(57)【要約】【課題】高保磁力の磁気媒体に対して書込み磁極からのより低い磁場でのデータ書込みを可能にする低消費電力の磁気ライタを提供する。【解決手段】磁気ライタは、書込み要素と、書込み要素に隣接して配置された発振素子とを含む。第１の発振素子は、第１の磁性層と、第１の磁性層の主面に垂直な成分を含む磁化ベクトルを有する第２の磁性層とを含む。第１の非磁性層が第１の磁性層と第２の磁性層との間に配置される。第１の発振素子は、第１の磁性層の主面に垂直な方向に電流が流れるとき、高周波振動場を生成する。【選択図】図１
2008176908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ライタであって、
書込み要素と、
該書込み要素に隣接して配置された第１の発振素子であって、該第１の発振素子は、第１の磁性層、該第１の磁性層の主面に垂直な成分を含む磁化ベクトルを有する第２の磁性層および前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置された第１の非磁性層を含み、前記第１の発振素子は、前記第１の磁性層の主面に垂直な方向に電流が流れるとき、高周波振動場を発生する前記第１の発振素子と、
を含む磁気ライタ。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ライタであって、更に
前記第１の発振素子に隣接して配置され、第３の磁性層、該第３の磁性層の主面に垂直な成分を含む磁化ベクトルを有する第４の磁性層および前記第３の磁性層と前記第４の磁性層との間に配置された第２の非磁性層を含む第２の発振素子であって、前記第３の磁性層の主面に垂直に電流が流れる前記第２の発振素子、
を含む前記磁気ライタ。
【請求項３】
請求項２記載の磁気ライタであって、前記第２の発振素子は、前記第１の発振素子と直列に接続される前記磁気ライタ。
【請求項４】
請求項２記載の磁気ライタであって、前記第２の発振素子は、前記第１の発振素子と並列に配置される前記磁気ライタ。
【請求項５】
請求項２記載の磁気ライタであって、前記第１および第２の発振素子によって生成される高周波振動場は、位相ロックされる前記磁気ライタ。
【請求項６】
請求項１記載の磁気ライタであって、前記第１の発振素子は、更に非磁性層と反対側の前記第２の磁性層に隣接して配置された前記第３の磁性層を含み、前記第３の磁性層の磁化の主方向が、前記第１の磁性層の磁化方位に概ね平行である前記磁気ライタ。
【請求項７】
請求項１記載の磁気ライタであって、前記高周波振動場の周波数は、電流の大きさに相関する前記磁気ライタ。
【請求項８】
請求項７記載の磁気ライタであって、前記高周波振動場は、少なくとも１．０ＧＨｚの周波数を有する前記磁気ライタ。
【請求項９】
磁気ライタであって、
フロント面を通る書込み場を生成する書込み要素と、
前記フロント面において書込み要素に隣接して配置された第１の発振素子であって、該第１の発振素子は、第１の磁性層、該第１の磁性層の主面に概ね垂直な磁化方位を有する第２の磁性層および前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置された第１の非磁性層を含む前記第１の発振素子と、
を含み、
前記第１の発振素子は、前記第１の磁性層の主面に垂直な方向に電流が流れるときに、書込み場を支援する高周波振動場を生成する、
磁気ライタ。
【請求項１０】
請求項９記載の磁気ライタであって、前記電流は、直流、交流および交流で変調された直流を含むグループから選ばれる前記磁気ライタ。
【請求項１１】
請求項９記載の磁気ライタであって、更に、
前記第１の発振素子に隣接して配置され、第３の磁性層、該第３の磁性層の主面に本質的に垂直な磁化方位を有する第４の磁性層および前記第３の磁性層と前記第４の磁性層との間に配置された第２の非磁性層を含む第２の発振素子であって、前記第３の磁性層の主面に垂直な方向に電流が流れる第２の発振素子、
を含む前記磁気ライタ。
【請求項１２】
請求項１１記載の磁気ライタであって、前記第２の発振素子は、前記第１の発振素子と直列に配置される前記磁気ライタ。
【請求項１３】
請求項１１記載の磁気ライタであって、前記第２の発振素子は、前記第１の発振素子と並列に配置される前記磁気ライタ。
【請求項１４】
請求項１１記載の磁気ライタであって、前記第１および第２の発振素子によって生成される高周波振動場は、位相ロックされる前記磁気ライタ。
【請求項１５】
請求項９記載の磁気ライタであって、前記第１の発振素子は、更に前記第１の非磁性層と反対側の前記第２の磁性層に隣接して配置された第３の磁性層を含み、該第３の磁性層の磁化の主方向が、前記第１の磁性層の磁化方位に概ね平行な前記磁気ライタ。
【請求項１６】
請求項９記載の磁気ライタであって、前記第１および第２の磁性層の少なくとも１つは、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＮｉＦｅおよびそれらの合金を含むグループから選ばれた材料を含む前記磁気ライタ。
【請求項１７】
請求項９記載の磁気ライタであって、前記第１の非磁性層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、ＲｕおよびＰｄを含むグループから選ばれた材料を含む前記磁気ライタ。
【請求項１８】
磁気書込みシステムであって、
磁気媒体と、
該磁気媒体に隣接して配置され、前記磁気媒体に対面する表面を通る書込み場を生成する書込み要素と、
前記磁気媒体に対面する表面において前記書込み要素に隣接して配置された第１の発振素子であって、該第１の発振素子は、第１の磁性層、該第１の磁性層の主面に本質的に垂直な磁化方位を有する前記第２の磁性層および前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置された第１の非磁性層を含む前記第１の発振素子と、
を含み、
前記第１の発振素子は、前記第１の磁性層の主面に垂直な方向に電流が流れるとき、前記書込み要素に近接した前記磁気媒体の保磁力を低減する高周波振動場を生成する、
磁気書込みシステム。
【請求項１９】
請求項１８記載の磁気書込みシステムであって、前記高周波振動場の周波数は、電流の大きさに関連する前記磁気書込みシステム。
【請求項２０】
請求項１８記載の磁気書込みシステムであって、更に、
前記第１の非磁性層と反対側の前記第２の磁性層に隣接して配置された第３の磁性層であって、該第３の磁性層の磁化の主方向が、前記第２の磁性層の磁化方位に概ね垂直である前記第３の磁性層、
を含む前記磁気書込みシステム。
【請求項２１】
請求項２０記載の磁気書込みシステムであって、更に、
前記第３の磁性層の主面に本質的に垂直な磁化方位を有する第４の磁性層と、
前記第３の磁性層と前記第４の磁性層との間に配置された第２の非磁性層と、
を含む前記磁気書込みシステム。
【請求項２２】
請求項１８記載の磁気書込みシステムであって、更に、
第３の磁性層と、
該第３の磁性層の主面に概ね垂直な磁化方位を有する第４の磁性層と、
前記第３の磁性層と前記第４の磁性層との間に配置された第２の非磁性層と、
を含み、
前記第３の磁性層は、前記第１および第３の磁性層の主面に概ね平行な方向に電流が流れるように、前記第１の磁性層に対して配置される、
前記磁気書込みシステム。
【請求項２３】
請求項１８記載の磁気書込みシステムであって、前記電流は、直流、交流および交流で変調された直流を含むグループから選ばれる前記磁気書込みシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、磁気装置に関する。更に詳細には、本発明は、高周波振動場を採用した磁気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記憶媒体に情報を磁気的に記録する一般的な２つの方法には、水平記録と垂直記録とが含まれる。水平記録では、記憶媒体の面内で磁化の方向が情報を記憶するように変更される。垂直記憶では、記憶媒体の磁化が媒体の面に垂直な方向に変更される。磁化の方向が媒体の面に垂直であるため面に平行な場合と比べてより高い密度で情報を記憶することができる。
【０００３】
磁気記録でビット密度を増やす努力が常に行われている。ビット密度は、記憶媒体の与えられた長さ、面積又は体積あたりに書き込むことができるビット数を意味する。そのような磁束遷移のサイズは、磁気ヘッドによって生成される磁気的書込み場のサイズおよび集中に関連する。１つの典型的なタイプの磁気ヘッドは、誘導ヘッドとして知られており、それは、コイル巻線を通って流れる電流を利用する。これによって、磁気媒体にデータを書き込むために用いられるヘッド磁極の単数又は複数チップの場所に磁場が生成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高い保磁力を持つ磁気記憶媒体を使用する努力も継続されている。このタイプの媒体は、磁束反転を実現するために、より強くより集中した書込み場を必要とする。より強力な書込み場を提供する１つのやり方は、磁場を発生する書込み磁極のチップに隣接して、書込み磁極近くで磁気媒体の保磁力を低減するための装置を組み込んだものである。これは、高保磁力の媒体に対して書込み磁極からのより低い磁場でのデータ書込みを可能にする。しかし、そのような書込み支援装置の多くの現行の設計では、支援場を発生するために高レベルの電力を消費し、それら書込み支援装置によって生成される支援場の周波数は、容易に制御できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の簡略化した概要）
本発明は、書込み要素と、書込み要素に隣接して配置された発振素子とを含む磁気ライタに関する。第１の発振素子は、第１の磁性層と、第１の磁性層の主面に垂直な成分を含む磁化ベクトルを有する第２の磁性層とを含む。第１の非磁性層が第１の磁性層と第２の磁性層との間に配置される。第１の発振素子は、第１の磁性層の主面に垂直な方向に電流が流れるときに、高周波振動場を発生する。
【実施例】
【０００６】
（詳細な説明）
図１は、磁気媒体１４に近接して配置された書込み支援装置１２を含む磁気ライタ１０の側面図である。磁気ライタ１０は、書込み磁極２０、導電性コイル２２およびシールド２６を含む。書込み磁極２０は、書込み支援装置１２および非磁性導体２８によって、磁気媒体１４の表面においてフロント・シールド２６に接続される。導電性コイル２２は、導電性コイル２２の巻線が書込み磁極２０とシールド２６との間のギャップに配置されるように書込み磁極２０を取り囲む。
【０００７】
磁気ライタ１０が磁気媒体の表面の上方を移動させられ、磁気媒体が矢印Ａによって示されるように磁気ライタ１０に対して相対的に運動することによって、書込み磁極２０がシールド２６を追尾し、磁気媒体１４にデータを物理的に書き込むように使用される。導電性コイル２２は、書込み磁極２０を取り囲み、導電性コイル２２を通って書込み電流が流れるときに、コイル中の磁気作用による力によって書込み磁極２０を磁化Ｍｐに磁化する。これは、書込み磁極２０の媒体に対面する表面を通る書込み場を発生させ、それを用いて磁気媒体１４にデータが書き込まれる。書込み磁極２０の媒体に対面する表面における書込み場の方向は、磁気媒体１４に書き込まれるデータの状態に関連付けられて導電性コイル２２を流れる書込み電流の方向によって制御できる。
【０００８】
磁気ライタ１０は、本発明の書込み支援装置１２に関連して用いられる構成を例示する目的だけのために示されており、設計上の変形を行うことができる。例えば、書込み磁極２０は、磁性材料の単一層を含むようになっているが、書込み磁極２０は、磁性材料の複数層を含むことができ、更に／あるいは、二重磁極ライタの構成を取るようにリターン磁極を採用することもできる。加えて、磁気ライタ１０は、磁気媒体１４に垂直にデータを書き込む構成になっているが、磁気ライタ１０および磁気媒体１４は、データを水平に書き込む構成とすることもできる。更に、磁気リーダを磁気ライタ１０と同じ装置上で磁気媒体１４に隣接して、その上を移動させてもよい。
【０００９】
磁気媒体１４は、基板３０、ソフトな下部層（ＳＵＬ）３２および媒体層３４を含む。ＳＵＬ３２は、基板３０と媒体層３４との間に配置される。磁気媒体１４は、磁気ライタ１０に近接して位置し、ＳＵＬ３２と反対側の媒体層３４の表面が書込み磁極２０に対面するようにされる。いくつかの実施の形態で、基板３０は、非磁性材料、例えば、アルミニウム、アルミニウムをベースとする合金又はガラスを含み、ＳＵＬ３２は、磁気的にソフトな（すなわち、高い透磁率の）材料を含み、媒体層３４は、高い垂直異方性および高い保磁力を有する粒状材料を含む。磁気媒体１４は、単に説明のために示されており、合成媒体、連続・粒状物結合（ＣＧＣ）媒体、分離トラック媒体およびビット・パターン状媒体のような、磁気ライタ１０と一緒に使用できる任意のタイプの媒体でよい。
【００１０】
ＳＵＬ３２は、磁気媒体１４の媒体層３４の下側に位置し、書込み磁極２０によって生成される書込み場の振幅を強める。書込み場の像がＳＵＬ３２中に生成されて、磁気媒体１４中に生成される場の強度を高める。書込み磁極２０からの書込み場が媒体層３４を通過すると、媒体層３４は、媒体面に垂直に磁化されて、書込み場の方向に基づいてデータを記憶させる。書込み磁極２０からＳＵＬ３２中に発散する磁束密度は、リターン磁極２６を通って戻る。隣接する磁気装置（例えば、磁気リーダ）に対する磁気ライタ１０の影響を制限するためにシールド２６が設けられる。
【００１１】
より低い書込み場で磁気媒体１４の高保磁力の媒体層３４にデータを書き込むために、書込み磁極２０に近接した磁気媒体１４に高周波の書込み支援場が生成される。ストーナ・ウォルファース（Ｓｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈ）モデルに従えば、媒体層３４中の均一に磁化された結晶粒のスイッチング場限界は、次のように表される。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
ここで、ｈｓｗは、媒体層３４中の結晶粒の磁化方位をスイッチするために必要な書込み場であり、θは、媒体層３４の結晶粒の容易軸異方性に関する書込み場角度である。ほとんど垂直な書込み場角度において、結晶粒媒体層３４で磁化反転を実現するために必要な書込み場は、容易軸異方性場よりわずかに小さい。従って、高保磁力媒体に関して、反転のために必要な書込み場は、非常に高い可能性がある。しかし、研究によれば、磁気媒体１４の場所に高周波の場が生成されると、結晶粒の磁化反転を実現するために要する場は、Ｓｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルで予測されるものより大幅に低減されることが分かった。従って、媒体層３４の保磁力は、書込み磁極２０によって磁気媒体１４中に生成される書込み場に近接した、媒体層３４中に高周波の場を発生させることによって低減される。
【００１４】
高周波の場を発生するために、書込み磁極２０および磁気媒体１４に近接して書込み支援装置１２が設けられる。書込み支援装置１２は、書込み磁極２０の先端に近接して配置されるように示されているが、書込み支援装置１２は、書込み磁極２０の末端に近接して配置してもよい。書込み支援電流源４０が書込み磁極２０およびシールド２６に接続され、それは、書込み支援装置１２への書込み支援電流ＩＡを通す電極としても機能する。代替的実施の形態で、書込み支援電流源４０は、書込み支援装置１２への書込み支援電流ＩＡを運ぶ専用の電極に接続される。書込み支援電流ＩＡは、例えば、交流電流、直流電流又は交流電流で変調された直流電流でよい。本発明に従う構造のすべての実施の形態で、書込み支援装置１２は、高周波の書込み支援場を発生させるために用いられるものを表している。ここで更に詳しく説明するように、書込み支援電流ＩＡが書き込み支援装置１２を含む層の主面（すなわち、ｘ−ｙ面）に垂直に印加されると、書込み支援電流ＩＡの大きさの関数となる周波数を有する磁場が書き込み支援装置１２によって生成される。書込み場と書込み支援装置１２によって生成された磁場との組合せが、媒体層３４の高い保磁力を克服して、磁気媒体１４へのデータの制御された書込みを可能にする。
【００１５】
図２は、高周波の書込み支援場を供給するための発振素子５０の側面図である。発振素子５０は、書込み支援装置１２用として使用される構造の一例である。発振素子５０は、第１の磁性層５２、非磁性層５４および第２の磁性層５６を含む。書込み支援電流ＩＡは、発振素子５０を含む層の主面（すなわち、ｘ−ｙ面）に垂直に印加される。第１の磁性層５２および第２の磁性層５６は、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＮｉＦｅおよびそれらの合金のような材料を含む。非磁性層５４は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、ＲｕおよびＰｄのような材料を含む。
【００１６】
第１の磁性層５２は、第１の磁性層５２の主面に対して本質的に平行な非バイアス状態での磁化５８を有する。磁化５８は、第１の磁性層５２の主面（すなわち、ｘ−ｙ面）の周りに３６０度自由に回転するため、第１の磁性層５２は、磁気フリー層と呼ばれる。第２の磁性層５６は、非バイアス状態の磁化５８に対して本質的に垂直な磁化６０を有する。磁化６０は、図示された方向に保持又はピン止めされて、そしてそのため、第２の磁性層５６は、磁気ピン層又は固定層と呼ばれる。実際の実施では、磁化５８は、ｚ軸と平行な方向から２０度ほど外れた異方性方位を有し、磁化６０は、ｙ軸に平行な方向から２０度ほど外れた異方性方位を有することができるが、それでも発振素子５０の動作に顕著な影響を与えることがない。磁化６０は、第２の磁性層５６の大きな厚さ又は高い垂直異方性によってピン止めされる。あるいは、磁化６０は、永久磁石や人工の反強磁性体のような外部からのバイアス構造によってピン止めされる。非磁性層５４は、導電性材料又は金属酸化物であり、第１の磁性層５２と第２の磁性層５６との間で書込み支援電流ＩＡを運ぶ。
【００１７】
書込み支援電流ＩＡが第１の磁性層５２および第２の磁性層５６に対して垂直に流れるとき、磁化５８はｚ軸周りに回転する。これは、スピン・トランスファ効果によるものであり、書込み支援電流ＩＡがスピン角運動量を第２の磁性層５６から第１の磁性層５２に移送することによって、第１の磁性層５２中の磁化５８の歳差運動が引き起こされる。歳差運動は、磁気抵抗効果によりマイクロ波領域の電圧を発生し、平衡状態において、第１の磁性層５２直下の（すなわち、磁気媒体１４に対面する第１の磁性層５２の表面における）磁化は、均一な歳差運動を起こし、磁場を発生する。発振素子５０に関する歳差運動の周波数は、書込み支援電流ＩＡの大きさの関数となる。
【００１８】
図３は、書込み支援電流ＩＡ対発振素子５０の磁化５８の回転周波数ｆｏｓｃの振幅の、マイクロマグネティック・シミュレーションの結果のグラフである。このグラフは、いくつかのデータ・プロットの最良のフィット・ライン７０を示しており、それは、書込み支援電流ＩＡの大きさの範囲における回転周波数ｆｏｓｃの推定値を与える。約８．０ｍＡよりも小さい書込み支援電流ＩＡに対して、回転周波数ｆｏｓｃは大きさの増加とともにわずかに増加する。しかし、約８．０ｍＡよりも大きい書込み支援電流ＩＡに対して、回転周波数ｆｏｓｃは、大きさの増加とともにずっと高い割合で増加する。このように発振素子５０によって、低い電流密度で高周波振動場を生成できる。更に、回転周波数ｆｏｓｃは、書込み支援電流ＩＡの大きさを調節することによって正確に調節することができる。これは、発振素子５０によって生成される書込み支援場を、媒体層３４の保磁力の望ましい変化に基づいて選択的に調節することを可能にする。
【００１９】
図４は、発振素子５０の規格化磁化Ｍ／Ｍｓ対時間のマイクロマグネティック・シミュレーションの結果のグラフである。規格化磁化Ｍ／Ｍｓは、磁化５８の振幅（Ｍ）を第１の磁性層５２の飽和磁化Ｍｓで除したものである。このグラフは、書込み支援電流ＩＡが発振素子５０に印加された時点（０．０ｎｓ）から第１の磁性層５２の磁化５８が定常状態に達するまで（〜２．０ｎｓ）の第１の磁性層５２の応答をプロットしている。ライン８０は、第１の磁性層５２のｘ方向での規格化磁化を示し、ライン８２は、第１の磁性層５２のｙ方向での規格化磁化を示し、ライン８４は、第１の磁性層５２のｚ方向での規格化磁化を示す。明らかなように、第１の磁性層５２の磁気ドメインの歳差運動は、ｘ−ｙ面での磁化５８の回転を引き起こす。第１の磁性層５２中の磁化５８の平衡又は定常状態は、規格化磁化が安定するか、あるいは一定値で横ばいになるときに実現する。これが発生すると、磁化５８の振動が本質的にｘ−ｙ面内で単一周波数（シミュレートされた装置については、約１０ＧＨｚ）で発生し、それは、発振素子５０の周りでこの周波数のＡＣ場に発展する。第２の磁性層５６の磁化６０も回転し、第１の磁性層５２によって生成されたものよりも小さい振幅を有するＡＣ場に発展する。第１の磁性層５２および第２の磁性層５６によって生成されるＡＣ場は、書込み磁極２０に近接した媒体層３４の保磁力を低減するために使用される。
【００２０】
発振素子５０は、本発明に従って高周波振動場を発生させるために使用される中核構造であり、発振素子５０は他の構造物とともに構成され、異なる特性を有する書込み支援アセンブリを提供するようにしてもよい。例えば、図５、６および７は、図１に示した書込み支援装置１２用として使用される複数の磁気フリー層を含む書込み支援アセンブリの各種実施の形態を示す。
【００２１】
図５は、非磁性スペーサ８５によって接続された第１の発振素子８２と第２の発振素子８４とを含む書込み支援アセンブリ８０の側面図である。第１の発振素子８２および第２の発振素子８４は、書込み支援電流ＩＡが書込み支援アセンブリ８０を通って直列に流れるような相対関係に配置される。第１の発振素子８２は、第１の磁性層８６、非磁性層８８および第２の磁性層９０を含み、他方、第２の発振素子８４は、第３の磁性層９２、非磁性層９４および第４の磁性層９６を含む。第１の磁性層８６および第３の磁性層９２は、フリー層であり、他方、第２の磁性層９０および第４の磁性層９６は、ピン層である。第２の磁性層９０および第４の磁性層９６の磁化は、それらの層の大きい厚さ又は永久磁石や人工の反磁性体のような外部からのバイアス構造のせいで、それらの層の高い垂直異方性によってピン止めされる。実際の実施では、第１の磁性層８６および第３の磁性層９２は、ｚ軸に平行な方向から２０度ほど外れた異方性磁化方位を有し、第２の磁性層９０および第４の磁性層９６は、ｙ軸に平行な方向から２０度ほど外れた異方性磁化方位を有することができるが、それでも書込み支援アセンブリ８０の動作に顕著な影響を与えることがない。
【００２２】
図６は、発振素子１０２（第１の磁性層１０４、非磁性層１０６および第２の磁性層１０８を含む）、非磁性スペーサ１１０および第３の磁性層１１２を含む書込み支援アセンブリ１００の側面図である。発振素子１０２および第３の磁性層１１２は、書込み支援電流ＩＡが書込み支援アセンブリ１００を通って直列に流れるような相互関係に配置される。第１の磁性層１０４および第３の磁性層１１２はフリー層であり、他方、第２の磁性層１０８はピン層である。第２の磁性層１０８の磁化は、この層のｚ方向の大きい厚さ又は永久磁石や人工の反磁性体のような外部からのバイアス構造のせいで、この層の高い垂直異方性によってピン止めされる。実際の実施では、第１の磁性層１０４および第３の磁性層１１２は、ｚ軸に平行な方向から２０度ほど外れた異方性磁化方位を有し、第２の磁性層１０８は、ｙ軸に平行な方向から２０度ほど外れた異方性磁化方位を有することができるが、それでも書込み支援アセンブリ１００の動作に対して顕著な影響を与えることがない。
【００２３】
図７は、非導電性スペーサ１２５によって分離された第１の発振素子１２２と第２の発振素子１２４とを含む書込み支援アセンブリ１２０の側面図である。第１の発振素子１２２は、第１の磁性層１２６、非磁性層１２８および第２の磁性層１３０を含み、他方、第２の発振素子１２４は、第３の磁性層１３２、非磁性層１３４および第４の磁性層１３６を含む。第１の磁性層１２６および第３の磁性層１３２はフリー層であり、他方、第２の磁性層１３０および第４の磁性層１３６はピン層である。第２の磁性層１３０および第４の磁性層１３６の磁化は、それらの層のｚ方向の大きい厚さ又は永久磁石や人工の反磁性体のような外部からのバイアス構造のせいで、それらの層の高い垂直異方性によってピン止めされる。実際の実施では、第１の磁性層１２６および第３の磁性層１３２は、ｚ軸に平行な方向から２０度ほど外れた異方性磁化方位を有し、第２の磁性層１３０および第４の磁性層１３６は、ｙ軸から２０度ほど外れた異方性磁化方位を有することができるが、それでも書込み支援アセンブリ１２０の動作に顕著な影響を与えることがない。
【００２４】
書込み支援アセンブリ１２０は、第１の発振素子１２２と第２の発振素子１２４とを通って書込み支援電流ＩＡが並列に流れるように構成される。これは、例えば、書込み支援アセンブリ１２０のフリー層端を書込み磁極２０に接続し、書込み支援アセンブリ１２０のピン層端を非磁性導体２８を介してシールド２６に接続することによって実現される。あるいは、書込み支援電流ＩＡは、書込み支援電流源４０から第１の発振素子１２２と第２の発振素子１２４の各々へ並列に接続された専用の電流電極によって運ばれる。図７で層１３２、１３４および１３６によって定義される端面が磁気媒体１４に対面する。
【００２５】
書込み支援電流ＩＡが書込み支援アセンブリ８０、１００および１２０を通って垂直に流れるとき、書込み支援アセンブリのフリー層は、図２に関連して説明した第１の磁性層５２と同様に応答する。特に、フリー層の磁化は、スピン・トランスファ効果のせいでｚ軸の周りに回転する。スピン・トランスファ効果では、書込み支援電流ＩＡがスピン角運動量をピン層からフリー層に移送することによって、フリー層の磁化の歳差運動を引き起こす。歳差運動の周波数は、書込み支援電流ＩＡの大きさの関数である。
【００２６】
書込み支援電流ＩＡが書込み支援アセンブリ８０、１００又は１２０を通って流れるとき、各フリー層は、アセンブリ中の他の単数又は複数のフリー層と本質的に同じ回転周波数で応答する。しかし、各フリー層の回転周波数は、アセンブリ中の他のフリー層に対して位相が異なる。フリー層がそれぞれの定常的な回転周波数に達すると、各フリー層による交換結合又は減磁場が書込み支援アセンブリ中の他のフリー層と相互作用する。この相互作用は、書込み支援アセンブリ中のフリー層の回転周波数を互いに同期又は位相ロックさせる。これは、相互作用する非線形の振動系で一般的な傾向である。位相ロック状態にある書込み支援アセンブリ８０、１００および１２０の組合せ電力は、各々の回転するフリー層の個別電力の合計である。すなわち、フリー層を含む付加的発振素子又は付加的フリー層の組込みは、書込み支援アセンブリによって出力されるＡＣ場の増加をもたらす。この結果、書込み支援場の強度は、書込み支援電流ＩＡの大きさを増加する必要なしで高めることができ、それによって、系全体の電力消費が削減される。
【００２７】
要約すると本発明は、書込み要素と、書込み要素に隣接して配置された発振素子とを含む磁気ライタに関する。第１の発振素子は、第１の磁性層と、第１の磁性層の主面に垂直な成分を含む磁化ベクトルを有する第２の磁性層とを含む。第１の非磁性層が第１の磁性層と第２の磁性層との間に配置される。第１の発振素子は、第１の磁性層の主面に垂直な方向に電流が流れるとき、高周波振動場を発生する。高周波振動装置は、低い電流密度で非常に高い周波数の振動場を発生し、その振動は、印加される電流密度を変えることによって調節できる。更に、この装置は、エネルギー・トランスファ・レートにおける効率増大、および書込みプロセスにおいて高度に制御可能な振動周波数を提供する位相ロック場を発生するように構成可能である。
【００２８】
本発明は、好適な実施の形態を参照しながら説明してきたが、当業者であれば理解されるように、発明の精神および範囲から外れることなく、形式および詳細に関して変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】書込み磁極と、磁気媒体に対して配置された書込み支援場を提供するための発振素子とを含む磁気ライタの側面図。
【図２】高周波の書込み支援場を提供する発振素子の側面図。
【図３】図２に示した発振素子の印加された電流の大きさ対回転周波数のマイクロマグネティック・シミュレーションの結果を示すグラフ。
【図４】図２に示した発振素子の規格化磁化対時間のマイクロマグネティック・シミュレーションの結果を示すグラフ。
【図５】直列に配置された２つの発振素子を含む書込み支援アセンブリの側面図。
【図６】磁気フリー層と直列に配置された発振素子を含む書込み支援アセンブリの側面図。
【図７】並列に配置された２つの発振素子を含む書込み支援アセンブリの側面図。
【符号の説明】
【００３０】
１０  磁気ライタ
１２  書込み支援装置
１４  磁気媒体
２０  書込み磁極
２２  導電性コイル
２６  シールド
２８  非磁性導体
３０  基板
３２  ＳＵＬ
３４  媒体層
４０  書込み支援電流源
５０  発振素子
５２  磁性層
５４  非磁性層
５６  磁性層
５８  磁化
６０  磁化
８０  書込み支援アセンブリ
８２  発振素子
８４  発振素子
８６  磁性層
８８  非磁性層
９０  磁性層
９２  磁性層
９４  非磁性層
９６  磁性層
１００  書込み支援アセンブリ
１０２  発振素子
１０４  磁性層
１０６  非磁性層
１０８  磁性層
１１０  非磁性スペーサ
１１２  磁性層
１２０  書込み支援アセンブリ
１２２  発振素子
１２４  発振素子
１２５  非導電性スペーサ
１２６  磁性層
１２８  磁性層
１３０  磁性層
１３２  磁性層
１３４  非磁性層
１３６  磁性層
【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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【外国語明細書】
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