(57)【要約】【課題】磁気媒体の静止座標で高周波磁界を生成するための装置を提供する。【解決手段】磁性体内で高周波磁界発振を開始することで媒体書き込み能力を向上させデータ密度を増大するための磁気ウィグラー構造を備える磁気ヘッド。ウィグラー構造は、非磁性反平行結合層にわたって互いに反平行結合される複数の磁性層を含む。ウィグラー構造は、磁気媒体へのデータの書き込みの直前に高周波発振が開始されるようにデータ書き込みのポイントからちょうどアップトラックに配置される。【選択図】図５
2011090765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気データ記録のためのヘッドであって、
エアベアリング面まで延在する書き込み磁極と、
前記エアベアリング面に配置されたウィグラー構造であり、そばを通り過ぎる磁気媒体内で高周波磁界発振を開始するために複数の反平行結合磁性層を含む前記磁気ウィグラー構造と、
前記書き込み磁極と前記ウィグラー構造を分離する非磁性スペーサ層と、を有するヘッド。
【請求項２】
前記書き込み磁極はリーディングエッジを有し、前記ウィグラー構造は前記書き込み磁極のトレーリングエッジの近傍に位置するが前記書き込み磁極の前記トレーリングエッジとは分離される請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁気媒体の一部が前記書き込み磁極に到達する前に、前記磁気媒体の当該部分で前記高周波磁界発振を開始するように、前記書き込み磁極に対して前記ウィグラーが配置される請求項１または１８に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記ウィグラー構造は、非磁性の反平行結合層によって互いに分離される複数の磁性層を含む請求項１または１８に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記ウィグラー構造は少なくとも４つの反平行結合磁性層を含む請求項４に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記磁性層の少なくともいくつかは、材料Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｏＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらの合金の１つまたは複数を含む請求項４に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記非磁性反平行結合層はＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｖ、またはこれらの合金を含む請求項４に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記ウィグラー構造は前記書き込みヘッドの他のいずれの磁気構造とも接触していない請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記磁気ヘッドは更に読み取りヘッドを有し、前記磁気ウィグラー構造は読み取りヘッドから隔てられていて前記磁気書き込みヘッドの他のいずれの磁気構造とも接触しない請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記磁性層は互いに異なる厚さを有する請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記磁性層は厚さが互いに異なり徐々に厚くなる請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
前記磁気ウィグラー構造の幅は、前記エアベアリング面から見ると、前記書き込み磁極から最も遠い端部では広くなり、前記書き込み磁極に最も近い場所では狭くなるように変化する請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１３】
各磁性層の幅は前記エアベアリング面から見ると、前記ウィグラー構造の第１の側で薄くなり、前記ウィグラー構造の第２の側で厚くなるように、その幅にわたって変化する請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記磁性層の１つと交換結合される反強磁性材料の層を更に含む請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記磁性層のうちの第１の磁性層と交換結合される第１の反強磁性材料の層と、前記磁性層のうちの第２の磁性層と交換結合される第２の反強磁性材料の層と、を更に含む請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
前記磁性層の少なくとも１つは硬磁性材料である請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１７】
前記磁性層の少なくとも１つはＣｏＰｔＣｒを有する請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１８】
磁気データ記録のためのヘッドであって、
エアベアリング面へ延在する第１および第２の磁極と前記エアベアリング面で前記第１および第２の磁極の間に配置される非磁性体とを含む磁気書き込みヘッドと、
前記エアベアリング面に配置されるウィグラー構造であり、そばを通る磁気媒体において高周波磁界発振を開始するために複数の反平行結合磁性層を含むウィグラー構造と、を有し、
前記ウィグラー構造が前記第１および第２の磁極のいずれとも接触していないヘッド。
【請求項１９】
磁気データ記録のためのヘッドであって、
エアベアリング面まで延在する書き込み磁極と、
前記エアベアリング面に配置されたウィグラー構造であり、反平行の向きが交互に替わる永久磁化要素の配列を含む前記磁気ウィグラー構造と、
前記書き込み磁極と前記ウィグラー構造を分離する非磁性スペーサ層と、を有するヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ記録用の磁気ヘッドに関し、より詳細には、磁気データ記録システムで媒体の書き込み能力とデータ密度を向上させるためにデータ記録に先立ち磁気媒体内で磁気発振を誘導する磁気ウィグラー構造を含む磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの長期記憶の心臓部は、磁気ディスクドライブと呼ばれる組立品である。磁気ディスクドライブは、回転磁気ディスクと、回転磁気ディスクの表面の近傍にあるサスペンションアームによって浮かされた読み取りヘッドおよび書き込みヘッドと、書き込みヘッドおよび読み取りヘッドを回転ディスク上の被選択円形トラックの上方に配置するためにサスペンションアームを揺動させるアクチュエータとを含む。読み取りヘッドおよび書き込みヘッドは、エアベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダに直接設けられる。サスペンションアームは、ディスクの表面に向けてスライダを付勢し、ディスクの近傍にある空気は、ディスクの回転時にディスクの表面と一緒に移動する。スライダは、この移動空気をクッションとし、ディスクの表面の上方を飛行する。スライダがエアベアリングに乗ると、回転ディスクに磁気転移を書き込むためおよび回転ディスクから磁気転移を読み取るために、書き込みヘッドおよび読み取りヘッドが用いられる。読み取りヘッドおよび書き込みヘッドは、書き込み機能および読み取り機能を実行するためにコンピュータプログラムにしたがって動作する処理回路に接続される。
【０００３】
書き込みヘッドは、従来より、第１の磁極片層と第２の磁極片層との間に挟まれた第１、第２、および第３の絶縁層（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を含んでいる。第１の磁極片層と第２の磁極片層との間には、書き込みヘッドのエアベアリング面（ＡＢＳ）におけるギャップ層によってギャップが形成され、磁極片層は、バックギャップにおいて接続される。コイル層に伝わる電流は、磁極片内に磁束を誘発し、これは、上記の回転ディスク上の円形トラックなどの移動媒体上のトラックに上記の磁気転移を書き込む目的で、ＡＢＳにおける書き込みギャップにおいて磁界をフリンジさせる。
【０００４】
最近の読み取りヘッド設計では、回転磁気ディスクから磁界を感知するために、ＧＭＲまたはＴＭＲセンサが用いられている。センサは、ピンニング層および自由層と呼ばれる第１および第２の強磁性層の間に挟まれた非磁性伝導層または障壁層を含む。センサには、センス電流を流すために第１および第２のリードが接続される。ピンニング層の磁化は、エアベアリング面（ＡＢＳ）に垂直にピンニングされる。自由層の磁気モーメントは、ＡＢＳに平行に配置されるが、外部磁界に反応して自由に回転可能である。ピンニング層の磁化は、通常、反強磁性層との交換結合によってピニングされる。
【０００５】
スペーサ層の厚さは、センサの中の伝導電子の平均自由路未満となるように選択される。この配置の場合、伝導電子の一部は、スペーサ層とピンニングおよび自由層の各々とのインターフェイスによって散失される。ピンニングおよび自由層の磁化が互いに平行である場合に散失は最小となり、ピンニングおよび自由層の磁化が反平行である場合に散失は最大となる。散失の変化は、ｃｏｓθに比例してスピンバルブセンサの抵抗を変更させる。ここで、θはピンニング層と自由層の磁化の間の角度である。読み取りモードでは、スピンバルブセンサの抵抗は回転ディスクからの磁界の大きさに応じて変化する。センス電流がスピンバルブセンサを介して流れると、抵抗の変化によって電位の変化が引き起こされ、再生信号として検出され処理される。
【０００６】
データ密度およびデータ容量の増大を求める声が高まる中でそれに応えるために、研究者らは最近になって垂直記録システムの開発に尽力している。上述の書き込みヘッドを組み込んだものなどの、従来の長手記録システムは、磁気ディスク表面の面内において、トラックに沿った長手方向を向いた磁気ビットとしてデータを格納する。この長手データビットは、書き込みギャップによって隔てられた磁極対の間に形成するフリンジ磁界によって記録される。
【０００７】
反対に、垂直記録システムは、磁気ディスクの面に垂直に向いた磁化としてデータを記録する。磁気ディスクは、薄い硬磁性最上層によって覆われた軟磁性下地層を有する。垂直書き込みヘッドは、非常に小さい断面の書き込み極と、遥かに大きい断面の戻り極とを有する。書き込み極からは、磁気ディスク表面に垂直な方向に高密度の強い磁界が放出され、硬磁性最上層を帯磁させる。結果として生じる磁束は、次いで、軟磁性下地層を通って移動し、戻り極に戻る。そこでは、磁束は、十分に散開されていて弱いゆえに、戻り極に戻る途中で硬磁性最上層を通るときに、書き込み極によって記録された信号を消去することはない。
【０００８】
磁気記録システム技術においては、データ密度を増強し続けることが求められている。従来の垂直媒体システムでのビット密度増強のための１つの方法は、グレインサイズを小さくすることである。しかし、グレインのサイズが小さくなると、グレインの内部異方性エネルギーを大きくしない限り、熱的に不安定になる可能性がある。しかも、このために、従来の書き込みヘッドを使用してグレインに書き込むのは難しくなる。書き込みプロセスの有効性（媒体書き込み能力）を高めるために提案された手段の１つは、マイクロ波アシスト記録システム（ＭＡＭＲ）を含めるというものである。このようなシステムは、磁気ヘッド構造内に補助的な高周波コイルまたは補助的なスピントルク発振子を備えることができる。しかし、このような構造を使用すると、当該装置の構築に、および装置を駆動するのに必要な回路の追加に、相当の追加費用が必要となる。また、このような装置を使用する場合は、追加の回路とコンタクトをとるためにスライダ上に有用な面積を、費用をかけて追加する必要がある。したがって、磁気データ記録システムでデータ密度を高めるために費用効果の高い実用的なメカニズムがいまだに求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、エアベアリング面まで延在する書き込み磁極を備えた磁気書き込みヘッドを含む磁気データ記録用ヘッドを提供する。ウィグラー構造は、エアベアリング面に配置される。磁気ウィグラー構造は、そばを通る磁気媒体内で高周波磁界発振を開始させるための複数の反平行結合磁性層を含む。
【００１０】
ウィグラー構造は、一般に、磁性層と間隔をおいて挿入された非磁性スペーサ層とから成る構造であり、磁性層の磁化の方向は、装置の動作中は実質的に一定であり、実質的に磁性層の平面にあり、ＡＢＳの近くのウィグラーの外部表面に対して大きな角度をなしている。ウィグラーの隣接する磁性層の磁化の方向は、実質的に互いに反対向きになることが好ましく、これは適切な結合層によって達成可能となる。
【００１１】
ウィグラーは書き込み磁極の近傍に置くことができる。ウィグラーと書き込みヘッドの磁極との間に無視できないほどの交換結合が存在しないように、ウィグラーは薄い非磁性スペーサ層によって書き込み磁極と物理的に隔てられている。ヘッドから放射される磁気抵抗漂遊磁界がウィグラー層に当たる可能性がある、ヘッドの動作中には、ウィグラーの磁性層の磁化はＡＢＳ面に対して大きな角度に保たれる。
【００１２】
データ書き込みのポイントからちょうどアップトラック（ｕｐ−ｔｒａｃｋ）にウィグラー構造が存在すると、媒体の静止座標に発振する高周波磁界を追加することにより媒体書き込み能力を高められ、これにより、書き込みパフォーマンスが向上し、データ密度が高くなり、媒体を磁化するのに必要な一次書き込み磁界の量が抑えられる。
【００１３】
ウィグラー構造は、垂直磁気記録システムで使用することができるとともに、長手方向データ記録システムでも使用することができる。本発明の一実施形態では、ウィグラー構造の磁性層の厚さを多様化することにより、広域磁気チャーピングをもたらすことができる。
【００１４】
更に別の実施形態では、ウィグラー構造を幾分台形状に構成することにより、大きなスキュー角度で効率を高めることができる。大きなスキュー角度でウィグラー構造の効率を更に高めるには、ウィグラー構造の磁性層のすべてにおいて一方の厚さが他方より厚くなるようにウィグラー構造の個々の磁性層の厚さに変化を付けることができる。この構成を提供することにより、様々なスキュー角度で所望の磁気発振周波数を維持することができる。
【００１５】
一貫して類似の参照符号によって類似の構成要素を示されている図面とあわせた好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むことによって、本発明のこれらのおよびその他の特徴および利点が明らかになる。
【００１６】
本発明の性質および利点ならびに好ましい使用形態を更に完全に理解するために、添付の図面とあわせた以下の詳細な説明を参照することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の具体的なディスクドライブシステムの概略図である。
【図２】スライダのＡＢＳを図１の線２−２の視点で見た図であり、磁気ヘッドの位置を示している。
【図３】本発明の実施形態に係る垂直磁気ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る長手方向磁気記録ヘッドの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る磁気ウィグラー構造の拡大図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る磁気ウィグラー構造の拡大図である。
【図７】長手方向磁気記録ヘッドで使用される磁気ウィグラー構造の拡大図である。
【図８】本発明の代替実施形態に係るウィグラー構造の拡大図である。
【図９】本発明の別の代替実施形態に係るウィグラー構造の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の説明は、現時点で考えられる発明実施の最適な実施形態についての説明である。この説明は、本発明の原則を例示する目的でなされており、本明細書に記載の発明概念を限定することは意図していない。
【００１９】
図１を参照すると、本発明を具現化したディスクドライブ１００が示されている。図１に示されるように、少なくとも１つの回転可能磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４に支えられ、ディスク駆動モータ１１８によって回転される。各ディスク上における磁気記録は、磁気ディスク１１２上における同心円状のデータトラック（不図示）の環状パターンの形態をとる。
【００２０】
少なくとも１つのスライダ１１３が、磁気ディスク１１２の近くに位置決めされ、各スライダ１１３は、１つまたは２つ以上の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支える。磁気ディスクの回転とともに、スライダ１１３は、所望のデータを書き込まれた磁気ディスク上の異なるトラックに磁気ヘッドアセンブリ１２１がアクセスできるように、ディスク表面１２２の上方を径方向に行き来する。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に対して付勢する僅かなスプリング力を提供する。各アクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ手段１２７に取り付けられる。図１に示されるようなアクチュエータ手段１２７は、ヴォイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってよい。ＶＣＭは、固定磁界内を移動可能なコイルを含み、コイルの移動の方向および速度は、コントローラ１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００２１】
ディスクストレージシステムの動作時において、磁気ディスク１１２の回転は、スライダに押し上げ力または持ち上げ力を及ぼすエアベアリングを、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に生成する。エアベアリングは、したがって、通常動作時において、サスペンション１１５の僅かなスプリング力と打ち消しあい、実質一定の小間隔だけディスク表面から離れた僅か上方においてスライダ１１３を支える。
【００２２】
ディスクストレージシステムの各種の構成要素は、動作時に、制御ユニット１２９によって生成されるアクセス制御信号および内部クロック信号などの制御信号によって制御される。通常、制御ユニット１２９は、論理制御回路、ストレージ手段、およびマイクロプロセッサを含む。制御ユニット１２９は、ライン１２３に載せる駆動モータ制御信号およびライン１２８に載せるヘッド位置決め及び探索制御信号などの、各種のシステム動作を制御するための制御信号を生成する。ライン１２８に載せる制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置決めするための所望の電流プロフィールを提供する。書き込みヘッドおよび読み取りヘッド１２１との間では、記録チャネル１２５を通じて書き込み信号および読み取り信号がやり取りされる。
【００２３】
図２を参照すると、スライダ１１３内の磁気ヘッド１２１の向きを詳細に確認することができる。図２はスライダ１１３のＡＢＳを示しており、誘導書き込みヘッドと読み取りヘッドを含む磁気ヘッドがスライダのトレーリングエッジに配置されているのが分かる。典型的な磁気ディスクストレージシステムに関する上記説明と添付した図１は、例示にすぎない。ディスクストレージシステムがディスクとアクチュエータを多数含むことができること、そして各アクチュエータが複数のスライダをサポートできることは明らかである。
【００２４】
次に図３を参照すると、本発明は磁気ヘッド３０２において具現化することができ、磁気ヘッド３０２は磁気書き込みヘッド３０４と磁気読み取りヘッド３０６とを含み、これらのヘッドは非磁性の電気絶縁層３０５によって隔てることが可能である。読み取りヘッド３０６は、巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）、トンネルジャンクション磁気抵抗センサ（ＴＭＲ）、または他の適切なセンサなどの、磁気抵抗センサ３０８を含むことができる。センサ３０８は、第１の磁気シールド３１０と第２の磁気シールド３１２との間に挟んで、電気絶縁充填層３１４内で具現化することができる。
【００２５】
書き込みヘッド３０４は、垂直磁気記録ヘッドとすることができ、この場合、書き込みヘッド３０４は、磁気書き込み磁極３１６と、シェイピング層３１８と、バックギャップ層３２０と、磁気リターン磁極３２２を含むことができる。これらを互いに連結することで磁気ヨークが形成され、書き込み磁極３１６とリターン磁極３２２はそれぞれ、エアベアリング面（ＡＢＳ）まで延在する。電気誘導コイル３２４は、書き込み磁極３１６と、シェイピング層３１８のバックギャップ３２０と、リターン磁極３２２とによって形成されるヨークを通して磁束を誘導する。これによって書き込み磁極３１６の先端から書き込み磁界が放出される。この書き込み磁界３２６は、隣接する磁気媒体３３０の磁気的に硬質な上部層３２８を局部的に磁化する。この書き込み磁界は、磁気媒体の磁気的に軟質な下層３３２の中を通りリターン磁極３２２に戻る。この場合、書き込み磁界３２６は十分に拡散するので、磁気媒体３３０の磁気的な硬質な上層部３２８にインプリントされた信号は消去されない。書き込みコイル３２４（図３の断面図に示す）は、図３に示すように書き込みコイル３１６の上と下を通過することができ、アルミナなどの非磁性電気絶縁材料３３４内で具現化することができる。
【００２６】
トレーリング磁気シールド３３６は、書き込み磁極３１６のトレーリングエッジの近傍に、トレーリングエッジと隔てて設けることができる。トレーリング磁気シールドは、書き込み磁界３２６を引き付けることにより磁界の勾配を大きくする、これによって、ある特定の角度での書き込み磁界３２６が少し傾けられる。トレーリング磁気シールド３３６は、トレーリングリターン磁極３３８によって、バックギャップ３２０およびシェイピング層３１８と磁気的に連結することができる。
【００２７】
引き続き図３を参照すると、磁気ウィグラー構造３４０は、書き込み磁極からちょうどアップトラックに設けられている。磁気媒体３３０は、矢印３４２で示される方向に移動する。したがって、図３に示すように、ウィグラー構造３４０は書き込み磁極３１６のリーディングエッジに隣接するように位置している。
【００２８】
ウィグラー構造３４０（更に図５に詳細を示す）は、一般に磁性層５０２、５０４と間隔をおいて挿入された非磁性スペーサ層５０６とから成る構造であり、磁性層５０２、５０４の磁化の方向は、装置の動作中は実質的に一定であり、実質的に磁性層５０２、５０４の平面にあり、ＡＢＳの近くのウィグラーの外部表面に対して大きな角度をなしている。ウィグラー３４０の隣接する磁性層５０２、５０４の磁化の方向は、実質的に互いに反対向きになることが好ましく、これは適切な結合層５０６によって達成可能となる。
【００２９】
ウィグラー３４０は書き込み磁極３１６の近傍に置くことができる。ウィグラーと書き込みヘッドの磁極との間に無視できないほどの交換結合が存在しないように、ウィグラーは薄い非磁性スペーサ層３１７によって書き込み磁極３１６と物理的に隔てられている。ヘッドから放射される磁気抵抗漂遊磁界がウィグラー層に当たる可能性がある、ヘッドの動作中には、ウィグラーの磁性層５０２、５０４の磁化はＡＢＳ面に対して大きな角度に保たれる。
【００３０】
ウィグラー構造３４０により、磁気媒体３３０の硬磁性層３２８内で小さな磁気変動または発振がもたらされる。これらの発振によって磁気媒体の書き込み能力が増大するので、データ密度を高くすることが可能である。
【００３１】
図５を参照すると、ウィグラー構造３４０の構造および機能を詳細に確認することができる。ウィグラー構造３４０は、複数の反平行結合された磁性層５０２（ａ〜ｄ）、５０４（ａ〜ｄ）を含む。磁性層の集合５０２（ａ〜ｄ）の磁化５０８は、エアベアリング面（ＡＢＳ）に垂直である第１の方向に向いており、他方の磁性層の集合５０４（ａ〜ｄ）の磁化５１０はＡＢＳに垂直である第２の方向に向いており、第２の方向は第１の方向と反平行である。各磁性層５０２は、磁性層５０４、５０２のそれぞれの間に配置された薄い非磁性の反平行結合層５０６によって、隣接する磁性層５０４と反平行結合される。非磁性の反平行結合層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｖ、もしくはこれらの合金、または合成反強磁性体で一般に使用される他の合金とすることができる。反平行結合層５０６はそれぞれ、約４オングストロームの厚さを有することができる。各ピンニング磁性層５０２、５０４は、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｏＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、またはこれらの合金などの材料によって構成することができる。他の磁性材料が適切な場合もある。図５には８つの磁性層５０２、５０４を備えるウィグラー構造３４０を示しているが、磁性層の数は設計要件に応じて変更することが可能である。しかし、ウィグラー３４０は、少なくとも４つの磁性層を備えることが好ましい。
【００３２】
ウィグラー構造３４０は、アルミナなど、電気絶縁の非磁性材料層３３４内で具現化され、書き込み磁極３１６から隔てられていることがわかる。磁性層５０２、５０４の磁化５０８、５１０は、これらの磁化によってＡＢＳから磁界５１２が放射されるように向きが決められる。隣り合う磁性層は非磁性層を介した反平行結合により実質的に反平行であることから、表面から出て来る磁界の符号は順に交替する。
【００３３】
ウィグラー構造３４０からの磁界５１２は、磁気媒体３２８の相対速度と２つの隣り合う磁性層５０２、５０４およびスペーサ層５０６の厚さの合計との比に従って高周波で発振する磁気媒体３２８内に横方向の磁界５１４を誘発する。この発振磁界５１４は、磁気媒体の静止座標内に位置するが、磁気媒体の書き込み能力を高めるので、これによりデータ密度が増大する。媒体の共振周波数は、媒体３２８内の内部異方性や減磁場など、加えられる高周波磁界５１４の必要な周波数を調整するのに使用できる多くのパラメータに依存する。更に、磁気的に硬質の材料と磁気的に軟質の材料を含む複合的なビットパターン化されたアイランドを使用することが可能であり、これにより切り替え時に更にスペクトル感度の調整が可能である。
【００３４】
磁性層５０２、５０４の磁化５０８、５１０を維持およびピンニングするために様々なメカニズムを採用することができる。例えば、１つまたは複数の磁性層５０２、５０４（好ましくは最も外側の層）は、ＣｏＰｔまたはＣｏＰｔＣｒなどの硬磁性材料で構成することができる。この磁気的に硬質な層が他の層と同様にＡＢＳまで延在する場合、この硬磁性層の磁気厚みを他の磁性層５０２、５０４の場合とほぼ同じにすることが好ましい。他方、この層の厚さを、ピンニング増大のために他の層より厚くする場合は、データ消去または媒体３２８への意図しないデータの書き込みを回避するために、この硬磁性層をＡＢＳから引っ込ませる必要がある。
【００３５】
図６を参照すると、磁性層３０２、３０４の磁化をピンニングするための別のメカニズムは、１つまたは複数の反強磁性材料（ＡＦＭ層）６０２、６０４の層を設けることであり、この層は、磁性層５０２、５０４の一方と交換結合される。例えば、図６に示すように、ＡＦＭ層６０２は磁性層５０４（ｄ）と交換結合され、もう１つのＡＦＭ層６０４は磁性層５０２（ａ）と交換結合される。ＡＦＭ層６０２、６０４は、ＰｔＭｎまたはＩｒＭｎなどの材料で構成することができ、更にＡＦＭ層６０２、６０４は反強磁性体となるように、および隣り合う磁性層と効果的に交換結合するように十分に厚く構成する。
【００３６】
上記説明は垂直磁気ヘッド３０２でのウィグラー構造３４０の使用に関するものであるが、このようなウィグラー構造は水平磁気記憶システムでも使用できる。図４は、ウィグラー構造３４０を組み込んだ磁気ヘッド４０２を示す。全てを説明するために本明細書に長手方向記録システムでのウィグラー構造３４０の使用も含めたが、上記した垂直磁気記録システムが好適である。水平磁気記録ヘッド４０２は、読み取りヘッド３０６と磁気書き込みヘッド４０４とを含み、この磁気書き込みヘッドは、非磁性の電気絶縁スペーサ層３０５によって読み取りヘッド３０６から隔てることができる。水平書き込みヘッド４０４は、第１の磁極層４０６と、エアベアリング面ＡＢＳから除去された領域内で第１の磁極と連結される磁気バックギャップ層４０８とを含む。このような水平記録システムにおいてウィグラー構造３４０が効果的な恩恵をもたらすようにするには、磁極層４０６をかなり薄く（１５０ｎｍ未満）することが好ましい。非磁性書き込みギャップ層４１０は第１の磁極の上に形成され、第２の磁極層４１２は、第２の磁極層４１２が書き込みギャップ層４１０によって第１の磁極層から隔てられるように、ＡＢＳにおいて書き込みギャップ層の上に形成される。第２の磁極層の上に形成された第３の磁極層４１４は、第２の磁極層４１２をバックギャップ層４０８と接続する。非磁性の導電書き込みコイル４１５は、第１の磁極層と第３の磁極層との間、およびバックギャップ層４０８と第２の磁極層４１２との間を行き来する。コイル４１５は、アルミナなどの誘電体層４１７で具現化できる。書き込みコイル４１５の中を電流が流れると、その結果生じる磁界は、磁極層４０６、４１２、４１４およびバックギャップ４０８によって形成された磁気ヨーク内に磁束を誘導する。この磁束によって、第１の磁極４０６と第２の磁極４１２との間を延びる磁気フリンジングフィールド４１６が生じる。
【００３７】
ウィグラー構造３４０は、書き込みヘッド４０４のどの磁気構造（即ち、４０６、４０８、４１２、４１４）とも実際に接触することなしに、書き込みヘッド４０４からちょうどアップトラックに位置している。ウィグラー３４０は、アルミナなどの非磁性の電気絶縁材料４１８にて具現化することができる。図７を参照すると、ウィグラー構造３４０から放射される磁界５１２により、ライン７０２で示される、磁気媒体３２８には強磁性体の長手方向共振が発生している。図７の長手方向磁化の発振７０２は、図５の発振５１４に対しておよそ９０度ずれている。この長手方向発振は、図４を参照しながら上述した書き込みヘッド４０４による磁気媒体の切り替えを改善する。
【００３８】
次に図８を参照すると、本発明の別の実施形態では、様々な厚さの磁性層８０２〜８１６を有するようウィグラー構造８０２を構成することができる。例えば、磁性層８０２〜８１６の厚さは、徐々に薄くなるようにすることが可能である。前と同様に、磁性層８０２〜８１６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｖなどの非磁性の反平行結合層８１８にわたって反平行結合される。層の厚さをそれぞれ違う値にすると、周波数チャーピングを伴う広帯域励起がもたらされ得る。これは、グレイン集団が強磁性共振周波数（ＦＭＲ周波数）の広域分布を有する磁気媒体にとって利点となる。
【００３９】
次に、書き込みヘッドのＡＢＳを示す図９を参照すると、ウィガー構造９０２は追加の機能を持つように構成可能である。図９は、図３を参照しながら説明した書き込みヘッド３０２の書き込み磁極３１６とシールド３３６のＡＢＳを示している。追加の機能の一態様では、ウィグラー構造９０２は、幾分台形状になるよう構成することができ、ウィグラー構造のリーディングエッジ９０４はトレーリングエッジ９０６よりも広くなっている。このことは、様々なスキュー角度でウィグラー構造９０２のパフォーマンスを最適化するのに有用となり得る。更に、ウィグラー９０２は複数の磁性層９０８を有し、これらの磁性層は上述したウィグル構造の場合と同様に、薄い反平行結合層９１０によって互いに隔てられていることが分かる。ただし、図９では、個々の磁性層９０８の厚さが不均一となるように磁性層９０８を個別に構成することができる。即ち、各磁性層９０８の一端の厚さは他端の厚さより薄くなっており、各磁性層９０８ではその幅にわたって厚さが一定に変化している。例えば、図９に示すように、各磁性層９０８は、その左側が薄く、その右側が厚くなっている。
【００４０】
当業者には理解されるように、書き込みヘッドは磁気媒体の様々な部分からデータにアクセスするので、ヘッドのスキューにより、データトラックは、書き込み磁極３１６とウィガー９０２に対して異なる向きに向けられる。例えば、ディスクの最も内側の径では、データトラックは矢印ＩＤによって指定されたパスをたどり、一方、外側の径では矢印ＯＤによって示されるパスをたどる。磁性層の厚さは不均一なので、様々なスキー位置に合わせて層の厚さを調整することができる。これにより、この層からの磁化の期間は、スキュー角度によって変化し得る。
【００４１】
各種の実施形態について上述してきたが、これらは、限定のためではなく例として示されたものにすぎない。当業者にならば、発明の範囲内に入るその他の実施形態も明らかになるであろう。したがって、発明の広さおよび範囲は、上述されたいかなる例示的実施形態によっても限定されるべきでなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物にしたがって定められるべきである。
【符号の説明】
【００４２】
１００  ディスクドライブ
１１２  磁気ディスク
１１３  スライダ
１１４  スピンドル
１１５  サスペンション
１１８  ディスク駆動モータ
１１９  アクチュエータアーム
１２１  磁気ヘッドアセンブリ
１２２  ディスク表面
１２３  ライン
１２５  記録チャネル
１２７  アクチュエータ手段
１２８  ライン
３０２  磁気ヘッド
３０４  磁気書き込みヘッド
３０５  非磁性の電気絶縁層
３０６  磁気読み取りヘッド
３０８  磁気抵抗センサ
３１０  第１の磁気シールド
３１２  第２の磁気シールド
３１４  電気絶縁充填層
３１６  磁気書き込み磁極
３１８  シェイピング層
３２０  バックギャップ層
３２２  磁気リターン磁極
３２４  電気誘導コイル
３２６  書き込み磁界
３２８  磁気的に硬質な上部層
３３０  隣接する磁気媒体
３３２  磁気的に軟質な下層
３３４  非磁性電気絶縁材料
３３６  トレーリング磁気シールド
３３８  トレーリングリターン磁極
３４０  磁気ウィグラー構造
３４２  矢印
４０２  磁気ヘッド
４０４  磁気書き込みヘッド
４０６  第１の磁極層
４０８  磁気バックギャップ層
４１０  非磁性書き込みギャップ層
４１２  第２の磁極層
４１４  第３の磁極層
４１５  非磁性の導電書き込みコイル
４１６  磁気フリンジングフィールド
４１７  誘電体層
４１８  非磁性の電気絶縁材料
５０２（ａ〜ｄ）  磁性層
５０４（ａ〜ｄ）  磁性層
５０６  非磁性スペーサ層
５０８  磁化
５１０  磁化
５１２  磁界
５１４  横方向の磁界
６０２  反強磁性材料（ＡＦＭ層）
６０４  反強磁性材料（ＡＦＭ層）
７０２  長手方向磁化の発振
８０２〜８１６  磁性層
８１８  反平行結合層
９０２  ウィガー構造
９０４  リーディングエッジ
９０６  トレーリングエッジ
９０８  磁性層
９１０  薄い反平行結合層。
【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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