JP5890983B2

JP5890983B2 - Magnetic recording device

Info

Publication number: JP5890983B2
Application number: JP2011186358A
Authority: JP
Inventors: 正人椎本; 万壽和五十嵐
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: JP2013047999A

Description

本発明は、磁気記録媒体に対し高周波磁界を印加することにより磁化反転を誘導する機能を有する磁気記録ヘッドに関するものである。 The present invention relates to a magnetic recording head having a function of inducing magnetization reversal by applying a high frequency magnetic field to a magnetic recording medium.

近年、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などの磁気記録再生装置において、年率４０％程度の急速な記録密度の増加が求められており、２０１３年ごろには面記録密度は１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２に達すると予想されている。 In recent years, a magnetic recording / reproducing apparatus such as an HDD (Hard Disk Drive) has been required to rapidly increase the recording density of about 40% per year, and the surface recording density is expected to reach 1 Tbits / inch ² around 2013. Has been.

面記録密度を向上させるためには、磁気記録ヘッドおよび再生ヘッドの微細化と磁気記録媒体の粒径の微細化が必要である。しかし、磁気記録ヘッドの微細化により記録磁界強度は減少するため、記録能力が不足することが予測される。また、磁気記録媒体の粒径が微細化すると熱揺らぎの問題が顕在化するため、粒径の微細化と同時に保磁力や異方性エネルギーを増加させる必要があり、これらを同時に達成することが困難になる。したがって、面記録密度を向上させるためには、記録能力を向上させることが鍵となる。 In order to improve the surface recording density, it is necessary to miniaturize the magnetic recording head and the reproducing head and to reduce the particle size of the magnetic recording medium. However, since the recording magnetic field strength decreases due to the miniaturization of the magnetic recording head, it is predicted that the recording capability will be insufficient. In addition, since the problem of thermal fluctuation becomes obvious when the particle size of the magnetic recording medium becomes finer, it is necessary to increase the coercive force and anisotropic energy at the same time as making the particle size finer. It becomes difficult. Therefore, in order to improve the surface recording density, it is the key to improve the recording ability.

そこで、熱や高周波磁界を印加することにより、情報を記録するときのみ一時的に磁気記録媒体の保磁力を低下させる、アシスト記録方式が提案されている。下記特許文献１には、「熱」を印加することによるアシスト記録方式が記載されている。 Thus, an assist recording method has been proposed in which the coercive force of the magnetic recording medium is temporarily reduced only when information is recorded by applying heat or a high-frequency magnetic field. Patent Document 1 below describes an assist recording method by applying “heat”.

一方、「マイクロ波アシスト記録（ＭＡＭＲ）」と呼ばれる、高周波磁界を印加することによるアシスト記録方式が、近年着目されている。ＭＡＭＲ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印加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。同方式では磁気共鳴を利用するため、記録媒体の異方性磁界に比例する強い高周波磁界を用いないと、磁化反転磁界を低減する効果が十分に得られない。 On the other hand, an assist recording method called “microwave assist recording (MAMR)” by applying a high-frequency magnetic field has recently attracted attention. In MAMR, a high-frequency magnetic field in a strong microwave band is applied to a nanometer order region to locally excite a recording medium, and a magnetization reversal magnetic field is reduced to record information. Since this method uses magnetic resonance, the effect of reducing the magnetization reversal magnetic field cannot be sufficiently obtained unless a strong high-frequency magnetic field proportional to the anisotropic magnetic field of the recording medium is used.

下記特許文献２には、高周波アシスト磁界を発生させるため、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）に類似する、積層膜を電極で挟んだ構造の高周波発振器が開示されている。高周波発振器は、ＧＭＲ構造内に発生するスピン揺らぎをもつ伝導電子を、非磁性体を介して磁性体に注入することにより、微小な高周波振動磁界を発生させることができる。 Patent Document 2 listed below discloses a high-frequency oscillator having a structure in which a laminated film is sandwiched between electrodes, similar to a GMR element (giant magnetoresistive element) in order to generate a high-frequency assist magnetic field. The high-frequency oscillator can generate a minute high-frequency oscillating magnetic field by injecting conduction electrons having spin fluctuations generated in the GMR structure into the magnetic material via the non-magnetic material.

下記非特許文献１には、特許文献２と同様に、スピントルクを用いたマイクロ波発振が報告されている。 In Non-Patent Document 1 below, similarly to Patent Document 2, microwave oscillation using spin torque is reported.

下記非特許文献２には、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接した磁気記録媒体の近傍に、スピントルクによって高速回転する高周波磁界発生層（ＦｉｅｌｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＬａｙｅｒ：以下、ＦＧＬと略す）を配置してマイクロ波（高周波磁界）を発生せしめ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術が開示されている。 In Non-Patent Document 2 below, a micro-frequency magnetic field generation layer (hereinafter referred to as FGL) that rotates at high speed by spin torque is disposed near a magnetic recording medium adjacent to a main magnetic pole of a perpendicular magnetic head. A technique for generating information on a magnetic recording medium that generates a wave (a high-frequency magnetic field) and has a large magnetic anisotropy is disclosed.

下記非特許文献３には、発振器を、磁気記録ヘッドの主磁極と主磁極の後方側（トレーリング側）のシールドの間に配置させ、高周波磁界の回転方向を記録磁界極性に応じて変化させることにより、磁気記録媒体の磁化反転を効率的にアシストする技術が開示されている。 In Non-Patent Document 3 below, an oscillator is disposed between a main magnetic pole of a magnetic recording head and a shield on the rear side (trailing side) of the main magnetic pole, and the rotation direction of the high-frequency magnetic field is changed according to the recording magnetic field polarity. Thus, a technique for efficiently assisting the magnetization reversal of the magnetic recording medium is disclosed.

シールドは、現行製品の磁気ヘッドにも広く採用されており、現行製品ではヘッド進行方向の記録磁界勾配を向上させるために用いられる。一方、ＭＡＭＲでは、記録磁界極性に応じて発振器の高周波磁界の回転方向を変化させるためにシールドが用いられる。 The shield is also widely used in the magnetic heads of current products, and is used to improve the recording magnetic field gradient in the head traveling direction in the current products. On the other hand, in MAMR, a shield is used to change the rotation direction of the high-frequency magnetic field of the oscillator in accordance with the recording magnetic field polarity.

磁化反転を効率よく生じさせるためには、発振器の高周波磁界の回転方向が、反転させたい磁気記録媒体の磁化の才差運動方向と同じ方向である方が望ましい。そのため、非特許文献３に記載されている技術では、磁化反転を効率よく生じさせる回転方向の高周波磁界を用いて、磁化反転をアシストすることができる。 In order to efficiently cause the magnetization reversal, it is desirable that the rotation direction of the high-frequency magnetic field of the oscillator is the same as the direction of the magnetization precession of the magnetic recording medium to be reversed. Therefore, in the technique described in Non-Patent Document 3, magnetization reversal can be assisted by using a high-frequency magnetic field in the rotation direction that efficiently causes magnetization reversal.

なお、簡単のために以後、主磁極とトレーリングシールドの間に高周波発振器を配置したマイクロ波アシストヘッドをＭＡＭＲヘッド、高周波発振器を除いた主磁極とトレーリングシールドから構成される部分を記録ヘッドと呼ぶ。 For the sake of simplicity, hereinafter, a microwave assist head in which a high-frequency oscillator is disposed between the main magnetic pole and the trailing shield will be referred to as a MAMR head, and a portion composed of the main magnetic pole and the trailing shield excluding the high-frequency oscillator will be referred to as a recording head. Call.

特開平７-２４４８０１号公報JP-A-7-244801 特開２００５-０２５８３１号公報JP 2005-025831 A

Nature, Vol. 425, pp.380 (2003)Nature, Vol. 425, pp.380 (2003) ”Microwave Assisted Magnetic Recording”, J-G. Zhu et.al, IEEE trans. Magn., Vol. 44, NO.1, pp.125 (2008)“Microwave Assisted Magnetic Recording”, J-G. Zhu et.al, IEEE trans. Magn., Vol. 44, NO.1, pp.125 (2008) ”Medium damping constant and performance characteristics in microwave assisted magnetic recording with circular as field”, Y. Wang et. al, Journal of Applied Physics, Vol. 105, pp.07B902 (2009)“Medium damping constant and performance characteristics in microwave assisted magnetic recording with circular as field”, Y. Wang et. Al, Journal of Applied Physics, Vol. 105, pp.07B902 (2009)

ＭＡＭＲで１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２程度の記録密度を実現するためには、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磁性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必要がある。 In order to realize a recording density of about 1 Tbits / inch ^{2 by} MAMR, a magnetic recording medium is locally brought into a magnetic resonance state by irradiating a region of nanometer order with a strong high-frequency magnetic field, and a magnetization reversal magnetic field is reduced. Information needs to be recorded.

特許文献１、２、および非特許文献１に開示される技術では、発振する高周波磁界の周波数が低すぎるか、または磁界強度が弱すぎるという理由により、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２程度の高い記録密度を実現することは困難である。 In the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1, a high recording density of about 1 Tbits / inch ² is realized because the frequency of the oscillating high-frequency magnetic field is too low or the magnetic field strength is too weak. It is difficult to do.

非特許文献文献２や３に開示された技術を用いれば、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２以上の記録密度を実現できる可能性があることが報告されている。そこで本発明者等も、非特許文献３に記載されているＭＡＭＲ方式の技術を用いることにより、どの程度の記録密度向上の可能性があるのかを検討した。具体的にはＬＬＧ（Ｌａｎｄａｕ−Ｌｉｆｔｓｈｉｔｚ−Ｇｉｌｂｅｒｔ−Ｌａｎｇｅｖｉｎｅｑｕａｔｉｏｎｓ）方程式を用いたマイクロマグネティックシミュレーションにより、記録ヘッドの主磁極から発生する記録磁界強度と高周波磁界発生層から発生する高周波磁界強度を計算した。計算の前提として、記録ヘッドと高周波磁界発生層の間の磁気的な相互作用を考慮した現実的な環境を想定した場合と、磁気的な相互作用を仮想的に無視した場合の２つを仮定した。ＭＡＭＲヘッド構造は非特許文献２や非特許文献３に記載されるものとした。 It has been reported that if the techniques disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3 are used, a recording density of ¹ Tbits / inch ² or more may be realized. Therefore, the present inventors also examined how much the recording density could be improved by using the MAMR system technique described in Non-Patent Document 3. Specifically, the recording magnetic field strength generated from the main magnetic pole of the recording head and the high-frequency magnetic field strength generated from the high-frequency magnetic field generation layer were calculated by micromagnetic simulation using an LLG (Landau-Liftshitz-Gilbert-Langevin equations) equation. Two assumptions are assumed for the calculation: a realistic environment that considers the magnetic interaction between the recording head and the high-frequency magnetic field generation layer, and a case where the magnetic interaction is virtually ignored. did. The MAMR head structure is described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3.

シミュレーションの結果、記録ヘッドと高周波磁界発生層の間の磁気的な結合を考慮した場合は、記録ヘッドの主磁極からは十分に強い記録磁界強度が発生するが、高周波磁界発生層からの高周波磁界強度は非常に小さくなった。一方で、主記録ヘッドと高周波磁界発生層の間の磁気的な結合を考慮しなかった場合には、高周波磁界発生層からは非特許文献２や３に記載されるとおり約２ｋＯｅもの高い高周波磁界を発生した。これは、今回計算に用いたＭＡＭＲヘッドの高周波磁界発生層と主磁極が接しているために、高周波磁界発生層と主磁極の間の磁気的な結合が大きく、高周波磁界発生層の発振が阻害されたためである。したがって、現実的には記録ヘッドと高周波磁界発生層の間の磁気的な交換結合による影響により、高周波磁界発生層の磁化が固着し、十分な高周波磁界強度を実現できない。 As a result of the simulation, when the magnetic coupling between the recording head and the high-frequency magnetic field generating layer is considered, a sufficiently strong recording magnetic field strength is generated from the main magnetic pole of the recording head, but the high-frequency magnetic field from the high-frequency magnetic field generating layer is generated. The strength became very small. On the other hand, when the magnetic coupling between the main recording head and the high-frequency magnetic field generating layer is not taken into consideration, the high-frequency magnetic field as high as about 2 kOe from the high-frequency magnetic field generating layer as described in Non-Patent Documents 2 and 3. Occurred. This is because the high-frequency magnetic field generation layer of the MAMR head used in this calculation is in contact with the main magnetic pole, so that the magnetic coupling between the high-frequency magnetic field generation layer and the main magnetic pole is large, and the oscillation of the high-frequency magnetic field generation layer is hindered. It was because it was done. Therefore, in reality, due to the influence of magnetic exchange coupling between the recording head and the high frequency magnetic field generating layer, the magnetization of the high frequency magnetic field generating layer is fixed, and a sufficient high frequency magnetic field strength cannot be realized.

高周波磁界発生層と記録ヘッドの主磁極間の磁気的な結合を抑制するためには、高周波磁界発生層をトレーリング端に設ければよいとも考えられる。しかし、この場合も高周波磁界強度は向上しない。この要因は、高周波磁界発生層とトレーリングシールドの間の磁気的な結合により、高周波磁界発生層の発振が阻害されるためである。したがって、高周波磁界発生層と主磁極との間の磁気的結合、および高周波磁界発生層とトレーリングシールドとの間の磁気的結合を、ともに低減する必要がある。 In order to suppress the magnetic coupling between the high frequency magnetic field generating layer and the main magnetic pole of the recording head, it is considered that the high frequency magnetic field generating layer may be provided at the trailing end. However, in this case as well, the high frequency magnetic field strength is not improved. This is because the oscillation of the high frequency magnetic field generation layer is hindered by the magnetic coupling between the high frequency magnetic field generation layer and the trailing shield. Therefore, it is necessary to reduce both the magnetic coupling between the high-frequency magnetic field generating layer and the main magnetic pole and the magnetic coupling between the high-frequency magnetic field generating layer and the trailing shield.

さらに、高周波磁界発生層を主磁極から遠い位置に配置すると、上記問題以外に、高周波磁界の印加による実効的な記録磁界強度を向上させる効果が激しく減衰する問題があることも、検討により分かった。実際に、高周波磁界発生層と主磁極の間の距離が約３０ｎｍであるＭＡＭＲヘッドを用いて、仮想的に高周波磁界発生層と記録ヘッドの間の磁気結合が十分に小さい仮定の基に数値計算を実施した結果、記録した信号の信号品質は非常に悪かった。これは、高周波磁界発生層の位置が主磁極から遠すぎる条件では、高周波磁界が最も高くなる位置が主磁極よりもかなり遠くなってしまうためである。 Furthermore, it has been found through examination that, when the high-frequency magnetic field generating layer is arranged at a position far from the main magnetic pole, there is a problem that the effect of improving the effective recording magnetic field strength by applying the high-frequency magnetic field is severely attenuated. . Actually, using a MAMR head in which the distance between the high-frequency magnetic field generating layer and the main pole is about 30 nm, numerical calculation is performed based on the assumption that the magnetic coupling between the high-frequency magnetic field generating layer and the recording head is virtually small. As a result, the signal quality of the recorded signal was very poor. This is because the position where the high-frequency magnetic field is highest is considerably farther than the main pole when the position of the high-frequency magnetic field generation layer is too far from the main pole.

以上の通り、高周波磁界発生層は主磁極に近すぎても遠すぎても、高周波磁界強度や有効記録磁界強度の減衰を招き、高記録密度を実現することができない。 As described above, even if the high frequency magnetic field generating layer is too close to or far from the main magnetic pole, the high frequency magnetic field strength and the effective recording magnetic field strength are attenuated, and a high recording density cannot be realized.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高周波磁界を発生する発振器を用いるマイクロ波アシスト記録において、高い高周波磁界強度と有効記録磁界強度が得られる磁気記録ヘッドを実現することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a magnetic recording head capable of obtaining a high-frequency magnetic field strength and an effective recording magnetic field strength in microwave-assisted recording using an oscillator that generates a high-frequency magnetic field. It aims to be realized.

本発明に係る磁気記録ヘッドは、主磁極と、磁気記録媒体に高周波磁界を印加する高周波磁界発生層を有する発振器と、主磁極のトレーリング側に設けられたトレーリングシールドとを備え、高周波磁界発生層と主磁極との間の距離、および高周波磁界発生層とトレーリングシールドとの間の距離が、ともに３ｎｍ以上である。 A magnetic recording head according to the present invention includes a main magnetic pole, an oscillator having a high-frequency magnetic field generating layer for applying a high-frequency magnetic field to a magnetic recording medium, and a trailing shield provided on the trailing side of the main magnetic pole. Both the distance between the generation layer and the main magnetic pole and the distance between the high-frequency magnetic field generation layer and the trailing shield are 3 nm or more.

本発明に係る磁気記録ヘッドによれば、高周波磁界発生層と記録ヘッドとの間の相互作用を適切に制御することにより、高い記録密度を実現することができる。 According to the magnetic recording head of the present invention, a high recording density can be realized by appropriately controlling the interaction between the high-frequency magnetic field generating layer and the recording head.

実施形態１に係る磁気記録装置の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetic recording apparatus according to a first embodiment. 記録ヘッド部１００の詳細構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a recording head unit 100. FIG. リーディング方向に対抗する面から見たときの主磁極１２０と発振器１１０の模式図を示す。A schematic diagram of the main magnetic pole 120 and the oscillator 110 when viewed from the surface facing the leading direction is shown. 後述の図６に示す条件Ｂの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conditions B shown in below-mentioned FIG. 後述の図６に示す条件Ｃの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conditions C shown in below-mentioned FIG. ＦＧＬ１１１の膜厚および位置を変化させたときにＦＧＬ１１１から発生する高周波磁界強度（Ｈａｃ）と、ｄ＿ＦＭおよびｄ＿ＦＴとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the high frequency magnetic field intensity | strength (Hac) which generate | occur | produces from FGL111 when the film thickness and position of FGL111 are changed, and d_FM and d_FT. 式１を満たす範囲を示す図である。It is a figure which shows the range which satisfy | fills Formula 1. FIG. 式２を満たす範囲を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a range that satisfies Expression 2. 実施形態２に係る磁気記録装置の構成例を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetic recording apparatus according to a second embodiment. FIG. 実施形態２における記録ヘッド部１００の詳細構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a detailed configuration of a recording head unit 100 according to Embodiment 2. FIG. 実施形態３に係る記録ヘッド部１００の詳細構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed configuration of a recording head unit 100 according to a third embodiment. ＭＡＭＲヘッドの有効磁界強度の増幅率とｄ＿ＦＭの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the amplification factor of the effective magnetic field intensity of a MAMR head, and d_FM. 主磁極１２０から磁気記録媒体３００に向かって発生する記録磁界の磁束分布の模式図である。4 is a schematic diagram of a magnetic flux distribution of a recording magnetic field generated from the main magnetic pole 120 toward the magnetic recording medium 300. FIG. 磁界角度とダウントラック方向位置の関係を示す。The relationship between a magnetic field angle and a down track direction position is shown. 高周波アシストによる有効磁界強度の増幅率とｄ＿ＦＭを、ＴＧとＨＵＳの比で規格化した値の関係を示す。The relationship between the amplification factor of the effective magnetic field strength by high frequency assist and the value obtained by normalizing d_FM by the ratio of TG and HUS is shown. 実施形態４に係る磁気記録再生ヘッドの構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetic recording / reproducing head according to a fourth embodiment. 実施形態５に係る磁気記録再生装置１０００の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic recording / reproducing apparatus 1000 which concerns on Embodiment 5. FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding, the same functional parts are denoted by the same reference numerals in the following drawings.

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る磁気記録装置の構成例を示す図である。ここでは、磁気記録再生ヘッド周辺の概略を示した。なお、本明細書で説明する図面は、磁気記録再生ヘッドの全体構成を示すため、各部の縮尺は実際のヘッドの縮尺と必ずしも同じではないことを付言しておく。その他の部位についても同様である。 <Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a magnetic recording apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Here, an outline of the periphery of the magnetic recording / reproducing head is shown. It should be noted that the drawings described in this specification show the overall configuration of the magnetic recording / reproducing head, so that the scale of each part is not necessarily the same as the actual scale of the head. The same applies to other parts.

磁気記録再生ヘッドは、記録ヘッド部１００と再生ヘッド部２００を備える、記録再生分離ヘッドである。 The magnetic recording / reproducing head is a recording / reproducing separation head including a recording head unit 100 and a reproducing head unit 200.

記録ヘッド部１００は、発振器１１０、主磁極１２０、副磁極１３０ａ、トレーリングシールド１３０ｂ、コイル１６０を備える。発振器１１０は、高周波磁界を発生する。主磁極１２０は、記録ヘッド磁界を発生する。トレーリングシールド１３０ｂは、発振器１１０の磁化回転方向を制御するために設けられている。コイル１６０と副磁極１３０ａは、主磁極１２０に磁場を励磁する。 The recording head unit 100 includes an oscillator 110, a main magnetic pole 120, a sub magnetic pole 130a, a trailing shield 130b, and a coil 160. The oscillator 110 generates a high frequency magnetic field. The main magnetic pole 120 generates a recording head magnetic field. The trailing shield 130b is provided to control the magnetization rotation direction of the oscillator 110. The coil 160 and the sub magnetic pole 130 a excite a magnetic field on the main magnetic pole 120.

磁気記録再生ヘッドの媒体に対する進行方向をリーディング方向と呼び、磁気記録再生ヘッドの媒体に対する進行方向と反対の方向をトレーリング方向と呼ぶ。図１には示していないが、主磁極１２０のトラック幅方向の外側にサイドシールドを設けてもよい。サイドシールドは主磁極１２０の両側に設けてもよいし、外側と内側のどちらか一方にだけ設けてもよい。 The traveling direction of the magnetic recording / reproducing head with respect to the medium is referred to as a leading direction, and the direction opposite to the traveling direction of the magnetic recording / reproducing head with respect to the medium is referred to as a trailing direction. Although not shown in FIG. 1, a side shield may be provided outside the main pole 120 in the track width direction. The side shields may be provided on both sides of the main magnetic pole 120, or may be provided only on either the outer side or the inner side.

図１では、磁気記録媒体３００に対する磁気記録再生ヘッドの進行方向から見て、再生ヘッド部２００が先頭で記録ヘッド部１００が後方となるように配置しているが、磁気記録再生ヘッドの進行方向から見て記録ヘッド部１００が先頭で再生ヘッド部２００が後方になるように配置を逆転した構成でもよい。 In FIG. 1, when viewed from the traveling direction of the magnetic recording / reproducing head with respect to the magnetic recording medium 300, the reproducing head unit 200 is disposed at the head and the recording head unit 100 is disposed behind. The arrangement may be reversed so that the recording head unit 100 is at the top and the reproducing head unit 200 is at the rear as viewed from the top.

再生ヘッド部２００は、再生センサ２１０、下部磁気シールド２２０、上部磁気シールド２３０を備える。再生センサ２０１は、記録信号を再生する役割を担うことさえできれば任意の構成を採用することができる。再生センサ２１０の構成としては、いわゆるＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）効果を有する再生センサでもよいし、ＴＭＲ（ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）効果を有する再生センサでもよいし、ＥＭＲ（ＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＲｅｓｏｎａｎｔ）効果を有する再生センサでもよい。また、外部磁界に対して逆極性の応答をする２つ以上の再生センサを有するいわゆる差動型再生センサでもよい。下部磁気シールド２２０と上部磁気シールド２３０は、再生信号品質を向上させるために重要な役割を担うため、設けることが好ましい。図１には特に記載していないが、上部磁気シールド２３０は記録ヘッド部１００の補助磁極としての役割を兼ね備えることができる。 The reproducing head unit 200 includes a reproducing sensor 210, a lower magnetic shield 220, and an upper magnetic shield 230. The reproduction sensor 201 can adopt any configuration as long as it can play a role of reproducing a recording signal. The configuration of the regenerative sensor 210 may be a regenerative sensor having a so-called GMR (Giant Magneto-Resistive) effect, a regenerative sensor having a TMR (Tunneling Magneto-Resitive) effect, or an EMR (Electro Mechanical Resonant) effect. A regeneration sensor may be used. Also, a so-called differential reproduction sensor having two or more reproduction sensors that respond to an external magnetic field with opposite polarities may be used. Since the lower magnetic shield 220 and the upper magnetic shield 230 play an important role in improving the reproduction signal quality, it is preferable to provide them. Although not specifically shown in FIG. 1, the upper magnetic shield 230 can also serve as an auxiliary magnetic pole of the recording head unit 100.

図２は、記録ヘッド部１００の詳細構成を示す図である。発振器１１０は、主磁極側から順に、ＦＧＬ１１１、中間層１１２、スピン注入固定層１１３を有する。ＦＧＬ１１１は、高周波磁界を発生する。中間層１１２は、スピン透過性の高い材料を用いて構成されている。スピン注入固定層１１３は、ＦＧＬ１１１にスピントルクを与える。また、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の距離（ｄ＿ＦＭ）を適切に制御するため、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間に、適切な膜厚に設定した磁気結合遮断層１４０を設ける。 FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the recording head unit 100. The oscillator 110 includes an FGL 111, an intermediate layer 112, and a spin injection fixed layer 113 in order from the main magnetic pole side. The FGL 111 generates a high frequency magnetic field. The intermediate layer 112 is configured using a material having high spin permeability. The spin injection pinned layer 113 gives a spin torque to the FGL 111. Further, in order to appropriately control the distance (d_FM) between the FGL 111 and the main magnetic pole 120, a magnetic coupling blocking layer 140 set to an appropriate film thickness is provided between the FGL 111 and the main magnetic pole 120.

本実施形態１における構成例では、各層の厚さはそれぞれ、磁気結合遮断層１４０＝７ｎｍ、ＦＧＬ１１１＝１０ｎｍ、中間層１１２＝３ｎｍ、スピン注入固定層１１３＝１０ｎｍである。したがって、主磁極１２０とトレーリングシールド１３０ｂとの間の距離（ＴＧ）は、３０ｎｍである。 In the configuration example in the first embodiment, the thicknesses of the respective layers are the magnetic coupling blocking layer 140 = 7 nm, FGL111 = 10 nm, the intermediate layer 112 = 3 nm, and the spin injection fixed layer 113 = 10 nm. Therefore, the distance (TG) between the main magnetic pole 120 and the trailing shield 130b is 30 nm.

本実施形態１において、主磁極１２０の材料はＦｅ_７０Ｃｏ_３０であり、飽和磁化（Ｍ＿ＭＰ）は２.４Ｔである。トレーリングシールド１３０ｂの材料はＮｉＦｅであり、飽和磁化（Ｍ＿ＴＳ）は１．２Ｔである。主磁極１２０やトレーリングシールド１３０ｂの材料としては、後述する式１と式２を満たす範囲であれば、磁性体であることに加えて特に条件はないが、主磁極１２０の材料は、Ｍ＿ＭＰが大きいほど高い記録磁界強度を発生する上で有利である。また、トレーリングシールド１３０ｂの材料は、透磁率が高いほうが記録電流極性の反転に伴うＦＧＬ１１１への磁界印加応答が速くなるので有利である。 In the first embodiment, the material of the main magnetic pole 120 is Fe ₇₀ Co ₃₀ and the saturation magnetization (M_MP) is 2.4T. The material of the trailing shield 130b is NiFe, and the saturation magnetization (M_TS) is 1.2T. The material of the main magnetic pole 120 and the trailing shield 130b is not particularly limited in addition to being a magnetic material as long as it satisfies the formulas 1 and 2 described later. A larger value is more advantageous for generating a higher recording magnetic field strength. Further, the material of the trailing shield 130b is advantageous in that the magnetic permeability is higher because the magnetic field application response to the FGL 111 accompanying the reversal of the recording current polarity becomes faster.

本実施形態１において、磁気結合遮断層１４０の材料はＴａである。磁気結合遮断層１４０の材料としては、非磁性体の導電性材料である以外に格別の制限はなく、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉなどから任意に選択することができる。 In the first embodiment, the material of the magnetic coupling interruption layer 140 is Ta. The material of the magnetic coupling blocking layer 140 is not particularly limited except that it is a non-magnetic conductive material, and is arbitrarily selected from, for example, Au, Ag, Pt, Ta, Ir, Al, Si, Ge, Ti, etc. can do.

本実施形態１において、ＦＧＬ１１１の材料はＦｅ_７０Ｃｏ_３０である。Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０の飽和磁化は２.４Ｔであり、高い高周波磁界を発生することができる。ＦＧＬ１１１の材料としては、磁性体であり、後述の式１と式２を満たす範囲でさえあれば、ＦＧＬ１１１としての役割を担うことができる。例えば、ＦｅＣｏ合金の他に、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＧｅ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＦｅＡｌ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＳｉ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、ＣｏＣｒ系合金などでもよい。また、ＣｏＩｒなど負の垂直異方性エネルギーを持つ材料でもよいし、Ｃｏ／Ｐｔなどの正の垂直異方性エネルギーを持つ材料でもよい。ＦＧＬ１１１は、異なる材料の層を複数積層した構成でもよいし、異なる飽和磁化や異方性エネルギーの大きさが異なる材料を組み合わせたものでもよい。 In the first embodiment, the material of the FGL 111 is Fe ₇₀ Co ₃₀ . The saturation magnetization of Fe ₇₀ Co ₃₀ is 2.4 T, and a high frequency magnetic field can be generated. The material of the FGL 111 is a magnetic material, and can play a role as the FGL 111 as long as it is within a range that satisfies formulas 1 and 2 described later. For example, in addition to the FeCo alloy, a Heusler alloy such as NiFe alloy, CoFeGe, CoMnGe, CoFeAl, CoFeSi, CoMnSi, and CoFeSi, a Re-TM-based amorphous alloy such as TbFeCo, and a CoCr-based alloy may be used. Further, a material having negative vertical anisotropy energy such as CoIr or a material having positive vertical anisotropy energy such as Co / Pt may be used. The FGL 111 may have a configuration in which a plurality of layers of different materials are stacked, or may be a combination of materials having different saturation magnetization and different magnitudes of anisotropic energy.

本実施形態１において、中間層１１２の材料はＣｕである。中間層１１２の材料としては、非磁性体の導電性材料であることが好ましく、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉなどを用いることができる。 In the first embodiment, the material of the intermediate layer 112 is Cu. The material of the intermediate layer 112 is preferably a nonmagnetic conductive material. For example, Au, Ag, Pt, Ta, Ir, Al, Si, Ge, Ti, or the like can be used.

本実施形態１において、スピン注入固定層１１３の材料はＣｏ／Ｐｔである。また、本実施形態１で用いたＣｏ／Ｐｔの垂直異方性磁界Ｈｋは８ｋＯｅである。スピン注入固定層１１３の材料として、垂直異方性を持った材料を用いることにより、ＦＧＬ１１１の発振を安定させることができる。例えばＣｏ／Ｐｔの他に、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。また、発振の安定性は若干失われるが、ＦＧＬ１１１と同様の材料を用いることもできる。 In the first embodiment, the material of the spin injection fixed layer 113 is Co / Pt. Further, the Co / Pt perpendicular anisotropy magnetic field Hk used in Embodiment 1 is 8 kOe. By using a material having vertical anisotropy as the material of the spin injection fixed layer 113, the oscillation of the FGL 111 can be stabilized. For example, in addition to Co / Pt, it is preferable to use an artificial magnetic material such as Co / Ni, Co / Pd, or CoCrTa / Pd. Further, although the oscillation stability is slightly lost, a material similar to that of the FGL 111 can be used.

図１〜図２には示していないが、スピン注入固定層１１３の上部に、スピン注入固定層１１３の凹凸や磁気特性を制御するためのキャップ層を設けてもよい。キャップ層は非磁性導電材料であり、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉなどを用いることができる。 Although not shown in FIGS. 1 to 2, a cap layer for controlling the unevenness and magnetic characteristics of the spin injection pinned layer 113 may be provided on the spin injection pinned layer 113. The cap layer is a nonmagnetic conductive material. For example, Au, Ag, Pt, Ta, Ir, Al, Si, Ge, Ti, or the like can be used.

図３は、リーディング方向に対抗する面から見たときの主磁極１２０と発振器１１０の模式図を示す。発振器１１０のトラック幅（Ｔｗｏ）は４０ｎｍであり、主磁極１２０のトラック幅（Ｐｗ）は４５ｎｍである。ＴｗｏとＰｗの値は、高い記録密度が得られるように任意に設定することができる。発振器の素子高さ方向の幅（ＳＨｏ）は４０ｎｍである。ＳＨｏの値は、ＦＧＬ１１１から適切な高周波磁界強度と周波数が得られるように、適切に設計することができる。主磁極１２０の高さ方向に底面に対して略垂直な長さ（ＴＨ）は、６０ｎｍである。ＴＨの値は、適切な記録磁界強度が得られるように適切に設計することができる。さらに、浮上面から見てＴＨよりも上方の部位におけるトラック幅の広がりの大きさも、適切に設定することができる。 FIG. 3 is a schematic diagram of the main magnetic pole 120 and the oscillator 110 when viewed from the surface facing the leading direction. The track width (Two) of the oscillator 110 is 40 nm, and the track width (Pw) of the main magnetic pole 120 is 45 nm. The values of Two and Pw can be arbitrarily set so as to obtain a high recording density. The width (SHo) in the element height direction of the oscillator is 40 nm. The value of SHo can be appropriately designed so that an appropriate high-frequency magnetic field strength and frequency can be obtained from the FGL 111. A length (TH) substantially perpendicular to the bottom surface in the height direction of the main magnetic pole 120 is 60 nm. The value of TH can be appropriately designed so that an appropriate recording magnetic field strength can be obtained. Furthermore, the size of the track width spread at a position above TH as viewed from the air bearing surface can also be set appropriately.

本発明の特徴は、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気的な結合、およびＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂの間の磁気的な結合を抑制できることである。これにより、ＦＧＬ１１１の発振が阻害されることによる高周波磁界の劣化を招くことがなく、安定的に高い高周波磁界を媒体に印加することができる。以下に、ＦＧＬ１１１と記録ヘッド部１００の間の磁気的結合を抑制するための具体的な条件とその効果を説明する。 The feature of the present invention is that the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the FGL 111 and the trailing shield 130b can be suppressed. As a result, the high-frequency magnetic field can be stably applied to the medium without causing deterioration of the high-frequency magnetic field due to the inhibition of the oscillation of the FGL 111. Hereinafter, specific conditions and effects for suppressing the magnetic coupling between the FGL 111 and the recording head unit 100 will be described.

本発明では、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の距離（ｄ＿ＦＭ）、およびＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂの間の距離（ｄ＿ＦＴ）がともに３ｎｍ以上になるような構成とする。図２で説明した構成例におけるｄ＿ＦＭは、実質的に磁気結合遮断層１４０の膜厚となるので、７ｎｍである。また、ｄ＿ＦＴは実質的には中間層１１２とスピン注入固定層１１３の膜厚の和となるので、１３ｎｍである。よって、図２で説明した構成例では、ｄ＿ＦＭとｄ＿ＦＴはともに３ｎｍ以上となる。 In the present invention, the distance (d_FM) between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the distance (d_FT) between the FGL 111 and the trailing shield 130b are both 3 nm or more. The d_FM in the configuration example described with reference to FIG. 2 is substantially 7 nm because it is substantially the thickness of the magnetic coupling blocking layer 140. Further, d_FT is 13 nm because it is substantially the sum of the film thicknesses of the intermediate layer 112 and the spin injection fixed layer 113. Therefore, in the configuration example described in FIG. 2, both d_FM and d_FT are 3 nm or more.

以下では、ｄ＿ＦＭとｄ＿ＦＴをこのように設定することにより得られる効果とその範囲を検証するため、図２に示した構成例を条件Ａとし、比較のため以下の図４に示す条件Ｂと図５に示す条件Ｃを設定して数値計算を実施した。なお、ｄ＿ＦＭやｄ＿ＦＴを自由に制御できるように、仮想的に中間層１１２とスピン注入固定層１１３がなくてもＦＧＬ１１１にスピントルクが印加できるものと仮定して数値計算を実施することとした。そのため、図４〜図５において、中間層１１２またはスピン注入固定層１１３が存在しない場合もある。ＴＧは３０ｎｍで固定とし、ＦＧＬ１１１の膜厚は１０ｎｍとした。 In the following, in order to verify the effect and the range obtained by setting d_FM and d_FT in this way, the configuration example shown in FIG. 2 is referred to as condition A, and for comparison, the conditions B and FIG. Numerical calculation was performed by setting the condition C shown in FIG. In order to freely control d_FM and d_FT, the numerical calculation is performed on the assumption that the spin torque can be applied to the FGL 111 without the intermediate layer 112 and the spin injection fixed layer 113 virtually. Therefore, in FIGS. 4 to 5, the intermediate layer 112 or the spin injection fixed layer 113 may not exist. TG was fixed at 30 nm, and the film thickness of FGL111 was 10 nm.

図４は、後述の図６に示す条件Ｂの構成例を示す図である。条件Ｂにおいて、ｄ＿ＦＭは２ｎｍであり、磁気結合遮断層１４０は主磁極１２０側に配置している。したがって、ｄ＿ＦＭ＝２ｎｍ、ｄ＿ＦＴ＝１８ｎｍとなる。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the condition B illustrated in FIG. 6 described later. In Condition B, d_FM is 2 nm, and the magnetic coupling interruption layer 140 is disposed on the main magnetic pole 120 side. Therefore, d_FM = 2 nm and d_FT = 18 nm.

図５は、後述の図６に示す条件Ｃの構成例を示す図である。条件Ｃにおいて、ｄ＿ＦＭは１ｎｍであり、磁気結合遮断層１４０はトレーリングシールド１３０ｂ側に配置している。したがって、ｄ＿ＦＭ＝１９ｎｍ、ｄ＿ＦＴ＝１ｎｍとなる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the condition C illustrated in FIG. 6 described later. Under condition C, d_FM is 1 nm, and the magnetic coupling blocking layer 140 is disposed on the trailing shield 130b side. Therefore, d_FM = 19 nm and d_FT = 1 nm.

図６は、ＦＧＬ１１１の膜厚および位置を変化させたときにＦＧＬ１１１から発生する高周波磁界強度（Ｈａｃ）と、ｄ＿ＦＭおよびｄ＿ＦＴとの関係を示す図である。高周波磁界強度は磁気記録媒体３００内に印加される値を示している。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the high frequency magnetic field intensity (Hac) generated from the FGL 111 when the film thickness and position of the FGL 111 are changed, and d_FM and d_FT. The high frequency magnetic field intensity indicates a value applied to the magnetic recording medium 300.

条件Ａ〜Ｃの構成例では、ＦＧＬ１１１の飽和磁化（Ｍ＿ＦＧＬ）とＭ＿ＭＰはいずれも２．４Ｔであり、Ｍ＿ＴＳは１．２Ｔである。また、Ｍ＿ＦＧＬが１．２Ｔ、Ｍ＿ＭＰが１．８Ｔの構造における検討結果も併記した。条件Ｄについては、後述の実施形態２で改めて説明する。 In the configuration examples of the conditions A to C, the saturation magnetization (M_FGL) and M_MP of the FGL 111 are both 2.4T and M_TS is 1.2T. In addition, the results of studies on a structure in which M_FGL is 1.2T and M_MP is 1.8T are also shown. The condition D will be described again in the second embodiment described later.

図６に示すデータによれば、いずれの条件においても、ｄ＿ＦＭとｄ＿ＦＴが３ｎｍ以下のときには、Ｈａｃが大きく減衰することがわかる。これは、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０、あるいはＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂが磁気的に結合することにより、ＦＧＬ１１１の磁化が固着し発振が停止してしまうためである。この結果より、ｄ＿ＦＭとｄ＿ＦＴを３ｎｍ以上にすれば、Ｈａｃの減衰を抑制できることが分かる。 According to the data shown in FIG. 6, it can be seen that, under any condition, when d_FM and d_FT are 3 nm or less, Hac is greatly attenuated. This is because when the FGL 111 and the main magnetic pole 120 or the FGL 111 and the trailing shield 130b are magnetically coupled, the magnetization of the FGL 111 is fixed and the oscillation stops. From this result, it can be seen that if d_FM and d_FT are 3 nm or more, attenuation of Hac can be suppressed.

図６に示すデータ例では、Ｍ＿ＭＰ、Ｍ＿ＦＧＬ、Ｍ＿ＴＳを固定したが、これらの間の比率によっては、ｄ＿ＦＭとｄ＿ＦＴをより大きく確保する必要が生じる可能性も考えられる。例えば、Ｍ＿ＦＧＬに対するＭ＿ＭＰの比が変わると、主磁極１２０とＦＧＬ１１１の間の磁気結合が変化すると考えられる。同様に、Ｍ＿ＦＧＬに対するＭ＿ＴＳの比が変わると、ＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂの間の磁気結合が変化すると考えられる。 In the data example shown in FIG. 6, M_MP, M_FGL, and M_TS are fixed. However, depending on the ratio between them, there is a possibility that d_FM and d_FT need to be secured larger. For example, it is considered that when the ratio of M_MP to M_FGL changes, the magnetic coupling between the main magnetic pole 120 and the FGL 111 changes. Similarly, it is considered that when the ratio of M_TS to M_FGL changes, the magnetic coupling between the FGL 111 and the trailing shield 130b changes.

そこで、Ｍ＿ＭＰ、Ｍ＿ＦＧＬ、Ｍ＿ＴＳの値が変化しても、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気結合、およびＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂの間の磁気結合を安定的に抑制するためには、下記式１と式２を満たすように、ｄ＿ＦＭとｄ＿ＦＴを構成すればよいと考えられる。 Therefore, in order to stably suppress the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the FGL 111 and the trailing shield 130b even if the values of M_MP, M_FGL, and M_TS change, It is considered that d_FM and d_FT may be configured to satisfy 1 and Equation 2.

ｄ＿ＦＭ≧３（ｎｍ）×Ｍ＿ＭＰ／Ｍ＿ＦＧＬ・・・ (式１)
ｄ＿ＦＴ≧３（ｎｍ）×Ｍ＿ＴＳ／Ｍ＿ＦＧＬ・・・（式２) d_FM ≧ 3 (nm) × M_MP / M_FGL (Formula 1)
d_FT ≧ 3 (nm) × M_TS / M_FGL (Expression 2)

上記式１と式２は、Ｍ＿ＦＧＬが小さいほどＦＧＬ１１１は磁気的結合の影響を受けやすく、また主磁極１２０やトレーリングシールド１３０ｂの飽和磁化が小さいほど磁気的結合磁界は小さくなることを根拠にしている。実際に図６に示すデータ例において、Ｍ＿ＦＧＬが１．２Ｔの条件では、ｄ＿ＦＭやｄ＿ＦＴが比較的大きい場合でもＨａｃが減衰している。 Equations 1 and 2 are based on the fact that the smaller the M_FGL, the more easily the FGL 111 is affected by magnetic coupling, and the smaller the saturation magnetization of the main pole 120 and the trailing shield 130b, the smaller the magnetic coupling magnetic field. Yes. Actually, in the data example shown in FIG. 6, under the condition that M_FGL is 1.2T, Hac is attenuated even when d_FM and d_FT are relatively large.

図７は、式１を満たす範囲を示す図である。図７において、式２の条件を満たしていることを前提とした。図８は、式２を満たす範囲を示す図である。図８において、式１の条件を満たしていることを前提とした。図７と図８に示すように、式１と式２を満たす範囲であれば、Ｈａｃの減衰が起きておらず、高いＨａｃが実現できることが分かる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a range that satisfies Equation 1. In FIG. In FIG. 7, it is assumed that the condition of Expression 2 is satisfied. FIG. 8 is a diagram illustrating a range that satisfies Expression 2. In FIG. In FIG. 8, it is assumed that the condition of Formula 1 is satisfied. As shown in FIGS. 7 and 8, it can be seen that if the range satisfies Expressions 1 and 2, Hac is not attenuated and high Hac can be realized.

なお、図７〜図８に示すように、Ｍ＿ＦＧＬが低下すると。Ｈａｃが全体的に低下していることが分かる。これは、各構成で実現可能な最大ＨａｃはＭ＿ＦＧＬに比例するためである。例えば図７には示していないが、Ｍ＿ＦＧＬが０．６Ｔの構成では最大でもＨａｃは約０．５ｋＯｅしか得られず、媒体磁化の反転を効率的にアシストすることは出来ない。媒体の磁化反転をアシストするには最低でもＨａｃが１ｋＯｅ程度あることが好ましいため、このＨａｃを維持するためにはＭ＿ＦＧＬは１．０Ｔ以上であることが望ましい。 In addition, as shown in FIGS. 7-8, when M_FGL falls. It can be seen that Hac is reduced overall. This is because the maximum Hac realizable in each configuration is proportional to M_FGL. For example, although not shown in FIG. 7, with a configuration in which M_FGL is 0.6T, Hac is only about 0.5 kOe even at the maximum, and the reversal of the medium magnetization cannot be assisted efficiently. Since Hac is preferably about 1 kOe at least to assist the magnetization reversal of the medium, M_FGL is preferably 1.0 T or more in order to maintain this Hac.

＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る磁気記録再生ヘッドによれば、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気結合、およびトレーリングシールド１３０ｂとＦＧＬ１１１の間の磁気結合を抑制することができる。これにより、高いＨａｃを発生させることができる発振器１１０を搭載したＭＡＭＲヘッドを実現し、高い記録密度を達成することができる。 <Embodiment 1: Summary>
As described above, the magnetic recording / reproducing head according to the first embodiment can suppress the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the trailing shield 130b and the FGL 111. As a result, a MAMR head equipped with the oscillator 110 capable of generating high Hac can be realized, and high recording density can be achieved.

＜実施の形態２＞
図９は、本発明の実施形態２に係る磁気記録装置の構成例を示す図である。ここでは図１と同様に、磁気記録再生ヘッド周辺の概略を示した。本実施形態２では、発振器１１０と磁気結合遮断層１４０以外の構成は実施形態１と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。 <Embodiment 2>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the magnetic recording apparatus according to the second embodiment of the present invention. Here, as in FIG. 1, the outline of the periphery of the magnetic recording / reproducing head is shown. In the second embodiment, the configuration other than the oscillator 110 and the magnetic coupling blocking layer 140 is the same as that of the first embodiment, and therefore, the following description will focus on the differences.

本実施形態２では、ＦＧＬ１１１、中間層１１２、スピン注入固定層１１３の積層順序が実施形態１とは反対である。また、磁気結合遮断層１４０はＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間ではなくＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂの間に設けられている。 In the second embodiment, the stacking order of the FGL 111, the intermediate layer 112, and the spin injection fixed layer 113 is opposite to that in the first embodiment. The magnetic coupling blocking layer 140 is provided not between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 but between the FGL 111 and the trailing shield 130b.

図１０は、本実施形態２における記録ヘッド部１００の詳細構成を示す図である。本実施形態２では、主磁極１２０側から順に、スピン注入固定層１１３、中間層１１２、ＦＧＬ１１１、磁気結合遮断層１４０を積層する。さらに、実施形態１と同様に、ｄ＿ＦＭとｄ＿ＦＴがともに３ｎｍ以上になるように各層の膜厚を調整する。これにより、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気結合、およびトレーリングシールド１３０ｂとＦＧＬ１１１の間の磁気結合を抑制できる。また、実施形態１と同様に、ｄ＿ＦＭ、ｄ＿ＦＴ、Ｍ＿ＦＧＬ、Ｍ＿ＭＰ、Ｍ＿ＴＳが式１と式２の関係を満たすようにすれば、より効果的に磁気的な結合を抑制することができる。 FIG. 10 is a diagram illustrating a detailed configuration of the recording head unit 100 according to the second embodiment. In the second embodiment, the spin injection pinned layer 113, the intermediate layer 112, the FGL 111, and the magnetic coupling blocking layer 140 are stacked in this order from the main magnetic pole 120 side. Further, as in the first embodiment, the thickness of each layer is adjusted so that both d_FM and d_FT are 3 nm or more. Thereby, the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the trailing shield 130b and the FGL 111 can be suppressed. Similarly to the first embodiment, if d_FM, d_FT, M_FGL, M_MP, and M_TS satisfy the relationship of Expression 1 and Expression 2, magnetic coupling can be more effectively suppressed.

主磁極１２０の材料とトレーリングシールド１３０ｂの材料は、実施形態１と同様である。ＦＧＬ１１１と中間層１１２も実施形態１と同様の材料および膜厚であり、各層の位置のみが異なる。スピン注入固定層１１３の材料や特性は実施形態１と同様であるが、膜厚は６ｎｍである。磁気結合遮断層１４０の材料と特性も実施形態１と同一であるが、膜厚は１１ｎｍである。 The material of the main pole 120 and the material of the trailing shield 130b are the same as in the first embodiment. The FGL 111 and the intermediate layer 112 are also the same material and film thickness as in the first embodiment, and only the positions of the respective layers are different. The material and characteristics of the spin injection fixed layer 113 are the same as those in the first embodiment, but the film thickness is 6 nm. The material and characteristics of the magnetic coupling blocking layer 140 are the same as those in the first embodiment, but the film thickness is 11 nm.

図１０に示す構成により、ｄ＿ＦＭは９ｎｍ、ｄ＿ＦＴは１１ｎｍとなり、ともに３ｎｍ以上となる。また、式１と式２の右辺もそれぞれ３．０と１．５となり、これらの関係を満たす。 With the configuration shown in FIG. 10, d_FM is 9 nm and d_FT is 11 nm, both of which are 3 nm or more. Also, the right sides of Equation 1 and Equation 2 are 3.0 and 1.5, respectively, and satisfy these relationships.

図６〜図７において、図１０に示す構成を条件Ｄとして併記した。図６〜図７から分かるように、本実施形態２においても、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気結合、およびトレーリングシールド１３０ｂとＦＧＬ１１の間の磁気結合を抑制し、Ｈａｃの減衰を抑制することができる。 6 to 7, the configuration shown in FIG. As can be seen from FIGS. 6 to 7, also in the second embodiment, the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the trailing shield 130b and the FGL 11 are suppressed, and the attenuation of Hac is suppressed. be able to.

本実施形態２では、実施形態１とは異なり、スピン注入固定層１１３が主磁極１２０の近くに位置するため、スピン注入固定層１１３に印加される主磁極１２０からの磁界強度が大きく、記録電流極性の変化に応じたスピン注入固定層１１３の磁化反転が早い利点がある。一方で、ＦＧＬ１１１は実施形態１の構成よりも主磁極１２０から遠い位置になるため、Ｈａｃが低い位置で記録転移位置が形成され、Ｈａｃ印加による実効的な記録磁界強度の向上効果が小さくなる。 In the second embodiment, unlike the first embodiment, since the spin injection pinned layer 113 is positioned near the main magnetic pole 120, the magnetic field strength from the main magnetic pole 120 applied to the spin injection pinned layer 113 is large, and the recording current is increased. There is an advantage that the magnetization reversal of the spin injection fixed layer 113 in accordance with the change in polarity is quick. On the other hand, since the FGL 111 is located farther from the main magnetic pole 120 than the configuration of the first embodiment, the recording transition position is formed at a position where the Hac is low, and the effect of improving the effective recording magnetic field strength by applying the Hac is reduced.

＜実施の形態３＞
図１１は、本発明の実施形態３に係る記録ヘッド部１００の詳細構成を示す図である。本実施形態３において、発振器１１０のスピン注入固定層１１３の膜厚が２０ｎｍである点が、実施形態１とは異なる。その他の構成は実施形態１と同様であるが、本実施形態３では磁気記録媒体３００についてより詳細に説明する。 <Embodiment 3>
FIG. 11 is a diagram showing a detailed configuration of the recording head unit 100 according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in that the film thickness of the spin injection fixed layer 113 of the oscillator 110 is 20 nm. Other configurations are the same as those in the first embodiment, but the magnetic recording medium 300 will be described in more detail in the third embodiment.

磁気記録媒体３００は、磁気記録再生ヘッドに近い側から順に、記録層３０１、中間層３０２、軟磁性下地層３０３を有する。 The magnetic recording medium 300 includes a recording layer 301, an intermediate layer 302, and a soft magnetic underlayer 303 in order from the side close to the magnetic recording / reproducing head.

本実施形態３において、記録層３０１はＣｏＣｒＰｔ系合金から構成され、膜厚は１５ｎｍ、飽和磁化（Ｍｓ）は３００ｅｍｕ／ｃｃ、垂直異方性エネルギーは４．５×１０^６ｅｒｇ／ｃｃである。記録層３０１の材料はＣｏＣｒＰｔ系合金の以外でもよいが、垂直磁気異方性を持つ材料であることが好ましい。また、記録層３０１は異なる垂直異方性エネルギーを持つ複数の層から構成することができる。 In Embodiment 3, the recording layer 301 is made of a CoCrPt-based alloy, has a film thickness of 15 nm, a saturation magnetization (Ms) of 300 emu / cc, and a perpendicular anisotropy energy of 4.5 × 10 ⁶ erg / cc. The material of the recording layer 301 may be other than the CoCrPt alloy, but is preferably a material having perpendicular magnetic anisotropy. The recording layer 301 can be composed of a plurality of layers having different perpendicular anisotropy energies.

中間層３０２は、記録層３０１と軟磁性下地層３０３の間の磁気的な結合を抑制するために設けらる。本実施形態３における中間層３０２の材料はＲｕであるが、非磁性材料であること以外に制約はない。中間層３０２の膜厚は２５ｎｍである。 The intermediate layer 302 is provided in order to suppress magnetic coupling between the recording layer 301 and the soft magnetic underlayer 303. The material of the intermediate layer 302 in Embodiment 3 is Ru, but there is no restriction other than being a nonmagnetic material. The film thickness of the intermediate layer 302 is 25 nm.

軟磁性下地層３０３は、主磁極１２０から記録層３０１に印加される記録磁界を向上させる役割を担う。本実施形態３における軟磁性下地層３０３の材料は、ＣｏＦｅＴａである。軟磁性下地層３０３の材料は透磁率が高いものが好ましいが、磁性体材料であれば記録層３０１に印加される記録磁界強度を増加させる役割を担うことができる。 The soft magnetic underlayer 303 plays a role of improving the recording magnetic field applied from the main magnetic pole 120 to the recording layer 301. The material of the soft magnetic underlayer 303 in Embodiment 3 is CoFeTa. The material of the soft magnetic underlayer 303 is preferably a material having a high magnetic permeability, but a magnetic material can play a role of increasing the recording magnetic field strength applied to the recording layer 301.

磁気記録媒体３００には、記録層３０１や軟磁性下地層３０３以外の層を加えることができる。例えば、記録層３０１の上部に、記録層３０１の腐食や、記録層３０１と磁気ヘッドスライダが直接接触することによる特性劣化を抑制することを目的とした、保護膜を設けてもよい。 Layers other than the recording layer 301 and the soft magnetic underlayer 303 can be added to the magnetic recording medium 300. For example, a protective film may be provided on the recording layer 301 for the purpose of suppressing corrosion of the recording layer 301 and deterioration of characteristics due to direct contact between the recording layer 301 and the magnetic head slider.

図１１における磁気記録再生ヘッドと記録層３０１との間の距離は、５ｎｍである。磁気記録媒体３００は、各ビットが連続して存在するいわゆる連続媒体でもよいし、複数のトラック間に記録ヘッドが情報を書き込むことができない非磁性領域が設けられている、いわゆるディスクリートトラックメディアでもよい。また、基板上に、凸状の磁性パターンと磁性パターン間の凹部を充填する非磁性体とを含む、いわゆるパターンド媒体でもよい。 The distance between the magnetic recording / reproducing head and the recording layer 301 in FIG. 11 is 5 nm. The magnetic recording medium 300 may be a so-called continuous medium in which each bit exists continuously, or may be a so-called discrete track medium in which a non-magnetic area where the recording head cannot write information is provided between a plurality of tracks. . Also, a so-called patterned medium including a convex magnetic pattern and a non-magnetic material filling the concave portion between the magnetic patterns on the substrate may be used.

本実施形態３では、実施形態１〜２の特徴である、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０との間の磁気的な結合を抑制することに加えて、ｄ＿ＦＭが１２ｎｍ以下となるような構成にする。この構成により、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の距離が離れすぎることによって起こる、高周波磁界のアシスト効率が低下することを抑制し、有効磁界強度を高く保つことができる。 In the third embodiment, in addition to suppressing the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120, which is a feature of the first and second embodiments, d_FM is set to 12 nm or less. With this configuration, it is possible to suppress a reduction in assist efficiency of the high-frequency magnetic field, which occurs when the distance between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 is too large, and to keep the effective magnetic field strength high.

図１２は、ＭＡＭＲヘッドの有効磁界強度の増幅率とｄ＿ＦＭの関係を示す図である。有効磁界の増幅率は、高周波磁界を印加したときの有効磁界強度と高周波磁界を印加しないときの有効磁界強度の比である。この比が大きいほど、高周波アシストが効果的に機能していることになる。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the amplification factor of the effective magnetic field strength of the MAMR head and d_FM. The effective magnetic field amplification factor is the ratio of the effective magnetic field strength when a high frequency magnetic field is applied to the effective magnetic field strength when no high frequency magnetic field is applied. The higher this ratio, the more effectively the high frequency assist is functioning.

ｄ＿ＦＭは、磁気結合者断層１４０、スピン注入固定層１１３、中間層１１２の膜厚を制御することにより制御することとした。また、これらの膜厚が変化しても、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気結合、およびＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂの間の磁気結合が変化する以外には影響を与えないと仮定して、ＦＧＬ１１１から発生する高周波磁界強度や有効磁界を計算した。 The d_FM is controlled by controlling the film thickness of the magnetic coupler fault 140, the spin injection fixed layer 113, and the intermediate layer 112. Also, assuming that these film thickness changes do not affect other than changing the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the FGL 111 and the trailing shield 130b, The high frequency magnetic field intensity and effective magnetic field generated from the FGL 111 were calculated.

磁気記録再生ヘッドと軟磁性下地層３０３との間の距離（ＨＵＳ）は４５ｎｍであり、主磁極１２０とトレーリングシールド１３０ｂとの間の距離（ＴＧ）は４０ｎｍである。比較のため、ＨＵＳを２０ｎｍに変更した場合とＴＧを２０ｎｍに変更した場合の記録磁界強度も併記した。 The distance (HUS) between the magnetic recording / reproducing head and the soft magnetic underlayer 303 is 45 nm, and the distance (TG) between the main magnetic pole 120 and the trailing shield 130b is 40 nm. For comparison, the recording magnetic field strength when HUS is changed to 20 nm and when TG is changed to 20 nm are also shown.

図１１に示す構成はｄ＿ＦＭ＝７ｎｍであるので、図１２の条件Ｅに相当する。高周波磁界を印加したときの有効磁界強度は、高周波磁界を印加しないときの２倍に増幅しており、高周波磁界を印加することによる十分な効果が得られていることが分かる。 Since the configuration shown in FIG. 11 is d_FM = 7 nm, it corresponds to the condition E in FIG. The effective magnetic field strength when the high frequency magnetic field is applied is amplified twice as much as when the high frequency magnetic field is not applied, and it is understood that a sufficient effect is obtained by applying the high frequency magnetic field.

しかし、ｄ＿ＦＭが１２ｎｍよりも大きい場合は、有効磁界の増幅率は激しく減衰している。たとえば、ＨＵＳ＝４５ｎｍ、ＴＧ＝４０ｎｍ、ｄ＿ＦＭ＝２０ｎｍの条件では、増幅率は約１．２倍しかない。したがって、ｄ＿ＦＭを１２ｎｍ以下にすることにより、高周波磁界を印加することによる有効磁界向上効果を十分に生かすことができると考えられる。 However, when d_FM is larger than 12 nm, the effective magnetic field amplification factor is severely attenuated. For example, under the conditions of HUS = 45 nm, TG = 40 nm, d_FM = 20 nm, the amplification factor is only about 1.2 times. Therefore, it is considered that the effect of improving the effective magnetic field by applying the high frequency magnetic field can be fully utilized by setting d_FM to 12 nm or less.

なお、実施形態１で説明したようにｄ＿ＦＭが３ｎｍよりも小さいと、高周波磁界強度自体が減衰するため、有効磁界の増幅率は小さくなる。よって、本実施形態３においてもｄ＿ＦＭは３ｎｍ以下にする必要がある。同様の理由により、本実施形態３においても式１と式２を満たすことがより好ましい。 As described in the first embodiment, when d_FM is smaller than 3 nm, the high-frequency magnetic field intensity itself is attenuated, so that the effective magnetic field gain becomes small. Therefore, d_FM needs to be 3 nm or less also in the third embodiment. For the same reason, it is more preferable to satisfy the expressions 1 and 2 in the third embodiment.

図１３は、主磁極１２０から磁気記録媒体３００に向かって発生する記録磁界の磁束分布の模式図である。図１３を用いて、ｄ＿ＦＭが大きいと有効磁界強度が減衰する理由を説明する。実際には発振器１１０にも磁束は流れるが、図１３では記載を簡単にするために省略している。 FIG. 13 is a schematic diagram of the magnetic flux distribution of the recording magnetic field generated from the main magnetic pole 120 toward the magnetic recording medium 300. The reason why the effective magnetic field intensity is attenuated when d_FM is large will be described with reference to FIG. Actually, the magnetic flux also flows through the oscillator 110, but is omitted in FIG. 13 for the sake of simplicity.

図１３から分かるように、主磁極１２０の直下では、磁束は記録層３０１に向かって直角に近い角度で印加される。記録層３０１の膜面に対する磁束の角度を磁界角度θと定義する。膜面に対して垂直な角度を、θ＝９０°とする。 As can be seen from FIG. 13, the magnetic flux is applied to the recording layer 301 at an angle close to a right angle immediately below the main magnetic pole 120. The angle of the magnetic flux with respect to the film surface of the recording layer 301 is defined as a magnetic field angle θ. An angle perpendicular to the film surface is θ = 90 °.

高周波磁界が記録層３０１の磁化に対して垂直に印加されるほど、高周波磁界アシストによる媒体の実効的な保磁力は原理的に低下する。よって、記録層３０１の磁化は膜面に対して垂直方向を向いているほうが、高周波アシストの効率がよい。 As the high frequency magnetic field is applied perpendicularly to the magnetization of the recording layer 301, the effective coercive force of the medium by the high frequency magnetic field assist decreases in principle. Therefore, the high frequency assist efficiency is better when the magnetization of the recording layer 301 is oriented in the direction perpendicular to the film surface.

記録層３０１の磁化方向は、主磁極１２０から発生する磁界角度に大きく依存し、磁界角度は９０度に近いほど高周波アシストの効率が高く、磁界角度が０度では効果は完全に消失する。主磁極１２０から記録層３０１に印加される磁界の磁界角度は、主磁極１２０に近いほど大きいので、ＦＧＬ１１１も主磁極１２０に近いほどアシスト効率が向上し、有効磁界強度の増幅率が向上するのである。したがって、ｄ＿ＦＭが１２ｎｍ以下となる構造とすることにより、高周波アシストによる有効磁界強度の増幅率が高い構造を実現することができる。 The magnetization direction of the recording layer 301 greatly depends on the magnetic field angle generated from the main magnetic pole 120. The closer the magnetic field angle is to 90 degrees, the higher the efficiency of high-frequency assist. When the magnetic field angle is 0 degrees, the effect disappears completely. Since the magnetic field angle of the magnetic field applied from the main magnetic pole 120 to the recording layer 301 is larger as it is closer to the main magnetic pole 120, the assist efficiency is improved and the amplification factor of the effective magnetic field strength is improved as the FGL 111 is closer to the main magnetic pole 120. is there. Therefore, by adopting a structure in which d_FM is 12 nm or less, it is possible to realize a structure having a high amplification factor of effective magnetic field strength by high frequency assist.

図１４は、磁界角度とダウントラック方向位置の関係を示す。主磁極１２０のトレーリング側の先端を、ダウントラック方向位置＝０とする。ダウントラック方向位置の値が大きくなるほど、トレーリングシールド１３０ｂ側に近くなる。図１４において、ＨＵＳが４５ｎｍ、ＴＧが４０ｎｍの条件に加えて、比較のため、ＨＵＳを２５ｎｍに変更した場合とＴＧを２０ｎｍに変更した場合の磁界角度も併記した。 FIG. 14 shows the relationship between the magnetic field angle and the position in the down track direction. The leading end of the main magnetic pole 120 on the trailing side is set to a down track direction position = 0. The larger the value of the position in the down track direction, the closer to the trailing shield 130b side. In FIG. 14, in addition to the conditions of HUS of 45 nm and TG of 40 nm, for comparison, the magnetic field angle when HUS is changed to 25 nm and when TG is changed to 20 nm are also shown.

図１３や図１４から分かるように、磁界角度は主磁極１２０側からトレーリングシールド側に移動するにつれて小さくなっていく。これは、磁束が磁性体である軟磁性下地層３０３とトレーリングシールド１３０ｂに向かって流れていくためである。一方で、ＦＧＬ１１１から記録層３０１に印加される高周波磁界は高周波で変動するため、軟磁性下地層３０３やトレーリングシールド１３０ｂの影響を受けない。高周波磁界は、主磁極１２０とは異なり、ＦＧＬ１１１の底面よりも側面から発生する磁界の方が大きいので、記録層３０１層の膜面内の成分が大きくなる。 As can be seen from FIGS. 13 and 14, the magnetic field angle decreases as the magnetic pole moves from the main magnetic pole 120 side to the trailing shield side. This is because the magnetic flux flows toward the soft magnetic underlayer 303, which is a magnetic material, and the trailing shield 130b. On the other hand, since the high-frequency magnetic field applied from the FGL 111 to the recording layer 301 fluctuates at a high frequency, it is not affected by the soft magnetic underlayer 303 or the trailing shield 130b. Unlike the main magnetic pole 120, the high-frequency magnetic field is generated more from the side surface than the bottom surface of the FGL 111, so that the component in the film surface of the recording layer 301 is increased.

図１２と図１４では、ＨＵＳとＴＧの組み合わせを３パターン例示したが、これらの値が変わると、有効磁界の増幅率も変化すると考えられる。例えば、ＨＵＳが小さくなると磁界角度が大きくなり、有効磁界の増幅率も変化する。そこで、ＴＧとＨＵＳの値が変化しても、高周波磁界アシストによる有効磁界の増幅率を安定的に高くするためには、ｄ＿ＦＭの範囲が下記式３を満たすような構成にすればよいと考えられる。 12 and 14 exemplify three patterns of combinations of HUS and TG. However, it is considered that when these values change, the amplification factor of the effective magnetic field also changes. For example, as HUS decreases, the magnetic field angle increases and the effective magnetic field gain also changes. Therefore, even if the values of TG and HUS change, in order to stably increase the effective magnetic field amplification factor by the high-frequency magnetic field assist, it is considered that a configuration in which the range of d_FM satisfies the following formula 3 is sufficient. It is done.

ｄ＿ＦＭ≦１２×ＴＧ／ＨＵＳ・・・（式３） d_FM ≦ 12 × TG / HUS (Formula 3)

式３の条件を満たす構成により、ＴＧやＨＵＳの値が変化しても、図１２に示すような高周波磁界印加による有効磁界強度の増幅率とｄ＿ＦＭの関係を、良好に維持することができる。式３の根拠については後述する。 With the configuration satisfying Expression 3, even if the values of TG and HUS change, the relationship between the effective magnetic field strength amplification factor and d_FM by applying a high-frequency magnetic field as shown in FIG. 12 can be maintained well. The basis of Equation 3 will be described later.

図１５は、高周波アシストによる有効磁界強度の増幅率とｄ＿ＦＭを、ＴＧとＨＵＳの比で規格化した値（ｄ＿ＦＭ×ＨＵＳ／ＴＧ）の関係を示す。この規格化した値は、式３を変形して得たものである。図１５に示すように、式３を満たすことにより、ＴＧとＨＵＳの値が変化しても、有効磁界の増幅率を常に１．５倍以上に保つことができる。 FIG. 15 shows the relationship between the amplification factor of effective magnetic field strength by high frequency assist and the value obtained by normalizing d_FM by the ratio of TG and HUS (d_FM × HUS / TG). This normalized value is obtained by modifying Equation 3. As shown in FIG. 15, by satisfying Equation 3, even if the values of TG and HUS change, the effective magnetic field amplification factor can always be kept at 1.5 times or more.

図１５に示す条件Ｅは、図１１に示す構成例に相当する。条件Ｅに示すように、高周波磁界を印加することによる有効磁界強度の増幅率は約２倍である。条件Ｅは、式３の左辺であるｄ＿ＦＭが７ｎｍであり、右辺である１２×ＴＧ／ＨＵＳは１０．７であるので、式３を満たしていることが分かる。 The condition E shown in FIG. 15 corresponds to the configuration example shown in FIG. As shown in the condition E, the amplification factor of the effective magnetic field strength by applying the high frequency magnetic field is about twice. Condition E satisfies Expression 3 because d_FM which is the left side of Expression 3 is 7 nm and 12 × TG / HUS which is the right side is 10.7.

ＴＧやＨＵＳの値により、高周波アシストによる有効磁界の増幅率とｄ＿ＦＭとの関係が異なる理由は、以下の通りである。 The reason why the relationship between the amplification factor of the effective magnetic field by high frequency assist and d_FM differs depending on the values of TG and HUS is as follows.

図１４から分かるように、ＴＧとＨＵＳの比によって、主磁極１２０から記録層３０１に印加される磁界の磁界角度が異なる。主磁極１２０から軟磁性下地層３０３へ流れる磁束量は、ＨＵＳが小さいほど多くなる。また、主磁極１２０からトレーリングシールド１３０ｂへ流れる磁束量は、ＴＧが小さいほど多くなる。軟磁性下地層３０３に流れる磁束の量が多いほど磁界角度は大きくなり、トレーリングシールド１３０ｂに流れる磁束の量が多いほど磁界角度は小さくなる。よって、ＴＧとＨＵＳの比により磁界角度が変化するといえる。 As can be seen from FIG. 14, the magnetic field angle of the magnetic field applied from the main magnetic pole 120 to the recording layer 301 differs depending on the ratio of TG and HUS. The amount of magnetic flux flowing from the main pole 120 to the soft magnetic underlayer 303 increases as the HUS decreases. Further, the amount of magnetic flux flowing from the main magnetic pole 120 to the trailing shield 130b increases as the TG decreases. The magnetic field angle increases as the amount of magnetic flux flowing through the soft magnetic underlayer 303 increases, and the magnetic field angle decreases as the amount of magnetic flux flowing through the trailing shield 130b increases. Therefore, it can be said that the magnetic field angle changes depending on the ratio of TG and HUS.

なお、図１２に示すように、ＨＵＳ／ＴＧが大きくなると、有効磁界の増幅率は全体的に低下する傾向があるといえる。そのため、図１２に示しているような、ＨＵＳ／ＴＧ≦２．２５の範囲内に、各部のサイズを収めることが望ましいと考えられる。 In addition, as shown in FIG. 12, when HUS / TG becomes large, it can be said that the amplification factor of the effective magnetic field tends to decrease as a whole. For this reason, it is considered desirable to keep the size of each part within the range of HUS / TG ≦ 2.25 as shown in FIG.

＜実施の形態３：まとめ＞
以上のように、本実施形態３によれば、ｄ＿ＦＭを１２ｎｍ以下の範囲内とすることにより、有効磁界の増幅率を高く維持することができる。さらには、式３を満たすことにより、ＴＧやＨＵＳの値が変化しても、有効磁界の増幅率を高く維持することができる。 <Embodiment 3: Summary>
As described above, according to the third embodiment, by setting d_FM within a range of 12 nm or less, it is possible to maintain a high effective magnetic field gain. Furthermore, by satisfying Expression 3, even when the values of TG and HUS change, the effective magnetic field gain can be maintained high.

また、本実施形態３において、実施形態１で説明したｄ＿ＦＭの範囲を満たすことにより、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気結合、およびトレーリングシールド１３０ｂとＦＧＬ１１１の間の磁気結合に起因する高周波磁界強度自体の減衰を抑制し、結果として高い有効磁界強度が得られる。 In the third embodiment, the high frequency magnetic field caused by the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the trailing shield 130b and the FGL 111 is satisfied by satisfying the range of d_FM described in the first embodiment. The attenuation of the intensity itself is suppressed, and as a result, a high effective magnetic field intensity is obtained.

＜実施の形態４＞
図１６は、本発明の実施形態４に係る磁気記録再生ヘッドの構成例を示す図である。本実施形態４では、発振器１１０と磁気結合遮断層１４０以外の構成は実施形態３と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。 <Embodiment 4>
FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of a magnetic recording / reproducing head according to Embodiment 4 of the present invention. In the fourth embodiment, since the configuration other than the oscillator 110 and the magnetic coupling blocking layer 140 is the same as that of the third embodiment, the following description focuses on the differences.

本実施形態４では、ＦＧＬ１１１、中間層１１２、スピン注入固定層１１３の積層順序が実施形態３とは反対である。また、磁気結合遮断層１４０はＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間ではなくＦＧＬ１１１とトレーリングシールド１３０ｂの間に設けられている。さらには、磁気結合遮断層１４０とスピン注入固定層１１３の膜厚が、実施形態３とは異なる。磁気記録媒体３００の構成は実施形態３と同一である。 In the fourth embodiment, the stacking order of the FGL 111, the intermediate layer 112, and the spin injection fixed layer 113 is opposite to that in the third embodiment. The magnetic coupling blocking layer 140 is provided not between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 but between the FGL 111 and the trailing shield 130b. Furthermore, the thicknesses of the magnetic coupling blocking layer 140 and the spin injection pinned layer 113 are different from those in the third embodiment. The configuration of the magnetic recording medium 300 is the same as that of the third embodiment.

本実施形態４では、実施形態２で説明した、ＦＧＬ１１１と主磁極１２０の間の磁気結合、およびトレーリングシールド１３０ｂとＦＧＬ１１１との間の磁気結合を抑制するためのｄ＿ＦＭの条件に加えて、実施形態３と同様に、ｄ＿ＦＭが１２ｎｍ以下となるように各層の膜厚を調整する。これにより、高周波磁界を印加することによる有効磁界の増幅率を高い水準で維持できる。また、実施形態３と同様に、ｄ＿ＦＭ、ＴＧ、ＨＵＳが式３の関係を満たすようにすれば、より効果的に磁気的な結合を抑制することができる。 In the fourth embodiment, in addition to the d_FM condition for suppressing the magnetic coupling between the FGL 111 and the main magnetic pole 120 and the magnetic coupling between the trailing shield 130b and the FGL 111 described in the second embodiment, the implementation is performed. Similar to Embodiment 3, the thickness of each layer is adjusted so that d_FM is 12 nm or less. Thereby, the amplification factor of the effective magnetic field by applying a high frequency magnetic field can be maintained at a high level. Similarly to the third embodiment, if d_FM, TG, and HUS satisfy the relationship of Expression 3, magnetic coupling can be more effectively suppressed.

主磁極１２０の材料とトレーリングシールド１３０ｂの材料は、実施形態１と同様である。ＦＧＬ１１１と中間層１１２も実施形態１と同様の材料および膜厚であり、各層の位置のみが異なる。スピン注入固定層１１３の材料と特性は実施形態１と同一であるが、膜厚は６ｎｍである。磁気結合遮断層１４０の材料と特性も実施形態１と同一であるが、膜厚は２１ｎｍである。 The material of the main pole 120 and the material of the trailing shield 130b are the same as in the first embodiment. The FGL 111 and the intermediate layer 112 are also the same material and film thickness as in the first embodiment, and only the positions of the respective layers are different. The material and characteristics of the spin injection fixed layer 113 are the same as those in the first embodiment, but the film thickness is 6 nm. The material and characteristics of the magnetic coupling blocking layer 140 are the same as those in the first embodiment, but the film thickness is 21 nm.

図１６に示す構成により、ｄ＿ＦＭは９ｎｍ（≦１２ｎｍ）となる。ＨＵＳとＴＧは実施形態３と同一であるため、式３も満たす。図１２より、本実施形態４における有効磁界の増幅率は約１．８倍であり、大きな増幅率を実現できていることが分かる。 With the configuration shown in FIG. 16, d_FM is 9 nm (≦ 12 nm). Since HUS and TG are the same as in Embodiment 3, Equation 3 is also satisfied. From FIG. 12, it can be seen that the amplification factor of the effective magnetic field in the fourth embodiment is about 1.8 times, and a large amplification factor can be realized.

＜実施の形態５＞
図１７は、本発明の実施形態５に係る磁気記録再生装置１０００の構成例を示す図である。磁気記録再生ヘッドは実施形態１〜４のいずれかで説明したものであり、ヘッドスライダー６００に搭載される。 <Embodiment 5>
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetic recording / reproducing apparatus 1000 according to the fifth embodiment of the present invention. The magnetic recording / reproducing head has been described in any of Embodiments 1 to 4, and is mounted on the head slider 600.

磁気記録再生装置１０００は、磁気記録媒体３００をスピンドルモータ４００で回転させ、アクチュエーター５００によってヘッドスライダー６００を磁気記録媒体３００のトラック上に誘導する。すなわち、ヘッドスライダー６００上に形成した再生ヘッドおよび記録ヘッドがこの機構により磁気記録媒体３００上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、または読み取る。アクチュエーター５００は、ロータリーアクチュエーターであることが望ましい。 In the magnetic recording / reproducing apparatus 1000, the magnetic recording medium 300 is rotated by the spindle motor 400, and the head slider 600 is guided onto the track of the magnetic recording medium 300 by the actuator 500. That is, the reproducing head and the recording head formed on the head slider 600 relatively move close to a predetermined recording position on the magnetic recording medium 300 by this mechanism, and sequentially write or read signals. The actuator 500 is preferably a rotary actuator.

記録信号は、信号処理系７００を通じて記録ヘッドにより磁気記録媒体３００上に記録される。信号処理系７００は、再生ヘッドの出力を信号として得る。再生ヘッドを所望の記録トラック上へ移動させる際に、再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック上の位置を検出し、アクチュエーター５００を制御して、ヘッドスライダー６００の位置を決めることができる。 The recording signal is recorded on the magnetic recording medium 300 by the recording head through the signal processing system 700. The signal processing system 700 obtains the output of the reproducing head as a signal. When the reproducing head is moved onto a desired recording track, the position on the track can be detected by using the highly sensitive output from the reproducing head, and the position of the head slider 600 can be determined by controlling the actuator 500. .

図１７では、ヘッドスライダー６００、磁気記録媒体３００を各１個示したが、これらは複数であっても構わない。また磁気記録媒体３００は、両面に記録情報を有して情報を記録してもよい。ディスク両面に情報を記録する場合、ヘッドスライダー６００は磁気記録媒体３００の両面に配置する。 In FIG. 17, one head slider 600 and one magnetic recording medium 300 are shown, but a plurality of them may be provided. The magnetic recording medium 300 may record information with recording information on both sides. When recording information on both sides of the disk, the head slider 600 is disposed on both sides of the magnetic recording medium 300.

１００：記録ヘッド部、１１０：発振器、１１１：高周波磁界発生層（ＦＧＬ）、１１２：中間層、１１３：スピン注入固定層、１２０：主磁極、１３０ａ：副磁極、１３０ｂ：トレーリングシールド、１４０：磁気結合遮断層、１６０：コイル、２００：再生ヘッド部、２１０：再生センサ、２２０：下部磁気シールド、２３０：上部磁気シールド、３００：磁気記録媒体、３０１：記録層、３０２：中間層、３０３：軟磁性下地層、４００：スピンドルモータ、５００：アクチュエーター、６００：ヘッドスライダー、７００：信号処理系。 100: Recording head section, 110: Oscillator, 111: High frequency magnetic field generation layer (FGL), 112: Intermediate layer, 113: Spin injection fixed layer, 120: Main magnetic pole, 130a: Sub magnetic pole, 130b: Trailing shield, 140: Magnetic coupling blocking layer, 160: coil, 200: reproducing head, 210: reproducing sensor, 220: lower magnetic shield, 230: upper magnetic shield, 300: magnetic recording medium, 301: recording layer, 302: intermediate layer, 303: Soft magnetic underlayer, 400: spindle motor, 500: actuator, 600: head slider, 700: signal processing system.

Claims

磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録ヘッドが情報を記録する磁気記録媒体と、
前記磁気記録ヘッドが読み取りする信号を処理する信号処理部と、
を備え、
前記磁気記録ヘッドは、
磁気記録媒体に磁界を印加する主磁極と、
前記主磁極のトレーリング側に設けられたトレーリングシールドと、
前記主磁極と前記トレーリングシールドの間に設けられた発振器と、
を備え、
前記発振器は、磁性体を用いて構成された高周波磁界を発生する高周波磁界発生層を有し、
前記高周波磁界発生層と前記主磁極との間の距離、および前記高周波磁界発生層と前記トレーリングシールドとの間の距離が、ともに３ｎｍ以上であり、
前記主磁極と前記高周波磁界発生層との間の距離に、前記主磁極と前記トレーリングシールドとの間の距離に対する、前記磁気記録ヘッドと前記磁気記録媒体の軟磁性下地層との間の距離の比を乗算すると、１２ｎｍ以下となるように構成されている
ことを特徴とする磁気記録装置。 A magnetic recording head;
A magnetic recording medium on which the magnetic recording head records information;
A signal processing unit for processing a signal read by the magnetic recording head;
With
The magnetic recording head includes:
A main pole for applying a magnetic field to the magnetic recording medium;
A trailing shield provided on the trailing side of the main pole;
An oscillator provided between the main pole and the trailing shield;
With
The oscillator has a high-frequency magnetic field generating layer that generates a high-frequency magnetic field composed of a magnetic material,
The distance between the high-frequency magnetic field generation layer and the main magnetic pole, and the distance between the high-frequency magnetic field generation layer and the trailing shield are both 3 nm or more,
The distance between the magnetic recording head and the soft magnetic underlayer of the magnetic recording medium with respect to the distance between the main magnetic pole and the trailing shield, and the distance between the main magnetic pole and the high-frequency magnetic field generating layer The magnetic recording apparatus is configured to be equal to or less than 12 nm when multiplied by the ratio.

前記高周波磁界発生層と前記主磁極との間の距離に、前記主磁極の飽和磁化に対する前記高周波磁界発生層の飽和磁化の比を乗算すると、３ｎｍ以上となるように構成され、かつ、
前記高周波磁界発生層と前記トレーリングシールドとの間の距離に、前記トレーリングシールドの飽和磁化に対する前記高周波磁界発生層の飽和磁化の比を乗算すると、３ｎｍ以上となるように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。 The distance between the high-frequency magnetic field generation layer and the main magnetic pole is multiplied by the ratio of the saturation magnetization of the high-frequency magnetic field generation layer to the saturation magnetization of the main magnetic pole, and is configured to be 3 nm or more, and
The distance between the high-frequency magnetic field generation layer and the trailing shield is configured to be 3 nm or more by multiplying the ratio of the saturation magnetization of the high-frequency magnetic field generation layer to the saturation magnetization of the trailing shield. The magnetic recording apparatus according to claim 1.

前記高周波磁界発生層の飽和磁化は１．０Ｔ以上である
ことを特徴とする請求項２記載の磁気記録装置。 The magnetic recording apparatus according to claim 2, wherein the high-frequency magnetic field generating layer has a saturation magnetization of 1.0 T or more.

前記主磁極と前記トレーリングシールドとの間の距離に対する、前記磁気記録ヘッドと前記磁気記録媒体の軟磁性下地層との間の距離の比が、２．２５以下となるように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。 The ratio of the distance between the magnetic recording head and the soft magnetic underlayer of the magnetic recording medium to the distance between the main magnetic pole and the trailing shield is configured to be 2.25 or less. The magnetic recording apparatus according to claim 1.

前記発振器は、
前記主磁極に近接する側から順に、前記高周波磁界発生層、中間層、スピン注入固定層を積層した構成を有し、
さらに前記主磁極と前記高周波磁界発生層との間に、非磁性材料を用いて形成された磁気結合遮断層を有する
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。 The oscillator is
In order from the side close to the main pole, the high-frequency magnetic field generation layer, the intermediate layer, the spin injection pinned layer is laminated,
The magnetic recording apparatus according to claim 1, further comprising a magnetic coupling interruption layer formed using a nonmagnetic material between the main magnetic pole and the high-frequency magnetic field generation layer.

前記発振器は、
前記主磁極に近接する側から順に、スピン注入固定層、中間層、前記高周波磁界発生層を積層した構成を有し、
さらに前記トレーリングシールドと前記高周波磁界発生層との間に、非磁性材料を用いて形成された磁気結合遮断層を有する
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。 The oscillator is
In order from the side close to the main magnetic pole, the spin injection pinned layer, the intermediate layer, and the high-frequency magnetic field generating layer are stacked,
The magnetic recording apparatus according to claim 1, further comprising a magnetic coupling blocking layer formed using a nonmagnetic material between the trailing shield and the high-frequency magnetic field generating layer.