(57)【要約】【課題】効果的・効率的な高周波アシスト磁気記録を可能とする磁気素子、磁気記録ヘッド及びこれを利用した磁気記録装置を提供する。【解決手段】少なくとも１層の磁性体層を有する第１のスピン発振層と、少なくとも１層の磁性体層を有する第２のスピン発振層と、前記第１のスピン発振層と前記第２のスピン発振層との間に設けられた第１の非磁性体層と、磁化方向が固定された強磁性体を含むスピン偏極層と、前記第１及び第２のスピン発振層と、前記非磁性体層と、前記スピン偏極層と、を有する積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、を備えたことを特徴とする磁気素子を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層の磁性体層を有する第１のスピン発振層と、
少なくとも１層の磁性体層を有する第２のスピン発振層と、
前記第１のスピン発振層と前記第２のスピン発振層との間に設けられた第１の非磁性体層と、
磁化方向が固定された強磁性体を含むスピン偏極層と、
前記第１及び第２のスピン発振層と、前記非磁性体層と、前記スピン偏極層と、を有する積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、
を備えたことを特徴とする磁気素子。
【請求項２】
前記第１のスピン発振層と前記第２のスピン発振層とは、互いに反強磁性結合および／または静磁結合してなることを特徴とする請求項１記載の磁気素子。
【請求項３】
前記第１のスピン発振層の磁気異方性エネルギーと前記第２のスピン発振層の磁気異方性エネルギーとは、略等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気素子。
【請求項４】
前記第１のスピン発振層の飽和磁化をＭｓ１、膜厚をｔ１とし、
前記第２のスピン発振層の飽和磁化をＭｓ２、膜厚をｔ２としたとき、
（Ｍｓ１×ｔ１）と（Ｍｓ２×ｔ２）とは、略等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項５】
前記第２のスピン発振層からみて前記第１のスピン発振層とは反対側に第３の非磁性体層を介してスピン反射層が積層されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項６】
前記第１のスピン発振層と前記第２のスピン発振層の磁化は、膜面に対して略平行方向に配向しており、
前記スピン偏極層の磁化は、膜面に対して略平行方向または略垂直方向に配向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項７】
前記第１のスピン発振層と前記第２のスピン発振層の磁化は、膜面に対して略垂直方向に配向しており、
前記スピン偏極層の磁化は、膜面に対して略平行方向または略垂直方向に配向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項８】
前記第１のスピン発振層は、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第３の磁性層と、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第４の磁性層と、を有し、
前記第２のスピン発振層は、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第５の磁性層と、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第６の磁性層と、を有し、
前記第４の磁性層と前記第５の磁性層との間に前記第１の非磁性体層が積層され、
前記スピン偏極層は、膜面に対して略平行方向または垂直方向に磁化が配向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項９】
前記第３の磁性層と前記第６の磁性層の磁気異方性エネルギーは、略等しく、
前記第４の磁性層と前記第５との磁性層の磁気異方性エネルギーは、略等しく、
前記第４の磁性層と前記第５の磁性層の磁気異方性エネルギーは、前記第３の磁性層と前記第６の磁性層のいずれの磁気異方性エネルギーよりも小さく、
前記第４の磁性層と前記第５との磁性層の膜厚は、前記第３の磁性層と前記第６の磁性層のいずれの膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項８記載の磁気素子。
【請求項１０】
前記第４の磁性層と前記第５の磁性層の磁気異方性エネルギーは、前記第３の磁性層と前記第６の磁性層のいずれの磁気異方性エネルギーよりも小さく、
前記第３の磁性層の飽和磁化をＭｓ３、膜厚をｔ３とし、
前記第４の磁性層の飽和磁化をＭｓ４、膜厚をｔ４とし、
前記第５の磁性層の飽和磁化をＭｓ５、膜厚をｔ５とし、
前記第６の磁性層の飽和磁化をＭｓ６、膜厚をｔ６としたとき、
（Ｍｓ３×ｔ３）と（Ｍｓ４×ｔ４）との和は、（Ｍｓ５×ｔ５）と（Ｍｓ６×ｔ６）との和に略等しいことを特徴とする請求項８または９に記載の磁気素子。
【請求項１１】
前記第１のスピン発振層は、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第７の磁性層と、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第３の磁性層と、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第４の磁性層と、をこの順に積層して形成され、
前記第２のスピン発振層は、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第５の磁性層と、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第６磁性層の磁性層と、をこの順に積層して形成され、
前記スピン偏極層は、膜面に対して略平行方向または略垂直方向に磁化が配向していることを特徴とする請求項１記載の磁気素子。
【請求項１２】
前記第３の磁性層の飽和磁化をＭｓ３、膜厚をｔ３とし、
前記第４の磁性層の飽和磁化をＭｓ４、膜厚をｔ４とし、
前記第５の磁性層の飽和磁化をＭｓ５、膜厚をｔ５とし、
前記第６の磁性層の飽和磁化をＭｓ６、膜厚をｔ６とし、
前記第７の磁性層の飽和磁化をＭｓ７、膜厚をｔ７としたとき、
（Ｍｓ７×ｔ７）と（Ｍｓ３×ｔ３）と（Ｍｓ４×ｔ４）との和は、（Ｍｓ５×ｔ５）と（Ｍｓ６×ｔ６）との和に略等しいことを特徴とする請求項１１記載の磁気素子。
【請求項１３】
記録磁極と、
前記記録磁極と併設された請求項１〜１２のいずれか１つに記載の磁気素子と、
磁気再生素子と、
を備えたことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記記録磁極のトレーリング側に前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
前記記録磁極のリーディング側に前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
前記記録磁極の記録トラック幅方向の幅は、前記第１及び第２のスピン発振層の記録トラック幅方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
前記記録磁極は、主磁極と補助磁極とを有し、
前記主磁極と前記補助磁極との間に、前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１８】
前記記録磁極は、主磁極と補助磁極とを有し、
前記主磁極の記録トラック幅方向の側方であって、前記補助磁極のトレーリング側に前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１９】
垂直磁気記録媒体と、
請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録媒体と前記磁気記録ヘッドとを離間させまたは接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動手段と、
前記磁気記録ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする制御手段と、
前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読出しを行う信号処理手段と、
を備え、
前記一対のスピン発振層の発振周波数は、前記磁気記録媒体の記録磁性層を構成する記録磁性粒または記録磁性ドットの強磁性共鳴周波数と略等しいことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２０】
前記垂直磁気記録媒体は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体であることを特徴とする請求項１９記載の磁気記録装置。
【請求項２１】
前記垂直磁気記録媒体は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体であることを特徴とする請求項１９記載の磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気素子、磁気記録ヘッド及び磁気記録装置に関し、特に、高記録密度、高記録容量、高データ転送レートのデータストレージの実現に好適な高周波アシスト型の磁気素子、磁気記録ヘッド及び磁気記録装置に関する。
【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に増加した。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４０パーセント程度の伸びを示している。
【０００３】
また、最新の記録密度実証実験では４００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２を超えるレベルが達成されており、このまま堅調に進展すれば、２０１２年頃には記録密度１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２ に至ると予想される。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「パターン媒体記録方式」と「熱アシスト磁気記録方式」が提案されている。昨今、いずれの方式も国内外で積極的に研究開発されている。パターン媒体記録方式の場合には、孤立化した２０ナノメータ以下の微細ビットパターンをナノメータ〜サブナノメータ級の高精度で且つ安価に製造する媒体製造プロセス技術の実用化が急務である。
【０００５】
一方、光照射による熱アシスト磁気記録方式の場合には、媒体微細領域を瞬間的に加熱昇温しその保磁力を低下するための近接場光素子と、その保磁力低下部位に記録磁界を印加するための記録磁極を近接配置したハイブリッド構造の磁気ヘッドの実用化が必須である。また、熱アシスト磁気記録方式においては、通常の磁気ヘッドでは書き込み不可能なより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）が格段に大きい記録磁性材料の開発も重要である。
【０００６】
これに対して、熱アシスト磁気記録方式とは異なる記録方式として、「高周波アシスト磁気記録方式」が提案されている（例えば、特許文献１）。これは、記録信号周波数と比べて十分に高い周波数の高周波磁界を磁気記録媒体の所定微細部位に印加することによって、記録信号周波数領域におけるその部位の保磁力を元々の保磁力Ｈｃ１からその半分以下のＨｃ２に低下させる技術である。このようにして保磁力を低下させたタイミングで、同部位に記録磁界を印加することにより、より高密度の記録ポテンシャルを有するより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁気媒体への磁気記録が可能となる。
【０００７】
特許文献１においては、高周波磁界印加手段として、磁極に結合させたコイルに高周波電流を通電することで磁極を励振し、この磁極から発生する高周波磁界を磁気記録媒体に印加する方法が開示されている。しかしこの方法では、記録密度を高めるために媒体記録部位のサイズを小さくすればするほど、その部位に印加できる高周波磁界の強度が急激に減少するため、記録部位の保磁力の低下が難しい、すなわち高周波アシスト記録が成立しにくくなるという問題があった。
【０００８】
これを解決する技術として、スピン発振素子を高周波磁界発振源として利用する手法が提案されている（特許文献２および特許文献３）。
【０００９】
特許文献２および特許文献３においては、高周波磁界の発生源としてスピン発振素子を用いる方法が開示されている。直流電流を通電するとスピン偏極層を通過する電子のスピンが偏極する。この偏極した電子流によりスピン発振層がスピントルクを受けることによってその磁化が強磁性共鳴を生じ、その結果、スピン偏極層と非磁性層を介して積層されたスピン発振層からなるスピン発振素子は、スピン発振層から高周波磁界が発生することになる。
【００１０】
このような現象は素子サイズが数十ナノメータ以下になると顕著に現れることから、素子から発生する高周波磁界の届く範囲は、素子から数十ナノメータ以下の微小領域内に限られる。発振周波数が磁気記録媒体の記録層の強磁性共鳴周波数に等しいか、または発振周波数をその近傍に設定して、スピン発振素子を記録磁極の近傍に配置した磁気記録ヘッドを磁気記録媒体に近接対向させると、スピン発振素子から発生する高周波磁界を媒体記録層の微細記録部位にのみ印加することができる。その結果、微細記録部位の保磁力だけを低下させることができる。
【００１１】
この保磁力が低下するタイミングに、この記録部位に記録磁極を用いて記録磁界を印加することで、記録部位だけを磁化反転させること、すなわち情報の書き込みが可能となる。
【００１２】
また、スピン発振素子の消費電力は、従来のＧＭＲ素子やＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive effect）素子と同様に小さく、発熱も僅かであり、しかもスピン発振素子を記録磁極に近接配置したヘッド構造は従来の磁気ヘッドと同様の製造プロセスで作製可能であるため、製造コストも非常に安価である。従って、スピン発振素子を用いた高周波アシスト磁気記録方式は、将来の磁気記録方式として有望である。
【特許文献１】米国特許第６０１１６６４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００２３９３８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２１９７７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の如く、スピン発振素子を用いた高周波アシスト磁気記録方式は、将来の高記録密度対応の磁気記録方式として有望である。しかしながら、従来のスピン発振素子を用いた場合、スピン発振素子から磁気記録媒体に印加される高周波磁界は、媒体面に対して垂直な方向成分が支配的である。もちろん、媒体面の面内方向成分も含むが、その空間分布は媒体面直成分のそれと比較すると急峻で且つ強度も弱い。また、高周波アシスト磁気記録方式においても、通常の磁気記録方式と同様に、より高密度の記録を実現するには、面内配向媒体よりも垂直配向媒体の方が有利である。
【００１４】
ところで、記録層の保磁力を効率的に低減するには、磁気記録層に対してその磁化容易軸（磁化の配向方向）と直交する方向に高周波磁界を印加して磁化にトルクＴＨｒｆを与えて強磁性共鳴（歳差運動）を起させる必要がある。磁化容易軸に対して平行な方向に高周波磁界を印加すると、磁化に有効なトルクが働かず強磁性共鳴は生じ難い。従って、垂直記録媒体を用いる場合、その保磁力を効率的に低下させるには、媒体面内方向成分が支配的な高周波磁界を記録層に印加する必要がある。
【００１５】
ところが、従来構造のスピン発振素子が発生する高周波磁界は媒体面に対して垂直方向成分が支配的で、これが記録層磁化と平行であるため、この高周波磁界を印加してもその部位の磁化が強磁性共鳴（歳差運動）を生じにくく、記録部位保磁力の効果的低減が困難という問題があった。従って、今後、高周波アシスト磁気記録方式を用いることで、より高密度の情報記録を実現するためには、垂直配向の磁気記録媒体に対して媒体面の面内方向成分が支配的な高周波磁界を印加できるような磁気素子と、このような磁気素子を用いた磁気記録ヘッドの開発が期待される。
【００１６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされてものであり、効果的・効率的な高周波アシスト磁気記録を可能とする磁気素子、磁気記録ヘッド及びこれを利用した磁気記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様によれば、少なくとも１層の磁性体層を有する第１のスピン発振層と、少なくとも１層の磁性体層を有する第２のスピン発振層と、前記第１のスピン発振層と前記第２のスピン発振層との間に設けられた第１の非磁性体層と、磁化方向が固定された強磁性体を含むスピン偏極層と、前記第１及び第２のスピン発振層と、前記非磁性体層と、前記スピン偏極層と、を有する積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、を備えたことを特徴とする磁気素子が提供される。
【００１８】
また、本発明の他の一態様によれば、記録磁極と、前記記録磁極と併設された上記の磁気素子と、磁気再生素子と、を備えたことを特徴とする磁気記録ヘッドが提供される。
【００１９】
また、本発明の他の一態様によれば、垂直磁気記録媒体と、上記の磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体と前記磁気記録ヘッドとを離間させまたは接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動手段と、前記磁気記録ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする制御手段と、前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読出しを行う信号処理手段と、を備え、前記一対のスピン発振層の発振周波数は、前記磁気記録媒体の記録磁性層を構成する記録磁性粒または記録磁性ドットの強磁性共鳴周波数と略等しいことを特徴とする磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、効果的・効率的な高周波アシスト磁気記録を可能とする磁気素子、磁気記録ヘッド及びこれを利用した磁気記録装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子の斜視図である。  
また、図２は、この磁気素子を備えた磁気記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。  また、図３は、この磁気ヘッドが搭載される磁気ヘッドスライダを例示する斜視図である。
【００２２】
図２に例示したように、第１の実施の形態における磁気記録ヘッド５は、磁気シールド層７２ａと７２ｂとの間にＧＭＲ素子やＴＭＲ素子などの磁気再生素子７１を配置した再生ヘッド７０と、再生ヘッド７０の上に絶縁層６５を介して形成された書き込みヘッド６０と、書き込みヘッド６０の記録磁極６１に対して絶縁層６４を介して近接配置した磁気素子１０と、を備える。
【００２３】
この磁気記録ヘッド５は、図３に表したように、ヘッドスライダー３の空気流出端の側面などに配置される。ヘッドスライダー３は、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどからなり、図示しない磁気ディスクなどの磁気記録媒体の上を浮上または接触しながら相対的に運動できるように設計・加工されている。
【００２４】
書き込みヘッド６０は、主磁極６１とリターンパス（補助磁極）６２とからなる磁気コアと、これを励磁するためのコイル６３と、を有する。磁気素子１０は、主磁極６１の上に、Ａｌ２Ｏ３などからなる絶縁層６４を介して形成された第１の電極層４１と、磁化３０１が膜面に対して略平行方向（図１（ａ））または略垂直方向（図１（ｂ））に配向したスピン偏極層３０と、スピン透過率の高い非磁性層２２（Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ等）と、第１のスピン発振層１０ａと、第１の非磁性層２１と、第２のスピン発振層１０ｂと、第２の電極層４２と、がこの順に積層された構造を有する。
【００２５】
第１の電極層４１と第２の電極層４２は、それぞれＴｉまたはＣｕなどからなる。  
第１のスピン発振層１０ａは、磁化１０ａ１が膜面内方向に配向した磁性層により形成することができる。  
第１の非磁性層２１は、Ｃｕ等の非磁性金属層からなる。  
第２のスピン発振層１０ｂは、磁化１０ｂ１が膜面内方向に配向した磁性層により形成することができる。
【００２６】
第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂは、第１の非磁性層２１（Ｃｕ,Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｕ等の貴金属を用いることが好ましく、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ等の非磁性遷移金属を利用することも可能である）を介して互いに反強磁性結合および／または静磁結合をさせることによって、それぞれの磁化が互いに反平行となるように設けられている。そして、磁気ヘッドの内部または外部に適宜配置された定電流源５０を用いることによって、電極層４１と電極層４２を経由してこれら一対のスピン発振層１０ａ、１０ｂに所定の直流電流を流すことができる。
【００２７】
ここで、上述した反強磁性結合および／または静磁結合は、第１の非磁性層２１の材料と厚みを適宜調節することによって、どちらか一方またはどちらの結合もできるように設計することが可能である。また、スピン偏極層３０は磁化固着層の意味合いもあるため、スピン偏極層の磁化３０１が常に安定であるように、スピン偏極層３０と第１のスピン発振層１０ａとが、あまり大きな磁気的結合をしないように、非磁性層２２の材料や膜厚等を適宜選択することが好ましい。
【００２８】
第１のスピン発振層１０ａ、第２のスピン発振層１０ｂに用いる磁性層としては、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度の大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層や、膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜等を利用することができる。また、第１の非磁性層と第２の非磁性層としては、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ等の貴金属を用いることが好ましく、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｍｏ、Ｗ等の非磁性遷移金属を利用することも可能である。
【００２９】
スピン偏極層３０の材料としては、膜面直方向に磁化配向した比較的ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性層や、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層や、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層や、より高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）が必要であればＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料を適宜利用することができる。
【００３０】
図４及び図５は、本実施形態の磁気記録ヘッドの動作を説明するための概念図である。なお、図４では、スピン偏極層３０の磁化３０１が膜面内方向の場合を例示したが、膜面直方向（図１（ｂ）参照）の場合もほぼ同様である。
電極層４２、一対のスピン発振層１０ｂ、１０ａ、そして電極層４１の順に直流電流５１が通電されると、それとは反対方向に電子流５２が流れることになる。電極層４１からスピン偏極層３０に流入し、スピン偏極層３０を通過する電子のスピンは、スピン偏極層３０の膜面に対して略平行方向（または略垂直方向）に配向した磁化３０１の向きに偏極される。この偏極された電子流５２は、スピン透過率の高い非磁性層２２を経由して、第１のスピン発振層１０ａに流入する。
【００３１】
第１のスピン発振層１０ａの磁化１０ａ１を膜面内方向に配向させると磁化１０ａ１と磁化３０１の方向とが直交するため、磁化１０ａ１は大きなスピントルクを受けることにより強磁性共鳴（磁化の歳差運動）を起こす。このため、第１のスピン発振層１０ａ内にはその磁気特性等に応じて数ＧＨｚから１００ＧＨｚを超える範囲内の高周波発振現象が生じる。このとき、第１のスピン発振層１０ａ内に生じた高周波磁化Ｍｒｆの媒体面直方向成分Ｍｒｆ（⊥）によって、第１のスピン発振層１０ａの媒体対向面１００側の端部には高周波磁荷が生じる。
本発明者の検討によれば、スピン偏極層３０の磁化３０１の方向が膜面に対して略平行方向でも略垂直方向でもこのような強磁性共鳴を生じさせることができ、本具体例の場合には、特に、磁化３０１が膜面に対して略平行方向の場合に、より顕著に強磁性共鳴を生じさせることができることが判明した。
【００３２】
次に、第１のスピン発振層１０ａからスピン透過率の高い非磁性層２１を通過した電子流５２が第２のスピン発振層１０ｂに流入すると、上述した第１のスピン発振層１０ａが強磁性共鳴を起したのと同様の原理で第２のスピン発振層１０ｂにも強磁性共鳴が生じる。ここで、第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂとは、これらの間に挿入した非磁性層２１の材料と厚みを適宜選択することによって、お互いの磁化を反強磁性結合および／または静磁結合させると、第２のスピン発振層１０ｂの磁化１０ｂ１は第１のスピン発振層１０ａの磁化１０ａ１に対して常に反平行状態となる。
【００３３】
このような状態が保たれると第２のスピン発振層１０ｂの磁化１０ｂ１と第１のスピン発振層１０ａの磁化１０ａ１とは逆位相（以降、「逆相」とも表記する）で歳差運動した方がエネルギー的に安定する。そのため、第２のスピン発振層１０ｂが高周波発振（歳差運動）すると、第２のスピン発振層１０ｂの媒体対向面１００側の端部に生じる高周波磁荷は、上述した第１のスピン発振層１０ａの媒体対向面１００側の端部に生じる高周波磁荷とは逆相となる。このため、これら一対のスピン発振層を媒体側から見ると、図５に表したように、一対のスピン発振層の媒体対向面１００側のそれぞれの端部には互いに逆相の高周波磁荷が生じる。従って、一対のスピン発振層の端部からは媒体面内方向成分Ｈｒｆ（ｘ）が支配的な高周波磁界が発生することになり、これを媒体の記録磁性層８１に印加することができる。
【００３４】
ここで、ｘは媒体走行方向を表し、もし第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂの磁気特性と膜厚を等しく選ぶと、Ｈｒｆ（ｘ）は非磁性層２１の中央直下近傍で最大となり、その直下位置からＸ方向に離れると強度が減衰する。より詳細には、Ｈｒｆ（ｘ）の分布９３の分解能（半値幅）は、第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂとの膜厚と飽和磁化とが同じで、その膜厚をｔ１（＝ｔ２）とし、非磁性層２１の膜厚をｔ２１とし、一対のスピン発振層と磁気記録媒体の記録層までのスペーシングがｔ１、ｔ２と同等以下であれば、上記の半値幅は近似的にｔ１とｔ２１／２との和すなわち（ｔ１＋（ｔ２１）／２）と表すことができる。
【００３５】
一例として、ｔ１とｔ２を１０ｎｍとし、ｔ２１として１ｎｍ（材料としてはＲｕを選択し、一対のスピン発振層が比較的強い反強磁性結合をする場合に相当する）を選択すると、Ｈｒｆ（ｘ）の分布の半値幅は１０．５ｎｍ程度となる。
【００３６】
ところで、図５に表したように、一対のスピン発振層の発振周波数を媒体磁化の強磁性共鳴周波数もしくはその近傍に設定して、磁気ヘッドを垂直磁気記録媒体に対峙させると、一対のスピン発振層からは、記録層領域９１（前述のような分解能に相当する）内の垂直磁化Ｍに対して直交する方向の高周波磁界Ｈｒｆ（ｘ）が印加される。従って、記録層８１の記録層領域９１内の磁化が強磁性共鳴による歳差運動をするため、記録層領域９１内の磁化は非常に反転し易くなる。
【００３７】
図６は、記録層の磁化容易軸と高周波磁界との関係を説明するための模式図である。  
記録層８１の保磁力を効率的に低減するには、図６（ａ）に表したように、磁気記録層８１に対してその磁化容易軸（磁化の配向方向）と直交する方向に高周波磁界を印加して磁化にトルクＴＨｒｆを与えて強磁性共鳴（歳差運動）を起させることが必要である。一方、図６（ｂ）に表したように、磁化容易軸に対して平行な方向に高周波磁界を印加すると、磁化に有効なトルクが働かず強磁性共鳴は生じ難い。従って、垂直記録媒体を用いる場合、その保磁力を効率的に低下させるには、媒体面の面内方向成分が支配的な高周波磁界を記録層に印加する必要がある。
【００３８】
ところが、特許文献２及び３に開示されている従来構造のスピン発振層が発生する高周波磁界は媒体面直方向成分が支配的で、これが記録層磁化と平行であるため、この高周波磁界を印加してもその部位の磁化が強磁性共鳴（歳差運動）を生じにくく、記録部位保磁力の効果的低減が困難という問題があった。
【００３９】
これに対して、本実施形態によれば、従来の磁気記録方式では書き込み困難な高保磁力の垂直磁気記録媒体への高効率な高周波アシスト磁気記録が可能となり、将来の超高密度磁気記録に好適な高周波アシスト磁気記録ヘッドおよびこれを用いた高周波アシスト磁気記録装置を提供することが可能となる。
【００４０】
図７は、記録層における保磁力の低下を例示するグラフ図である。  
垂直磁気記録媒体においても、記録層８１の媒体面に対して平行な方向に高周波磁界を印加することにより、記録層８１の保磁力Ｈｃ１をＨｃ２まで減少させることができる。このように保磁力が減少したタイミングで一対のスピン発振層に近接配置した記録磁極６１から記録層領域９１に記録磁界を印加すれば、記録層領域９１の磁化が容易に反転して、情報の書き込みが完了する。
【００４１】
本実施形態による保磁力の減少については、高周波アシストが無い場合の保磁力の１／２〜１／３以下の低下が可能と考えられる。従って、上述のような一対のスピン発振層を用いた高周波アシスト磁気記録を行えば、より高い記録密度ポテンシャルを有するようなより高い磁気異方性エネルギー（すなわち高保磁力）の垂直磁気記録媒体を用いても、従来の記録磁極６１を用いての記録が可能となり、ＨＤＤ等の磁気記録装置の記録密度向上が将来に亘って継続できるという顕著な効果を得ることができる。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂのより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）は、一致または略一致させることが好ましい。これは、スピン発振層の発振周波数は素子のより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の大きさにより決定され、第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂのより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）が異なると、片方の素子が発振しても他方の素子が発振しなくなってしまい、上述のような互いに逆相の歳差運動が成立しなくなるからである。
【００４３】
また、より高分解能の高周波アシスト磁気記録を実現するためには、第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂとから発生する高周波磁界の媒体面内方向成分Ｈｒｆ（ｘ）を媒体走行方向に対して対称形にすることが好ましい。そのためには、第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂの飽和磁化と膜厚とを、それぞれＭｓ１とｔ１、Ｍｓ２とｔ２と表記したとき、積Ｍｓ１×ｔ１を積Ｍｓ２×ｔ２に略等しくすることが好ましい。
【００４４】
次に、本実施形態における、種々の実施例について説明する。  
図８は、本実施形態の実施例の磁気素子を表す斜視図である。  
本実施例における磁気素子は、電極層４１から第２のスピン発振層１０ｂ（すなわち第２の磁性層１０ｂ）までの構成は同じであるが、第２のスピン発振層１０ｂの上にスピン透過性の良好な例えばＣｕ等の非磁性金属からなる非磁性層２３を積層し、非磁性層２３の上にスピン反射層３１と電極層４２がこの順に積層されている。
【００４５】
ここで、スピン反射層３１の磁化３１１の向きをスピン偏極層３０の磁化３０１の向きに一致させることにより、第２のスピン発振層１０ｂから非磁性層２３を通過した電子流がスピン反射層３１と非磁性層２３の界面付近で反射する反射電子流５３が一対のスピン発振層に作用することで、特に第２のスピン発振層１０ｂはより歳差運動をし易くなるため、比較的小さい直流電流５１を流しても、高強度で急峻且つ対称性に優れた高周波磁界の媒体面内方向成分Ｈｒｆ（ｘ）を発生することが可能となる。
【００４６】
以下、このメカニズムについてさらに詳しく説明する。  
一対のスピン発振層１０ａ、１０ｂは反強磁性結合および／または静磁結合しているため、これら一対のスピン発振層を電子流５２が通過する際に、そのスピンが反転する。続いて、スピン反射層３１と非磁性層２３との界面で電子流５２が反射する際に、もう一度電子流５２のスピンが反転する。
【００４７】
そのため、第１のスピン発振層１０ａを通過し、スピン偏極層３０の磁化３０１の向きと同じになった電子流５２のスピンをｅ↑とすると、第２のスピン発振層１０ｂを通過する電子流５２のスピンは逆向きのｅ↓となり、さらに、ここでスピン反射層３１の磁化３１１の向きがスピン偏極層３０の磁化３０１の向きと同じとすれば、反射電子流５３のスピンは電子流５２のスピンとは逆向きのｅ↓となる。
【００４８】
その結果、第２のスピン発振層１０ｂでは、電子流５２のスピンｅ↓が増幅されることになる。また、上述の増幅は、一対のスピン発振層の磁化１０ａ１および１０ｂ１が膜面直方向に配向した場合にも同様に当てはまる。  
なお、図１〜図７に関して前述したその他のヘッド構成、動作原理、効果等は、本実施例においても同様とすることができる。
【００４９】
図９は、本実施形態の他の実施例における磁気素子を表す斜視図である。  
本実施例の磁気素子は、電極層４１と、膜面に対して略平行方向（図９（ａ））または略垂直方向（図９（ｂ））に磁化３０１が配向したスピン偏極層３０と、スピン透過性の良好な第２の非磁性層２２と、膜面直方向に磁化１０ａ１が配向した第１のスピン発振層１０ａと、第１の非磁性層２１と、膜面直方向に磁化１０ｂ１が配向した第２のスピン発振層１０ｂと、電極層４２と、がこの順に積層された構造を有する。
【００５０】
一対のスピン発振層の磁化１０ａ１と１０ｂ１を膜面直方向に配向させても、スピン偏極層３０の磁化３０１を膜面に対して略平行方向または略垂直方向に配向させることによって、一対のスピン発振層は発振することが可能となる。より高い記録密度を得るために、より高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の高い垂直磁気記録媒体を用いると、その強磁性共鳴周波数も高くなるため、高周波アシストに用いるべき一対のスピン発振層の発振周波数も高くする必要がある。そのためには、一対のスピン発振層を構成する第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂのより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）も高くする必要がある。
【００５１】
一般的に、磁気記録媒体の材料を中心とするより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁性材料は、ＣｏＣｒＰｔ系、ＣｏＺｒＮｂ系、ＦｅＰｔ系、ＳｍＣｏ系等々、垂直磁気異方性を有するものが多い。従って、発振周波数の高い一対のスピン発振層を実現する上でも第１のスピン発振層１０ａと第２のスピン発振層１０ｂに膜面直方向に磁化が配向したより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁性層を用いることが必要となる。これに対して、本実施例によれば、このような一対のスピン発振層においても、より高い周波数で発振を生じさせることが可能となる。なお、本実施例におけるその他のヘッド構成、動作原理、効果等は、図１〜図７に関して前述したものと同様とすることができる。
【００５２】
図１０は、本実施形態のさらに他の実施例における磁気素子を表す斜視図である。  
本実施例の磁気素子は、電極層４１と、膜面に対して略平行方向または略垂直方向に磁化３０１が配向したスピン偏極層３０と、スピン透過性の良好な第２の非磁性層２２と、膜面直方向に磁化が配向した第３の磁性層１１ａと膜面内方向に磁化が配向した第４の磁性層１０ａとがこの順に積層されて形成された第１のスピン発振層と、非磁性層２１と、膜面内方向に磁化が配向した第５の磁性層１０ｂと膜面直方向に磁化が配向した第６の磁性層１１ｂとがこの順に積層して形成された第２のスピン発振層と、電極層４２と、がこの順に積層された構造を有する。
【００５３】
図９に関して前述した実施例と同様に、第３の磁性層１１ａと第６の磁性層１１ｂをより高い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁性材料で、かつ垂直配向し易いＣｏＣｒＰｔ系、ＣｏＺｒＮｂ系、ＦｅＰｔ系、ＳｍＣｏ系等からなる磁性材料を用いて作製することによって、非常に高い発振周波数を得ることができる。また、第３の磁性層１１ａと第６の磁性層１１ｂよりは低い磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）だが、第３の磁性層１１ａと第６の磁性層１１ｂよりは飽和磁束密度が高く、しかも第３の磁性層１１ａと第６の磁性層１１ｂよりは薄いような、例えば、膜厚が数ｎｍ程度のＣｏＦｅ等の軟磁性層を第１の磁性層１０ａおよび第２の磁性層１０ｂに用い、しかも第１の非磁性層２１として１ｎｍ程度の極薄のＲｕ等を用いると、第４の磁性層１０ａと第５の磁性層１０ｂに強い反強磁性結合をさせることが可能となり、この結合が強制力となって第１のスピン発振層全体と第２のスピン発振層全体が逆相で歳差運動することが容易になると共に、高周波磁界の媒体面内方向成分の強度を保ちながらその分布をより急峻にすることができる。その結果、より高密度記録に適した高周波アシスト磁気記録が実現できるという効果が得られる。
【００５４】
図１１は、本実施形態のさらに他の実施例における磁気素子を表す斜視図である。  
本実施例の磁気素子は、図１０に関して前述したものの変型例である。すなわち、第１のスピン発振層として、膜面内方向に磁化が配向した第７の磁性層１２ａと、膜面直方向に磁化が配向した第３の磁性層１１ａと、膜面内方向に配向した第４の磁性層１０ａと、がこの順に設けられている。また、第２のスピン発振層として、膜面内方向に配向した第５の磁性層１０ｂと、膜面直方向に配向した第６の磁性層１１ｂと、がこの順に積層して形成されている。  
また、スピン偏極層３０は、膜面に対して略垂直方向または略平行方向に磁化３０１が配向している。
【００５５】
膜厚が数ｎｍ程度のＣｏＦｅ等の極薄軟磁性層を用いた第７の磁性層１２ａを設けることによって、本実施例における一対のスピン発振層は、より低い直流電流５１でも一対のスピン発振層の高周波発振を容易ならしめる効果が得られ、しかもこの電流値を変えることによって、高周波発振周波数を可変すなわちチューナブルにすることが可能となる。これは、磁気記録媒体の材料特性を変えても、それに応じて電流５１を適宜調節することによって適切に高周波アシスト磁気記録することを可能にするものである。
【００５６】
ここで、第７の磁性層１２ａの飽和磁化と膜厚とをＭｓ７、ｔ７と表記したとき、積（Ｍｓ７×ｔ７）と前述した積（Ｍｓ３×ｔ３）と前述した積（Ｍｓ４×ｔ４）との和が、前述した積（Ｍｓ５×ｔ５）と前述した積（Ｍｓ６×ｔ６）との和と、略等しくすることによって、高周波磁界の媒体面内方向成分Ｈｒｆ（ｘ）を媒体走行方向に対して対称且つ急峻化して、高分解能の高周波アシスト磁気記録を可能にすることができる。
【００５７】
図１２は、本実施形態のさらに他の実施例における磁気素子を表す斜視図である。  
本実施例の磁気素子は、図１１に関して前述したものの変型例である。すなわち、第１のスピン発振層として、膜面内方向に磁化が配向した第７の磁性層１２ａと、膜面直方向に磁化が配向した第３の磁性層１１ａと、がこの順に設けられている。また、第２のスピン発振層として、膜面直方向に配向した第６の磁性層１１ｂが設けられている。  
また、スピン偏極層３０は、膜面に対して略垂直方向または略平行方向に磁化が配向している。
【００５８】
本実施例においても、膜厚が数ｎｍ程度のＣｏＦｅ等の極薄軟磁性層を用いた第７の磁性層１２ａを設けることによって、本実施例における一対のスピン発振層は、より低い直流電流５１でも一対のスピン発振層の高周波発振を容易ならしめる効果が得られ、しかもこの電流値を変えることによって、高周波発振周波数を可変すなわちチューナブルにすることが可能となる。これは、磁気記録媒体の材料特性を変えても、それに応じて電流５１を適宜調節することによって適切に高周波アシスト磁気記録することを可能にするものである。
【００５９】
以上、本実施形態の磁気素子の実施例について説明した。  
次に、本実施形態の磁気ヘッドの実施例について説明する。  
図１３は、本実施形態の実施例の磁気ヘッドの要部を示した斜視図である。  
図１〜図１２に関して前述したいずれかの磁気素子１０に設けられた一対のスピン発振層が発生する高周波磁界の媒体面内方向成分の分布は微細化・急峻化が可能であり、記録の分解能は、ほぼこの高周波磁界分布によって決定される。このため、図１３に表したように、記録磁極６１のリーディングエッジ側に、一対のスピン発振層を有する磁気素子１０を近接配置してもいっこうに差し支えない。つまり、このようにしても、磁気記録の分解能は、磁気素子１０に設けられた一対のスピン発振層により決定することができる。また、その意味から、記録磁極のトラック方向の幅は、磁気素子１０に設けられた一対のスピン発振層のトラック幅方向の幅よりも広くてもいっこうに差し支えない。
【００６０】
図１４は、本実施形態の他の本実施例の磁気ヘッドの要部を示した斜視図である。  
また、図１５は、リング型記録ヘッドから記録媒体に印加される記録磁界の媒体面内方向成分Ｈｘ（Ｘ）と媒体面直方向成分Ｈｙ（Ｘ）の解析結果の一例を示す模式図である。ここで、図中のｇはギャップ長、Ｈ０はギャップ中磁界強度を意味する。  
また、図１６と図１７は、それぞれ、本実施例における一対のスピン発振層の設置位置を示すヘッド要部を拡大した断面図である。
【００６１】
図１４に表したように、本実施例では、媒体走行方向８５に沿って、磁気ヘッドスライダー３の側壁にシールド型のＧＭＲヘッド７０と、主磁極６１と補助磁極６２と磁気ギャップ６６とコイル６３とからなる記録ヘッド６０と、がこの順に形成されている。そして、一対のスピン発振層を有する磁気素子１０は、記録ヘッド６０の主磁極６１と補助磁極６２の間に形成される磁気ギャップの間に配置されている。すなわち、主磁極６１のリーディングエッジ側に、一対のスピン発振層を有する磁気素子１０が配置されている。
【００６２】
本実施例においても、磁気記録媒体８０としては垂直磁気記録媒体を想定している。また、磁気素子１０に設けられた一対のスピン発振層が発生する高周波磁界の媒体面内方向成分の分布は微細且つ急峻であるため、高周波アシスト磁気記録の記録分解能はこの高周波磁界の空間分布によって決定される。従って、記録ヘッド６０の３次元的なサイズ、すなわち主磁極６１と補助磁極６２の幅、厚み等のサイズと磁気ギャップの幅（ｇ）は一対のスピン発振層１０のそれと比べて十分に大きくすることができる。従って、磁気ギャップのトラック幅方向の中間位置付近に、一対のスピン発振層を有する磁気素子１０を配置すれば、磁気素子１０を用いてアシストした媒体記録部位には均一且つ十分大きな記録磁界を印加することが可能となる。
【００６３】
ところで、垂直磁気記録媒体の場合、記録層を構成する磁性粒子はほぼ単磁区粒子と考えることができるため、磁性粒子の保磁力Ｈｃは、記録磁界Ｈｗと磁性粒子の磁化Ｍが平行のとき最大となり、ＨｗとＭの成す角が４５度のときＨｃは半減する。これは記録磁界を媒体磁化Ｍに対して斜めに印加すると少ない磁界で磁化反転（記録）ができることを意味する。
【００６４】
図１５に表したように、磁気ギャップを有するリング型記録ヘッドの磁気ギャップから媒体記録層に印加される記録磁界の媒体面内方向成分（図１４のＸ方向すなわち媒体進行方向）Ｈｘ（Ｘ）と媒体面直方向成分Ｈｙ（Ｘ）は、Ｘ＝０で示される磁気ギャップ中心位置から略±ｇ／１０離れた位置でＨｘ（Ｘ）とＨｙ（Ｘ）の絶対値が等しくなることが分かる。すなわちＸ＝±ｇ／１０付近では垂直磁化媒体の磁化は、斜め４５度の記録磁界を受けることになる。従って、図１６または図１７に表したように、磁気素子１０の一対のスピン発振層の中心位置（すなわち一対のスピン発振層を隔てる非磁性層２１の位置）を磁気ギャップ６６中でＸ＝±ｇ／１０になるように設置すれば、高周波磁界Ｈｒｆ（Ｘ）が加わる媒体記録部位に４５度の斜め記録磁界を印加することが可能となり、通常の垂直方向に記録磁界を印加する場合と比べて記録効率が倍増することになる。
【００６５】
また、このような記録効率向上効果は、図２や図１３に表した実施例においても、主磁極６１または補助磁極６２に対する磁気素子１０の一対のスピン発振層の位置を適切に定めることによって容易に得ることができる。
【００６６】
図１８は、本実施形態のさらに他の本実施例の磁気ヘッドの要部を示した斜視図である。  
本実施例の記録ヘッド５は、主磁極６１とこれと磁気コア（その全体は図示していない）を形成する補助磁極６２と、主磁極６１および補助磁極６２とを結合するコイル（図示していない）と、を有し、磁気記録媒体は、垂直磁気記録媒体を想定している。本実施例においては、図１〜図１２に関して前述した一対のスピン発振層を有する磁気素子１０が、主磁極６１のトラック幅方向の脇に且つ補助磁極６２の上方において、主磁極６１と補助磁極６２の両方に近接配置されている。
【００６７】
本実施例によれば、特に記録ヘッドのサイズが、一対のスピン発振層１０に比べて３次元的に十分に大きい場合には、磁気素子１０に設けられた一対のスピン発振層によって高周波アシストされた媒体記録部位に十分な強度で且つ媒体記録層の磁化Ｍ（ｙ方向）に対して斜め方向（角度：θ）の記録磁界Ｈｗを印加することが可能となる。主磁極６１および補助磁極６２に対して、磁気素子１０の一対のスピン発振層の位置関係を適切に定めることによって、θ＝４５°のＨｗを媒体記録部位に印加することも可能である。これにより、図１４〜図１７に関して前述した実施例と同様に、高効率の情報記録が可能となる。
【００６８】
次に、本発明の実施の形態に係る磁気記録装置について説明する。すなわち、図１〜図１８に関して説明した本発明の磁気素子１０または磁気記録ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生装置に搭載することができる。
【００６９】
図１９は、このよう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。すなわち、本発明の磁気記録再生装置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。本発明の磁気記録再生装置１５０は、複数の媒体ディスク１８０を備えたものとしてもよい。
【００７０】
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３は、図３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３は、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気素子１０または磁気記録ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００７１】
媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダ３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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
図２０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。
【００７５】
サスペンション１５４の先端には、図１〜図１８に関して前述したいずれかの磁気素子１０または磁気記録ヘッドを具備するヘッドスライダ３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３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。
【００７６】
本発明によれば、図１〜図１８に関して前述したような本発明の磁気素子１０または磁気記録ヘッドを具備することにより、従来よりも高い記録密度で垂直磁気記録型の媒体ディスク１８０に情報を確実に記録することが可能となる。
【００７７】
図２１は、本実施形態において用いることができる磁気記録媒体を例示する模式図である。  
すなわち、本具体例の磁気記録媒体１は、非磁性体８７により違いに分離された磁性ディスクリートトラック８６を有する。この媒体１がスピンドルモータ４により回転され、媒体進行方向８５に向けて移動する際に、図１〜図１８に関して前述した磁気記録ヘッド５により、記録磁化８４を形成することができる。
【００７８】
図２２は、本実施形態において用いることができるもうひとつの磁気記録媒体を例示する模式図である。  
すなわち、本具体例の磁気記録媒体１は、非磁性体８７により違いに分離された磁性ディスクリートビット８８を有する。この媒体１がスピンドルモータ４により回転され、媒体進行方向８５に向けて移動する際に、図１〜図１８に関して前述した磁気記録ヘッド５により、記録磁化８４を形成することができる。
【００７９】
本発明によれば、図２１及び図２２に表したように、ディスクリート型の磁気記録媒体１において、高い保磁力を有する記録層に対しても確実に記録することができ、高密度且つ高速の磁気記録が可能となる。
【００８０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述した各具体例に限定されるものではない。例えば、図１〜図２２に関して前述した各具体例のいずれか２つあるいはそれ以上を技術的に可能な範囲で組み合わせたのも、本発明の範囲に包含される。  
すなわち、本発明は各具体例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能であり、これらすべては本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子の斜視図であり、図１（ａ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略平行方向に配向した場合であり、図１（ｂ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略垂直方向に配向した場合である。
【図２】磁気素子１０を備えた磁気記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図３】磁気ヘッド５が搭載される磁気ヘッドスライダを例示する斜視図である。
【図４】本実施形態の磁気記録ヘッドの動作を説明するための概念図である。
【図５】本実施形態の磁気記録ヘッドの動作を説明するための概念図である。
【図６】記録層の磁化容易軸と高周波磁界との関係を説明するための模式図である。
【図７】記録層における保磁力の低下を例示するグラフ図である。
【図８】本実施形態の実施例の磁気素子を表す斜視図であり、図８（ａ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略平行方向に配向した場合であり、図８（ｂ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略垂直方向に配向した場合である。
【図９】本実施形態の他の実施例における磁気素子を表す斜視図であり、図９（ａ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略平行方向に配向した場合であり、図９（ｂ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略垂直方向に配向した場合である。
【図１０】本実施形態のさらに他の実施例における磁気素子を表す斜視図であり、図１０（ａ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略平行方向に配向した場合であり、図１０（ｂ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略垂直方向に配向した場合である。
【図１１】本実施形態のさらに他の実施例における磁気素子を表す斜視図であり、図１１（ａ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略垂直方向に配向した場合であり、図１１（ｂ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略平行方向に配向した場合である。
【図１２】本実施形態のさらに他の実施例における磁気素子を表す斜視図であり、図１２（ａ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略垂直方向に配向した場合であり、図１２（ｂ）はスピン偏極層３０の磁化が膜面に対して略平行方向に配向した場合である。。
【図１３】本実施形態の実施例の磁気ヘッドの要部を示した斜視図である。
【図１４】本実施形態の他の本実施例の磁気ヘッドの要部を示した斜視図である。
【図１５】リング型記録ヘッドから記録媒体に印加される記録磁界の媒体面内方向成分Ｈｘ（Ｘ）と媒体面直方向成分Ｈｙ（Ｘ）の解析結果の一例を示す模式図である。
【図１６】本実施例における一対のスピン発振層の設置位置を示すヘッド要部を拡大した断面図である。
【図１７】本実施例における一対のスピン発振層の設置位置を示すヘッド要部を拡大した断面図である。
【図１８】本実施形態のさらに他の本実施例の磁気ヘッドの要部を示した斜視図である。
【図１９】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２０】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。
【図２１】本実施形態において用いることができる磁気記録媒体を例示する模式図である。
【図２２】本実施形態において用いることができるもうひとつの磁気記録媒体を例示する模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 磁気記録媒体
３ ヘッドスライダ
４ スピンドルモータ
５ 磁気記録ヘッド
１０ 磁気素子
１０ａ スピン発振層（磁性層）
１０ｂ スピン発振層（磁性層）
１１ａ 磁性層
１１ｂ 磁性層
１２ａ 磁性層
２１ 非磁性層
２２ 非磁性層
２３ 非磁性層
３０ スピン偏極層
３１ スピン反射層
４１ 電極層
４２ 電極層
５０ 定電流源
５１ 直流電流
５２ 電子流
５３ 反射電子流
６０ 記録ヘッド
６１ 主磁極（記録磁極）
６２ 補助磁極
６３ コイル
６４ 絶縁層
６５ 絶縁層
６６ 磁気ギャップ
７０ 再生ヘッド
７１ 磁気再生素子
７２ａ 磁気シールド層
８０ 磁気記録媒体
８１ 磁気記録層
８４ 記録磁化
８５ 媒体走行方向
８６ 磁性ディスクリートトラック
８７ 非磁性体
８８ 磁性ディスクリートビット
９１ 記録層領域
１００ 媒体対向面
１５０ 磁気記録再生装置
１５２ スピンドル
１５４ サスペンション
１５５ アクチュエータアーム
１５６ ボイスコイルモータ
１５７ スピンドル
１６０ 磁気ヘッドアッセンブリ
１６４ リード線
１８０ 媒体ディスク
【図１】
2008277586.tif 000003
【図２】
2008277586.tif 000004
【図３】
2008277586.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008277586.tif 000007
【図６】
2008277586.tif 000008
【図７】
2008277586.tif 000009
【図８】
2008277586.tif 000010
【図９】
2008277586.tif 000011
【図１０】
2008277586.tif 000012
【図１１】
2008277586.tif 000013
【図１２】
2008277586.tif 000014
【図１３】
2008277586.tif 000015
【図１４】
2008277586.tif 000016
【図１５】
2008277586.tif 000017
【図１６】
2008277586.tif 000018
【図１７】
2008277586.tif 000019
【図１８】
2008277586.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2008277586.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月9日(2007.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層の磁性体層を有する第１の磁性層と、
少なくとも１層の磁性体層を有する第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた第１の非磁性体層と、
磁化方向が固定された強磁性体を含む第３の磁性層と、
前記第１及び第２の磁性層と、前記非磁性体層と、前記第３の磁性層と、を有する積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、
を備えたことを特徴とする磁気素子。
【請求項２】
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層とは、互いに反強磁性結合および／または静磁結合してなることを特徴とする請求項１記載の磁気素子。
【請求項３】
前記第１の磁性層の磁気異方性エネルギーと前記第２の磁性層の磁気異方性エネルギーとは、略等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気素子。
【請求項４】
前記第１の磁性層の飽和磁化をＭｓ１、膜厚をｔ１とし、
前記第２の磁性層の飽和磁化をＭｓ２、膜厚をｔ２としたとき、
（Ｍｓ１×ｔ１）と（Ｍｓ２×ｔ２）とは、略等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項５】
前記第２の磁性層からみて前記第１の磁性層とは反対側に第３の非磁性体層を介して第４の磁性層が積層されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項６】
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層の磁化は、膜面に対して略平行方向に配向しており、
前記第３の磁性層の磁化は、膜面に対して略平行方向または略垂直方向に配向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項７】
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層の磁化は、膜面に対して略垂直方向に配向しており、
前記第３の磁性層の磁化は、膜面に対して略平行方向または略垂直方向に配向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項８】
前記第１の磁性層は、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第３の磁性体層と、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第４の磁性体層と、を有し、
前記第２の磁性層は、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第５の磁性体層と、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第６の磁性体層と、を有し、
前記第４の磁性体層と前記第５の磁性体層との間に前記第１の非磁性体層が積層され、
前記第３の磁性層は、膜面に対して略平行方向または垂直方向に磁化が配向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気素子。
【請求項９】
前記第３の磁性体層と前記第６の磁性体層の磁気異方性エネルギーは、略等しく、
前記第４の磁性体層と前記第５の磁性体層の磁気異方性エネルギーは、略等しく、
前記第４の磁性体層と前記第５の磁性体層の磁気異方性エネルギーは、前記第３の磁性体層と前記第６の磁性体層のいずれの磁気異方性エネルギーよりも小さく、
前記第４の磁性体層と前記第５の磁性体層の膜厚は、前記第３の磁性体層と前記第６の磁性体層のいずれの膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項８記載の磁気素子。
【請求項１０】
前記第４の磁性体層と前記第５の磁性体層の磁気異方性エネルギーは、前記第３の磁性体層と前記第６の磁性体層のいずれの磁気異方性エネルギーよりも小さく、
前記第３の磁性体層の飽和磁化をＭｓ３、膜厚をｔ３とし、
前記第４の磁性体層の飽和磁化をＭｓ４、膜厚をｔ４とし、
前記第５の磁性体層の飽和磁化をＭｓ５、膜厚をｔ５とし、
前記第６の磁性体層の飽和磁化をＭｓ６、膜厚をｔ６としたとき、
（Ｍｓ３×ｔ３）と（Ｍｓ４×ｔ４）との和は、（Ｍｓ５×ｔ５）と（Ｍｓ６×ｔ６）との和に略等しいことを特徴とする請求項８または９に記載の磁気素子。
【請求項１１】
前記第１の磁性層は、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第７の磁性体層と、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第３の磁性体層と、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第４の磁性体層と、をこの順に積層して形成され、
前記第２の磁性層は、膜面に対して略平行方向に磁化が配向した第５の磁性体層と、膜面に対して略垂直方向に磁化が配向した第６の磁性体層と、をこの順に積層して形成され、
前記第３の磁性層は、膜面に対して略平行方向または略垂直方向に磁化が配向していることを特徴とする請求項１記載の磁気素子。
【請求項１２】
前記第３の磁性体層の飽和磁化をＭｓ３、膜厚をｔ３とし、
前記第４の磁性体層の飽和磁化をＭｓ４、膜厚をｔ４とし、
前記第５の磁性体層の飽和磁化をＭｓ５、膜厚をｔ５とし、
前記第６の磁性体層の飽和磁化をＭｓ６、膜厚をｔ６とし、
前記第７の磁性体層の飽和磁化をＭｓ７、膜厚をｔ７としたとき、
（Ｍｓ７×ｔ７）と（Ｍｓ３×ｔ３）と（Ｍｓ４×ｔ４）との和は、（Ｍｓ５×ｔ５）と（Ｍｓ６×ｔ６）との和に略等しいことを特徴とする請求項１１記載の磁気素子。
【請求項１３】
記録磁極と、
前記記録磁極と併設された請求項１〜１２のいずれか１つに記載の磁気素子と、
磁気再生素子と、
を備えたことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記記録磁極のトレーリング側に前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
前記記録磁極のリーディング側に前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
前記記録磁極の記録トラック幅方向の幅は、前記第１及び第２の磁性層の記録トラック幅方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
前記記録磁極は、主磁極と補助磁極とを有し、
前記主磁極と前記補助磁極との間に、前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１８】
前記記録磁極は、主磁極と補助磁極とを有し、
前記主磁極の記録トラック幅方向の側方であって、前記補助磁極のトレーリング側に前記磁気素子が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１９】
垂直磁気記録媒体と、
請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録媒体と前記磁気記録ヘッドとを離間させまたは接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動手段と、
前記磁気記録ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする制御手段と、
前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読出しを行う信号処理手段と、
を備え、
前記第１及び第２の磁性層の発振周波数は、前記磁気記録媒体の記録磁性層を構成する記録磁性粒または記録磁性ドットの強磁性共鳴周波数と略等しいことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２０】
前記垂直磁気記録媒体は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体であることを特徴とする請求項１９記載の磁気記録装置。
【請求項２１】
前記垂直磁気記録媒体は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体であることを特徴とする請求項１９記載の磁気記録装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の一態様によれば、少なくとも１層の磁性体層を有する第１の磁性層と、少なくとも１層の磁性体層を有する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた第１の非磁性体層と、磁化方向が固定された強磁性体を含む第３の磁性層と、前記第１及び第２の磁性層と、前記非磁性体層と、前記第３の磁性層と、を有する積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、を備えたことを特徴とする磁気素子が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明の他の一態様によれば、垂直磁気記録媒体と、上記の磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体と前記磁気記録ヘッドとを離間させまたは接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動手段と、前記磁気記録ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする制御手段と、前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読出しを行う信号処理手段と、を備え、前記第１及び第２の磁性層の発振周波数は、前記磁気記録媒体の記録磁性層を構成する記録磁性粒または記録磁性ドットの強磁性共鳴周波数と略等しいことを特徴とする磁気記録装置が提供される。