CN112466340A - 磁头及磁记录装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。根据实施方式，磁头包括磁极、第1屏蔽件、设置于所述磁极与所述第1屏蔽件之间的第1磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第1屏蔽件之间的第2磁性层和设置于所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的非磁性的中间层。所述磁极与所述第1磁性层之间的沿着从所述第1磁性层向所述第2磁性层的第1方向的第1距离，为所述磁极与所述第1屏蔽件之间的沿着所述第1方向的第2距离的1％以上且10％以下。

Description

磁头及磁记录装置
本申请以日本专利申请2019-163029(申请日：2019年9月6日)为基础，根据该申请享有优先权。本申请通过参照该申请而包括该申请的所有内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及磁头及磁记录装置。
背景技术
使用磁头而向硬盘驱动器即HDD(Hard Disk Drive)等磁存储介质记录信息。在磁头及磁记录装置中，希望提高记录密度。
发明内容
本发明的实施方式提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。
根据本发明的实施方式，磁头包括：磁极；第1屏蔽件；设置于所述磁极与所述第1屏蔽件之间的第1磁性层；设置于所述第1磁性层与所述第1屏蔽件之间的第2磁性层；以及设置于所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的非磁性的中间层。所述磁极与所述第1磁性层之间的沿着从所述第1磁性层向所述第2磁性层的第1方向的第1距离，为所述磁极与所述第1屏蔽件之间的沿着所述第1方向的第2距离的1％以上且10％以下。
根据上述构成的磁头及磁记录装置，能够提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。
附图说明
图1是例示第1实施方式所涉及的磁头的示意性俯视图。
图2是例示第1实施方式所涉及的磁记录装置的示意性立体图。
图3是例示第1实施方式所涉及的磁头的示意性剖视图。
图4是例示第1实施方式所涉及的磁头的示意性剖视图。
图5是例示磁头的特性的曲线(graph)图。
图6的(a)及图6的(b)是例示磁头的特性的曲线图。
图7的(a)～图7的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
图8的(a)～图8的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
图9的(a)～图9的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
图10的(a)～图10的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
图11是例示磁头的特性的曲线图。
图12的(a)及图12的(b)是例示磁头的特性的曲线图。
图13是例示磁头的特性的曲线图。
图14是例示磁头的特性的曲线图。
图15是例示磁头的特性的曲线图。
图16是例示磁头的特性的曲线图。
图17是例示磁头的特性的曲线图。
图18是例示第1实施方式所涉及的磁头的示意性俯视图。
图19是例示实施方式所涉及的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
图20是例示实施方式所涉及的磁记录装置的示意性立体图。
图21的(a)及图21的(b)是例示实施方式所涉及的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
附图标记说明
20…层叠体，20D…电气电路，21…第1磁性层，21a、21b…第1磁性膜、第2磁性膜，22…第2磁性层，23…中间层，24…第1非磁性层，25…第2非磁性层，30…磁极，30D…记录电路，30F…介质对置面，30c…线圈，30i…绝缘部，31、32…第1屏蔽件、第2屏蔽件，60…记录部，70…再现部，71…磁再现元件，72a、72b…第1再现磁屏蔽件、第2再现磁屏蔽件，80…磁记录介质，81…磁记录层，82…介质基板，83…磁化，85…介质移动方向，θ1…角度，110、111…磁头，150…磁记录装置，154…悬架，155…臂，156…音圈马达，157…轴承部，158…头万向节组件，159…头滑块，159A…空气流入侧，159B…空气流出侧，160…头堆叠组件，161…支承框架，162…线圈，180…记录用介质盘，180M…主轴马达，181…记录介质，190…信号处理部，210…磁记录装置，AMx(21)、AMx(22)、AMx(30)…绝对值，AR、AR1…箭头，BLs…最短位长，C1、C2…第1条件、第2条件，D1～D3…第1方向～第3方向，Iw…记录电流，L3…第3长度，Mst…磁厚度，Mx(21)、Mx(22)、Mx(30)…磁化，OA…振荡振幅，OS…振荡强度，R1、R2…比，Rb1、Rb2…比，T1、T2…第1端子、第2端子，W1、W2…布线，d1～d2…第1距离～第3距离，f1…频率，iD…电流密度，t21…第1厚度，t22、t23、t24、t25…厚度，tm…时间，w1、w2…第1宽度、第2宽度
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的各实施方式进行说明。
附图是示意性或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等不限于一定与现实中的相同。在表示相同部分的情况下，也存在互相的尺寸和/或比率根据附图而不同地表示的情况。
在本申请说明书与各图中，对与关于出现过的图在之前叙述过的要素同样的要素，赋予同一附图标记，详细的说明适当进行省略。
(第1实施方式)
图1是例示第1实施方式所涉及的磁头的示意性俯视图。
图2是例示第1实施方式所涉及的磁记录装置的示意性立体图。
图3及图4是例示第1实施方式所涉及的磁头的示意性剖视图。
如图2所示，实施方式所涉及的磁头110与磁记录介质80一起使用。实施方式所涉及的磁记录装置210包括磁头110及磁记录介质80。在该例中，磁头110包括记录部60及再现部70。通过磁头110的记录部60，向磁记录介质80记录信息。通过再现部70，使记录于磁记录介质80的信息再现。
磁记录介质80包括例如介质基板82和设置于介质基板82上的磁记录层81。磁记录层81的磁化83通过记录部60控制。
再现部70包括例如第1再现磁屏蔽件72a、第2再现磁屏蔽件72b、及磁再现元件71。磁再现元件71设置于第1再现磁屏蔽件72a与第2再现磁屏蔽件72b之间。磁再现元件71能够输出与磁记录层81的磁化83相应的信号。
如图2所示，磁头110的记录部60包括磁极30、第1屏蔽件31、第1磁性层21及第2磁性层22。第1磁性层21设置于磁极30与第1屏蔽件31之间。第2磁性层22设置于第1磁性层21与第1屏蔽件31之间。第1磁性层21及第2磁性层22包括于层叠体20。
如图2所示，磁记录介质80在介质移动方向85的方向上相对于磁头110相对地移动。通过磁头110，在任意的位置，控制与磁记录层81的磁化83相对应的信息。通过磁头110，在任意的位置，使与磁记录层81的磁化83相对应的信息再现。
如图3所示，在磁头110设有线圈30c。从记录电路30D向线圈30c供给记录电流Iw。从磁极30将与记录电流Iw相应的记录磁场向磁记录介质80施加。磁极30为例如主磁极。第1侧屏蔽件为例如辅助磁极。通过磁极30及第1侧屏蔽件形成磁路。
如图3所示，磁极30包括介质对置面30F。介质对置面30F为例如空气支承表面即ABS(Air Bearing Surface)。介质对置面30F与例如磁记录介质80相对置。
将相对于介质对置面30F垂直的方向设为Z轴方向。将相对于Z轴方向垂直的1个方向设为X轴方向。将相对于Z轴方向及X轴方向垂直的方向设为Y轴方向。
Z轴方向为例如高度方向。X轴方向为例如沿磁道(down track，顺着磁道)方向。Y轴方向为例如交叉磁道(cross track，与磁道交叉)方向。
如图3所示，电气电路20D被电连接于层叠体20。在该例中，层叠体20与磁极30及第1屏蔽件31电连接。在磁头110设有第1端子T1及第2端子T2。第1端子T1经由布线W1及磁极30而与层叠体20电连接。第2端子T2经由布线W2及第1屏蔽件31而与层叠体20电连接。从电气电路20D将例如电流(例如，可以是直流电流)向层叠体20供给。在电流在层叠体20中流动了时，从层叠体20产生交流磁场。交流磁场被向磁记录介质80的一部分施加。在例如被施加了交流磁场的磁记录介质80的一部分，产生磁共振，磁化83的朝向变得容易变化。在磁头110中，进行例如微波辅助磁记录即MAMR(Microwave Assisted Magnetic Recording)。第1磁性层21为例如振荡层。第2磁性层22为例如自旋注入层。
如图3所示，在记录部60，也可设有第2屏蔽件32。在第2屏蔽件32与第1屏蔽件31之间设有磁极30。在第1屏蔽件31、第2屏蔽件32及磁极30的周围，设有绝缘部30i。
如图4所示，磁头110的记录部60除了磁极30、第1屏蔽件31、第1磁性层21及第2磁性层22外，还包括中间层23。中间层23设置于第1磁性层21与第2磁性层22之间。中间层23是非磁性的。层叠体20包括中间层23。中间层23是导电性的。中间层23包含例如Cu等。
如图4所示，在该例中，磁头110(例如，记录部60)也可以还包括第1非磁性层24。第1非磁性层24设置于磁极30与第1磁性层21之间。在一个例子中，第1非磁性层24包含选自由Ru、Ta、Cr及Ti构成的组中的至少1种。
如图4所示，在该例中，磁头110(例如，记录部60)还包括第2非磁性层25。第2非磁性层25设置于第2磁性层22与第1屏蔽件31之间。
第1非磁性层24及第2非磁性层25作为例如电极而起作用。通过第1非磁性层24将磁极30与第1磁性层21电连接。通过第2非磁性层25将第2磁性层22与第1屏蔽件31电连接。
如图3及图4所示，磁极30的与第1屏蔽件31相对置的面及第1屏蔽件31的与磁极30相对置的面，也可以相对于介质对置面30F倾斜。第1磁性层21及第2磁性层22沿着例如磁极30的与第1屏蔽件31相对置的面及第1屏蔽件31的与磁极30相对置的面。
将从第1磁性层21向第2磁性层22的方向设为第1方向D1。第1方向D1与层叠体20的层叠方向相对应。在该例中，第1方向D1相对于Z轴方向倾斜。
如图4所示，第1磁性层21具有第1厚度t21。第2磁性层22具有厚度t22。中间层23具有厚度t23。第1非磁性层24具有厚度t24。第2非磁性层25具有厚度t25。这些厚度是沿着第1方向D1的长度。
第2磁性层22的沿着第1方向D1的厚度t22比第1磁性层21的沿着第1方向D1的第1厚度t21薄。通过第2磁性层22(例如自旋注入层)比第1磁性层21(例如振荡层)薄，例如第2磁性层22的磁化的反转稳定。通过第2磁性层22的磁化进行反转，向第1磁性层21稳定地注入自旋。
如图4所示，将磁极30与第1磁性层21之间的沿着第1方向D1的距离设为第1距离d1。在磁极30与第1磁性层21之间设有第1非磁性层24，在第1非磁性层24与磁极30及第1磁性层21相接的情况下，第1距离d1与第1非磁性层24的厚度t24相对应。如图4所示，将磁极30与第1屏蔽件31之间的沿着第1方向D1的距离设为第2距离d2。第2距离d2与磁隙相对应。
在实施方式中，磁极30与第1磁性层21之间的沿着从第1磁性层21向第2磁性层22的第1方向D1的第1距离d1，为磁极30与第1屏蔽件31之间的沿着第1方向D1的第2距离d2的1％以上且10％以下。
这样，在实施方式中，与磁隙(第2距离d2)相比，使磁极30与第1磁性层21(振荡层)之间的距离(第1距离d1)非常小。由此，可知可得到稳定的振荡。例如，可得到稳定的MAMR。根据实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。
对于磁头110的特性的例子，后面进行叙述。
如图4所示，将第1磁性层21的沿着第3方向D3的长度设为第3长度L3。第3方向D3与包含第1方向D1及第2方向D2的平面交叉。第3方向D3例如相对于第1方向D1及第2方向D2垂直。
图1是从图3的箭头AR1观察的俯视图。在图1中，第1非磁性层24、第2非磁性层25及绝缘部30i被省略。如关于图4已说明地，磁极30与第1磁性层21之间的沿着第1方向D1的距离为第1距离d1。磁极30与第1屏蔽件31之间的沿着第1方向D1的距离为第2距离d2。在该例中，这些距离相对于X轴方向倾斜。
如图1所示，将第1磁性层21的沿着第2方向D2的宽度设为第1宽度w1。将磁极30的沿着第2方向D2的宽度设为第2宽度w2。第2方向D2沿着介质对置面30F，并与第1方向D1交叉。第2方向D2例如与第1方向D1正交。
在图3及图4中，层叠体20的层叠方向(第1方向D1)相对于介质对置面30F倾斜。将第1方向D1与介质对置面30F之间的角度设为角度θ1。角度θ1为例如15度以上且30度以下。角度θ1也可以为0度。
在实施方式中，第1方向D1也可以相对于介质对置面30F平行。在该情况下，第1方向D1沿着X轴方向，第2方向D2沿着Y轴方向，第3方向D3沿着Z轴方向。在该情况下，角度θ1为0度。
以下，对磁头的特性的例子进行说明。以下，将角度θ1设为0度。在以下说明的磁头的特性的模拟中，磁极30的饱和磁化为2.4T，第1屏蔽件31的饱和磁化为2.4T。
图5是例示磁头的特性的曲线图。
图5例示第1条件C1及第2条件C2下的层叠体20的振荡特性的模拟结果。在第1条件C1下，包括第1磁性层21、中间层23及第2磁性层22的层叠体20没有被放置于磁极30与第1屏蔽件31之间，仅设有层叠体20。在第2条件C2下，相同层叠体20被放置于磁极30与第1屏蔽件31之间。在该第2条件C2下，磁极30与第1磁性层21之间的距离(第1距离d1)为8nm。图5的横轴为在层叠体20中流动的电流密度iD(×108A/cm2)。图5的纵轴为振荡强度OS(相对值)。
如图5所示，在第1条件C1及第2条件C2下，在电流密度iD升高时，进行振荡。可知，在第1条件C1下，在比第2条件C2低的电流密度iD下开始振荡。在第2条件C2下，比第1条件C1难以产生振荡。
在第2条件C2下难以产生振荡的原因被认为是因为第1磁性层21(振荡层)受到磁极30的影响。因此，为了容易在第1磁性层21中得到稳定的振荡，一般的构思是：延长磁极30与第1磁性层21之间的距离(第1距离d1)，使得第1磁性层21难以受到磁极30的影响。例如，一般第1距离d1设为8nm程度以上。
图6的(a)及图6的(b)是例示磁头的特性的曲线图。
这些图例示第2条件C2下的层叠体20的振荡特性的模拟结果。图6的(a)与第1距离d1为8nm时相对应。图6的(b)与第1距离d1为2nm时相对应。这些图的横轴为电流密度iD(×108A/cm2)。这些图的纵轴为振荡振幅OA(任意单位)。在这些图中，表示了第1磁性层21的磁厚度Mst为20nmT、25nmT及30nmT时的特性。磁厚度Mst是第1磁性层21的饱和磁化Ms与第1磁性层21的厚度(第1厚度t21)的积。
如图6的(a)所示，在第1距离d1为8nm时，如果磁厚度Mst大，则开始振荡的电流密度iD变大。该现象是一般能够预想到的现象。
如图6的(b)所示，可知：在第1距离d1为2nm时，如果磁厚度Mst大，则开始振荡的电流密度iD降低。
这样，可知：在第1距离d1如2nm那样短时，产生与第1距离d1如8nm那样长时不同的特性。
以下，对第1距离d1为8nm时及第1距离d1为2nm时的振荡特性进行说明。
图7的(a)～图7的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
这些图与第1距离d1为8nm且第1磁性层21的磁厚度Mst为30nmT时相对应。图7的(a)～图7的(c)的横轴为时间tm(ns)。纵轴与磁化Mx相对应。图7的(a)～图7的(c)分别与第1磁性层21、第2磁性层22及磁极30相对应。
如图7的(a)所示，第1磁性层21的磁化Mx(21)在振动。如图7的(b)所示，第2磁性层22的磁化Mx(22)也在振动。进而，如图7的(c)所示，磁极30的磁化Mx(30)也在振动。第2磁性层22的磁化Mx(22)及磁极30的磁化Mx(30)的振动不稳定。
图8的(a)～图8的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
这些图例示对图7的(a)～图7的(c)的振动特性进行了傅里叶变换后的结果。图8的(a)～图8的(c)的横轴为频率f1(GHz)。纵轴为磁化Mx的绝对值AMx。图8的(a)～图8的(c)分别与第1磁性层21、第2磁性层22及磁极30相对应。
如图8的(a)所示，在频率f1为约41GHz时，产生第1磁性层21的磁化Mx的绝对值AMx(21)的峰。在其他的频率f1下也出现磁化Mx的绝对值AMx(21)的小的峰。
如图8的(b)及图8的(c)所示，在频率f1为约41GHz时，产生第2磁性层22的磁化Mx的绝对值AMx(22)的峰及磁极30的磁化Mx的绝对值AMx(30)的峰。在其他的频率f1下，也出现磁化Mx的绝对值AMx(22)的小的峰及磁化Mx的绝对值AMx(30)的小的峰。
图9的(a)～图9的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
这些图与第1距离d1为2nm且第1磁性层21的磁厚度Mst为30nmT时相对应。图9的(a)～图9的(c)的横轴为时间tm(ns)。纵轴与磁化Mx相对应。图9的(a)～图9的(c)分别与第1磁性层21、第2磁性层22及磁极30相对应。
如图9的(a)所示，第1磁性层21的磁化Mx(21)在振动。如图9的(b)所示，第2磁性层22的磁化Mx(22)也在振动。进而，如图9的(c)所示，磁极30的磁化Mx(30)也在振动。第2磁性层22的磁化Mx(22)及磁极30的磁化Mx(30)的振动非常稳定。可认为磁化Mx(21)与磁化Mx(22)及磁化Mx(30)是同步的。
图10的(a)～图10的(c)是例示磁头的特性的曲线图。
这些图例示对图9的(a)～图9的(c)的振动特性进行了傅里叶变换后的结果。图10的(a)～图10的(c)的横轴为频率f1(GHz)。纵轴为磁化Mx的绝对值AMx。图10的(a)～图10的(c)分别与第1磁性层21、第2磁性层22及磁极30相对应。
如图10的(a)～图10的(c)所示，在频率f1为约30GHz时，在第1磁性层21的磁化Mx的绝对值AMx(21)、第2磁性层22的磁化Mx的绝对值AMx(22)及磁极30的磁化Mx的绝对值AMx(30)产生尖锐的峰。在该例中，在磁极30的磁化Mx的绝对值AMx(30)下，在频率f1为约60GHz(峰频率的倍数)时，也观察到峰。
这样，在第1距离d1为2nm时，第1磁性层21、第2磁性层22及磁极30以相同频率f1进行振动。可认为：在第1距离d1为2nm时，第1磁性层21及磁极30互相共振。
如上所述，第1距离d1为2nm时的峰的频率f1(约30GHz)比第1距离d1为8nm时的峰的频率f1(约41GHz)低。其原因可认为是：在第1距离d1为2nm时，第1磁性层21与磁极30共振，振荡的体积大。
这样可知：在第1距离d1为2nm时，可得到与第1距离d1为8nm时完全不同的振荡特性。
一般认为：磁极30会给第1磁性层21的振荡带来坏影响。一般，采用通过使第1磁性层21从磁极30远离而减小磁极30对第1磁性层21的影响的构思。
与此相对，在实施方式中，缩短第1磁性层21与磁极30之间的第1距离d1而增大磁极30对第1磁性层21的影响。由此，例如第1磁性层21及磁极30互相共振，可得到稳定的振荡。该构思与一般的构思相反。
在实施方式中，例如，第1距离d1(磁极30与第1磁性层21之间的沿着第1方向D1的距离)为第2距离d2(磁极30与第1屏蔽件31之间的沿着第1方向D1的距离)的1％以上且10％以下。由此，可得到稳定的振荡。例如，在进行了傅里叶变换后的振荡特性中，可得到尖锐的峰。
在实施方式中，第1距离d1为例如1nm以上且4nm以下。
在第1距离d1这样短的情况下，例如第1磁性层21容易与磁极30静磁耦合。第1磁性层21变得容易与磁极30共振。可得到稳定的振荡。
如已经说明地那样，也可以在磁极30与第1磁性层21之间设有第1非磁性层24。在一个例子中，第1非磁性层24包含选自由Ru、Ta、Cr及Ti构成的组中的至少1种。在一个例子中，第1非磁性层24的沿着第1方向D1的厚度t24为3nm以下。在一个例子中，第1非磁性层24的沿着第1方向D1的厚度t24也可以为1nm以下。在该情况下，第1磁性层21及磁极30互相反铁磁耦合。第1磁性层21变得容易与磁极30共振。可得到更稳定的振荡。
图11是例示磁头的特性的曲线图。
图11例示改变了第1距离d1时的振荡特性的模拟结果。在模拟的模型中，第1磁性层21的磁厚度Mst为28.8nmT。作为第1磁性层21的物性值，使用Fe60Co40的物性值。第1距离d1为第1非磁性层24的厚度t24。第2距离d2为36nm。图11的横轴为第1距离d1(nm)。图11的纵轴为振荡强度OS(nmT)。
如图11所示，在第1距离d1为4nm以下的区域，在第1距离d1缩短时，振荡强度OS升高。这样，在第1距离d1为4nm以下时，产生强的振荡。在实施方式中，第1距离d1也可以为3.5nm以下。在实施方式中，第1距离d1也可以为3nm以下。可得到更稳定的振荡。
如图11所示，在第1距离d1为8nm以上时，可得到比较高的振荡强度OS。该现象可认为是因为：在第1距离d1为8nm以上时，磁极30对第1磁性层21的振荡的坏影响变小。
在实施方式中，第1磁性层21的第1厚度t21(第1磁性层21的沿着第1方向D1的厚度)优选为第2距离d2的20％以上且40％以下。可得到更稳定的振荡。
图12的(a)及图12的(b)是例示磁头的特性的曲线图。
图12的(a)例示改变了第1磁性层21的磁厚度Mst时的振荡特性的模拟结果。图12的(a)的横轴为第1磁性层21的磁厚度Mst(nmT)。图12的(a)的纵轴为振荡强度OS(nmT)。第1距离d1为3nm。在图12的(a)的模拟中，作为第1磁性层21的物性值，使用Fe60Co40的物性值。
如图12的(a)所示，在第1磁性层21的磁厚度Mst为25nmT以上且35nmT以下时，振荡强度OS具有峰。在实施方式中，第1磁性层21的磁厚度Mst优选为25nmT以上且30nmT以下。可认为：在第1磁性层21的磁厚度Mst为25nmT以上且30nmT以下时，第1磁性层21及磁极30变得容易互相共振。
如图12的(a)所示，在第1磁性层21的磁厚度Mst为约18nmT时，振荡强度OS具有低的其他的峰。可认为：在第1磁性层21的磁厚度Mst为约18nmT以下时，产生减小磁极30对第1磁性层21的振荡的影响的一般的特性。
图12的(b)例示改变了第1磁性层21的第1厚度t21时的振荡特性的模拟结果。图12的(b)的横轴为第1磁性层21的第1厚度t21(nm)。图12的(b)的纵轴为振荡强度OS(nmT)。第1距离d1为3nm。第2距离d2为36nm。在图12的(b)的模拟中，作为第1磁性层21的物性值，使用Fe60Co40的物性值。
如图12的(b)所示，在第1磁性层21的第1厚度t21为9nm以上且15nm以下时，振荡强度OS具有峰。在实施方式中，第1磁性层21的第1厚度t21优选为9nm以上且15nm以下。可认为：在第1磁性层21的第1厚度t21为9nm以上且15nm以下时，第1磁性层21及磁极30变得容易互相共振。
如图12的(b)所示，在第1磁性层21的第1厚度t21为约7nm时，振荡强度OS具有低的其他的峰。可认为：在第1磁性层21的第1厚度t21为约7nm时，产生减小磁极30对第1磁性层21的振荡的影响的一般的特性。
如已经说明地那样，将第1磁性层21的沿着第2方向D2的长度设为第1宽度w1，将磁极30的沿着第2方向D2的长度设为第2宽度w2(参照图1)。以下，对改变了第1宽度w1相对于第2宽度w2的比R1时的振荡特性的例子进行说明。比R1为w1/w2。
图13是例示磁头的特性的曲线图。
图13的横轴例示改变了比R1时的振荡特性的模拟结果。在模拟的模型中，第1磁性层21的磁厚度Mst为25nmT。作为第1磁性层21的物性值，使用Fe60Co40的物性值。第1距离d1为3nm。图13的横轴为比R1。图13的纵轴为振荡强度OS(nmT)。如图13所示，在比变得比1高时，可得到大的振荡强度。
在实施方式中，第1磁性层21的沿着第2方向D2的第1宽度w1优选比磁极30的沿着第2方向D2的第2宽度w2宽。例如，第1宽度w1也可以为第2宽度w2的2倍以下。第1宽度w1也可以为第2宽度w2的1倍以上且2倍以下。第1宽度w1也可以为第2宽度w2的1倍以上且1.4倍以下。可稳定得到大的振荡强度。
如已经说明地那样，将第1磁性层21的沿着第3方向D3的长度设为第3长度L3(参照图4)。以下，对改变了第3长度L3相对于第1宽度w1的比R2时的振荡特性的例子进行说明。比R2为L3/w1。
在实施方式中，第1磁性层21的沿着第3方向D3的第3长度L3优选为第1磁性层21的沿着第2方向D2的第1宽度w1的0.9倍以上。可稳定得到大的振荡强度。如已经说明地那样，第2方向D2沿着介质对置面30F并与第1方向D1交叉。第2方向D2相对于介质对置面30F平行且相对于第1方向D1垂直。第3方向D3例如相对于包含第1方向D1及第2方向D2的平面垂直。
在实施方式中，第1磁性层21的饱和磁化优选为1.8T以上。由此，例如从磁极30通过介质而向第1屏蔽件31流动的磁通量的一部分变为经由第1磁性层21，磁记录介质80上的记录磁场的倾斜度(陡峭性)上升。由此，线记录密度提高。
在实施方式中，第1磁性层21的饱和磁化优选为磁极30的饱和磁化的0.8倍以上且1.1倍以下。由此，例如第1磁性层21的振荡频率与磁极30的第1磁性层21侧的部分的振荡频率互相接近。由此，第1磁性层21变得更容易振荡。
在实施方式中，第1磁性层21优选包含选自由Fe及Co构成的组中的至少1种。第1磁性层21也可以还包含选自由Ni、Al、Tb、Ge、Ga、Bo、Ta、Ru、Ro、Pt及Ag构成的组中的至少1种。由此，能够增大例如来自第2磁性层22(例如自旋注入层)的自旋流入。例如，第1磁性层21(例如振荡层)的磁伸缩及剩余磁化降低。例如，能够使第1磁性层21更稳定地振荡。
在实施方式中，第2磁性层22优选包含选自由Fe、Co、Ni、Al、Bo、Te、Ge及Ga构成的组中的至少1种。
在实施方式中，中间层23包含例如选自由Cu、Au及Ag构成的组中的至少1种。由此，容易使例如来自第2磁性层22的自旋流入增大、使第1磁性层21稳定地振荡。中间层23的厚度t23优选为例如1nm以上且4nm以下。由此，例如，磁记录介质80中的记录磁场的倾斜度(陡峭性)与磁场强度的平衡变得容易调整。由此，能够提高线记录密度。
在实施方式中，第2非磁性层25包含例如选自由Ru、Ta、Cr及Ti构成的组中的至少1种。由此，能够抑制例如来自第1屏蔽件31的自旋流入，能够使第2磁性层22的磁化稳定反转。第2非磁性层25的厚度t25优选为例如8nm以上且20nm以下。由此，例如，磁记录介质80中的记录磁场的倾斜度(陡峭性)与磁场强度的平衡变得容易调整。由此，能够使线记录密度提高。
在实施方式中，第2距离d2(磁隙)优选为例如28nm以上且40nm以下。由此，例如，磁记录介质80中的记录磁场的倾斜度(陡峭性)与磁场强度的平衡变得容易调整。由此，能够使线记录密度提高。
图14～图17是例示磁头的特性的曲线图。
这些图例示使用实施方式所涉及的磁头110而向磁记录介质80记录了信息时的特性。这些图表示：关于改变了第1磁性层21与第1屏蔽件31之间的沿着第1方向D1的第3距离d3(参照图1)时的、能够进行良好的记录的最短位长BLs的模拟结果。在模拟的模型中，第1距离d1为3nm，第1厚度t21为12nm，第1磁性层21的磁厚度Mst为28.8nmT，作为第1磁性层21的物性值，使用Fe60Co40的物性值。在图14～图17中，点所示的区域与可得到良好的特性的条件相对应。
图14的横轴为最短位长BLs(nm)。图14的纵轴为第3距离d3(nm)。在图14中，实线与在作为目的的最短位长BLs下能够进行良好的记录的第3距离d3的最小值相对应。在图14中，虚线与在作为目的的最短位长BLs下能够进行良好的记录的第3距离d3的最大值相对应。如图14所示，能够进行良好的记录的第3距离d3的最小值及最大值在最短位长BLs变大时变大。
图15的横轴为第3距离d3(nm)，纵轴为最短位长BLs(nm)。如图15所示，能够进行良好的记录的最短位长BLs在第3距离d3变大时变大。
图16的横轴为最短位长BLs(nm)。图16的纵轴为第3距离d3相对于最短位长BLs的比Rb1(即d3/BLs)。在图16中，实线与在作为目的的最短位长BLs下能够进行良好的记录的比Rb1的最小值相对应。在图16中，虚线与在作为目的的最短位长BLs下能够进行良好的记录的比Rb1的最大值相对应。如图16所示，能够进行良好的记录的比Rb1为1.3以上且2以下。
图17的横轴为第3距离d3(nm)。图17的纵轴是最短位长BLs相对于第3距离d3的比Rb2(即BLs/d3)。在图17中，实线与在作为目的的第3距离d3下能够进行良好的记录的比Rb2的最小值相对应。在图17中，虚线与在作为目的的第3距离d3下能够进行良好的记录的比Rb2的最大值相对应。如图17所示，能够进行良好的记录的比Rb2为0.5以上且0.7以下。
例如，在磁头110中，在第1磁性层21振荡从而记录密度成为最大的电流下，可认为第1磁性层21的磁化以第1方向D1(参照图4)为基准而以10度～25度的小的角度旋转。在第1磁性层21的磁化以大的角度旋转的情况下，可认为：磁通量难以进入到第1磁性层21，磁极30与第1屏蔽件31之间的间隔与“记录间隙”相对应。与此相对，在第1磁性层21的磁化以小的角度旋转的情况下，可认为第1磁性层21与第1屏蔽件31之间的间隔(第3距离d3)与实质的“记录间隙”对应。在该情况下，可认为：在磁记录介质80上，记录磁场的倾斜度升高，线记录密度提高。
在使用实施方式所涉及的磁头110的情况下，磁记录介质80中的最短位长BLs优选为第3距离d3(第1磁性层21与第1屏蔽件31之间的沿着第1方向D1的距离)的0.5倍以上且0.78倍以下。
图18是例示第1实施方式所涉及的磁头的示意性俯视图。
图18是与从箭头AR1观察的俯视图相对应的俯视图。在图18中，第1非磁性层24、第2非磁性层25及绝缘部30i被省略。
如图18所示，在磁头111中，第1磁性层21也可以包括第1磁性膜21a及第2磁性膜21b。第1磁性膜21a处于第2磁性膜21b与中间层23之间。第1磁性膜21a包含例如Fe、Co、Ag、Al、Mg或半金属。第2磁性膜21b包含例如选自由Ni、Fe及Co构成的组中的至少1种。通过这样的构成，例如，在第1磁性层21中，可得到良好的软磁性特性。例如，可得到良好的自旋极化。
在实施方式中，当电流在层叠体20中流动时，从层叠体20产生交流磁场。例如，第1距离d1为第2距离d2的1％以上且10％以下。由此，第1磁性层21及磁极30互相共振。从层叠体20产生稳定的交流磁场。磁记录介质80的共振频率被设定为与交流磁场的频率实质一致。例如，磁记录介质80的共振频率为交流磁场的频率的0.95倍以上且1.05倍以下。能够实施有效的MAMR。
以下，对本实施方式所涉及的磁记录装置的例子进行说明。磁记录装置也可以是磁记录再现装置。磁头也可以包括记录部与再现部。
图19是例示实施方式所涉及的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
图19例示头滑块。
磁头110被设置于头滑块159。头滑块159包含例如Al2O3/TiC等。头滑块159一边在磁记录介质上悬浮或接触一边相对于磁记录介质相对运动。
头滑块159具有例如空气流入侧159A及空气流出侧159B。磁头110被配置于头滑块159的空气流出侧159B的侧面等。由此，磁头110一边在磁记录介质上悬浮或接触一边相对于磁记录介质相对运动。
图20是例示实施方式所涉及的磁记录装置的示意性立体图。
图21的(a)及图21的(b)是例示实施方式所涉及的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
如图20所示，在实施方式所涉及的磁记录装置150中，使用旋转致动器。记录用介质盘180被装附于主轴马达180M。记录用介质盘180通过主轴马达180M而沿箭头AR的方向旋转。主轴马达180M响应来自驱动装置控制部的控制信号。本实施方式所涉及的磁记录装置150也可以具备多个记录用介质盘180。磁记录装置150也可以包括记录介质181。记录介质181为例如SSD(Solid State Drive，固态驱动器)。在记录介质181中，使用例如闪存等非易失性存储器。例如，磁记录装置150也可以是混合HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)。
头滑块159进行记录于记录用介质盘180的信息的记录及再现。头滑块159被设置于薄膜状的悬架154的前端。在头滑块159的前端附近，设有实施方式所涉及的磁头。
在记录用介质盘180旋转时，悬架154产生的按压力与在头滑块159的介质对置面(ABS)产生的压力平衡。头滑块159的介质对置面与记录用介质盘180的表面之间的距离成为预定的悬浮量。在实施方式中，头滑块159也可以与记录用介质盘180接触。例如，也可以应用接触行进型。
悬架154被连接于臂155(例如致动器臂)的一端。臂155具有例如线轴部等。线轴部保持驱动线圈。在臂155的另一端，设有音圈马达156。音圈马达156是线性马达的一种。音圈马达156包括例如驱动线圈及磁路。驱动线圈被卷绕于臂155的线轴部。磁路包括永磁体及对置磁轭。在永磁体与对置磁轭之间，设有驱动线圈。悬架154具有一端和另一端。磁头被设置于悬架154的一端。臂155被连接于悬架154的另一端。
臂155由滚珠轴承保持。滚珠轴承设置于轴承部157的上下的两个部位。臂155能够通过音圈马达156而旋转及滑动。磁头能够移动到记录用介质盘180的任意的位置。
图21的(a)例示磁记录装置的一部分的构成，是头堆叠组件160的放大立体图。
图21的(b)是例示成为头堆叠组件160的一部分的磁头组件(头万向节组件：HGA)158的立体图。
如图21的(a)所示，头堆叠组件160包括轴承部157、头万向节组件158和支承框架161。头万向节组件158从轴承部157延伸。支承框架161从轴承部157延伸。支承框架161延伸的方向与头万向节组件158延伸的方向相反。支承框架161支承音圈马达156的线圈162。
如图21的(b)所示，头万向节组件158具有从轴承部157延伸的臂155和从臂155延伸的悬架154。
在悬架154的前端，设有头滑块159。在头滑块159，设有实施方式所涉及的磁头。
实施方式所涉及的磁头组件(头万向节组件)158包括实施方式所涉及的磁头、设有磁头的头滑块159、悬架154和臂155。头滑块159被设置于悬架154的一端。臂155被与悬架154的另一端连接。
悬架154具有例如信号的记录及再现用的引线(未图示)。悬架154也可以具有例如用于调整悬浮量的加热器用的引线(未图示)。悬架154也可以具有例如自旋转矩振荡器用等的引线(未图示)。这些引线与设置于磁头的多个电极电连接。
在磁记录装置150中，设有信号处理部190。信号处理部190使用磁头进行相对于磁记录介质的信号的记录及再现。信号处理部190将信号处理部190的输入输出线连接于例如头万向节组件158的电极焊盘，与磁头电连接。
本实施方式所涉及的磁记录装置150包括磁记录介质、实施方式所涉及的磁头、可动部、位置控制部和信号处理部。可动部能够使磁记录介质与磁头在分离或接触的状态下相对移动。位置控制部使磁头位置对合于磁记录介质的预定记录位置。信号处理部使用磁头进行相对于磁记录介质的信号的记录及再现。
例如，作为上述的磁记录介质，使用了记录用介质盘180。上述的可动部包括例如头滑块159。上述的位置控制部包括例如头万向节组件158。
实施方式也可以包括以下的技术方案。
(技术方案1)
一种磁头，具备：
磁极；
第1屏蔽件；
设置于所述磁极与所述第1屏蔽件之间的第1磁性层；
设置于所述第1磁性层与所述第1屏蔽件之间的第2磁性层；和
设置于所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的非磁性的中间层，
所述磁极与所述第1磁性层之间的沿着从所述第1磁性层向所述第2磁性层的第1方向的第1距离，为所述磁极与所述第1屏蔽件之间的沿着所述第1方向的第2距离的1％以上且10％以下。
(技术方案2)
如技术方案1所述的磁头，所述第1距离为1nm以上且4nm以下。
(技术方案3)
如技术方案1所述的磁头，
还具备设置于所述磁极与所述第1磁性层之间的包含选自由Ru、Ta、Cr及Ti构成的组中的至少1种的第1非磁性层，
所述第1非磁性层的沿着所述第1方向的厚度为3nm以下。
(技术方案4)
如技术方案1～3中的任一项所述的磁头，所述第1磁性层的沿着所述第1方向的第1厚度为所述第2距离的20％以上且40％以下。
(技术方案5)
如技术方案1～3中的任一项所述的磁头，所述第2磁性层的沿着所述第1方向的厚度比所述第1磁性层的沿着所述第1方向的第1厚度薄。
(技术方案6)
如技术方案1～5中的任一项所述的磁头，
所述磁极包括介质对置面，
所述第1磁性层的沿着第2方向的第1宽度比所述磁极的沿着所述第2方向的第2宽度宽，所述第2方向沿着所述介质对置面并与所述第1方向交叉。
(技术方案7)
如技术方案1～5中的任一项所述的磁头，
所述磁极包括介质对置面，
所述第1磁性层的沿着第2方向的第1宽度为所述磁极的沿着所述第2方向的第2宽度的2倍以下，所述第2方向沿着所述介质对置面并与所述第1方向交叉。
(技术方案8)
如技术方案1～5中的任一项所述的磁头，
所述磁极包括介质对置面，
所述第1磁性层的沿着第2方向的第1宽度为所述磁极的沿着所述第2方向的第2宽度的1倍以上且2倍以下，所述第2方向沿着所述介质对置面并且与所述第1方向交叉。
(技术方案9)
如技术方案1～5中的任一项所述的磁头，
所述磁极包括介质对置面，
所述第1磁性层的沿着第3方向的第3长度为所述第1磁性层的沿着第2方向的第1宽度的0.9倍以上，
所述第2方向沿着所述介质对置面且与所述第1方向交叉，
所述第3方向与包含所述第1方向及所述第2方向的平面交叉。
(技术方案10)
如技术方案1～9中的任一项所述的磁头，所述第1磁性层的饱和磁化为1.8T以上。
(技术方案11)
如技术方案1～10中的任一项所述的磁头，所述第1磁性层的饱和磁化为所述磁极的饱和磁化的0.8倍以上且1.1倍以下。
(技术方案12)
如技术方案1～11中的任一项所述的磁头，
所述第1磁性层包括第1磁性膜及第2磁性膜，
所述第1磁性膜处于所述第2磁性膜与所述中间层之间，
所述第1磁性膜包含选自由Fe、Co、Ag、Al、Mg及半金属构成的组中的至少1种，
所述第2磁性膜包含选自由Ni、Fe及Co构成的组中的至少1种。
(技术方案13)
如技术方案1～11中的任一项所述的磁头，所述第1磁性层包含选自由Fe及Co构成的组中的至少1种。
(技术方案14)
如技术方案13所述的磁头，所述第1磁性层还包含选自由Ni、Al、Tb、Ge、Ga、Bo、Ta、Ru、Ro、Pt及Ag构成的组中的至少1种。
(技术方案15)
如技术方案1～14中的任一项所述的磁头，所述第2磁性层包含选自由Fe、Co、Ni、Al、Bo、Te、Ge及Ga构成的组中的至少1种。
(技术方案16)
如技术方案1～15中的任一项所述的磁头，电流在包括所述第1磁性层、所述中间层及所述第2磁性层的层叠体中流动了时，从所述层叠体产生交流磁场。
(技术方案17)
如技术方案1～16中的任一项所述的磁头，所述第1磁性层及所述磁极互相共振。
(技术方案18)
一种磁记录装置，具备：
技术方案1～17中的任一项所述的磁头；和
通过所述磁头被记录信息的磁记录介质。
(技术方案19)
如技术方案18所述的磁记录装置，所述磁记录介质中的最短位长为所述第1磁性层与所述第1屏蔽件之间的沿着所述第1方向的第3距离的0.5倍以上且0.78倍以下。
(技术方案20)
如技术方案18或19所述的磁记录装置，
电流在包括所述第1磁性层、所述中间层及所述第2磁性层的层叠体中流动了时，从所述层叠体产生交流磁场，
所述磁记录介质的共振频率为所述交流磁场的频率的0.95倍以上且1.05倍以下。
根据实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。
在本申请说明书中，“垂直”及“平行”不仅包括严格的垂直及严格的平行，还包括例如制造工序中的偏差等，只要实质垂直及实质平行即可。
以上，一边参照具体例一边对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于这些具体例。例如，关于磁头所包括的磁极、第1屏蔽件、第2屏蔽件、层叠体、磁性层、导电层及布线等各要素的具体的构成，只要能够通过本领域技术人员从公知的范围内适当选择就可以同样地实施本发明、获得同样的效果，就也包含于本发明的范围内。
在技术上能实现的范围内组合各具体例的任意两个以上的要素而得到的方案，只要包含本发明的主旨，就也包含于本发明的范围内。
另外，本领域技术人员以作为本发明的实施方式而在以上描述过的磁头及磁记录装置为基础来进行适当设计变更而能够实施的所有的磁头及磁记录装置，只要包含本发明的主旨，就也属于本发明的范围。
另外，应了解：在本发明的思想的范畴内，只要是本领域技术人员就能够想到各种变更例及修正例，这些变更例及修正例也属于本发明的范围。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和/或主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (9)

1.一种磁头，具备：
磁极；
第1屏蔽件；
设置于所述磁极与所述第1屏蔽件之间的第1磁性层；
设置于所述第1磁性层与所述第1屏蔽件之间的第2磁性层；和
设置于所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的非磁性的中间层，
所述磁极与所述第1磁性层之间的沿着从所述第1磁性层向所述第2磁性层的第1方向的第1距离,为所述磁极与所述第1屏蔽件之间的沿着所述第1方向的第2距离的1％以上且10％以下。
2.如权利要求1所述的磁头，
所述第1距离为1nm以上且4nm以下。
3.如权利要求1所述的磁头，
还具备设置于所述磁极与所述第1磁性层之间的第1非磁性层,所述第1非磁性层包含选自由Ru、Ta、Cr及Ti构成的组中的至少1种，
所述第1非磁性层的沿着所述第1方向的厚度为3nm以下。
4.如权利要求1所述的磁头，
所述第1磁性层的沿着所述第1方向的第1厚度为所述第2距离的20％以上且40％以下。
5.如权利要求1所述的磁头，
所述第2磁性层的沿着所述第1方向的厚度比所述第1磁性层的沿着所述第1方向的第1厚度薄。
6.如权利要求1所述的磁头，
所述磁极包括介质对置面，
所述第1磁性层的沿着第2方向的第1宽度比所述磁极的沿着所述第2方向的第2宽度宽，所述第2方向沿着所述介质对置面且与所述第1方向交叉。
7.如权利要求1所述的磁头，
所述磁极包括介质对置面，
所述第1磁性层的沿着第3方向的第3长度为所述第1磁性层的沿着第2方向的第1宽度的0.9倍以上，
所述第2方向沿着所述介质对置面且与所述第1方向交叉，
所述第3方向与包含所述第1方向及所述第2方向的平面交叉。
8.一种磁记录装置，具备：
权利要求1所述的磁头；和
通过所述磁头被记录信息的磁记录介质。
9.如权利要求8所述的磁记录装置，
所述磁记录介质中的最短位长为所述第1磁性层与所述第1屏蔽件之间的沿着所述第1方向的第3距离的0.5倍以上且0.78倍以下。
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