(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体と、
記録磁極、磁気再生素子、及び前記記録磁極の近接に配置された高周波磁界アシスト記録用のスピントルク発振素子を有する磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体上にデータを磁気記録するときに、前記記録磁極を励磁するコイルに記録電流を流す記録電流供給手段と、
前記記録電流の極性反転に同期して変化する駆動電流を、前記スピントルク発振素子に通電させる駆動電流制御手段と
具備したことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】
前記駆動電流制御手段は、前記駆動電流に所定の直流電流を重畳して、前記スピントルク発振素子に通電させることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記駆動電流制御手段は、前記記録電流の極性反転に同期して極性を反転させた前記駆動電流を前記スピントルク発振素子に通電させることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】
前記駆動電流制御手段は、前記駆動電流の極性に応じて前記駆動電流の振幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】
前記磁気記録媒体上にデータを磁気記録するときに、当該データに応じた記録信号を出力する記録信号出力手段を有し、
前記駆動電流制御手段は、前記記録信号に同期して変化する電流を前記コイルと前記スピントルク発振素子に分流させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項６】
前記駆動電流制御手段は、前記記録電流の大小または極性に依存せずに、前記スピントルク発振素子の発振周波数が一定になるように前記駆動電流を調整することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項７】
前記駆動電流の変化のタイミングを、前記記録電流の極性反転よりも所定時間だけ早くするか又は遅らせる前置補償手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項８】
磁気記録媒体であるディスク媒体と、
前記ディスク媒体に対してデータの記録再生を実行するライトヘッド素子とリードヘッド素子を含む磁気ヘッドと、
前記ライトヘッド素子の記録磁極の近接に配置されて、データの記録時に、前記ディスク媒体に対して高周波磁界アシスト記録用の高周波磁界を印加するためのスピントルク発振素子と、
前記データの記録時に、前記記録磁極を励磁するコイルに前記データに応じた記録電流を流す記録電流供給手段と、
前記記録電流の極性反転に同期して変化する駆動電流を、前記スピントルク発振素子に通電させる駆動電流制御手段と
具備したことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項９】
前記記録電流供給手段及び前記駆動電流制御手段は、前記磁気ヘッドに記録電流を供給し、かつ前記磁気ヘッドから出力される再生信号を増幅するヘッドアンプ回路に含まれることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】
前記データの記録時に、前記データを変調した記録信号を出力するリード／ライトチャネルを有し、
前記駆動電流制御手段は、前記記録信号の変化に同期する前記駆動電流を、前記スピントルク発振素子に通電させる構成であることを特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、高周波磁界アシスト記録方式の磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ:Hard Disk Drive、以下単にディスクドライブと表記する）を代表とする磁気記録再生装置の分野では、磁気ヘッドに含まれる磁気再生素子（リードヘッド素子）として、ＭＲ（Magneto-Resistive effect）素子とＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive effect）素子の実用化により、記録密度と記録容量が飛躍的に増加した。さらに、面内磁気記録方式よりも原理的に高密度記録が可能な垂直磁気記録方式の実用化により、ディスクドライブの記録密度は年率４０パーセント程度の伸びを示している。
【０００３】
しかしながら、磁気記録特有の熱揺らぎの問題が顕在化し、超高密度記録化は容易ではないと考えられる。この問題を解消し得る磁気記録方式の一つとして、高周波磁界アシスト記録方式が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。この方式は、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（ディスク媒体）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保磁力（Ｈｃ２）に低下させる技術である。
【０００４】
このようにして、磁気記録媒体の保磁力を低下させたタイミングで、磁気ヘッドにより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高い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】
先行技術文献においては、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困難となり、高周波磁界アシスト記録が成立しにくくなるという問題があった。
【０００６】
これを解決する技術として、スピントルク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（例えば、特許文献３及び特許文献４を参照）。スピントルク発振素子（spin torque oscillator :ＳＴＯ）は、例えばＧＭＲ素子やＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive effect）素子を使用し、直流電流を通電するとスピン注入層を通過する電子のスピンが偏極し、この偏極した電子流により発振層がスピントルクを受けることにより、その磁化が強磁性共鳴を生ずることで、発振層から高周波磁界が発生する。スピントルク発振素子の具体例としては、例えば非特許文献１に記載されているマイクロ波発振素子がある。
【０００７】
このような現象は素子サイズが数十ｎｍ以下になると顕著に現れることから、スピントルク発振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ｎｍ以下の微小領域内に限られる。
【０００８】
ここで、スピントルク発振素子の発振周波数は、磁気記録媒体の記録層の強磁性共鳴周波数に等しいか、またはその近傍に設定するのが望ましい。さらに、磁気ヘッドに含まれる記録磁極の近傍にスピントルク発振素子を配置し、磁気ヘッドを磁気記録媒体に近接対向させると、スピントルク発振素子から発生する高周波磁界を磁気記録媒体の記録層の微細記録部位にのみ印加することができる。この結果として、磁気記録媒体の微細記録部位の保磁力だけを低下させることができる。
【０００９】
ディスクドライブでは、磁気記録媒体であるディスク媒体上の保磁力が低下するタイミングで、ディスク媒体上の記録部位に記録磁極から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て、データの書き込みを行なうことが可能となる。
【００１０】
また、スピントルク発振素子の消費電力は、従来のＧＭＲ素子やＴＭＲ素子と同様に小さく、発熱も僅かである。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。このため、磁気ヘッドの製造コストがそれほど増大することはない。以上のような背景から、スピントルク発振素子を用いた高周波磁界アシスト記録方式は、高記録密度化を推進するディスクドライブなど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２００５／０２０７０５０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／００２３９３８号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２１９７７１号明細書
【非特許文献１】IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, VOL.42, NO.10, OCTOBER 2006, “ Bias-Field -Free Microwave Oscillator Driven by Perpendicularly Polarized Spin Current” by Xiaochun Zhu and Jian-Gang Zhu
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
スピントルク発振素子を用いた高周波磁界アシスト記録方式は、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、スピントルク発振素子を用いた高周波磁界アシスト記録方式には、以下のような課題があることが確認された。
【００１２】
即ち、スピントルク発振素子が設けられた磁気ヘッドでは、スピントルク発振素子の構成要素である発振層は、記録磁極の近傍に配置される。このため、記録磁極から発生する漏れ記録磁界が発振層にも印加されるため、記録磁界の変化に応じてスピントルク発振素子の発振周波数が変化することになる。この結果、スピントルク発振素子からの高周波磁界による磁気記録媒体の記録層の保磁力の低下が不安定になり、安定かつ高品質の高周波磁界アシスト記録を妨げる要因になっている。
【００１３】
従って、今後、高周波磁界アシスト記録方式を用いることで、均一且つ安定に高密度記録を実現するためには、記録磁極からの記録磁界が変化しても、スピントルク発振素子の発振周波数の安定化を実現することが要求される。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、スピントルク発振素子の発振周波数の安定化を実現して、安定且つ高品質の高周波磁界アシスト記録を可能とする磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の観点は、スピントルク発振素子を使用した高周波磁界アシスト記録方式において、スピントルク発振素子の発振周波数の安定化を実現した磁気記録再生装置である。
【００１６】
本発明の観点に従った磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と、記録磁極、磁気再生素子、及び前記記録磁極の近接に配置して、高周波磁界アシスト記録用のスピントルク発振素子を有する磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体上にデータを磁気記録するときに、前記記録磁極を励磁するコイルに記録電流を流す記録電流供給手段と、前記記録電流の極性反転に同期して変化する駆動電流を、前記スピントルク発振素子に通電させる駆動電流制御手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スピントルク発振素子の発振周波数の安定化を実現して、安定且つ高品質の高周波磁界アシスト記録を可能とする磁気記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。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。
【００１９】
［第１の実施形態］
（ディスクドライブの構成）
図１は、本実施形態に関する磁気記録再生装置として、垂直磁気記録方式のディスクドライブの要部を示す図である。図２は、本実施形態に関するヘッドスライダの構造を説明するための図である。図３は、ディスクドライブの概略的構成を説明するための図である。図４は、スピントルク発振素子の構造を示す模式図である。
【００２０】
本実施形態のディスクドライブは、垂直磁気記録媒体であるディスク媒体１、及び高周波磁界アシスト記録機能を有する磁気ヘッド１０を備えた磁気記録再生装置である。磁気ヘッド１０は、図２に示すように、ヘッドスライダ２００の先端部で、ディスク媒体１との対向面２１０の近傍に実装されている。
【００２１】
ヘッドスライダ２００は、例えば酸化アルミニューム（Ａｌ２Ｏ３）または炭化チタン（ＴｉＣ）などの材質からなり、ディスク媒体１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。ヘッドスライダ２００は、ディスク媒体１の回転運動により発生する空気の流出端（トレーリングエッジ）２２０と、空気の流入端（リーディングエッジ）２３０とを有する。磁気ヘッド１０は、空気の流出端２２０の側面に、記録信号や電源線などに接続されるボンディングパッド２４０と共に配置されている。
【００２２】
ディスクドライブでは、図３に示すように、ディスク媒体１はスピンドルモータ（ＳＰＭ）３１０に固定されて、回転運動するように取り付けられている。また、ヘッドスライダ２００は、アクチュエータ３００に搭載されており、ディスク媒体１上の半径方向に移動するように構成されている。アクチュエータ３００は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動源とするヘッド移動機構である。さらに、ディスクドライブでは、後述するように、磁気ヘッド１０を駆動制御するための各種回路を含む回路系３２０を有する。回路系３２０には、磁気ヘッド１０の駆動制御回路以外に、ディスクドライブの制御を行なうマイクロプロセッサなども含まれている。
【００２３】
ディスク媒体１は、図１に示すように、媒体基板２と、その上に設けられた垂直磁気記録層３とを有する。垂直磁気記録層３には、磁気ヘッド１０のライトヘッド部を構成する記録磁極から印加される記録磁界により、垂直方向の磁化が制御されて、データの書込みが行なわれる。なお、図１において、矢印４はディスク媒体１の進行方向を示す。
【００２４】
（磁気ヘッドの構造）
磁気ヘッド１０は大別して、ライトヘッド部とリードヘッド部からなる。リードヘッド部は、磁気シールド層１５，１６間に挟まれて配置された磁気再生素子１４を有し、ディスク媒体１の垂直磁気記録層３の磁化の方向、即ち磁気記録データを読み取る。磁気再生素子１４は、通常では、ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子などであり、再生分解能の向上のために磁気シールド層１５，１６間に配置されている。
【００２５】
ライトヘッド部は、記録磁極を構成する主磁極１１とリターンパス（シールド）１２、励磁コイル１３、及びスピントルク発振素子２０を有する。スピントルク発振素子２０は、駆動電流制御器３２に接続される第１の電極２１、及び接地されている第２の電極２２を有する。なお、リードヘッド部とライトヘッド部とは、図示しないアルミナ等の絶縁体により分離されている。
【００２６】
スピントルク発振素子（spin torque oscillator :ＳＴＯ）２０は、図４に示すように、記録磁極の近傍に配置されて、ディスク媒体１の垂直磁気記録層３に対して、発振層２５から高周波磁界を印加し、高周波磁界アシスト記録機能を実現する。なお、図４は、図２に示すヘッドスライダ２００のディスク媒体１との対向面（ＡＢＳ面）側から見た模式図である。
【００２７】
スピントルク発振素子２０は、図４に示すように、第１の電極層２１と、スピン注入層２３と、非磁性層２４と、発振層２５と、第２の電極層２２とが積層された構造を有する。第１の電極層２１と第２の電極層２２は、チタン（Ｔｉ）や銅（Ｃｕ）などの電気抵抗が低く、酸化されにくい材料からなる。非磁性層２４は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などのスピン透過率の高い材料からなる。
【００２８】
発振層２５は、フリー層２５ａ及びバイアス層２５ｂからなる。スピン注入層２３と発振層２５は、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の材料からなり、比較的、飽和磁束密度が大きく、膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層からなる。また、スピン注入層２３と発振層２５は、膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜や、膜面直方向に磁化配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層、ＣｏまたはＰｄ、ＣｏまたはＰｔ、ＣｏＣｒＴａまたはＰｄ等のＣｏ人工格子磁性層、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層、あるいはＳｍＣｏ系合金磁性層などの垂直配向性に優れた材料でもよい。また、スピン注入層２３と発振層２５は、複数の前記材料を積層したものでもよい。これは、発振層２５とスピン注入層２３との飽和磁束密度（Ｍｓ）および異方性磁界（Ｈｋ）を調整するためである。
【００２９】
さらに、スピン注入層２３と発振層２５は、非磁性層（Ｃｕ,Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｕ等の金属材料、またはＣｒ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ等の非磁性遷移金属材料）を介して積層し、前記材料の磁化が反平行状態となる積層フェリ構造や、前記材料の磁化を平行にしても良い。これは、発振層２５の発振周波数を上げるため、及びスピン注入層２３を効率的に磁化するためである。
【００３０】
（書込み回路系の構成）
次に、図３に示す回路系３２０に含まれる書込み回路系の構成を説明する。
【００３１】
図１に示すように、書込み回路系は、記録電流回路３０、記録信号回路３１、及び駆動電流制御器３２を有する。記録信号回路３１は、回路系３２０に含まれるリード／ライトチャネルに含まれる回路であり、記録データを変調した記録信号Ｗｓを、記録電流回路３０及び駆動電流制御器３２に出力する。また、記録電流回路３０及び駆動電流制御器３２は、回路系３２０に含まれるヘッドアンプ回路（ヘッド駆動回路）に含まれる回路であり、ヘッドＩＣの中に集積化されている。
【００３２】
記録電流回路３０は、記録信号Ｗｓの変化に同期した記録電流Ｉｗを励磁コイル１３に流す。これにより、主磁極１１が励磁されて、主磁極１１から記録信号Ｗｓに同期した記録磁界が発生する。この記録磁界が、ディスク媒体１の垂直磁気記録層３に印加される。
【００３３】
一方、駆動電流制御器３２は、記録信号Ｗｓの変化に同期する駆動電流Ｉｄを発生し、スピントルク発振素子２０に通電させる。スピントルク発振素子２０は、駆動電流制御器３２からの駆動電流Ｉｄの通電により、発振層２５から高周波磁界を発生して垂直磁気記録層３に印加する。なお、符号５〜７はそれぞれ、記録電流Ｉｗ、記録信号Ｗｓ、駆動電流Ｉｄの波形を示す。
【００３４】
また、駆動電流制御器３２は、記録信号Ｗｓ同期して変化する電流をスピントルク発振素子２０と励磁コイル１３に流すように分流させる構成でもよい。この場合、記録電流回路３０は不要になるが、駆動電流制御器３２と磁気ヘッド１０との接続端子は増大することになる。
【００３５】
（作用効果）
以下、図５から図１１を参照して、本実施形態の作用効果を説明する。
【００３６】
図５は、スピントルク発振素子２０の安定発振条件を特定するために用いたスピントルク発振素子２０のシミュレーションモデルを示す図である。図６は、そのシミュレーションモデルの因子や要素を説明するための図である。図７は、そのシミュレーションモデルを用いてシミュレーションした結果を示す図である。即ち、図７は、スピントルク発振素子２０に印加される漏れ記録磁界と当該発振素子２０に通電する駆動電流での安定発振領域を示した図である。
【００３７】
また、図８は、スピントルク発振素子２０の発振周波数を一定化できる具体的な第１の手法を説明するための図である。図９（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、図８に示す手法において、記録電流、駆動電流、発振周波数、発振高周波磁界振幅の時間応答の関係を示す図である。図１０は、スピントルク発振素子２０の発振周波数を一定化できる具体的な第２の手法を説明するための図である。図１１（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、図１０に示す手法において、記録電流、駆動電流、発振周波数、発振高周波磁界振幅の時間応答の関係を示す図である。
【００３８】
本実施形態の磁気ヘッド１０において、高品質の高周波磁界アシスト記録を実現するためには、スピントルク発振素子２０から発生する高周波磁界と、主磁極１１から発生する記録磁界をディスク媒体１上の同一記録部位に印加する必要がある。このために、図１に示すように、スピントルク発振素子２０を記録磁極に近接配置する。一方で、ディスク媒体１に対する信号記録時に、図４に示すように、主磁極１１からの漏れ記録磁界がスピントルク発振素子２０に外部磁界Ｈexとして加わる。この外部磁界Ｈexの変化に伴って、スピントルク発振素子２０の発振周波数が変化し、不安定化の要因となる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、スピントルク発振素子２０の発振周波数と、印加外部磁界Ｈexと、駆動電流Ｉｄとの関係を調べるために、図５に示すようなスピントルク発振素子２０のモデルを想定して、ＬＬＧ(Landau-Lifshitz-Gilbert)方程式（磁化運動を記述する基本方程式）によるシミュレーションを行った。
【００４０】
スピントルク発振素子２０は、図５に示すように、発振層２５、非磁性層２４、スピン注入層２３が積層されている。スピントルク発振子２０には、信号記録時に、図１に示す一対の電極層（２１，２２）を経由して、その積層方向に駆動電流Ｉｄが通電される。図５に示すように、ここでは発振層２３の磁化は積層面内方向に配向しており、スピン注入層２３の磁化は積層方向に配向している。ここで、スピントルク発振素子２０を構成する各要素の諸元（物理定数、サイズ等）は図６に示す。
【００４１】
図７は図５のモデルを用いてシミュレーションした結果であり、横軸はスピントルク発振素子２０の積層方向に印加される外部磁界Ｈex（漏れ記録磁界に相当）を示し、縦軸はスピントルク発振素子２０の発振層２５に通電される駆動電流Ｉｄを示す。図中の符号７０ａ，７０ｂに示す領域が安定発振領域であり、その他領域は不安定発振領域または非発振領域を示す。
【００４２】
なお、図７において、駆動電流Ｉｄの値が、正と負とでグラフの縦軸のスケールが異なっている。これは、駆動電流Ｉｄの向きによってスピン偏極率Ｐｏが異なるためである。図５のモデルでは、駆動電流Ｉｄが正の場合には、発振層２５の発振に寄与するスピントルクは、スピン注入層２３から透過したスピン（モデルではスピン偏極率＝０．６）によって得られる。また、駆動電流Ｉｄが負の場合には、発振層２５の発振に寄与するスピントルクは、スピン注入層２３から反射したスピン（モデルではスピン偏極率Ｐｏ＝０．３）により得られる。なお、スピン偏極率が駆動電流Ｉｄの向きに寄らず一定の場合は、駆動電流Ｉｄのスケールは符号に依らず一定となる。
【００４３】
図８は、図７に示す安定発振領域７０ａ，７０ｂにおいて、発振周波数が等しくなる線（以下、等発振周波数線と呼ぶ）を示した図である。図８中、等発振周波数線は正の傾きを持つ斜め破線直線で示してある。
【００４４】
ここで、スピントルク発振素子２０の発振層２５が受ける漏れ記録磁界Ｈexの変化が、安定発振領域７０ａ，７０ｂを超えない程度に比較的小さな場合を想定する。図５のモデルにおいて、図８に示す動作点を、発振周波数が例えば３０ＧＨｚとなるように設定する。この動作点とは、ディスク媒体１上の保磁力の低減可能な高周波発振が可能な所定の直流（ＤＣ）駆動電流Ｉｄ及び所定のＤＣ外部磁界Ｈexを与える点を意味する。
【００４５】
このような動作点の場合に、図５のモデルでは、３０ＧＨｚの等発振周波数線の上で、この動作点を中心に正負等振幅の漏れ記録磁界Ｈexの変動を受けた場合（本モデルでは３ｋＯｅ程度以下の振幅）、駆動電流Ｉｄを変化させないと、漏れ記録磁界Ｈexの増加（または減少）により発振周波数も増加（または減少）する。そこで、前述の動作点を起点にして、３０ＧＨｚの等発振周波数線に載るように（即ち、駆動電流Ｉｄの変化ΔＩｄがＨexの変化ΔＨexに比例するように）調整・変化させることで、常に３０ＧＨｚ一定の発振周波数を得ることが可能となる。
【００４６】
以上の方法により、スピントルク発振素子２０の発振周波数を一定にできる手法を、以降、第１の手法と呼ぶことにする。この第１の手法において、図９（Ａ）〜（Ｄ）は、記録電流Ｉｗと記録磁界Ｈｗの符号が同じと仮定したときに、記録電流Ｉｗの波形と発振層２５から発生する高周波磁界Ｈrfの発振周波数ｆoscおよび振幅｜Ｈrf｜o-pの波形との関係の一例を示す。
【００４７】
記録電流Ｉｗ、駆動電流Ｉｄ、発振周波数ｆoscとの関係は前述の通りであるが、図９（Ｂ），（Ｄ）に示すように、駆動電流Ｉｄが減少する場合には、高周波磁界Ｈrfも減少する。高周波磁界アシスト記録の場合、ディスク媒体１上の記録磁界の異方性磁界Ｈｋに対して、その１／１０以上程度の高周波磁界の印加が必要であることが知られている。これにより、高周波磁界Ｈrfによって、ディスク媒体１上が十分な強磁性共鳴（歳差運動）を起して効果的に保磁力Ｈｃを低下させることができる。従って、第１の手法においては、良好な高周波磁界アシスト記録を実現する上では、高周波磁界Ｈrfの最小値｜Ｈrf｜minが、ディスク媒体１上の異方性磁界Ｈｋの１／１０以上となるように、スピントルク発振素子２０を含む書込みヘッド系およびディスク媒体系の設計を最適化することが好ましい。
【００４８】
次に、図１０を参照して、スピントルク発振素子２０の発振層２５が受ける漏れ記録磁界Ｈexが大きい場合について述べる。
【００４９】
この場合には、第１の手法での駆動電流Ｉｄの調整方法は利用できない。即ち、漏れ記録磁界Ｈex大きい場合には、安定発振領域に留まることができないためである。そこで、今回の図５に示すモデル計算例においては、例えば駆動電流Ｉｄが「Ｉｄ＝０」、漏れ記録磁界Ｈexが「Ｈｅｘ＝−2850 Oe」となる動作点に設定し、破線に沿って駆動電流Ｉｄを調整することによって、発振周波数を３０ＧＨｚの一定にすることが可能である。このような調整法により、発振周波数を一定化できる方法を、以下、第２の手法と呼ぶことにする。
【００５０】
図１１（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の手法における記録電流Ｉｗと記録磁界Ｈｗの符号が同じと仮定したときに、記録電流Ｉｗの波形、発振層２５から発生する高周波磁界Ｈrfの発振周波数ｆosc、および振幅｜Ｈrf｜o-pの波形の関係の一例を示す。
【００５１】
図５のモデルでは、漏れ記録磁界Ｈexが極性反転する微小な遷移時間範囲では、発振層２５から発生する高周波磁界の発振周波数や振幅も、一旦急激に減少してから、再び急激に増加して元の値に戻る。一方、記録電流Ｉｗ（即ち、記録磁界）が一定値を示している時間範囲では、その符号に係わらず一定の発振周波数と振幅を維持できることが分る。従って、高周波磁界アシスト記録をする上では、特に問題は生じない。また、第２の手法においては、スピントルク発振素子２０の発振層２５に印加される漏れ記録磁界Ｈexの変化により、駆動電流Ｉｄの符号が反転することが特徴である。図１１（Ａ）において、符号Ｔｒは、記録電流Ｉｗの極性反転時間を意味する。
【００５２】
［第２の実施形態］
図１２は、第２の実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの要部を示す図である。なお、図１に示すものと同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００５３】
前述の第１の手法においては、一般にスピントルク発振素子２０を構成する発振層２５には、バイアス層（図４の２５ｂ）及びスピン注入層２３から一定のバイアス磁界が印加されるために、発振層２５に印加される主磁極１１からの漏れ記録磁界Ｈexが無い場合にも、所定の周波数で発振できるように、図８に示す動作点に相当する所定のＤＣ駆動電流（ＩｄＤＣ）を加えておく必要がある。
【００５４】
そこで、本実施形態は、駆動電流制御器３２からは、記録信号Ｗｓおよび記録電流Ｉｗの変化に同期して、かつ、前述の等発振周波数線に沿って変化する駆動電流（ＩｄＡＣ）にＤＣ駆動電流（ＩｄＤＣ）を重畳した駆動電流Ｉｄ(＝ＩｄＡＣ＋ＩｄＤＣ)をスピントルク発振素子２０に通電するように構成する。
【００５５】
なお、記録信号回路３１は、記録信号Ｗｓを、記録電流回路３０及び駆動電流制御器３２に出力する。記録電流回路３０は、記録信号Ｗｓの変化に同期した記録電流Ｉｗを励磁コイル１３に流す。これにより、主磁極１１が励磁されて、主磁極１１から記録信号Ｗｓに同期した記録磁界Ｈｗが発生する。
【００５６】
以上のように本実施形態では、ディスク媒体１上への信号記録時に、駆動電流制御器３２からＤＣバイアス重畳の駆動電流Ｉｄをスピントルク発振素子２０に通電する。これにより、スピントルク発振素子２０が漏れ記録磁界Ｈｗの影響を受けても、発振周波数が変化することがなくなる。このため、ディスク媒体1上の記録部位には常に一定周波数の高周波磁界Ｈrfを印加することが可能となる。従って、安定かつ高品質の高周波磁界アシスト記録を可能とするディスクドライブを実現することができる。
【００５７】
［第３の実施形態］
図１３は、第３の実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの要部を示す図である。なお、図１に示すものと同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００５８】
前述の第２の手法においては、スピントルク発振素子２０の発振周波数を一定化させるためには、記録電流Ｉｗの極性反転に同期して、スピントルク発振素子２０に通電する駆動電流Ｉｄの極性を反転させる必要がある。さらには、駆動電流Ｉｄの極性によっては、その振幅を変える必要がある。
【００５９】
そこで、本実施形態は、駆動電流制御器３２からは、記録信号Ｗｓおよび記録電流Ｉｗの変化に同期して、かつ、極性によって振幅値の異なる駆動電流Ｉｄをスピントルク発振素子２０に通電するように構成する。
【００６０】
なお、記録信号回路３１は、記録信号Ｗｓを、記録電流回路３０及び駆動電流制御器３２に出力する。記録電流回路３０は、記録信号Ｗｓの変化に同期した記録電流Ｉｗを励磁コイル１３に流す。これにより、主磁極１１が励磁されて、主磁極１１から記録信号Ｗｓに同期した記録磁界Ｈｗが発生する。
【００６１】
以上のように本実施形態では、ディスク媒体１上への信号記録時に、駆動電流制御器３２から極性によって振幅値の異なる、即ち極性により振幅が非対称となる駆動電流Ｉｄをスピントルク発振素子２０に通電する。これにより、駆動電流Ｉｄの極性によってスピン偏極率が異なるような場合においても、スピントルク発振素子２０に比較的大きな漏れ記録磁界Ｈexを受けても、発振周波数が変化することがなくなる。このため、ディスク媒体１上の記録部位には、常に一定周波数の高周波磁界Ｈrfを印加することが可能となる。従って、安定かつ高品質の高周波磁界アシスト記録を可能とするディスクドライブを実現することができる。
【００６２】
［第４の実施形態］
図１４は、第４の実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの要部を示す図である。なお、図１に示すものと同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００６３】
本実施形態は、記録信号回路３１からの記録信号Ｗｓを、記録電流回路３０と共に、入力する前置位相補償器３３を有する構成である。前置位相補償器３３は、記録信号Ｗｓの位相を所定時間Δｔだけ進めて、この信号を駆動電流制御器３２に出力する。駆動電流制御器３２は、記録電流ＩｗよりもΔｔだけ位相の進んだ駆動電流Ｉｄをスピントルク発振素子２０に通電する。なお、記録電流回路３０は、記録信号Ｗｓの変化に同期した記録電流Ｉｗを励磁コイル１３に流す。これにより、主磁極１１が励磁されて、主磁極１１から記録信号Ｗｓに同期した記録磁界Ｈｗが発生する。
【００６４】
以上のような本実施形態の構成であれば、ディスク媒体１上に主磁極１１から記録磁界Ｈｗが印加される時間範囲においては、スピントルク発振素子２０から十分な強度の高周波磁界Ｈrfを印加することが可能となる。特に、記録電流Ｉｗの極性反転に同期して駆動電流Ｉｄを変化させた場合に、スピントルク発振素子２０の発振周波数が一定値に達するまでの時間が、記録電流Ｉｗの極性反転に要する時間よりも長く必要とされるような場合に有効である。従って、安定かつ高品質の高周波磁界アシスト記録を可能とするディスクドライブを実現することができる。
【００６５】
なお、前置位相補償器３３は、必要に応じては、前記とは逆に、記録信号Ｗｓの位相を所定時間Δｔだけ遅らせる構成でもよい。
【００６６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態に関するディスクドライブの要部を示す図。
【図２】本実施形態に関するヘッドスライダの構造を説明するための図。
【図３】本実施形態に関するディスクドライブの概略的構成を説明するための図。
【図４】本実施形態に関するスピントルク発振素子の構造を説明するための模式図。
【図５】本実施形態に関するスピントルク発振素子のシミュレーションモデルを説明するための図。
【図６】本実施形態に関するシミュレーションモデルの因子や要素を説明するための図。
【図７】本実施形態に関するシミュレーションモデルでシミュレーションした結果を説明するための図。
【図８】本実施形態に関するスピントルク発振素子の発振周波数を一定化できる具体的な第１の手法を説明するための図。
【図９】図８に示す手法において、記録電流、駆動電流、発振周波数、発振高周波磁界振幅の時間応答の関係を示す図。
【図１０】本実施形態に関するスピントルク発振素子の発振周波数を一定化できる具体的な第２の手法を説明するための図。
【図１１】図１０に示す手法において、記録電流、駆動電流、発振周波数、発振高周波磁界振幅の時間応答の関係を示す図。
【図１２】第２の実施形態に関するディスクドライブの要部を示す図。
【図１３】第３の実施形態に関するディスクドライブの要部を示す図。
【図１４】第４の実施形態に関するディスクドライブの要部を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
１…ディスク媒体、２…媒体基板、３…垂直磁気記録層、
１０…磁気ヘッド、１１…主磁極、１２…リターンパス、１３…励磁コイル、
１４…磁気再生素子、１５，１６…磁気シールド層、
２０…スピントルク発振素子、２１…第１の電極、２２…第２の電極、
２３…スピン注入層、２４…非磁性層、２５…発振層、２５ａ…フリー層、
２５ｂ…バイアス層、３０…記録電流回路、３１…記録信号回路、
３２…駆動電流制御器、３３…前置位相補償器。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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