專利名稱：磁記錄頭和磁記錄裝置的制作方法
磁記錄頭和磁記錄裝置
優(yōu)先權(quán)
本申請(qǐng)要求于2011年9月20日遞交的日本專利申請(qǐng)JP2011-204843的優(yōu)先權(quán)， 通過(guò)弓I用將該申請(qǐng)的內(nèi)容特此結(jié)合于本申請(qǐng)。
相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
美國(guó)專利申請(qǐng)No. 13/287，292是本申請(qǐng)的共同待決申請(qǐng)，通過(guò)交叉引用將該申請(qǐng)的內(nèi)容結(jié)合于本文。
背景技術(shù)：
1.技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)涉及磁記錄頭，其能夠通過(guò)向介質(zhì)施加高頻磁場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)磁共振以及通過(guò)引起記錄介質(zhì)的磁化翻轉(zhuǎn)來(lái)支持在磁記錄介質(zhì)上記錄信息，以及涉及結(jié)合了磁記錄頭的磁記錄裝置。
2.相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的描述
隨著在計(jì)算機(jī)性能、以及網(wǎng)絡(luò)的速度和能力方面近來(lái)的提高，以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形式分布的信息的量已經(jīng)顯著地增加。就此而言，能夠支持以高速度輸入和輸出大量信息的存儲(chǔ)設(shè)備就需要高效地接收/發(fā)射以及提取這種的大量的信息。隨著在高的面記錄密度方面的增長(zhǎng)，磁盤極易受到曾經(jīng)記錄的信號(hào)由于熱漲落而逐步減小這一問(wèn)題的影響。由于磁記錄介質(zhì)是磁微晶的集合體，因此在每個(gè)磁微晶的體積方面的減小將引起上述問(wèn)題。一般認(rèn)為通常使用的熱漲落指示符K β ( = KuV/kT ；KU :磁各向異性'N :粒子體積；T :絕對(duì)溫度；k :波爾茲曼(Boltzmann)常數(shù))需要達(dá)到70或者更高，以便實(shí)現(xiàn)足夠的熱漲落電阻穩(wěn)定性。倘若Ku和T (材料、環(huán)境)是固定的，微晶具有的V越小，由于熱漲落而翻轉(zhuǎn)的磁化有可能越多。由于I位所占據(jù)的記錄膜(recording film)的體積隨著高的面記錄密度的增加而減小，因此V將會(huì)減小并且從而熱漲落不能被忽視。如果增加Ku以控制熱漲落，則對(duì)于磁記錄所需要的翻轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將超過(guò)可以由記錄頭所產(chǎn)生的寫入磁場(chǎng)，這將導(dǎo)致無(wú)效的記錄。
為了避免這一問(wèn)題，CMU的朱某等人在專利文獻(xiàn)I中公開了微波輔助磁記錄 (MAMR, microwave assisted magnetic recording)技術(shù)。如圖1A 所不，MAMR 以如下方式進(jìn)行記錄，該方式除了來(lái)自垂直記錄頭的主磁極的寫入場(chǎng)之外還向具有高的磁各向異性的磁記錄介質(zhì)7施加來(lái)自鄰近主磁極布置的自旋力矩振蕩器(STO, spin torque oscillator) 的微波場(chǎng)，并且使記錄目標(biāo)區(qū)域進(jìn)入磁共振狀態(tài)以降低翻轉(zhuǎn)場(chǎng)。這使得能夠在能夠支持超過(guò)lTbit/in2的高的面記錄密度的磁記錄介質(zhì)的微波輻射區(qū)域上進(jìn)行記錄，常規(guī)記錄頭由于不足夠的寫入磁場(chǎng)而在該區(qū)域上 記錄具有困難。STO通過(guò)經(jīng)由Cu從參考層31到鄰近的場(chǎng)產(chǎn)生層(FGL;field generation layer)傳送自旋力矩以及快速旋轉(zhuǎn)FGL 32(其是面內(nèi)自由層)的磁化來(lái)在面內(nèi)產(chǎn)生微波(高頻磁場(chǎng))。
由于MAMR利用磁共振現(xiàn)象，因此有效的微波場(chǎng)分量是逆時(shí)針?lè)较虻臉O化場(chǎng)分量，該逆時(shí)針?lè)较蚺c記錄介質(zhì)的旋進(jìn)是相同的旋轉(zhuǎn)方向。另一方面，如圖1B所示，來(lái)自 FGL32 (其是STO的微波場(chǎng)源)的微波場(chǎng)是橢圓形極化的場(chǎng)(其旋轉(zhuǎn)方向依賴于FGL磁化的旋轉(zhuǎn)方向)，以及當(dāng)在頭運(yùn)行的方向上觀察時(shí)，在FGL32的前面或者后面以反方向旋轉(zhuǎn)。因此，僅在FGL32的前面或者后面的一側(cè)上創(chuàng)建對(duì)于MAMR有效的逆時(shí)針極化場(chǎng)。因此，每當(dāng)主磁極的極性翻轉(zhuǎn)時(shí)，都需要翻轉(zhuǎn)FGL 32的磁化的旋轉(zhuǎn)方向。如在專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn) 3中所公開的，對(duì)于這種翻轉(zhuǎn)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)的方法是根據(jù)主磁極場(chǎng)Hrait來(lái)翻轉(zhuǎn)作為自旋力矩源的參考層的磁化，同時(shí)使STO驅(qū)動(dòng)電流保持恒定(參加圖2A和圖2B)。
在這種情況下，因?yàn)榭紤]到在參考層的磁化翻轉(zhuǎn)的同時(shí)不能夠得到用于驅(qū)動(dòng)FGL 所必需的自旋力矩，因此需要參考層的高速磁化翻轉(zhuǎn)。專利文獻(xiàn)2公開了一種用于降低在專利文獻(xiàn)I中公開的STO的參考層的磁矯頑力以及通過(guò)主磁極場(chǎng)來(lái)翻轉(zhuǎn)參考層磁化的技術(shù)，以及一種用于通過(guò)鄰近參考層放置的具有高的磁通密度的磁體來(lái)增加翻轉(zhuǎn)速度的技術(shù)。專利文獻(xiàn)2還公開了一種用于基本上使得主磁極或輔助磁極的一部分用作參考層的技術(shù)。主磁極設(shè)置有唇緣部分，高頻磁場(chǎng)產(chǎn)生器配置有插入在其間的自旋散射層，以及被施加電流以使得自旋力矩在一個(gè)方向上起作用以抑制主磁極的磁場(chǎng)在FGL上的影響。這一配置使得從主磁極流動(dòng)進(jìn)入射頻產(chǎn)生器的磁場(chǎng)能夠能夠垂直于膜表面進(jìn)入。由于將主磁極用作自旋源，因此可以根據(jù)期望的頻率來(lái)設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)如下電流的高頻磁場(chǎng)產(chǎn)生器，該電流能夠獨(dú)立于主磁極的極性實(shí)現(xiàn)最大的高頻磁場(chǎng)的生成。
此外，專利文獻(xiàn)4和專利文獻(xiàn)5公開了一種技術(shù)，其中一對(duì)等效的FGL被配置成快速地旋轉(zhuǎn)它們的磁化而同時(shí)保持磁化反平行于彼此，以及將產(chǎn)生自FGL的端面并且平行于記錄介質(zhì)面的單向的高頻磁場(chǎng)施加于介質(zhì)，以便不管FGL旋轉(zhuǎn)方向而高效地翻轉(zhuǎn)介質(zhì)磁化。
專利文獻(xiàn)IUS2008/0019040A1
專利文獻(xiàn)2JP2009-070541A
專利文獻(xiàn)3wo2009/133786A1
專利文獻(xiàn)4JP2008-277586A
專利文獻(xiàn)5JP2008-305486A發(fā)明內(nèi)容
在具有每平方英寸高于IT位的面記錄密度的微波輔助磁記錄(MAMR)中，以如下方式來(lái)記錄信息，在該方式中，使用強(qiáng)的高頻磁場(chǎng)來(lái)輻射施加了來(lái)自主磁極的寫入磁場(chǎng)的、 納米級(jí)的磁記錄介質(zhì)的區(qū)域，并且從而將其局部地變?yōu)榇殴舱駹顟B(tài)以降低翻轉(zhuǎn)場(chǎng)。由于 MAMR是基于磁共振的原理，因而只有匹配記錄區(qū)域的旋進(jìn)的旋轉(zhuǎn)方向的射頻極化場(chǎng)分量對(duì)于介質(zhì)的磁化翻轉(zhuǎn)是有效的。因此，為了得到具有高翻轉(zhuǎn)效率的高頻磁場(chǎng)，當(dāng)翻轉(zhuǎn)主磁極的極性時(shí)需要翻轉(zhuǎn)FGL磁化的旋轉(zhuǎn)方向。如果每當(dāng)主磁極的極性翻轉(zhuǎn)時(shí)FGL磁化的旋轉(zhuǎn)方向沒(méi)有翻轉(zhuǎn)，則介質(zhì)磁化的翻轉(zhuǎn)位置將轉(zhuǎn)移到FGL的前面或者后面，以及線性面記錄密度不能得到提聞。
在專利文獻(xiàn)I中，由于將具有諸如(Co/Pd)n、(Co/Pt)n等的高的磁各向異性(以及相對(duì)低的飽和磁通密度)的多層用于STO的參考層，因而認(rèn)為對(duì)FGL施加了穩(wěn)定的自旋力矩。然而，由于參考層的磁化不會(huì)連同主磁極的極性的翻轉(zhuǎn)而翻轉(zhuǎn)，因而需要翻轉(zhuǎn)STO驅(qū)動(dòng)電流以翻轉(zhuǎn)FGL磁化的旋轉(zhuǎn)方向。在這種情況下，需要解決以下問(wèn)題，其結(jié)果是使得實(shí)現(xiàn)極其困難a)自旋力矩的效率隨電流是正的還是負(fù)的而變化；b)待施加到FGL的外部磁場(chǎng)不相等；c) FGL磁化的上升角各異；以及d)需要與主磁極的磁場(chǎng)同步STO驅(qū)動(dòng)電流。
在專利文獻(xiàn)2中，使得其磁矯頑力低于來(lái)自主磁極的磁場(chǎng)的諸如(Co/Pd) n、(Co/ Pt)n等的多層被用于自旋力矩的源的參考層，參考層磁化與主磁極的極性同步地翻轉(zhuǎn)而同時(shí)使STO驅(qū)動(dòng)電流保持恒定，以及隨后翻轉(zhuǎn)FGL磁化的旋轉(zhuǎn)方向。磁矯頑力被降低的諸如 (Co/Pd)n, (Co/Pt)n等的多層趨向于具有進(jìn)一步降低的飽和磁通密度Bs。因此，即使高的 Bs材料的層疊也不能實(shí)現(xiàn)參考層的足夠的磁化翻轉(zhuǎn)速度。此外，存在另一個(gè)問(wèn)題，即由于參考層的低的磁矯頑力，當(dāng)試圖通過(guò)增強(qiáng)電流來(lái)向FGL供給大的自旋力矩時(shí)，它的反作用破壞參考層磁化的穩(wěn)定性。此外，還有一個(gè)問(wèn)題，即由于多層對(duì)于磁化運(yùn)動(dòng)具有O.1到O. 3的高的阻尼系數(shù)α，從而自旋被自旋泵送動(dòng)作(pumping action)所消耗，因此需要施加更多的電流來(lái)獲得同樣頻率的高頻磁場(chǎng)。
在專利文獻(xiàn)3中，通過(guò)使設(shè)置在主磁極中的唇緣部作為參考層，參考層的磁化與主磁極的極性同步翻轉(zhuǎn)，而同時(shí)使STO驅(qū)動(dòng)電流保持恒定，并且隨后翻轉(zhuǎn)FGL磁化的旋轉(zhuǎn)方向。由于基本上使得主磁極或輔助磁極的一部分作為參考層，因此認(rèn)為磁化翻轉(zhuǎn)速度是足夠快的。然而，由于主磁極的磁化狀態(tài)或者來(lái)自FGL的自旋力矩的反作用的影響，參考層的磁化很容易波動(dòng)，這使得難于施加大的STO驅(qū)動(dòng)電流和增加振蕩頻率。在這些專利文獻(xiàn)2、 專利文獻(xiàn)3中，當(dāng)主磁極的極性翻轉(zhuǎn)時(shí)，作為自旋力矩源的磁體的磁化與主磁極的極性同步地翻轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)主磁極的極性翻轉(zhuǎn)時(shí)，在達(dá)到穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)之前，主磁極極性的翻轉(zhuǎn)時(shí)間、參考層的翻轉(zhuǎn)時(shí)間、和FGL的穩(wěn)定時(shí)間的總值是必需的。因而存在不能獲得足夠的時(shí)間以向記錄介質(zhì)寫入的擔(dān)心。
在專利文獻(xiàn)4，5中，在頭的中央處產(chǎn)生面內(nèi)線性振蕩磁場(chǎng)，并且依賴于FGL的旋轉(zhuǎn)方向而在記錄特性方面沒(méi)有不同。然而，在磁道結(jié)束處，由于不容易避免來(lái)自FGL結(jié)束的相位滯后的高頻磁場(chǎng)的影響，以及由于極化場(chǎng)分量的影響變得顯著，因此更高的磁道密度將依賴于FGL的旋轉(zhuǎn)方向而改變記錄特性。因此，類似于專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3，參考層的磁化需要與主磁極的極性同步地翻轉(zhuǎn)。此外，專利文獻(xiàn) 4和專利文獻(xiàn)5中所公開的技術(shù)的問(wèn)題在于由于其原理，當(dāng)?shù)刃в贔GL磁化的參考層磁化需要快速地自旋時(shí)，必需的電流量是雙倍的。
在HDD中，隨著增加表面面記錄密度，在磁道方向上的位長(zhǎng)度被縮短。在超過(guò)ITbit/in2的磁記錄中，一般期望在磁道方向上的位長(zhǎng)度是IOnm或更低。在這種情形下，如果施加20m/2的頭介質(zhì)間隔，其被用作當(dāng)前HDD中的標(biāo)準(zhǔn)，則以每位10/20 = O. 5n秒或更低執(zhí)行記錄。在這種情形下，信息傳遞速率是2Gbit/s。對(duì)于專利文獻(xiàn)2-5中的技術(shù)，需要參考層磁化與主磁極的極性同步地翻轉(zhuǎn)。因此，如果參考層的翻轉(zhuǎn)時(shí)間是O. 2秒或甚至更低，則可能的是將由自旋力矩在翻轉(zhuǎn)時(shí)間期間從參考層傳送的FGL磁化將不再處于穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)。由于考慮到恢復(fù)需要花費(fèi)相等量的時(shí)間，因此難以實(shí)現(xiàn)2Gbit/s或者更高的信息傳遞速率。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供適合用于超高密度磁記錄的磁記錄頭和磁記錄裝置， 并且它是高度可靠的，以及通過(guò)將從主磁極的磁化翻轉(zhuǎn)開始直到到達(dá)穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)的時(shí)間降低到O. 3秒或更低從而是低成本的。
本發(fā)明的磁記錄頭是包括主磁極和布置在主磁極附近的自旋力矩振蕩器的磁記錄頭，并且被配置成通過(guò)使用由主磁極產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)和由自旋力矩振蕩器產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)來(lái)翻轉(zhuǎn)磁記錄介質(zhì)的磁化來(lái)記錄信息。自旋力矩振蕩器包括垂直自由層和面內(nèi)自由層，垂直自由層由在垂直于膜表面的方向上具有磁各向異性軸線的磁膜形成，以及面內(nèi)自由層由在膜表面上有效地具有易磁化面的磁膜形成。電流在自旋力矩振蕩器中從面內(nèi)自由層側(cè)向垂直自由層側(cè)流動(dòng)。優(yōu)選地，垂直自由層具有比面內(nèi)自由層更薄的膜厚度，以及優(yōu)選地，歸因于材料的垂直自由層的磁各向異性場(chǎng)和在垂直于垂直自由層的膜表面的方向上的有效退磁場(chǎng)在相反的方向上幾乎平行。此外，垂直自由層優(yōu)選地放置在主磁極和面內(nèi)自由層之間。
在本發(fā)明的自旋力矩振蕩器中，垂直自由層的磁化幾乎保持在磁化旋轉(zhuǎn)面內(nèi)，因此在主磁極的極性翻轉(zhuǎn)之前和之后，幾乎不會(huì)改變與磁各向異性軸線的角度。由于面內(nèi)自由層的磁化也保持在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)，因此使得在主磁極的極性翻轉(zhuǎn)之后能夠立即進(jìn)行到磁記錄介質(zhì)的寫入。使用本發(fā)明的自旋力矩振蕩器使得能夠迅速地翻轉(zhuǎn)施加的磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。 因此，使用面記錄密度超過(guò)每平方英寸IT位的微波輔助記錄的磁記錄能夠?qū)崿F(xiàn)2Gbit/s以上的信息傳遞速率。
通過(guò)下文的優(yōu)選實(shí)施例的描述，除了上面描述的這些之外的任何問(wèn)題、配置和效果將變得清楚。


圖1A是示出MAMR的原理的視圖。
圖1B是示出從FGL創(chuàng)建的磁場(chǎng)的視圖。
圖2A是示出常規(guī)STO中的外部磁場(chǎng)和STO驅(qū)動(dòng)電流方向的關(guān)系的視圖。
圖2B是示出常規(guī)STO中的外部磁場(chǎng)和STO驅(qū)動(dòng)電流方向的關(guān)系的視圖。
圖3是示出用于STO的計(jì)算模型的視圖。
圖4A是示出在常規(guī)STO中在參考層磁化ζ分量和FGL磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖4Β是示出在常規(guī)STO中在FGL磁化χ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖4C是示出在常規(guī)STO中在參考層磁化χ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖4D是示出在常規(guī)STO中的參考層磁化和FGL磁化的旋轉(zhuǎn)方向的視圖。
圖5Α是示出在在計(jì)算中使用的外部磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)中的時(shí)間變化的視圖。
圖5Β是示出在常規(guī)STO中在參考層磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖5C是示出在常規(guī)STO中在FGL磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖是示出在常規(guī)STO中在FGL磁化χ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖6Α是示出在本發(fā)明的STO的外部磁場(chǎng)的翻轉(zhuǎn)期間在垂直自由層磁化ζ分量和面內(nèi)自由層磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖。
圖6Β是示出在本發(fā)明的STO的面內(nèi)自由層磁化χ分量中的時(shí)間變化的視圖。圖6C是示出在本發(fā)明的STO的垂直自由層磁化χ分量中的時(shí)間變化的視圖。圖6D是示出本發(fā)明的STO的面內(nèi)自由層磁化和垂直自由層磁化的旋轉(zhuǎn)方向的視圖7Α是示出STO的AF模式振蕩頻率的外部磁場(chǎng)依賴關(guān)系的視圖。圖7Β是示出對(duì)于垂直自由層的磁化和厚度的組合AF模式振蕩狀態(tài)的發(fā)現(xiàn)的視圖，通過(guò)改變垂直磁各向異性場(chǎng)來(lái)檢查AF模式振蕩狀態(tài)。
圖7C是示出以一些電流為參數(shù)的STO振蕩頻率的外部磁場(chǎng)依賴關(guān)系的視圖。
圖7D是示出在各種條件下面內(nèi)自由層的面內(nèi)磁分量對(duì)于通過(guò)從歸因于材料的磁各向異性場(chǎng)中減去有效退磁場(chǎng)而得到的值的依賴關(guān)系的視圖。
圖8A是示出在計(jì)算中使用的外部磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)中的時(shí)間變化的視圖。
圖8B是示出在本發(fā)明的STO的垂直自由層磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖8C是示出在本發(fā)明的STO的面內(nèi)自由層磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖8D是示出在本發(fā)明的STO的面內(nèi)自由層磁化χ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖9A是示出在在計(jì)算中使用過(guò)的外部磁場(chǎng)高速翻轉(zhuǎn)中的時(shí)間變化的視圖。
圖9B是示出在本發(fā)明的STO的垂直自由層磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖9C是示出在本發(fā)明的STO的面內(nèi)自由層磁化ζ分量中的時(shí)間變化的視圖。
圖1OA是圖9A的時(shí)間擴(kuò)大視圖。
圖1OB是圖9B的時(shí)間擴(kuò)大視圖。
圖1OC是圖9C的時(shí)間擴(kuò)大視圖。
圖1OD是示出在圖1OB和圖1OC的2. 5秒處的垂直自由層磁化和面內(nèi)自由層磁化的旋轉(zhuǎn)方向的視圖。
圖1OE是示出在圖1OB和圖1OC的3. 5秒處的垂直自由層磁化和面內(nèi)自由層磁化的旋轉(zhuǎn)方向的視圖。
圖11是不出用于確定對(duì)于磁化翻轉(zhuǎn)有效的高頻磁場(chǎng)分量的方法的視圖。
圖12A是示出STO的構(gòu)造的示意性構(gòu)造圖。
圖12B是不出對(duì)于到有效的聞?lì)l磁場(chǎng)分量的主磁極的距尚的依賴關(guān)系的視圖。
圖13A是示出STO的構(gòu)造的示意性構(gòu)造圖。
圖13B是示出對(duì)于到有效的高頻磁場(chǎng)分量的主磁極的距離的依賴關(guān)系的視圖。
圖14A是示出STO的構(gòu)造的示意性構(gòu)造圖。
圖14B是不出對(duì)于到有效的聞?lì)l磁場(chǎng)分量的主磁極的距尚的依賴關(guān)系的視圖。
圖15A是示出STO的構(gòu)造的示意性構(gòu)造圖。
圖15B是不出對(duì)于到有效的聞?lì)l磁場(chǎng)分量的主磁極的距尚的依賴關(guān)系的視圖。
圖16A是示出本發(fā)明的STO的振蕩頻率和外部磁場(chǎng)的關(guān)系的視圖。
圖16B是出本發(fā)明的STO的振蕩頻率和外部磁場(chǎng)的關(guān)系的視圖。
圖16C是出本發(fā)明的STO的振蕩頻率和外部磁場(chǎng)的關(guān)系的視圖。
圖17是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磁記錄頭的示意性橫截面視圖。
圖18是不出僅STO的振湯頻率和外部磁場(chǎng)的關(guān)系的視圖。
圖19是滑塊以及結(jié)合在其中的記錄和再現(xiàn)部分的放大的橫截面視圖。
圖20是磁頭部分的放大視圖。
圖21A是示出滑塊和磁頭的構(gòu)造示例的視圖。
圖2IB是示出滑塊和磁頭的構(gòu)造示例的視圖。
圖22A是磁記錄裝置的上表面示意性視圖。
圖22B是圖22A的A-A’橫截面視圖。
具體實(shí)施方式
當(dāng)在MAMR的STO的原型頭的振蕩測(cè)試期間在與常規(guī)方向相反的方向上施加STO 驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，觀察到導(dǎo)致可以高速地翻轉(zhuǎn)主磁極的極性的想法的行為。為了分析之前從未被考慮的新振蕩狀態(tài)，假定參考層磁化被FGL磁化(稱作垂直自由層)牽引而移動(dòng)，基于以下LLG(Landau Lifschitz Gilbert)等式(I)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬來(lái)分析磁化翻轉(zhuǎn)行為。在這里，參考層或垂直自由層由磁膜組成，該磁膜在垂直于膜表面的方向上具有磁各向異性軸線，并且FGL或面內(nèi)自由層由磁膜組成，該磁膜在膜表面上具有易磁化面。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄頭，包括主磁極；以及布置在所述主磁極附近的自旋力矩振蕩器，其中，所述磁記錄頭通過(guò)使用由所述主磁極產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)和由所述自旋力矩振蕩器產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)磁記錄介質(zhì)的磁化來(lái)記錄信息，所述自旋力矩振蕩器包括垂直自由層和面內(nèi)自由層，所述垂直自由層由在垂直于膜表面的方向上具有磁各向異性軸線的磁膜形成，所述垂直自由層的磁化是可旋轉(zhuǎn)的，所述面內(nèi)自由層由在膜表面上有效地具有易磁化面的磁膜形成，所述面內(nèi)自由層的磁化是可旋轉(zhuǎn)的，以及電流在所述自旋力矩振蕩器中從面內(nèi)自由層側(cè)向垂直自由層側(cè)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄頭，其中所述垂直自由層具有比所述面內(nèi)自由層更薄的膜厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄頭，其中所述垂直自由層的歸因于材料的磁各向異性場(chǎng)以及在垂直于所述垂直自由層的膜表面的方向上的有效退磁場(chǎng)在相反方向上具有幾乎平衡的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄頭，其中所述垂直自由層放置在所述主磁極和所述面內(nèi)自由層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄頭，其中關(guān)于所述面內(nèi)自由層，通過(guò)從產(chǎn)生自所述面內(nèi)自由層的材料的垂直磁各向異性場(chǎng)減去有效退磁場(chǎng)而得到的值小于_200kA/m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄頭，其中所述面內(nèi)自由層包括具有負(fù)的垂直磁各向異性的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄頭，其中所述面內(nèi)自由層包括(Co/Fe)n多層、CoIr合金和CoFeIr合金中的一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄頭，其具有超過(guò)2Gbit/s的信息傳遞速率。
9.一種磁記錄頭,包括主磁極；以及布置在所述主磁極附近的自旋力矩振蕩器，其中，所述磁記錄頭通過(guò)使用由所述主磁極產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)和由所述自旋力矩振蕩器產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)磁記錄介質(zhì)的磁化來(lái)記錄信息，所述自旋力矩振蕩器包括垂直自由層和面內(nèi)自由層，所述垂直自由層由在垂直于膜表面的方向上具有磁各向異性軸線的磁膜形成，所述面內(nèi)自由層由在膜表面上有效地具有易磁化面的磁膜形成，電流在所述自旋力矩振蕩器中從面內(nèi)自由層側(cè)向垂直自由層側(cè)流動(dòng)，以及所述面內(nèi)自由層的磁化和所述面內(nèi)自由層的磁化旋轉(zhuǎn)，同時(shí)保持彼此反平行。
10.一種磁記錄裝置,包括磁記錄介質(zhì)；用于驅(qū)動(dòng)所述磁記錄介質(zhì)的介質(zhì)驅(qū)動(dòng)部分；用于在所述磁記錄介質(zhì)上執(zhí)行記錄和再現(xiàn)操作的磁頭；以及用于將所述磁頭定位在所述磁記錄介質(zhì)的期望磁道上的頭驅(qū)動(dòng)部分，其中所述磁頭包括記錄頭和讀取器，所述記錄頭包括主磁極和布置在所述主磁極附近的自旋力矩振蕩器，所述記錄頭通過(guò)使用由所述主磁極產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)和由所述自旋力矩振蕩器產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)所述磁記錄介質(zhì)的磁化來(lái)記錄信息，所述自旋力矩振蕩器包括垂直自由層和面內(nèi)自由層，所述垂直自由層由具有垂直于膜表面的磁各向異性軸線的磁膜形成，所述垂直自由層的磁化是可旋轉(zhuǎn)的，所述面內(nèi)自由層由在膜表面上有效地具有易磁化面的磁膜形成，所述面內(nèi)自由層的磁化是可旋轉(zhuǎn)的，以及電流在所述自旋力矩振蕩器中從面內(nèi)自由層側(cè)向垂直自由層側(cè)流動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁記錄裝置，其中所述垂直自由層具有比所述面內(nèi)自由層更薄的膜厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁記錄裝置，其中歸因于材料的所述垂直自由層的磁各向異性場(chǎng)與在垂直于所述垂直自由層的膜表面的方向上的有效退磁場(chǎng)在相反方向上具有幾乎平衡的大小。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁記錄頭，其中所述垂直自由層放置在所述主磁極和所述面內(nèi)自由層之間。
全文摘要
用于微波輔助記錄的自旋力矩振蕩器包括在垂直于膜表面的方向上具有磁各向異性軸線的垂直自由層，以及由在膜表面上有效地具有易磁化面的磁膜組成的面內(nèi)自由層。當(dāng)電流從面內(nèi)自由層側(cè)向垂直自由層側(cè)流動(dòng)時(shí)，兩個(gè)自由層交換自旋信息，并且從而幾乎反平行于彼此并且沿著邊界面以高速旋轉(zhuǎn)它們各自的磁化。優(yōu)選地，垂直自由層比面內(nèi)自由層更薄。還優(yōu)選地，歸因于材料的垂直自由層的磁各向異性場(chǎng)應(yīng)當(dāng)在相反的方向上與在垂直方向上的有效退磁場(chǎng)平衡。此外，垂直自由側(cè)優(yōu)選地放置在主磁極側(cè)。
文檔編號(hào)G11B5/31GK103021422SQ201210353278
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者五十嵐萬(wàn)壽和, 松原正人, 長(zhǎng)坂惠一, 椎本正人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所