(57)【要約】【課題】簡単な方式で、安定して高密度記録のできる電界を利用した磁気記録システムを提案することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係る磁気記録システムは、記録媒体と、記録ヘッドと、電源と、を含み、記録媒体は、基板と、第一の電極と、磁化層と、を含み、記録ヘッドは、第二の電極を備えた電界印加装置、を含み、磁化層は、前記第一の電極と、前記第二の電極の間に配置され、電源は、前記第一の電極と、前記電界印加装置とに、接続され、１ビットの書き込み時に第一の電極と、第二の電極間に少なくとも1組の高電界状態と低電界状態を有する有効電界を印加することを特徴とする。 【選択図】図１
2018174007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体と、記録ヘッドと、電源と、を含む磁気記録システムであって、
前記記録媒体は、基板と、第一の電極と、磁化層と、を含み、
前記記録ヘッドは、第二の電極を備えた電界印加装置、を含み、
前記磁化層は、前記第一の電極と、前記第二の電極の間に配置され、
前記電源は、前記第一の電極と、前記電界印加装置とに、接続され、
１ビットの書き込み時に前記第一の電極と、前記第二の電極間に少なくとも1組の高電界状態と低電界状態を有する有効電界を印加することを特徴とする磁気記録システム。
【請求項２】
磁気記録システムであって、
前記高電界状態の電界強度が前記磁化層の磁気情報を変化させるしきい値よりも大きい電界強度を有し、
前記低電界状態の電界強度が前記磁化層の磁気情報を変化させるしきい値電界よりも小さい電界強度を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気記録システム。
【請求項３】
磁気記録システムであって、
１ビットの書き込み時に複数組の高電界状態と低電界状態を有する電界を印加する、
ことを特徴とする請求項２から３のいずれか一項に記載の磁気記録システム。
【請求項４】
磁気記録システムであって、
1ビットの書き込み時に印加する電界の高電界状態の合計時間が低電界状態の合計時間よりも短い、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の磁気記録システム。
【請求項５】
磁気記録システムであって、
前記記録ヘッドは、磁界印加装置を含み、
前記磁化層は第一の記録媒体層と、第二の記録媒体層を含み、
前記記録媒体は、基板と、前記基板上に前記基板側から表面側に向けて順に保持された、前記第一の電極と、前記第一の記録媒体層と、前記第二の記録媒体層と、を含み、
前記第一の記録媒体層は、電気磁気効果を有する反強磁性体またはフェリ磁体を含み、
前記第二の記録媒体層は、前記第一の記録媒体層と磁気的に接続された、強磁性体を含んでいる、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気記録システム。
【請求項６】
磁気記録システムであって、
記録情報の書き込み時に電界とともに交番磁界を同時に印加する、
ことを特徴とする
請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気記録システム。
【請求項７】
磁気記録システムであって、
記録情報の書き込み時に電界とともに固定磁界を同時に印加する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気記録システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクを代表とする磁気記録システムは、コンピュータネットワークの発展、特にクラウドコンピューティングに対応した大規模データセンター向け用途の拡大とともに、大容量化が強く求められている。
【０００３】
これまで、記録ビットの小面積化と強磁性結晶粒子の微小化により記録密度の大容量化に対応してきたが、強磁性体結晶を微粒子化すると磁気特性の熱的安定性が低下することが知られており、さらなる記録密度の大容量化に対して大きな障壁となっていた。
【０００４】
このことから、従来の信号の記録や保持とは異なる原理に基づく磁気記録技術が着目されている。特許文献１（特開２０１５−１８５９３）では、電界により強誘電特層に磁気スピンを生じさせ、これと磁気的な結合を有している強磁性層のスピンの反転を誘発させることで、磁気記録をおこなう方式が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２（ＵＳ８７２４４３４）には電気と磁気の交差相関である電気磁気効果（以下、「ＭＥ効果」という。）を利用し、電界と磁界の同時印加により、記録情報の書き込みをおこなう磁気記録システムが提案されている。同特許では、記録ビットに印加する磁界と電界の向きを平行状態、反平行状態に適宜切り替えることで記録情報の書き込みをおこなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１８５９３
【特許文献２】米国特許ＵＳ８７２４４３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１、特許文献２のような電界を利用した磁気記録においては、記録情報の書き込み時に、高電界を常に印加することを想定した場合、電界が広がることで、書き込みしたい場所から離れた位置で、意図しない書き込みが生じてしまうという課題があった。このような電界の広がりに対する対策として、隣接するビット間を物理的に区切るなどの方法があるが、製作コストが大きくなってしまう問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な方式で、安定して高密度記録のできる電界を利用した磁気記録システムを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の様態に係る磁気記録システムは、記録媒体と、記録ヘッドと、電源と、を含む磁気記録システムであって、前記記録媒体は、基板と、第一の電極と、磁化層と、を含み、前記記録ヘッドは、第二の電極を備えた電界印加装置、を含み、前記磁化層は、前記第一の電極と、前記第二の電極の間に配置され、前記電源は、前記第一の電極と、前記電界印加装置とに、接続され、１ビットの書き込み時に第一の電極と、第二の電極間に少なくとも1組の高電界状態と低電界状態を有する有効電界を印加する、ことを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明の２の様態に係る磁気記録システムでは、前記高電界状態の電界強度が前記磁化層の磁気情報を変化させるしきい値よりも大きい電界強度を有し、
前記低電界状態の電界強度が前記磁化層の磁気情報を変化させるしきい値電界よりも小さい電界強度を有する、ことを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明の第３の様態に係る磁気記録システムでは、１ビットの書き込み時に複数組の高電界状態と低電界状態を有する電界を印加する、ことを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明の第４の様態に係る磁気記録システムでは、1ビットの書き込み時に印加する電界の高電界状態の合計時間が低電界状態の合計時間よりも短い、ことを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明の第５の様態に係る磁気記録システムでは、前記記録ヘッドは、磁界印加装置を含み、前記磁化層は第一の記録媒体層と、第二の記録媒体層を含み、
前記記録媒体は、基板と、前記基板上に前記基板側から表面側に向けて順に保持された、前記第一の電極と、前記第一の記録媒体層と、前記第二の記録媒体層と、を含み、前記第一の記録媒体層は、電気磁気効果を有する反強磁性体またはフェリ磁体を含み、前記第二の記録媒体層は、前記第一の記録媒体層と磁気的に接続された、強磁性体を含んでいる、ことを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明の第６の様態に係る磁気記録システムでは、記録情報の書き込み時に有効電界とともに交番磁界を同時に印加する、ことを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の第７の様態に係る磁気記録システムでは、記録情報の書き込み時に有効電界とともに固定磁界を同時に印加する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、本発明によれば簡単な方式で安定して高密度記録のできる電界による磁気記録システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る磁気記録システムの構成を示した断面模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る磁気記録システムの印加電界とスピンの方向の関係を示した図である。
【図３】第１の実施形態に係る磁気記録システムの記録ビットと印加電界波形の関係を示した図である。
【図４】第２の実施形態に係る磁気記録システムの記録ビットと印加電界波形の関係を示した図である。
【図５】第３の実施形態に係る磁気記録システムの記録ビットと印加電界波形の関係を示した図である。
【図６】第４の実施形態に係る磁気記録システムの印加電界および印加磁界の方向とスピンの方向の関係を示した図である。
【図７】印加された電界と磁界の方向と記録媒体層の磁化状態を示した図である。
【図８】第４の実施形態に係る磁気記録システムをＭＥ記録に応用させた場合の構成を示した断面模式図である。
【図９】第５の実施形態に係る磁気記録システムの記録ビットと印加電界波形および印加磁界波形の関係を示した図である。
【図１０】第６の実施形態に係る磁気記録システムの記録ビットと印加電界波形および印加磁界波形の関係を示した図である
【図１１】本発明における電位を評価するためのシミュレーションに用いた等価回路図である。
【図１２】実施例１におけるシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１３】実施例２におけるシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１４】比較例におけるシミュレーション結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明を実施するための形態の例を説明する。なお、以下の説明は本発明の実施形態の一部を例示するものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、形態が本発明の技術的思想を有するものである限り、本発明の範囲に含まれる。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせなどは一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
【００１９】
（実施形態１）
本実施形態が開示する磁気記録システム１００の概略について図１を利用して説明する。本実施形態の磁気記録システム１００を構成する基本要素は、第一の電極３１と磁化層１０１を有し、電界を利用して磁気情報を記録する記録媒体１と、記録媒体１に対して電界を印加する電界印加装置２を含む記録ヘッド７と、前記第一の電極３１と、前記電界印加装置２とに接続された電源３３と、により構成される。本実施形態において、磁気情報の記録は磁化層１０１に電界を印加して、磁化の方向を変化させることによっておこなう。
【００２０】
記録媒体１について説明する。記録媒体は基板４０と、第一の電極３１と、磁化層１０１とを備える。記録媒体１に含まれる磁化層１０１は電界の印加によって、磁化の方向を反転することができる。このとき記録媒体１は、磁化層１０１に電界を効果的に印加するための誘電体層を含んでいてもよい。磁化層１０１に電界を印加するため、記録媒体の下部には第一の電極３１が設置されている。
【００２１】
磁化層１０１は接地されていなくてもよいが、接地されていることが望ましい。磁化層１０１を接地することで、電界の広がりを抑制でき、より局所的に電界を印加しやすくなる。
【００２２】
記録ヘッド７について説明する。図1に示したように、記録ヘッド７は第二の電極３２を備えた電界印加装置２を有する。記録ヘッド７は、記録媒体１の表面における任意の場所に移動させる機能を付加されており、使用時、未使用時に記録媒体表面と物理的に接触しないように保持されている。記録された情報を利用するに当たっての再生技術については、従来技術によるものであってかまわない。
【００２３】
電界印加装置２には、電界を狭窄して印加する機構が設けられていることが好ましい。これにより電界印加点から離れた場所での電界の広がりを抑制でき、より局所的な記録情報の書き込みが可能となる。
【００２４】
次に電源３３について説明する。電源３３は、電界の大きさおよび印加時間を制御する機能を付加されている。本実施形態において、電源３３は高電界状態と低電界状態を有する印加電界を発生することができる。電源３３は、第一の電極３１と、電界印加装置２とに、接続され、第一の電極３１と、第二の電極３２間に電界を印加することができる。また、電源３３は、電界の方向を制御する機能を有していてもよい。
【００２５】
基板４０の形状は特に限定されないが、記録を効率的に行うことを鑑みて、従来利用されているハードディスクに想定されるように円盤形状であることが好ましい。
【００２６】
本実施形態における記録の方法について図２を利用して説明する。本実施形態では磁化層１０１に有効電界を印加することにより記録情報の書き込みを行う。本実施形態において、有効電界とは磁化層１０１の磁気的性質の変化に寄与する方向の成分を意味する。例えば斜め方向の電界を印加する場合は磁気的性質の変化に寄与する方向の成分の電界について考える。本実施形態において、磁化層１０１は印加電界の方向や強弱によってスピンの向き、または磁化の大きさ等、磁気的性質が変化するという機能を有している。図２では磁化層に印加する電界に応じて、磁化層１０１の磁化の方向が変化する様子を示している。この場合、磁化層１０１のスピンが上を向いている状態を“０”、磁化層１０１のスピンが下を向いている状態を“１”として、記録情報の書き込みをおこなっている。
【００２７】
磁化層１０１に連続的に強度と方向が変化する電界を印加したときの挙動について図３を利用して説明する。横軸ｔは経過時間、縦軸Ｅは電界強度を示している。図中Ｅｔｈは反転に必要な電界強度のしきい値を示しており、正と負のＥｔｈが存在する。Ｅｔｈよりも絶対値が大きく、符号を入れ替えた電界を印加したときに磁化層１０１のスピンの方向を反転させることができる。Ｅｔｈより絶対値が小さい電界を印加した場合、Ｅｔｈより絶対値が大きい符号が同一の電界を印加した場合はスピンの方向は変化しない。図中ｔ０、ｔ１、ｔ２はＥ＝Ｅｔｈとなる時間を示しており、磁化層１０１はｔ０〜ｔ１の間はスピンの方向が上向きの“０”状態、ｔ１〜ｔ２の間はスピンの方向が下向きの“１”状態、ｔ２〜ｔ３の間はスピンの方向が上向きの“０”状態をとる。
【００２８】
次に図４を利用して、本実施形態における１ビットへの書き込み時の印加電界の波形について説明する。本実施形態において１ビットへの書き込み時とは、１ビット全体を書き込むのに必要な時間と定義する。図４は本実施形態において、磁化層１０１の１ビット全体に印加される電界の波形を示した図である。図中横軸ｔは経過時間を示しており、縦軸Eは電界の強度を示している。図中Ｅｔｈは反転に必要なしきい値電界、Ｅ１、Ｅ２はそれぞれ高低２つの電界印加状態を示している。Ｅ１の絶対値の大きさはＥｔｈよりも大きく、またＥ１＞Ｅ２である。
またＥ１、Ｅ２の符号の向きは同一である。図中ｔ１、ｔ２はそれぞれ高電界を印加している時間、低電界を印加している時間に対応している。なお、本実施形態において、高電界と低電界とは同一符号で絶対値の大きさが高いか低いかを指し、符号が変わることを意味しない。１ビット全体を書き込むのに要する電界の印加時間（ｔ＝ｔ１＋ｔ２）はビット長とハードディスクの線速度とによって決定される。図中ｔ１＋ｔ２に線速度をかけた値が１ビット長に対応している。スピンの方向はＥｔｈよりも絶対値が大きく、逆向きの電界を印加しない限りは反転しない。Ｅ１とＥ２の符号は同一なので、スピンの方向は高電界Ｅ１を印加した時点で決定されている。このためＥ２の大きさはＥｔｈよりも大きくてもよいし、小さくてもよいし、Ｅ２＝０（電界ＯＦＦ状態）でもよい。
【００２９】
（実施形態２）  
本発明の磁気記録システム１００の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態の磁気記録システム１００と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【００３０】
図５は第２の実施形態の磁気記録システム１００の記録ビットと印加電界波形の関係を示した図である。本実施形態においては、記録ビットに対して、印加電界は複数組の高電界、低電界状態を有する電界を印加することで記録情報の書き込みをおこなっている。図中Ｅｔｈは反転に必要なしきい値電界、Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５はそれぞれ高電界印加状態、Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６は低電界印加状態を示している。Ｅ１〜Ｅ６はすべて同一の符号であり、ｔ１〜ｔ６はそれぞれ電界Ｅ１〜Ｅ６の印加時間に対応している。高電界状態Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５の絶対値の大きさはそれぞれＥｔｈより大きい。また高電界状態Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５は互いに等しい大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。低電界状態Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６の絶対値の大きさはそれぞれＥｔｈより大きくてもよいし、小さくてもよいし、０であってもよい。また低電界状態Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６は互いに等しい大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。なお、図中では、３組の高電界状態、低電界状態を有する電界の印加パターンを示しているが、電界の印加パターンはこれに限定されない。
【００３１】
本実施形態によれば、複数組の高電界状態、低電界状態を有する有効電界を印加することで高電界状態の印加時間を短縮できることから、電界印加点から離れた場所の電荷の蓄積を抑制できる。
【００３２】
（実施形態３）
本発明の磁気記録システム１００の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態の磁気記録システム１００と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【００３３】
図５は第３の実施形態の磁気記録システム１００の記録ビットと印加電界波形の関係を示した図である。本実施形態においては、記録ビットに対して、印加電界は複数組の高電界、低電界状態を有する有効電界を印加し、さらに（１ビットに印加する高電界状態の合計時間）＜（１ビットに印加する低電界状態の合計時間）とし、記録情報の書き込みをおこなっている。図中Ｅｔｈは反転に必要なしきい値電界、Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５はそれぞれ高電界印加状態、Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６は低電界印加状態を示している。Ｅ１〜Ｅ６はすべて同一の符号であり、ｔ１〜ｔ６はそれぞれ電界Ｅ１〜Ｅ６の印加時間に対応している。高電界状態Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５の絶対値の大きさはそれぞれＥｔｈより大きい。また高電界状態Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５は互いに等しい大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。低電界状態Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６の絶対値の大きさはそれぞれＥｔｈより大きくてもよいし、小さくてもよいし、０であってもよい。また低電界状態Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６は互いに等しい大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。図５においては、（ｔ１+ｔ３+ｔ５）＜（ｔ２＋ｔ４＋ｔ６）となっている。
なお、電界の印加パターンは適宜変更でき、図中のパターンに限定されない。
【００３４】
本実施形態によれば、高電界状態と低電界状態の周期の数を増やし、さらに高電界を印加している時間を短くすることができるため、電界印加点から離れた場所の電荷の蓄積をさらに抑制できる。
【００３５】
（実施形態４）
本発明の磁気記録システム１００の第４の実施形態について説明する。第１の実施形態の磁気記録システム１００と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【００３６】
実施形態４では、ＭＥ記録原理による電界を用いた磁気記録システムについて説明する。本実施形態において、「ＭＥ記録（Magneto electric recording）」を、「記録媒体に対して電界と磁界との掛け合わせを生じさせ、電界または磁界のいずれか一方、または両方を反転させることによって記録媒体の磁化方向を操作する記録方法」と定義する。
【００３７】
はじめに、ＭＥ記録の簡単な原理について説明する。ＭＥ記録では、ＭＥ効果をもつ反強磁性体と強磁性体を含む記録媒体に、電界と磁界の重ね合わせを印加することで、記録媒体の磁化を反転させ、情報の書き込みをおこなう記録方法である。
【００３８】
図７は、印加された電界と磁界の方向と記録媒体層の磁化状態を示した図である。ＭＥ効果を有する反強磁性体に外部から電界と磁界が同時に加えられた場合、ＭＥ効果によってこの等価な２つの状態が摂動を受け、印加された電界と磁界の関係が、概平行、あるいは概反平行であるかによって、一方の反強磁性状態が他方の反強磁性状態よりもエネルギー的により安定になる。これを利用することで反強磁性体のスピンの状態を能動的に制御することができ、結果として図７に示したように、交換バイアスを介して隣接する第二の記録媒体層１０３の磁化状態を操作し、“０”状態と、“１”状態を作ることができるようになる。
【００３９】
図７は、実施形態４に係るＭＥ記録に利用した磁気記録システム１００の模式図を示したものである。本実施形態において、記録ヘッド７は、第一の電極３１を含む電界印加装置２と磁界印加装置５を含み、記録媒体１は、基板と４０、前記基板４０上に前記基板４０側から表面側に向けて順に保持された、第二の電極３２と、第一の記録媒体層１０２と、第二の記録媒体層１０３とを備え、第一の記録媒体層１０２は、電気磁気効果を有する反強磁性体またはフェリ磁性体を含み、第二の記録媒体層１０３は、第一の記録媒体層と磁気的に接続された、強磁性体によって構成されている。
【００４０】
次に記録媒体１について説明する。第一の記録媒体層１０２は様々な構成とすることが可能である。記録媒体層１０２は、例えば（ａ）Ｃｒ２Ｏ３、ＹＭｎＯ３、ＢｉＦｅＯ３、あるいはＧａ１−ｘＡｌｘＦｅＯ３（０≦ｘ≦１）などＭＥ効果を有する酸化物反強磁性体またはフェリ磁性体の少なくとも一つを含む薄膜材料とすることが可能である、あるいは（ｂ）Ｃｒ２Ｏ３、ＹＭｎＯ３、ＢｉＦｅＯ３、あるいはＧａ１−ｘＡｌｘＦｅＯ３（０≦ｘ≦１）などＭＥ効果を有する酸化物反強磁性体またはフェリ磁性体の少なくとも１種を母体とする混晶体も可能である。もしくは、（ｃ）前記（ａ）または（ｂ）のＭＥ効果を有する酸化物反強磁性体またはフェリ磁性体のうちの少なくとも１種と、これらＭＥ効果を有する酸化物反強磁性体より高いネール温度を有する反強磁性材料との積層体、もしくは混合体としてもよい。前記反強磁性体材料としては、公知のネール温度の高い反強磁性材料を適宜選択して用いることができる。代表的にはＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、（１−ｘ）Ｆｅ２Ｏ３−ｘＲｈ２Ｏ３、（１−ｘ）Ｆｅ２Ｏ３−ｘＲｕＯ２、（１−ｘ）Ｆｅ２Ｏ３−ｘＩｒＯ２（ただしｘは０＜ｘ＜１）のような酸化物反強磁性体、またはＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎなどのような金属反強磁性体を用いることができる。前記第一の記録媒体層１０２は１ｎｍ〜１μｍ程度の厚みであってよい。
【００４１】
第二の記録媒体層１０３は、第一の記録媒体層１０２に書込まれた磁気情報を読み出すための磁界を発生する機能を有する。記録媒体層の強磁性体材料には、このような機能を有する金属の合金、あるいは規則合金から成る硬質磁性材料を適宜選択して使用できる。代表的には、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔおよびその合金も好適に用いられる。特に、ＣｏＣｒＰｔ系、ＣｏＣｒＰｔＢ系を用いることができる。ＣｏＣｒＰｔ系では、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（Ｃｒ含有量１４〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、残部Ｃｏ）、ＣｏＣｒＰｔＢ系では、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ（Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｂ含有量０〜１６ａｔ％、残部Ｃｏ）が好ましい。その他の系では、ＣｏＣｒＰｔＴａ系としてＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ（Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、残部Ｃｏ）を、ＣｏＣｒＰｔＴａＢ系としてＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ−Ｂ（Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、Ｂ含有量１〜１０ａｔ％、残部Ｃｏ）を用いることができる。その他にも、ＣｏＣｒＰｔＢＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＮｂ系、ＣｏＣｒＰｔＢＷ系、ＣｏＣｒＰｔＭｏ系、ＣｏＣｒＰｔＣｕＲｕ系、ＣｏＣｒＰｔＲｅ系、ＦｅＰｔＲｈ系およびＣｏ／Ｆｅ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄなどの強磁性体/強磁性体積層膜系の材料を適宜選択して用いることができる。第二の記録媒体層１０３の全体は１〜１０ｎｍ程度の厚みであってよい。
【００４２】
前記第二の記録媒体層１０３は、任意の軟磁性材料を用いることもできる。軟磁性材料は非晶質であっても微結晶であってもよい。第二の記録媒体層１０３に用いる軟磁性材料としては飽和磁束密度Ｂｓの値が大きいほうが好ましい。軟磁性材料は、公知の保磁力の小さな軟磁気特性を示す材料を適宜選択して用いることができる。例えば、ＣｏＴａＺｒなどのコバルト系合金、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＣｒＦｅＢ、ＦｅＣｏＮ、ＦｅＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＮｂなどのＣｏ−Ｆｅ系合金、ＮｉＦｅ、［Ｎｉ−Ｆｅ／Ｓｎ］ｎ多層構造やＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなどのＮｉ−Ｆｅ系合金、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなどのＣｏ−Ｆｅ系合金、ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなどのＣｒ−Ｆｅ系合金、ＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなどのＴａ−Ｆｅ系合金、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなどのＦｅＡｌ系合金、ＦｅＭｇＯなどのＦｅＭｇ系合金、ＦｅＺｒＮなどのＦｅＺｒ系合金、ＦｅＣ系合金、ＦｅＮ系合金、ＦｅＳｉ系合金、ＦｅＰ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＦｅＨｆ系合金、ＦｅＢ系合金、Ｆｅ、ＭｎＺｎなどを、単独であるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。あるいは、Ｃｏを８０ａｔ％以上含有し、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ等のうち少なくとも１種を含有し、アモルファス構造を有するＣｏ合金を用いることができる。
【００４３】
また、第二の記録媒体層１０３は、上記硬質磁性材料と軟磁性材料の積層膜、あるいは傾斜組成膜であってもよい。さらに、第二の記録媒体層１０３は、いわゆるＥＣＣ（Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）方式の垂直磁気記録媒体に用いられる記録層であってもよい。
【００４４】
第二の記録媒体層１０３は、第一の記録媒体層１０２から交換バイアスと呼ばれる一方向異方性を受ける。この交換バイアスは、反強磁性体のとることができる２つの等価な反強磁性体状態を反映し、正、あるいは負の値をもつことができる。
【００４５】
第一の記録媒体層１０２、第二の記録媒体層１０３のどちらか一方、または両方は接地されていなくともよいが接地されていることが好ましい。第一の記録媒体層１０２に酸化物反強磁性体、第二の記録媒体層１０３に金属強磁性体を使用することを想定する場合、第二の記録媒体層に電荷が蓄積されやすいため、第二の記録媒体層１０３を接地することがより好ましい。記録媒体層を接地することで、記録媒体層に蓄積された電荷を逃がすことができ、これにより記録情報の書き込み時に、電界印加点から離れた場所での電界の広がりを抑制でき、より安定して記録情報の書き込みが可能となる。
【００４６】
次に記録ヘッド７について説明する。記録ヘッド７は、第一の電極３１を含む電界印加装置２、磁界印加装置５から構成される。磁界印加装置５は磁界を狭窄する機構を備えていることが好ましい。本実施形態においては強磁性金属層の影響により、電界を収束して印加することは困難である。磁界印加装置５に磁界狭窄機構を備えることで、局所的な記録情報の書き込みが可能となり、高密度記録が可能となる。
（実施形態５）
本発明の磁気記録システム１００の第５の実施形態について説明する。第４の実施形態の磁気記録システム１００と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【００４７】
図９は本実施形態における磁気記録システム１００の記録ビットと印加電界波形および印加磁界波形の関係を示した図である。本実施形態において、磁界印加装置５は、磁界の方向を適宜切り替える機能を有する。本実施形態では電界印加装置２によって印加された高電界状態と低電界状態を有する電界と同時に、交番磁界を印加することで記録情報の書き込みをおこなう。電界の向きは常に一定であり、図９に示すように、“０”状態（上向き矢印）と、“１”状態（下向き矢印）に対応するように印加磁界の向きを切り替えて印加することで記録情報の書き込みをおこなう。
【００４８】
磁界印加装置５には、磁界を狭窄する機構が備えられていることが望ましい。本実施形態においては、電界と磁界の重畳領域に記録情報の書き込みがおこなわれるため、電界と磁界が重畳する領域を狭窄することで、より高密度な記録が可能となる。
【００４９】
本実施形態によれば、記録情報の書き込みに交番磁界を用いることにより、電界の向きを常に一定とすることができ、簡単な電界印加方式でＭＥ記録することが可能となる。
【００５０】
（実施形態６）
本発明の磁気記録システム１００の第６の実施形態について説明する。第４の実施形態の磁気記録システム１００と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
【００５１】
図９は本実施形態における磁気記録システム１００の記録ビットと印加電界波形および印加磁界波形の関係を示した図である。本実施形態において、電界印加装置は、電界の方向を適宜切り替える機能を有し、高電界状態と低電界状態を有する交番電界と、同時に、一定の磁界を印加することで記録情報の書き込みをおこなう。磁界の向きは一定であり、図８に示すように、“０”状態（上向き矢印）と、“１”状態（下向き矢印）に対応するように印加電界の向きを切り替えて印加することで記録情報の書き込みをおこなう。
【００５２】
本実施形態によれば、記録情報の書き込みに交番磁界を使用する必要がなく、固定磁界を用いることができる。このため記録情報の書き込みに永久磁石を用いることができ、磁界印加機構を簡潔にすることが可能となり、また交番磁界を得るための電磁石を使用する必要がなくなるため、消費電力の削減が可能となる。
【００５３】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、特許請求の範囲に記載した発明の範囲から逸脱することなく、これまで説明した例に対して種々の変更を行なうことが可能である。
【００５４】
（実施例１）
以下、本発明を具体的な実施例をもとに説明する。
【００５５】
図１１は、電界印加装置２より記録媒体１に垂直の方向に電圧を印加した場合の、電圧印加地点と、電圧印加地点から離れた場所での電位を計算するためのシミュレーションのモデルである。位置Ｐ２は電圧の印加地点を示し、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はそれぞれ電圧印加地点Ｐ１から等間隔で一定距離離れた位置を示している。容量Ｃ１、Ｒ１などのパラメータはサンプルサイズ・膜厚、ビット長などから適宜決定されるサンプル固有値である。
【００５６】
高電圧１Ｖ、０．５ｎｓｅｃ，低電圧０Ｖ、１ｎｓｅｃの周期１．５ｎｓｅｃのパルス電圧を１０ｎｓｅｃ印加した場合についてシミュレーションを実施した。図１２は、Ｐ１地点から１００ｎｍ離れたＰ２地点、２００ｎｍ離れたＰ３地点、３００ｎｎｍ離れたＰ４地点での電位を計算した結果である。シミュレーションの結果から、Ｐ２地点、Ｐ３、Ｐ４地点の、最大電位はそれぞれ約０．９Ｖ、０．７Ｖ、０．５Ｖとなった。
（実施例２）
【００５７】
実施例１と同様のモデルで高電圧１Ｖ、０．２ｎｓｅｃ，低電圧０Ｖ、１ｎｓｅｃの周期１．２ｎｓｅｃのパルス電圧を１０ｎｓｅｃ印加した場合についてシミュレーションを実施した。図１３は、Ｐ１地点から１００ｎｍ離れたＰ２地点、２００ｎｍ離れたＰ３地点、３００ｎｎｍ離れたＰ４地点での電位を計算した結果である。シミュレーションの結果から、Ｐ２地点、Ｐ３、Ｐ４地点の、最大電位はそれぞれ約０．９Ｖ、０．５Ｖ、０．３５Ｖとなった。実施例１と比較して、高電圧を印加する時間を短縮したことで、離れた場所での電荷の蓄積をより抑制できていることがわかる。
（実施例２）
【００５８】
（比較例）
比較例として、実施例１、２と同様のモデルで１Ｖの定常電圧を１０ｎｓｅｃ印加した場合についてシミュレーションを実施した。図１４は、Ｐ１地点から１００ｎｍ離れたＰ２地点、２００ｎｍ離れたＰ３地点、３００ｎｎｍ離れたＰ４地点での電位を計算した結果である。シミュレーションの結果から、Ｐ２地点、Ｐ３、Ｐ４地点の最大電位はそれぞれ１Ｖとなり、電圧の印加地点から離れた場所で電荷の蓄積が進んでいることがわかる。
【００５９】
以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、当業者には、特許請求の範囲に記載した発明の範囲から逸脱することなく、これまで説明した例にたいして種々の変更を行うことが可能であることは明らかであろう。
【符号の説明】
【００６０】
１００…磁気記録システム、１…記録媒体、２…電界印加装置、７…記録ヘッド、３１…第一の電極、３２…第二の電極、３３…電源、４０…基板、１０１…磁化層、１０２…第一の記録媒体層、１０３…第二の記録媒体層
【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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