(57)【要約】 【課題】スピントルク発振子の発振駆動電圧を低減することが可能な磁気ヘッドを得ることを目的とする。【解決手段】実施形態に係る磁気ヘッドは、主磁極とスピントルク発振子と補助磁極とを含み、スピントルク発振子はスピン注入層、非磁性中間層、及び発振層を含み、このスピン注入層は、ホイスラー合金からなる第１の金属層と、プラチナ、パラジウム、及びニッケルのうち少なくとも１種を含む第２の金属層とを、２回以上繰り返し積層した人工格子膜を持ち、かつ第１の金属層は０．３ｎｍないし３．５ｎｍの厚さを有する。【選択図】図１
2015011745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
該主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
該主磁極と該補助磁極との間に設けられたスピントルク発振子とを含み、
前記スピントルク発振子は、前記主磁極及び前記補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された非磁性中間層、及び該非磁性中間層上に形成された発振層を含み、
前記スピン注入層は、ホイスラー合金からなる第１の金属層と、第１の金属層上に形成され、プラチナ、パラジウム、及びニッケルのうち少なくとも１種を含む第２の金属層とを、２回以上繰り返し積層した人工格子膜を持つことを特徴とし、
第１の金属層は０．３ｎｍないし３．５ｎｍの厚さを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第１の金属層は、組成式ＡＢＣで表され、
ＡがＣｏ  ４０〜６０原子％、ＢがＦｅ−Ｍｎ合金  ２０〜３０原子％、ＣがＳｉ  ２０〜３０原子％、かつＡ＋Ｂ＋Ｃ＝１００原子％であるか、
ＡがＣｏ  ４０〜６０原子％、ＢがＭｎ  ２０〜３０原子％、ＣがＳｉ  ２０〜３０原子％、かつＡ＋Ｂ＋Ｃ＝１００原子％であるか、
ＡがＣｏ  ４０〜６０原子％、ＢがＦｅ  ２０〜３０原子％、ＣがＡｌ−Ｓｉ合金  ２０〜３０原子％、かつＡ＋Ｂ＋Ｃ＝１００原子％であるか、あるいは
ＡがＣｏ  ４０〜６０原子％、ＢがＦｅ  ２０〜３０原子％、ＣがＧａ−Ｇｅ合金２０〜３０原子％、かつＡ＋Ｂ＋Ｃ＝１００原子％であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第２の金属層は、０．２ｎｍより厚く、１．５ｎｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気ヘッドを備えた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、及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９０年代においては、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）ヘッドとＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）ヘッドの実用化が引き金となって、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）の記録密度と記録容量が飛躍的な増加を示した。しかし、２０００年代に入ってから磁気記録媒体の熱揺らぎの問題が顕在化してきたために、記録密度増加のスピードが一時的に鈍化した。それでも、面内磁気記録よりも原理的に高密度記録に有利である垂直磁気記録が２００５年に実用化されたことが牽引力となって、昨今、ＨＤＤの記録密度は年率約４０％の伸びを示している。
【０００３】
しかしながら、このような高い記録密度の実現は、垂直磁気記録方式を用いても、再び熱揺らぎの問題が顕在化するために容易ではないと考えられる。
【０００４】
この問題を解消し得る記録方式として「高周波アシスト磁気記録方式」が提案されている。高周波アシスト磁気記録方式では、記録信号周波数より十分に高い、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を局所的に印加する。この結果、磁気記録媒体が共鳴し、高周波磁界を印加された磁気記録媒体の保磁力（Ｈｃ）はもともとの保磁力の半分以下となる。このため、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、より高保磁力（Ｈｃ）かつ高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁気記録媒体への磁気記録が可能となる。
【０００５】
しかしながら、高周波アシスト記録の高周波発生元であるスピントルク発振子（ＳＴＯ）は、大電流を印可する必要があるため、ジュール熱の発生により長期信頼性の確保が難しい。特に高周波磁界強度を大きくするために発振層（ＦＧＬ）の磁気体積（Ｍｓｔ）を大きくするにつれてますます大電流が必要となる。このため、ＳＴＯの発振駆動電圧を低減し、強い高周波磁界と長期信頼性を両立することが望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ワングほか  アプライド・フィジクス・エキスプレス．３  ０９３００２  （２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、スピントルク発振子の発振駆動電圧を低減することが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】
【０００８】
実施形態によれば、磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
該主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
該主磁極と該補助磁極との間に設けられたスピントルク発振子とを含み、
前記スピントルク発振子は、前記主磁極及び前記補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された非磁性中間層、及び該非磁性中間層上に形成された発振層を含み、
前記スピン注入層は、ホイスラー合金からなる第１の金属層と、第１の金属層上に形成され、プラチナ、パラジウム、及びニッケルのうち少なくとも１種を含む第２の金属層とを、２回以上繰り返し積層した人工格子膜を持つことを特徴とし、
第１の金属層は０．３ｎｍないし３．５ｎｍの厚さを有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】
【０００９】
【図１】実施形態に係る磁気ヘッドの一例の構成を表す図である。
【図２】実施形態にかかる磁気ヘッドの他の一例を表す概略図である。
【図３】実施形態にかかる磁気ヘッド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。
【図４】実施形態にかかる磁気ヘッドアッセンブリの一例を表す概略図である。
【図５】実施形態に用いられるＳＩＬ層のＭ−Ｈ曲線を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る高周波アシスト磁気ヘッドは、磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
主磁極と補助磁極との間に設けられたスピントルク発振子（ＳＴＯ）とを含む。
【００１１】
スピントルク発振子は、主磁極及び補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層（ＳＩＬ）、スピン注入層上に形成された非磁性中間層、及び非磁性中間層上に形成された発振層（ＦＧＬ）を含み、
スピン注入層は、ホイスラー合金からなる第１の金属層と、第１の金属層上に形成され、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＮｉのうち少なくとも１種を含む第２の金属層とを、２回以上繰り返し積層した人工格子膜を持つ。
【００１２】
第１の金属層は０．３ｎｍないし３．５ｎｍの厚さを有する。
【００１３】
実施形態によれば、これらのホイスラー合金を、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＮｉのうち少なくとも１つを含む金属層との人工格子として形成することにより、スピントルク発振子に求められる垂直磁気異方性（Ｈｋ）と、高いスピン分極率（Ｐｏ）を両立することができる。また、これにより、より高い高周波磁界が得られ、スピントルク発振子の発振駆動電圧を低減することが可能となる。
【００１４】
ホイスラー合金は、ＡＢＣ（Ａ，Ｂ，Ｃは各々元素である）の組成式であらわされる合金であり、特定の元素を用いることで、さらに高いＰｏを得ることができる。例えば、以下の３つの組成範囲のいずれかで作成すると、さらに高いスピン分極率を得ることができる。
【００１５】
（１）  Ａが４０〜６０原子％のＣｏ、Ｂが２０〜３０原子％のＦｅ−Ｍｎ合金、Ｃが２０〜３０原子％のＳｉ、かつＡとＢとＣの合計が１００原子％
（２）  Ａが４０〜６０原子％のＣｏ、Ｂが２０〜３０原子％のＦｅ、Ｃが２０〜３０原子％のＡｌ−Ｓｉ合金、かつＡとＢとＣの合計が１００原子％
（３）  Ａが４０〜６０原子％のＣｏ、Ｂが２０〜３０原子％のＦｅ、Ｃが２０〜３０原子％のＧａ−Ｇｅ合金、かつＡとＢとＣの合計が１００原子％
これらのホイスラー合金からなる第１の金属層を、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＮｉのうち少なくとも１種からなる第２の金属層との人工格子で形成することで、ＳＴＯに求められる垂直磁気異方性と、高Ｐｏを両立することができる。
【００１６】
ＳＴＯは主磁極と補助磁極の距離すなわちｇａｐの長さの制約からが膜面内方向を長手方向とする形状を持つ場合が一般的であるが、ＳＴＯにおいて、ギャップ磁界Ｈｇａｐによる膜面垂直方向の磁化が達成するにあたって、少なくとも垂直異方性磁界Ｈｋとギャップ磁界Ｈｇａｐとの合計が反磁界Ｈｄｉａよりも大きく（Ｈｄｉａ＜Ｈｋ＋Ｈｇａｐ）なる場合には膜面垂直方向の磁化が達成できる。
【００１７】
一方で、反磁界Ｈｄｉａが大きく、ギャップ磁界Ｈｇａｐの向きにスピン注入層及び発振層の平行磁化配列が得られにくく、スピントルクの効率が低下する。そのため、発振層の磁化回転が弱くなり、結果として適切な発振周波数が達成できない。
【００１８】
垂直磁気異方性を調べる方法として良く知られる方法として、トルク法による磁気異方性定数導出が挙げられるが、ここではより簡便に調べるために、試料振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて外部磁場を薄膜面試料垂直方向に印加することによって異方性磁界を測定した。異方性磁界Ｈｋは、もし膜面垂直方向に異方性を持たない場合、磁性体の内部磁界（反磁界Ｈｄｉａ）と外部磁界Ｈｅｘｔが等しいため、４πＭｓが飽和磁界になる。材料組成を変化させ、異方性が変化する場合すなわちある材料が垂直方向に磁気異方性を持つ場合、４πＭｓより小さな外部磁界で磁性体の磁化が飽和する。その飽和磁界から４πＭｓの差分を取った値がＨｋに相当する。
【００１９】
ある膜材料が垂直磁気異方性を有するという場合、厳密には、磁化容易軸が膜面面内方向から膜面垂直方向に切り替わる点を境に、垂直磁化膜と面内磁化膜と呼称が分かれるが、ここでは便宜的に上記方法で測定したＨｋが正となる材料組成を垂直磁気異方性が生じた材料と呼ぶことにする。高周波アシストヘッドでは、前述のとおり、主磁極による磁界（Ｈｇａｐ）、およびＳＴＯの形状異方性なども含めた磁気異方性が重要であるが、薄膜試料から測定されるＨｋと高周波アシストヘッドのＳＴＯ素子内で必要なＨｋを直接対応させることが困難であるためである。
【００２０】
垂直磁気異方性を表すＨｋ（異方性磁界）は大きければ大きいほどスピントルク発振を容易に達成することができ、また、ＳＩＬの磁気体積（飽和磁化Ｍｓ×厚さｔ）が厚ければ厚いほどスピントルク発振を容易に達成することができる。これは発振時のスピントルク反作用に対して磁気モーメントの向きが安定できるからである。したがって、ＳＩＬはＨｋが大きいほど薄膜化でき、Ｈｋが小さいほど膜厚が要求される。基本的に、第２層の膜厚が大きいほどＨｋを大きくすることができるが、ホイスラー層の膜厚が相対的に少なくなると、Ｐｏが低下する。そのため、Ｐｏの利得と、Ｈｋの利得を両立するための膜厚調整が必要になる。
【００２１】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１に実施形態に係る磁気ヘッドの一例の構成を表す図を示す。
【００２３】
実施形態にかかる磁気ヘッド３０は、再生ヘッド部４０と、書込ヘッド部５０とを備えている。再生ヘッド部４０は、図示しない磁気再生素子、励磁コイル２５及びリーディングシールド２４を有する。また、書込ヘッド部５０は、記録磁極としての主磁極２１と、主磁極２１からの磁界を還流させるトレーリングシールド（補助磁極）２２と、主磁極２１とトレーリングシールド（補助磁極）２２の間に設けられたスピントルク発振子２０と、励磁コイル２３とを有する。
【００２４】
スピントルク発振子２０は、例えば主磁極２１上に形成されたスピン注入層３、スピン注入層３上に形成された非磁性中間層２、及び非磁性中間層２上に形成された発振層１を含む。
【００２５】
なお、図示しないが、主磁極２１上に、発振層１、非磁性中間層２、及びスピン注入層３を積層した後主磁極２１を形成することもできる。
【００２６】
なお、図示しないが、補助磁極２２上に、スピン注入層３、非磁性中間層２、及び発振層１を積層した後主磁極２１を形成することもできる。
【００２７】
この高周波磁界アシスト記録ヘッド３０の書込ヘッド部５０において、主磁極２１とトレーリングシールド２２のギャップ磁界により、膜面垂直の外部磁界を印加されることで、膜面にほぼ垂直な軸を回転軸にして、その発振層が歳差運動を行うことで、外部に高周波磁界を発生する。スピントルク発振子から発生する高周波磁界を、主磁極から印加される磁界と重畳することで、より高記録密度に対応した磁気記録媒体に書き込み可能である。
【００２８】
図２に、実施形態に用いられるスピントルク発振子の構造の一例を模式的に表す図を示す。
【００２９】
図示するように、このスピントルク発振子２０は、例えば主磁極２１上に、例えば２ｎｍの厚さを有するＴａ層２６と２ｎｍの厚さを有するＰｔ層２７からなる下地層２８を介して設けられ、ホイスラー合金からなる第１の金属層ｂとＰｔ、Ｐｄ、及びＮｉのうち少なくとも１種を含む第２の金属層ａとが２回以上繰り返して積層され、この場合は主磁極２１側からｂａｂａｂａｂａｂａの順に積層した構造を有する。スピントルク発振子２０と補助磁極２２との間にはさらに、２ｎｍの銅層３１と３ｎｍのＴａ層３２とからなるキャップ層３３を設けることができる。
【００３０】
発振層（ＦＧＬ）は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少なくとも一つからなる磁性合金で形成される。高い高周波磁界を発生する観点では、高い飽和磁束密度（Ｂｓ）を有する材料を使用することができる。発振層（ＦＧＬ）としては、例えば、Ｆｅ合金を使用することができる。そのような合金としては、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いることができる。高Ｂｓの観点では、Ｆｅ合金はＦｅを組成比３０原子％以上含むことができる。さらに、ＦＧＬは磁性合金の積層構造であってもよい。また、Ｆｅ合金にその他の非磁性金属元素を含むことができる。特にＦｅ−Ｃｏ合金に、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｇａ，Ｍｎから選ばれる元素を組成比３０原子％以下の濃度で添加すると、軟磁気特性が改善すると同時に、スピントルク発振の阻害要因である、ダンピング定数を低減することができる。ＦＧＬは高周波磁界を得るために可能な限り厚い方が良いが、磁気体積が大きくなるとスピントルク発振が困難になる。そのため、５ｎｍから３０ｎｍの範囲が発振を得ることができる膜厚範囲となる。
【００３１】
また、非磁性中間層としては、Ａｌ，Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｏｓ、及びＩｒからなる群から選択される少なくとも１つの金属層、この金属を用いた非磁性合金層、あるいはこれらの積層を用いることが出来る。非磁性中間層厚さは、スピン注入層（ＳＩＬ）からのスピントルクがＦＧＬに伝わるために、スピン拡散長よりも短くすることが好ましい。スピン拡散長は物質によって異なるが、１０ｎｍ以上である傾向があるため、非磁性中間層は１０ｎｍ以下にすることができる。また、一方で、０．５ｎｍより薄くなると、ＦＧＬとＳＩＬが強く磁気結合し、発振が阻害されるため、０．５ｎｍ以上にすることができる。
【００３２】
ホイスラー層の膜厚の下限は、ホイスラー合金の高Ｐｏの性質が環境効果で失われない程度の膜厚が必要になる。具体的には、０．３ｎｍ以上の膜厚があればよい。一方で、上限は、第２層との人工格子効果が得られる十分薄い膜厚が必要になる。具体的には、３．５ｎｍを超えるとバルクの性質が出現し、人工格子効果による垂直磁気異方性が急速に失われる。そのため、３．５ｎｍ以下であることが望ましい。
【００３３】
第１の金属層の膜厚は、Ｈｋを得るためには厚い方が良いが、Ｐｏの観点では薄い方が望ましい。少なくともあらわにＨｋを付与するためには０．２ｎｍより厚い膜厚が必要であり、これより薄い場合、人工格子の性質が失われ、ホイスラー合金に対する添加物のようにふるまう。一方で、１．５ｎｍより厚い膜厚を形成しても、Ｈｋの上昇はほとんど得られないため、１．５ｎｍ以下であることが望ましい。
【００３４】
また、ホイスラーを用いた人工格子を、ホイスラー合金ではないＳＩＬと積層することができる。この場合、他のＳＩＬの高Ｈｋとホイスラー人工格子の高Ｐｏを両立することができるため、より大きい効果を得ることができる。
【００３５】
積層順は、例えば、主磁極（ＭＰ）上に下地層／ホイスラー合金ではないＳＩＬ／ホイスラー合金を含むＳＩＬ／非磁性中間層／発振層（ＦＧＬ）／ｃａｐの順で積層するほか、ＳＩＬとＦＧＬを入れ替えた下地層／ＦＧＬ／非磁性中間層／ホイスラー合金を含むＳＩＬ／ホイスラー合金ではないＳＩＬ／ｃａｐとすることができる。ホイスラー合金を含むＳＩＬは、非磁性中間層との界面に設けることができる。なお、Ｐｔ，Ｐｄは一般的に強いスピン散乱効果が高いことから、ホイスラーを用いた人工格子をホイスラー合金ではないＳＩＬと積層する場合には、スピントルクやＭＲの大幅低減を招くため非磁性中間層としてＰｔを用いることは好ましくない。したがって、ＳＩＬとＦＧＬの積層順を逆にする場合、一般的なＣｕ（など他も列挙）では、非磁性中間層とホイスラーを含む人工格子間の格子マッチングが異なるため、ホイスラー材料とＰｔ，Ｐｄ，Ｎｉの人工格子において、垂直磁気異方性を得られる最適な膜厚比が異なると考えられる。
【００３６】
ホイスラー合金ではないＳＩＬとして、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ合金、Ｆｅ−Ｐｔ合金、あるいはＣｏ／Ｐｔ人工格子、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子、Ｃｏ／Ｎｉ人工格子、ＦｅＣｏ／Ｎｉ人工格子を用いることが出来る。ＳＩＬの膜厚は、スピントルク発振時にその磁化の向きが安定することが重要であるため、膜厚が厚いほうが良い。しかしながらＳＴＯ全体を薄く形成する設計上の制約から、可能な限り薄く形成する必要がある。例えば、５ｎｍ以上の膜厚があれば安定した発振を達成できる。また、ＳＩＬは、非磁性中間層との間に、軟磁性層を有していても良い。ＦｅＣｏ合金、あるいはハーフメタル合金などを形成すると、スピントルク効率が向上し、駆動電圧が減少して信頼性を改善することが出来る。一方で軟磁性層を積層形成すると、全体として垂直磁気異方性が低下するため、著しく阻害しない程度の膜厚にとどめなければならない。膜厚は、ＳＩＬの垂直磁気異方性の強さと膜厚によって異なるが、ＳＩＬの膜厚を超えなければある程度の垂直磁気異方性を得ることが出来る。
【００３７】
実施形態においては、臨界電流密度が低いスピントルク発振子を高周波磁界の発生源として用いることができる。これにより、大きな高周波磁界で磁気記録媒体の磁化を反転させることが可能である。
【００３８】
図３は、実施形態にかかる磁気ヘッド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。
【００３９】
すなわち、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。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドル１５２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。
【００４０】
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、図４に関して前述したような構成を有し、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図４に、実施形態にかかる磁気ヘッドアッセンブリの一例を表す概略図を示す。
【００４５】
図４は、アクチュエータアーム１５５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である。すなわち、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。
【００４６】
サスペンション１５４の先端には、図４に示す磁気ヘッド３０を具備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１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を示し、実施形態をより具体的に説明する。
【００４８】
実施例１
実施例では、まず、ＦｅＣｏ合金からなる主磁極上に、アネルバ社製ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、アルゴンガス圧  ０．３Ｐａ、室温の条件で、スパッタリングすることにより、Ｔａ層を３ｎｍ、続いてＰｔ層を２ｎｍ、順に成膜し、下地層を得た。
【００４９】
その後、ターゲットとして、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金を使用し、アルゴンガス圧０．３Ｐａ、室温の条件で、スパッタリングすることにより、Ｃｏ２（Ｆｅ０．５Ｍｎ０．５）Ｓｉ層（以下、ＣＦＭＳ膜という）を０．６ｎｍ形成した。続いて、ターゲットとして、Ｐｔを使用し、アルゴンガス圧０．３Ｐａ、室温の条件で、スパッタリングすることにより、ＣＦＭＳ膜上に１．０ｎｍのＰｔ層を積層した。ＣＦＭＳ膜とＰｔ層の積層をさらに４回繰り返し、０．６ｎｍＣＦＭＳ膜と１．０ｎｍのＰｔ層とを５層ずつ形成し、ＳＩＬ層を得た。その後、ＳＩＬ層に２９０℃の環境下で１時間の熱処理を行った。
【００５０】
得られたＣＦＭＳ膜について、Ｘ線反射、電子線回折により、ホイスラー合金（１１０）配向であることを同定した。
【００５１】
また、ＣＦＭＳ膜について、熱処理前及び熱処理後の磁気特性を測定した。ＳＩＬ層のＭ−Ｈ曲線を図５に示す。
【００５２】
図中、１０１は熱処理前、１０２は熱処理後のＭ-Ｈ曲線を各々示す。
【００５３】
これにより、ホイスラー合金特有の熱処理前後の磁化の値の変化を観測し、十分な規則化を得ていることを確認した。
【００５４】
さらに、ＣＦＭＳ膜とＰｔ層との人工格子膜についてＨｋの測定を行った。
【００５５】
また、このＳＩＬ層に３ｎｍの厚さを有するＣｕからなる非磁性中間層、及びＦＧＬとして、１０ｎｍの厚さのＦｅ−４０原子％Ｃｏ−１５原子％Ａｌをそれぞれ積層し、図２と同様の構成を有するスピントルク発振子を得た後、図１と同様の構成を有する高周波アシスト磁気ヘッドを作成した。
【００５６】
その後、主磁極に設けられたコイルに記録電流を印可した状態での発振特性を、ＳＴＯの抵抗変化から検知し、発振駆動電圧を求めた。
【００５７】
得られた結果を各々下記表１に示す。
【００５８】
実施例２ないし４
ＳＩＬ層のＰｔ層の厚さを下記表１のように変化させること以外は実施例１と同様にしてスピントルク発振子を形成し、これを用いて高周波アシスト磁気ヘッドを作成した。
【００５９】
さらに、実施例１と同様に、ＣＦＭＳ膜について、Ｘ線反射、電子線回折実施例１と同様に、ＣＦＭＳ膜について、Ｘ線反射、電子線回折、測定を行ったところ、いずれもホイスラー合金（１１０）配向であることを確認することができた。また、熱処理前及び熱処理後の磁気特性の測定を行ったところ、ホイスラー合金特有の熱処理前後の磁化の値の変化を観測し、十分な規則化を得ていることを確認することができた。
【００６０】
また、実施例１と同様に、ＣＦＭＳ膜とＰｔ層との人工格子膜についてＨｋの測定を行い、高周波アシスト磁気ヘッドについて発振駆動電圧を求めた。
【００６１】
得られた結果を各々下記表１に示す。
【表１】
2015011745.tif 000003
【００６２】
表１に示すように、Ｐｔの厚さを０．２ｎｍにした場合、Ｈｋは０．６ｋＯｅのやや劣る値になった。Ｐｔの厚さが０．４ｎｍ以上では、ｋＯｅオーダーの値を得ることができた。
【００６３】
実施例５ないし８，比較例１
ＳＩＬ層のＣＦＭＳ膜の厚さを下記表２のように変化させること以外は実施例１と同様にしてスピントルク発振子を形成し、これを用いて高周波アシスト磁気ヘッドを作成した。
【００６４】
さらに、実施例１と同様に、ＣＦＭＳ膜について、Ｘ線反射、電子線回折、測定を行ったところ、いずれもホイスラー合金（１１０）配向であることを確認することができた。また、熱処理前及び熱処理後の磁気特性の測定を行ったところ、ホイスラー合金特有の熱処理前後の磁化の値の変化を観測し、十分な規則化を得ていることを確認することができた。
【００６５】
また、実施例１と同様に、ＣＦＭＳ膜とＰｔ層との人工格子膜についてＨｋの測定を行い、高周波アシスト磁気ヘッドについて発振駆動電圧を求めた。
【００６６】
得られたＨｋと発振駆動電圧の結果を各々下記表２に示す。
【表２】
2015011745.tif 000004
【００６７】
表２に示すように、ＣＦＭＳ層が４ｎｍに達するとＨｋはほぼ誤差程度の値になった。３．５ｎｍ以下ではｋＯｅオーダーの値を得ることができた。
【００６８】
実施例９ないし１３，比較例２
ＳＩＬ層に構成を下記表３のように変化させること以外は実施例１と同様にしてスピントルク発振子を形成し、これを用いて高周波アシスト磁気ヘッドを作成した。
【００６９】
さらに、実施例１と同様に、ＣＦＭＳ膜について、Ｘ線反射、電子線回折、測定を行ったところ、実施例９ないし１３についてはいずれもホイスラー合金（１１０）配向であることを確認することができた。また、熱処理前及び熱処理後の磁気特性の測定を行ったところ、実施例９ないし１３についてはホイスラー合金特有の熱処理前後の磁化の値の変化を観測し、十分な規則化を得ていることを確認することができた。
【００７０】
また、実施例１と同様に、ＣＦＭＳ膜とＰｔ層との人工格子膜についてＨｋの測定を行い、高周波アシスト磁気ヘッドについて発振駆動電圧を求めた。
【００７１】
得られたＨｋと発振駆動電圧の結果を各々下記表３に示す。
【表３】
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【００７２】
表３に示すように、ＳＩＬ層の構成バリエーションは、表１、表２の実施例に比べ、ＦＧＬの磁気膜厚（Ｍｓ＊ｔ）が大きく、ＳＩＬ層に作用するスピントルクが大きくなるため、ＳＩＬ層の積層回数を１５回に増やすことで、より高いスピントルク耐性を得る膜構成となっている。
【００７３】
表３に対して、ホイスラー人工格子を用いたＳＩＬでは、低電圧で駆動できた。さらに従来のＣｏ／Ｐｔ人工格子と積層すると、Ｈｋをより高めることができるため、さらに駆動電圧を下げることができた。また、実施例１２で示す通り、非磁性中間層界面側の一部を［ＣＦＭＳ／Ｐｔ］人工格子とし、残りの非磁性中間層から見て遠い位置の人工格子を［Ｃｏ／Ｐｔ］とすることで、［Ｃｏ／Ｐｔ］の高いＨｋと［ＣＦＭＳ／Ｐｔ］の高いスピン注入能力を実現できる。また、実施例１３に示す通り、非磁性中間層界面の人工格子終端をＣＦＭＳで終わらせることにより、Ｈｋはそのままに、より高いスピントルクを生成でき、結果として駆動電流が低減した。
【００７４】
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】
【００７５】
１…発振層、２…非磁性中間層、３…スピン注入層、２０…スピントルク発振子、２１…、２２…補助磁極、２３…励磁コイル、３０…磁気ヘッド、４０…再生ヘッド部、５０…書き込みヘッド部、ａ…第２の金属層、ｂ…第１の金属層
【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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