JP7395425B2 - 磁気記録装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気記録装置に関する。

磁気ヘッドを用いて、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記録媒体に情報が記録される。磁気記録装置において、記録密度の向上が望まれる。

特開２０１８－１５６７０９号公報

本発明の実施形態は、記録密度の向上が可能な磁気記録装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、磁気記録装置は、磁気ヘッドと、磁気記録媒体と、電気回路と、を含む。前記磁気ヘッドは、磁極と、第１シールドと、前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、を含む。前記積層体は、第１磁性層と、前記磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２磁性層と、前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、前記第１磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた第２非磁性層と、前記磁極と前記第２磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、を含む。前記第２非磁性層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記第３非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記積層体に流れる電流が第１電流のときの前記積層体の電気抵抗は、第１抵抗である。前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流よりも大きい第２電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は、前記第１抵抗よりも高い第２抵抗である。前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流と前記第２電流との間の第３電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は発振する。前記磁気ヘッドを用いて前記磁気記録媒体に情報を記録する記録動作において、前記電気回路は、前記第２電流を前記積層体に供給することが可能である。

図１は、第１実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。 図２は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式図である。 図４（ａ）～図４（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、磁気記録装置の特性を例示する模式図である。 図６は、磁気記録装置の特性を例示する模式図である。 図７（ａ）～図７（ｃ）は、実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式的断面図である。 図８は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。 図９は、第２実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。 図１０は、実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。 図１１は、実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。 図１２は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。 図１３は、実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。 図１５は、第３実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。 図１６は、第３実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式図である。 図１７は、磁気記録装置の特性を例示する模式図である。 図１８（ａ）～図１８（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式的断面図である。 図１９は、第４実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。
図２は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。
図２に示すように、実施形態に係る磁気記録装置２１０は、磁気ヘッド１１０と、磁気記録媒体８０と、電気回路２０Ｄと、を含む。磁気記録装置２１０において、記録動作が行われる。記録動作において、磁気ヘッド１１０を用いて磁気記録媒体８０に情報が記録される。

磁気ヘッド１１０は、記録部６０を含む。後述するように、磁気ヘッド１１０は、再生部を含んでも良い。記録部６０は、磁極３０と、第１シールド３１と、積層体２０と、を含む、積層体２０は、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる。

例えば、磁極３０及び第１シールド３１は、磁気回路を形成する。磁極３０は、例えば、主磁極である。第１シールド３１は、例えば、トレーリング第１シールドである。

磁気記録媒体８０から磁気ヘッド１１０への方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。Ｚ軸方向は、例えばハイト方向に対応する。Ｘ軸方向は、例えば、ダウントラック方向に対応する。Ｙ軸方向は、例えば、クロストラック方向に対応する。ダウントラック方向に沿って、磁気記録媒体８０と磁気ヘッド１１０とが相対的に移動する。磁気記録媒体８０の所望の位置に、磁気ヘッド１１０から生じる磁界（記録磁界）が印加される。磁気記録媒体８０の所望の位置の磁化が、記録磁界に応じた方向に制御される。これにより、磁気記録媒体８０に情報が記録される。

磁極３０から第１シールド３１への方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１は、実質的にＸ軸方向に対応する。第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して、小さい角度で傾斜しても良い。

図２に示すように、コイル３０ｃが設けられる。この例では、コイル３０ｃの一部は、磁極３０と第１シールド３１との間にある。この例では、第２シールド３２が設けられている。Ｘ軸方向において、第２シールド３２と第１シールド３１との間に磁極３０がある。コイル３０ｃの別の一部が、第２シールド３２と磁極３０との間にある。これらの複数の要素の間に、絶縁部３０ｉが設けられる。

図２に示すように、記録回路３０Ｄから、コイル３０ｃに記録電流Ｉｗが供給される。磁極３０から、記録電流Ｉｗに応じた記録磁界が磁気記録媒体８０に印加される。

図２に示すように、磁極３０は、媒体対向面３０Ｆを含む。媒体対向面３０Ｆは、例えば、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）である。媒体対向面３０Ｆは、例えば、磁気記録媒体８０に対向する。媒体対向面３０Ｆは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に沿う。

図２に示すように、電気回路２０Ｄが、積層体２０に電気的に接続される。この例では、積層体２０は、磁極３０及び第１シールド３１と電気的に接続される。磁気ヘッド１１０に、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２が設けられる。第１端子Ｔ１は、第１配線Ｗ１及び磁極３０を介して積層体２０と電気的に接続される。第２端子Ｔ２は、第２配線Ｗ２及び第１シールド３１を介して積層体２０と電気的に接続される。電気回路２０Ｄから、例えば、電流（例えば、直流電流）が積層体２０に供給される。

図１に示すように、積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２及び第３非磁性層４３を含む。第２磁性層２２は、磁極３０と第１磁性層２１との間にある。第１非磁性層４１は、第２磁性層２２と第１磁性層２１との間に設けられる。第２非磁性層４２は、第１磁性層２１と第１シールド３１との間に設けられる。第３非磁性層４３は、磁極３０と第２磁性層２２との間に設けられる。

例えば、第２非磁性層４２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２非磁性層４２は、例えば、偏極したスピンを伝搬させる層として機能する。

第３非磁性層４３は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３非磁性層４３は、例えば、偏極したスピンを減衰させる層として機能する。

例えば、第１非磁性層４１は、第１材料または第２材料を含む。第１材料は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２材料は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、積層体２０に含まれる複数の層の条件に応じて、第１非磁性層４１は、上記の第１材料または第２材料を含んでも良い。

図１に示すように、例えば、電気回路２０Ｄ（図２参照）から積層体２０に供給される電流ｊｃ１は、第１シールド３１から磁極３０への向きを有する。電流ｊｃ１は、第１磁性層２１から第２磁性層２２への向きを有する。電子流ｊｅ１は、磁極３０から第１シールド３１への向きを有する。

例えば、積層体２０に電流ｊｃ１が供給されないときは、第１磁性層２１の磁化の向きは、磁極３０の磁化の向き及び第１シールド３１の磁化の向きと実質的に同じである。磁極３０から出た磁界（記録磁界）の一部は、磁気記録媒体８０に向かう。一方、磁極３０から出た磁界（記録磁界）の別の一部は、磁気記録媒体８０に向かうことなく、積層体２０を通過して、第１シールド３１に入る。このため、磁極３０から出た記録磁界のうちで磁気記録媒体８０に向かう割合は、少ない。

積層体２０に電流ｊｃ１が供給されると、第１磁性層２１の磁化の向きは、磁極３０の磁化の向き及び第１シールド３１の磁化の向きに対して反転する。これにより、磁極３０から出た磁界（記録磁界）は、積層体２０に向かい難くなる。このため、磁極３０から出た記録磁界のうちで磁気記録媒体８０に向かう割合が、積層体２０に電流ｊｃ１が供給されない場合に比べて高くなる。磁極３０から出た記録磁界が効果的に磁気記録媒体８０に印加される。

この現象は、磁極３０と第１シールド３１との間の距離（記録ギャップ）が短くなると、より顕著になる。このような積層体２０を用いることで、記録ギャップが小さくなった場合でも良好な記録が実施できる。実施形態によれば、良好な記録ができる記録ギャップを小さくできる。実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気記録装置を提供できる。

一方、複数の磁性層を含む積層体から発生した高周波磁界を磁気記録媒体８０に印加して、磁気記録媒体８０の磁気特性を局部的に制御して記録を行うＭＡＭＲ（Microwave Assisted Magnetic Recording）がある。ＭＡＭＲにおいては、磁性層の磁化の発振により高周波磁界が発生する。

これに対して、実施形態においては、第１磁性層２１の磁化が磁極３０の磁化及び第１シールド３１の磁化に対して反転する。ＭＡＭＲとは異なる動作により、磁極３０から出た磁界が磁気記録媒体８０に効率的に印加される。

以下、実施形態に係る磁気ヘッド１１０の特性の例について説明する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、実施形態に係る積層体２０に流れる電流ｊｃ１の大きさと、積層体２０の電気抵抗との関係を模式的に示している。これらの図の横軸は、電流ｊｃ１の大きさである。図３（ａ）の縦軸は、積層体２０の電気抵抗Ｒｘ１である。

図３（ａ）に示すように、電流ｊｃ１が大きくなると、電気抵抗Ｒｘ１は大きくなる。図３（ａ）に示すように、電流ｊｃ１の大きさを、第１電流範囲ｉｒ１、第２電流範囲ｉｒ２及び第３電流範囲ｉｒ３に分けることができる。第３電流範囲ｉｒ３は、第１電流範囲ｉｒ１と第２電流範囲ｉｒ２との間にある。

第１電流範囲ｉｒ１及び第２電流範囲ｉｒ２においては、電気抵抗Ｒｘ１は、電流ｊｃ１の大きさに対して二次関数に従って変化する。これは、電流ｊｃ１が大きくなることに応じて積層体２０の温度が上昇することに起因すると考えられる。

第３電流範囲ｉｒ３における電気抵抗Ｒｘ１の変化は、温度の上昇の影響とは異なる。第３電流範囲ｉｒ３における電気抵抗Ｒｘ１の変化は、磁性層の磁化の反転率に基づく磁気抵抗効果によると考えられる。

図３（ｂ）において、図３（ａ）における二次関数の変化（温度の影響）を除去して、電流ｊｃ１の大きさと、電気抵抗Ｒｘ２と、の関係が示されている。図３（ｂ）に示すように、二次関数の影響を除去した場合に、第１電流範囲ｉｒ１において、電気抵抗Ｒｘ２は実質的に一定である。または、第１電流範囲ｉｒ１において、第３電流範囲ｉｒ３に比べて、電気抵抗Ｒｘ２は、緩やかに変化する。第３電流範囲ｉｒ３において、電気抵抗Ｒｘ２が変化する。第２電流範囲ｉｒ２において、電気抵抗Ｒｘ２は実質的に一定である。または、第２電流範囲ｉｒ２において、第３電流範囲ｉｒ３に比べて、電気抵抗Ｒｘ２は、緩やかに変化する。

例えば、図３（ｂ）に示すように、積層体２０に流れる電流ｊｃ１が第１電流ｉ１のときの積層体２０の電気抵抗Ｒｘ２は、第１抵抗Ｒ１である。第１電流ｉ１は、第１電流範囲ｉｒ１にある。

図３（ｂ）に示すように、積層体２０に流れる電流ｊｃ１が第２電流ｉ２のときに、積層体２０の電気抵抗Ｒｘ２は、第２抵抗Ｒ２である。第２電流ｉ２は、第１電流ｉ１よりも大きい。第２電流ｉ２は、第２電流範囲ｉｒ２にある。第２抵抗Ｒ２は、第１抵抗Ｒ１よりも高い。

第１電流ｉ１と第２電流ｉ２との間の第３電流ｉ３において、積層体２０の電気抵抗Ｒｘ２は、第３抵抗Ｒ３である。第３電流ｉ３は、第３電流範囲ｉｒ３にある。

例えば、電流ｊｃ１が第１電流ｉ１または第２電流ｉ２のときは、電気抵抗Ｒｘ２は、実質的に発振しない。例えば、電流ｊｃ１が第３電流ｉ３のときに、電気抵抗Ｒｘ２は、発振する。第１電流ｉ１、第２電流ｉ２及び第３電流ｉ３は、第１磁性層２１から第２磁性層２２への向きを有する。

図４（ａ）～図４（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、電気抵抗Ｒｘ２の信号の一部をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理した信号を例示している。電気抵抗Ｒｘ２の信号は、時間的に変化する成分（高周波成分）と、時間的に実質的に変化しない成分（時間的な平均値の成分）と、を含む。ＦＦＴ処理においては、電気抵抗Ｒｘ２の、時間的に変化する成分が処理される。これらの図の横軸は、周波数ｆｆである。縦軸は、信号の強度Ｉｎｔである。図４（ａ）は電流ｊｃ１が第１電流ｉ１であるときに対応する。図４（ｂ）は電流ｊｃ１が第３電流ｉ３であるときに対応する。図４（ｃ）は電流ｊｃ１が第２電流ｉ２であるときに対応する。

図４（ｂ）に示すように、電流ｊｃ１が第３電流ｉ３であるとき、１つの周波数ｆｐ１にて、ピークｐ１が観測される。このピークは、積層体２０において、高周波の発振が生じていることに対応する。例えば、磁化の発振状態を反映して、磁気抵抗効果によって生じるＦＦＴ信号は、複数の周波数に生じる場合もある。例えば、磁化の発振状態を反映して、磁気抵抗効果によって生じるＦＦＴ信号は、広い範囲の周波数に分布する場合がある。

図４（ａ）及び図４（ｃ）に示すように、電流ｊｃ１が第１電流ｉ１または第２電流ｉ２であるときは、ピークｐ１が明確に観測されない。これらの電流においては、ＭＡＭＲに有効な磁化発振は、実質的に生じない。

このように、積層体２０に流れる電流ｊｃ１が第１電流ｉ１と第２電流ｉ２との間の第３電流ｉ３のときに、積層体２０の電気抵抗Ｒｘ２は発振する。

実施形態においては、このような特性を有する積層体２０を用いて記録動作が行われる。

実施形態において、磁気ヘッド１１０を用いて磁気記録媒体８０に情報を記録する記録動作において、電気回路２０Ｄは、上記の第２電流ｉ２を積層体２０に供給することが可能である。上記のような第２電流ｉ２を供給しつつ、記録回路３０Ｄから記録電流Ｉｗをコイルに供給する記録動作を行うことで、第２電流ｉ２を供給しないで記録動作を行う場合に比べて、磁極３０から磁気記録媒体８０に向かう記録磁界の量を増やすことができる。良好な記録ができる記録ギャップを小さくできる。実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気記録装置を提供できる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、磁気記録装置の特性を例示する模式図である。
図５（ｂ）は、参考例の磁気ヘッド１１９における特性のシミュレーション結果を例示している。磁気ヘッド１１９においては、第２磁性層２２及び第３非磁性層４３が設けられず、第１磁性層２１が設けられる。磁気ヘッド１１９においては、第１非磁性層４１は、磁極３０と接する。磁気ヘッド１１９において、第１磁性層２１の磁気厚（厚さと飽和磁化との積）は、４ｎｍＴである。磁気ヘッド１１９においても大きな電流（第２電流ｉ２）を積層体に供給することで、第１磁性層２１の磁化が反転する。図５（ｂ）は、このような第２電流ｉ２を積層体に供給しつつ記録電流Ｉｗを反転したときの第１磁性層２１の磁化の向きの変化をシミュレーションした結果を例示している。

図５（ａ）は、実施形態に係る磁気ヘッド１１０における特性のシミュレーション結果を例示している。図５（ａ）は、上記の第２電流ｉ２を積層体２０に供給しつつ記録電流Ｉｗを反転したときの第１磁性層２１と第２磁性層２２とを合計した磁化の応答をシミュレーションした結果を例示している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）の横軸は、時間ｔｍである。第１時刻ｔｍ１及び第２時刻ｔｍ２において、記録電流Ｉｗの極性は反転する。図５（ａ）及び図５（ｂ）の縦軸は、磁化の反転量に対応するパラメータＰ１である。パラメータＰ１は、第１磁性層２１におけるＭｓｔ（飽和磁化と厚さとの積）と外部磁界の向きとの内積に対応する。パラメータＰ１が正であるときに、第１磁性層２１の磁化の向きは、磁極３０の磁化の向きと同じである。パラメータＰ１が負であるときに、第１磁性層２１の磁化の向きは、磁極３０の磁化の向きと逆である。パラメータＰ１が負であるときに、磁極３０から出た記録磁界が第１磁性層２１を通過し難くなり、磁気記録媒体８０に印加される記録磁界が増える。パラメータＰ１が負である状態が好ましい状態に対応する。パラメータＰ１が負であるときに、積層体２０に電流を供給しないときを基準にしたゲインが上昇する。

図５（ｂ）に示すように、磁気ヘッド１１９においては、記録磁界の極性が反転する時刻（第１時刻ｔｍ１または第２時刻ｔｍ２）の直後において、パラメータＰ１は正であり、時間が経過すると負になる。磁気ヘッド１１９においては、例えば、記録磁界の極性反転の時刻から約０．２ｎｓ以上後で、記録磁界が上昇する効果が得られる。磁気ヘッド１１９においては、記録磁界の周波数が低く、極性反転後の時間ｔｍが長い場合において、ゲインの上昇が得られる。磁気ヘッド１１９においては、記録磁界の周波数が高い場合は、正のパラメータＰ１が適用されるため、所望のゲインを得ることは困難である。

図５（ａ）に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、記録磁界の極性が反転する時刻（第１時刻ｔｍ１または第２時刻ｔｍ２）の直後において、パラメータＰ１は負であり、時間が経過すると正になる。磁気ヘッド１１０においては、記録磁界の周波数が高く、極性反転後の時間ｔｍが短い場合において、ゲインの上昇が得られる。

実施形態においては、記録磁界の周波数が高くなると、得られるゲインが高くなる。

図６は、磁気記録装置の特性を例示する模式図である。
図６には、実施形態に係る磁気ヘッド１１０と、参考例の磁気ヘッド１１９と、に関して、記録磁界の周波数と、ゲインと、の関係を例示している。図６の横軸は、記録磁界の周波数ｆｗである。周波数ｆｗは、記録電流Ｉｗの周波数に対応する。図６の縦軸は、積層体２０に電流を供給しないときを基準にした、ゲインＧｎ０である。

図６に示すように、磁気ヘッド１１０においては、周波数ｆｗが高くなると、ゲインＧｎ０が上昇する。磁気ヘッド１１９においては、周波数ｆｗが高くなると、ゲインＧｎ０は低下する。

図６に示すように、周波数ｆｗが第１周波数ｆ１のときのゲインＧｎ０を第１ゲインＧｎ１とする。周波数ｆｗが第２周波数ｆ２のときのゲインＧｎ０を第２ゲインＧｎ２とする。第１ゲインＧｎ１は、第１強度の第２強度に対する比に対応する。第１強度は、記録される情報に対応する記録電流Ｉｗが第１周波数ｆ１であるときの記録動作において、電気回路２０Ｄが第２電流ｉ２を積層体２０に供給しないときの、磁気記録媒体８０に記録された信号の再生強度に対応する。第２強度は、記録電流Ｉｗが第１周波数ｆ１であるときの記録動作において、電気回路２０Ｄが第２電流ｉ２を積層体２０に供給したときの、磁気記録媒体８０に記録される信号の再生強度に対応する。

第２ゲインＧｎ２は、第３強度の第４強度に対する比に対応する。第３強度は、記録される情報に対応する記録電流Ｉｗが第１周波数ｆ１よりも高い第２周波数ｆ２であるときの記録動作において、電気回路２０Ｄが第２電流ｉ２を積層体２０に供給しないときの、磁気記録媒体８０に記録された信号の再生強度に対応する。第４強度は、記録電流Ｉｗが第２周波数ｆ２であるときの記録動作において、電気回路２０Ｄが第２電流ｉ２を積層体２０に供給したときの、磁気記録媒体８０に記録された信号の再生強度に対応する。

実施形態においては、第２ゲインＧｎ２（すなわち、第３強度に対する第４強度の第２比）は、第１ゲインＧｎ１（すなわち、第１強度に対する第２強度の第１比）よりも高い。

実施形態においては、高い周波数で高速の記録動作時に高い記録能力を得ることができる。記録密度をより効果的に向上できる。

図７（ａ）～図７（ｃ）は、実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式的断面図である。
図７（ａ）に示すように、１つの例において、磁極３０の磁化３０Ｍの向き、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍの向きは、１つの向き（この例では、右向き）である。第１磁性層２１の磁化２１Ｍの向き、及び、第２磁性層２２の磁化２２Ｍの向きは、その１つの向き（右向き）である。

図７（ｂ）に示すように、例えば、記録される情報の変化に応じて、磁極３０の磁化３０Ｍの向き、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍの向きは、別の向き（この例では、左向き）に反転する。磁化３０Ｍ及び磁化３１Ｍの反転時の途中段階では、第１磁性層２１の磁化２１Ｍの向き、及び、第２磁性層２２の磁化２２Ｍの向きは、互いに逆になるように回転する。

そして、図７（ｃ）に示すように、磁化３０Ｍ及び磁化３１Ｍの反転時の定常状態においては、第１磁性層２１の磁化２１Ｍの向きは、右向きであり、第２磁性層２２の磁化２２Ｍの向きは、左向きになる。

図８は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。
図８は、磁気ヘッド１１０を例示している。

図８に示すように、第１磁性層２１は、厚さｔ２１を有する。第２磁性層２２は、厚さｔ２２を有する。第１非磁性層４１は、厚さｔ４１を有する。第２非磁性層４２は、厚さｔ４２を有する。第３非磁性層４３は、厚さｔ４３を有する。これらの厚さは、第１方向Ｄ１に沿う長さである。既に説明したように、第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して傾斜しても良い。

実施形態において、第１磁性層２１の厚さｔ２１は、例えば、２ｎｍ以上８ｎｍ以下である。厚さｔ２１が２ｎｍ以上であることで、例えば、磁気記録媒体８０に向かう磁界を効果的に増大することができる。厚さｔ２１が８ｎｍ以下であることで、例えば、効率的な磁化反転を得やすくなる。

第２磁性層２２の厚さｔ２２は、例えば、２ｎｍ以上４ｎｍ以下である。厚さｔ２２が２ｎｍ以上であると、高速動作時に、より高いゲインを得やすくなる。厚さｔ２２が４ｎｍ以下であることで、安定した動作が得やすくなる。

第２非磁性層４２の厚さｔ４２を適切に設定することで、例えば、偏極したスピンを効果的に伝搬することができる。実施形態において、厚さｔ４２は、例えば、２ｎｍ以上５ｎｍ以下である。厚さｔ４２は、第２非磁性層４２の材料などに応じて設定されても良い。

第３非磁性層４３の厚さｔ４３を適切に設定することで、例えば、偏極したスピンを効果的に減衰することができる。実施形態において、厚さｔ４１は、例えば、２ｎｍ以上６ｎｍ以下である。厚さｔ４１は、第３非磁性層４３の材料などに応じて設定されても良い。

第１非磁性層４１が第１材料（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つ）を含む場合、第１非磁性層４１の厚さｔ４１は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第１非磁性層４１の第１材料及び厚さｔ４１が適切に設定されることで、例えば、高速動作時のゲインを大きくできる。

第１非磁性層４１が第２材料（Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つ）を含む場合、第１非磁性層４１の厚さｔ４１は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第１非磁性層４１の第２材料及び厚さｔ４１が適切に設定されることで、例えば、高速動作時のゲインを大きくできる。

第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、例えば、正の分極を有する磁性材料を含む。第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含む。

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。
図９に示すように、第２実施形態において、磁気記録装置２１０は、磁気ヘッド１２０、磁気記録媒体８０、及び、電気回路２０Ｄ（図２参照）を含む。

磁気ヘッド１２０は、磁極３０、第１シールド３１及び積層体２０を含む。積層体２０は、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる。積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２及び第３非磁性層４３を含む。

第２磁性層２２は、第１磁性層２１と第１シールド３１との間に設けられる。第１非磁性層４１は、第１磁性層２１と第２磁性層２２との間に設けられる。第２非磁性層４２は、磁極３０と第１磁性層２１との間に設けられる。第３非磁性層４３は、第２磁性層２２と第１シールド３１との間に設けられる。

第２非磁性層４２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３非磁性層４３は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

図９に示すように、第２実施形態において、電気回路２０Ｄ（図２参照）から積層体２０に供給される電流ｊｃ１は、磁極３０から第１シールド３１への向きを有する。電流ｊｃ１は、第１磁性層２１から第２磁性層２２への向きを有する。電子流ｊｅ１は、第１シールド３１から磁極３０への向きを有する。

第１実施形態と同様に、積層体２０に流れる電流ｊｃ１が第１電流ｉ１のときの積層体２０の電気抵抗Ｒｘ２は、第１抵抗Ｒ１である（図３（ｂ）参照）。積層体２０に流れる電流ｊｃ１が第１電流ｉ１よりも大きい第２電流ｉ２のときに、積層体２０の電気抵抗Ｒｘ２は、第１抵抗Ｒ１よりも高い第２抵抗Ｒ２である。積層体２０に流れる電流ｊｃ１が第１電流ｉ１と第２電流ｉ２との間の第３電流ｉ３のときに、積層体２０の電気抵抗Ｒｘ２は発振する（図４（ｂ）参照）。

磁気ヘッド１２０を用いて磁気記録媒体８０に情報を記録する記録動作において、電気回路２０Ｄは、第２電流ｉ２を積層体２０に供給することが可能である。

磁気ヘッド１２０を含む磁気記録装置２１０においても、記録密度の向上が可能な磁気記録装置が提供される。

磁気ヘッド１２０において、磁気ヘッド１１０に関して説明した構成、材料及び厚さが適用できる。例えば、第１非磁性層４１は、第１材料または第２材料を含んで良い。第１材料は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２材料は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１非磁性層の厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第２非磁性層４２の厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第３非磁性層４３の厚さは、例えば、２ｎｍ以上６ｎｍ以下である。第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、例えば、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含む。例えば、第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、正の分極を有する材料を含む。第１磁性層２１の厚さは、例えば、２ｎｍ以上８ｎｍ以下である。第２磁性層２２の厚さは、２ｎｍ以上４ｎｍ以下である。

以下、実施形態に係る磁気記録装置２１０に含まれる磁気ヘッド及び磁気記録媒体８０の例について説明する。
図１０は、実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。
図１０に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド（例えば、磁気ヘッド１１０）において、第１シールド３１から磁極３０への第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して傾斜しても良い。第１方向Ｄ１は、積層体２０の積層方向に対応する。Ｘ軸方向は、磁極３０の媒体対向面３０Ｆに沿う。第１方向Ｄ１と媒体対向面３０Ｆとの間の角度を角度θ１とする。角度θ１は、例えば、１５度以上３０度以下である。角度θ１は、０度でも良い。

第１方向Ｄ１が、Ｘ軸方向に対して傾斜する場合、層の厚さは、第１方向Ｄ１に沿う長さに対応する。第１方向Ｄ１がＸ軸方向に対して傾斜する構成は、第１実施形態または第２実施形態に係る任意の磁気ヘッドに適用されて良い。

図１１は、実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。
図１１に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体８０と共に用いられる。この例では、磁気ヘッド１１０は、記録部６０及び再生部７０を含む。磁気ヘッド１１０の記録部６０により、磁気記録媒体８０に情報が記録される。再生部７０により、磁気記録媒体８０に記録された情報が再生される。

磁気記録媒体８０は、例えば、媒体基板８２と、媒体基板８２の上に設けられた磁気記録層８１と、を含む。磁気記録層８１の磁化８３が記録部６０により制御される。

再生部７０は、例えば、第１再生磁気シールド７２ａ、第２再生磁気シールド７２ｂ、及び磁気再生素子７１を含む。磁気再生素子７１は、第１再生磁気シールド７２ａと第２再生磁気シールド７２ｂとの間に設けられる。磁気再生素子７１は、磁気記録層８１の磁化８３に応じた信号を出力可能である。

図１１に示すように、磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。磁気ヘッド１１０により、任意の位置において、磁気記録層８１の磁化８３に対応する情報が制御される。磁気ヘッド１１０により、任意の位置において、磁気記録層８１の磁化８３に対応する情報が再生される。

図１２は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図１２は、ヘッドスライダを例示している。
磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９に設けられる。ヘッドスライダ１５９は、例えばＡｌ_２Ｏ_３／ＴｉＣなどを含む。ヘッドスライダ１５９は、磁気記録媒体の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体に対して相対的に運動する。

ヘッドスライダ１５９は、例えば、空気流入側１５９Ａ及び空気流出側１５９Ｂを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９の空気流出側１５９Ｂの側面などに配置される。これにより、磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体に対して相対的に運動する。

図１３は、実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図１３に示すように、実施形態に係る磁気記録装置１５０においては、ロータリーアクチュエータが用いられる。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍに装着される。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍにより矢印ＡＲの方向に回転する。スピンドルモータ１８０Ｍは、駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。磁気記録装置１５０は、記録媒体１８１を含んでもよい。記録媒体１８１は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）である。記録媒体１８１には、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリが用いられる。例えば、磁気記録装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（Hard Disk Drive）でも良い。

ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０に記録する情報の、記録及び再生を行う。ヘッドスライダ１５９は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に設けられる。ヘッドスライダ１５９の先端付近に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。

記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押し付け圧力と、ヘッドスライダ１５９の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力と、がバランスする。ヘッドスライダ１５９の媒体対向面と、記録用媒体ディスク１８０の表面と、の間の距離が、所定の浮上量となる。実施形態において、ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０と接触しても良い。例えば、接触走行型が適用されても良い。

サスペンション１５４は、アーム１５５（例えばアクチュエータアーム）の一端に接続されている。アーム１５５は、例えば、ボビン部などを有する。ボビン部は、駆動コイルを保持する。アーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられる。ボイスコイルモータ１５６は、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、駆動コイル及び磁気回路を含む。駆動コイルは、アーム１５５のボビン部に巻かれる。磁気回路は、永久磁石及び対向ヨークを含む。永久磁石と対向ヨークとの間に、駆動コイルが設けられる。サスペンション１５４は、一端と他端とを有する。磁気ヘッドは、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端に接続される。

アーム１５５は、ボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、軸受部１５７の上下の２箇所に設けられる。アーム１５５は、ボイスコイルモータ１５６により回転及びスライドが可能である。磁気ヘッドは、記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能である。

図１４（ａ）は、磁気記録装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
図１４（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。

図１４（ａ）に示すように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、ヘッドジンバルアセンブリ１５８と、支持フレーム１６１と、を含む。ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１の延びる方向は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の延びる方向とは逆である。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータ１５６のコイル１６２を支持する。

図１４（ｂ）に示すように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びたアーム１５５と、アーム１５５から延びたサスペンション１５４と、を有している。

サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ１５９が設けられる。ヘッドスライダ１５９に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。

実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが設けられたヘッドスライダ１５９と、サスペンション１５４と、アーム１５５と、を含む。ヘッドスライダ１５９は、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端と接続される。

サスペンション１５４は、例えば、信号の記録及び再生用のリード線（図示しない）を有する。サスペンション１５４は、例えば、浮上量調整のためのヒーター用のリード線（図示しない）を有しても良い。サスペンション１５４は、例えばスピントランスファトルク発振子用などのためのリード線（図示しない）を有しても良い。これらのリード線と、磁気ヘッドに設けられた複数の電極と、が電気的に接続される。

磁気記録装置１５０において、信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。信号処理部１９０は、信号処理部１９０の入出力線は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に接続される。

実施形態に係る磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドと、可動部と、位置制御部と、信号処理部と、を含む。可動部は、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とする。位置制御部は、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする信号処理部は、磁気ヘッドを用いた磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。

例えば、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。上記の可動部は、例えば、ヘッドスライダ１５９を含む。上記の位置制御部は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含む。

実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。
（構成１）
磁気ヘッドと、
磁気記録媒体と、
電気回路と、
を備え、
前記磁気ヘッドは、
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を含み、
前記積層体は、
第１磁性層と、
前記磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２磁性層と、
前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた第２非磁性層と、
前記磁極と前記第２磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、
を含み、
前記第２非磁性層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第３非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記積層体に流れる電流が第１電流のときの前記積層体の電気抵抗は、第１抵抗であり、
前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流よりも大きい第２電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は、前記第１抵抗よりも高い第２抵抗であり、
前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流と前記第２電流との間の第３電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は発振し、
前記磁気ヘッドを用いて前記磁気記録媒体に情報を記録する記録動作において、前記電気回路は、前記第２電流を前記積層体に供給することが可能である、磁気記録装置。

（構成２）
前記第２電流は、前記第１磁性層から前記第２磁性層への向きを有する、構成１記載の磁気記録装置。

（構成３）
磁気ヘッドと、
磁気記録媒体と、
電気回路と、
を備え、
前記磁気ヘッドは、
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を含み、
前記積層体は、
第１磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
前記磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２非磁性層と、
前記第２磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた第３非磁性層と、
を含み、
前記第２非磁性層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第３非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記積層体に流れる電流が第１電流のときの前記積層体の電気抵抗は、第１抵抗であり、
前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流よりも大きい第２電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は、前記第１抵抗よりも高い第２抵抗であり、
前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流と前記第２電流との間の第３電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は発振し、
前記磁気ヘッドを用いて前記磁気記録媒体に情報を記録する記録動作において、前記電気回路は、前記第２電流を前記積層体に供給することが可能である、磁気記録装置。

（構成４）
前記第２電流は、前記第１磁性層から前記第２磁性層への向きを有する、構成３記載の磁気記録装置。

（構成５）
前記第１非磁性層は、第１材料または第２材料を含み、
前記第１材料は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第２材料は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１～４のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成６）
前記第１非磁性層は、前記第１材料を含み、
前記第１非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成５記載の磁気記録装置。

（構成７）
前記第１非磁性層は、前記第２材料を含み、
前記第１非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成５記載の磁気記録装置。

（構成８）
前記第２非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成１～７のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成９）
前記第３非磁性層の厚さは、２ｎｍ以上６ｎｍ以下である、構成１～８のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成１０）
前記第１磁性層及び前記第２磁性層は、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含む、構成１～９のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成１１）
前記第１磁性層及び前記第２磁性層は、正の分極を有する材料を含む、構成１～１０のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成１２）
前記第１磁性層の厚さは、２ｎｍ以上８ｎｍ以下である、構成１～１１のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成１３）
前記第２磁性層の厚さは、２ｎｍ以上４ｎｍ以下である、構成１～１２のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成１４）
前記情報に対応する記録電流が第１周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給しないときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第１強度であり、
前記記録電流が前記第１周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給したときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第２強度であり、
前記情報に対応する記録電流が前記第１周波数よりも高い第２周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給しないときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第３強度であり、
前記記録電流が前記第２周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給したときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第４強度であり、
前記第３強度に対する前記第４強度の第２比は、前記第１強度に対する前記第２強度の第１比よりも高い、構成１～１３のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成１５）
前記磁気ヘッドは、前記記録電流が供給されるコイルを含む、構成１４記載の磁気記録装置。

（第３実施形態）
図１５は、第３実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。
図１５に示すように、第３実施形態に係る磁気記録装置２１０の磁気ヘッド１１１においては、積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２及び第３非磁性層４３に加えて、第３磁性層２３及び第４非磁性層４４をさらに含む。磁気ヘッド１１１におけるこれ以外の構成は、磁気ヘッド１１０の構成と同様である。以下、磁気ヘッド１１１の例について説明する。

図１５に示すように、第３磁性層２３は、第１非磁性層４１と第１磁性層２１との間に設けられる。第４非磁性層４４は、第３磁性層２３と第１磁性層２１との間に設けられる。第３磁性層２３は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくとも１つを含む第１元素と、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、を含む。第３磁性層２３は、例えば、正の分極を有する。

第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含む。例えば、正の分極を有する磁性材料を含む。例えば、第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、第２元素を含まない。または、第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、に含まれる第２元素の濃度は、第３磁性層２３に含まれる第２元素の濃度よりも低い。

磁気ヘッド１１１において、例えば、第１非磁性層４１は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１非磁性層４１は、例えば、偏極したスピンを伝搬させる層として機能する。

磁気ヘッド１１１において、例えば、第２非磁性層４２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２非磁性層４２は、例えば、偏極したスピンを伝搬させる層として機能する。

磁気ヘッド１１１において、例えば、第３非磁性層４３は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３非磁性層４３は、例えば、偏極したスピンを減衰させる層として機能する。

磁気ヘッド１１１において、例えば、第４非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第４非磁性層４４は、例えば、偏極したスピンを減衰させる層として機能する。

このような構成を磁気ヘッド１１１において、より高いゲインが得られる。

図１６は、第３実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式図である。
図１６は、第３実施形態に係る磁気ヘッド１１１における特性のシミュレーション結果を例示している。第２電流ｉ２を積層体２０に供給しつつ記録電流Ｉｗを反転したときの第１磁性層２１、第２磁性層２２及び第３磁性層２３を合計した磁化の応答をシミュレーションした結果を例示している。図１６において、横軸は、時間ｔｍである。第１時刻ｔｍ１及び第２時刻ｔｍ２において、記録電流Ｉｗの極性は反転する。図１６において、縦軸は、磁化の反転量に対応するパラメータＰ１である。パラメータＰ１が負であるときに、積層体２０に電流を供給しないときを基準にしたゲインが上昇する。

図１６に示すように、磁気ヘッド１１１において、記録磁界の極性が反転する時刻（第１時刻ｔｍ１または第２時刻ｔｍ２）の直後において、パラメータＰ１は負であり、時間が経過すると正になる。磁気ヘッド１１１においては、記録磁界の周波数が高く、極性反転後の時間ｔｍが短い場合において、ゲインの上昇が得られる。

図１６に示すように、磁気ヘッド１１１においては、パラメータＰ１の絶対値の最大値が得られる時間ｔｍは、０．４５ｎｓである。一方、図５（ａ）に例示した磁気ヘッド１１０においては、パラメータＰ１の絶対値の最大値が得られる時間ｔｍは、０．４ｎｓである。磁極３０における磁化は、記録磁界の極性が反転する時刻（第１時刻ｔｍ１または第２時刻ｔｍ２）から少し後の時刻で反転する。磁気ヘッド１１１における第１磁性層２１の磁化の反転時刻が、磁極３０における磁化の反転時刻と、より合致する。これにより、よりゲインが得られる。

図１７は、磁気記録装置の特性を例示する模式図である。
図１７は、磁気ヘッド１１０及び磁気ヘッド１１９に加えて、磁気ヘッド１１１に関して、記録磁界の周波数と、ゲインと、の関係を例示している。図１７の横軸は、記録磁界の周波数ｆｗである。周波数ｆｗは、記録電流Ｉｗの周波数に対応する。図１７の縦軸は、積層体２０に電流を供給しないときを基準にした、ゲインＧｎ０である。

図１７に示すように、磁気ヘッド１１１においては、磁気ヘッド１１０と比べて、低い周波数ｆｗでも高いゲインＧｎ０が得られる。第３実施形態においても、高い周波数で高速の記録動作時に高い記録能力を得ることができる。記録密度をより効果的に向上できる。

図１８（ａ）～図１８（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気記録装置の特性を例示する模式的断面図である。
これらの図は、磁気ヘッド１１１における磁化の向きの変化の例を示している。これらの図に示すように、例えば、第３磁性層２３の磁化２３Ｍは、第２磁性層２２の磁化２２Ｍと連動する。

（第４実施形態）
図１９は、第４実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。
図１９に示すように、第４実施形態に係る磁気記録装置２１０の磁気ヘッド１２１においては、積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２及び第３非磁性層４３に加えて、第３磁性層２３及び第４非磁性層４４をさらに含む。磁気ヘッド１２１におけるこれ以外の構成は、磁気ヘッド１２０の構成と同様である。以下、磁気ヘッド１２１の例について説明する。

磁気ヘッド１２１において、第３磁性層２３は、第１非磁性層４１と第１磁性層２１との間に設けられる。第４非磁性層４４は、第３磁性層２３と第１磁性層２１との間に設けられる。第３磁性層２３は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくとも１つを含む第１元素と、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、を含む。

第１非磁性層４１は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２非磁性層４２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３非磁性層４３は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第４非磁性層４４は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

このような構成を有する磁気ヘッド１２１においても、より高いゲインが得られる。

磁気ヘッド１１１及び磁気ヘッド１２１において、第３磁性層２３の厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第４非磁性層４４の厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。これらの厚さは、第１方向Ｄ１に沿う長さである。既に説明したように、第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して傾斜しても良い。

実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気記録装置が提供できる。

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気記録装置に含まれる磁気ヘッド、磁極、第１シールド、積層体、磁性層、非磁性層、及び配線などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した磁気記録装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気記録装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２０…積層体、 ２０Ｄ…電気回路、 ２１、２２…第１、第２磁性層、 ２１Ｍ、２２Ｍ…磁化、 ３０…磁極、 ３０Ｄ…記録回路、 ３０Ｆ…媒体対向面、 ３０Ｍ…磁化、 ３０ｃ…コイル、 ３０ｉ…絶縁部、 ３１…第１シールド、 ３１Ｍ…磁化、 ３２…第２第１シールド、 ４１～４３…第１～第３非磁性層、 ６０…記録部、 ７０…再生部、 ７１…磁気再生素子、 ７２ａ、７２ｂ…第１、第２再生磁気第１シールド、 ８０…磁気記録媒体、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８５…媒体移動方向、 θ１…角度、 １１０、１１９、１２０…磁気ヘッド、 １５０…磁気記録装置、 １５４…サスペンション、 １５５…アーム、 １５６…ボイスコイルモータ、 １５７…軸受部、 １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、 １５９…ヘッドスライダ、 １５９Ａ…空気流入側、 １５９Ｂ…空気流出側、 １６０…ヘッドスタックアセンブリ、 １６１…支持フレーム、 １６２…コイル、 １８０…記録用媒体ディスク、 １８０Ｍ…スピンドルモータ、 １８１…記録媒体、 １９０…信号処理部、 ２１０…磁気記録装置、 ＡＲ…矢印、 Ｄ１…第１方向、 Ｇｎ０…ゲイン、 Ｇｎ１、Ｇｎ２…第１、第２ゲイン、 Ｉｎｔ…強度、 Ｉｗ…記録電流、 Ｐ１…パラメータ、 Ｒ１～Ｒ３…第１～第３抵抗、 Ｒｘ１、Ｒｘ２…電気抵抗、 Ｔ１、Ｔ２…第１、第２端子、 Ｗ１、Ｗ２…第１、第２配線、 ｆ１、ｆ２…第１、第２周波数、 ｆｆ…周波数、 ｆｐ１…周波数、 ｆｗ…周波数、 ｉ１～ｉ３…第１～第３電流、 ｉｒ１～ｉｒ３…第１～第３電流範囲、 ｊｃ１…電流、 ｊｅ１…電子流、 ｐ１…ピーク、 ｔ２１、ｔ２２、ｔ４１～ｔ４３…厚さ、 ｔｍ…時間、 ｔｍ１、ｔｍ２…第１、第２時刻

Claims (10)

1. 磁気ヘッドと、
   磁気記録媒体と、
   電気回路と、
   を備え、
   前記磁気ヘッドは、
   磁極と、
   第１シールドと、
   前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
   を含み、
   前記積層体は、
   第１磁性層と、
   前記磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２磁性層と、
   前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
   前記第１磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた第２非磁性層と、
   前記磁極と前記第２磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、
   を含み、
   前記第２非磁性層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
   前記第３非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
   前記積層体に流れる電流が第１電流のときの前記積層体の電気抵抗は、第１抵抗であり、
   前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流よりも大きい第２電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は、前記第１抵抗よりも高い第２抵抗であり、
   前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流と前記第２電流との間の第３電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は発振し、
   前記磁気ヘッドを用いて前記磁気記録媒体に情報を記録する記録動作において、前記電気回路は、前記第２電流を前記積層体に供給することが可能であり、
   前記情報に対応する記録電流が第１周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給しないときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第１強度であり、
   前記記録電流が前記第１周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給したときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第２強度であり、
   前記情報に対応する記録電流が前記第１周波数よりも高い第２周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給しないときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第３強度であり、
   前記記録電流が前記第２周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給したときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第４強度であり、
   前記第３強度に対する前記第４強度の第２比は、前記第１強度に対する前記第２強度の第１比よりも高い、磁気記録装置。
2. 磁気ヘッドと、
   磁気記録媒体と、
   電気回路と、
   を備え、
   前記磁気ヘッドは、
   磁極と、
   第１シールドと、
   前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
   を含み、
   前記積層体は、
   第１磁性層と、
   前記第１磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた第２磁性層と、
   前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
   前記磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２非磁性層と、
   前記第２磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた第３非磁性層と、
   を含み、
   前記第２非磁性層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
   前記第３非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
   前記積層体に流れる電流が第１電流のときの前記積層体の電気抵抗は、第１抵抗であり、
   前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流よりも大きい第２電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は、前記第１抵抗よりも高い第２抵抗であり、
   前記積層体に流れる前記電流が前記第１電流と前記第２電流との間の第３電流のときに、前記積層体の前記電気抵抗は発振し、
   前記磁気ヘッドを用いて前記磁気記録媒体に情報を記録する記録動作において、前記電気回路は、前記第２電流を前記積層体に供給することが可能であり、
   前記情報に対応する記録電流が第１周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給しないときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第１強度であり、
   前記記録電流が前記第１周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給したときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第２強度であり、
   前記情報に対応する記録電流が前記第１周波数よりも高い第２周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給しないときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第３強度であり、
   前記記録電流が前記第２周波数であるときの前記記録動作において、前記電気回路が前記第２電流を前記積層体に供給したときの、前記磁気記録媒体に記録される信号の強度は、第４強度であり、
   前記第３強度に対する前記第４強度の第２比は、前記第１強度に対する前記第２強度の第１比よりも高い、磁気記録装置。
3. 前記第１非磁性層は、第１材料または第２材料を含み、
   前記第１材料は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
   前記第２材料は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の磁気記録装置。
4. 前記積層体は、
   前記第１非磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第３磁性層と、
   前記第３磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第４非磁性層と、
   をさらに含み、
   前記第３磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくとも１つを含む第１元素と、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、を含み、
   前記第１非磁性層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
   前記第４非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の磁気記録装置。
5. 前記第２電流は、前記第１磁性層から前記第２磁性層への向きを有する、請求項１～４のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
6. 前記第２非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である、請求項１～５のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
7. 前記第３非磁性層の厚さは、２ｎｍ以上６ｎｍ以下である、請求項１～６のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
8. 前記第１磁性層及び前記第２磁性層は、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含む、請求項１～７のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
9. 前記第１磁性層の厚さは、２ｎｍ以上８ｎｍ以下である、請求項１～８のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
10. 前記第２磁性層の厚さは、２ｎｍ以上４ｎｍ以下である、請求項１～９のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

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