(57)【要約】本発明は、動的磁化のより高次元の励起を利用して、書込みヨークのバイアスを必要とせずに周波数を高める磁気記録ヘッド（１９、２０、２５、３０、４０）を提供する。本発明によれば、スピン波書込みモードを生成するために、電流供給マイクロストリップ導波管（２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）および書込み磁極（１４）のサイズおよび配置を制御する。書込み動作時に、磁化をより高次元の空間スピン波モードに誘導する。
2005526339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの書込み磁極（１４）と、
少なくとも１つのスピン波モードを含む、少なくとも１つの書込み磁極（１４）に磁化を生成するように構成、配置された少なくとも１つのマイクロストリップ（２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）とを備えた、磁気記憶媒体（１１）に使用される磁気ライター（１９、２０、２５、３０、４０）。
【請求項２】
少なくとも１つのスピン波モードは、式Ｓｉｎ（ｎπｙ／Ｌ＋Φ）（ただし、ｎはモード指数で、１または１より大きく、Ｌは書込み磁極（１４）の長さ、ｙは書込み磁極（１４）の長さＬに沿う位置、Φは、書込み磁極（１４）の境界条件によって定められる位相係数である）に実質的に対応する空間パターンを有する、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項３】
ｎが１から５である、請求項２に記載の磁気ライター。
【請求項４】
ｎが２から４である、請求項２に記載の磁気ライター。
【請求項５】
ｎ＝１である、請求項２に記載の磁気ライター。
【請求項６】
ｎ＝２である、請求項２に記載の磁気ライター。
【請求項７】
ｎ＝３である、請求項２に記載の磁気ライター。
【請求項８】
ｎ＝４である、請求項２に記載の磁気ライター。
【請求項９】
単一のマイクロストリップ（２１、２２）を備える、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１０】
２つのマイクロストリップ（２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）を備える、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１１】
単一の書込み磁極（１４）を備える、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１２】
２つの書込み磁極（１４、１３）を備える、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１３】
２つの書込み磁極（１４、１３）がヨーク（１５）によって接続された、請求項１２に記載の磁気ライター。
【請求項１４】
水平ライターである、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１５】
垂直ライターである、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１６】
少なくとも１つのマイクロストリップ（２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）はライターのエア・ベアリング面から１００ｎｍ以内にある、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１７】
少なくとも１つのマイクロストリップ（２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）は幅Ｗを有し、少なくとも１つの書込み磁極（１４）は長さＬを有し、Ｗ：Ｌの比が約１：２から約１：５である、請求項１に記載の磁気ライター。
【請求項１８】
Ｗ：Ｌの比が約１：２で、少なくとも１つのスピン波モードは、式Ｓｉｎ（ｎπｙ／Ｌ＋Φ）（ただし、ｎはモード指数で１に等しく、Ｌは書込み磁極（１４）の長さ、ｙは書込み磁極（１４）の長さＬに沿う位置、Φは、書込み磁極（１４）の境界条件によって定められる位相係数である）に実質的に対応する空間パターンを有する、請求項１７に記載の磁気ライター。
【請求項１９】
書込み磁極（１４）の先端（１４ａ）に近接して配置された単一のマイクロストリップ（２１）を備える、請求項１８に記載の磁気ライター。
【請求項２０】
Ｗ：Ｌの比が約１：３で、少なくとも１つのスピン波モードは、式Ｓｉｎ（ｎπｙ／Ｌ＋Φ）（ただし、ｎはモード指数で２に等しく、Ｌは書込み磁極（１４）の長さ、ｙは書込み磁極（１４）の長さＬに沿う位置、Φは、書込み磁極（１４）の境界条件によって定められる位相係数である）に実質的に対応する空間パターンを有する、請求項１７に記載の磁気ライター。
【請求項２１】
書込み磁極（１４）の長さＬの実質的に中間に配置された単一のマイクロストリップ（２２）を備える、請求項２０に記載の磁気ライター。
【請求項２２】
２つのマイクロストリップ（２２ａ、２２ｂ）を備え、その一方（２２ｂ）が少なくとも１つの書込み磁極（１４）の先端（１４ａ）に近接して配置され、他方（２２ａ）が少なくとも１つの書込み磁極（１４）の反対の端に近接して配置される、請求項２０に記載の磁気ライター。
【請求項２３】
Ｗ：Ｌの比が約１：４で、少なくとも１つのスピン波モードは、式Ｓｉｎ（ｎπｙ／Ｌ＋Φ）（ただし、ｎはモード指数で３に等しく、Ｌは書込み磁極（１４）の長さ、ｙは書込み磁極（１４）の長さＬに沿う位置、Φは、書込み磁極（１４）の境界条件によって定められる位相係数である）に実質的に対応する空間パターンを有する、請求項１７に記載の磁気ライター。
【請求項２４】
書込み磁極（１４）の長さＬの中間付近に互いに近接して配置された２つのマイクロストリップ（２３ａ、２３ｂ）を備える、請求項２３に記載の磁気ライター。
【請求項２５】
マイクロストリップ（２３ａ、２３ｂ）に反対方向に電流が加えられる、請求項２４に記載の磁気ライター。
【請求項２６】
Ｗ：Ｌの比が約１：５で、少なくとも１つのスピン波モードは、式Ｓｉｎ（ｎπｙ／Ｌ＋Φ）（ただし、ｎはモード指数で４に等しく、Ｌは書込み磁極（１４）の長さ、ｙは書込み磁極（１４）の長さＬに沿う位置、Φは、書込み磁極（１４）の境界条件によって定められる位相係数である）に実質的に対応する空間パターンを有する、請求項１７に記載の磁気ライター。
【請求項２７】
２つのマイクロストリップ（２４ａ、２４ｂ）を備え、その一方（２４ｂ）が書込み磁極（１４）の長さＬの５分の２の位置に配置され、他方（２４ａ）が書込み磁極（１４）の長さＬの５分の４の位置に配置される、請求項２６に記載の磁気ライター。
【請求項２８】
マイクロストリップ（２４ａ、２４ｂ）に同一方向に電流が加えられる、請求項２７に記載の磁気ライター。
【請求項２９】
磁気記憶媒体（１１）に近接する少なくとも１つの書込み磁極（１４）と、
少なくとも１つのスピン波モードを含む少なくとも１つの書込み磁極（１４）に磁化を生成することによって、磁気書込み場を磁気記憶媒体（１１）に加える手段とを備えた、磁気記憶媒体（１１）に使用される磁気ライター（１９、２０、２５、３０、４０）。
【請求項３０】
磁気書込み場を磁気記憶媒体（１１）に加える方法であって、
少なくとも１つの書込み磁極（１４）を磁気記憶媒体（１１）に近接して設けること、および
少なくとも１つのスピン波モードを含む少なくとも１つの書込み磁極（１４）に磁化を生成することによって、磁気書込み場を磁気記憶媒体（１１）に加えることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００１年８月２１に出願された米国特許仮出願第６０／３１３，９２０号の特権を主張するものである。
本発明は、磁気記録ヘッドに関し、より詳細には書込み磁極磁化を制御するマイクロストリップ導波管を有する磁気書込みヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記憶媒体と共に使用する水平記録ヘッドおよび垂直記録ヘッドが広く知られている。水平記録ヘッドは、記録ヘッドの底面においてそれぞれの先端が近接した一対の対向書込み磁極を利用する。それら２つの磁極は、磁極に使用されるものと類似した強磁化体で構成することができるヨークによって、頂部で接続される。従来の設計では、複数の巻数を有するコイルが、２つの対向磁極に近接してヨークを取り囲む。電流をコイルに流すと、ヨークに磁束が誘導され、２つの磁極を隔てる書込みギャップに磁界を生成する。書込みギャップの磁束の一部が磁気記憶媒体を通ることにより、磁気記憶媒体内の磁気状態を変化させて、記憶媒体上の情報ビットを改変する。水平記録によって可能な記録密度は、記録密度が高くなると、超常磁化効果が磁気記憶媒体内に磁気不安定をもたらすため、約７．７５〜１５．５Ｇｂｉｔ／ｃｍ２（約５０〜１００Ｇｂｉｔ／平方インチ）に限定されるものと考えられる。
【０００３】
水平記録の記録密度の限界を克服するための垂直記録が提案されている。磁気記憶媒体に使用される垂直記録ヘッドは、ヨークによって接続された一対の磁気結合磁極を含むことができる。主要書込み磁極は底面積が小さいのに対して、磁束戻り磁極は底面積が大きい。従来の設計では、複数の巻数を有するコイルをヨークまたは主要書込み磁極に近接して配置して、書込み磁極と記録媒体の軟質下部層との間に磁界を誘導する。軟質下部層は、磁気記憶媒体の硬質記録層の下に配置され、主要磁極によって生成される磁界の振幅を広げる。その結果、より強い保磁力で記憶媒体を使用することが可能になる。これにより、より安定したビットを媒体に記憶することができる。
【０００４】
従来の書込みヘッド設計では、書込みヘッドが強磁化共鳴（ＦＭＲ）を示すと、切換速度制限（非渦電流制限）が生じる。書込み場に弱減衰ＦＭＲ振動が存在すると、媒体における書込み場形状が変形するおそれがある。また、書込みヘッド・ヨークの磁束伝達速度は、必ずしもＦＭＲ制限切換速度に等しくない。
【０００５】
また、従来のライターでは、コイルはエア・ベアリング面（ＡＢＳ）から比較的離れて配置され、誘導磁界は、主に、書込み磁極がヨークによって接続される後方領域に配置される。磁極先端から生じる書込み場は、動的磁化を広げ、遅くするように作用する分散媒体の磁束伝達に依存する。強磁化共鳴点付近の切換速度を発生させることができたとしても、磁化を誘導する高速磁界が存在する場合にのみ、磁化が高速に切り換わる。したがって、高いデータ転送率では、従来の設計は、ヨークから磁極先端に伝搬するモードの分散特性によって制限されることになる。
【０００６】
本発明は、先述の問題に鑑み、また従来技術の他の欠点に対処するために開発された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、動的磁化のより高次元の励起を利用して、書込みヨークのバイアスを必要とせずに周波数を高める磁気記録ヘッドを提供する。本発明にしたがって、書込みヘッドを含む磁気フィルムに空間的不均一磁化パターンまたはスピン波を生成するために、電流供給マイクロストリップ導波管および書込み磁極のサイズおよび配置が制御される。書込み動作時に、磁化はこれらのスピン波モードに駆動される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一特徴は、磁気記憶媒体に使用される磁気ライターを提供することである。該ライターは、少なくとも１つの書込み磁極と、少なくとも１つのスピン波モードを含む書込み磁極に磁化を生成するように構成、配列された少なくとも１つのマイクロストリップとを備える。
【０００９】
本発明の他の特徴は、少なくとも１つの書込み磁極と、少なくとも１つのスピン波モードを含む書込み磁極に磁化を生成する手段とを備えた磁気ライターを提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる特徴は、磁気書込み場を磁気記憶媒体に加える方法を提供することである。該方法は、少なくとも１つの書込み磁極を磁気記憶媒体に近接して設けるステップと、少なくとも１つのスピン波モードを含む書込み磁極に磁化を生成することによって磁気書込み場を磁気記憶媒体に加えるステップとを含む。
【実施例】
【００１１】
本発明のこれらの特徴および他の特徴は、以下の説明を読めばより明らかになるであろう。
【００１２】
図１は、磁気記録媒体１１に配置された従来の水平ライター１０を示す図である。記録動作時に、磁気ディスクの如き記録媒体１１が、ライター１０に対して矢印１２の方向に移動する。ライター１０は、ヨーク１５によって接続された２つの書込み磁極１３、１４を含む。書込み磁極１３、１４は、ライター１０のエア・ベアリング面に配置された書込み磁極先端１３ａ、１４ａを有する。多巻数コイル１６がヨーク１５を囲む。コイル１６は、書込み磁極先端１３ａ、１４ａ、ならびにライター１０のエア・ベアリング面から比較的遠くに配置される。コイル１６に電流を流すと、磁極先端１３ａ、１４ａから書込み場１７が生成される。図１に示される従来の構成では、誘導磁界１８が主に後方ヨーク１５に配置される。書込み磁極先端１３ａ、１４ａから生じる書込み場１７は、ヨーク１５から磁極先端１３ａ、１４ａへの磁束伝達に依存する。ヨーク１５ならびに磁極１３、１４は、磁束がこれらの膜を移動するときに磁束を拡大、遅くする分散磁気媒体である。
【００１３】
本発明は、ヨーク磁化を活性化させるための１つまたは複数のマイクロストリップを使用する、水平および垂直磁気記録システムに対するライター設計を提供する。ここで用いられる「マイクロストリップ」という用語は、マイクロストリップ導波管のように、制御された高周波特性を有するように設計された電流供給導線を意味する。マイクロストリップは、１５から２０ＧＨｚ以下または以上の周波数の関数としてほぼ一定している固有インピーダンスを有する平面伝達ラインである。マイクロストリップは、均一なＦＭＲモードの代わりに、または均一なＦＭＲモードに加えて最適なスピン波モード構成に磁化を空間的にポンピングするように、書込み磁極長に対して相対的な間隔およびサイズで構成される。
【００１４】
均一モードは、磁化が磁気フィルムに均一に進行するモードである。スピン波モードは、より高いエネルギー励起の種類を意味する。これらのスピン波は、物質における交換長さよりはるかに長い空間波長を有するため、静磁気スピン波であると考えられる。小形状フィルムについては、当該モードを交換スピン波または交換モードと呼ぶことができる。無限のシート・フィルムでは、これらのモードは、固有周波数対波動ベクトル分散曲線による連続体として存在する（ダモン・エシュバク・モード）。しかし、提示するヨーク設計のように、フィルムが幾何学的に有限であるときは、連続体が崩壊して、量子化波動ベクトルが有限のフィルム寸法に広がる個別的な定常波モードになる。
【００１５】
それらのモードは以下の空間パターン、すなわちＳｉｎ（ｎπｙ／Ｌ＋Φ）（ただし、ｎは、ｎ＝０から始まるモード指数、Ｌは有限方向のフィルムの長さ、ｙはフィルムの長さＬに沿う位置、Φは、境界条件、例えば固定境界、非固定境界またはそれらの組合せによって決定される位相係数である）に従う。固定境界は、磁化角度が磁極先端エッジにおいてゼロに近いか、またはゼロに等しくなることを意味する。非固定境界は、磁化角度が磁極先端エッジにおいて９０度に近いか、または９０度に等しくなることを意味する。磁化パターンはこの構成に従い、幾何学的に有限のエッジにおいて磁化を加える境界条件に依存する。均一ＦＭＲモードは、非固定境界に対してはｎ＝０に対応し、固定境界に対してはｎ＝１に対応する。本発明のスピン波モードはｎ＝０からｎ＝１０以上、典型的にはｎ＝１からｎ＝４の範囲とすることができる。特に適した静磁気モードはｎ＝３である。
【００１６】
本発明に従って達成される空間ポンピングは、高データ転送率のライターに対していくつかの利点を有する。より高次元の空間スピン波モードは、均一のＦＭＲモードよりスピン進行周波数が大きい。この周波数レンジの拡大によって、ライターが、均一モード設計より高いデータ転送率で動作できるようになる。さらなる利点として、誘導磁界の形状によって形成されるより高次元のモードに対する強い空間結合は、特に１００ｎｍ未満の磁極チップ幅において、純粋に磁束収束に依存する設計より効率的に、磁極先端に所望の磁化構成を生成することができる。空間的に好ましい先端磁化を生成するように形状を最適化すれば、マイクロストリップの電流誘導磁界から磁極先端磁化へのエネルギー転換がより効率的になる。提示する設計の他の利点は、書込み場の立ち上り時間が、長距離、例えば約５ミクロンを上回る距離にわたる磁束伝達ではなく、幾何学的励起静磁気モード構成に依存する場合は、速くなることである。
【００１７】
本発明の一実施例は、定常波モード共鳴器を提供する。本発明の他の実施例は、環状モード共鳴器を提供する。定常波共鳴器は、マイクロストリップが定常波静磁気モードをポンピングする単一の磁気フィルムから構成されうる。環状共鳴器は、電流供給マイクロストリップが周期的境界条件を用いてモードをポンピングする２つの磁極（および垂直記録用軟質下部層）から構成されうる。媒体から見る磁界を書込み磁極下では最大化する一方、戻り磁極下では最小化するように、境界条件を最適化することができる。本発明の実施例によれば、多巻数コイルをＡＢＳから比較的遠くに配置する、図１に示される従来のライター設計に比べて、マイクロストリップをＡＢＳの極めて近くに配置することができる。
【００１８】
図２から図１９は、書込みヨークにおける空間ポンピングの例を示す図である。１つまたは２つの電流供給マイクロストリップを使用するｎ＝１、２、３および４のスピン波モードのポンピングが示されている。しかし、本発明によれば、ｎ＝５以上のより高次元のモードを使用することもできる。
【００１９】
図２から図６は、本発明の実施例による、対向書込み磁極と、異なるタイプのスピン波書込みモードを誘導するように構成された１つまたは２つの電流供給マイクロストリップ導波管とを備えた水平磁気ライターの部分概略側面図である。図２に示される実施例において、ライター１９は、ヨーク１５によって接続された書込み磁極１３、１４を含む。ライター１９のエア・ベアリング面に書込み磁極先端１３ａ、１４ｂが設けられる。エア・ベアリング面付近の書込み磁極１３と１４の間に電流供給マイクロストリップ導波管２１が配置される。図２に示される実施例によれば、マイクロストリップ２１は、厚さＴおよび幅Ｗを有し、書込み磁極１３、１４はそれぞれ長さＬを有する。マイクロストリップ２１の幅Ｗ、ならびに書込み磁極１３、１４の長さＬは、ｎ＝１（非固定）またはｎ＝２（固定）のスピン波モードが生成されるように選択される。また、書込み磁極の長さＬに沿うマイクロストリップ２１の位置は、ｎ＝１のスピン波モードを生成するように選択される。この実施例において、マイクロストリップ２１の幅Ｗは、書込み磁極１３、１４の長さＬのほぼ半分である。加えて、マイクロストリップ２１は、書込み磁極１３、１４の長さＬに沿って、書込み磁極先端１３ａ、１４ａに近接して配置される。この構成は、ｎ＝１のスピン波モードを生成すると同時に、マイクロストリップ２１をエア・ベアリング面またはその付近に配置する。あるいは、マイクロストリップ２１をヨーク１５に近接する磁極先端１３ａ、１４ａから離すことによって、ｎ＝１のスピン波モードを生成することが可能である。しかし、マイクロストリップをエア・ベアリング面から離して配置する当該別の構成は、立ち上り時間の低下をもたらすおそれがある。
【００２０】
図３は、本発明の実施例によるｎ＝２のスピン波モード・ライター２０を示す図である。ライター２０は、図２に示される実施例と類似した、ヨーク１５によって接続された書込み磁極１３、１４を含む。しかし、図３のライター２０は、ｎ＝２のスピン波モードを生成するように構成されたマイクロストリップ導波管２２を含む。この実施例において、マイクロストリップ２２の幅Ｗは、書込み磁極１３、１４の長さＬのほぼ半分である。マイクロストリップ２２は、また、書込み磁極１３、１４に沿う距離Ｌの半分の位置に配置される。以下により詳細に説明し、図８および図１３に示すように、マイクロストリップ２２のサイズおよび位置は、磁極１３、１４の対向する区域に逆方向誘導磁束を生成する。
【００２１】
図４は、本発明の他の実施例による、ｎ＝２のスピン波モード・ライター２５を示す図である。ライター２５は、図３に示される実施例に類似した、ヨーク１５によって接続された書込み磁極１３、１４を含む。しかし、図４のライター２５は、それぞれヨーク１５ならびに磁極先端１３ａ、１４ａ付近に配置された２つのマイクロストリップ導波管２２ａ、２２ｂを含む。この実施例において、各マイクロストリップ２２ａ、２２ｂの幅Ｗは、書込み磁極１３、１４の長さＬのほぼ３分の１である。図９および図１４に示すように、マイクロストリップ２２ａ、２２ｂのサイズおよび位置は、磁極１３、１４の対向する区域に逆方向誘導磁束を生成する。
【００２２】
図５は、本発明の他の実施例による、ｎ＝３のスピン波モード・ライター３０を示す図である。ライター３０は、ライター３０が、ｎ＝３のスピン波モードを生成するように構成された２つの導波管２３ａ、２３ｂを含む点を除いては、図２に示される実施例に類似した、ヨーク１５によって接続された書込み磁極１３、１４を含む。この実施例において、各マイクロストリップ２３ａ、２３ｂの幅Ｗは、書込み磁極１３、１４の長さＬのほぼ４分の１である。マイクロストリップ２３ａ、２３ｂは、図５に示されるように、書込み磁極１３、１４の長さＬに沿って互いに隣接して配置される。以下により詳しく説明し、図１０および図１５に示すように、マイクロストリップ２３ａ、２３ｂのサイズおよび位置は、ｎ＝３のスピン波モードを生成するように、磁極１３、１４の対向する区域に逆方向誘導磁束を生成する。
【００２３】
図６は、本発明の他の実施例による、ｎ＝４のスピン波モード・ライター４０を示す図である。ライター４０は、ライター４０が、ｎ＝４のスピン波モードを生成するように構成された２つのマイクロストリップ導波管２４ａ、２４ｂを含む点を除いては、図２に示される実施例に類似した、ヨーク１５によって接続された書込み磁極１３、１４を含む。この実施例において、各マイクロストリップ２４ａ、２４ｂの幅Ｗは、書込み磁極１３、１４の長さＬのほぼ５分の１である。マイクロストリップ２４ａ、２４ｂは、書込み磁極１３、１４の長さＬに沿って５分の２および５分の４の位置に配置される。以下により詳しく説明し、図１１および図１６に示すように、マイクロストリップ２４ａ、２４ｂの構成は、ｎ＝４の静磁気モードを生成するように、磁極１３、１４の対向する区域に逆方向誘導磁束を生成する。
【００２４】
図２から図６に示される実施例において、各マイクロストリップの幅Ｗは約２０〜約２０００ｎｍ、典型的には約５０〜約１５００ｎｍとすることができる。各マイクロストリップの厚さＴは、約１０〜約２０００ｎｍ、典型的には約１００〜約１０００ｎｍとすることができる。各書込み磁極の長さＬは、約１００〜約１００００ｎｍ、典型的には約５００〜約５０００ｎｍとすることができる。各マイクロストリップの幅と書込み磁極の長さとの比Ｗ：Ｌは、典型的には約１：２〜約１：５である。マイクロストリップをエア・ベアリング面またはその付近、例えば、図２に示される実施例では該面から１００ｎｍ未満のところに配置することができ、図３から図６の実施例では２０００ｎｍ未満のところに配置することができる。磁極先端の窪みを制御する必要があれば、マイクロストリップをＡＢＳからわずかに窪ませることができる。
【００２５】
図２から図６に示されるマイクロストリップは、銅、金またはアルミニウムの如き任意の好適な物質で構成することができる。書込み磁極およびヨークは、ＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢまたはＦｅＣｏの如き任意の好適な物質で構成することができる。真空スパッタリング、電着およびフォトリソグラフ法の如き標準的な技術によってマイクロストリップ、書込み磁極およびヨークを製造することができる。
【００２６】
任意の所望のスピン波モードを選択することができる。例えば、ｎ＝３からｎ＝４に切り換えるためには、マイクロストリップの間隔を変え、２つのマイクロストリップにおいて電流伝搬方向を逆方向から同一方向に変える。所望のより高次元の静磁気モードに結合するために、マイクロストリップ幅Ｗを書込み磁極の長さの数分の一になるように設計する。これらの形状のいずれかは、特定のデータ率に対して有益で、様々な設計要件に基づいて選択することができる。例えば、ｎ＝１の形状では、たいていの印加電流誘導磁界をＡＢＳに最も近づけることができる。当該設計では、異なるモードのポンピングに比べて、最速の磁束立ち上り時間を得ることができるが、最大の効率を得ることはできない。
【００２７】
図７から図１１は、図２から図６のマイクロストリップ配列が相対して磁極１３、１４に結合して、スピン波モードＳを生成する様子を示す概略側面図である。各実施例の全体ヨーク構造１３、１４、１５は、ほぼ閉磁気回路を表す。定常波境界条件の代わりに、周期的境界条件を回路に適用することが可能である（環状レーザ・キャビティ対ファブリ・ペロット・レーザ・キャビティに類似する）。ヨーク構造の独自の境界条件によって、ヨーク内のマイクロストリップの位置および配列をシフトさせることが必要になる場合もある。このシフトにより、最適な効率および書込みギャップにおける最大の磁界を得るとともに、最大磁界に応じてヨーク長Ｌおよび磁極間隔を適切に制御するように、磁化パターンにノードを配置することができる。
【００２８】
図１２から図１６は、それぞれ図７から図１１のスピン波モード・ライターの側面図で、マイクロストリップにおける電流Ｉの流れと、その結果書込み磁極に生成するスピン波モードＳを示す図である。ヨークを省略したスピン波モード・ライターが図１２から図１６に示されている。本発明の実施例によれば、スピン波モード動作を維持しながらもヨーク１５を随意に省略できる。
【００２９】
図１７および図１８は、本発明の実施例による垂直磁気ライター５０を示す部分概略側面図である。ライター５０は、比較的大きい戻り磁極５３と、比較的小さい書込み磁極５４とを有する。マイクロストリップ導波管６１が、書込み磁極５４に近接して配置されている。ｎ＝１のスピン波モードが生成されるように、マイクロストリップ６１の幅Ｗ、および書込み磁極５４の長さＬに沿うマイクロストリップ６１の位置が選択される。したがって、図１７に示される垂直ライター５０のマイクロストリップ６１および書込み磁極５４の構成は、図２に示される水平ライター１９のマイクロストリップ２１および書込み磁極１４の構成と類似している。書込み磁極５４において境界条件が概ね非固定になるように、書込み磁極を記録媒体の軟質下部層の近くに配置することができる。しかし、境界条件が部分的に固定されるように、戻り磁極５４をわずかに窪ませることができる。この固定によって、戻り磁極による磁界が低減され、その書込みが防止されることになる。
【００３０】
図１８に明示されるように、書込み動作時に、マイクロストリップ６１に加えられた電流は、書込み磁極５４にｎ＝１のスピン波モードＳを生成する。垂直ライター５０に対して矢印の方向に移動する記録媒体７０は、書込み磁極５４から生成される磁界に曝される。記録媒体７０は、軟質磁気下部層７２上に硬質の磁気垂直記録層７１を含む。層７１、７２は基板７３の上に積層される。図１８の点線によって示される磁気書込み場は、書込み磁極５４の先端から垂直に硬質磁気記録層７１を通って、軟質磁気下部層７２に入り、戻り磁極５３に戻る。
【００３１】
図１７および図１８に示される垂直ライター５０を示されているｎ＝１のモードから他のモードへ変更することができる。例えば、図３に示されているのと同様にして、マイクロストリップ６１の幅Ｗ、および書込み磁極５４の長さＬに沿うその位置を変更して、ｎ＝２のスピン波モードを与えることができる。あるいは、図４、図５および図６に示される実施例と同様に、ｎ＝２、ｎ＝３およびｎ＝４のスピン波モードを与えるために、マイクロストリップ６１に代えて、書込み磁極５４の長さＬに沿うそれぞれの箇所に配置された２つのマイクロストリップを使用することができる。
【００３２】
図１９は、適切な極性を有する書込み磁極１４に書込み電流を加えるためにパッド８１、８２、８３、８４を必要とするスライダ８０の前面図を概略的に示す図である。パッド８５、８６は、読取り要素リード８７を介してバイアス電流を読取り要素に供給する。図１９は、２つの書込み用マイクロストリップを示す図である。しかし、その代わりに単一のマイクロストリップを使用することができ、そのほうが、サスペンションのフレックス（ＦＯＳ）に必要なリードという観点では従来の書込みコイルに即している。
【００３３】
本発明の一実施例において、書込みヘッドに回路を必要としない。マイクロストリップおよびトップ磁極のみ（図１９の回路の半分）でヘッドを作製することができる。境界条件によっては、より高次元のモードの方が均一モードより効率的で、大きな戻り磁極を必要としない場合がある。この場合、ヘッドは、環状共鳴器でなく、定常波共鳴器として作用する。
【００３４】
提示する設計では、図１に示される設計より、マイクロストリップからの印加磁界を書込み磁極先端に実質的に近づけることができる。磁束が書込み磁極の磁気媒体を移動する距離が比較的短くなるため、図１に示されるライターの場合に比べると、立ち上り時間拡大効果が実質的に低下することになる。以下に詳細に説明するパターン化シート・フィルムに関する試験結果は、印加磁界は、立ち上り時間とパターン化要素のスピン波モード（均一モードも含む）に対する結合の度合の双方において重要な役割を果たしうることを示唆している。この結合は、特に、例えば１５．５Ｇｂｉｔ／ｃｍ２〜０．１５Ｔｂｉｔ／ｃｍ２（１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２〜１Ｔｂｉｔ／ｉｎ２）の面密度での記録に必要とされる投影磁極先端寸法を考慮すると、提示するライターで良好な効率性が得られることを示唆するものである。
【００３５】
図２０および図２１は、それぞれ、５０平方ミクロンに対する１５および２５ミクロン共面導波管についての、ｎ＝１、３（固定）ポンピング形状（図２０）およびｎ＝１、２（固定）ポンピング形状（図２１）に対する時間領域結果を示す図である。方形体はＮｉＦｅで構成され、導波管はＣｕで構成されていた。ｎ＝１、２の形状は、図２、図７および図１２に示される構成に対応する。ｎ＝１、３の形状は、図３、図８および図１３に示される構成に対応する。時間領域プロットは、２つのモードの干渉によって引き起こされる、各応答における唸りを示す。図２０および図２１における挿入図は、２つの励起モードに対応する２つの個別的なピークを示す、時間領域符号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）である。唸り効果の包絡線は、図２０に比べて図２１のグラフのほうが緩やかで、ｎ＝２のモードは周波数がｎ＝３のモードよりｎ＝１のモードに近いため、２つのＦＦＴピークの分離度は明らかに小さくなる。ポンピングされているモードは、図２１および図２１の２つのグラフの間で変化している。
【００３６】
図２２は、ＮｉＦｅで構成された５０×５０平方ミクロン上のＣｕ製３ミクロン導波管に対する時間領域データのＦＦＴを示す図である。ＦＦＴは、最上のグラフ上の矢印で示される多モードを示している。方形モード周波数をバイアス磁界の関数としてプロットすると、バイアス磁界において線形になる５つの曲線が得られる。図２３のグラフは、モード補正によって標準的なキッテル方程式に適合させた５つの曲線を示す。それらの線の周波数のシフトは、図２２に示されるモードに対する理論推定周波数に対応する。
【００３７】
図２４は、励起およびピックアップ導波管として、Ｃｕで構成された３ミクロン非対称共面ストリップ（ＡＣＰＳ）導波管を使用した、ＮｉＦｅで構成された大形方形体（４７５×４７５平方ミクロン）における磁束伝搬の結合導波管測定による試験結果を示す図である。この試験では、２つのＡＣＰＳ導波管の１つにより局在化された印加磁界によって磁気フィルムを平衡状態から誘導する。次いで、この導波管を使用して、図２０から図２３に示されるものと同様の測定を行う。第２のＡＣＰＳを第１のＡＣＰＳから選定した距離だけ離して配置し、第２の導波管に誘導された信号を同様に検出する。図２４は、第２のＡＣＰＳに誘導された信号を第１のＡＣＰＳからの距離の関数として示す。図２０および図２１に示される信号に比べて、応答時間が実質的に拡大される。さらに、応答が誘導磁界から空間的に離れて測定されるにつれて、応答は顕著に拡大する。
【００３８】
測定が励起源から離れるにつれて拡大する、図２４のデータの抽出包絡線が図２５に示されている。本質的に、立ち上り時間が速い磁界は、誘導磁界から伝搬してエネルギーを吸収する磁束パルスを励起する。この拡大は、磁束パルスは位相速度より遅い群速度を有し、大きく分散することを示唆する。このパルスは、水に投げ込まれた石による小波と同様に、磁気媒体を移動する。波がこの攪乱から遠のくにつれて、最も長い波長成分が最も速く移動し、より短い波長成分（より高周波）がそれに続くことで、パルス幅が拡大し、全パルス振幅が徐々に増加する。図２５は、励起速度が大きいと、ヨーク物質は、完全速度または完全振幅で磁束を伝達しないことを示している。立ち上り時間の低下を回避するために極めて短いヨークが求められることもあるが、空間ポンピングによって、最適の磁界出力に応じて磁化を誘導する手段が提供される。
【００３９】
図２６は、５つの異なる励起界形状に対するミクロ磁気的にシミュレートされた電力スペクトル対周波数のグラフである。点線は、２つのモードが励起される、図１７に実験的に示される場合である。実線は、上述したｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３およびｎ＝４のライター設計に対して用いられる、それぞれ異なる空間高調波の特殊な場合である。実線は、単一モードのみ励起されることを示し、単一モードのみをポンピングできること、および印加磁界空間形状を介してどのモードを励起するかを制御できることを証明している。曲線２から５により、モード指数が大きくなるにつれて、共鳴周波数が高くなり、より高次元のモードを優先的に励起することによって誘導周波数が高められることがわかる。
【００４０】
本発明は、より高周波の磁気励起の空間ポンピングを利用する。磁束立ち上り時間が遅くなるにつれて誘導外部磁界から離れることになる。速度が例えば１Ｇｂｉｔ／秒を越えると、マイクロストリップがＡＢＳの極めて近くで磁化を発生させる非常に短いヨーク長が求められることになる。書込み特性を最適化するために、動態、および磁化の動的空間構成を制御する必要がある。本発明によれば、書込みヘッドに空間ポンピングを用いることによって、これらの要件の双方を達成する手段が提供される。
【００４１】
以上、例示を目的として本発明の具体的な実施例を述べたが、添付の請求項に規定される発明から逸脱することなく本発明の詳細についての多くの変更を加えることができることを当業者なら理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】多巻数コイルに囲まれたヨークによって接続された一対の対向書込み磁極を含む従来の水平磁気記録ヘッドの部分概略側面図である。
【図２】本発明の実施例による、対向書込み磁極と、異なるタイプのスピン波書込みモードを誘導するように構成された１つまたは２つの電流供給マイクロストリップ導波管とを備えた水平磁気ライターの部分概略側面図である。
【図３】本発明の実施例による、対向書込み磁極と、異なるタイプのスピン波書込みモードを誘導するように構成された１つまたは２つの電流供給マイクロストリップ導波管とを備えた水平磁気ライターの部分概略側面図である。
【図４】本発明の実施例による、対向書込み磁極と、異なるタイプのスピン波書込みモードを誘導するように構成された１つまたは２つの電流供給マイクロストリップ導波管とを備えた水平磁気ライターの部分概略側面図である。
【図５】本発明の実施例による、対向書込み磁極と、異なるタイプのスピン波書込みモードを誘導するように構成された１つまたは２つの電流供給マイクロストリップ導波管とを備えた水平磁気ライターの部分概略側面図である。
【図６】本発明の実施例による、対向書込み磁極と、異なるタイプのスピン波書込みモードを誘導するように構成された１つまたは２つの電流供給マイクロストリップ導波管とを備えた水平磁気ライターの部分概略側面図である。
【図７】図２に示される水平磁気ライターの部分概略側面図で、さらにそれぞれの空間ポンプド・スピン波書込みモードを示す図である。
【図８】図３に示される水平磁気ライターの部分概略側面図で、さらにそれぞれの空間ポンプド・スピン波書込みモードを示す図である。
【図９】図４に示される水平磁気ライターの部分概略側面図で、さらにそれぞれの空間ポンプド・スピン波書込みモードを示す図である。
【図１０】図５に示される水平磁気ライターの部分概略側面図で、さらにそれぞれの空間ポンプド・スピン波書込みモードを示す図である。
【図１１】図６示される水平磁気ライターの部分概略側面図で、さらにそれぞれの空間ポンプド・スピン波書込みモードを示す図である。
【図１２】図２の実施例に示される書込み磁極およびマイクロストリップ構成の部分概略前面図である。
【図１３】図３の実施例に示される書込み磁極およびマイクロストリップ構成の部分概略前面図である。
【図１４】図４の実施例に示される書込み磁極およびマイクロストリップ構成の部分概略前面図である。
【図１５】図５の実施例に示される書込み磁極およびマイクロストリップ構成の部分概略前面図である。
【図１６】図６の実施例に示される書込み磁極およびマイクロストリップ構成の部分概略前面図である。
【図１７】本発明の実施例による、スピン波書込みモードを誘導する書込み磁極に近接する電流供給マイクロストリップ導波管を含む垂直磁気記録ヘッドの部分概略側面図である。
【図１８】本発明の実施例による、スピン波書込みモードを誘導する書込み磁極に近接する電流供給マイクロストリップ導波管を含む垂直磁気記録ヘッドの部分概略側面図である。
【図１９】本発明の実施例による、記録ヘッドの書込み磁極に近接して配置された２つの電流供給マイクロストリップ導波管への電気接続を示す磁気記録ヘッドの部分概略前面図である。
【図２０】時間領域結果、および２つの異なるスピン波書込みモードに対する当該時間領域符号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を示すグラフである。
【図２１】時間領域結果、および２つの異なるスピン波書込みモードに対する当該時間領域符号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を示すグラフである。
【図２２】多スピン波モードを示す、時間領域データのＦＦＴを示すグラフである。
【図２３】ダモン・エシュバク静磁気スピン波分散関係に適合した図１９の曲線を示すグラフである。
【図２４】励起およびピックアップ導波管として非対称共面ストリップ（ＡＣＰＳ）導波管を使用した比較的大きい方形体における磁束伝搬の結合導波管測定の試験結果を示すグラフである。
【図２５】（ＡＣＰＳ）導波管の間のギャップが広がるに従って大きくなる磁束パルスを実証する、図２４に示されるデータの抽出包絡線を示すグラフである。
【図２６】空間磁界成分を変化させることによるそれぞれの周波数のポンピング示す、モデル化されたパワー・スペクトルと周波数のグラフである。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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