を第１の磁気変化層として、第２の磁気変化層が上記磁気記録媒体に形成されており、
上記第２の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮ（Ｄ）は、上記第１の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮよりも低いことを特徴とする請求項２０に記載の磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱磁気記録に用いる磁気ヘッド及びこれを備えた磁気記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク（以下ＨＤＤと略する）に代表される磁気メモリの高密度化は著しく、製品レベルでは６０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2、研究レベルでは１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の記録密度が報告されているが、ホームサーバ等の動画記録用ストレージとしてＨＤＤに対する高密度化、大容量化への要求は止まることがない。しかしながら、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の更なる高密度化に際しては、従来にも増して、（１）線密度と同時にトラック密度の増加（高密度記録）が重要となる。また、それとともに、高密度に記録された、すなわち磁気体積が非常に小さい磁気ビットが熱擾乱に耐えて（２）安定に保存されること（熱安定性）が必要となる。
【０００３】
このような背景の下、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ2以上の高密度ＨＤＤを実現する技術の一つとして、いわゆる「熱磁気記録」が注目を集めている。この熱磁気記録の狙いは、磁気異方性が大きい媒体の使用により極小ビットの熱安定性を実現するという点にある。すなわち、磁気異方性が大きいということは抗磁界が大きいことを意味するので、常温では記録不可能な媒体を昇温することにより抗磁界を減少させて記録を行っている。
【０００４】
上記の一般的な熱磁気記録は（２）熱安定性の問題を解決するものの、（１）高密度記録、に関しては特別な効果を示すものではない。従って、トラック密度を増加させるには磁気ヘッドのヘッド幅を０．１μｍ以下にすることが必要となるが、（Ａ）加工技術の問題、（Ｂ）記録用磁性材料の狭小化によるノイズ、等の問題を生じ、その困難が指摘されている。
【０００５】
この問題を解決する技術として、上記熱磁気記録を更に発展させた新たな記録再生モードが提案されている。例えば、特許文献１には、「室温に補償点を有するフェリ磁性体を用いて、記録再生時に光ビームを照射し昇温する」ことで、容易かつ安価に生産可能な１μｍ〜数μｍ幅の磁気ヘッドを用いながら、光スポット径により形成される熱分布と同等な狭いトラックを記録し、再生時には磁気ヘッド幅よりも狭いトラックピッチで記録したトラックをクロストークなく再生することが可能になると記載されている。
【０００６】
また、磁気記録媒体上にマスク層を形成することにより狭小なビットの記録再生が可能な熱磁気記録も提案されている。ここで言う磁気記録媒体上に形成されたマスク層の機能とは記録再生対象とする記録ビット以外からの磁界（磁気信号）を遮蔽することを目的としている。例えば、特許文献２には、「記録時および再生時に、超伝導膜を局所的に加熱して超伝導状態を解除した微小領域のみを介して、磁気記録膜に記録し、あるいは磁気記録膜に形成されたビットの状態を読み出し再生する。」方式が開示されている。
【０００７】
その他にもマスク層技術として、例えば、特許文献３には、「メモリ媒体において、非晶質記録薄膜もしくは結晶体記録膜の上に、温度によって透磁率が変化する薄膜を設ける」方式が開示されており、マスク層としてはＦｅＲｈ（及びＲｈをＩｒ，Ｐｄ，Ｐｔで置換した材料）を用いる技術が開示されている。
【０００８】
ここで開示されているＦｅＲｈは反強磁性転移温度ＴＮを挟み、高温側で強磁性、低温側（室温）で反強磁性を示すことが古くから知られている。このような反強磁性−強磁性転移を示す材料は上記マスク層以外にも以下に示すように磁気抵抗素子として使用可能である。例えば、特許文献４には、動作温度を転移温度近傍に保ち磁場印加により反強磁性から強磁性へ転移する際に抵抗が低くなる、すなわち磁気抵抗が得られることから磁気抵抗素子として利用する技術が開示されている。
【０００９】
また、単純にＦｅＲｈをスピンバルブ構造の反強磁性層として利用する技術が特許文献５に開示されている。スピンバルブ構造とは反強磁性層／強磁性層（ピン層）／非磁性層／強磁性層（フリー層）からなる構造である。反強磁性層と結合しているピン層の磁化配置は、外部磁場により変化しない。そして、外部磁場によりフリー層の磁化配置がピン層の磁化配置に対してなす角度が相対的に変化することにより、それに対応して抵抗値が変わる現象（平行配置で抵抗が最も低く、反平行配置で抵抗が最も高くなる現象）を利用する磁気抵抗素子の構造である。また、非磁性層は強磁性層間（ピン層とフリー層との間）の磁気結合を切断する役割を果たしており、金属が用いられた場合には巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子として、絶縁体が用いられた場合にはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子として動作する。また、電流をＧＭＲ素子の積層方向に対して垂直に印加する、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ素子や、ＮＯＬ（Nano Oxide Layer）層などの電流狭窄層を設けたＣＰＰ−ＧＭＲ素子もスピンバルブ構造を利用していることに変わりはない。
【００１０】
さて、上述の熱磁気記録を実現するには、熱源（光源）を備えた磁気ヘッドが必要でありこれまでにいくつかの提案がなされている。
【００１１】
例えば、特許文献６には、基材（スライダ）上に光照射素子を形成し、その上部に磁気記録素子と磁気センサとを順次形成した複合ヘッドが開示されている。このように記録方向に向かって、磁気センサ（磁気抵抗素子）を形成した磁気ヘッドをインライン構造の磁気ヘッドと呼ぶことにする。別の表現をすれば、インライン構造とは磁気センサ（磁気抵抗素子）の積層面がディスクに略垂直に配置される構造となる。
【００１２】
また、特許文献７には、熱源としての光照射手段と、光学的に透明な磁気検出手段を備え、上記光照射手段から発せられる光が上記磁気検出手段を介して被検出部位に照射される技術が開示されている。
【特許文献１】特開平４−１７６０３４（平成４年６月２３日公開）
【特許文献２】特開平１１−２９６８３７（平成１１年１０月２９日公開）
【特許文献３】特開２００２−１９７７４０（平成１４年７月１２日公開）
【特許文献４】特開平６−３２６３７６（平成６年１１月２５日公開）
【特許文献５】特開平１１−７４１２３（平成１１年３月１６日公開）
【特許文献６】特開２００１−３１９３６５（平成１３年１１月１６日公開）
【特許文献７】特開２００４−６２９３０（平成１６年２月２６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記磁気ヘッドには以下に示す問題がある。
【００１４】
特許文献６に記載の磁気ヘッドの場合は、光照射素子と磁気再生素子との間に不透明な磁気遮蔽層が存在するために磁気遮蔽層の幅に相当する数μｍ程離れることになり、光照射領域の中心と、再生領域である磁気抵抗素子の検出位置中心とが一致せず、良好な再生を行うことができない。従って熱磁気記録には使用不可能である。
【００１５】
一方、特許文献７に記載の磁気ヘッドの場合は、上記問題は解決できる。しかしながら、透明強磁性体の使用が不可欠であり、従来から研究されてきた磁性金属あるいは磁性合金からなる磁気特性の優れた磁性体やその形成プロセスを利用できないという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高密度記録可能な熱磁気記録を実現する磁気ヘッド及びこれを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の発明者は、熱磁気記録に必要な磁気ヘッドの構成を再考し、磁気特性の優れた磁性金属あるいは磁性合金を用いながら、なおかつ、上記の昇温中心（光照射中心）と磁気再生素子中心の配置の問題を解決することが可能であることを見出し、以下に示す磁気ヘッド及びこれを用いた磁気記録再生装置の発明に至った。
【００１８】
すなわち、本発明の磁気ヘッドは、上記の課題を解決するために、温度に応じて磁気特性が変化する磁気変化層と、上記磁気変化層を加熱する加熱手段とを備え、上記磁気変化層は、磁気ヘッド摺動面側に配置されていることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、加熱手段が磁気変化層を加熱し、かつ、磁気変化層は温度に応じて磁気特性が変化するので磁気再生素子に対して再生対象とする外部磁界以外の磁界をマスクする機能が実現される。これにより、磁気記録媒体個別の記録再生原理によらず、一般的な熱磁気記録媒体を用いることが可能となる。また、磁気特性の優れた磁性金属あるいは磁性合金を用いながら、磁気ヘッドのヘッド幅を狭小（例えば＜０．１μｍ）にすることなしに、トラック密度を増加させた高密度記録再生が可能になる。
【００２０】
さらに、上記の構成によれば、上記磁気変化層は、磁気ヘッド摺動面側に配置されている、すなわち、磁気ヘッド側に磁気変化層が形成されているので、磁気記録媒体に磁気変化層が形成されている場合に比べて、磁気変化層の材料の使用量を大幅に低減できる。このため、安価に高密度記録再生を実現できる。
【００２１】
また、本発明の磁気ヘッドでは、上記磁気変化層は、反強磁性転移温度ＴＮを有し、反強磁性転移温度ＴＮよりも高温側においては強磁性を示し、反強磁性転移温度ＴＮよりも低温側においては反強磁性を示すことが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、上記加熱手段により、反強磁性転移温度ＴＮよりも高温に昇温された領域のみが強磁性になる。また、上記加熱手段により加熱されていない領域、すなわち、反強磁性転移温度ＴＮよりも低温の非昇温領域は、反強磁性領域となる。この反強磁性領域により、磁気的なマスクが形成される。すなわち、磁気再生素子に対して再生対象とする磁気ビット以外からの磁界（磁気信号）を遮蔽することで狭小な磁気ビットからの磁気信号の再生が可能となる。
【００２３】
上記磁気変化層は、少なくともＦｅ及びＲｈを含む合金、あるいは、上記合金において、ＦｅまたはＲｈがＩｒ，Ｒｕから選択される少なくとも一元素と置換された合金を有することが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、合金の元素含有比を変えることで、反強磁性転移温度ＴＮを室温から略２５０℃までの間に設定することが可能になる。すなわち、上記磁気変化層におけるマスク機能発現温度を調節可能にする。
【００２５】
また、本発明の磁気ヘッドでは、上記磁気変化層は、希土類元素とアルカリ土類元素との配置が秩序化したペロブスカイト型酸化物からなることが好ましい。
【００２６】
ここでいう「ペロブスカイト型酸化物」とは、ＡＢＯ３で表される構造を有しており、このＡサイトを占める希土類元素とアルカリ土類元素との配置が秩序化したものを指している。なお、Ａサイトのイオンが配置したペロブスカイト構造は、ＡＡ’Ｂ２Ｏ６−δ（0≦δ≦１）と表記することがある。
【００２７】
上記の構成によれば、上記ペロブスカイト型酸化物は、金属に比べ、固いという性質を有する。このため、上記の構成によれば、耐久性に優れた磁気ヘッドを実現することができる。
【００２８】
また、本発明の磁気ヘッドでは、さらに、外部磁界による磁気情報を再生する磁気再生素子を備え、上記磁気変化層において、少なくとも反強磁性転移温度ＴＮ以上に昇温された領域が、上記磁気再生素子と接触していることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、空間的に制限された強磁性領域（昇温領域Ｔ＞ＴＮ）のみを介してディスクの磁気ビットからの漏洩磁束が検出可能になるという効果を奏する。
【００３０】
本発明の磁気ヘッドでは、上記磁気再生素子は、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性層、第２強磁性層がこの順に積層されたスピンバルブ構造を有することが好ましい。上記の構成によれば、ＧＭＲ，ＴＭＲ、ＣＰＰ−ＧＭＲ等、記録密度に応じて様々な磁気抵抗素子を適宜選択することができ、磁気センサとして使用することが可能となる。
【００３１】
本発明の磁気ヘッドでは、さらに、外部磁界による磁気情報を再生する磁気再生素子を備え、上記磁気変化層は、上記磁気再生素子の一部を構成していることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、磁気変化層が磁気抵抗素子の一部を構成していることにより、磁気記録媒体との物理的スペーシングは大きくなるものの、磁気変化層自体が磁気抵抗素子であることから、磁気的スペーシングは損なうことがないという効果を奏する。
【００３３】
さらに、上記磁気再生素子は、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性層、上記磁気変化層の順に積層されたスピンバルブ構造を有していてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、反強磁性転移温度ＴＮ以上に昇温された領域のみがスピンバルブ構造として活性になるため、狭小な磁気ビットをクロストークなく記録再生可能になるという効果を奏する。
【００３５】
また、上記磁気再生素子は、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性層、上記磁気変化層、第２磁性層の順に積層されたスピンバルブ構造を有していてもよい。
【００３６】
上記の構成によれば、磁気記録媒体に最も近い側に、透磁率の高い第２強磁性層（軟磁性膜）が配置されているので、狭小な磁気ビットからの漏洩磁界をも感度よく検出可能になるという効果を奏する。
【００３７】
また、本発明の磁気ヘッドでは、さらに、外部磁界による磁気情報を再生する磁気再生素子と、強磁性体からなる磁束ガイドとを備え、上記磁気変化層が、磁束ガイドを介して、上記磁気再生素子と磁気的に結合していることが好ましい。
【００３８】
上記構成によれば、磁気変化層の反強磁性転移温度ＴＮ以上に昇温された強磁性領域（磁束ゲート）から、強磁性体からなる磁束ガイドを介して磁気的に結合した磁気再生素子により磁気信号を検出できる。すなわち、本発明の磁気ヘッドを磁束ガイド型磁気ヘッドに適用することができる。それゆえ、磁気再生素子を昇温させることなく、熱磁気記録再生が可能となるので、磁気再生素子温度が過加熱などにより破壊される、あるいはダメージを受けて素子寿命が短くなることのない磁気ヘッドが実現できるという効果を奏する
また、上記の構成によれば、磁気再生素子サイズが磁気ビットサイズに依存しないことから、磁気再生素子サイズの制限がなくなり容易に加工可能となる。
【００３９】
また、本発明の磁気ヘッドでは、さらに、上記磁気ヘッドは、非磁性層を備え、上記磁気変化層が、上記非磁性層と上記磁束ガイドとの間にて発生する近接場により昇温されることが好ましい。
【００４０】
上記の構成によれば、非磁性層と磁束ガイドとの間に近接場を発生させることで、より制限された領域のみを強磁性領域に転移させることが可能になり、より高い分解能を実現できるという効果を奏する。
【００４１】
また、上記非磁性層は、銀を含むことが好ましい。上記の構成によれば、銀は、誘電率の虚数部が最も小さいため、近接場発生に適している。
【００４２】
また、本発明の磁気ヘッドでは、さらに、ヨーク型の磁気再生素子を備え、上記磁気変化層が、上記ヨーク型の磁気再生素子と磁気的に結合していることが好ましい。これにより、本発明の磁気ヘッドをヨーク型磁気ヘッドに適用することが可能になる。
【００４３】
例えば、上記ヨーク型の磁気再生素子は、上記磁気変化層を挟んで、強磁性体からなるヨークを備え、上記磁気変化層は、一方の側で上記ヨークと磁気的に結合しており、他方の側で上記ヨークと、非磁性層により磁気的に分離されていてもよい。
【００４４】
上記の構成によれば、上記磁気変化層は、一方の側で上記ヨークと磁気的に結合しており、他方の側で上記ヨークと、非磁性層と磁気的に結合していることにより、分解能（ギャップ長Ｗｇ）は非磁性層厚により設計することが可能となり昇温領域による制限をも遥かに超えた高密度再生が可能となる。なお、この場合、昇温された強磁性領域はヨークを延長させる効果として用いられ、それ自体は開口（磁束ゲート）としては作用しないことから、ナノメートルレベルの加工なしに楽々と熱分布による空間制限を凌駕することが可能になる。
【００４５】
また、本発明の磁気ヘッドは、プレーナ構造であってもよい。
【００４６】
「プレーナ構造」とは、磁気再生素子及び磁気ヘッドの積層面が、磁気記録媒体と略相対するような構造のことをいう。
【００４７】
上記構成によれば、磁気変化層あるいは磁気ヘッドへの光照射による加熱が容易になるという効果を奏する。
【００４８】
また、本発明の磁気ヘッドは、インライン構造であってもよい。
【００４９】
「インライン構造」とは、磁気再生素子及び磁気ヘッドの積層面が、磁気記録媒体と略垂直になるような構造のことをいう。
【００５０】
上記構成によれば、磁気ヘッドの線密度方向の分解能が、磁気再生素子を構成する多層膜の膜厚により容易に制御可能になるという効果を奏する。
【００５１】
本発明の磁気ヘッドでは、上記加熱手段は、上記磁気変化層に光を照射する光照射手段であることが好ましい。
【００５２】
また、本発明の磁気ヘッドでは、さらに、上記磁気再生素子が基材上に形成されており、上記光照射手段は、光を出射する発光素子と、上記発光素子から出射した光を上記磁気変化層へ導く光学素子とを備え、上記発光素子が、上記基材以外の場所に配置されているとともに、上記光学素子が、上記基材に配置されていることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、磁気ヘッドと発光素子とを個別に製造可能となるため各々最適の製造条件にて作成が可能になるという効果を奏する。また、上記基材に発光素子を搭載しないことで、磁気ヘッドの重量を増加させずにすむという効果もある。ここで、発光素子としては、レーザーダイオード（ＬＤ）あるいはＬＥＤが挙げられ、「光学素子」とは、ＬＤあるいはＬＥＤからの光線を磁気変化層あるいは磁気ヘッドへ照射するために設けられた素子のことをいう。
【００５４】
また、さらに、上記磁気再生素子が基材上に形成されており、上記光照射手段は、光を出射する発光素子と、上記発光素子から出射した光を上記磁気変化層へ導く光学素子とを備え、上記発光素子及び上記光学素子が、上記基材に配置されていてもよい
上記構成によれば、発光素子−光学素子−基材の一体化が可能となるため、光照射と磁気信号の同期が容易にとれ、高速での記録信号の取り扱いが容易になるという効果を奏する。
【００５５】
本発明の磁気記録再生装置は、上記の課題を解決するために、上述の磁気ヘッドを備えることを特徴とする。
【００５６】
上記の構成によれば、上述の磁気ヘッドを備えるので、高密度の熱磁気記録再生が可能になる。特に、磁気記録媒体の磁性層自体に超解像効果がある場合（例えば、磁気補償点を利用した磁気記録媒体）は、上記の構成で十分に高密度磁気記録再生が実現される。
【００５７】
また、本発明の磁気記録再生装置では、上記磁気ヘッドに形成された上記磁気変化層を第１の磁気変化層として、第２の磁気変化層が上記磁気記録媒体に形成されており、上記第２の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮ（Ｄ）は、上記第１の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮよりも高いことが好ましい。
【００５８】
上記構成によれば、より狭小なマスク（ダブルマスク）を介して狭小な磁気ビットの記録再生が可能となり、クロストークをより低減した高密度熱磁気記録が可能になる。なお、この構成は、一般の熱磁気記録媒体、例えばＦｅＰｔやＦｅＣｏ媒体のような保磁力（〜磁気異方性）の大きな媒体ではあるがそれ自体には超解像効果のない媒体に適用するとより効果的である。
【００５９】
また、本発明の磁気記録再生装置では、上記磁気ヘッドに形成された上記磁気変化層を第１の磁気変化層として、第２の磁気変化層が上記磁気記録媒体に形成されており、上記第２の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮ（Ｄ）は、上記第１の磁気変化層における反強磁性転移温度ＴＮよりも低くてもよい。
【００６０】
上記構成によれば、クロストークを低減しながら狭小な磁気ビットからの漏洩磁界を最大にする条件での再生が可能となり、高密度熱磁気記録が可能になる。
【発明の効果】
【００６１】
本発明の磁気ヘッドは、以上のように、温度に応じて磁気特性が変化する磁気変化層を備え、上記磁気変化層は、磁気ヘッド摺動面側に配置されており、上記加熱手段は、上記磁気変化層を加熱する。それゆえ、熱磁気記録を実現するために、磁気記録媒体個別の記録再生原理によらず、一般的な熱磁気記録媒体を用いることができる。さらに、磁気ヘッド側に磁気変化層が形成されているので、磁気記録媒体に形成されている場合に比べて、磁気変化層の材料の使用量を大幅に低減できる。このため、安価に高密度記録再生を実現できる。また、本発明の磁気記録再生装置は、上記磁気ヘッドを備えているので、高密度記録可能な熱磁気記録を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
本発明の実施の一形態について図１〜図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態によって本発明の趣旨が何ら制限を受けるものではない。
【００６３】
まず、本発明の磁気変化層４を用いた磁気ヘッド２による熱磁気再生について説明する。図１は本発明の磁気記録再生装置１を示す断面図である。磁気記録再生装置１は、図１に示すように、発光素子１４、磁気ヘッド２、光学素子としてのレンズ５、及び、磁気ディスク２０を備えている。
【００６４】
磁気ヘッド２には磁気抵抗素子３と磁気変化層４が形成されている。磁気ヘッド２は発光素子（加熱手段）１４からの光を加熱源として利用する。発光素子１４としては、例えば、波長（λ）405ｎｍの青紫色半導体レーザー（ＬＤ）が挙げられる。発光素子１４からの光は、レンズ５を介して磁気抵抗素子３上に焦点を結ぶ。
【００６５】
本発明では、磁気変化層４は、磁気ヘッド２の摺動面側に設けられている。すなわち、磁気記録再生装置１では、磁気変化層４は、磁気ヘッド２の磁気ディスク２０と対向する面に設けられている。
【００６６】
なお、上記「磁気再生素子」とは、磁気抵抗素子３と磁気変化層４とを備えたものをいう。
【００６７】
なお、磁気ヘッド２の基材としては、発光素子１４（光源）からの光に対して透明なものを用いることが好ましい。例えば、ここではバンドギャップが７ｅＶ以上と広く透明なＭｇＯ（００１）基板を用いた。
【００６８】
また、図１では、発光素子１４からの光スポット６の径（φ）により加熱され昇温する領域を右上斜線で表示している。また、磁気抵抗素子３の昇温領域からはその下部に設けた磁気変化層４に熱が伝わり、反強磁性転移温度ＴＮを超えた範囲が横線で示した強磁性領域７として形成される。この強磁性領域７が磁気的な開口として作用する。この磁気的な開口（強磁性領域７）形成の詳細について以下に説明する。
【００６９】
図２は、磁気変化層４の磁気状態の温度依存性を示すグラフである。縦軸に磁化（任意単位）、横軸に温度（℃）をとっている。図２では、磁気変化層４が略２００℃を越えたところで磁化が急峻に増大し反強磁性から強磁性へ転移する様子が示されている。磁気変化層４において、この略２００℃以上に昇温された領域が強磁性領域７（磁気的開口）として形成される。さらに温度を上げると磁化は減少し常磁性に転移する。キュリー温度（ＴＣ）は４３０℃付近である。磁気変化層４としては、例えばＦｅＲｈＩｒ合金が挙げられる。ＦｅＲｈＩｒ合金を磁気変化層４として用いた場合、反強磁性転移温度ＴＮを室温〜２５０℃付近に設定するには好適である。反強磁性転移温度ＴＮはＩｒの添加量にほぼ比例して上昇する。それゆえ、反強磁性転移温度ＴＮを下げたければＩｒを減らし、反強磁性転移温度ＴＮを上げたければＩｒを増加させればよく、Ｉｒ量により反強磁性転移温度ＴＮを動作温度に対応させて設定することが可能になる。
【００７０】
図２に示した磁気特性を示す磁気変化層２としては、例えばスパッタ法によりＭｇＯ（００１）基板上に形成したＦｅ48Ｒｈ48Ｉｒ４（膜厚〜５０ｎｍ）膜を使用すればよい。なお、Ｆｅ48Ｒｈ48Ｉｒ４膜の容易磁化軸は面内にあり、いわゆる面内磁化膜であるが、垂直磁化膜であってもよい。
【００７１】
上記の反強磁性−強磁性転移（一次転移）の温度依存性を詳細に説明するために、図３に図２のグラフの拡大図を示した。ここで磁化の最大値（Ｍｍａｘ）の１０％（０．１Ｍｍａｘ）と９０％（０．９Ｍｍａｘ）との各々に対応する温度間の差を反強磁性転移温度幅（ΔＴＮ）として定義する。図３からは、０．１Ｍｍａｘに対応する温度は２０７℃、０．９Ｍｍａｘに対応する温度は２１９℃と読み取れるので、ΔＴＮは１２℃となる。このΔＴＮを用いて光スポット６内に形成される磁気的開口（強磁性領域７）のサイズを見積もることにする。
【００７２】
図４は、光スポット６内の幅ｘとそれに対応した光強度の関係を示している。縦軸は光強度（任意単位）を横軸は光スポットの幅ｘを表す。光スポット６の径（φ）は、用いる光の波長（ここでは波長λ＝405ｎｍとする）及びレンズ５の開口（ＮＡ）（ここではＮＡ＝0.65とする）により決められる。レーザー光を用いた場合には、下記式１により光スポット６の径（φ）を求めることができる。
φ  ＝  ０．８２λ／ＮＡ        （１）
式１を用いてφを計算すると、φは５１１ｎｍと求められる。光スポット径を光強度が（１／ｅ２）になる位置として実測するとφは５５０ｎｍであった。磁気ヘッド２のスライダ基板厚を焦点距離と略等しくすることでこの光スポット６は磁気抵抗素子３上に形成される。図４からわかるように光スポット６の径φ内には光強度分布があり、それに対応して光スポット径φ内には温度分布が形成される。
【００７３】
図５は、光スポット６の位置ｘとそれに対応した温度の関係を示したグラフである。光スポット中心（ｘ＝０）で最高到達温度（Ｔｍａｘ）となり、光スポット径（ｘ＝±φ／２）においてはαＴｍａｘと低下する。α（０＜α＜１）は物質に依存するパラメータであり、磁性金属では０．７以下であることを実験的に確かめている。Ｔｍａｘを動作温度とすると、ΔＴＮだけ温度が低下した位置において磁化は０．１Ｍｍａｘとなる。実際には０．５ΔＴＮまでの温度低下で０．５Ｍｍａｘとなり強磁性状態が出現すると考えられ、単に温度分布曲線に対応した位置が磁気的開口幅を決めるわけではない。
【００７４】
そこで、グラフ内に（±φ／２，αＴｍａｘ）と（０，Ｔｍａｘ）を結ぶの２本の直線（２点鎖線）を描いた。図５から（Ｔｍａｘ−０．５ΔＴＮ）に対応する幅ｘをほぼｒと見なすことができる。従って、この２点鎖線の直線上の点（±ｒ／２，Ｔｍａｘ−ΔＴＮ）により磁気的開口（強磁性領域７）を見積もることができる。なお、この直線近似を導入した理由は、開口径ｒ（空間分解能）を熱磁気再生動作温度や磁気変化層の質を決めるΔＴＮにより下記近似式（２）を用いて見積もるためである。
ｒ  ＝  φ・ΔＴＮ／｛（１−α）Ｔｍａｘ｝        （２）
この近似式（２）は、図５に描いた直線（２点鎖線）とｘ＝０の直線、そしてＴ＝Ｔｍａｘ−ΔＴＮ、及びＴ＝αＴｍａｘの各々の直線により形成される直角三角形の相似関係から簡単に導出される。開口ｒは、光スポット６の径φを小さくして、反強磁性−強磁性転移をシャープにすることで小さくなる。また、物質に依存したパラメータであるαが小さくなれば温度分布が急峻になるので、開口ｒは小さくなる。また、動作温度を高くすれば開口ｒを小さくできるといった設計指針が得られる。
【００７５】
ここで開口ｒがどの程度の大きさになるか試みに見積もってみる。既に述べた数値、光スポットの径φ＝５５０ｎｍ、ΔＴＮ＝１２℃、α＝０．６（＜０．７）、Ｔｍａｘ＝２５０℃、を用いた場合、ｒ＝６６ｎｍが得られる。αは物質によるパラメータなので熱伝導を制御する層を設けて温度分布をより急峻にすればさらに開口ｒは小さくなる。また、ΔＴＮが１次に比例していることからシャープな転移を示す磁気変化層を用いることが重要であることがわかる。また、ここで示した開口ｒの見積もり値は過大に見積もっていると考えられる。それは開口ｒで規定された強磁性領域７は反強磁性領域により囲まれているため、その境界では数ｎｍにわたって反強磁性結合により固定されるためである。したがって実際の開口ｒ（強磁性領域７）は上記の見積もりよりも常に小さくなることを記しておく。
【００７６】
さて、以上のようなメカニズムにより形成された開口ｒが、光スポット６の径φよりも狭く形成される様子（横線で示した強磁性領域７）を図１に示している。
【００７７】
次に、磁気ヘッド２において、上記磁気的な開口ｒ（強磁性領域７）を介して行われる熱磁気再生について説明する。図１に示すように、磁気ディスク２０は、ディスク基板８と磁気記録層９とを備えている。ディスク基板８上には磁気記録層９が形成されている。そして、磁気記録層９には熱磁気記録により記録トラック１０が形成されている。なお、簡単のため保護層や潤滑剤等は図及び本説明から省いている。
【００７８】
熱磁気記録はいわゆる筆先記録が可能であるため、記録ヘッドよりも狭小な記録トラック１０の形成が可能である。図１に示した磁気記録層９は、記録トラック１０の断面方向から見たものであり、磁気抵抗素子３の下には３本のトラックが配置されている。また、磁気ヘッド２の浮上量に対応する、磁気ヘッド２と磁気記録層９との距離は、１０ｎｍ以下であり、磁気変化層４からの空気を介した熱伝導及び輻射により、昇温された磁気抵抗素子３、磁気変化層４下部に位置する磁気記録層９も加熱される。なお、図１では、磁気記録層９においても、昇温された領域を右上斜線で示している。
【００７９】
一般的な熱磁気記録媒体の場合、磁気記録層としてキュリー温度が高い強磁性体を用いる。このため、キュリー温度よりも低い昇温の場合には、ほとんど漏洩磁束に変化はない。また、磁気補償点を利用し磁気的超解像効果を示す媒体（磁気的超解像媒体）においては、昇温された領域からのみ磁束が漏洩することになる。いずれの場合においても、磁気ヘッドに磁気変化層が形成されていない場合には、３本（一般的な熱磁気記録である場合）あるいは１．５本（磁気的超解像媒体である場合）の記録トラックからの信号が混入するため信号再生が不可能となる。
【００８０】
磁気ヘッド２では、磁気変化層４は、磁気ディスク２０と相対する側に設けられている。すなわち、磁気変化層４は磁気ヘッド２に形成されている。それゆえ、磁気ヘッド２においては、反強磁性転移温度ＴＮ以上に昇温され空間的に制限された強磁性領域７（横線で示している）による磁気的開口を介して、磁気記録層９からの漏洩磁束を検知することが可能になる。このため、図１に示すように、熱磁気記録媒体の詳細によらずクロストークなく狭小な磁気ビット（記録トラック１０）からの信号再生が可能になる。これが本発明の磁気変化層４を設けた磁気ヘッド２による高密度熱磁気再生の原理である。
【００８１】
また、本発明の磁気ヘッド２は、上記の磁気的超解像媒体にも適用可能である。磁気的超解像媒体に適用した場合、コストは高くなるものの、媒体側に磁気変化層を設けることにより達成される。
【００８２】
また、磁気ヘッド２に磁気変化層４を設けることによる上述の効果は、プレーナ構造及びインライン構造のどちらの構造においても、光照射による加熱中心と磁気センシング中心とを一致させ得る磁気ヘッドを、非透明な磁性金属あるいは磁性合金を用いて実現することにある。これは磁気的に可変な磁気的開口を磁気ヘッド側に設けることで、磁気シールドによる磁気抵抗素子特性と分解能とのジレンマ及びサイズ制限（微細加工）を解決することによりもたらされる。
【００８３】
以下では、本発明の磁気ヘッドとして（１）クエンチドスピンバルブ、（２）磁束ガイド型、（３）ヨーク型、に関する磁気ヘッドの例を示し、さらに（４）ダブルマスク、により転移幅を実効的によりシャープにし分解能をより向上させる技術について詳細に説明する。
【００８４】
（１）クエンチドスピンバルブ
図１に示した磁気抵抗素子３と磁気変化層４の具体的な構成を説明する。スピンバルブ構造とは既に背景技術で記載したように、反強磁性層３１／強磁性層（ピン層）３２／非磁性層３３／強磁性層（フリー層）３４からなる構造であり、磁気ヘッドに用いられる磁気抵抗素子としては現在最も一般的な構造である（図６）。各積層膜は極薄膜からなりスピンバルブ構造の厚みは全体で２０ｎｍ以下と薄く熱伝導性にも優れている。
【００８５】
反強磁性層３１としては、ＩｒＭｎやＰｔＭｎからなる合金がよく用いられており、強磁性層（ピン層）３２には、ＮｉＦｅ（パーマロイ）やＣｏＦｅ合金との積層膜等がよく用いられる。また、非磁性層３３に金属（例えばＣｕ（銅））が用いられた場合には、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子として動作する。さらに、非磁性層３３に絶縁体（例えば酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ））が用いられた場合には、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子として動作する。また、電流をＧＭＲ素子の積層方向に対して垂直に印加する、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ素子や、ＮＯＬ（Nano Oxide Layer）層などの電流狭窄層を設けたＣＰＰ−ＧＭＲ素子もまた、スピンバルブ構造を利用して実現される。
【００８６】
図６は、スピンバルブ構造の磁気抵抗素子３に対して、磁気ディスク２０に相対する側に磁気変化層４が設けられた構成を示す断面図である。ここでは、プレーナ構造を例にとり説明する。なお、図６では、反強磁性領域（反強磁性層３１及び磁気変化層４におけるＴＮ以下の温度領域）は右下斜線で示し、強磁性領域（強磁性層３２及び３４、磁気変化層４内でＴＮ以上に昇温された強磁性領域７）を右上斜線で示した。
【００８７】
磁気変化層４がない場合、外部漏洩磁束により強磁性層（フリー層）３４の磁化の向きが変化し、いわゆるスピンバルブ動作が発現される。次に、磁気変化層４を接触させた場合の動作を説明する。加熱を行わない場合、スピンバルブ構造の強磁性層（フリー層）３４は、磁気変化層４が反強磁性体であることから反強磁性結合によりピン止めされる。従って、２つの強磁性層３２及び３４ともにピン止めされることからスピンバルブ動作は抑制される（クエンチドスピンバルブ）。
【００８８】
次に、光照射により加熱した場合について説明する。磁気抵抗素子あるいは磁気センサの物理的な幅（ＷＨ）は少なくとも光スポット径φよりも広く（大きく）設計することが可能である（例えば５μｍ×１０μｍ）。光スポット径φ内で発生した熱は磁気変化層４に伝導し狭小な磁気的開口（幅ｒ）を形成する。このとき、開口ｒ以外の強磁性層（フリー層）３４は、上記のように磁気変化層４のＴＮ以下の反強磁性領域により反強磁性結合しピン止めされる。そして、開口ｒとして形成された強磁性領域７に接触する強磁性層（フリー層）３４の領域のみがクエンチ状態から開放されてスピンバルブ動作をすることになる。すなわち、幅の広い磁気抵抗素子３を用いて光スポット径よりも狭小な空間分解能を容易に実現できることがわかる。
【００８９】
ＧＭＲ素子のように面内の磁気抵抗をセンシングする構造においては、このクエンチドスピンバルブ構造においても抵抗変化は通常のスピンバルブ構造と同等の変化が得られる。また、ＣＰＰ−ＧＭＲやＴＭＲ構造のように層構造に垂直に電気信号を取り出す場合には、抵抗変化はおよそ１／２になる。しかしながら、ＴＭＲにおいては、既に室温で８０％以上（理論上は１０００％が予測されている、理想的には無限大）もの磁気抵抗値が得られており、磁気抵抗値と引き換えに空間分解能を稼ぐこの手法は磁気ヘッド及び熱磁気記録再生のシステムとして十分に利用できるものである（既に述べたようにＴＭＲ素子の課題は磁気抵抗の大きさではなくインピーダンスの高さであり、この問題は素子サイズを磁気ビットと独立に大きく設計できることにより本発明では解消される）。
【００９０】
このようなクエンチドスピンバルブ構造には、図７に示すように、磁気変化層４自体を磁気抵抗素子３として用いる構成も利用可能である。すなわち、反強磁性層３１／強磁性層（ピン層）３２／非磁性層３３までは図６と同様の構成であり、強磁性層（フリー層）３４の代わりに磁気変化層４を用いるところに特徴がある。この構成においては、非加熱時にはフリー層自体が存在せず、光照射により昇温された強磁性領域７のみが狭小なフリー層として作用することになる。
【００９１】
さらに、図８のような構成も利用可能である。反強磁性層３１／強磁性層（ピン層）３２／非磁性層３３／磁気変化層４までは図７と同様の構成であり、さらに強磁性層（フリー層）３４を設けた構成である。この動作は図６及び図７での動作と何ら変わるものではないが、ディスクに最も近い側に強磁性層（フリー層）３４を配置できるため漏洩磁束の検知能力に優れた（すなわち保磁力の小さい優れた軟磁性体）を従来のスピンバルブと同様に利用可能できることになる。
【００９２】
なお、スピンバルブ構造のＴＭＲ素子として、例えばＦｅ／ＭｇＯ／Ｆｅ単結晶膜により構成されるものであれば上記のように磁気抵抗値として室温で２００％以上の値が得られるため使用に好適である。なお、ＭｇＯ（００１）基板を用いた場合、ＴＭＲ素子のエピタキシャル成長の下地基板としても好適であることを記載しておく。
【００９３】
また、Ｔｍａｘはスピンバルブ構造のピン層を実現する反強磁性結合が破れる温度（Ｔｂ）以下でなければならない。Ｔｂは通常２５０〜２７０℃である場合が多い。
【００９４】
（２）磁束ガイド型磁気ヘッド
ここでは、上記（１）クレンチドスピンバルブとは異なり、磁気抵抗素子３に光照射による加熱を行わない方式の磁気ヘッド２について、図９に基づいて説明する。図９（ａ）はプレーナ構造の磁束ガイド型磁気ヘッドの構成を示す平面図（上図）及び側面図（下図）を示す。なお、平面図は磁気ディスク２０と反対側（光照射側）から見た図である。さらに、プレーナ構造では、プロセスは磁気ディスクと反対側の膜から順次構成されていくことになる。また、図９（ｂ）は、磁気抵抗素子３が磁束ガイド１１よりも上部に配置された磁束ガイド型磁気ヘッドの構成を示す平面図（上図）及び側面図（下図）を示す。
【００９５】
図９（ａ）に示すように、磁束ガイド１１と非磁性金属（例えば銀（Ａｇ））１２とにより挟まれた領域に光スポット（２点鎖線）中心を合わせ、光照射による加熱が行われる。そして、磁束ガイド１１及び非磁性金属層１２の下部に設けられた磁気変化層４が加熱され、ＴＮ以上に昇温された強磁性領域７（磁束ゲート）に磁気的開口が形成され、そこから磁気記録層９の記録トラック１０に形成された磁気ビットからの漏洩磁束を検出する仕組みである。このとき、強磁性領域７（磁束ゲート）は、磁束ガイド１１と重なる領域を通じて磁気ビットからの漏洩磁束を伝達して、磁気抵抗素子３にて信号検出を行う。
【００９６】
図９（ａ）のような構成においては、磁気抵抗素子３自体が加熱されないため、スピンバルブ構造において存在したＴｍａｘの制限（＜Ｔｂ）はなくなり、より設計の自由度が増す。なお、磁束ガイド１１と非磁性金属（例えば銀（Ａｇ））１２の間隔を光スポット径φよりも著しく狭めた場合には、近接場光を介して磁気変化層４が加熱され磁気的開口が形成されるため、光スポットによる制限を越えた開口が容易に実現されることになる。近接場光を効率よく発生させるには誘電率の虚数部が最も小さい銀（Ａｇ）が好適である。この銀（Ａｇ）は単に近接場光を発生させるに都合がよいだけでなく、さらに対酸化性も優れ、熱伝導も最も高い金属であることから熱磁気記録用の磁気ヘッド材として有用である。
【００９７】
なお、磁気抵抗素子３の配置は、図９（ｂ）に示したように、磁束ガイド１１よりも上部に（先に）形成されていてもよい。この場合、平坦な基板上に先に磁気抵抗素子３を形成できるため磁気抵抗素子３の平坦性、結晶性などが優れてより高い性能が引き出しやすくなる。
【００９８】
図９（ｂ）のような構成では、磁気抵抗素子を昇温させることなく熱磁気記録再生が可能となるので、磁気抵抗素子温度が過加熱などにより破壊される、あるいはダメージを受けて素子寿命が短くなることのない磁気ヘッドが実現できる。また、磁気抵抗素子サイズが磁気ビットサイズに依存しないことから磁気抵抗素子サイズの制限がなくなり容易に加工可能となる。この効果は上記のクエンチドスピンバルブ構造においても述べたが、クエンチドスピンバルブと異なりＴＭＲ素子やＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いた場合においても磁気抵抗値が半減することはない。
【００９９】
特に、ＴＭＲ素子のようにサイズ縮小により抵抗値すなわちインピーダンスが増大するような素子においては、この効果は絶大である。なぜなら、素子サイズを変更するために、接合面積を大きくし、接合抵抗を低くすることが可能になるため、動作速度（記録再生周波数）の要求に応じてインピーダンスを低減し、高密度化した際にも高い動作速度に対応することが可能になるためである。このインピーダンスの問題は通常の磁気ヘッド構造においては避けられない（ボトルネック）ことからＴＭＲ素子は１００Ｇｂ／ｉｎ２以上の記録密度に対応する磁気ヘッドとしては使用不可能と言われている。本構成では上記ボトルネックを解消して磁気抵抗素子のなかで原理的にもっとも高い磁気抵抗比（＝最も高密度再生に対応できる）を提供可能なＴＭＲ素子をどこまでも採用できるという利点がある。以上の、（１）磁気抵抗素子自体は昇温されない、（２）磁気抵抗素子サイズが磁気ビットと独立に設計可能、という２つの効果は下記のヨーク型磁気ヘッドにおいても同様に発揮される。本構成では磁気変化層に形成される強磁性領域が空間分解能を決定することから上記ジレンマを解消し十分に磁束ガイドを厚くし磁気抵抗素子との結合効率を高めることが可能になるという効果を奏する。
【０１００】
また、従来の磁束ガイド型磁気抵抗素子では、磁気抵抗素子との結合効率が問題となり実用化されていなかった。これは、磁束ガイドのリラクタンスが無視できるぐらい小さくするように厚くしなければならないが、空間分解能を稼ぐためにはシールド間を狭めなければならないために厚くできないというジレンマがあったためである。すなわち、通常の磁束ガイド型磁気抵抗素子では、磁気抵抗素子との結合効率が問題になる。
【０１０１】
しかしながら、本構成においては空間分解能が磁気的開口により決まるため、従来問題であったシールド間を狭める必要性（空間分解能）と磁束ガイドを厚くする（結合効率）必要性とのジレンマが解消される。したがって、上記ジレンマを解消し十分に磁束ガイドを厚くし磁気抵抗素子との結合効率を高めることが可能になる。
【０１０２】
次に、インライン構造の磁束ガイド型磁気ヘッドについて、図１０に基づいて説明する。図１０は、インライン構造の磁束ガイド型磁気ヘッドの構成を示す側面図である。図１０のような構成の場合、磁気シールドによる障壁をなくすことが可能になるため光照射経路を斜めにとることも可能である。この場合、磁束ガイド１１側にも非磁性金属（例えば銀（Ａｇ））１２を設けることでより効率よく近接場を発生することが可能になる。
【０１０３】
なお、磁気変化層４の反強磁性領域と接触している磁束ガイド（強磁性体）の界面近傍では反強磁性結合状態にあるが磁束ガイドを厚くすれば（例えば２０ｎｍ）界面から離れた箇所は反強磁性結合の影響を受けないため磁気変化層４との接触による結合効率が低下することはない。
【０１０４】
（３）ヨーク型磁気ヘッド
続いて、上記（２）磁束ガイド型と同様に、磁気抵抗素子３には光照射による加熱を行わないもう一つの方式の磁気ヘッド２について、図１１に基づいて説明する。図１１（ａ）は、プレーナ構造のヨーク型磁気ヘッドの構成を示す平面図（上図）及び側面図（下図）を示す。平面図はディスクと反対側（光照射側）から見た図である。磁気抵抗素子３がヨーク１１ａよりも上部に配置されたヨーク磁気ヘッドの構成を示す平面図（上図）及び側面図（下図）を示す。
【０１０５】
ヨーク１１ａの片側に非磁性金属層１２を設け、両ヨーク１１ａ間に形成された磁気変化層４に光スポット（２点鎖線）中心を合わせ光照射による加熱を行う。上述の構成と全く異なる点は、形成した磁気変化層４が加熱され片側のヨーク１１ａと磁気的に（強磁性）結合するまでＴＮ以上に昇温された強磁性領域７（磁束ゲート）を広げる点である。このとき、強磁性領域７は磁束ゲートしてではなく延長されたヨーク部として機能する。従って非磁性金属層１２の厚みが空間分解能を決定する。ヨーク１１ａを介して磁気記録層９の記録トラック１０に形成された磁気ビットからの漏洩磁束を検出する仕組みである。
【０１０６】
なお、磁気抵抗素子３の配置は、図１１（ｂ）に示したように、ヨーク１１ａよりも上部に（先に）形成されていてもよい。
【０１０７】
なお、通常のヨーク型磁気ヘッドでも同様な物理的開口形成は可能であると考えられる。しかしながら、その場合、トラック幅方向の微細加工の問題が解決できない。
【０１０８】
次に、インライン構造のヨーク型磁気ヘッドの構成を示す側面図を図１２に示す。図１２に示す構成の場合も、プレーナ構造と同様に、磁気シールドによる障壁をなくすことが可能になるため容易に光照射を磁気再生中心直近に配置することが可能である。
【０１０９】
また、（２）磁束ガイド型磁気ヘッドで記載したような利点、すなわち、磁気抵抗素子に光照射による加熱を行わないことによる利点、磁気抵抗素子３のサイズを空間分解能と独立に設計できる利点、ＣＰＰ配置のＧＭＲやＴＭＲでも磁気抵抗比が従来素子と同等に利用できる利点などは同様にここでも得られる。
【０１１０】
また、このようなヨーク型磁気ヘッドは、上記磁気変化層が片側のヨーク（強磁性体）と非磁性層により分離されている構成とも言える。
【０１１１】
また、本発明の磁気ヘッドでは、さらに、上記磁気記録媒体へ磁気情報を記録する磁気記録素子を備えることが好ましい。
【０１１２】
（４）ダブルマスク
最後に、ダブルマスクによる超高分解能の開口形成について説明するが、その前に加熱手段である発光素子１４の配置について説明する。
【０１１３】
図１３には、基材（スライダ）２１以外の場所に発光素子１４を形成した例を示した。図１３に示す構成では、磁気再生素子が形成されてなる基材（スライダ）２１と発光素子１４とを個別に製造可能となるため各々最適の製造条件にて作成が可能になる。図１３に示すように、発光素子１４（ＬＤ）は、アクチュエータのキャリッジと呼ばれる部位（キャリッジ１３）近傍に搭載されている。そして、発光素子１４から発するレーザー光は、基材（スライダ）２１上に設けた光学素子（ミラー）１６により方向を変えて光学素子５（レンズ）により磁気抵抗素子３あるいは磁気変化層４に照射する。図１３に示す構成においては、発光素子１４（ＬＤ）の重量は、サスペンション１５に取り付けられた磁気再生素子が形成されてなる基材（スライダ）２１にはかからない。また、発光素子１４の配線もサスペンション１５上にはなくなる。このため、通常の基材（スライダ）２１の浮上特性がほぼそのまま実現される。
【０１１４】
次に、発光素子１４を基材（スライダ）２１に搭載した例を、図１４に基づいて説明する。この場合、図１４に示すように、発光素子１４が基材（スライダ）２１に形成されているため、高速シーク時などにおいてもサーボ系などの負担なく光照射中心を調整できることになる。また、モノリシックに形成した場合、配線遅延が抑制されるため光照射と磁気信号の同期が容易にとれ高速での記録信号の取り扱いが容易になる。
【０１１５】
また、本発明の磁気ヘッドでは、上記磁気記録素子へ発光素子からの光を導く磁気記録用光学素子と、磁気再生素子へ発光素子からの光を導く磁気再生素子用光学素子とを備えていてもよい。
【０１１６】
上記構成によれば、磁気記録素子と磁気再生素子とを個別に形成することが可能になり、各素子の製造が容易になるという効果を奏する。
【０１１７】
なお、光源に対して非透明な基板（例えばＳｉ）に関しても、ウエットエッチング（例えばＳｉに対してはＫＯＨ）などの非等方的（ウエット）エッチングにより光線用の開口を形成することにより本発明の磁気ヘッド２の基板として使用可能である。
【０１１８】
さて、続いて、ダブルマスクによる等価的にΔＴＮを狭めることで空間分解能をさらに向上させる構成を図１５〜図１７に基づいて説明する。図１５は、反強磁性転移温度ＴＮが互いに異なる磁気変化層における、磁化の温度依存性を示すグラフの拡大図である。縦軸は磁化（任意単位）を表し、横軸は温度（℃）を表す。また、白丸で表示した磁気変化層はＴＮが黒丸で表示した磁気変化層のＴＮよりも低い。どちらも単独の磁気変化層の反強磁性転移温度幅ＴＮとしては１０〜１２℃である。
【０１１９】
ここで、二種類の磁気変化層を同時に加熱し昇温させた場合について説明する。白丸で示した磁気変化層は黒丸で示した磁気変化層よりも早く、すなわち低い温度で、強磁性が発現する。ここで、０．９Ｍｍａｘを白丸の磁気変化層に対して適用し、０．１Ｍｍａｘを黒丸の磁気変化層に対して適用すると等価的にΔＴＮとして〜３℃という値が実現されることになる（ダブルマスク効果）。このとき、磁化（Ｍ）の変化幅が犠牲になることから実際には再生特性を確認しながら２つの磁気変化層のＴＮを設計すればよい。
【０１２０】
これらのダブルマスクを磁気ヘッド側に積層して使用することも勿論可能である。しかしながら、その際、ＴＮ以上に昇温されていない領域との反強磁性結合により強磁性領域７による磁気的開口が常に狭い側にひきずられるという現象が発生する。このダブルマスク間に非磁性層を設けることでこの問題を解消することも可能である。
【０１２１】
ここでは、これら２つの磁気変化層のうち、１つを磁気ヘッド側に、他方を磁気ディスク側に設けた例を説明する。図１６は、磁気ヘッド２側に磁気変化層４が設けられ、かつ、磁気ディスク２０側に媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７が設けられた磁気記録再生装置１’を示す断面図である。磁気ディスク２０に媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７が設けられている以外は図１と同じ構成である。
【０１２２】
ここで磁気ヘッド２側に設けられた磁気変化層は磁気再生素子に対して再生対象とする外部磁界以外の磁界をマスクする機能を発現するものである。すなわち、磁気再生素子に対して可変な磁気的開口を形成し狭小な磁気ビットからの磁気信号の再生を可能とする。一方、磁気ディスク２０上に形成された媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７の機能とは記録再生対象とする記録ビット以外からの磁界（磁気信号）を遮蔽することによりマスク機能を発現するものである。
【０１２３】
なお、図１６では、媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７の反強磁性転移温度ＴＮ（Ｄ）が磁気変化層４のＴＮよりも高い例を説明する。今までの説明と同様に光スポット６内で昇温され磁気変化層４に強磁性領域７が形成され、その後、媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７に強磁性領域１８が形成される。このとき、ＴＮ＜ＴＮ（Ｄ）であることから、媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７の強磁性領域１８に形成される開口はヘッド側の磁気変化層４に形成され強磁性領域７に形成される開口よりも小さくなる。これは図１５で説明した等価的にΔＴＮが狭まる効果を空間的に示したものである。ここで再び、φ＝５５０ｎｍ、ΔＴＮ＝３℃、α＝０．６（＜０．７）、Ｔｍａｘ＝２５０℃、を用いた場合、ｒ＝１６．５ｎｍ  が得られる。これは１Ｔｂ／ｉｎ２で想定されるトラックピッチ及びビット長のサイズ〜２５ｎｍよりも高い分解能である。したがって本発明により１Ｔｂ／ｉｎ２を越える高密度再生が可能になる。
【０１２４】
最後に、媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７の反強磁性転移温度ＴＮ（Ｄ）が、磁気変化層４のＴＮよりも低い例を図１７に基づいて説明する。図１７に示すように、磁気記録再生装置１’’は、磁気変化層４のＴＮよりも低い反強磁性転移温度ＴＮ（Ｄ）を有する媒体マスク層を備える。このとき、ＴＮ＞ＴＮ（Ｄ）であることから媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７’の強磁性領域１８に形成される開口はヘッド側の磁気変化層４に形成され強磁性領域７に形成される開口よりも大きくなる。これにより磁気ビットの漏洩磁束はロスすることなく高い分解能でクロストークなく狭小な磁気ビットの検出が可能になる。
【０１２５】
磁気記録層９上に媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７または媒体マスク層（第２の磁気変化層）１７’を設ける場合、ここで説明した媒体マスク層（第２の磁気変化層）は結晶膜でありその作製プロセスは加熱プロセスを含むことが一般的であるため磁気記録層９としてもＦｅＰｔやＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＣｏなどの結晶膜であり加熱プロセスを経ているものに用いることが好適である。
【０１２６】
以上説明したように、本発明では、磁気変化層４が磁気ヘッド２側に設けられているので、高密度な磁気記録再生装置を提供することが可能になる。
【０１２７】
なお、既に述べたように、磁気ヘッド２あるいは媒体側に、熱分布を改善するための層などを設けてもよく、また磁気変化層が多層であってもよい。また、磁気変化層の厚みは特に制限されるものではないが、特に媒体を加熱したい場合などにおいては、薄くすることが好ましい。また、本説明で用いた磁気変化層の強磁性状態における磁化は面内磁化膜であるがこれに垂直磁化膜などを積層してもよい。
【０１２８】
また、本発明においては、磁気変化層としてＦｅＲｈＩｒ合金膜を用いて説明を行ったが、その他、上記磁気変化層として希土類元素とアルカリ土類元素の配置が秩序化したペロブスカイト型酸化物薄膜を用いてもよい。この場合、例えばＰｒＢａＭｎ２Ｏ６やＧｄＢａＣｏＯ５．５等が好適である。これにより、金属に比べて酸化物は固く、耐久性に優れた磁気ヘッドを実現できる。
【０１２９】
また、本発明で詳細は述べなかったが、勿論、磁気ヘッド摺動面にはダイヤモンドライクカーボンなどによる保護層が設けられていてもよい。
【０１３０】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の一実施の形態である磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を示す断面図である。
【図２】上記磁気ヘッドの磁気変化層における磁化の温度依存性を示すグラフである。
【図３】上記磁気変化層における磁化の温度依存性を示すグラフの拡大図である。
【図４】上記磁気変化層における光ビームの光スポット位置と光強度との関係を示すグラフである。
【図５】上記磁気変化層における光ビームの光スポット位置と温度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態である磁気ヘッドにおけるスピンバルブ型磁気抵抗素子の一例を示す概略断面図である。
【図７】上記スピンバルブ型磁気抵抗素子の他の例を示す概略断面図である。
【図８】上記スピンバルブ型磁気抵抗素子のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図９】（ａ）は、プレーナ構造を有する磁束ガイド型磁気抵抗素子と磁気変化層を備えた磁気ヘッドの概略構成の一例を示す平面図及び側面図であり、（ｂ）は、プレーナ構造を有する磁束ガイド型磁気抵抗素子と磁気変化層を備えた磁気ヘッドの他の例を示す平面図及び側面図である。
【図１０】インライン構造を有する磁束ガイド型磁気抵抗素子と磁気変化層とを備えた磁気ヘッドの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１１】（ａ）は、プレーナ構造を有するヨーク型磁気抵抗素子と磁気変化層を備えた磁気ヘッドの概略構成の一例を示す平面図及び側面図であり、（ｂ）は、プレーナ構造を有するヨーク型磁気抵抗素子と磁気変化層を備えた磁気ヘッドの他の例を示す平面図及び側面図である。
【図１２】インライン構造を有するヨーク型磁気抵抗素子と磁気変化層とを備えた磁気ヘッドの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１３】発光素子をアクチュエータに備えた磁気ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図１４】発光素子と光学素子とが磁気ヘッド上の形成された磁気ヘッドの構成を示す概略図である。
【図１５】反強磁性転移温度ＴＮの異なる磁気変化層の磁化の温度依存性を示すグラフの拡大図である。
【図１６】本発明の磁気記録再生装置の構成の一例を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の磁気記録再生装置の構成の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１，１’，１’’  磁気記録再生装置
２  磁気ヘッド
２１  基材（スライダ）
３  磁気抵抗素子
３１  反強磁性層
３２  強磁性層（ピン層）
３３  非磁性層
３４  強磁性層（フリー層）
４  磁気変化層
５  光学素子（レンズ）
６  光スポット
７  強磁性領域（磁気変化層）
８  ディスク基板
９  磁気記録層
１０  記録トラック
１１  磁束ガイド
１１ａ  ヨーク
１２  非磁性金属層（非磁性層）
１３  キャリッジ
１４  発光素子
１５  サスペンション
１６  ミラー（光学素子）
１７，１７’  媒体マスク層（第２の磁気変化層）
１８  強磁性領域
２０  磁気ディスク（磁気記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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