(57)【要約】 【課題】  低電流密度で発振可能なスピントルク発振子を有する磁気ヘッドを得る。【解決手段】  主磁極と、スピントルク発振子と、補助磁極とを有し、スピントルク発振子は、Ｆｅ、Ｃｏ、またはＮｉのうち少なくとも１つの元素と、Ｃｒ、Ｖ、またはＴｉのうち１つの元素との合金を含む、スピン依存散乱パラメータが負の面内磁化膜からなる第一磁性層、非磁性中間層、及びＦｅ、Ｃｏ、またはＮｉのうち少なくとも１つの元素を含む、スピン依存散乱パラメータが正の面内磁化膜からなる第二磁性層を有する磁気ヘッド。【選択図】図１
2018133119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極と、
前記主磁極に対向して設けられた補助磁極と、
前記主磁極及び前記補助磁極間に設けられ、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つの元素と、クロム、バナジウム、またはチタンのうち１つの元素との合金を含む、スピン依存散乱パラメータが負の面内磁化膜からなる第一磁性層、前記第一磁性層上に設けられた非磁性中間層、及び前記非磁性中間層上に設けられた、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つの元素を含む、スピン依存散乱パラメータが正の面内磁化膜からなる第二磁性層を有し、
巨大磁気抵抗効果の磁気抵抗比の符号が負であるスピントルク発振子とを具備することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第一磁性層の反磁界エネルギーをＫｕ１、膜厚をｔ１、
前記第二磁性層の反磁界エネルギーをＫｕ２、膜厚をｔ２とするとき、
下記、関係式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
０．３≦（Ｋｕ２×ｔ２）／（Ｋｕ１×ｔ１）≦１．２…（１）
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、
前記ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、
前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと
を備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の磁気ヘッドと、磁気記録媒体とを備え、前記磁気記録媒体への記録時の前記スピントルク発振子への通電方向が、前記第二磁性層から前記第一磁性層へと電流が流れる方向であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【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、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のスピントルク発振子は、スピン注入層と発振層とで構成され、スピン注入層には、動作時に磁化方向が固定される磁性層が用いられていた。例えば、スピン注入層には、高い異方性エネルギーをもった材料が用いられ、スピントルク発振子は、発振層が２枚の磁性層からなる２層発振層構成のほかに、別途スピン注入層を設けている。このような構成で発振層を主磁極側、スピン注入層を補助磁極側に作成した場合、スピン注入層の加工ダメージによって、発振に必要な電流密度が上昇してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７７５８６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、低電流密度で駆動可能な磁気ヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、主磁極と、
前記主磁極に対向して設けられた補助磁極と、
前記主磁極及び前記補助磁極間に設けられ、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つの元素と、クロム、バナジウム、またはチタンのうち１つの元素との合金を含む、スピン依存散乱パラメータが負の面内磁化膜からなる第一磁性層、前記第一磁性層上に設けられた非磁性中間層、及び前記非磁性中間層上に設けられた、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つの元素を含む、スピン依存散乱パラメータが正の面内磁化膜からなる第二磁性層を有し、
巨大磁気抵抗効果の磁気抵抗比の符号が負であるスピントルク発振子とを具備することを特徴とする磁気ヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態にかかる磁気ヘッドの構成を表す断面図である。
【図２】ダウントラック方向の高周波磁界強度を表すグラフ図である。
【図３】比較の磁気ヘッドの構成を表す図である。
【図４】実施形態にかかる磁気記録再生装置の構成の一例を表す図である。
【図５】実施形態にかかる磁気ヘッドアセンブリの構成の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態にかかる磁気ヘッドは、
主磁極と、主磁極に対向して設けられた補助磁極と、主磁極及び補助磁極間に設けられたスピントルク発振子とを有する。
【０００８】
スピントルク発振子は、第一磁性層、第一磁性層上に設けられた非磁性中間層、及び非磁性中間層上に設けられた第二磁性層を有し、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）の磁気抵抗比の符号が負である。
【０００９】
第一磁性層は、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つの元素と、クロム、バナジウム、またはチタンのうち１つの元素との合金を含む、スピン依存散乱パラメータが負の面内磁化膜である。
【００１０】
第二磁性層は、鉄、コバルト、またはニッケルのうち少なくとも１つの元素を含む、スピン依存散乱パラメータが正の面内磁化膜である。
【００１１】
実施形態によれば、スピントルク発振子を、スピン依存散乱パラメータの異なる二枚の面内磁化膜で構成することにより、発振に必要な電流密度を低減することができる。
【００１２】
また、実施形態にかかる磁気ヘッドは、第一磁性層の反磁界エネルギーをＫｕ１、膜厚をｔ１、第二磁性層の反磁界エネルギーをＫｕ２、膜厚をｔ２とするとき、異方性エネルギーの比率（Ｋｕ２×ｔ２）／（Ｋｕ１×ｔ１）は、下記関係式（１）を満足することができる。
【００１３】
０．３≦（Ｋｕ２×ｔ２）／（Ｋｕ１×ｔ１）≦１．２          …（１）
式（１）を満足する２つの磁性層を有するスピントルク発振子を用いると、低い電流密度で発振を行うことができる。
【００１４】
スピントルク発振子の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）の磁気抵抗比の符号が負となる条件として、第一磁性層または第二磁性層の中間層側を構成する材料のスピン依存散乱パラメータが負で、もう一方の磁性層の中間層側を構成する材料のスピン依存散乱パラメータが正であることがあげられる。一方、スピントルク発振子のＧＭＲが正であると、第一磁性層および第二磁性層の中間層側を構成材料のスピン依存散乱パラメータが、共に負、または、共に正となる。
【００１５】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に、実施形態にかかる磁気ヘッドの構成を表す断面図を示す。
【００１７】
実施形態にかかる磁気ヘッド１０は、記録磁界を印加する主磁極１と、主磁極１にライトギャップをおいて対向するトレーリングシールド２と、主磁極１及びトレーリングシールド２の間に形成されるスピントルク発振子８とを有する。
【００１８】
スピントルク発振子８は、下地層３、第一磁性層４と、中間層５と、第二磁性層６、キャップ層７とから構成される。
【００１９】
下地層３は、第一磁性層の磁化と主磁極の磁化とが交換結合しないことを目的として作成される。また、第一磁性層の配向性を制御するために作成される。下地層３として、例えば、アモルファスＴａ層と非磁性金属層Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉなどとの積層膜を用いることができる。膜厚は合計で１ｎｍ以上あることが望ましい。より好ましくは１〜５ｎｍである。
【００２０】
第一磁性層４は、スピン依存散乱パラメータが負となる特性を持つ材料で作製される。このような特性を持つ材料として、Ｆｅ，Ｃｏ，またはＮｉのうち少なくとも１つの元素と、Ｃｒ、Ｖ、及びＴｉのうち１つの元素との合金があげられ、例えば、ＦｅＣｒ合金、ＦｅＶ合金、ＮｉＣｒ合金を含む強磁性体を用いて構成することができる。さらに例えば、ＦｅＣｒ合金単体で構成するか、あるいは、ＦｅＣｏ合金／ＦｅＣｒ合金の積層膜としてＦｅＣｒ合金が中間層側になるように構成することができる。
【００２１】
中間層５として、スピン拡散長が長い非磁性金属、例えばＣｕ，Ａｕ，及びＡｇを用いることができる。あるいは、Ｃｒを用いることもできる。中間層の膜厚は、好ましくは０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。あるいは、さらに厚くして上限をスピン拡散長程度例えばＣｕの場合好ましくは１００ｎｍぐらいにすることも可能である。
【００２２】
第二磁性層６は、スピン依存散乱パラメータが正となる特性を持つ材料で作製される。このような特性を持つ材料として、Ｆｅ，Ｃｏ，またはＮｉのうち少なくとも１つの元素を含む材料例えばＦｅＣｏ合金、Ｃｏ基ホイスラー合金、及びＦｅＣｏ／Ｎｉ人工格子などが用いられる。
【００２３】
キャップ層７は、スピントルク発振子８を加工する際に、第二磁性層６が酸化されたりエッチングされたりすることを防止するために用いられる。キャップ層７の材料として、例えば、非磁性金属であるＴａ，Ｒｕ，Ｃｕなどの単膜や、Ｔａ／Ｒｕ、Ｔａ／Ｃｕ／Ｒｕなどの積層膜があげられる。
【００２４】
次に、実施形態に用いられるスピントルク発振子の動作原理を示す。
【００２５】
図１に示すように、スピントルク発振子の膜面垂直方向には、強いギャップ磁界９が印加される。そのため、非動作時において、第一磁性層と第二磁性層の磁化は膜面垂直方向に飽和する。動作時において、電流を第二磁性層から第一磁性層の方向１１へと流すと、スピン方向がギャップ磁界と反平行方向に向いている電子が、第一磁性層から第二磁性層へと透過し、かつ第二磁性層から第一磁性層へと反射する。その結果、第二磁性層は第一磁性層からスピントルクを受け取って発振し、かつ第一磁性層は第二磁性層からスピントルクを受け取って発振する。
【００２６】
次に、実施形態に用いられるスピントルク発振子の特性を示す。
【００２７】
図２に、実施形態に用いられるスピントルク発振子のダウントラック方向と、発生する高周波磁界強度との関係を表すグラフ図を示す。
【００２８】
グラフ１０１は、第一磁性層から発生する高周波磁界強度、グラフ１０２は、第二磁性層から発生する高周波磁界強度をそれぞれ示す。
【００２９】
図示するように、それぞれの磁性層から発生する高周波磁界は、各磁性層の主磁極側の端面において強度最大となり、広がり（半値幅）が各磁性層の幅程度となると考えられる。主磁極端面においては、第二磁性層からの高周波磁界強度は減衰しており、第一磁性層から発生する高周波磁界強度が大部分となっている。したがって、第一磁性層から発生する高周波磁界が、アシスト記録に寄与すると考えられる。
【００３０】
次に、第一磁性層と第二磁性層の磁気特性を説明する。
【００３１】
実施形態に使用される第一磁性層と第二磁性層は面内磁化膜である。このため、ベタ膜において、垂直方向の飽和磁界が反磁界４πＭｓとほぼ等しい材料である。
【００３２】
第一磁性層、第二磁性層の各層の反磁界エネルギーＫｕは、下記の式（２）及び式（３）から求めることができる。
【００３３】
Ｋｕ＝ＭｓＨｋ／２…（２）
Ｈｋ＝（Ｎｚ−Ｎｘ，ｙ）×４πＭｓ…（３）
ここで、Ｍｓは飽和磁化（ｅｍｕ／ｃｃ）、Ｈｋは反磁界（Ｏｅ）、Ｎｚは素子加工した際の垂直方向の反磁界係数、Ｈｘ，ｙは素子加工した際の面内方向の反磁界係数である。
【００３４】
下記表１に、第一磁性層および第二磁性層に用いられる磁性材料について、飽和磁化の値とスピン依存散乱パラメータの符号を示す。
【表１】
2018133119.tif 000003
【００３５】
第一磁性層に用いられるスピン依存散乱パラメータが負の材料は、少なくとも中間層界面側に設けることができる。例えば、Ｆｅ５０Ｃｏ５０／Ｆｅ７０Ｃｒ３０などの積層構造を用いることができる。中間層にＣｕ，Ａｇ，Ａｕを用いる場合には、Ｆｅ７０Ｃｒ３０合金の膜厚は２．５ｎｍ以上、Ｆｅ９０Ｃｒ１０合金の膜厚は８．５ｎｍ以上、Ｆｅ８５Ｖ１５合金の膜厚は６．０ｎｍ以上にすることができる。これ以下の膜厚では、スピン依存散乱パラメータの符号が負であるという効果が得られない傾向がある。中間層にＣｒを用いる場合には、膜厚１ｎｍ以上、さらには１ｎｍ以上５ｎｍ以下にすることができる。５ｎｍ以上では、Ｃｒ中でスピン情報が消失してしまう。第二磁性層には、Ｆｅ５０Ｃｏ５０合金など、スピン依存散乱パラメータの符号が正の材料が使用される。このように、二枚の磁性層に対してスピン依存散乱パラメータの符号が異なる材料を用いると、符号が同じ材料を用いた場合と比較して、スピントルク発振子の臨界電流密度が小さくなることが期待できる。
【００３６】
第一磁性層の膜厚は、第一磁性層の磁気体積Ｍｓ１×ｔ１（飽和磁化Ｍｓ１と膜厚ｔ１との積）が１５〜３０ｎｍＴとなるようにすることができる。
【００３７】
第二磁性層の膜厚は、第一磁性層と第二磁性層とが、同程度の閾値電流密度で発振するように構成することができる。閾値電流密度は、（ｉ）他方の磁性層からのスピン注入効率、および、（ｉｉ）主磁極（あるいは補助磁極）との静磁気的相互作用の影響を受ける。スピン注入効率は、磁性層のスピン依存散乱パラメータとの関連性が高い。例えば、第一磁性層から第二磁性層へのスピン伝達効率が、第二磁性層から第一磁性層へのスピン伝達効率の７０％程度の場合、第二磁性層のＫｕ２×ｔ２（反磁界エネルギーＫｕ２と膜厚ｔ２との積）は、第一磁性層のＫｕ１×ｔ１の７０％程度となるように設計することが望ましい。第一磁性層のスピン注入効率は、第二磁性層のスピン注入効率の、３０％から１２０％の間である。したがって、（Ｋｕ２×ｔ２）／（Ｋｕ１×ｔ１）は０．３から１．２の間であることが望ましい。（Ｋｕ２×ｔ２）／（Ｋｕ１×ｔ１）が０．３未満であると、第一磁性層が発振しなくなるので高周波磁界強度が低下する。（Ｋｕ２×ｔ２）／（Ｋｕ１×ｔ１）が１．２より大きいと、第二磁性層が発振しなくなるので、高周波磁界強度の分布が広がる。
【００３８】
実施形態にかかるスピントルク発振子によれば、第一磁性層は、第二磁性層からのスピントルクを受け取って発振する。第二磁性層は例えばＦｅ５０Ｃｏ５０などのスピン注入効率が良好な材料で構成され、このため、第一磁性層は低電流密度で発振することができる。
【００３９】
また、実施形態にかかる磁気ヘッドアセンブリは、図１に示す高周波アシスト磁気ヘッドと、高周波アシスト磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームとを備える。
【００４０】
実施形態にかかる磁気記録再生装置は、図１に示す高周波アシスト磁気ヘッドを有する磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに搭載された高周波アシスト磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部とを備える。
【００４１】
磁気記録媒体への記録時のスピントルク発振子への通電方向が、矢印１１に示すように第二磁性層６から第一磁性層４へと電流が流れる方向である。
【００４２】
通電方向が、第一磁性層４から第二磁性層６へと電流が流れる方向であると動作しない。
【００４３】
図３に、比較の磁気ヘッドの構成を示す。
【００４４】
このスピントルク発振子２８には、スピン注入層２６が設けられている。スピントルク発振子２８は、下地層２３、発振層２４と、中間層２５と、スピン注入層２６、キャップ層２７とから構成される多層膜であり、下地層２３はＴａとＣｕの積層構造、発振層２４はＦｅＣｏＡｌ合金の積層構造、中間層２５はＣｕ、スピン注入層２６はＦｅＣｏ／Ｎｉ人工格子、キャップ層２７はＴａとＲｕの積層構造からなる。このスピン注入層２６は、反磁界エネルギーＫｕが大きく、動作時において、その磁化が揺らがない設計になっている。
【００４５】
図３に示すように、矢印３１で表されるように、主磁極２１から、主磁極２１の膜面に対し垂直方向に、補助磁極２２に向けてギャップ磁界１９が印加されるので、発振層２４とスピン注入層２６の磁化はギャップ磁界と略平行状態にある。この状態で、スピン注入層２６から発振層２４へ矢印３１の方向に電流を流すと、発振層はスピン注入層からスピントルクを受け取って発振する。このとき、スピン注入層２６は磁化が揺らがないので、発振層から高周波磁界が発生する。
【００４６】
スピン注入層２６の磁気エネルギーＫｕは、実施形態にかかる磁気ヘッドのスピン注入層６の磁気エネルギーＫｕよりも１桁以上大きく、例えば５Ｍｅｒｇ／ｃｃ程度である。また、スピン注入層２６の膜厚は例えば８ｎｍ程度である。
【００４７】
図４は、実施形態にかかる磁気ヘッドアッセンブリの一例を表し、アクチュエータアームから先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図を示す。
【００４８】
図示するように、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００４９】
サスペンション１５４の先端には、図１に示す磁気ヘッド１０を搭載するヘッドスライダー１０３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダー１０３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中、１６２は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００５０】
図５は、実施形態にかかる磁気ヘッド及び磁気ヘッドアッセンブリを搭載可能な磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【００５１】
実施形態にかかる磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドル１５３に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。磁気記録再生装置１５０は、複数の媒体ディスク１８０を備えたものとしてもよい。
【００５２】
媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダー１０３は、磁気ヘッドアッセンブリ１６０における薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダー１０３は、例えば、実施の形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００５３】
媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダー１０３の媒体対向面（ＡＢＳ）は媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダが媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。
【００５４】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００５５】
アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００５６】
以下に、実施例を示し、実施形態をより具体的に説明する。
【００５７】
実施例
【実施例１】
【００５８】
まず、ＦｅＣｏ合金からなる主磁極上に、下記の材料及び厚さを有する層を、それぞれＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、順に積層した。
【００５９】
下地層  Ｔａ  ２ｎｍ／Ｃｕ  ２ｎｍ
第一磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ７．４ｎｍ／Ｆｅ７０Ｃｒ３０  ２．６ｎｍ
中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ
第二磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ６ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １０ｎｍ
第一磁性層は、磁気体積Ｍｓ１×ｔ１を２０ｎｍＴ、膜厚ｔ１を１０ｎｍとした。平均的な磁化量は１５９０ｅｍｕ／ｃｃ、第一磁性層の反磁界エネルギーＫｕ１は約１０Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００６０】
第二磁性層は、磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ２×ｔ２が磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ１×ｔ１の７０％となるように設計した。磁化量は１８００ｅｍｕ／ｃｃ、第二磁性層の反磁界エネルギーＫｕ２は約１９Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００６１】
キャップ層上に、スピントルク発振子のストライプ高さ方向のサイズを規定するためのマスク層を形成した。その後、マスク層を介してＩＢＥ（イオンビームエッチング）法でスピントルク発振子の下地層を主磁極が露出するまでエッチングした。素子周辺部分は絶縁膜のＳｉＯｘを成膜し、その後マスク層を除去した。また、トラック幅方向のサイズを規定するためのキャップ層上にマスク層を形成し、同様に加工することにより、主磁極上にスピントルク発振子を形成した。
【００６２】
次に、得られたスピントルク発振子のキャップ層上に、ＮｉＦｅ合金からなる補助磁極を形成することにより図１と同様の構成を有する磁気ヘッドを作成した。
【００６３】
この磁気ヘッドの発振に必要な電流密度を調べたところ、０．５×１０８Ａ／ｃｍ２であった。
【実施例２】
【００６４】
実施例１と同様の主磁極上に、下記の材料及び厚さを有する層を、それぞれＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、順に積層してスピントルク発振子を形成すること以外は実施例１と同様にし、磁気ヘッドを作製した。
【００６５】
下地層  Ｔａ  ２ｎｍ／Ｃｕ  ２ｎｍ
第一磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ５．５ｎｍ／Ｆｅ９０Ｃｒ１０  １０ｎｍ
中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ
第二磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ２．２ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １０ｎｍ
第一磁性層は、磁気体積Ｍｓ１×ｔ１を３０ｎｍＴ、膜厚ｔ１を１５．５ｎｍとした。平均的な磁化量は１５４０ｅｍｕ／ｃｃ、第一磁性層の反磁界エネルギーＫｕ１は７．６Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００６６】
第二磁性層は、磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ２×ｔ２が磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ１×ｔ１の４０％となるように設計した。磁化量は１８００ｅｍｕ／ｃｃ、第二磁性層の反磁界エネルギーＫｕ２は約２０Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００６７】
この磁気ヘッドの発振に必要な電流密度を調べたところ、１．５×１０８Ａ／ｃｍ２であった。
【実施例３】
【００６８】
実施例１と同様の主磁極上に、下記の材料及び厚さを有する層を、それぞれＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、順に積層してスピントルク発振子を形成すること以外は実施例１と同様にし、磁気ヘッドを作製した。
【００６９】
下地層  Ｔａ  ２ｎｍ／Ｃｕ  ２ｎｍ
第一磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ７．４ｎｍ／Ｆｅ７０Ｃｒ３０  ２．６ｎｍ
中間層  Ｃｒ  １ｎｍ／Ｃｕ  １ｎｍ
第二磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ３ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １０ｎｍ
第一磁性層は、磁気体積Ｍｓ１×ｔ１を２０ｎｍＴ、膜厚ｔ１を１０ｎｍとした。平均的な磁化量は１５９０ｅｍｕ／ｃｃ、第一磁性層の反磁界エネルギーＫｕ１は約１０Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００７０】
第二磁性層は、磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ２×ｔ２が磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ１×ｔ１の６０％になるように設計した。磁化量は１８００ｅｍｕ／ｃｃ、第二磁性層の反磁界エネルギーＫｕ２は約２０Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００７１】
この磁気ヘッドの発振に必要な電流密度を調べたところ、０．５×１０８Ａ／ｃｍ２であった。
【実施例４】
【００７２】
実施例１と同様の主磁極上に、下記の材料及び厚さを有する層を、それぞれＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、順に積層してスピントルク発振子を形成すること以外は実施例１と同様にし、磁気ヘッドを作製した。
【００７３】
下地層  Ｔａ  ２ｎｍ／Ｃｕ  ２ｎｍ
第一磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ５ｎｍ／Ｆｅ８５Ｖ１５  ６ｎｍ
中間層  Ｃｒ  １ｎｍ／Ｃｕ  １ｎｍ
第二磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ２ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １０ｎｍ
第一磁性層は、磁気体積Ｍｓ１×ｔ１を２０ｎｍＴ、膜厚ｔ１を１１ｎｍとした。平均的な磁化量は１４９０ｅｍｕ／ｃｃ、第一磁性層の反磁界エネルギーＫｕ１は約９Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００７４】
第二磁性層は、磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ２×ｔ２が磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ１×ｔ１の３０％となるように設計した。磁化量は１８００ｅｍｕ／ｃｃ、第二磁性層の反磁界エネルギーＫｕ２は約２０Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００７５】
下記実施例のように、第一磁性層が補助磁極側、第二磁性層が主磁極側にあってもよい。
【００７６】
この磁気ヘッドの発振に必要な電流密度を調べたところ、０．５×１０８Ａ／ｃｍ２であった。
【実施例５】
【００７７】
実施例１と同様の主磁極上に、下記の材料及び厚さを有する層を、それぞれＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、順に積層してスピントルク発振子を形成すること以外は実施例１と同様にし、磁気ヘッドを作製した。
【００７８】
下地層  Ｔａ  ２ｎｍ／Ｃｕ  ２ｎｍ
第二磁性層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  １３．３ｎｍ
中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ
第一磁性層  Ｆｅ７０Ｃｒ３０  ２．６ｎｍ／Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ７．４ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  ６ｎｍ
第二磁性層は、磁気体積Ｍｓ２×ｔ２を３０ｎｍＴ、膜厚ｔ２を１３．３ｎｍとした。第一磁性層の反磁界エネルギーＫｕ１は約１０Ｍｅｒｇ／ｃｃである。第二磁性層の磁化量は１８００ｅｍｕ／ｃｃ、反磁界エネルギーＫｕ２は約９Ｍｅｒｇ／ｃｃである。
【００７９】
第二磁性層は、磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ２×ｔ２が第一磁性層の磁気異方性エネルギー体積Ｋｕ１×ｔ１の２／３倍となるように設計した。
【００８０】
この磁気ヘッドの発振に必要な電流密度を調べたところ、１．５×１０８Ａ／ｃｍ２であった。
【比較例１】
【００８１】
実施例１，３，４の比較例１として、主磁極上に下記の材料及び厚さを有する層をＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて順に積層すること以外は同様にして、図３と同様の構成を有する磁気ヘッドを作成した。
【００８２】
本構成の発振層の磁気体積Ｍｓ×ｔは、実施例１，３，４の第一非磁性層の磁気体積Ｍｓ１×ｔ１と同じ２０ｎｍＴとした。
【００８３】
下地層  Ｔａ  ２ｎｍ／Ｃｕ  ２ｎｍ
発振層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  ８．８ｎｍ
中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ
スピン注入層  ＦｅＣｏ／Ｎｉ人工格子  ８ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １０ｎｍ
高周波磁界強度に関しては、実施例１，３，４と比較例１は略等しい。発振に必要な電流密度を調べて、両者を比較したところ、実施例１，３，４では、０．５×１０８Ａ／ｃｍ２、比較例１では、０．８×１０８Ａ／ｃｍ２であった。
【比較例２】
【００８４】
実施例２，５の比較例２として、主磁極上に下記の材料及び厚さを有する層をＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて順に積層すること以外は同様にして磁気ヘッドを作成した。
【００８５】
本構成の発振層の磁気体積Ｍｓ×ｔは、実施例２の第一非磁性層の磁気体積Ｍｓ１×ｔ１と同じ３０ｎｍＴとした。また、実施例５の第二非磁性層の磁気体積Ｍｓ２×ｔ２と同じ３０ｎｍＴとした。
【００８６】
下地層  Ｔａ  ２ｎｍ／Ｃｕ  ２ｎｍ
発振層  Ｆｅ５０Ｃｏ５０  １３．２ｎｍ
中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ
スピン注入層  ＦｅＣｏ／Ｎｉ人工格子  ８ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １０ｎｍ
そして、同様の工程で加工し、補助磁極を形成した。
【００８７】
高周波磁界強度に関しては、実施例２，５と比較例２は略等しい。発振に必要な電流密度を調べて、両者を比較したところ、実施例２，５では、１．５×１０８Ａ／ｃｍ２、比較例２では発振が観測されなかった。
【００８８】
以上のように、２層の磁性膜を面内磁化膜で構成することにより発振に必要な電流密度を低減することが可能である。その結果、より大きな高周波磁界が発生可能になった。
【００８９】
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】
【００９０】
１，２１…主磁極、２，２１…補助磁極、３…下地層、４…第一磁性層、５，２５…中間層、６…第二磁性層、７，２７…キャップ層、８，２８…スピントルク発振層、９，１９…ギャップ時間、１０，２０…磁気ヘッド、１１，３１…電流の向き、２４…発振層、２６…スピン注入層
【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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