(57)【要約】【課題】高い強度のＡＣ磁界を磁気記録媒体の記録層へ与えることが可能なマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッドを提供する。【解決手段】高周波磁界発生素子を用いたマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気記憶装置用の磁気ヘッドにおいて、高周波磁界発生素子は、記録の際に磁気記録媒体に面する高周波磁界発生層ＦＧＬを有し、磁気記録媒体のトラック方向（ｘ方向）から見たときの高周波磁界発生層ＦＧＬの底面の幅をｗ、高さをｈとした場合、ｈ≧２ｗとする。【選択図】図１
2013242934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に情報を書き込むための記録磁界を発生する第１の記録磁極と、前記第１の記録磁極と対向して設けられた第２の記録磁極と、前記第１又は第２の記録磁極を励磁するコイルと、前記磁気記録媒体から情報を読み取る磁気再生素子とを少なくとも備える磁気ヘッドとを含み、
記録信号に対応して正負両方向に変調された信号電流を前記コイルに流すとともに、前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対してトラック方向に移動させることにより、前記記録信号に対応する情報を前記磁気記録媒体に書き込む磁気記憶装置において、
前記第１及び第２の記録磁極の間に設けられた高周波磁界発生層を有し、
前記高周波磁界発生層の、前記磁気記録媒体面の法線方向の長さをｈ、前記磁気記録媒体に最も近い部分の前記高周波磁界発生層における前記磁気記録媒体面に平行かつ前記トラック方向と垂直な方向の長さをｗとした場合、ｈ≧２ｗの関係にあることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項２】
前記高周波磁界発生層は、前記トラック方向から見た場合、縦に長い逆台形の形状を有することを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項３】
前記高周波磁界発生層は、前記トラック方向から見た場合、縦に長い長方形の形状であることを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
前記高周波磁界発生層は、前記トラック方向から見た場合、上向きのラッパ形の形状を有することを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項５】
前記高周波磁界発生層の前記ｈと前記ｗとは、ｈ≧３ｗの関係にあることを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項６】
高周波磁界発生素子を用いたマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気記憶装置用の磁気ヘッドにおいて、
前記高周波磁界発生素子は、記録の際に磁気記録媒体に面する高周波磁界発生層を有し、
前記磁気記録媒体のトラック方向から見たときの前記高周波磁界発生層の底面の幅をｗ、高さをｈとした場合、ｈ≧２ｗの関係にあることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
前記高周波磁界発生素子は、スピントルク型高周波磁界発生素子であることを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記高周波磁界発生層は、前記トラック方向から見た場合、縦に長い逆台形の形状を有することを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記高周波磁界発生層は、前記トラック方向から見た場合、縦に長い長方形の形状であることを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記高周波磁界発生層は、前記トラック方向から見た場合、上向きのラッパ形の形状を有することを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記高周波磁界発生層の前記ｈと前記ｗとは、ｈ≧３ｗの関係にあることを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド、および該磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インタネット環境の進化、クラウドコンピューティングの浸透などによるデータセンタの増設などにより、生成される情報量が近年急増している。記録密度が最も高く、ビットコストに優れた磁気ディスク装置（ＨＤＤ）などの磁気記憶装置が”ビッグデータ時代”のストレージの主役であることは間違いない。このためには、磁気記憶装置の大容量化、それを支える高密度化が必須である。現在、磁気記憶装置は、主磁極・シールド磁極型の磁気記録ヘッドと磁性層表面層（キャップ層とも呼ばれる）における結晶磁気異方性エネルギーを小さくして記録し易さを飛躍的に改善したＥＣＣ（Exchange Coupled Composite）媒体と呼ばれる磁気記録媒体による垂直磁気記録方式の性能向上により、高密度化を達成してきた。高密度化の基本はスケーリング則で、磁気ヘッドのトラック幅、ヘッド・磁気記録媒体間のスペーシング、磁気記録媒体の結晶粒などを小さくする事が必須である。しかし磁気記録媒体の結晶粒を小さくすると、磁化状態を保とうとする上記異方性エネルギーが小さくなり、熱擾乱により、記録された磁化状態が乱されやすくなる。この現象は超常磁性効果と呼ばれ、非特許文献１に記載されているように、１ Ｔｂ／ｉｎ２程度の時代になると現状方式の単なる延長では実用限界の壁があるとされる。高密度化のためにはこれを越える技術を開発することが最大の課題となっている。
【０００３】
これに対して特許文献１では、外部に設けた高周波源を磁気ヘッドの動きに追従させることで、磁気共鳴条件を満たす高周波磁界を磁気記録媒体に供給し、磁気記録媒体のスピンが高周波磁界のエネルギーを吸収して保磁力が実効的に低下することを利用して、磁気記録媒体の温度を事実上上昇させることなく高保磁力媒体にも低磁界で書き込みが行えるスピン加熱記録方法が提案されていた。近年、スピントルクによって高速回転し高周波磁界を発生する、高周波磁界発生層ＦＧＬ（Field Generation Layer）を利用した微小構造の実用的なスピントルク型高周波磁界発生素子（ＳＴＯ：Spin Torque Oscillator）が非特許文献２で提案され、次いで非特許文献３では、同種の構造の高周波磁界発生素子ＳＴＯを垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接して配置し、ＳＴＯからのマイクロ波帯域の高周波磁界で媒体磁化の才差運動を励起しスウィッチング磁界を下げながら磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を磁気記録し高密度化を図るマイクロ波アシスト記録方式が開示された。より詳しくは、例えば特許文献２や特許文献３では、低い保磁力を有するスピントルク型高周波磁界発生素子ＳＴＯを垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接して配置、もしくはさらにシールド（補助磁極）を設けて主磁極との間に配置する構造とすることにより、安定した高周波磁界アシスト記録を可能する磁気ヘッドが提案されている。ここで、ＳＴＯは主磁極の磁気記録媒体走行方向側もしくは反対側に設ける構造や、ＳＴＯ膜の積層方向が磁気記録媒体移動方向に対して略垂直、並行な方向の構造も開示されている。また、特許文献４には、ＦＧＬ積層膜の底面のトラック幅方向端部に、浮上面（ＡＢＳ面：磁気ヘッドの情報記録媒体に対する対向面）からの後退部を設ける、ＦＧＬ積層膜の断面形状（電流が流れる方向に垂直な面）を逆台形とする、又は、その断面積を主磁極側から離れるに従い増大させることにより、ＦＧＬ幅の狭小化に伴うオーバライト特性の悪化あるいはジッターノイズの増大を抑制する方法が記載されている。その基本的な考え方は、ＡＣ磁界においてＦＧＬ側面から発生する成分の割合が増大することにより、ＡＣ磁界の偏光における、所望の磁化反転に寄与する成分と反転した磁化を再逆転させる成分のバランスの崩れを抑制することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４４８０１号公報
【特許文献２】米国特許第７６１６４１２号明細書
【特許文献３】特開２００９−７０５４１号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１０／０５３１８７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. Shiroishi,et al,”Future Options for HDD Storage”, IEEE Trans. Magn., Vol.45, no.10, pp3816−3822 (2009).
【非特許文献２】X.Zhu and J.−G.Zhu, “Bias−field−free microwave oscillator driven by perpendicularly polarized spin current” IEEE Trans. Magn., vol.42, pp.2670−2672, 2006.
【非特許文献３】J−G.Zhu, X.Zhu, and Y.Tang, ”Microwave Assisted Magnetic Recording”, IEEE Trans. Magn., Vol. 44, no.1, pp125−131 (2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高周波磁気発生素子（ＳＴＯ）を用いたマイクロ波アシスト記録方式（ＭＡＭＲ）は従来方式に比べて磁気ヘッドの小型化が可能であり、高記録密度化に有望と思われる。そこで本発明者らは、高周波発生素子を搭載した磁気記憶装置を従来装置と同様の種々の環境条件で鋭意検討、試験をしたところ、実用化に向けて以下の課題があることが判明した。
【０００７】
マイクロ波アシスト記録（ＭＡＭＲ）における記録密度限界向上効果は、ＡＣ磁界強度に依存し、従来ＥＣＣ媒体を適用した垂直磁気記録を超える記録密度を達成するためには磁気記録媒体の記録位置において例えば１ｋＯｅを超える強いＡＣ強度が必要である。ＡＣ磁界は、前述のように磁気ヘッド−磁気記録媒体間隙を隔てて磁気記録媒体に対向して記録ヘッドの主磁極−対向磁極の間に設けられたスピントルク型高周波磁界発生素子（ＳＴＯ）中の高周波磁界発生層（ＦＧＬ）から発生される。ＭＡＭＲでは、主磁極からの磁界では媒体磁化は反転せず、ＡＣ磁界が印加された領域でのみ媒体磁化が反転するアシストによる選択的反転が生じることが望ましい。この場合トラック幅はＡＣ磁界分布の幅、即ちＦＧＬ幅により規定されるため、記録密度を上げるためにはＦＧＬ幅を縮小する必要がある。一方、磁気記録では、ヘッド−磁気記録媒体間の間隙や磁気記録媒体の厚さをトラック幅即ちヘッド磁極等の幅と比例して縮小する（スケーリングする）ことが難しくなっている。これは、上記間隙は既に１０ｎｍ以下に達してヘッド及び磁気記録媒体の保護膜の厚さの合計にほぼ近づいていること、又、磁気記録媒体をこれ以上薄膜化するとその熱安定性が低下してしまうことによる。以上、ＭＡＭＲにおいて記録トラック幅を狭めて記録密度を増大するには、ＡＢＳ面から一定距離離れた磁気記録媒体位置でのＡＣ磁界を十分な強度を維持しつつその分布幅を狭める必要があるが、そのためにＦＧＬ幅を縮小すると、図３に示すように磁場の分布も比例縮小してしまうため、磁気記録媒体位置におけるＡＣ磁界は減少してしまう。なお、図３は従来の磁気記憶装置の課題を説明するための模式図であり、左図はＦＧＬが大きい場合の磁場分布、右図はＦＧＬが小さい場合の磁場分布を示す。
【０００８】
この現象は、ＡＣ磁界によるアシスト効果を用いない従来垂直磁気記録方式（ＰＭＲ）において記録ヘッドの主磁極幅を狭めることにより記録磁界が減少する問題と同様である。しかし、磁気記録媒体側から見たＦＧＬの大きさは上記主磁極に比べて極めて小さいため、ヘッドＡＢＳ面から離れるにつれＡＣ磁界強度が減衰する度合いは上記記録磁界の減衰の度合いより大きい。このため、記録密度を増大しようとしたとき、媒体記録層の内部までＭＡＭＲの効果を維持することは一層困難となる。
【０００９】
一方、ＦＧＬ磁化がその膜厚方向に一様に才差運動を行うならば、ＡＣ磁界強度はＦＧＬ膜厚を増大することにより増大する。しかしながら、スピントルク電流による電子スピンの磁性体中でのスピン拡散長は１ｎｍ程度と極めて小さく、ＦＧＬ内におけるその作用領域がＦＧＬの固定層側界面近傍に限定されるため、ＦＧＬが厚いと膜全体の磁化に才差運動を誘起することが困難となる。このため、ＦＧＬの膜厚を厚くすることには上限がある。又、ＦＧＬの飽和磁化は材料により制約され、現在検討されている材料において既に上限に達している。
【００１０】
しかしながら、上記文献では、スピン注入によるスピントルク効果を用いた新構造の高周波発生素子を用いて実際の磁気記憶装置に適用した場合の問題点、特にその必要なＡＣ磁界強度と高周波発生素子構造の関係については十分に検討されておらず、又、性能上の限界についても開示されていない。
【００１１】
本発明の目的は、高い強度のＡＣ磁界を磁気記録媒体の記録層へ与えることが可能なマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッド及び記録密度の向上が可能な磁気記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【００１３】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、
高周波磁界発生素子を用いたマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気記憶装置用の磁気ヘッドにおいて、
前記高周波磁界発生素子は、記録の際に磁気記録媒体に面する高周波磁界発生層を有し、
前記磁気記録媒体のトラック方向から見たときの前記高周波磁界発生層の底面の幅をｗ、高さをｈとした場合、ｈ≧２ｗの関係にあることを特徴とする磁気ヘッドとする。
【００１４】
また、磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に情報を書き込むための記録磁界を発生する第１の記録磁極と、前記第１の記録磁極と対向して設けられた第２の記録磁極と、前記第１又は第２の記録磁極を励磁するコイルと、前記磁気記録媒体から情報を読み取る磁気再生素子とを少なくとも備える磁気ヘッドとを含み、
記録信号に対応して正負両方向に変調された信号電流を前記コイルに流すとともに、前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対してトラック方向に移動させることにより、前記記録信号に対応する情報を前記磁気記録媒体に書き込む磁気記憶装置において、
前記第１及び第２の記録磁極の間に設けられた高周波磁界発生層を有し、
前記高周波磁界発生層の、前記磁気記録媒体面の法線方向の長さをｈ、前記磁気記録媒体に最も近い部分の前記高周波磁界発生層における前記磁気記録媒体面に平行かつ前記トラック方向と垂直な方向の長さをｗとした場合、ｈ≧２ｗの関係にあることを特徴とする磁気記憶装置とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上、本発明によれば、高い強度のＡＣ磁界を磁気記録媒体の記録層へ与えることが可能なマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッド及び記録密度の向上が可能な磁気記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る磁気記憶装置の主要部の形状及び動作を説明するための模式図である。
【図２】従来の磁気記憶装置の主要部の形状及び動作を説明するための模式図である。
【図３】従来の磁気記憶装置の課題を説明するための模式図である。
【図４】本発明の原理を説明するための特性図で、磁気記録媒体を構成する磁性結晶粒の磁化反転指標と熱安定性指標の関係を示す図である。
【図５】本発明の原理を説明するための特性図で、ダンピング係数と異方性磁界の関係を示す図である。
【図６】本発明の原理を説明するための特性図（ｔｙｐｅ−１）で、磁化反転前後におけるＡＣ磁界及び媒体磁化の時間変化を示す図である。
【図７】本発明の原理を説明するための特性図（ｔｙｐｅ−２）で、磁化反転前後におけるＡＣ磁界及び媒体磁化の時間変化を示す図である。
【図８】図２に示すＦＧＬを有する従来の磁気記憶装置の性能を示す特性図（磁界分布）で、（ａ）はＡＢＳ面から１４ｎｍの位置の場合、（ｂ）はＡＢＳ面から２２ｎｍの位置の場合である。
【図９】図１に示すＦＧＬを有する本発明の実施の形態に係る磁気記憶装置の性能を示す特性図（磁界分布）で、（ａ）はＡＢＳ面から１４ｎｍの位置の場合、（ｂ）はＡＢＳ面から２２ｎｍの位置の場合である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る磁気記憶装置の効果を説明するための特性図で、磁気記録媒体面（ｘｙ平面）におけるＡＣ磁界のトラック方向成分（ｘ方向成分）の２次元強度を示す。
【図１１】本発明の実施の形態に係る磁気記憶装置の効果を説明するための特性図で、磁気記録媒体面（ｘｙ平面）におけるＡＣ磁界のクロストラック方向成分（ｙ方向成分）の２次元強度を示す。
【図１２】本発明の実施の形態に係る磁気記憶装置の効果を説明するための特性図で、磁気記録媒体面（ｘｙ平面）におけるＡＣ磁界のトラック方向成分（ｘ方向成分）とクロストラック方向成分（ｙ方向成分）との和の２次元強度を示す。
【図１３】本発明の第１の実施例に係る磁気記憶装置の主要部の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施例に係る磁気記憶装置の全体構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の第１の実施例に係る磁気記憶装置を用いた記録方法を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の第１の実施例に係る磁気記憶装置を用いた記録方法を説明するための模式図で、（a）は上向きの磁化を下向きに書き換える場合、（ｂ）は下向きの磁化を上向きに書き換える場合を示す。
【図１７】本発明の第３の実施例に係る磁気記憶装置の主要部の形状を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者等は、上記目的を達成するための手段について検討した結果、スピントルク型高周波磁界発生素子（ＳＴＯ）の高周波磁界発生層（ＦＧＬ）の幅に対し、その高さが２倍以上、望ましくは３倍以上とすれば良いことが分かった。本発明はこの知見に基づいており、例えば、  
磁気記録媒体と、磁気記録媒体に情報を書き込むための記録磁界を発生する第１の磁極と、前記記録磁極と対向して設けられた第２の磁極と、上記第１又は第２の磁極を励磁するコイルと、磁気記録媒体から情報を読み取る磁気再生素子を少なくとも備える磁気ヘッドを含み、記録信号に対応して正負両方向に変調された信号電流を上記コイルに流すとともに、上記磁気記録媒体を上記磁気ヘッドに対してトラック方向に移動させることにより、上記記録信号に対応する情報を上記記録媒体に書き込む磁気記憶装置において、前記第１及び第２の磁極の間に設けられた高周波磁界発生層（ＦＧＬ）を有し、上記ＦＧＬの、上記磁気記録媒体面の法線方向の長さ（ＦＧＬ高さ）が、上記磁気記録媒体に最も近い部分の上記ＦＧＬにおける上記磁気記録媒体面に平行かつ上記トラック方向と垂直な方向の長さ（ＦＧＬ幅）の２倍以上とする。  
さらに、上記ＦＧＬ高さを上記ＦＧＬ幅の３倍以上とする。又は、上記ＦＧＬを、ＦＧＬ高さがＦＧＬ幅の２倍以上の略直方体形状とする。
【００１８】
マイクロ波アシスト磁気記録方式（ＭＡＭＲ）において、スピントルク型高周波磁界発生素子（ＳＴＯ）中の高周波磁界発生層（ＦＧＬ）の幅に対し、その高さが２倍以上、望ましくは３倍以上とすることにより、記録密度を増大するためにトラックピッチを縮小した場合にも、高い強度のＡＣ磁界を磁気記録媒体記録層へ与えることが可能となり、従って、従来垂直磁気記録方式の超常磁性限界の壁を越えて記録密度を増大することができる。
【００１９】
以下、若干詳細に説明する。
まず、ＦＧＬの各面の名称を次のように定義する。本実施の形態によるＦＧＬは略８面体であり、そのＡＢＳ面に面した（磁気記録媒体に最も近く磁気記録媒体に平行な）面を下面、その対向面を上面、磁気記録媒体のトラック進行方向（ｘ方向）からみた面を正面、その対向面を背面、それ以外の２つの面を側面と呼ぶ。また、上記トラック進行方向をトラック方向又はＦＧＬ厚さ方向、磁気記録媒体面に平行でトラック方向と垂直な方向をクロストラック方向又はＦＧＬ幅方向（ｙ方向）、磁気記録媒体面法線方向をＦＧＬ高さ方向（ｚ方向）と呼ぶ。
【００２０】
ＦＧＬはほぼ上記ＦＧＬ厚さ方向（トラック方向、ｘ方向）に磁気異方軸を有する強磁性体からなり、上記磁気異方軸にほぼ平行に外部磁界を加えたとき、その磁化が上記磁気異方軸の周りに才差運動を行うことによりＡＣ磁界を発生する。上記才差運動はダンピングにより減衰し停止してしまうが、これを防ぐため、通常ＦＧＬに隣接して金属中間層を挟んでＦＧＬとほぼ同じ方向に磁気異方性を有する強磁性体（固定層と呼ぶ）を設ける。固定層は上記外部磁界と同じ方向に磁化される。さらに、上記３つの層を貫通して電子がＦＧＬから固定層へ移動する方向に電流を流す。このとき、固定層磁化と反対向きのスピンを有する電子がＦＧＬの中間層界面付近に蓄積するため、ＦＧＬ磁化は上記電子スピンから外部磁界と逆方向のスピントルクを受ける。これがダンピングとつりあい、ＦＧＬ磁化は磁気異方軸と平行状態に至ることなく、外部磁界を受けて才差運動を続ける。
【００２１】
才差運動するＦＧＬ磁化は、ＦＧＬ表面の各面に磁荷を誘起し、その周囲に高周波磁界を発生する。ここで、簡単のため磁化が磁気異方軸と一定角を保ち才差運動すると仮定すると、正面及び背面に誘起される磁荷は一定で高周波磁界に寄与しないので、以下、上下面及び側面に誘起される磁荷だけを論じる。図１は本実施の形態の、図２は従来法の磁気記憶装置の主要部の形状及び動作を説明するための模式図である。まず、ＦＧＬ磁化がクロストラック方向（ｙ方向）を向いているとき、例えば図２上段に示すように、側面の磁荷により磁気記録媒体位置（ＦＧＬの下方）にクロストラック方向（−ｙ方向）の磁界が生じる。又、ＦＧＬ磁化が磁気記録媒体面法線方向（−ｚ方向）を向いているとき、例えば図２下段に示すように、上下面の磁荷によりトラック方向（ｘ方向、−ｘ方向）の磁界が磁気記録媒体位置（ＦＧＬの真下を除く）に生じる。ここで、ＦＧＬ内部の磁化が一様であると仮定すると、上記各磁界の大きさは、各面の大きさと各面から磁気記録媒体位置までの距離に依存する。ＡＢＳ面から磁気記録媒体位置（磁気記録媒体内の１箇所で代表する）までの距離を一定とすると、図２の右側の図に示すように、ＦＧＬ正面の面積を縮小するのに伴い、磁気記録媒体位置での磁界が減少してしまう。
【００２２】
これに対して、本実施の形態では、図１右上に示すように、正面形状（ＦＧＬ高さｈとＦＧＬ幅ｗ）の縦横比を変えて側面（斜線部）の面積を増大することにより、磁化がクロストラック方向（ｙ方向）を向いているとき、磁気記録媒体の位置での磁界を増大することができる。また、同様に図１左上に示すように、正面形状を台形状に変えることにより、側面の面積を増大するとともに、ＦＧＬ側面の上部（上面に近い側）の磁荷（磁気双極子）のつくる磁界分布がより広範な分布となるため、磁界は磁気双極子から離れた磁気記録媒体位置までより一層届くようになる。また、図１下段に示すように、ＦＧＬ磁化が磁気記録媒体面法線方向（−ｚ方向）を向いた場合にも、ＦＧＬ高さｈを増大することにより、ＦＧＬ上下面の磁荷（磁気双極子）のつくる磁界分布がより広範な分布となるため、磁気記録媒体位置におけるトラック方向磁界は増大する。ここで、発明者らの検討によれば、高周波磁界による媒体磁化反転のアシスト効果は、クロストラック方向及びトラック方向に各々線偏光したＡＣ磁界に対して、ほぼ同様である。従って、本実施の形態によれば、磁気記録媒体位置におけるＡＣ磁界強度が増大し、より大きなアシスト効果が得られる。
【００２３】
次に、ＡＣアシスト効果による記録密度向上を達成するために必要なＡＣ磁界強度について説明する。発明者等の検討によれば、ＡＣアシスト効果による媒体磁化の反転機構は以下のとおりである。以下、わかり易く説明するため、単層媒体にクロストラック方向（ｙ方向）に線偏光したＡＣ磁界を加えた場合について述べるが、円偏光の場合も基本的に同様である。図４に様々な設計の磁気記録媒体において、磁気記録媒体を構成する磁性結晶粒に選択的反転が生じる場合の磁化反転指標と熱安定性指標の関係を調べたシミュレーション結果を示す。ここで、磁化反転指標は、規格化した記録信号磁界の時間変化Ｈ（ｔ）と、規格化した媒体磁化ｍのｚ成分の時間変化ｍｚ（ｔ）の差の絶対値の時間平均で定義されるもので、小さいほど良好な記録ができることを示す。又、熱安定性指標は前述の磁気異方性エネルギー（Ｋｕ×Ｖ）と熱擾乱エネルギー（ｋ×Ｔ）の比（多層媒体の場合は各層に対するＫｕＶ／ｋＴの和）で定義され、大きいほど熱安定性、熱擾乱に対する耐力が高いことを示す。反転性能と熱安定性はトレードオフの関係にある。ここで、反転性能が高く熱安定性が低い解（ｔｙｐｅ−１、図４の黒丸）と反転性能低く熱安定性高い解（ｔｙｐｅ−２、図４の白丸）に対して、反転前後におけるＡＣ磁界及び媒体磁化の時間変化の様子（シミュレーション結果）を各々図６及び図７に示す。又、図５に上記ｔｙｐｅ−１及びｔｙｐｅ−２に対してダンピング係数αと異方性磁界Ｈｋの関係を示す。
【００２４】
反転性能が高く熱安定性が低いｔｙｐｅ−１の反転解はαが大きく、比較的ダンピングの大きいため磁化は外部磁界の変化に追随するとともに、強制振動によりＡＣ周波数で振動し、磁化が磁気記録媒体面と略平行となり、運動周波数がＡＣ周波数とほぼ整合して反転する。そこで、反転が、（１）ｚ方向を向いた磁化ｍ が、主磁極からのＤＣ磁界に追随すると同時にＡＣ磁界のｙ成分（Ｈａｃ）からトルクを受けて、（ＡＣ周期の半分以下の）時間Δｔ内に角度θまで変化するステップＩと、（２）面内磁界からのトルクにより反転するステップＩＩ、からなると考える。ＤＣ磁界とｚ軸の成す角をθ１、ＡＣ磁界による角度変化分をθ２とすると、θ＝θ１＋θ２。
【００２５】
一方、反転性能が低く熱安定性は高いｔｙｐｅ−２の反転解はαが小さく、磁化は異方性軸を中心とする才差運動を行うが、ＡＣ磁界により才差運動の周波数がシフトしてＡＣ周波数とほぼ整合し、かつ両者の位相差が反転促進方向にマッチングすると反転する。即ち、反転は、ｚ方向を軸にある角度で才差運動する磁化ｍが、ＡＣ磁界のｙ成分及びｘ成分（Ｈａｃ）からトルクを受けて、時間Δｔ内に角度θまで変化するステップＩと、上記同様のステップＩＩからなると考える。このとき、才差運動による磁化とｚ軸のなす角をθ１、ＡＣ磁界による角度変化分をθ２とすると、上記と同様にθ＝θ１＋θ２。
ここで、θが有効磁界のｚ成分がほぼ０となる角度とすると、このとき面内方向回転トルクがほぼ０となるため反転時間が十分に確保されてステップＩＩがほぼ自動的に進むと考えられる。以上より、  
Δｍ＝γ・Ｈａｃ・ｍ・Δｔ＞ｍ ｓｉｎθ２、  
かつ、  
Ｈｅｆｆ＝Ｈｋ・ｃｏｓθ＋Ｈｅｘｔ＿ｚ＋Ｈｄ＿ｚ＋Ｈｅｘｃｈ＿ｚ＝０、  
従って、反転可能な異方性磁界Ｈｋの最大値は、以下の式で表される。なお、Ｈｅｘｔ＿ｚは外部磁界、Ｈｄ＿ｚは反磁界、Ｈｅｘｃｈ＿ｚは交換磁界の各々のｚ成分を示す。  
Ｈｋ〜（Ｈｅｘｔ＿ｚ＋Ｈｄ＿ｚ＋Ｈｅｘｃｈ＿ｚ）／ｃｏｓ（θ１＋θ２）。  
ここで簡単のため、θ１をＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルにおける有効磁界が最大となる４５度と仮定すると、  
Ｈｋ〜２０．５・（Ｈｅｘｔ＿ｚ＋Ｈｄ＿ｚ＋Ｈｅｘｃｈ＿ｚ）／（ｃｏｓθ２−ｓｉｎθ２）＝２０．５・（Ｈｅｘｔ＿ｚ＋Ｈｄ＿ｚ＋Ｈｅｘｃｈ＿ｚ）／｛（１−（γ・Ｈａｃ・Δｔ）２）０．５−γ・Ｈａｃ・Δｔ｝。  
上式から、ＡＣ磁界（Ｈａｃ）の存在により、反転可能な異方性磁界Ｈｋの最大値は、  
１／｛（１−（γ・Ｈａｃ・Δｔ）２）０．５−γ・Ｈａｃ・Δｔ｝  
倍に増大する。発明者等の検討によれば、例えば、Ｈａｃが１０００ｋＯｅ、ＡＣ周波数が３０ＧＨｚ程度のとき、効率的なアシスト効果が得られ、このとき、反転可能な異方性磁界Ｈｋは、上式より、約１．５倍程度増大する。従って、従来垂直磁気記録媒体の平均的なＨｋ、１０〜２０ｋＯｅに対して、ＭＡＭＲにおいては平均的なＨｋを約２０ｋＯｅ〜３０ｋＯｅ以上とすることが可能となる。即ち、効率的なアシスト効果を得るためには、ＡＣ磁界はおよそ１ｋＯｅ以上あることが望ましい。
【００２６】
図８、図９に、各々図２、図１に対応した磁界分布を示す。まず、従来法でＡＢＳ面から１４ｎｍの位置において（図８（ａ））、正面形状が４０ｎｍ角の正方形の場合、クロストラック（ｙ）方向、トラック（ｘ）方向ともに１．２５ｋＯｅ以上のＡＣ磁界が得られる。一方これを２０ｎｍ角正方形に縮小すると、ＡＣ磁界分布幅は縮小するが、強度は０．７５ｋＯｅ程度に減少してしまう。さらにＡＢＳ面から２２ｎｍの位置まで離れると（図８（ｂ））、４０ｎｍ角正方形から２０ｎｍ角にすることによりＡＣ磁界強度は半分に減少する。次に、図１に示すようにＦＧＬの正面形状を長方形又は台形とした場合の同様の結果を図９に示す。高さを４０ｎｍに保ったまま幅を２０ｎｍに縮小すると（図９（ａ）右図）、分布幅は２０ｎｍ角正方形の場合（図８（ａ）右図）とほぼ等しいまま、クロストラック（ｙ）方向のＡＣ磁界強度が１ｋＯｅ近くまで増大する。又、高さと共に、上面の幅も４０ｎｍに保ったまま、底面の幅を２０ｎｍに縮小すると（図９（ａ）左図）、やはり分布幅は２０ｎｍ角正方形の場合とほぼ等しく、クロストラック（ｙ）方向のＡＣ磁界強度が１ｋＯｅを超えるとともに、トラック（ｘ）方向の強度も１ｋＯｅに増大する。ＦＧＬからの距離が２２ｎｍの場合にも図１に示すＦＧＬ（図９（ｂ））が図２のそれ（図８（ｂ）右図）よりも大きな磁界強度を得ることができる。
【００２７】
さらに広い範囲で縦横比を変えたときの効果を見るために、図１０〜図１２にＦＧＬ高さｈを変えたときの、磁気記録媒体領域におけるＡＣ磁界強度分布を簡易的に計算した結果を示す。図１０は、浮上面からの距離ｚが１０ｎｍ、ＦＧＬの幅が２０ｎｍ、ＦＧＬの高さが２０ｎｍから８０ｎｍに変化したときの磁気記録媒体面（ｘｙ平面）におけるＡＣ磁界のトラック方向成分（ｘ方向成分）の２次元強度を並べたもので、黒から白へ強度が０ｋＯｅから２ｋＯｅに変化することを表わしている。図１１はＡＣ磁界のクロストラック方向成分（ｙ方向成分）に対する同様の図、図１２は、上記２成分の和に対する同様の図である。例えば、ＦＧＬの幅と高さの比を１：４と極端に縦長にした場合、磁気記録媒体内部において非常に大きなピーク強度が得られることがわかる（図１２の最下段）。従って、本実施の形態により、トラック幅を４０ｎｍ以下にしてもＡＣアシスト効果を得ることが可能となる。
【００２８】
なお、従来、ＦＧＬの正面形状については、面内に均一で位相のそろった磁化の才差運動を行わせるため、一般的に正方形に近いことが好ましいとされてきた。本実施の形態ではＦＧＬ正面形状を変形するため、ＦＧＬ内の磁化が不均一となる懸念がある。しかしながら、公知のＬＬＧ計算等を用いた発明者等の検討によれば、ＦＧＬが十分に小さいとき、ほぼ均一な磁化挙動が保たれることがわかった。これは、ＦＧＬの大きさが十分小さい場合、系全体の静磁界エネルギーが小さく、磁壁が生じないためである。なお、正面形状は、ＦＧＬ高さｈが幅ｗより２倍以上、望ましくは３倍以上大きければ、縦長長方形や台形に限るものではなく、側面部が湾曲した形状等としてもよい。但し、磁壁は側面等に極端な屈曲部があると生じやすいので、側面形状は十分に滑らかにすることが好ましい。
【００２９】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００３０】
本発明の第１の実施例につて、図１３〜図１６を用いて説明する。
【００３１】
図１３は、本実施例に係る磁気記憶装置（磁気記録再生装置）の構成例の一部である磁気記録再生ヘッドの概略図を示す。磁気記録再生ヘッドは、磁気記録媒体１３０上をクリアランス１０１で相対的に１００方向（ｘ方向）に走行するスライダ１５０上に形成された、再生ヘッド部１１０、記録ヘッド部１２０を有する。符号１５１はＣＶＤ−Ｃ、ＦＣＡＣ（Filtered Cathodic Arc Carbon）などからなるヘッド保護層で、符号１５２は磁気記録再生ヘッドの浮上面（ＡＢＳ:Air Bearing Surface）である。スライダ１５０は、磁気ヘッド磁極部の浮上量が磁気記録媒体全周に亘って１０ｎｍ程度になるように、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣセラミックスのＡＢＳ面を負圧が発生するようにエッチング加工を施したもので、大きさはフェムト型で０．８５×０．７×０．２３ｍｍ程度である。本実施例では、磁気記録再生ヘッドは再生ヘッド部１１０が先頭で記録ヘッド部１２０が後方になる向きに磁気記録媒体１３０が相対的に移動する構成としているが、逆構成であったとしても良く、またヘッド保護層１５１はなくても良い。
【００３２】
再生ヘッド部１１０は、シールド層１１１、再生センサ素子（磁気再生素子）１１２、上部磁気シールド１１３と下部磁気シールド１１４とを有する。再生センサ素子１１２は磁気記録媒体からの信号を再生する役割を担うもので、その構成としては、ＴＭＲ（Tunneling Magneto−Resistive）効果、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ効果、ないしはＥＭＲ（Extraordinary Magneto−Resistive）効果を有するもの、更にはＳＴＯ（Spin Torque Oscillator）効果を応用したものや、いわゆる差動型であっても良い。その素子幅Ｔｒｗは、目標とする記録磁界、記録密度に応じて設計、加工され、その大きさは８０ｎｍないし５ｎｍ程度である。なお同図で出力の取り出し端子は省略して記載してある。
【００３３】
記録ヘッド部１２０は高周波磁界１４５を発生するための高周波磁界発生素子１４０、記録ヘッド磁界１２１を発生するための第１の記録磁極１２２、高周波磁界発生素子１４０の磁化回転方向などを制御するための第２の記録磁極１２４、記録磁極を励磁するためのＣｕなどからなるコイル１２３で構成される。なお、図面上ではコイル１２３が第１の記録磁極１２２の左右に分かれて記載されているが、実際は第１の記録磁極１２２を取り巻くように配置されている。符号１２５は、第１の記録磁極１２２と第２の記録磁極１２４との間の磁気ギャップ部を示す。ここでこれらの記録磁極は、ＦｅＣｏＮｉ、ＣｏＦｅ合金などの高飽和磁束軟磁性膜をメッキ法もしくはスパッタ法などで形成される。記録に寄与する記録素子の幅Ｔｗｗは、目標とする記録磁界、記録密度に応じて設計、加工され、その大きさは１６０ｎｍないし１０ｎｍ程度である。また構造を適正化して第１の記録磁極と第２の記録磁極の役割を変えてもよい。
【００３４】
高周波磁界発生素子１４０は、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅなどの軟磁性合金、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒなどの硬磁性合金、Ｆｅ０．４Ｃｏ０．６、Ｆｅ０．０１Ｃｏ０．９９、Ｃｏ０．８Ｉｒ０．２などの負の垂直磁気異方性を有する磁性合金、またＣｏＦｅＧｅ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＦｅＡｌ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＳｉなどのホイスラー合金、ＴｂＦｅＣｏなどのＲｅ−ＴＭ系アルモファス系合金、Ｃｏ／Ｆｅ、Ｃｏ／Ｉｒなどの磁性人工格子などからなる高周波磁界発生層（ＦＧＬ）１４１、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｃｕなどの非磁性伝導材料などからなる中間層１４２、更に高周波磁界発生層ＦＧＬ１４１にスピントルクを与えるためのスピン注入固定層１４３などから構成される。非磁性中間層１４２の膜厚は、高いスピン注入効率を得るために、その膜厚を０．２ないし４ｎｍの程度とすることが好ましく、スピン注入固定層１４３としては、垂直異方性を持った材料を用いることによりＦＧＬ１４１の発振を安定させることが出来るので、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｄ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄなどの人工磁性材料を用いることが好ましい。更にＦＧＬ１４１の高周波磁化回転を安定化させるため、スピン注入固定層１４３と同様の構成の回転ガイド強磁性層をＦＧＬ１４１に隣接して設けても良い。またスピン注入固定層１４３とＦＧＬ１４１の積層順は逆にしても良い。なお、スピンは直流電源１４４からＦＧＬ１４１などに供給されるが、図１３ではその構造を示す為に電流の供給端子は省略して簡略化して記載してある。
【００３５】
ＦＧＬ１４１は、底面（ＡＢＳ面）におけるクロストラック方向の幅を約２０ｎｍ、高さを約５０ｎｍ、上面におけるクロストラック方向の幅を約５０ｎｍ、厚さを約１０ｎｍとした。これらの寸法は、目標とする記録磁界、記録密度に応じて適宜設計、加工調整することが好ましい。例えば、上記ＦＧＬ１４１の正面形状は逆台形なので、スライダ加工時の記録ヘッド近傍ラッピング量を小さくすると、上記底面（ＡＢＳ面）におけるクロストラック方向の幅が減少するので、記録トラック幅を小さくすることができる。但し、これに伴いＡＣ磁界強度が低下し、アシスト効果が減少するので、上記ラッピングは記録特性との兼ね合いで決定することが好ましい。
【００３６】
磁気記録媒体１３０は、ガラスやＮｉＰメッキＡｌなどから構成される非磁性基板１３６上に、ＦｅＣｏＴａＺｒなどからなる軟磁性下地層１３５、ＣｏＣｒＰｔ、Ｌ１２−Ｃｏ３Ｐｔ基合金、Ｌ１２−（ＣｏＣｒ）３Ｐｔ基合金、Ｌ１１−Ｃｏ５０Ｐｔ５０基合金、ＣｏＣｒＢ／Ｐｔ、ＣｏＢ／Ｐｄ磁性人工格子、Ｌ１０型ＦｅＰｔ、などを主な構成要素とする磁性膜からなる第一、第二の記録層１３４、１３３、更にＣなどからなる保護層１３２、及び潤滑層１３１などから構成される。ここで記録層の少なくとも一層は垂直磁気異方性を持つ材料であることが好ましく、その磁化の共鳴周波数と高周波磁界発生素子１４０の高周波磁界の発振周波数は大きくは違わないことが好ましい。なお磁気的な結合を制御するための中間層を両層の間に設けてもよい。また軟磁性下地層１３５と非磁性基板１３６との間に少なくとも一層の非磁性層を、また軟磁性下地層１３５と磁性層（記録層）との間にＲｕなどの少なくとも一層の非磁性中間層やそれに加えて磁性中間層を設けても良い。更に軟磁性下地層１３５を、Ｒｕなどを介した２層構造としたり、磁性層（記録層）を単層もしくは、３層以上の多層構造としても良い。なお本実施例では、非磁性基板１３６の片面に磁性層などを設けた例を示したが、これらを非磁性基板１３６の両面に設けても良い。本実施例では磁気記録媒体１３０は各ビットが連続して存在する連続媒体の例を示したが、基板上に１０ｎｍ程度の磁性パターンを設けたパターン媒体でもよい。
【００３７】
図１４には、本実施例に係る磁気記憶装置（磁気記録再生装置）の構成例を示す。上位システムからの記録、再生の命令に従い、磁気記録媒体２０１は所定の回転数でスピンドルモータ２００により回転、再生ヘッドにより、予め装置製造工程で磁気記録媒体に記録されたサーボ情報からの信号を用いて磁気記録媒体上の位置を検出し、再生ヘッド部と記録ヘッド部とを含むヘッドスライダ（磁気記録再生素子搭載スライダ）２０３及びサスペンション２０４とからなる、磁気ヘッドＨＧＡ（Head Gimbal Assembly）２０５を、アーム２０２を介してアクチュエータ２０６で制御することで磁気記録媒体２０１の所定の記録トラック上に移動（シーク動作）、その位置でフォローイング動作をする。次いでそのトラック上で、情報記録時には、記録信号は、サスペンション２０４に予め設けられた配線を通じて、Ｒ／Ｗ−ＩＣ、信号処理系などを含む回路系２０７によって制御されつつ、記録ヘッド部によって磁気記録媒体上の該記録トラックにマイクロ波アシスト方式（ＭＡＭＲ）で記録される。また情報再生時には、再生ヘッド部により信号が再生され、信号処理系での再生、復調信号処理などを経て情報が読み出される。アクチュエータ２０６がロータリー型のアクチュエータであれば、装置の小型軽量化の点で好ましい。本実施例では、磁気記録媒体２０１が１個、磁気ヘッドスライダが２個の場合を示したが、磁気記録媒体１個に対し磁気ヘッドスライダが１個でも良く、また磁気記録媒体、磁気ヘッドを目的に応じて複数個に適宜増やしても良い。
【００３８】
図１５を用いて、本実施例に係る磁気記憶装置における第１の記録磁極１２２からの磁界で磁化反転が決まる場合の情報記録動作を模式的に説明する。両極性の記録信号電流をコイル１２３に流すことにより、第１の記録磁極１２２、磁気記録媒体１３０の軟磁性下地層１３５、第２の記録磁極１２４を含む磁気回路に磁束を発生する。これにより、磁気記録媒体記録層１３３及び高周波磁界発生素子１４０の位置に、記録信号電流の向きに応じた磁界が生じる。また同時に、高周波磁界発生素子１４０に直流のＳＴＯ通電電流１４９を流す。これにより高周波磁界発生層（ＦＧＬ）１４１の磁化が才差運動を行い、高周波磁界１４５が発生する。磁気記録媒体内において一定強度以上の記録ヘッド磁界（記録磁界）１２１と高周波磁界１４５が重畳した記録領域で、上記高周波磁界のアシスト効果により上記記録磁界方向に応じて記録層１３３が磁化される。記録層１３３内の矢印１３７、１３８は、それぞれ磁気記録媒体に記録された上向き、下向きの磁化を示す。磁気記録媒体１３０を、第１の記録磁極等を含む記録ヘッド部１２０に対してトラック方向１００に移動させることにより、記録情報に応じた磁化情報がトラック方向に順次記録される。ここで、上記第１の記録磁極１２２、第２の記録磁極１２４、軟磁性下地層１３５の形状と磁気特性を最適設計することにより、上記記録領域における記録ヘッド磁界１２１の絶対強度と磁気記録媒体面法線と成す角度が各々、１０ｋＯｅ以上、２０度〜７０度となるようにした。又、高周波磁界発生素子１４０を最適設計することにより、上記マイクロ波の磁界強度（振幅）と発振周波数が各々、１ｋＯｅ以上、２０〜４０ＧＨｚとなるようにした。
【００３９】
図１６に、磁気記録媒体１３０に図１５で示した記録を行う時の高周波磁界発生素子１４０の各層の磁化状態を模式的に示す。ここで符号１４６はスピン注入固定層１４３の磁化、符号１４７は高周波磁界発生層（ＦＧＬ）１４１の磁化、符号１４８は高周波磁界発生層（ＦＧＬ）の磁化１４７の回転方向、符号１４９は高周波発生素子に電源１４４から供給される直流のＳＴＯ通電電流１４９である。磁気記録媒体１３０の記録層１３３に記録された上向きの磁化１３７を下向きに書き換える場合の概念図を図１６（ａ）に示す。この場合には、第１の記録磁極１２２から、図で下向きの記録磁界１２１が発生するように記録ヘッドのコイル１２３に記録信号電流を通電する。このとき、第１の記録磁極１２２からの磁界の一部が第２の記録磁極１２４に向けてギャップ部１２５にも発生する。同図に示すように、スピン注入固定層１４３、高周波磁界発生層（ＦＧＬ）１４１の磁化を図１６（ａ）上で右向きに配向させるのに十分強い発振制御磁界１２６が発生するように、予め第１の記録磁極１２２、第２の記録磁極１２４、磁気ギャップ部１２５などの構造、材料、更には高周波磁界発生素子１４０の構造、材料などを設計しておく。同時に、ＳＴＯ通電電流１４９により、電子がＦＧＬ１４１から中間層を経てスピン注入固定層１４３へ流れるが、スピン注入固定層内において同固定層磁化と同じ向きのスピンを持った電子の伝導度が、これと逆向きのスピンを持った電子の伝導度より大きいため、固定層磁化と逆向きのスピンを持った電子が中間層で反射され、中間層／ＦＧＬ界面付近に蓄積する。ＦＧＬ磁化１４７は、発振制御磁界１２６からＦＧＬ層面内方向に、上記電子スピンより磁化をＦＧＬ面に近付ける方向に、又、ＦＧＬ１４１の異方性磁界の符号に応じてＦＧＬ面と垂直な方向に、各々トルクを受けることにより、減衰することなく発振制御磁界１２６を回転軸として才差運動を行う。これにより、磁気記録媒体位置に媒体面内で回転もしくは直線振動する高周波磁界を発生し、この高周波磁界１４５が下向きの記録磁界１２１をアシストすることにより磁気記録媒体の上向き磁化１３７は下向き磁化１３８に反転、情報の書き換えが行われることになる。なおここで、上記の発振周波数は発振制御磁界とＦＧＬの異方性磁界の和によって決まる。このため例えば軟磁性材料や負の垂直磁気異方性材料でＦＧＬを構成した場合には、その異方性磁界は小さいので、ＦＧＬの発振周波数は発振制御磁界１２６の強さに応じて決まることになる。
【００４０】
次に上記と反対に、記録層１３３に記録された下向きの磁化１３８を上向きに書き換える場合について、図１６（ｂ）の概念図を用いて説明する。まずスピン注入固定層１４３及びＦＧＬ１４１に、図１６（ａ）と逆向き（左向き）の強い発振制御磁界１２６を印加し、スピン注入固定層１４３及びＦＧＬ１４１の磁化の向きを、図中左向きになるように高速でスウィッチさせる。ＳＴＯ通電電流１４９の方向は変わらず、先ほどとは逆向きのスピンを持つ電子が中間層／ＦＧＬ界面付近に蓄積するので、ＦＧＬ１４１における発振制御磁界、電子スピン、磁気異方性による実効磁界の向きが図１６（ａ）の場合と全て反対向きとなり、逆方向に才差運動を行う。これにより発生する高周波磁界１４５が上向きの記録磁界１２１をアシストすることにより磁気記録媒体の下向き磁化１３８は上向き磁化１３７に反転、情報の書き換えが行われることになる。なお上記で適正な調整を行えば、第１の記録磁極と第２の記録磁極の役割を変えることもできる。
【００４１】
図１４に示す磁気記憶装置を用い、高周波磁界発生素子のＦＧＬの底面（ＡＢＳ面）におけるクロストラック方向の幅ｗを約２０ｎｍ、高さｈを約５０ｎｍ、上面におけるクロストラック方向の幅を約５０ｎｍ、厚さを約１０ｎｍの逆台形形状としたところ、良好な書き込み特性を得ることができた。これにより、記録密度を向上することができる。
【００４２】
以上、本実施例によれば、高い強度のＡＣ磁界を磁気記録媒体の記録層へ与えることが可能なマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッド及び記録密度の向上が可能な磁気記憶装置を提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
本発明の第２の実施例について説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。
【００４４】
本実施例では、ＭＡＭＲ方式において、高ＡＣ磁界強度が得られるだけでなく、製造誤差による性能バラツキが小さく、特性の安定した磁気記憶装置の例を説明する。本実施例では、ＦＧＬの構造を除いて実施例１とほぼ同様の装置構成を用いるので、以下、ＦＧＬの構造についてのみ説明する。
【００４５】
本実施例では、高周波磁界発生素子１４０のＦＧＬ１４１を、クロストラック方向の幅ｗが約２０ｎｍ、高さｈが約６０ｎｍ、厚さが約１０ｎｍの直方体とした（トラック方向から見た場合には縦長の長方形）。本実施例では、スライダ加工時のラッピング量が変動しても、クロストラック方向の幅が変化しない。これにより、上記ラッピング量がバラついても、特性が変化することが比較的少ない。
【００４６】
図１４に示す磁気記憶装置に上記高周波磁界発生素子を設置して書き込みを行ったところ実施例１以上に良好な書き込み特性を得ることができた。これにより、記録密度を更に向上することができる。又、特性の変化も低減することができた。
【００４７】
以上、本実施例によれば、高い強度のＡＣ磁界を磁気記録媒体の記録層へ与えることが可能なマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッド及び記録密度の向上が可能な磁気記憶装置を提供することができる。また、特性の変化も低減することができる。
【実施例３】
【００４８】
本発明の第３の実施例について図１７を用いて説明する。なお、実施例１又は２に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。
【００４９】
本実施例では、ＭＡＭＲ方式において、高ＡＣ磁界強度が得られるだけでなく、製造誤差による性能バラツキが小さく、特性の安定した磁気記憶装置の例を説明する。本実施例では、ＦＧＬの構造を除いて実施例１とほぼ同様の装置構成を用いるので、以下、ＦＧＬの構造についてのみ説明する。本実施例では、図１７に示すように、高周波磁界発生素子１４０のＦＧＬを正面側からみたときの側面形状を、その媒体面法線方向に対する角度が、浮上面近くでは比較的小さく、浮上面から離れるにつれ増大するように、凹に湾曲したラッパ形状とした。これにより、上記実施例１及び２の長所を両立することができる。
【００５０】
図１４に示す磁気記憶装置を用い、上記ＦＧＬの底面幅ｗを２０ｎｍ（従来の半分）、上面幅を４０ｎｍ、高さｈを４０ｎｍ、厚さ１０ｎｍのラッパ形状としたところ、良好な書き込み特性を得ることができた。これにより、記録密度を向上することができる。
【００５１】
以上、本実施例によれば、高い強度のＡＣ磁界を磁気記録媒体の記録層へ与えることが可能なマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッド及び記録密度の向上が可能な磁気記憶装置を提供することができる。また、特性の変化も低減することができる。
【００５２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１００：磁気ヘッドの走行方向、１０１：磁気ヘッドと磁気記録媒体のクリアランス、１１０：再生ヘッド部、１１１：シールド層、１１２：再生センサ素子、１１３：上部磁気シールド、１１４：下部磁気シールド、１２０：記録ヘッド部、１２１：記録ヘッド磁界、１２２：第１の記録磁極、１２３：コイル、１２４：第２の記録磁極、１２５：磁気ギャップ部、１２６：発振制御磁界、１３０：磁気記録媒体、１３１：潤滑層、１３２：保護層、１３３：多層構造を有する記録層（第二の記録層）、１３４：第一の記録層、１３５：軟磁性下地層、１３６：非磁性基板、１３７：上向きの磁化、１３８：下向きの磁化、１４０：高周波磁界発生素子、１４１：高周波磁界発生層（ＦＧＬ）、１４２：非磁性中間層、１４３：スピン注入固定層、１４４：直流電源、１４５：高周波磁界、１４６：スピン注入固定層の磁化、１４７：高周波磁界発生層（ＦＧＬ）の磁化、１４８：高周波磁界発生層（ＦＧＬ）の磁化の回転方向、１４９：ＳＴＯ通電電流、１５０：スライダ、１５１：ヘッド保護層、１５２：磁気記録再生ヘッド浮上面（ＡＢＳ）、２００：スピンドルモータ、２０１：磁気記録媒体、２０２：アーム、２０３：磁気記録再生素子搭載スライダ（ヘッドスライダ）、２０４：サスペンション、２０５：ＨＧＡ（磁気ヘッド）、２０６：アクチュエータ、２０７：回路系。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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