(57)【要約】【課題】マイクロ波アシスト記録において、１平方インチ当たり２テラビットを超える記録密度が実現可能な磁気記録装置を実現する。【解決手段】高周波磁界創生層幅の狭小化に伴う高周波磁界強度の不足と高周波磁界強度勾配の劣化を補うため、主磁極５の幅と高周波磁界創生層２の幅と同程度にし、さらに、磁化反転に有効な高周波磁界成分の変化が最大となる位置と、ヘッド磁界が用いる高周波磁界（強度と周波数）における記録媒体の反転磁界強度となる位置とを一致させる。【選択図】図１１
2013235621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録磁界を発生する記録磁極と、
前記記録磁極に近接して配置された高周波磁界発生素子とを備え、
前記高周波磁界発生素子は、スピン注入層と非磁性スピン伝導層と高周波磁界創生層を有し、
前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅は３０ｎｍ未満であり、
浮上面で見たとき、前記記録磁極のトラック幅方向の幅が前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅の０．５から１．５倍の範囲であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、
前記記録磁極のトラック幅方向の幅が前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅の０．５から１．０倍の範囲であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、
前記記録磁極の端部と前記高周波磁界創生層の端部との距離が、前記記録磁極のトラック幅方向の幅の０．２５から０．６５倍の範囲であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気ヘッドにおいて、
前記高周波磁界発生素子は、負の垂直磁気異方性を有する磁性体を含むことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
前記磁気記録媒体に対して記録及び再生動作を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上の所望の位置に駆動するヘッド駆動部とを備え、
前記磁気記録媒体は、非磁性基板上に記録層と共鳴層を積層した構造を有し、
前記磁気ヘッドは、記録磁界を発生する記録磁極と、前記記録磁極に近接して配置された高周波磁界発生素子とを備え、前記高周波磁界発生素子は、スピン注入層と非磁性スピン伝導層と高周波磁界創生層を有し、
前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅は３０ｎｍ未満であり、
浮上面で見たとき、前記記録磁極のトラック幅方向の幅が前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅の０．５から１．５倍の範囲であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気記録装置において、
前記記録磁極のトラック幅方向の幅が前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅の０．５から１．０倍の範囲であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項７】
請求項５に記載の磁気記録装置において、
前記記録磁極の端部と前記高周波磁界創生層の端部との距離が、前記記録磁極のトラック幅方向の幅の０．２５から０．６５倍の範囲であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の磁気記録装置において、
前記高周波磁界発生素子は、負の垂直磁気異方性を有する磁性体を含むことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項９】
記録磁界を発生する記録磁極と、
前記記録磁極に近接して配置された高周波磁界発生素子とを備え、
前記高周波磁界発生素子は、スピン注入層と非磁性スピン伝導層と高周波磁界創生層を有し、
前記高周波磁界発生素子から発生される高周波磁界の周波数をｆrec、ジャイロ磁気定数をγとするとき、前記記録磁界Ｈextの大きさが次式の関係を満たす位置の前後３ｎｍの間に前記高周波磁界創生層の端部を設けたことを特徴とする磁気ヘッド。
【数１】
2013235621.tif 000014
【請求項１０】
記録磁界を発生する記録磁極と、
前記記録磁極に近接して配置された高周波磁界発生素子とを備え、
前記高周波磁界発生素子は、スピン注入層と非磁性スピン伝導層と高周波磁界創生層を有し、
前記高周波磁界発生素子から発生される高周波磁界と共鳴する媒体磁性層の磁気異方性磁界をＨk-resとするとき、前記記録磁界Ｈextの大きさが次式の関係を満たす位置の前後３ｎｍの間に前記高周波磁界創生層の端部を設けたことを特徴とする磁気ヘッド。
【数２】
2013235621.tif 000015
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の磁気ヘッドにおいて、
前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅は３０ｎｍ未満であり、
浮上面で見たとき、前記記録磁極のトラック幅方向の幅が前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅の０．５から１．５倍の範囲であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の磁気ヘッドにおいて、
前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅は３０ｎｍ未満であり、
前記記録磁極の端部と前記高周波磁界創生層の端部との距離が、前記記録磁極のトラック幅方向の幅の０．２５から０．６５倍の範囲であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１３】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
前記磁気記録媒体に対して記録及び再生動作を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上の所望の位置に駆動するヘッド駆動部とを備え、
前記磁気記録媒体は、非磁性基板上に記録層と共鳴層を積層した構造を有し、
前記磁気ヘッドは、記録磁界を発生する記録磁極と、前記記録磁極に近接して配置された高周波磁界発生素子とを備え、前記高周波磁界発生素子は、スピン注入層と非磁性スピン伝導層と高周波磁界創生層を有し、
前記高周波磁界発生素子から発生される高周波磁界と共鳴する前記共鳴層の磁気異方性磁界をＨk-resとするとき、前記記録磁界Ｈextの大きさが次式の関係を満たす位置の前後３ｎｍの間に前記高周波磁界創生層の端部が設けられている
ことを特徴とする磁気記録装置。
【数３】
2013235621.tif 000016
【請求項１４】
請求項１３に記載の磁気記録装置において、
前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅は３０ｎｍ未満であり、
前記磁気ヘッドを浮上面から見たとき、前記記録磁極のトラック幅方向の幅が前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅の０．５から１．５倍の範囲であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の磁気記録装置において、
前記高周波磁界創生層のトラック幅方向の幅は３０ｎｍ未満であり、
前記記録磁極の端部と前記高周波磁界創生層の端部との距離が、前記記録磁極のトラック幅方向の幅の０．２５から０．６５倍の範囲であ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】
本発明は、磁気記録媒体に対して、高周波磁界（以下、マイクロ波と称する）を照射して磁気共鳴を励起し、記録媒体の磁化反転を誘導して、情報を記録する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録において記録密度を高めるためには記録ビットのサイズを低減することが必要であるが、微小な記録ビットを安定的に記録媒体に保持するためには異方性磁界の大きな（あるいは保磁力の大きな）磁性材料を用いて記録媒体を構成する必要がある。異方性磁界の大きな記録媒体に記録動作を行うためにはそれだけ強い記録磁界を用いて記録を行う必要があるが、将来的には記録ヘッドの記録磁界強度は不足すると言われている。そこで、マイクロ波アシスト記録や熱アシスト記録など、記録を行う時のみ一時的に媒体の異方性磁界を低減して記録を行う記録方式が検討されている。
【０００３】
マイクロ波アシスト記録では、強力なマイクロ波帯の高周波磁界をナノメートルオーダーの領域に照射して記録媒体を局所的に励起し、磁化反転磁界を低減して情報を記録する。磁気共鳴を利用するため、媒体異方性磁界に比例する周波数のマイクロ波を用いないと、大きな磁化反転磁界の低減効果は得られない。
【０００４】
特開平７−２４４８０１号公報には、高周波磁界により磁気記録媒体をジュール加熱あるいは磁気共鳴加熱し、媒体保磁力を局所的に低減することにより、情報を記録する技術が開示されている。また、米国特許第７，２５６，９５５号明細書には、垂直記録ヘッド駆動電流と高周波電流を重畳した磁界を記録媒体に印加して、高周波磁界を磁気記録媒体に誘導、記録媒体を局所的に磁気共鳴状態にし、磁化反転磁界を低減して情報を記録する技術が開示されている。
【０００５】
一方、２００７年のＴＭＲＣ（The Magnetic Recording Conference）国際会議の講演予稿、ＴＭＲ２００７−Ｂ７には、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接した磁気記録媒体近傍に、スピントルクによって高速回転する磁化回転体を配置してマイクロ波を発生させ、マイクロ波アシスト記録を行う技術が開示されている。また、J. Appl. Phys., 107, 123914 (2010)では、理論解析により、高周波アシスト磁化反転の特徴を議論しており、高周波磁界強度が強い領域で、アシスト効果が大きく、反転磁界の分散が小さくなることを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４４８０１号公報
【特許文献２】米国特許第７，２５６，９５５号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＴＭＲ２００７−Ｂ７
【非特許文献２】J. Appl. Phys., 107, 123914 (2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
次世代の磁気記録方式に対して現状想定されている程度の記録密度（１平方インチあたり２Ｔビット程度）をマイクロ波アシスト記録で実現するためには、マイクロ波の照射領域の大きさはナノメートルオーダーになる。この程度の領域に強力なマイクロ波を照射するためには、上で説明した従来技術のいずれも性能的に不足である。
【０００９】
ＴＭＲ２００７−Ｂ７に開示された従来技術においては、高周波磁界創生層（ＦＧＬ）の磁化を高速で回転せしめることによって発生する強力な高周波磁界をナノメートルオーダーの領域に照射して記録媒体を局所的に磁気共鳴状態にし、磁化反転磁界を低減して情報を記録することが可能である。記録磁化パタンが、ＦＧＬの形状によって形成されているため、ＦＧＬの幅を狭くすれば、トラック密度を高めることができると考えられている。しかし、トラック密度を高めるためＦＧＬ幅を小さくしていくと、ＦＧＬ幅が３０ｎｍを切るあたりから、相応する狭トラックの記録磁化パタンが得られないことが判明した。
【００１０】
本発明は、マイクロ波アシスト記録において、線記録密度、トラック密度の向上により、１平方インチ当たり２テラビットを超える記録密度が実現可能な磁気記録装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては、ＦＧＬ幅の狭小化に伴う高周波磁界強度の不足と高周波磁界強度勾配の劣化を補うため、記録磁界勾配を利用する。具体的には、記録磁界を発生する主磁極の幅をＦＧＬ幅と同程度又はそれより狭くする。さらに、磁化反転に有効な高周波磁界成分（以下、有効高周波磁界成分と呼ぶ）の変化が最大となる位置に、磁化反転する、しないの境界条件が来るようにヘッド磁界を調整する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のヘッドを用いると、記録媒体の磁化反転条件近傍で有効高周波磁界成分が急峻に変化するので、シャープな磁化状態の境界が形成され、記録密度が１平方インチあたり２Ｔビットを超える磁気記録装置が実現できる。
【００１３】
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】高周波磁界発生層から発生する磁界の説明図。
【図２】記録媒体に投影した主磁極とＦＧＬの位置関係を示す図。
【図３】記録媒体上での有効高周波磁界の分布を示す図。
【図４】クロストラック方向の有効高周波磁界の変化を示す図。
【図５】記録媒体の高周波磁界アシスト磁化反転の特徴を説明する図。
【図６Ａ】有効ヘッド磁界、有効高周波磁界の時間変化を示す図。
【図６Ｂ】ダウントラック方向の有効ヘッド磁界、有効高周波磁界の変化を示す図。
【図７】有効ヘッド磁界と有効高周波磁界との時間変化の軌跡を示す図。
【図８】有効ヘッド磁界と有効高周波磁界との時間変化の軌跡を示す図。
【図９】計算に用いたビットパタン記録媒体のモデルを示す図。
【図１０】記録媒体の高周波アシスト反転特性を示す図。
【図１１】反転確率分布を媒体面に展開した図。
【図１２】ＬＬＧ方程式を用いて、記録ビットとその周辺ビットの反転の有無を調べた図。
【図１３】磁気ディスク装置の全体構成を示す平面模式図。
【図１４】図１３のＡ−Ａ’断面図。
【図１５】磁気ヘッド走行方向と記録媒体との配置関係についての説明図。
【図１６】磁気ヘッド走行方向と記録媒体との配置関係についての説明図。
【図１７】マイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの構成例を示す図。
【図１８】マイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの構成例を示す図。
【図１９】マイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの構成例を示す図。
【図２０】マイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの構成例を示す図。
【図２１】記録ヘッド部及び媒体の断面模式図。
【図２２】記録ヘッド部を浮上面から見た模式図。
【図２３】記録ヘッド部及び媒体の断面模式図。
【図２４】記録ヘッド部を浮上面から見た模式図。
【図２５】記録トラック幅の記録磁極幅依存性を示す図。
【図２６】記録磁極−ＦＧＬ距離に対する、最小記録トラック幅を与える記録周波数を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書においては、当分野で通常用いる下記単位を用いた記載をする場合がある。この場合、下記の換算式を用いると簡単にＳＩ単位系への変換が可能である。
・磁界（Ｏｅ）：１[Ｏｅ]＝１０００／（４π）[Ａ／ｍ]
・磁化（ｅｍｕ／ｃｃ）：１[ｅｍｕ／ｃｃ]＝４π／１００００[Ｔ]
・界面交換結合エネルギー（erg／ｃｍ2）：１[erg／ｃｍ2]＝０．００１[Ｊ／ｍ2]
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、具体構成の詳細説明に入る前に、本発明の原理について説明する。
【００１７】
図１は、高周波磁界創生層（ＦＧＬ）から発生する磁界の一例を示したものである。ＦＧＬからの磁界は、ＦＧＬ内部で磁化が一様で、磁化回転面に垂直な端面に磁化が発生するものとする。図１で、ｓ，ＷFGL，ｈ，ｔFGLは、それぞれ、スペーシング、ＦＧＬの幅、高さ、厚さである。
【００１８】
ここで、記録媒体上のＰ点（Ｘp＜０）における磁界Ｈp（Ｈpx，Ｈpy，Ｈpz）を考える。ＦＧＬ磁化が上を向いている場合、ＦＧＬの上面がＮ極で下面がＳ極となるため、Ｈpx＜０となる。やや小さいが、Ｈpz＞０も成り立つ。ＦＧＬ磁化が回転してｙ方向を向くと、ＦＧＬの向こう側の面がＳ極で手前側の面がＮ極となるため、Ｈpy＜０となる。さらにＦＧＬ磁化が回転して下を向くと、ＦＧＬの下面がＮ極で上面がＳ極となるため、Ｈpx＞０となる。やや小さいが、Ｈpz＞０も成り立つ。同様に、ＦＧＬ磁化が−ｙ方向ではＨpy＞０となり、一周する。この間、Ｐ点での磁界は、反時計回りに回転したことがわかる。
【００１９】
Ｐ点における媒体磁化が上向きである場合、この磁化の歳差運動は反時計回りであるため、ＦＧＬからの高周波磁界によって磁気共鳴が発生し、磁化が反転しやすくなると考えられる。そこで、ＦＧＬから発生する高周波磁界によるマイクロ波アシスト磁化反転の効果を検討するため、有効高周波磁界成分Ｈhf-effを求める。高周波磁界は、ＦＧＬの底面（上底面も含む）及び側面からの磁界を足し合わせることになる。底面からの磁界と側面からの磁界とは、トラックセンター上を除き、一般には直交しない。この点を考慮して、ＦＧＬから発生されるマイクロ波アシスト反転に有効な高周波磁界成分Ｈhf-effを求める必要がある。高周波磁界Ｈhfは、位相が互いに９０度ずれている底面からの磁界Ｈbと側面からの磁界Ｈsとの合成磁界と考えられるので、次式（１）のように表される。
【００２０】
【数１】
2013235621.tif 000003
【００２１】
ここで、アシストに有効な磁界成分は媒体面内に平行であると近似し、ｘ方向、ｙ方向の単位ベクトルｅx，ｅyを用いると、Ｈb，Ｈsは次式（２）となる。
【００２２】
【数２】
2013235621.tif 000004
【００２３】
式（２）を式（１）に代入すると、次式（３）が得られる。
【００２４】
【数３】
2013235621.tif 000005
【００２５】
さらに、マイクロ波アシスト磁化反転に作用する反時計まわり成分のみを考慮し、exp(-iωt)項を無視すると、式（４）のようになる。
【００２６】
【数４】
2013235621.tif 000006
【００２７】
式（４）を用いると、記録媒体の任意の点における有効高周波磁界成分Ｈhf-effを求めることができる。そこで、図２に示すような主磁極５とＦＧＬ２とを配置することを想定し、ＦＧＬより創生される有効高周波磁界成分の特徴を考察する。図２の目盛りの数値の単位はｎｍである。
【００２８】
図３は、幅１５．５ｎｍ、高さ１５ｎｍ、厚さ１４．５ｎｍのＦＧＬ２より創生される有効高周波磁界成分の２次元分布を示したものである。ＦＧＬの主磁極側の一辺の直下でＨhf-effが最大となり、その反対側の辺の直下でＨhf-effがほぼ０となっている。ＦＧＬの厚さで大きな磁界勾配が得られることがわかる。ただし、クロストラック方向の磁界分布を見ると、半値幅がＦＧＬ幅より７ｎｍ大きな２２ｎｍとなっている。従来のように、トラック幅が５０ｎｍより広くて、ＦＧＬからの高周波磁界にて磁化反転パタンを形成する方法を用いると、隣接トラックの磁化反転エラーが避けられない。
【００２９】
図４は、クロストラック方向の有効高周波磁界成分Ｈhf-effの変化を示す図である。図には、厚さ１５ｎｍで、幅×高さの寸法が異なる７種類のＦＧＬについての計算結果を示した。ＦＧＬ幅が３０ｎｍより広い場合には、Ｈhf-effが中心で平坦となりクロストラック方向に大きな変化が見られない。これは、ＦＧＬ中心部は、ＦＧＬ短部からの磁界の影響がほとんどないためと考えられる。ＦＧＬ幅が３０ｎｍより狭い場合には、平坦部がなくなり、値も小さくなっている。ＦＧＬ幅が３０ｎｍより狭くなると、有効高周波磁界成分が小さくなるとともに勾配も緩やかになると推察されるため、相応する狭トラックの記録磁化パタンが得られないと推察される。
【００３０】
そこで、ＦＧＬ幅が狭くても、相応する狭トラックの記録磁化パタンが得られる方法を検討するため、高周波磁化反転特有の性質を利用することにする。なお、以下では、１平方インチあたり２Ｔビットを超える記録密度を実現するため、トラック幅方向の幅が３０ｎｍ未満であるＦＧＬを用いることを前提として検討する。マイクロ波アシスト磁化反転の特徴を”J. Appl. Phys., 107, 123914 (2010)”に従い、図５を用いて説明する。記録層と共鳴層の２層構造を有し、共鳴層に垂直磁気異方性磁界Ｈk-resを有する記録媒体は、横軸に高周波磁界強度Ｈhf、縦軸に印加磁界Ｈextを取ると、大きく３つの領域に分類される。下式（５）で表される線ＬＳより下側の領域は、非反転領域（領域Ａ）である。ただし、回転有効磁界Ｈωは、アシスト記録周波数ｆrec、ジャイロ磁気定数γを使って、式（６）のように表される。
【００３１】
【数５】
2013235621.tif 000007
【００３２】
また、線ＬＳより上で、図中の線ＬＵより下の領域は、不完全反転領域（領域Ｂ）である。線ＬＳより上、かつ線ＬＵより上の領域は完全反転領域（領域Ｃ）である。ここで三つの領域に接する点をλ点（Ｈhf-λ，Ｈext-λ）と定義すると、Ｈhf-λ，Ｈext-λは、それぞれ、次式で表される。
【００３３】
【数６】
2013235621.tif 000008
【００３４】
ここで、図５及び図６Ａ、図６Ｂを参照して、記録媒体に印加される有効ヘッド磁界Ｈextと有効高周波磁界Ｈhf（有効ヘッド磁界、有効高周波磁界の表記は、正しくは、添え字に-effをつけて、Ｈext-eff、Ｈhf-ffと表記すべきであるが、図表、説明等が煩雑となるため、図５，６Ａ，６Ｂ，７，８の説明においては簡単にＨext，Ｈhfと記すことにする）の変化を考える。図５中の線ＣＡ及び線ＢＡのように変化をする場合を考える。線ＣＡの軌跡をたどる場合、完全反転領域Ｃから、非反転領域Ａに至るため、反転する、反転しないがはっきりして、明瞭な反転境界が記録媒体に形成されることが期待される。一方、線ＢＡの軌跡をたどる場合、不完全反転領域Ｂから、非反転領域Ａに至るため、反転境界が不明瞭で、明瞭な反転境界が記録媒体に形成されない。したがって、実際の記録媒体への記録においては、有効ヘッド磁界Ｈextと有効高周波磁界Ｈhfが線ＣＡの軌跡を辿るようにする必要がある。
【００３５】
図６Ａは、記録媒体のある点Ｐの上方をｘ方向にヘッドが通過するときのＨextとＨhfとを示したものである。簡単のためにヘッド走行速度は１ｍ/ｓとしたが他の速度でも磁界強度や以下で議論する磁界の軌跡に影響はない。ＦＧＬの主磁極側端が点Ｐの真上を通過する時間をｔ＝０としている。有効高周波磁界Ｈhfは、ほぼｔ＝０で最大値をとっており、ＦＧＬの主磁極と反対側端が通過するｔ＝１３ｎｓで、いったん０となり、ｔ＝２０ｎｓで再び小さいピークをとった後、減少している。有効ヘッド磁界Ｈextについては、主磁極とＦＧＬの距離ＧMP-FGLが０ｎｍ、４ｎｍ、１０ｎｍの三種類の構造について示してある（それぞれ、Ｈext：ａ、Ｈext：ｂ、Ｈext：ｃ）。図には、記録媒体共鳴層の磁気異方性磁界Ｈk-res＝１７.５ｋＯｅ、アシスト周波数ｆrec＝２５ＧＨｚの場合のλ点の有効ヘッド磁界Ｈext-λを点線で示してある。ＧMP-FGL＝０の場合（Ｈext：ａ）、主磁極端とＦＧＬ端が接しており、Ｈhfが最大値を取った後に、ＨextがＨext-λより小さくなる。ＧMP-FGL＝４ｎｍの場合（Ｈext：ｂ）、Ｈhfが最大値を取るタイミングでＨextがＨext-λとなる。ＧMP-FGL＝１０ｎｍの場合（Ｈext：ｃ）、ＨextがＨext-λより小さくなってからＨhfが最大値を取っている。
【００３６】
そこで、三種類の構造のヘッドについて、Ｈhf(t)横軸、Ｈext(t)を縦軸とし、時間経過による軌跡を示したのが  図６Ｂである。  MP-FGL＝０の場合（軌跡ａ）、有効高周波磁界Ｈhfが有効ヘッド磁界Ｈextより早く減少するため、いったん完全反転領域Ｃを通過するものの、λ点の左側で、反転−非反転の境界となる線ＬＳを通過している。不完全反転領域Ｂを通って、非反転領域Ａに至るため、反転境界が不明瞭で、明瞭な反転境界が記録媒体に形成されないと考えられる。ＧMP-FGL＝４ｎｍの場合（軌跡ｂ）、ＨextがＨext-λに達するタイミングで、Ｈhfが最大値に達しており、λ点の右側で、反転−非反転の境界となる線ＬＳを通過している。完全反転領域Ｃから、非反転領域Ａに至るため、明瞭な反転境界が記録媒体に形成されると期待される。ＧMP-FGL＝１０ｎｍの場合（軌跡ｃ）、ＨextがＨext-λより小さくなった後、しばらくたってからＨhfが最大値に達しており、λ点の左側で、反転−非反転の境界となる線ＬＳを通過している。不完全反転領域Ｂから、非反転領域Ａに至るため、反転境界が不明瞭で、明瞭な反転境界が記録媒体に形成されないか、最初から磁化反転できない。
【００３７】
以上より、主磁極からの磁界がＨhf-λとなる位置近くに、Ｈhfが最大値となるＦＧＬ端を設置することで、λ点の右側を通って反転―非反転の境界となる線ＬＳを通過させることができることがわかった。
【００３８】
λ点の位置は、記録媒体の共鳴層の異方性磁界Ｈk-resや記録周波数ｆrecによって変わるため、実機の設計に当たっては、調整自由度の高い図５中に設定したＨωと式（７）を使って導かれる、
【数７】
2013235621.tif 000009
となる周波数の前後１割程度の周波数でFGLの位置を設定しておき、書込み動作時に、ＳＴＯ駆動電流によって周波数を制御し、最適な書込み状態とするのがよい。１ＧＨｚ上昇あたり約１．３ｎｍ、ＦＧＬの最適位置が主磁極から離れるので、これは、前後３ｎｍに相当する。式（９）となるＨext-λは、式（７）、（８）より、次式のようになる。
【００３９】
【数８】
2013235621.tif 000010
【００４０】
図７は、ＦＧＬ幅１５．５ｎｍ、主磁極幅１４．５ｎｍの図５における線ＬＰａの条件で、中心（ｙ＝０ｎｍ）からクロストラック（ｙ）方向にずれた位置（ｙ＝５ｎｍ，ｙ＝７ｎｍ）での、ダウントラック（ｘ）方向の有効ヘッド磁界と有効高周波磁界との関係のプロファイルを示したものである。ｙ＝５ｎｍでは、λ点を時計回りに安定反転領域Ｃから領域Ａに入っており、良好な磁化反転が起こることが期待される。一方、ｙ＝７ｎｍでは、不安定領域Ｂから領域Ａに入っており、磁化反転がほとんど起こらないと考えられる。このことは、ｙ＝５ｎｍと７ｎｍの間に、シャープな磁化遷移が形成され、１２ｎｍ（２×６ｎｍ）のトラックが形成可能であると考えられる。また、有効高周波磁界が最大となるタイミングでの主磁極からの磁界の大きさは、ｙの値によらずほぼ一定であることから、記録された磁化パタンが湾曲せず、真直ぐであることを示している。主磁極幅をＦＧＬ幅より１ｎｍ程度小さめにするのがよい。
【００４１】
図８は、ＦＧＬ幅１５．５ｎｍ、主磁極幅１９．５ｎｍの組み合わせにおける、中心（ｙ＝０ｎｍ）からクロストラック（ｙ）方向にずれた位置（ｙ＝８ｎｍ）でのダウントラック（ｘ）方向の有効ヘッド磁界と有効高周波磁界との関係の推移を示したものである。ＦＧＬ端を主磁極からの磁界がＨhf-λとなる位置に設置するため、ＧMP-FGL＝７ｎｍとした。この場合、ｙ＝８ｎｍでλ点を通過しており、１６ｎｍ（２×８ｎｍ）の記録トラックが形成されてしまうことがわかる。さらに、有効高周波磁界が最大となるタイミングでの主磁極からの磁界の大きさは、ｙが大きくなる（トラック中心から離れる）と後方に移動しており、記録された磁化パタンが湾曲することを示している。湾曲は、主磁極幅をＦＧＬ幅より若干小さめにした時に最小となる。
【００４２】
以上のように、峡トラック磁化パタンを形成して記録密度を高めるには、
１）主磁極幅をＦＧＬ幅より若干小さめにする、
２）ＦＧＬ端を主磁極からの磁界がＨhf-λとなる位置に設置する、
のが有効である。
【００４３】
ここで、これまでの考察を、計算機シミュレーションを用いて検証する。図９に、計算に用いたビットパタン記録媒体（ＢＰＭ）モデルを示す。ここでは、膜厚４ｎｍの共鳴層１７と膜厚６ｎｍの記録層１８を仮定した。共鳴層１７は異方性磁界Ｈkが１７ｋＯｅ、飽和磁化Ｍｓが５００ｅｍｕ／ｃｃであるとし、記録層は異方性磁界Ｈkが３０ｋＯｅ、飽和磁化Ｍｓが５００ｅｍｕ／ｃｃであるとした。共鳴層１７と記録層１８の間には１erg／ｃｍ2、記録層間には０．５erg／ｃｍ2の交換相互作用を導入した。一軸磁気異方性を有する磁性粒子が一斉回転モデルにしたがって反転するものと考え、その磁化の挙動を次のＬＬＧ（Landau-Lifschitz-Gilbert）方程式を用いて計算する。
【００４４】
【数９】
2013235621.tif 000011
【００４５】
ここで、γはジャイロ磁気定数（１７．６[1/(kOe・ns)]）、αはダンピング定数である。有効磁界Ｈは、磁気異方性磁界（＝Ｈkcosθm：θmは磁化と磁化容易軸のなす角）、静磁界、外部磁界、交換結合磁界及び、高周波磁界の５成分の和で構成される。実際の記録ヘッドにおいては、外部磁界が記録磁極からの記録磁界に相当する。磁化容易軸をｚ軸、初期磁化方向を＋Ｚ方向とすれば、初期磁化方向と反対方向に磁界を印加すると、反転磁界において、磁化が＋ｚ方向から、−ｚ方向に向かってｚ軸を軸とする回転運動をしながら反転する。
【００４６】
図１０は、５％のＨk分散を考慮し、共鳴層に最適な周波数である２５ＧＨｚの高周波数に対する反転特性を示したものである。横軸に実効高周波磁界成分、縦軸に反転磁界をとっている。ラインＭＴ９９９より右上の領域は、１０００粒子中９９９個以上反転した領域、ラインＬＴ０１より左下の領域は、１０００粒子中反転する粒子が１個以下の領域である。両ラインにはさまれた領域は、反転が確率的に発生する。図中、反転磁界が４ｋＯｅ，高周波磁界が１ｋＯｅのところに、λ点に対応した確率的反転領域が狭い「くびれ」が生じている。
【００４７】
本発明は、磁化遷移がこのくびれ近くで形成される場合、シャープな磁化状態の境界形成が期待されることを利用する。Ｈk-resは、搭載されているマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの発振周波数から式（９）を使っておおよその推定が可能である。
【００４８】
図１１は、ＦＧＬとして、Ｂs＝２．３Ｔ、寸法１５．５ｎｍ×１５ｎｍ×１５ｎｍ、主磁極（ＭＰ）としてＢs＝２．３Ｔ、浮上面形状が１４．５ｎｍ×３０ｎｍを仮定し、ＦＧＬ−ＭＰ間隔を４ｎｍの条件にて、有効高周波磁界強度とヘッド磁界の分布を求め、図１０の結果を使って記録媒体の各位置での反転確率に展開したものである。図には、６．２Ｔbit／in2−ＢＰＭ相当の記録ビット、記録後ビット、隣接ビット及び主磁極とＦＧＬの位置関係を併せて示してある。
【００４９】
ＢＰＭでは、１）記録ビットが確実に反転すること、２）記録後ビットが反転しないこと、３）隣接ビットが反転しないこと、の３条件を満たす必要がある。図では、これらの３条件がほぼ満たされていることがわかる。ＦＧＬ−ＭＰ間隔が４ｎｍよりも短いと、反転領域がトラック幅方向に広がり隣接ビットが反転する確率が高くなった。ＦＧＬ−ＭＰ間隔が４ｎｍよりも長いと、反転領域が狭くなり、記録ビットが確実に反転できなくなった。主磁極がトラック幅方向に広い場合には、３条件をすべて満たすＦＧＬ−ＭＰ間隔が見つからなかった。
【００５０】
図１２は、ＬＬＧ方程式を用いて計算したＢＰＭのマイクロ波アシストによる磁化反転の一例を示したものである。白が上向きの磁化状態、黒が下向きの磁化状態を示している。記録ビット（Recording bit）の初期値は白とし、６つの隣接ビットの初期値はランダムとした。図は、全てのビットが白の状態を初期値とした例である。媒体の分散と、初期値のランダムを変え、１０００回計算を行ったところ、記録ビットが全て反転し、６つの隣接ビットは、初期磁化状態が維持された。
【００５１】
本明細書においては、実効ヘッド磁界、実効記録磁界ＨMP-effは、ヘッド磁界のｘ，ｙ，ｚ成分をそれぞれ、ＨMP-x，ＨMP-y，ＨMP-zとして、次式で与えられるものとする。
【００５２】
【数１０】
2013235621.tif 000012
【００５３】
（実施例１）
本実施例では、上で説明したマイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドと磁気記録媒体を組み合わせて磁気記録装置を構成した例について説明する。
【００５４】
図１３及び図１４は、本実施例の磁気記録装置の全体構成を示す模式図である。図１３が上面図、図１４はそのＡ−Ａ’での断面図である。記録媒体１０１は回転軸受け１０４に固定され、モータ１００により回転する。図１４では３枚の磁気ディスク、６本の磁気ヘッドを搭載した例を用いて説明したが、磁気ディスクは１枚以上、磁気ヘッドは１本以上あれば良い。記録媒体１０１は、円盤状をしており、その両面に記録層を形成している。スライダ１０２は、回転する記録媒体面上を略半径方向移動し、リーディング側ないしトレーリング側先端部に磁気ヘッドを有する。サスペンション１０６は、アーム１０５を介してロータリアクチュエータ１０３に支持される。サスペンション１０６は、スライダ１０２を記録媒体１０１に所定の荷重で押しつけるあるいは引き離そうとする機能を有する。磁気ヘッドの各構成要素を駆動するための電流はＩＣアンプ１１３から配線１０８を介して供給される。記録ヘッド部に供給される記録信号や再生ヘッド部から検出される再生信号の処理は、図１４に示されたリードライト用のチャネルＩＣ１１２により実行される。また、磁気記録装置全体の制御動作は、メモリ１１１に格納されたディスクコントロール用プログラムをプロセッサ１１０が実行することにより実現される。従って、本実施例の場合には、プロセッサ１１０とメモリ１１１とがいわゆるディスクコントローラを構成する。
【００５５】
（実施例２）
本実施例では、磁気ヘッドとその走行方向について説明する。
最初に、図１５、図１６を用いて磁気ヘッド走行方向と記録媒体との配置関係について説明する。磁気ヘッド部１０９は、サスペンション１０６に保持されたスライダ１０２に搭載され、記録媒体１０１に対して記録・再生動作を行う。
【００５６】
磁気ヘッドの磁気ヘッドスライダへの載置形態は２種類あり、１つは図１５に示すトレーリング側への配置、もう１つが図１６に示すリーディング側への配置である。ここで、トレーリング側、リーディング側は、記録媒体に対する磁気ヘッドスライダの相対的な移動方向によって決まり、記録媒体の回転方向が図１５ないし図１６に示した向き（図中の矢印の方向）とは逆であれば、図１５がリーディング側への載置、図１６がトレーリング側への載置となる。なお原理的には、スピンドルモータの極性を逆にして記録媒体を逆向きに回転させれば、トレーリング側とリーディング側の関係を逆にすることが可能であるが、回転数を正確に制御する必要上、スピンドルモータの極性を変えるのは非現実的である。
【００５７】
図１７には、再生ヘッド部をリーディング側に配置し、記録ヘッド部をトレーリング側に配置したマイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの構成例を示す。白抜きの矢印は、ヘッド走行方向を示す。図１７に示される構成においては、対向磁極６がトレーリング側端部に形成され、主磁極５は対向磁極６よりはリーディング側に形成されている。主磁極５に対して対向磁極６と反対側には補助磁極２０６が配置されている。高周波磁界発生素子２０１は、主磁極５と対向磁極６の間に配置されている。第１の磁気シールド２０８と第２の磁気シールドを兼ねる補助磁極２０６との間に再生センサ２０７が配置されている。磁気記録媒体への情報の記録は、コイル２０５の励磁によって主磁極５から発生される記録磁界と、高周波磁界発生素子２０１から発生される高周波磁界を用いて行われる。
【００５８】
図１８は、磁気ヘッドの別の構成例を示す模式図である。図１８に示す磁気ヘッドにおいては、主磁極５の励磁用コイル２０５が上向きではなく、横向きに巻かれている。本構成の磁気ヘッドの場合、図１７の構造に比べて励磁位置がより主磁極浮上面に近いので、より強い磁束を主磁極５から発生させることができる。
【００５９】
図１９、図２０には、記録ヘッド部をリーディング側に配置し、再生ヘッド部をトレーリング側に配置したマイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの構成例を示す。図１９に示す構成の磁気ヘッドにおいては、主磁極５がリーディング側最端部に配置され、対向磁極６は主磁極５に対してトレーリング側に配置される。図１９に示す構造の磁気ヘッドの場合、対向磁極６と再生センサ用シールドを共用しているが、分離しても構わない。励磁コイルの巻線方向は、図１７と同様に上巻きであるが、図２０に示すように横巻きにしても良い。
【００６０】
なお、図１７〜２０に示す構成の記録ヘッド部は、図１５、図１６のいずれの構造の磁気ヘッドスライダに実装することも可能である。図１９、図２０においては、対向磁極と補助磁極が兼用されている為、ＳＴＯ駆動電流が高周波磁界発生素子２０１に流れるようにする目的で、主磁極５との間に電気的絶縁膜２０９を形成している。
【００６１】
（実施例３）
本実施例では、磁気ヘッド及び記録媒体の構造・作製方法について説明する。
図２１、図２２に、磁気記録装置の記録ヘッド部及び記録媒体の構成例を示す。図２１は記録ヘッド部及び媒体の断面模式図、図２２は記録ヘッド部を浮上面から見た模式図である。
【００６２】
記録ヘッド部には、主磁極５の浮上面側端部のトレーリング側に金属非磁性スピン散乱体１１が形成され、金属非磁性スピン散乱体１１と対向磁極６の間に高周波磁界発生素子（ＳＴＯ）２０１が形成されている。高周波磁界発生素子２０１は、高周波磁界創生層（ＦＧＬ）２、金属非磁性スピン伝導層３、スピン注入層４を有している。また、対向磁極６の浮上面端部のリーディング側には、第２の金属非磁性スピン散乱体層１２が形成されている。金属非磁性スピン散乱体層１１は、スピン注入層４から高周波磁界創生層（ＦＧＬ）２に流入するスピントルクの効果を打消す影響を及ぼす恐れのある主磁極５からＦＧＬ２に流入するスピンを散乱する作用がある。あるいは、ＦＧＬ２側から主磁極５へのスピントルクの流出を防ぐ作用があるとも言える。したがって、金属非磁性スピン散乱体層１１を用いると、必要なスピントルクを得るための電流を小さくすることができる。金属非磁性スピン散乱体層１１としてＲｕを用いると、この効果は特に大きくなる。同様に、金属非磁性スピン散乱体層１２は、スピン注入層４から対向磁極６へのスピンの流出を防ぐ作用がある。
【００６３】
記録媒体７は、非磁性基板１９の上に、記録層１８と共鳴層１７を積層した構造を有する。共鳴層１７を構成する磁性体は、高周波磁界発生素子２０１から発生される高周波磁界に共鳴する大きさの異方性磁界を有する。共鳴層１７の下に形成された記録層１８の磁性体は、共鳴層１７より大きな異方性磁界を有し、高周波磁界発生素子２０１から発生される高周波磁界には共鳴しない。
【００６４】
また、主磁極５の幅と厚さ（ヘッド走行方向の長さ）は、記録磁界が大きく取れるよう大きめに設定することが可能であるが、図２２には、主磁極５と対向磁極６間に形成された積層膜の構成を浮上面側から見た模式図を示した。本実施例の主磁極５と対向磁極６及び積層膜である高周波磁界発生素子２０１のトラック幅方向の関係は、主磁極５の幅、ＦＧＬ２の幅、対向磁極６の幅の順に大きくなっている。ＦＧＬ２の幅に対する主磁極５の幅は、０．５から１．５倍の範囲に入れば、ＦＧＬ２の幅の８０％程度の記録トラックが形成できる。さらに０．５から１．０倍の範囲であれば、トラック幅方向の遷移が急峻になり、隣接トラックへの影響が低減される。本実施例の浮上面での形状は、ＦＧＬ２の幅１５ｎｍ、厚さ１３ｎｍに対して、主磁極５は、トラック幅方向に幅１４ｎｍとヘッド走行方向に厚さ２８ｎｍとした。比較例として、主磁極５の幅が５ｎｍから、３０ｎｍまで５ｎｍ毎に作製した。主磁極の幅がマイクロ波アシスト記録に与える影響については、実施例４で詳述する。
【００６５】
主磁極５とＦＧＬ２の距離Ｇ記録磁極−FGLは、用いる記録媒体の共鳴層１７の磁気異方性磁界について式（８）を満たす位置を３Ｄ磁界解析ソフトを用いて求めた。上記主磁極５の形状では、最適値として７ｎｍが算出されたため、比較例として、１ｎｍから１０ｎｍの試料を作成した。Ｇ記録磁極−FGLが小さすぎると、有効磁界が強すぎて磁化反転領域が広がりすぎる懸念がある。Ｇ記録磁極−FGLが大きすぎると、有効磁界が弱すぎて磁化反転領域が形成されない懸念があるだけでなく、主磁極５と対向磁極６との距離が広がるため高周波磁界発生素子２０１が十分な周波数の高周波を発生できない可能性がある。主磁極５とＦＧＬ２の距離がマイクロ波アシスト記録に及ぼす影響については、実施例４で詳述する。
【００６６】
なお、本実施例の磁気記録装置において、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの関係、記録ヘッド部と再生ヘッド部を含めた磁気ヘッド全体の構成は図１９、磁気記録装置の全体構成としては図１３、図１４に示す構成とした。すなわち、磁気ヘッドの基本構成としては、対向磁極がトレーリング側最端部に配置され、主磁極が対向磁極よりもリーディング側に配置されているものを用いた。
【００６７】
次に、高周波磁界発生素子２０１について説明する。高周波磁界創生層（ＦＧＬ）２には、厚さ１３ｎｍの（Ｃｏ／Ｆｅ）n多層膜を用いた。金属非磁性スピン伝導層３としては、厚さ２ｎｍのＣｕを用いた。金属非磁性スピン伝導層３と隣接する層との間に分極率の大きなＣｏＦｅＢ層を１ｎｍ程度挿入すると、スピンの選択性が高まり、同じ電流でもスピントルクが大きくなり、必要電流を小さくする効果がある。スピン注入層４には、Ｈk＝１５ｋＯｅで厚さ１１ｎｍの（Ｃｏ／Ｎｉ）n多層膜を用いた。金属非磁性スピン散乱体１２としては、厚さ３ｎｍのＰｔを用いた。Ｐｄを用いても同様な作用がある。
【００６８】
高周波磁界創生層（ＦＧＬ）２に用いた（Ｃｏ／Ｆｅ）n多層膜は、負の垂直磁気異方性を有する磁性体で、自発磁化を膜面内に拘束する性質がある。高周波磁界創生層（ＦＧＬ）２は、磁化が面内で高速回転する必要があるが、磁化を面内に留める作用が弱いと磁化回転が不安定になり、安定で十分な高周波出力が得られない。従来は、幅や高さに対して厚さが薄かったため、形状磁気異方性によって、磁化を面内に拘束することが可能であった。しかし、狭いトラックを形成するため高周波磁界創生層（ＦＧＬ）２の幅を小さくすると、もはや、形状磁気異方性が期待できなくなる。十分な高周波磁界強度を得るためには、厚さを薄くできないためである。幅（本実施例では１５ｎｍ）、高さ（本実施例では１５ｎｍ）、厚さがほぼ同程度であり、磁化を面内に拘束するには、負の垂直磁気異方性を導入する必要がある。
【００６９】
「負の垂直磁気異方性」は、垂直磁気異方性が負の状態を意味する。通常の垂直磁気記録媒体に用いられる「正の垂直磁気異方性」においては、例えば、六方晶のｃ軸方向に磁化が向きやすい性質を有する。これに対して、「負の垂直磁気異方性」では、ｃ軸方向に磁化が向き難い性質を有するため、ｃ軸方向に垂直な面内方向に磁化があると安定する。負の垂直磁気異方性材料としては、（Ｃｏ／Ｆｅ）n多層膜のほか、六方晶ＣｏＩｒ合金、ＣｏＩｒＦｅ合金、α’−ＦｅＣ、ｄｈｃｐＣｏＦｅ、ＮｉＡｓ型ＭｎＳｂ等が知られている。中でも、（Ｃｏ／Ｆｅ）n多層膜は、飽和磁化が２．３テスラ以上あり、異方性磁界も−１０ｋＯｅ以上であるので、面内で磁化回転しながら高周波磁界を発生する高周波磁界創生層（ＦＧＬ）２材料として打ってつけである。他の負の垂直磁気異方性材料を用いる場合には、ＣｏＦｅ合金と交換結合させて用いればよい。
【００７０】
ここで、高周波磁界発生素子（ＳＴＯ）２０１の動作について説明する。スピン注入層４側からＦＧＬ２側へＳＴＯ駆動電流を流すと、ＦＧＬ２の電子のうち、スピン注入層４と同じスピンの方向を持つものの方がスピン注入層４へ流入しやすくなるため、スピン注入層４と逆方向のスピンは反射され、ＦＧＬ２に残留してピントルク作用をもたらす。このスピントルクは、高周波磁界発生素子（ＳＴＯ）２０１に印加している磁界と逆向きに作用するため、磁界ベクトルに向かって反時計回りに回転を続けることになる。主磁極５の磁化が逆転した場合、スピン注入層４磁化が反転するので、ＳＴＯ駆動電流を一定にしておけば、自動的にＦＧＬ２の磁化の回転方向が反転し、記録媒体の磁化反転に有効な高周波磁界を主磁極５側に創生することが可能である。
【００７１】
図２３，図２４は、別の高周波磁界発生素子２０１の例を示す模式図である。図２３は記録ヘッド部及び媒体の断面模式図、図２４は記録ヘッド部を浮上面から見た模式図である。
【００７２】
ＦＧＬ２には、厚さ１３ｎｍの（Ｃｏ／Ｆｅ）n多層膜を用いた。金属非磁性スピン伝導層３としては、厚さ２ｎｍのＣｕを用いた。金属非磁性スピン伝導層３と隣接する層との間に分極率の大きなＣｏＦｅＢ層を１ｎｍ程度挿入すると、スピンの選択性が高まり、同じ電流でもスピントルクが大きくなり、必要電流を小さくする効果がある。スピン注入層４には、Ｈk＝１２ｋＯｅで厚さ３ｎｍの（Ｃｏ／Ｎｉ）n多層膜を用いた。金属非磁性スピン散乱体１２としては、厚さ３ｎｍのＰｄを用いた。
【００７３】
この構造は、図２１、図２２に示した高周波磁界発生素子２０１と比べて、スピン注入層４の厚さが薄く、垂直磁気異方性磁界も小さい。さらに電流方向が逆になっている。このようにすることで、スピン注入層４の磁化をＦＧＬ２磁化と反平行に回転させることが可能となる。スピン注入層４の磁化が膜面垂直方向を向くことがないので、磁化の回転方向の切り替えがスムーズにいくことが期待される。また、スピン注入層４の磁化の創生する磁界は、薄くて磁化も小さいので、有効高周波磁界への影響はきわめて少ない。
【００７４】
記録媒体７には、パタン媒体を使用した。基板１９上に、スパッタリングにより記録層１８、共鳴層１７を順に積層している。共鳴層１７として磁気異方性磁界が１．４ＭＡ／ｍ（１７ｋＯｅ）の厚さ４ｎｍの（Ｃｏ／Ｐｔ）人工格子層を用い、記録層１８には磁気異方性磁界が２．４ＭＡ／ｍ（３０ｋＯｅ）の厚さ６ｎｍのＦｅＰｔ層を用いた。共鳴層１７は、ヘッドの高周波磁界に共鳴して、媒体の磁化反転を誘導するもので、垂直磁気異方性磁界をＨk-resとする。強磁性共鳴による吸収線幅の測定の結果、共鳴層１７と記録層１８のダンピング定数αは、それぞれ０．０７と０．０２であった。
【００７５】
連続膜を形成した後、トラック方向の長さが９ｎｍでダウントラック方向が７ｎｍの磁性体パタンをトラックピッチ１２．５ｎｍ、ビットピッチ１０．０ｎｍで配置されるように、ＥＢマスタリングによりマスクを形成した。また、同マスクには、トラック位置決めと、記録部パタンへの記録タイミングの同期を目的とするサーボ部が設けられている。パタン形成には、自己組織化やナノインプリント技術等を併用して用いてもよい。その後、連続膜をエッチングし、上記の磁性体パタンを形成した。パタン形成後、隙間にＳｉＯを埋め、研磨により余分なＳｉＯを取り除いた後、表面に保護膜、潤滑膜を形成して記録再生に用いた。エッチングの代わりに、イオン照射によりパタン境界部を非磁性化してもよい。この場合、ＳｉＯの埋め込み及び研磨が不要となるため、信頼性が向上する。
【００７６】
（実施例４）
実施例２，３，４に記載のヘッド、記録媒体をスピンスタンドにセットし、記録再生実験を行った。１パタン１ビットの記録を行うため、パタンに同期した記録信号を送る必要がある。ヘッド媒体相対速度２０ｍ／ｓ、磁気スペーシング５ｎｍで磁気記録を行い、さらにこれをシールド間隔１８ｎｍ、実効再生幅１２ｎｍのＧＭＲヘッドにより再生した。
【００７７】
図２５は、ＦＧＬ幅１５ｎｍ、主磁極−ＦＧＬ間距離５ｎｍ、高周波磁界の周波数２５ＧＨｚで記録した時の、記録磁極幅に対する記録されたトラック幅を示したものである。ビットパタン媒体を用いているので、記録されるトラック幅はトラックピッチＴpの整数倍となるように思われるが、実際には、隣接トラックのビットがある確率で反転する。本実施例では、測定対象トラックの両隣のトラックに予め１０Ｔ（１０ビット毎に極性が反転）パタンを記録しておき、２Ｔパタンを記録後、対象トラックと両隣トラックを再生した。記録トラック幅Ｗrecを、対象トラックの２Ｔ出力をＰo、隣接トラックの２Ｔ出力をＰ-、Ｐ+として、次式のように求めた。
【００７８】
【数１１】
2013235621.tif 000013
【００７９】
Ｗrecは、記録磁極幅の増加とともに緩やかに増加するが、ＦＧＬ幅の１．５倍を超えると急速に増加した。また、記録磁極幅がＦＧＬ幅の４分の１より小さい場合には、対象トラックの２Ｔ出力が減少した。したがって、記録磁極幅（トラック幅方向の寸法）がＦＧＬ幅（トラック幅方向の寸法）の２分の１より大きく、１．５倍より小さくするのが好ましい。
【００８０】
図２６は、ＦＧＬ幅１５ｎｍ、主磁極幅１５ｎｍで、主磁極−ＦＧＬ間距離を変えた場合の記録トラック幅が最小になる（最適）周波数と、その最小値を示したものである。最適周波数は、主磁極−ＦＧＬ間距離にほぼ比例して増加しているが、主磁極−ＦＧＬ間距離が記録磁極幅の０．６５倍を超えると全く記録が行えなくなった。高周波磁界強度が、λ点を超えなくなるためと考えられる。一方、主磁極−ＦＧＬ間距離が記録磁極幅の０．２５倍より小さい場合には、記録トラック幅が急速に大きくなった。最適周波数は、黒丸で示している。主磁極−ＦＧＬ間距離が小さすぎると両者の影響が強すぎるためと考えられる。したがって、主磁極−ＦＧＬ間距離は記録磁極幅の４分の１より大きく、０．６５倍より小さくするのが好ましい。
【００８１】
図２６には、最適λ点から求めた主磁極−ＦＧＬ間距離も併せて示してある。±３ｎｍずれても、記録トラック幅が小さい領域で動作させることができる。
【００８２】
ＦＧＬ幅１５ｎｍ、主磁極幅１５ｎｍで、主磁極−ＦＧＬ間距離を７ｎｍのヘッドを用い、２５ＧＨｚが得られるＳＴＯ駆動電流により、記録再生パフォーマンスを調べた。線記録密度１２５０ｋＦＣＩでの信号／ノイズ比を測定したところ、最大１３．０ｄＢが得られ、ダウントラック方向にも十分な書き込みが行われていることが分かった。１平方インチあたり５Ｔビットを超える記録密度の記録再生が十分達成可能である。
【００８３】
（実施例５）
実施例３，４に記載のヘッド、記録媒体を実施例１の磁気記録装置（２枚の２．５インチ磁気ディスクの各面に記録）に組み込んで性能評価を行ったところ、記録容量１０Ｔバイト（１平方インチあたり５Ｔビット）で情報転送速度２Ｇbit／ｓの高周波回転磁界を利用した磁気記録再生装置が得られた。記録ヘッドと記録媒体の組み合わせは、本実施例に限るものではなく、本発明の記録ヘッドを他の記録媒体と組み合わせてもよい。シングルドライト（瓦書き）記録方式を併用すれば、さらに大容量の磁気記録再生装置が得られ、消費電力の低減ができる。
【００８４】
以上では、典型的な例として、いくつかのＦＧＬ幅の場合について詳細に説明したが、上記結果はトラック幅方向の寸法が３０ｎｍ未満のＦＧＬを備える磁気ヘッドに対していずれも当てはまるものである。
【００８５】
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が可能であり、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】
【００８６】
２  高周波磁界創生層（ＦＧＬ）
３  金属非磁性スピン伝導層
４  スピン注入層
５  主磁極
６  対向磁極
７  記録媒体
１１  金属非磁性スピン散乱体
１２  金属非磁性スピン散乱体
１７  共鳴層
１８  記録層
１９  基板
【図１】
2013235621.tif 000017
【図２】
2013235621.tif 000018
【図３】
2013235621.tif 000019
【図４】
2013235621.tif 000020
【図５】
2013235621.tif 000021
【図６Ａ】
2013235621.tif 000022
【図６Ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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