(57)【要約】【課題】駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上した磁気記録ヘッドを提供する。【解決手段】主磁極先端部を有し磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、主磁極のトレーリング側に配置された発振層と、主磁極のリーディング側に配置された第１のスピン注入層と、発振層と第１のスピン注入層とを電気的に接続する中間層と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体と対向するディスク対向面と、
主磁極先端部を有し前記磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
前記主磁極のリーディング側に配置された第１のスピン注入層と、
前記主磁極のトレーリング側に配置された発振層と、
前記発振層と前記第１のスピン注入層とを電気的に接続する中間層と、
を備えることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項２】
駆動電流を前記発振層から前記第１のスピン注入層の方向に印加することを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記主磁極先端部と前記中間層との間に配置されるスピン遮蔽層をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記主磁極先端部が前記スピン遮蔽層により完全に覆われていることを特徴とする請求項３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記スピン遮蔽層の前記ディスク対向面に平行な面内における膜厚が０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記スピン遮蔽層が絶縁体を備えることを特徴とする請求項３ないし請求項５いずれか一項記載の磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記スピン遮蔽層がＰｔ、Ｒｕ、Ｗ、ＴａおよびＲｈからなる群から選択される少なくとも一種類の金属を備えることを特徴とする請求項３ないし請求項５いずれか一項記載の磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記主磁極と離間してトレーリング側に配置され、前記記録磁界を還流するトレーリングシールドをさらに備え、
前記発振層が前記主磁極と前記トレーリングシールドとの間に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記ディスク対向面に平行な面内の前記磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向の前記第１のスピン注入層の長さは、前記ディスク対向面に平行な面内の前記磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向における前記中間層の前記トレーリングシールドに最も近い部分の長さ以上で、前記ディスク対向面に平行な面内における前記磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向における前記トレーリングシールドの長さ以下であることを特徴とする請求項８記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記発振層のトレーリング側に配置され、前記中間層の材料と同一の材料を備えるキャップ層をさらに備えることを特徴とする請求項８または請求項９記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記主磁極と離間してリーディング側に配置され、前記記録磁界を還流するリーディングシールドをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１０いずれか一項記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
前記主磁極の、前記磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向の両側に配置されたサイドシールドをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１１いずれか一項記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１３】
前記主磁極の、前記磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向の両側に配置される一対の第２のスピン注入層をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１２記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を前記磁気記録媒体の周方向に回転する回転部と、
前記磁気記録媒体に情報を記録する請求項１ないし請求項１３いずれか一項記載の磁気記録ヘッドと、
前記駆動電流を前記発振層から前記第１のスピン注入層の方向に印加する電源と、
を備えることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置の記録密度増加のため、高周波磁界アシスト記録方式が提案されている。高周波磁界アシスト記録方式においては、高周波磁界を磁気記録媒体に印加することにより、磁気記録媒体上の磁気記録層の反転磁界を減少させる。これにより、高保持力（Ｈｃ）かつ高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）を有する磁気記録層を用いて、記録密度を増加させることが可能となる。
【０００３】
かかる高周波磁界の発生源に、スピントルク発振子を用いる技術が開示されている。高周波磁界はスピントルク発振子の発振層から生じる。強度の大きい高周波磁界を発生し、長期信頼性を向上するためには、スピントルクを効率良く発振層に印加することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１１０５９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上した磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体と対向するディスク対向面と、主磁極先端部を有し磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、主磁極のリーディング側に配置された第１のスピン注入層と、主磁極のトレーリング側に配置された発振層と、発振層と第１のスピン注入層とを電気的に接続する中間層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の磁気記録装置の模式図。
【図２】第１の実施形態のスライダと磁気記録媒体の模式断面図。
【図３】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの要部の模式断面図。
【図４】第１の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図。
【図５】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図６】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図７】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図８】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図９】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図１０】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図１１】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図１２】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの製造工程を示す模式図。
【図１３】第１の実施形態の磁気記録ヘッドの作用効果を説明するための模式図。
【図１４】第２の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図。
【図１５】第３の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図。
【図１６】第４の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図。
【図１７】第５の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図。
【図１８】第６の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図。
【図１９】第７の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
本実施形態の磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体と対向するディスク対向面と、主磁極先端部を有し磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、主磁極のリーディング側に配置された第１のスピン注入層と、主磁極のトレーリング側に配置された発振層と、発振層と第１のスピン注入層とを電気的に接続する中間層と、を備える。
【００１０】
図１は、第１の実施形態の磁気記録装置の模式図である。
【００１１】
磁気記録装置５００においては、筐体４１８の中に磁気記録媒体３００が配置されている。磁気記録媒体３００は円盤（ディスク）状の形状を有し、スライダ４００に搭載された磁気記録ヘッド２００および磁気再生ヘッド２５０により情報が記録され、また再生される。スピンドルモーター（回転部）４１４は、磁気記録媒体３００を、図１に示した、磁気記録媒体３００の周方向に回転する。後述するスピントルク発振子１００は、磁気記録ヘッド２００の一部を構成する。
【００１２】
ボイスコイルモーター（Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）４１２は、アーム４０６とサスペンション４０４を通じて、スライダ４００を磁気記録媒体３００上の所定の位置に移動する。サスペンション４１４は、バネの力により、スライダ４００を磁気記録媒体３００上に押さえつける働きをする。
【００１３】
電源４０８は、スピントルク発振子１００、磁気記録ヘッド２００および磁気再生ヘッド２５０を駆動する電気を供給する。ここで駆動の仕方は、駆動される部品によって異なるが、負荷に一定の電流が流れるように制御する定電流駆動であっても、負荷に一定の電圧が加わるように制御する定電圧駆動であってもよく、特に限定されない。
【００１４】
制御部４１６は、電源４０８、ボイスコイルモーター４１２およびスピンドルモーター４１４を制御する。
【００１５】
図２は、本実施形態のスライダ４００と磁気記録媒体３００の模式断面図である。
【００１６】
磁気記録媒体３００は、スピンドルモーター４１４により、図２の紙面左側に進行する。そのため、スライダ４００は、相対的に図２の紙面右側に進行する。スライダ４００の進行する側をリーディング側、磁気記録媒体３００の進行する側をトレーリング側と呼ぶ。
【００１７】
スライダ４００は、磁気記録媒体３００と対向するディスク対向面（Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）４０２を有する。サスペンション４０４が有するスライダ４００を磁気記録媒体３００上に押さえつける力と、ディスク対向面４０２と磁気記録媒体３００との間の空気の粘性により生じる圧力との釣り合いにより、スライダ４００は磁気記録媒体３００上に浮上する。
【００１８】
磁気記録ヘッド２００は、スライダ４００のトレーリング側に配置される。
【００１９】
主磁極２０６は、その先端部である主磁極先端部２１２がディスク対向面４０２上に配置される構成を有する。主磁極２０６は、磁気記録媒体３００に記録磁界を印加する。ディスク対向面４０２内における主磁極先端部２１２の大きさは、たとえば、ディスク対向面４０２に平行な面内の磁気記録ヘッド２００の移動方向に２０ｎｍないし１００ｎｍ程度、ディスク対向面に平行な面内の磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向に２０ｎｍないし１００ｎｍ程度である。
【００２０】
トレーリングシールド２０８は、主磁極２０６のトレーリング側に、主磁極２０６と離間して配置される。トレーリングシールド２０８の先端部であるトレーリングシールド先端部２１４は、ディスク対向面４０２上に配置される。ディスク対向面４０２近傍におけるトレーリングシールド２０８と主磁極２０６との距離をライトギャップとよぶ。トレーリングシールド２０８は、主磁極２０６により印加された記録磁界を還流する。
【００２１】
リーディングシールド２０４は、主磁極２０６のリーディング側に、主磁極２０６と離間して配置される。リーディングシールド２０４の先端部であるリーディングシールド先端部２１０は、ディスク対向面４０２上に配置される。リーディングシールド２０４は、主磁極２０６により印加された記録磁界を還流する。
【００２２】
主磁極２０６、トレーリングシールド２０８、リーディングシールド２０４の材料には、いずれも高磁化軟磁性合金が用いられる。たとえば、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）およびＮｉ（ニッケル）またはその合金で作製されることが好ましい。
【００２３】
第１のコイル２３０は、トレーリングシールド２０８の周囲に配置され、磁界を発生させる。発生した磁界は、主磁極２０６を通過して主磁極先端部２１２から記録磁界として磁気記録媒体３００に印加される。
【００２４】
第２のコイル２３２は、リーディングシールド２０４の周囲に配置され、電流供給により磁界を発生させる。発生した磁界は、主磁極２０６を通過して主磁極先端部２１２から記録磁界として磁気記録媒体３００に印加される。
【００２５】
電源４０８は、配線４１０によりリーディングシールド２０４とトレーリングシールド２０８とに接続され、リーディングシールド２０４とトレーリングシールド２０８を通じて、スピントルク発振子１００に駆動電流を印加する。ここで駆動電流の向きは、後述する発振層６から第１のスピン注入層１０への向きである。なお、スピントルク発振子１００を駆動する電子の向きは、駆動電流の向きと逆であるため、第１のスピン注入層１０から発振層６への向きである。
【００２６】
第１のバックギャップ層２４０と第２のバックギャップ層２４２は、それぞれ、ディスク対向面４０２から離間した、トレーリングシールド２０８と主磁極２０６との間およびリーディングシールド２０４と主磁極２０６との間に配置される。第１のバックギャップ層２４０と第２のバックギャップ層２４２は、たとえば絶縁体で形成される。トレーリングシールド２０８と主磁極２０６およびリーディングシールド２０４と主磁極２０６を直接接続すると、電源４０８から印加された駆動電流の一部が、ディスク対向面４０２と離間したリーディングシールド２０４と主磁極２０６とトレーリングシールド２０８との部分を流れ、うまくスピントルク発振子１００に印加されない。そこで、第１のバックギャップ層２４０および第２のバックギャップ層２４２を配置し、電源４０８から印加された駆動電流がスピントルク発振子１００にうまく流れるようにする。
【００２７】
磁気再生ヘッド２５０は、スライダ４００のリーディング側に配置される。磁気再生ヘッド２５０は、ディスク対向面４０２上にその一部を有する磁気抵抗効果素子２５２と、磁気抵抗効果素子２５２のリーディング側とトレーリング側にそれぞれ配置される２枚のシールド２５４と、を備える。
【００２８】
磁気記録媒体３００は、基板３０２と、基板３０２上に配置された軟磁性裏打ち層３０４と、軟磁性裏打ち層３０４上に配置された磁気記録層３０６と、磁気記録層３０６上に配置された保護層３０８と、を備える。磁気記録層３０６は記録ヘッド２００により記録された情報を保存し、強磁性体を含む。主磁極２０６から印加された記録磁界は、軟磁性裏打ち層３０４を通過し、トレーリングシールド２０８およびリーディングシールド２０４に還流する。
【００２９】
図３は、本実施形態の磁気記録ヘッド２００の要部の模式断面図である。図４は、本実施形態の磁気記録ヘッド２００をディスク対向面４０２から見たときの模式図である。
【００３０】
スピントルク発振子は、少なくとも、スピン注入層と、中間層と、発振層と、から構成される。
【００３１】
第１のスピン注入層１０は、主磁極２０６のリーディング側に設けられる。第１のスピン注入層１０は、駆動電流のスピンをスピン偏極させ、後述する発振層６にスピントルクを注入する。
【００３２】
第１のスピン注入層１０には、スピン分極率の高い金属磁性体を用いることが好ましい。具体的には、Ｆｅ−Ｃｏ合金を主成分とする合金磁性体や、磁性ホイスラー合金を用いることができる。第１のスピン注入層１０の膜厚は、第１のスピン注入層１０に用いられる個々の材料のスピン拡散長より長い膜厚であることが好ましく、２ｎｍ以上あれば十分である。一方、第１のスピン注入層１０の膜厚があまりにも厚いと、記録分解能が低下するため、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
発振層６は、主磁極２０６のトレーリング側に設けられる。発振層６においては、上述のスピントルクが注入され発振層６内の磁化が回転する。これにより、高周波磁界が磁気記録媒体３００に印加され、記録磁界による磁気記録層３０６の磁化反転を容易にする。
【００３４】
発振層６には、高飽和磁化（Ｂｓ）の軟磁性材料を用いる。具体的には、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも一種類の磁性金属からなる。高周波磁界の強度を増加させるためには、より飽和磁界の高い材料、たとえば、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いることが好ましい。
【００３５】
発振層６の膜厚は、厚いほど高周波磁界強度が強くなる。しかし、膜厚が厚くなると、発振層６の磁化が十分に回転しなくなる。そのため、発振層６の膜厚は、１０ｎｍから３０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００３６】
中間層４は、主磁極先端部２１２の周囲に配置され、発振層６と第１のスピン注入層１０とを電気的に接続する。中間層４は、第１のスピン注入層１０によりスピン偏極された駆動電流を発振層６に輸送する。
【００３７】
中間層４には、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、ＮｉＡｌ（ニッケルアルミニウム）合金、ＡｌＣｕ（アルミニウム銅）合金、あるいはこれらの材料から選択される材料の非磁性合金を用いることができる。
【００３８】
中間層４に用いる材料は、中間層４を流れる電流のスピン情報が保持されるように、スピン拡散長の長い材料であることが好ましい。また、この点から、中間層４に用いる材料は、合金よりも単体であることが好ましい。
【００３９】
ディスク対向面４０２内における中間層４の膜厚は、主磁極２０６、リーディングシールド２０４およびトレーリングシールド２０８すべての設計を考慮して定める。ただし、十分大きな電流を流すことができるようにするため、発振層６と主磁極先端部２１２との間で２ｎｍ以上、また第１のスピン注入層１０と主磁極先端部２１２との間で２ｎｍ以上であることが好ましい。さらに、ディスク対向面４０２に平行な面内の磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の中間層の膜厚は、一般にディスク対向面４０２内における磁気記録ヘッド２００の移動方向における主磁極２０６の長さが、ディスク対向面４０２内における磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の主磁極２０６の長さより長いことから、より抵抗を小さくするため、２ｎｍ以上、できれば５ｎｍ以上であることが好ましい。一方、中間層４の膜厚があまりにも厚くなると、スピン偏極度が低下するため、上記の中間層４の膜厚は、いずれも１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
ディスク対向面４０２に垂直な面内における中間層４の膜厚は、中間層４の抵抗を小さくしかつ製造を容易にするため、リーディングシールド先端部２１０またはトレーリングシールド先端部２１４の膜厚の２／３以上で、リーディングシールド先端部２１０またはトレーリングシールド先端部２１４の膜厚以下であることが好ましい。
【００４１】
スピン遮蔽層２は、主磁極先端部２１２と中間層４との間に配置される。スピン遮蔽層２は、主磁極２０６から発振層６に注入されるスピントルクを抑制するために設けられる。この観点から、主磁極先端部２１２は、スピン遮蔽層２により完全に覆われ、中間層４と直接接していないことが好ましい。
【００４２】
スピン遮蔽層２の材料としては、絶縁体を用いることができる。具体的には、Ｓｉ（シリコン）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属の酸化物や、窒化物を用いることができる。
【００４３】
また、スピン遮蔽層２の材料としては、スピン軌道相互作用の大きい、原子番号の大きな非磁性元素を用いることができる。これにより、上記のスピン情報を消去することができるためである。たとえば、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）およびＲｈ（ロジウム）からなる群から選択される少なくとも一種類の金属を用いることができる。特にＰｔは、Ｐｔを通過する電子のスピン偏極を乱す作用が大きいため、好ましく用いることができる。
【００４４】
ディスク対向面４０２内に平行な面内におけるスピン遮蔽層２の膜厚は、主磁極２０４から流れる電流を遮蔽しかつ中間層４内における電流の流れを妨げない観点から、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
図示しない下地層は、リーディングシールド２０４と第１のスピン注入層１０との間に配置される。下地層は、スピントルク発振子１００に用いられる磁性膜の膜質改善に用いられる。下地層には、たとえばＴａ、Ｒｕ、Ｃｕあるいはこれらの積層体が用いられる。
【００４６】
キャップ層８は、発振層６のトレーリング側に配置される。キャップ層８は、発振層６とトレーリングシールド２０８とを電気的に接続する。キャップ層８の材料は、トレーリングシールド２０８からの反射によるスピントルクを発振層６に注入するため、中間層４と同一の材料を備えることが好ましい。
【００４７】
絶縁層１２は、中間層４と発振層６とキャップ層８と第１のスピン注入層１０と下地層の周囲に配置される。絶縁層１２は、スピン注入層１０で偏極した電子を発振層６に集中して流す。絶縁層１２としては、たとえばアルミ酸化物が用いられる。絶縁層１２と発振層６とは直接接していることが好ましいが、中間層４を介して接していても良い。中間層４を介して絶縁層１２と発振層６とが接している場合は発振層６を通らず中間層４を流れてトレーリングシールド２０８に流れる電子が存在するが、この点は長期信頼性に悪い影響を与えないためである。
【００４８】
次に、本実施形態の磁気記録ヘッド２００の製造方法を説明する。
【００４９】
まず、図５のように、リーディングシールド２０４を形成し、さらにその上に第１のスピン注入層１０と絶縁層１２とを、たとえばスパッタ法により形成する。
【００５０】
次に、図６のように、絶縁層１２を、たとえばリソグラフィーにより加工して開口部を作製し、開口部の下に第１のスピン注入層１０の表面を露出させる。
【００５１】
次に、図７のように、中間層４を、たとえばスパッタ法により形成する。次に、中間層４上に、スピン遮蔽層２を、たとえばスパッタ法により形成する。
【００５２】
次に、図８のように、主磁極２０６を、たとえばめっき法により形成する。その次に、主磁極２０６と中間層４とスピン遮蔽層２とを、たとえば化学機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）により研磨する。図８においては絶縁層１２の表面が露出するまで研磨をおこなっているが、絶縁層１２の表面が露出しなくとも良い。
【００５３】
次に、図９のように、スピン遮蔽層２と、中間層４と、発振層６と、キャップ層８と、を、たとえばスパッタ法により順に形成する。次に、キャップ層８上にフォトマスク１６を形成する。
【００５４】
次に、図１０のように、フォトマスク１６の左右のスピン遮蔽層２と、中間層４と、発振層６と、キャップ層８とを、たとえばイオンミリングにより除去する。次に、中間層４をフォトマスク１６上に形成する。
【００５５】
次に、図１１のように、フォトマスク１６を、たとえばリフトオフにより除去する。次に、表面上に絶縁層１２を形成する。次に、たとえばイオンミリングにより、絶縁層１２の一部を除去し、キャップ層８の表面を露出する。
【００５６】
次に、図１２のように、表面上にトレーリングシールド２０８を形成し、本実施形態の磁気記録ヘッド２００を完成させる。
【００５７】
このようにして、第１のスピン注入層１０に膜厚３ｎｍのＦｅ４０Ｃｏ４０Ａｌ２０（ａｔｍ％）、発振層６に膜厚１５ｎｍのＦｅ５０Ｃｏ５０（ａｔｍ％）、中間層４にＣｕ、キャップ層８に膜厚５ｎｍのＲｕを用い、本実施形態の磁気記録ヘッド２００を作製した。また、比較例として、第１のスピン注入層１０に膜厚３ｎｍのＦｅ４０Ｃｏ４０Ａｌ２０（ａｔｍ％）、発振層６に膜厚１５ｎｍのＦｅ５０Ｃｏ５０（ａｔｍ％）、中間層４にＣｕ、キャップ層８に膜厚５ｎｍのＣｕを用い、第１のスピン注入層１０と発振層６のいずれもが主磁極２０６のトレーリング側に配置された磁気記録ヘッド２００を作製した。駆動電流を比較したところ、本実施形態の磁気記録ヘッド２００においては、３０％の駆動電流低減効果を得ることができた。
【００５８】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
【００５９】
図１３は、本実施形態の作用効果を説明するための模式図である。本実施形態においては、主磁極２０６のリーディング側に第１のスピン注入層１０が、またトレーリング側に発振層６が配置されている。この配置により、主磁極２０６から磁気記録媒体３００に対して下向きに磁界を発生するときも上向きに磁界を発生するときも、第１のスピン注入層１０の磁化と発振層６の磁化が互いに反平行の向きに整列する。
【００６０】
本実施形態における駆動電流の向きは、発振層６から第１のスピン注入層１０への向きである。このとき、駆動電流に伴う電子の流れの向きは、駆動電流の向きと逆向きの、第１のスピン注入層１０から発振層６への向きである。この場合、第１のスピン注入層１０の磁化により第１のスピン注入層１０の磁化と同じ向きにスピン偏極を受けた電子が発振層６に透過し、第１のスピン注入層１０の磁化と同じ向きのスピンを発振層６において受け渡す。そのため、発振層６の磁化が発振し、高周波磁界が生じる。
【００６１】
これに対して、第１のスピン注入層１０の磁化の向きと発振層６の磁化の向きが互いに平行の場合には、駆動電流の向きを、本実施形態の向きと逆向きの、第１のスピン注入層１０から発振層６への向きとする。このとき、駆動電流に伴う電子の流れの向きは、発振層６から第１のスピン注入層１０への向きである。この場合、第１のスピン注入層１０の磁化の向きと逆向きのスピンを持つ電子が、第１のスピン注入層１０の発振層６側の界面で反射して発振層６に流れ、発振層６の磁化の向きと逆向きのスピンを発振層６において受け渡す。そのため、発振層６の磁化が発振し、高周波磁界が生じる。
【００６２】
第１のスピン注入層１０の磁化の向きと発振層６の磁化の向きが互いに平行の場合は、駆動電流に伴う電子の向きと逆向きに流れる、電子の反射成分のみを用いる。これに対して、本実施形態においては、駆動電流に伴う電子の向きと同じ向きに流れる、電子の透過成分を用いる。そのため、スピンの受け渡しの効率を上げることができることから、駆動電流を低減してスピントルク発振子１００の長期信頼性を向上することができる。
【００６３】
トレーリング側における主磁極先端部２１２の磁化方向は、発振層６の磁化の向きと平行となる。そのため、スピン遮蔽層２が配置されていないときには、トレーリング側における主磁極先端部２１２の磁化によってスピン偏極を受けた電子が発振層６に流れ込む。そのため、第１のスピン注入層１０でスピン偏極を受けた電子が発振層６に流れ込む効果を相殺してしまう。スピン遮蔽層２を配置することにより、これを抑制することができる。
【００６４】
主磁極先端部２１２の磁化は、主磁極２０６が有する磁歪などのため、予期せぬ方向を向くことがある。この、予期せぬ方向を向いた磁化にスピン偏極を受けた電子が発振層６に流れ込むと、高周波磁界の発生を乱してしまう。主磁極先端部２１２がスピン遮蔽層２により完全に覆われていることにより、これを抑制することができる。
【００６５】
スピン遮蔽層２が絶縁体を備えると、主磁極先端部２１２からスピン偏極を受けた電子が流れ出ることを防ぐことができる。
【００６６】
スピン遮蔽層２がＰｔ、Ｒｕ、Ｗ、ＴａおよびＲｈからなる群から選択される少なくとも一種類の金属を備えることにより、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｗ、Ｔａ、およびＲｈが有するスピン軌道相互作用のため、主磁極先端部２１２から流れ出る電子のスピン情報を消去することができる。
【００６７】
以上、本実施形態によれば、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上した磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置の提供が可能になる。
【００６８】
（第２の実施形態）
本実施形態の磁気記録ヘッド２００は、ディスク対向面４０２に平行な面内における磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の第１のスピン注入層１０の長さが、ディスク対向面４０２に平行な面内の磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向における中間層４のリーディングシールド２０４に最も近い部分の長さと同じである点で、第１の実施形態の磁気記録ヘッドと異なっている。ここで、第１の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００６９】
図１４は、第２の実施形態の磁気記録ヘッドをディスク対向面から見たときの模式図である。
【００７０】
第１のスピン注入層１０の長さが短いときには、第１のスピン注入層１０の、磁気記録ヘッド２００の移動方向における反磁界が小さくなる。したがって、第１のスピン注入層１０の磁化が、磁気記録ヘッド２００の移動方向を向きやすくなるため、スピン注入層１０を通過する電子がスピン偏極を受けやすくなる。そのため、駆動電流を下げることができる。一方、あまりにも短くなると、第１のスピン注入層１０を通過せずに中間層４に入る電子が生じるため、逆にスピン偏極度が下がり、駆動電流が増加する。そのため、ディスク対向面４０２に平行な面内における磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の第１のスピン注入層１０の長さが、ディスク対向面４０２に平行な面内における磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向の中間層４が第１のスピン注入層１０と接する部分の長さ以上であることが好ましい。
【００７１】
一方、第１のスピン注入層１０の長さがディスク対向面４０２に平行な面内における磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向におけるトレーリングシールド２０８の長さより長くなると、トレーリングシールド２０８からはみ出した第１のスピン注入層１０の部分に予期せぬ磁界が加わり、第１のスピン注入層１０の磁化の向きを乱してしまうことがある。そのため、第１のスピン注入層１０の長さは、ディスク対向面４０２に平行な面内における磁気記録ヘッドの移動方向に垂直な方向におけるトレーリングシールド２０８の長さ以下であることが望ましい。
【００７２】
以上、本実施形態によれば、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上した磁気記録ヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置の提供が可能になる。
【００７３】
（第３の実施形態）
本実施形態の磁気記録ヘッド２００は、主磁極２０６の、磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の両側に配置されたサイドシールド２１６をさらに備える点で、第１の実施形態の磁気記録ヘッドと異なっている。ここで、第１の実施形態および第２の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００７４】
図１５は、第３の実施形態の磁気記録ヘッド２００をディスク対向面４０２から見たときの模式図である。
【００７５】
サイドシールド２１６は、記録磁界が隣接トラックに漏れることを抑制し、トラック幅方向の記録分解能を向上させるために用いられる。ここでトラック幅方向とは、ディスク対向面４０２に平行な面内における、磁気記録ヘッド進行方向に垂直な方向をいう。サイドシールド２１６の材料は、トレーリングシールド２０８、リーディングシールド２０４の材料と同様に、いずれも高磁化軟磁性合金が用いられる。たとえば、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）およびＮｉ（ニッケル）またはその合金で作製されることが好ましい。また、サイドシールド２１６は、記録磁界を還流させるために、トレーリングシールド２０８またはリーディングシールド２０４と磁気的に結合していることが望ましい。
【００７６】
本実施形態によれば、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上し、さらにトラック幅方向の記録分解能が向上した磁気記録ヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置の提供が可能になる。
【００７７】
（第４の実施形態）
本実施形態の磁気記録ヘッド２００は、サイドシールド２１６とトレーリングシールド２０８とがディスク対向面４０２において結合している点で、第３の実施形態の磁気記録ヘッドと異なっている。ここで、第１の実施形態、第２の実施形態および第３の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００７８】
図１６は、第４の実施形態の磁気記録ヘッド２００をディスク対向面４０２から見たときの模式図である。サイドシールド２１６とトレーリングシールド２０８とは、ディスク対向面４０２上において磁気的に結合していてもよい。なお、本実施形態においては、サイドシールド２１６と第１のスピン注入層１０とが電気的に絶縁されていることが、第１のスピン注入層１０から発振層６に効率良くスピントルクを注入する観点から望ましい。
【００７９】
本実施形態によれば、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上し、さらにトラック幅方向の記録分解能が向上した磁気記録ヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置の提供が可能になる。
【００８０】
（第５の実施形態）
本実施形態の磁気記録ヘッド２００は、ディスク対向面４０２に平行な面内における磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の第１のスピン注入層１０の長さが、ディスク対向面４０２に平行な面内の磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向における中間層４のリーディングシールド２０４に最も近い部分の長さと同じである点で、第４の実施形態の磁気記録ヘッドと異なっている。ここで、第１ないし第４の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００８１】
図１７は、第５の実施形態の磁気記録ヘッド２００をディスク対向面４０２から見たときの模式図である。
【００８２】
本実施形態によれば、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上し、さらにトラック幅方向の記録分解能が向上した磁気記録ヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置の提供が可能になる。
【００８３】
（第６の実施形態）
本実施形態の磁気記録ヘッド２００は、主磁極２０６の、磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の両側に配置され、第１のスピン注入層１０に直接接する一対の第２のスピン注入層１１をさらに備える点で、第１の実施形態の磁気記録ヘッド２００と異なっている。ここで、第１ないし第５の実施形態の磁気記録ヘッド２００と重複する点については、記載を省略する。
【００８４】
図１８は、第６の実施形態の磁気記録ヘッド２００をディスク対抗面４０２から見たときの模式図である。本実施形態の磁気記録ヘッド２００においては、一対の第２のスピン注入層１１により電子がさらに強くスピン偏極を受けるため、駆動電流をさらに低減することができる。
【００８５】
本実施形態によれば、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上した磁気記録ヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置の提供が可能になる。
【００８６】
（第７の実施形態）
本実施形態の磁気記録ヘッドは、主磁極２０６の、磁気記録ヘッド２００の移動方向に垂直な方向の両側に配置されたサイドシールド２１６をさらに備え、かつサイドシールド２１６とリーディングシールド２０４とがディスク対向面４０２上において結合している点で、第６の実施形態の磁気記録ヘッドと異なっている。ここで、第１ないし第６の実施形態の磁気記録ヘッド２００と重複する点については、記載を省略する。
【００８７】
図１９は、第７の実施形態の磁気記録ヘッド２００をディスク対向面４０２から見たときの模式図である。本実施形態の磁気記録ヘッド２００においては、サイドシールド２１６を備えることから、トラック幅方向の記録分解能を向上させることができる。さらに、本実施形態においてはサイドシールド２１６に電流が流れることから、第１のスピン注入層１０および第２のスピン注入層１１の全体に、均一に電流を供給することができる。なお、リーディングシールド２０４とサイドシールド２１６とは、本実施形態のように、ディスク対向面４０２上において結合していてもよい。
【００８８】
本実施形態によれば、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上し、さらにトラック幅方向の記録分解能が向上した磁気記録ヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置の提供が可能になる。
【００８９】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の磁気記録ヘッドによれば、磁気記録媒体と対向するディスク対向面と、ディスク対向面上に配置された主磁極先端部を有し磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、主磁極のトレーリング側に配置された発振層と、主磁極のリーディング側に配置された第１のスピン注入層と、発振層と第１のスピン注入層とを電気的に接続する中間層と、を備えることにより、駆動電流を低減しスピントルク発振子の長期信頼性が向上した磁気記録ヘッドの提供が可能となる。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、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及び実施例は、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。これら実施形態や実施例及びその変形は、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】
【００９１】
２          スピン遮蔽層
４          中間層
６          発振層
８          キャップ層
１０        第１のスピン注入層
１１        第２のスピン注入層
１２        絶縁層
１６        フォトマスク
１００      スピントルク発振子
２００      磁気記録ヘッド
２０４      リーディングシールド
２０６      主磁極
２０８      トレーリングシールド
２１０      リーディングシールド先端部
２１２      主磁極先端部
２１４      トレーリングシールド先端部
２１６      サイドシールド
２３０      第１のコイル
２３２      第２のコイル
２４０      第１のバックギャップ層
２４２      第２のバックギャップ層
２５０      磁気再生ヘッド
２５２      磁気抵抗効果素子
２５４      再生ヘッドシールド
３００      磁気記録媒体
３０２      基板
３０４      軟磁性裏打ち層
３０６      磁気記録層
３０８      保護層
４００      スライダ
４０２      ディスク対向面
４０４      サスペンション
４０６      アーム
４０８      電源
４１０      配線
４１２      ボイスコイルモーター
４１４      スピンドルモーター（回転部）
４１６      制御部
４１８      筐体
５００      磁気記録装置
【図１】
2015210835.tif 000003
【図２】
2015210835.tif 000004
【図３】
2015210835.tif 000005
【図４】
2015210835.tif 000006
【図５】
2015210835.tif 000007
【図６】
2015210835.tif 000008
【図７】
2015210835.tif 000009
【図８】
2015210835.tif 000010
【図９】
2015210835.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2015210835.tif 000013
【図１２】
2015210835.tif 000014
【図１３】
2015210835.tif 000015
【図１４】
2015210835.tif 000016
【図１５】
2015210835.tif 000017
【図１６】
2015210835.tif 000018
【図１７】
2015210835.tif 000019
【図１８】
2015210835.tif 000020
【図１９】
2015210835.tif 000021