(57)【要約】【課題】記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気ヘッドは、磁極と、第１シールドと、前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、を含む。前記積層体は、第１層と、第２層と、第３層と、を含む。前記第１層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの第１元素を含む。前記第２層は、前記磁極と前記第１層との間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第２元素を含む。前記第３層は、前記第１層と前記第１シールドとの間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第３元素を含む。【選択図】図１
2018147540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの第１元素を含む第１層と、
前記磁極と前記第１層との間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第２元素を含む第２層と、
前記第１層と前記第１シールドとの間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第３元素を含む第３層と、
を含む、磁気ヘッド。
【請求項２】
前記積層体は、金属を含む第４層、及び、金属を含む第５層をさらに含み、
前記第４層は、前記第１層と前記第２層との間に設けられ、
前記第３層は、前記第１層と前記第５層との間に設けられた、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第３層から前記第２層への向きの電流を前記積層体に供給可能な配線をさらに備えた請求項２記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記積層体は、金属を含む第４層、及び、金属を含む第５層をさらに含み、
前記第２層は、前記第１層と前記第４層との間に設けられ、
前記第５層は、前記第１層と前記第３層との間に設けられた、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記第２層から前記第３層への向きの電流を前記積層体に供給可能な配線をさらに備えた請求項４記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記第４層は、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第５層は、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項２〜５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記第２層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つをさらに含み、
前記第３層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記第２層における前記第２元素の濃度は、１原子パーセント以上８０原子パーセント以下であり、
前記第３層における前記第３元素の濃度は、１原子パーセント以上８０原子パーセント以下である、請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項２記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記第３層から前記第２層への向きの電流を前記積層体に供給可能な第１電気回路と、
を備えた磁気記録再生装置。
【請求項１０】
請求項４記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記第２層から前記第３層への向きの電流を前記積層体に供給可能な第１電気回路と、
を備えた磁気記録再生装置。
【請求項１１】
第２電気回路をさらに備え、
前記磁気ヘッドは、コイルをさらに含み、
前記コイルの少なくとも一部は、前記磁極と前記第１シールドとの間に位置し、
前記第２電気回路は、前記情報に対応した電流を前記コイルに供給可能である、請求項９または１０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】
本発明の実施形態は、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドを用いて、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記憶媒体に情報が記録される。磁気ヘッド及び磁気記録再生装置において、記録密度の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３０６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、磁気ヘッドは、磁極と、第１シールドと、前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、を含む。前記積層体は、第１層と、第２層と、第３層と、を含む。前記第１層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの第１元素を含む。前記第２層は、前記磁極と前記第１層との間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第２元素を含む。前記第３層は、前記第１層と前記第１シールドとの間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第３元素を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示する模式図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。
【図５】第１実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。
【図６】第２実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。
【図７】第２実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。  
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１０は、磁極３０と、第１シールド３１と、積層体２０と、を含む。この例では、第２シールド３２及びコイル３０ｃがさらに設けられている。
【０００９】
第１シールド３１と第２シールド３２との間に、磁極３０が位置する。コイル３０ｃの少なくとも一部は、磁極３０と第１シールド３１との間に位置する。この例では、コイル３０ｃの一部は、磁極３０と第２シールド３２との間に位置する。
【００１０】
コイル３０ｃに記録用電気回路（第２電気回路３０Ｄ）が電気的に接続される。記録用電気回路からコイル３０ｃに記録電流が供給され、磁極３０から記録電流に応じた磁界（記録磁界）が生じる。記録磁界が磁気記録媒体８０に加わり、磁気記録媒体８０に情報が記録される。このように、記録用電気回路（第２電気回路３０Ｄ）は、記録される情報に対応した電流（記録電流）をコイル３０ｃに供給可能である。
【００１１】
積層体２０は、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる。
【００１２】
磁極３０，第１シールド３１、第２シールド３２、コイル３０ｃ及び積層体２０の周りに、絶縁部３０ｉが設けられる。
【００１３】
磁極３０の端３０ｅに、媒体対向面３０Ｆが設けられる。媒体対向面３０Ｆは、磁気ヘッド１１０のＡＢＳに沿う。媒体対向面３０Ｆが磁気記録媒体８０に対向する。
【００１４】
媒体対向面３０Ｆに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１５】
Ｚ軸方向は、例えば、ハイト方向である。Ｘ軸方向は、例えば、ダウントラック方向である。Ｙ軸方向は、クロストラック方向である。
【００１６】
例えば、媒体対向面３０Ｆの近傍において、磁極３０は、Ｘ軸方向に沿って、第１シールド３１から離れる。例えば、媒体対向面３０Ｆの近傍において、第２シールド３２は、Ｘ軸方向に沿って磁極３０から離れる。例えば、磁極３０の一部は、Ｘ軸方向に沿って、第１シールド３１から離れる。例えば、第２シールド３２の一部は、Ｘ軸方向に沿って磁極３０から離れる。Ｘ軸方向に実質的に沿って、磁気ヘッド１１０と磁気記録媒体８０とが、相対的に移動する。これにより、磁気記録媒体８０の任意の位置に、情報が記録される。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、積層体２０は、第１層２１、第２層２２及び第３層２３を含む。この例では、積層体２０は、第４層２４及び第５層２５をさらに含む。
【００１８】
第１層２１は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの第１元素を含む。第１層２１は、例えば、ＦｅＣｏ層などである。第１層２１は、磁性層である。
【００１９】
第２層２２は、磁極３０と第１層２１との間に設けられる。第２層２２は、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第２元素を含む。第２層２２は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つをさらに含んでも良い。例えば、第２元素がＣｒである場合、第２層２２は、ＦｅＣｒ層である。
【００２０】
第３層２３は、第１層２１と第１シールド３１との間に設けられる、第３層２３は、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第３元素を含む。第３層２３は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つをさらに含んでも良い。第３元素がＣｒである場合、第３層２３は、ＦｅＣｒ層である。
【００２１】
第４層２４は、金属を含む。第４層２４は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む。第４層２４は、導電層である。第４層２４は、第１層２１と第２層２２との間に設けられる。第２層２２は、磁極３０と第４層２４との間に設けられる。
【００２２】
第５層２５は、金属を含む。第５層２５は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む。第５層２５は、導電層である。第３層２３は、第１層２１と第５層２５との間に設けられる。第５層２５は、第３層２３と第１シールド３１との間に設けられる。
【００２３】
例えば、第２層２２から第３層２３に向かう方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１は、積層体２０の積層方向に対応する。
【００２４】
この例では、第１方向Ｄ１は、Ｘ−Ｙ平面に対して傾斜している。すなわち、第１方向Ｄ１は、磁極３０の媒体対向面３０Ｆに対して傾斜している。磁極３０の媒体対向面３０Ｆの近傍において、発生する記録磁界を強めることができ、高密度の記録が安定して可能になる。
【００２５】
磁極３０は、第１方向Ｄ１において積層体２０と重なる第１部分Ｐ１を含む。一方、第１シールド３１は、第１方向Ｄ１において積層体２０と重なる第２部分Ｐ２を含む。第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との間の第１方向Ｄ１に沿った距離ｄ１が、ライトギャップに対応する。実施形態においては、距離ｄ１は、例えば、１５ナノメートル（ｎｍ）以上３０ナノメートル以下である。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、磁気ヘッド１１０において、例えば、第１配線Ｗ１及び第２配線Ｗ２が設けられる。これらの配線により、積層体２０に電流を供給可能である。この電流は、例えば、第３層２３から第２層２２への向きを有する。この電流が供給された場合、電子流は、第２層２２から第３層２３に向かって流れる。
【００２７】
この例では、第１配線Ｗ１は、磁極３０と電気的に接続されている。第２配線Ｗ２は第１シールド３１と電気的に接続されている。第１配線が第２層２２と電気的に接続されても良い。第２配線Ｗ２が、第５層２５と電気的に接続されても良い。第２配線Ｗ２が、第３層２３と電気的に接続されても良い。第１配線Ｗ１及び第２配線Ｗ２は、第１電気回路２０Ｄに電気的に接続される。第１電気回路２０Ｄは、第３層２３から第２層２２への向きの電流を積層体２０に供給可能である。
【００２８】
このように、磁気ヘッド１１０においては、第３層２３から第２層２２への向きの電流を積層体２０に供給可能な配線（例えば、第１配線Ｗ１及び第２配線Ｗ２）を設けることができる。
【００２９】
このような積層体２０に電流を流すことにより、磁極３０から出る磁界（記録磁界）を磁気記録媒体８０に有効に印加することが容易になる。
【００３０】
例えば、記録密度を高めるためにライトギャップ（第１距離ｄ１）を小さくすると、磁極３０から出た磁界のほとんどが第１シールド３１に直接的に向かうようになる。このため、磁極３０から出た磁界が磁気記録媒体８０に有効に届き難くなる。
【００３１】
例えば、磁極３０と第１シールド３１との間に上記のような積層体２０を設け、積層体２０に電流を流すことで、積層体２０の第１層２１の磁化の向きが、磁極３０から出る磁界の向きとは反対になると考えられる。これにより、磁極３０から出た磁界が直接的に第１シールド３１に向かうことが抑制される。その結果、磁極３０から出た磁界の多くが磁気記録媒体８０に向かう。これにより、ライトギャップを小さくした場合でも、有効な記録磁界が磁気記録媒体８０に加わる。これにより、記録密度の向上が可能になる。
【００３２】
実施形態において、第１層２１の第１厚さｔ１（第２層２２から第３層２３に向かう第１方向Ｄ１に沿う長さ）は、例えば、３ナノメートル以上２０ナノメートル以下である。第２層２２の第２厚さｔ２（第１方向Ｄ１に沿う長さ）は、１ナノメートル以上１０ナノメートル以下である。第３層２３の第３厚さｔ３（第１方向Ｄ１に沿う長さ）は、１ナノメートル以上１０ナノメートル以下である。第４層２４の第４厚さｔ４（第１方向Ｄ１に沿う長さ）は、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下である。第５層２５の第５厚さｔ５（第１方向Ｄ１に沿う長さ）は、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下である。例えば、第２厚さｔ１は、第１厚さｔ１よりも薄い。第３厚さｔ３は、第１厚さｔ１よりも薄い。
【００３３】
第１〜第５厚さｔ１〜ｔ５の和が、例えば、距離ｄ１に相当する。
【００３４】
例えば、第４層２４は、第１層２１及び第２層２２と接している。例えば、第５層２５は、第３層２３及び第１シールド３１と接している。例えば、第２層２２は、磁極３０と接している。例えば、第３層２３は、第１層２１と接している。
【００３５】
以下、実施形態に係る磁気ヘッドの特性について説明する。
【００３６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。  
図２（ａ）は、参考例の磁気ヘッド１１９の特性に対応する。図２（ｂ）は、実施形態に係る磁気ヘッド１１０の特性に対応する。これらの図は、これらの磁気ヘッドにおける第１層２１の磁化のシミュレーション結果を示している。
【００３７】
磁気ヘッド１１０において、モデルの構成は、以下である。  
第１層２１の飽和磁化は、１．５Ｔであり、異方性磁界は、０であり、スピン分極率は、０．４８である。第１厚さｔ１は、１５ｎｍである。  
第２層２２の飽和磁化は、１．２Ｔであり、異方性磁界は、０であり、スピン分極率は、−０．３である。第２厚さｔ２は、２ｎｍである。  
第３層２３の飽和磁化は、１．２Ｔであり、異方性磁界は、０であり、スピン分極率は、−０．３である。第３厚さｔ３は、２ｎｍである。  
第４層２４のスピン拡散長は、５００ｎｍである。第４厚さｔ４は、２ｎｍである。第４厚さｔ４は、スピン拡散長よりも十分に小さい。  
第５層２５のスピン拡散長は、５００ｎｍである。第５厚さｔ５は、２ｎｍである。第５厚さｔ５は、スピン拡散よりも十分に小さい。  
第１層２１の上記の物性値は、例えばＦｅＣｏ合金に対応する。  
第２層２２の上記の物性値は、例えばＦｅＣｒに対応する。  
第３層２３の上記の物性値は、例えばＦｅＣｒに対応する。  
第４層２４は、例えばＣｕに対応する。  
第５層２５は、例えばＣｕに対応する。
【００３８】
一方、磁気ヘッド１１９においては、第２層２２および第３層２３が設けられない。すなわち、積層体２０として、第１層２１、第４層２４及び第５層２５が設けられる。第４層２４の第４厚さｔ４が４ｎｍであり、第５層２５の第５厚さｔ５が４ｎｍである。磁気ヘッド１１９におけるこれ以外の構成は、磁気ヘッド１１０と同様である。磁気ヘッド１１９におけるライトギャップ（距離ｄ１）は、磁気ヘッド１１０におけるライトギャップ（距離ｄ１）と同じである。
【００３９】
このようなモデルにおいて、第１層２１に加わる磁界Ｈ１と、積層体２０に流れる電流の電流密度Ｊと、を変えたときに、第１層２１の磁化の変化が、ＬＬＧ方程式（Landau-Liftshitz-Gilbert equations）に基づくシミュレーションにより求められる。
【００４０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）の横軸は、磁界Ｈ１である。磁界Ｈ１は、積層体２０を設けない場合に、磁極３０とシールド３１との間の領域に発生する磁界である。縦軸は、磁化Ｍｚである。磁化Ｍｚが「１」のときが、第１層２１の磁化が１つの向きであることに対応する。磁化Ｍｚが「−１」のときが、第１層２１の磁化が逆の向きであることに対応する。磁化Ｍｚが正のときに、第１層２１の磁化の向きが、磁極３０から出る磁界Ｈ１の向きと同じである。磁化Ｍｚが負のときに、第１層２１の磁化の向きが、磁極３０から出る磁界Ｈ１の向きと逆である。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、参考例の磁気ヘッド１１９においては、磁化Ｍｚは、正である。すなわち、第１層２１の磁化の向きは、磁極３０から出る磁界Ｈ１の向きと同じである。
【００４２】
一方、図２（ｂ）に示すように、参考例の磁気ヘッド１１０においては、磁化Ｍｚは、負である。すなわち、第１層２１の磁化の向きは、磁極３０から出る磁界Ｈ１の向きと逆である。
【００４３】
このように、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる第１層２１の磁化の向きが、磁極３０から出る磁界Ｈ１の向きと逆になる。
【００４４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示する模式図である。  
図３（ａ）は、参考例の磁気ヘッド１１９に対応する。図３（ｂ）は、実施形態に係る磁気ヘッド１１０に対応する。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、磁極３０から第１シールド３１に向かう磁界Ｈ２が生じている。磁気ヘッド１１９においては、第１層２１が通常は正の透磁率を持つため、磁極３０から出た磁界Ｈ２の一部が、第１層２１を通過して、第１シールド３１に入る。このため、磁界Ｈ２は、磁気記録媒体８０に印加され難い。この現象は、ライトギャップを小さくしたときにおいて顕著になる。
【００４６】
図３（ｂ）に示すように、磁気ヘッド１１０においては、第１層２１において、磁化の向きは、磁界Ｈ２の向きとは逆向きの成分を有している。このため、磁極３０から出た磁界Ｈ２は、第１層２１を通過し難い。磁界Ｈ２の多くが、磁気記録媒体８０を通過して、第１シールド３１に入る。このため、磁界Ｈ２は、磁気記録媒体８０に印加され易い。ライトギャップを小さくしたときにおいても、磁界Ｈ２は、磁気記録媒体８０に印加される。
【００４７】
このように、実施形態においては、ライトギャップを小さくしたときにおいても、磁極３０から出た磁界Ｈ２が、第１層２１を介して直接的に第１シールド３１に向かうことが抑制される。その結果、磁極３０から出た磁界の多くが磁気記録媒体８０に向かい、有効な記録磁界が磁気記録媒体８０に加わる。これにより、記録密度の向上が可能になる。
【００４８】
実施形態において、積層体２０に供給される電流（第１電気回路２０Ｄから供給され、第３層２３から第２層２２に向かう方向の電流）の電流密度の絶対値は、１×１０８Ａ／ｃｍ２以上１×１０１１Ａ／ｃｍ２以下であることが好ましい。これにより、第１層２１における磁化が、磁極３０から出る磁界Ｈ２の向きと反対に向き易くなる。この電流密度は、積層体２０において、第１方向Ｄ１に対して直交する平面の単位面積当たりに流れる電流に対応する。
【００４９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。  
図４（ａ）は、参考例の磁気ヘッド１１９に対応する。図４（ｂ）は、実施形態に係る磁気ヘッド１１０に対応する。これらの図は、第１層２１が反転状態となったときの磁化方向とスピントルクの向きを模式的に例示している。
【００５０】
図４（ｂ）に示すように、磁気ヘッド１１０において、以下となる。  
第４層２４を挟む２つの界面の一方において、磁気的に結合された磁極３０及び第２層２２に、スピントルクＴ１が作用する。  
第４層２４を挟む２つの界面の他方において、磁気的に結合された第１層２１及び第３層２３に、スピントルクＴ２が作用する。  
第５層２５を挟む２つの界面の一方において、磁気的に結合された第１層２１及び第３層２３に、スピントルクＴ３が作用する。  
第５層２５を挟む２つの界面の他方において、シールド３１に、スピントルクＴ５が作用する。  
第１層２１は、磁化Ｍ１の向きを有する。第２層２２は、磁化Ｍ２の向きを有する。第３層２３は、磁化Ｍ３の向きを有する。磁極３０は、磁化ＭＰの向きを有する。第１シールド３１は、磁化ＭＳの向きを有する。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、磁気ヘッド１１９においては、第１層２１が磁化反転した状態では、第１層２１を挟む両界面から作用するスピントルクＴ２とスピントルクＴ３とが、互い逆向きとなる。このため、第１層２１において、磁化反転状態を安定に保つことが困難である。
【００５２】
一方、記録ヘッド１１０においては、第１層２１を挟む両界面から作用するスピントルクトルクＴ２及びスピントルクＴ３の向きが、磁化Ｍ１の向きと同じになる。第１層２１において、磁化反転状態を安定に保つことができる。
【００５３】
このように実施形態に係る磁気ヘッド１１０の積層体２０は、負のスピン分極率を有する材料を含む第２層２２及び第３層２３が設けられる。これにより、磁極３０、シールド３１及び第１層２１に作用するスピントルクの方向が制御される。これにより、安定した反転状態を得ることができる。
【００５４】
実施形態において、第２層２２における第２元素（Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つ）の濃度は、１原子パーセント以上８０原子パーセント以下である。第３層２３における第３元素（Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つ）の濃度は、１原子パーセント以上８０原子パーセント以下である。このような濃度において、第２層２２及び第３層２３において、負のスピン分極率が安定して得られる。
【００５５】
磁極３０は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくともいずれかを含む。第１シールド３１は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくともいずれかを含む。
【００５６】
図５は、第１実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。  
図５に、示すように、実施形態に係る別の磁気ヘッド１１１も、磁極３０と、第１シールド３１と、積層体２０と、を含む。この例において、第２シールド３２及びコイル３０ｃ（図１（ａ）参照）が設けられても良い。積層体２０は、第１〜第５層２１〜２５を含む。この例では、第１〜第５層２１〜２５の順番が、磁気ヘッド１１０における順番とは異なる。磁気ヘッド１１１におけるこれ以外の構成は、磁気ヘッド１１０の構成と同様である。以下、磁気ヘッド１１１における積層体２０について説明する。
【００５７】
図５に示すように、第２層２２は、第１層２１と第４層２４との間に設けられる。第５層２５は、第１層２１と第３層２３との間に設けられる。例えば、第２層２２は、第４層２４及び第１層２１と接する。例えば、第５層２５は、第１層２１及び第３層２３と接する。例えば、第４層２４は、磁極３０と接する。例えば、第３層２３は、第１シールド３１と接する。
【００５８】
この場合も、配線（第１配線Ｗ１及び第２配線Ｗ２）が設けられる。配線は、第２層２２から第３層２３への向きの電流を、積層体２０に供給可能である。
【００５９】
このような磁気ヘッド１１１においても、ライトギャップを小さくした場合でも、有効な記録磁界が磁気記録媒体８０に加わる。これにより、記録密度の向上が可能になる。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態は、磁気記憶装置に係る。本実施形態に係る磁気記憶装置は、磁気ヘッド１１０と、磁気記録媒体８０（例えば、後述する記録用媒体ディスク１８０）と、第１電気回路２０Ｄ（図１（ｂ）参照）と、を含む。磁気記録媒体には、磁気ヘッド１１０（磁極３０）により情報が記録される。
【００６１】
既に説明したように、第１電気回路２０Ｄは、磁気ヘッド１１０の第２層２２から第３層２３に向かう向きの電流を積層体２０に供給可能である。既に説明したように、第２層２２から第３層２３に向かう方向の電流の密度の絶対値は、例えば、１×１０８Ａ／ｃｍ２以上１×１０１１Ａ／ｃｍ２以下である。このような電流が、第１電気回路２０Ｄから積層体２０に供給される。
【００６２】
実施形態に係る磁気記憶装置は、第２電気回路３０Ｄ（図１（ａ）参照）をさらに含んでも良い。既に説明したように、第２電気回路３０Ｄは、磁気記録媒体８０に記録される情報に対応した電流（記録電流）をコイル３０ｃに供給可能である。
【００６３】
以下、本実施形態に係る磁気記録再生装置の例について説明する。  
図６は、第２実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。  図６はヘッドスライダを例示している。  
磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３に設けられる。ヘッドスライダ３は、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどを含む。ヘッドスライダ３は、磁気記録媒体の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
【００６４】
ヘッドスライダ３は、例えば、空気流入側３Ａ及び空気流出側３Ｂを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３の空気流出側３Ｂの側面などに配置される。これにより、磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
【００６５】
図７は、第２実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。  
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。  
図７に示したように、実施形態に係る磁気記録再生装置１５０においては、ロータリーアクチュエータが用いられる。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着される。記録用媒体ディスク１８０は、モータにより矢印ＡＲの方向に回転する。モータは、駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。磁気記録再生装置１５０は、記録媒体１８１を含んでもよい。記録媒体１８１は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）である。記録媒体１８１には、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリが用いられる。例えば、磁気記録再生装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（Hard Disk Drive）でも良い。
【００６６】
ヘッドスライダ３は、記録用媒体ディスク１８０に記録する情報の、記録及び再生を行う。ヘッドスライダ３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に設けられる。ヘッドスライダ３の先端付近に、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが設けられる。
【００６７】
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押し付け圧力と、ヘッドスライダ３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力と、がバランスする。ヘッドスライダ３の媒体対向面と、記録用媒体ディスク１８０の表面と、の間の距離が、所定の浮上量となる。実施形態において、ヘッドスライダ３は、記録用媒体ディスク１８０と接触しても良い。例えば、接触走行型が適用されても良い。
【００６８】
サスペンション１５４は、アーム１５５（例えばアクチュエータアーム）の一端に接続されている。アーム１５５は、例えば、ボビン部などを有する。ボビン部は、駆動コイルを保持する。アーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられる。ボイスコイルモータ１５６は、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、駆動コイル及び磁気回路を含む。駆動コイルは、アーム１５５のボビン部に巻かれる。磁気回路は、永久磁石及び対向ヨークを含む。永久磁石と対向ヨークとの間に、駆動コイルが設けられる。サスペンション１５４は、一端と他端とを有する。磁気ヘッドは、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端に接続される。
【００６９】
アーム１５５は、ボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、軸受部１５７の上下の２箇所に設けられる。アーム１５５は、ボイスコイルモータ１５６により回転及びスライドが可能である。磁気ヘッドは、記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能である。
【００７０】
図８（ａ）は、磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。  
図８（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
【００７１】
図８（ａ）に示したように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、ヘッドジンバルアセンブリ１５８と、支持フレーム１６１と、を含む。ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１の延びる方向は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の延びる方向とは逆である。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータのコイル１６２を支持する。
【００７２】
図８（ｂ）に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びたアーム１５５と、アーム１５５から延びたサスペンション１５４と、を有している。
【００７３】
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ３が設けられる。ヘッドスライダ３に、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが設けられる。
【００７４】
実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが設けられたヘッドスライダ３と、サスペンション１５４と、アーム１５５と、を含む。ヘッドスライダ３は、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端と接続される。
【００７５】
サスペンション１５４は、例えば、信号の記録及び再生用のリード線（図示しない）を有する。サスペンション１５４は、例えば、浮上量調整のためのヒーター用のリード線（図示しない）を有しても良い。サスペンション１５４は、例えばスピントルク発振子用などのためのリード線（図示しない）を有しても良い。これらのリード線と、磁気ヘッドに設けられた複数の電極と、が電気的に接続される。
【００７６】
磁気記録再生装置１５０において、信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。信号処理部１９０は、信号処理部１９０の入出力線は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に接続される。
【００７７】
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドと、可動部と、位置制御部と、信号処理部と、を含む。可動部は、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とする。位置制御部は、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする信号処理部は、磁気ヘッドを用いた磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。
【００７８】
例えば、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。上記の可動部は、例えば、ヘッドスライダ３を含む。上記の位置制御部は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含む。
【００７９】
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに設けられた磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う信号処理部と、を備える。
【００８０】
実施形態は、以下の構成（例えば「技術案」）を含んでも良い。  
（構成１）  
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの第１元素を含む第１層と、
前記磁極と前記第１層との間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第２元素を含む第２層と、
前記第１層と前記第１シールドとの間に設けられ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃからなる群から選択された少なくとも１つの第３元素を含む第３層と、
を含む、磁気ヘッド。
（構成２）  
前記積層体は、金属を含む第４層、及び、金属を含む第５層をさらに含み、
前記第４層は、前記第１層と前記第２層との間に設けられ、
前記第３層は、前記第１層と前記第５層との間に設けられた、構成１記載の磁気ヘッド。
（構成３）  
前記第４層は、前記第１層及び前記第２層と接し、
前記第５層は、前記第３層及び前記第１シールドと接した、構成２記載の磁気ヘッド。
（構成４）  
前記第２層は、前記磁極と接し、
前記第３層は、前記第１層と接した、構成２または３に記載の磁気ヘッド。
（構成５）  
前記第３層から前記第２層への向きの電流を前記積層体に供給可能な配線をさらに備えた構成２〜４のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成６）  
前記積層体は、金属を含む第４層、及び、金属を含む第５層をさらに含み、
前記第２層は、前記第１層と前記第４層との間に設けられ、
前記第５層は、前記第１層と前記第３層との間に設けられた、構成１記載の磁気ヘッド。
（構成７）  
前記第２層は、前記第４層及び前記第１層と接し、
前記第５層は、前記第１層及び前記第３層と接した、構成６記載の磁気ヘッド。
（構成８）  
前記第４層は、前記磁極と接し、
前記第３層は、前記第１シールドと接した、構成６または７に記載の磁気ヘッド。
（構成９）  
前記第２層から前記第３層への向きの電流を前記積層体に供給可能な配線をさらに備えた構成６〜８のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１０）  
前記第４層は、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第５層は、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成２〜９のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１１）  
前記第２層から前記第３層に向かう方向に沿う前記第４層の第４厚さは、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下であり、
前記第２層から前記第３層に向かう前記方向に沿う前記第５層の第５厚さは、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下である、構成２〜１０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１２）  
前記第２層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つをさらに含み、
前記第３層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つをさらに含む、構成１〜１１のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１３）  
前記第２層における前記第２元素の濃度は、１原子パーセント以上８０原子パーセント以下であり、
前記第３層における前記第３元素の濃度は、１原子パーセント以上８０原子パーセント以下である、構成１〜１２のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１４）  
前記第２層から前記第３層に向かう第１方向に沿う前記第１層の第１厚さは、３ナノメートル以上２０ナノメートル以下である、構成１〜１３のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１５）  
前記第１方向に沿う前記第２層の第２厚さは、前記第１厚さよりも薄く、
前記第１方向に沿う前記第３層の第３厚さは、前記第１厚さよりも薄い、構成１４記載の磁気ヘッド。
（構成１６）  
前記第１方向に沿う前記第２層の第２厚さは、１ナノメートル以上１０ナノメートル以下であり、
前記第１方向に沿う前記第３層の第３厚さは、１ナノメートル以上１０ナノメートル以下である、構成１４記載の磁気ヘッド。
（構成１７）  
前記磁極は、前記第１方向において前記積層体と重なる第１部分を含み、
前記第１シールドは、前記第１方向において前記積層体と重なる第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分との間の前記第１方向に沿った距離は、１５ナノメートル以上３０ナノメートル以下である、構成１４〜１６のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１８）  
前記磁極は媒体対向面を有し、
前記第１方向は、前記媒体対向面に対して傾斜した、構成１４〜１７のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１９）  
第２シールドをさらに備え、
前記第１シールドと前記第２シールドとの間に前記磁極が位置した、構成１〜１８のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成２０）  
前記磁極は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくともいずれかを含む、構成１〜１９のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成２１）  
前記第１層の磁化は、前記磁極から出る磁界とは反対の向きの成分を有する、構成１〜２０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成２２）  
構成２〜５のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記第３層から前記第２層への向きの電流を前記積層体に供給可能な第１電気回路と、
を備えた磁気記録再生装置。
（構成２３）  
構成６〜９のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記第２層から前記第３層への向きの電流を前記積層体に供給可能な第１電気回路と、
を備えた磁気記録再生装置。
（構成２４）  
第２電気回路をさらに備え、
前記磁気ヘッドは、コイルをさらに含み、
前記コイルの少なくとも一部は、前記磁極と前記第１シールドとの間に位置し、
前記第２電気回路は、前記情報に対応した電流を前記コイルに供給可能である、構成２２または２３に記載の磁気記録再生装置。
（構成２５）  
前記電流の密度の絶対値は、１×１０８Ａ／ｃｍ２以上１×１０１１Ａ／ｃｍ２以下である、構成２２〜２４のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
【００８１】
実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録再生装置が提供できる。
【００８２】
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００８３】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドに含まれる磁極、第１シールド、第２シールド、積層体及び配線などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【００８４】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００８５】
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気ヘッド及び磁気記録再生装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００８６】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
３…ヘッドスライダ、  ３Ａ…空気流入側、  ３Ｂ…空気流出側、  ４…スピンドルモータ、  ２０…積層体、  ２０Ｄ…第１電気回路、  ２１〜２５…第１〜第５層、  ３０…磁極、  ３０Ｄ…第２電気回路、  ３０Ｆ…媒体対向面、  ３０ｃ…コイル、  ３０ｅ…端、  ３０ｉ…絶縁部、  ３１…第１シールド、  ３２…第２シールド、  ８０…磁気記録媒体、  １１０、１１１、１１９…磁気ヘッド、  １５０…磁気記録再生装置、  １５４…サスペンション、  １５５…アクチュエータアーム、  １５６…ボイスコイルモータ、  １５７…軸受部、  １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、  １６０…ヘッドスタックアセンブリ、  １６１…支持フレーム、  １６２…コイル、  １８０…記録用媒体ディスク、  １８１…記録媒体、  １９０…信号処理部、  ＡＲ…矢印、  Ｄ１…第１方向、  Ｊ…電流密度、  Ｍｚ…磁化、  Ｗ１…第１配線、  Ｗ２…第２配線、  ｄ１…距離、  Ｐ１…第１部分、  Ｐ２…第２部分、  ｔ１〜ｔ５…第１〜第５厚さ
【図１】
2018147540.tif 000003
【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】
2018147540.tif 000009
【図８】
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