(57)【要約】【課題】効率的に磁区を形成可能としつつも、磁区のシフト移動に必要となる印加電流量が少なくて済む磁性細線装置を提供する。【解決手段】磁性細線１１は、磁性膜が細線状に形成され、長手方向の一部に他の部分とは磁化方向の異なる磁区Ｄが形成される。磁気記録ヘッド３０は、磁性細線１１上の所定位置に設けられ、磁性細線１１に磁区Ｄを形成する。パルス電流源２０は、磁区Ｄを磁性細線１１中でシフト移動させるための電子をパルス電流により供給する。そして、下地層１６は、磁性細線１１の下に設けられ、少なくとも一部がフェライトで形成されている。【選択図】図３
2016219506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性膜が細線状に形成され、長手方向の一部に他の部分とは磁化方向の異なる磁区が形成される磁性細線と、
前記磁性細線上の所定位置に設けられ、前記磁性細線に前記磁区を形成する磁気記録ヘッドと、
前記磁区を前記磁性細線中でシフト移動させるための電子をパルス電流により供給するパルス電流源と、
前記磁性細線の下に設けられフェライトで形成された下地層とを備えたことを特徴とする磁性細線装置。
【請求項２】
前記下地層は、前記フェライトしてソフトフェライトを用いていることを特徴とする請求項１に記載の磁性細線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性細線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ装置における記録及び再生は、ディスクをスピンドルモータで回転駆動させ、磁気ヘッドやレーザー光の照射スポットをディスクの径方向のみに移動させることで、トラックに沿って（ディスクの周方向に）所定方向に磁化する（記録する）、又は磁気を検出する（再生する）。このようなディスクにおいて記録及び再生を高速化するためには、ディスクの回転速度を速くすることが第一に挙げられる。しかし、記録においてはトラックの磁化に要する時間、再生においては磁気の検出に要する時間、さらにディスクの振動による誤動作等の問題から、回転速度の高速化には限界がある。
【０００３】
そこで、記録媒体を駆動させずに記録されているデータを移動する技術として、磁性膜が細線状に形成された磁性細線を円環状等に形成し、磁性細線に形成した磁区をシフト移動する磁気記録装置が知られている。これは、磁性体を細線状に形成して磁界を与えると、その長さ方向に磁区が生成し、さらに当該長さ方向に電子（電流）を供給すると、磁区同士を区切るように生成している磁壁が全て磁性細線の長さ方向に等距離移動するようにシフト移動を行う特性を利用したものである。すなわち、このような磁気記録装置では、トラック（磁性細線）上の所定の一箇所に記録用及び再生用の各磁気ヘッドを固定して磁区の記録、再生を行い、トラック両端から電流を可逆的に供給して磁壁に挟まれた所望の磁区を磁性細線の長さ方向にシフト移動させる（以上、特許文献１等を参照）。
【０００４】
この磁気記録装置のように、磁性細線を用いて磁区をシフト移動することにより所期の目的を実現する装置を「磁性細線装置」と称することにする。
前記の磁気記録装置のような磁性細線装置においては、磁性細線に磁区を形成する手段として磁気ヘッドが使用される。
【０００５】
一方、ハードディスクドライブ装置でもデータ記録のために磁気ヘッドが用いられる。そして、ハードディスクドライブ装置では、ディスクの記録層に対する高透磁率の下地層として軟磁性材料が用いられているため、磁気ヘッドからの磁束がデータ記録領域に集中し、かつ、閉磁路を形成するので、ディスクに高密度で磁区を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２３９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、磁性細線装置においては、前記のハードディスクドライブ装置のような高透磁率の下地層が設けられていなかった。そのため、磁気ヘッドが発する磁束が拡がり、効率的に磁区を形成できなかった。
そこで、磁性細線装置においてもハードディスクドライブ装置のような高透磁率の下地層を形成し、効率的に磁区を形成できるようにしたい。
【０００８】
しかしながら、ハードディスクドライブ装置に用いられているような高透磁率の下地層を、そのまま磁性細線装置に適用することはできない。なぜならば、磁性細線装置においては、磁区のシフト移動のために磁性細線に電流を流すようにしている。そして、ハードディスクドライブ装置に用いられているような高透磁率の下地層は一般に金属材料が使用されているため、これらの材料を磁性細線装置に適用すると、磁区のシフト移動のための電流が下地層にも分流されてしまい、磁区のシフト移動に必要となる印加電流量が増大してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、効率的に磁区を形成可能としつつも、磁区のシフト移動に必要となる印加電流量が少なくて済む磁性細線装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る磁性細線装置は、磁性膜が細線状に形成され、長手方向の一部に他の部分とは磁化方向の異なる磁区が形成される磁性細線と、前記磁性細線上の所定位置に設けられ、前記磁性細線に前記磁区を形成する磁気記録ヘッドと、前記磁区を前記磁性細線中でシフト移動させるための電子をパルス電流により供給するパルス電流源と、前記磁性細線の下に設けられフェライトで形成された下地層とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
磁性細線の下に下地層として設けられるフェライトは、高透磁率の材料である。そのため、磁気記録ヘッドで磁界を発生させると、高透磁率の下地層の作用により磁束を集中させ、効率的に磁区を形成することができる。
すなわち、高透磁率の下地層の作用で、磁気記録ヘッド→磁性細線→下地層→磁気記録ヘッドという経路で磁路を形成し、磁気回路を小さく構成することにより、急峻な磁界勾配を形成し、小さい磁界でも磁区を効率よく形成することができる。
一方、フェライトの下地層は酸化物絶縁体であるため、パルス電流源から磁性細線にパルス電流を供給しても下地層に電流が流れるのを抑制することができる。そのため、パルス電流源は磁区のシフト移動のために少ない電力で済ますことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁性細線装置において、効率的に磁区を形成可能としつつも、磁区のシフト移動に必要となる印加電流量が少なくて済むようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁性細線装置の磁気記録媒体について説明する説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る磁性細線装置のパルス電流源及び磁気記録ヘッドを説明する説明図である。
【図４】比較例となる磁性細線装置について説明する説明図である。
【図５】従来のハードディスクドライブ装置の説明図である。
【図６】比較例となる磁性細線装置について説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態に係る磁性細線装置１は、磁気記録媒体１０と、パルス電流源２０と、磁気記録ヘッド３０と、磁気再生ヘッド、同期部４０等を備えている。
【００１５】
（磁気記録媒体）
図１に示すように、磁気記録媒体１０は、磁性細線１１、基板１２、絶縁層１３、正電極１４、負電極１５、下地層１６（図２参照）などから構成される。
【００１６】
図１に示すように、円盤（円環）形状の基板１２上に、磁性膜を細線状に形成してなる磁性細線１１をデータの記録（格納）領域として備える。この磁性細線１１には、後記するように、２値のデータの０と１とが異なる２方向（例えば、基板２の板面に垂直な上方向と下方向）の磁化のいずれかとして記録される。磁気記録媒体１０において、磁性細線１１，１１，…は、平面視で互いに絶縁層１３を挟んで離間して同心円状に基板１２上に形成されている。詳しくは、１本の磁性細線１１は、平面視で円環の一部を欠いたＣ字型に形成されている。なお、図１においては、磁性細線１１を６本に省略して、外周と内周の中間部を空白で示すが、実用的には磁性細線１１は幅および間隔（ピッチ）が外形（基板２）に対して極めて微小に形成され、一定のピッチで設けられる。さらに、磁気記録媒体１０は、磁性細線１１の一端と他端に、正電極１４と負電極１５とがそれぞれ設けられている。
【００１７】
磁気記録媒体１０は、現行のハードディスクドライブ装置と同様に、記録用、再生用の磁気ヘッドを用いて、データの書込（記録）及び再生（読出）が行われる。記録用の磁気記録ヘッド３０（図３）は、各磁性細線１１の書込領域１１ｗでデータの書込を行い、再生用の磁気再生ヘッド（図示せず）は、各磁性細線１１の再生領域１１ｒでデータの再生を行う。
図２に示すように、基板１２上には下地層１６が形成され、その下地層１６の上に各磁性細線１１が形成されている。隣り合う磁性細線同士の間には、絶縁層１３が形成される。図２においては絶縁層１３が形成されていない状態を図示しているので、絶縁層１３が形成される位置を仮想線で示している。
【００１８】
（磁性細線）
磁性細線１１は、磁気記録媒体１０にデータを記録するための記録領域である。磁性細線（トラック）１１は強磁性材料からなり、特に膜面に垂直な方向の磁化を有し、例えば、垂直磁気異方性材料で形成されることが好ましい。そして、磁性細線１１は、具体的には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の遷移金属や、その合金、Ｐｄ、Ｐｔ等との積層膜を用いて形成されることを例示することができる。磁性細線１１は、幅及び間隔が短いほど、いわゆるトラックピッチが狭いほど磁気記録媒体１０の記録容量を大きくできる。また、磁性細線１１の長さ方向長（トラック長）は、特に制限しないが、厚さ及び幅方向長に対して十分に長いものであればよい。磁気記録媒体１０では、磁性細線１１が外周寄りほど長くなるので一律ではないが、厚さ及び幅方向長に対して十分に長いものであればよい。
【００１９】
磁性細線１１の両端には、正電極１４、負電極１５が接続されている。この正電極１４、負電極１５は、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ等の金属や、その合金のような一般的な電極用金属材料からなる。図１では、正電極１４、負電極１５はそれぞれの磁性細線１１の両端における当該磁性細線１１上に積層されて設けられている。
【００２０】
（パルス電流源）
図３に示すように、パルス電流源２０は、磁性細線１１の長手方向に電流（電子）を供給して磁壁ＤＷ（磁区Ｄ）を、断続的にシフト移動させる手段である。なお、図３では、磁性細線１１を模式的に直線状に示している。
【００２１】
パルス電流源２０は、磁気記録媒体１０の磁性細線１１の両端の正電極１４、負電極１５のそれぞれプラス側、マイナス側が接続され、磁性細線１１において２値の一方のデータ（例えば、「０」）を記録された領域と、２値の他方のデータ（例えば、「１」）を記録された領域との間に生成している磁壁ＤＷ（磁区Ｄ）を、断続的にシフト移動させるパルス電流を、磁性細線１１の一端から他端に向かう細線方向（長さ方向）に供給する手段である。
【００２２】
このパルス電流により、磁性細線１１中を、データを記録された領域が当該磁性細線１１の細線方向（パルス電流とは逆方向（電子の移動方向））に沿って移動する。この例では、パルス電流が磁性細線１１を図３の紙面上側から紙面下側に向けて流れるので、電子は紙面下側から紙面上側に向けて磁性細線１１を移動し、よって、前記の磁区Ｄは磁性細線１１を紙面下側から紙面上側に向けてシフト移動する。なお、磁性細線１１の構造によっては、磁区Ｄがパルス電流と同じ方向（電子とは逆方向）に移動する場合もある。
【００２３】
（磁気記録ヘッド）
磁気記録ヘッド３０は、磁性細線１１の書込領域１１ｗにデータを記録する手段であり、ハードディスクドライブ装置における書き込みと同様な信号処理によって、生成されたデータを磁性細線１１へ記録する。
【００２４】
すなわち、磁気記録ヘッド３０は、磁性細線１１の書込領域１１ｗにおいて、パルス電流源２０が供給するパルス電流に同期して、磁性細線１１において磁壁ＤＷの断続的なシフト移動における静止時に、磁性細線１１の書込領域１１ｗに到達しているデータ領域にデータを記録する手段である。磁気記録ヘッド３０では、記録ヘッドから発生する磁界やスピン注入磁化反転を用いて、磁性細線１１の磁区Ｄの状態を変化させることで、データの書き込みを行う。これにより、磁性細線１１にデータが記録され、磁性細線１１は磁気記録媒体１０の記録領域となる。なお、図３において、構成を省略して装置を示す関係から磁気再生ヘッドの図示を省略した。
【００２５】
磁気記録ヘッド３０のデータ記録用素子は、磁性細線１１と一体となって、ＣＰＰ−ＧＭＲ（Current Perpendicular to Plane - Giant MagnetoResistance）素子型、又は、ＴＭＲ（Tunneling MagnetoResistance）素子型等の構造をもつスピン注入磁化反転素子構造を構成し、データ記録用素子として機能する。なお、磁気記録ヘッド３０は、データの記録（書き込み）ができるものであれば、公知の磁気ヘッドを用いてもよい。
【００２６】
（同期部）
同期部４０は、パルス電流源２０と磁気記録ヘッド３０との同期をとるための装置である。すなわち、同期部４０は、磁性細線１１の書込領域１１ｗにおいて、パルス電流源２０が供給するパルス電流に同期して、磁性細線１１において磁壁ＤＷの断続的なシフト移動における静止時に、磁気記録ヘッド３０が、磁性細線１１の書込領域１１ｗに到達しているデータ領域にデータを記録することができるように、パルス電流源２０と磁気記録ヘッド３０との同期をとる。
【００２７】
（下地層）
下地層１６は、磁気記録ヘッド３０で効率的に磁区Ｄを形成するための部材である。
前記のとおり、下地層１６は、基板１２上に形成され、その下地層１６の上に各磁性細線１１が形成されている。
【００２８】
本実施形態では、下地層１６の材料として、その少なくとも一部に酸化物絶縁体であるフェライト、より具体的にはソフトフェライトを用いている。さらに具体的な例を上げると、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｎｉフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏフェライトなどのソフトフェライト材料を用いることができる。
【００２９】
（下地層の製造方法）
この下地層１６は、イオンビームスパッタ法、反応性スパッタ法、ＲＦスパッタ法、めっき法、スピンスプレー法などを用いて製膜することが可能である。このような手段により基板１２上に下地層１６を堆積し、続いて磁性細線１１の材料を連続的に堆積した後、電子線リソグラフィー等で磁性細線構造を形成することができる。
【００３０】
（磁気記録装置の動作）
【００３１】
図３に示すように、本実施形態では、下地層１６としてフェライト、より具体的にはソフトフェライトを用いている。ソフトフェライトは、高透磁率の材料である。そのため、磁気記録ヘッド３０で磁界を発生させると、高透磁率の下地層１６の作用により磁束を集中させ、効率的に磁区Ｄを形成することができる。
すなわち、高透磁率の下地層１６の作用で、磁気記録ヘッド３０→磁性細線１１→下地層１６→磁気記録ヘッド３０という経路で磁路ｍ１を形成し、磁気回路を小さく構成することにより、急峻な磁界勾配を形成し、小さい磁界でも磁区Ｄを効率よく形成することができる。
【００３２】
そして、ソフトフェライトの下地層１６は酸化物絶縁体であるため、パルス電流源２０から磁性細線１１にパルス電流を供給しても下地層１６に電流が流れるのを抑制することができる。そのため、パルス電流源２０は磁区Ｄのシフト移動のために少ない電力で済ますことが可能となる。
なお、図２の例では、基板１２の上に全体的に下地層１６を形成しているが、磁性細線１１の下部分にのみ形成するようにしてもよい。
【００３３】
（比較例）
一方、既存の磁性細線装置においては、下地層１６は形成されておらず、磁性細線１１のすぐ下は基板２等で形成されている。
本実施形態の磁性細線装置１において、仮に下地層１６が形成されていなかったとした場合の磁気記録ヘッド３０による磁区Ｄの形成について、図４を参照して説明する。
【００３４】
すなわち、図４に示すように、既存の磁性細線装置のように下地層１６が形成されていない場合、磁気記録ヘッド３０から発生する磁束ｍ２は集中せずに広がり、磁気記録ヘッド３０による磁区Ｄの記録には大きな磁界が必要である。そのため、磁気記録ヘッド３０による磁区Ｄの記録の効率は悪いものとなってしまう。
【００３５】
一方、図５に示すように、既存のハードディスクドライブ装置の磁気ディスク１０１においては、トラック（記録層）１０２の下に高透磁率の下地層（面内磁化軟磁性層）１０３が形成されている。そして、磁気ヘッド１０４で磁界を発生させると、高透磁率の下地層１０３の作用により磁束を集中させ、効率的に磁区Ｄ１を形成することができる。
これは、磁気ヘッド１０４→トラック１０２→下地層１０３→磁気ヘッド１０４という経路で磁路ｍ３を形成し、磁気回路を小さく構成することにより、急峻な磁界勾配を形成し、小さい磁界でも磁区Ｄ１を効率よく形成できることを可能とするものである。
【００３６】
そこで、磁性細線装置である磁性細線装置においても、磁区Ｄの記録の効率を高めるために、既存のハードディスクドライブ装置における下地層１０３に相当する部材を下地層１６ａとして設けることが考えられる。
しかし、既存のハードディスクドライブ装置で使用されている高透磁率の下地層１０３は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ，Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａなどの金属材料を用いている。そして、これらの金属材料により形成された下地層１６ａを磁性細線装置に適用したのが図６の例である。
【００３７】
このような構成で、磁性細線１１にパルス電流源２０を流すと、図６に示すように、磁性細線１１に電流ＩＮＷが流れるのみならず、金属材料からなる下地層１６ａにも電流ＩＵＬが流れてしまう。その結果、パルス電流源２０から供給するパルス電流のうち磁性細線１１での磁区Ｄのシフト移動に寄与する電流が減ってしまう。したがって、パルス電流源２０は磁区Ｄのシフト移動のために多くの電力を消費しなければならないという不具合がある。電流量が多くなるため、発熱による不具合が発生することも考えられる。
これらの比較例の不具合は、前記の「磁気記録装置の動作」で説明したとおり、下地層１６にフェライトを用いることにより解決することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１      磁性細線装置
１１    磁性細線
１６    下地層
２０    パルス電流源
３０    磁気記録ヘッド
Ｄ      磁区
【図１】
2016219506.tif 000003
【図２】
2016219506.tif 000004
【図３】
2016219506.tif 000005
【図４】
2016219506.tif 000006
【図５】
2016219506.tif 000007
【図６】
2016219506.tif 000008