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CN113763993B - 磁头及磁记录装置 - Google Patents

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CN113763993B CN202110210042.8A CN202110210042A CN113763993B CN 113763993 B CN113763993 B CN 113763993B CN 202110210042 A CN202110210042 A CN 202110210042A CN 113763993 B CN113763993 B CN 113763993B
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Abstract

本公开提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。根据实施方式，磁头包括第1、第2磁极和层叠体。层叠体包括第1～第3磁性层和第1～第4非磁性层。第1磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个。第2磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个。第3磁性层包括第1元素和第2元素，第1元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个。

Description

磁头及磁记录装置
本申请以日本专利申请2020-095414(申请日2020年6月1日)为基础，根据该申请而享受优先的利益。本申请通过参照该申请而包括该申请的内容的全部。
技术领域
本发明的实施方式涉及磁头及磁记录装置。
背景技术
使用磁头向HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等磁记录介质记录信息。在磁记录装置中，期望记录密度的提高。
发明内容
本发明的实施方式提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。
用于解决课题的手段
根据本发明的实施方式，磁头包括第1磁极、第2磁极及设置于所述第1磁极与所述第2磁极之间的层叠体。所述层叠体包括第1磁性层、设置于所述第1磁极与所述第1磁性层之间的第2磁性层、设置于所述第1磁极与所述第2磁性层之间的第3磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第2磁极之间的第1非磁性层、设置于所述第2磁性层与所述第1磁性层之间的第2非磁性层及设置于所述第3磁性层与所述第2磁性层之间的第3非磁性层。所述第1磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个。所述第2磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个。所述第3磁性层包括第1元素和第2元素，所述第1元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，所述第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个。所述第1磁性层及所述第2磁性层不包括所述第2元素。或者，所述第1磁性层及所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第3磁性层中的所述第2元素的浓度低。所述第1非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。所述第2非磁性层包括从由Ta、Pt、W，Mo、Ir、Ru、Tb、Rh、Cr及Pd构成的群选择出的至少1个。所述第3非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。根据上述构成的磁头，能够提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。
附图说明
图1是例示第1实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
图2是例示第1实施方式的磁记录装置的示意性剖视图。
图3(a)及图3(b)是例示实施方式的磁记录装置的特性的示意图。
图4(a)～图4(c)是例示实施方式的磁记录装置的特性的示意图。
图5是例示磁记录装置的特性的示意图。
图6是例示第1实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
图7是例示第1实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
图8是例示第2实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
图9是例示磁记录装置的特性的示意图。
图10是例示第2实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
图11是例示实施方式的磁头的示意性剖视图。
图12是例示实施方式的磁记录装置的示意性立体图。
图13是例示实施方式的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
图14是例示实施方式的磁记录装置的示意性立体图。
图15(a)及图15(b)是例示实施方式的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
标号说明
20…层叠体，20D…电路，21～23…第1～第3磁性层，30D…记录电路，30F…介质相对面，30c…线圈，30i…绝缘部，31、32…第1、第2磁极，33…屏蔽件，41～44…第1～第4非磁性层，60…记录部，70…再现部，71…磁再现元件，72a、72b…第1、第2再现磁屏蔽件，80…磁记录介质，81…磁记录层，82…介质基板，83…磁化，85…介质移动方向，θ1…角度，110、111、120、121…磁头，150…磁记录装置，154…悬架，155…臂，156…音圈马达，157…轴承部，158…头万向节组件，159…头滑动件，159A…空气流入侧，159B…空气流出侧，160…头堆叠组件，161…支承框架，162…线圈，180…记录用介质盘，180M…主轴马达，181…记录介质，190…信号处理部，210…磁记录装置，AR…箭头，CH1～CH6…第1～第6条件，D1…第1方向，Int…强度，Iw…记录电流，P1…参数，PM…特性，R1～R3…第1～第3电阻，Rx1、Rx2…电阻，T1、T2…第1，第2端子，W1、W2…第1，第2布线，ff…频率，fp1…频率，i1～i3…第1～第3电流，ir1～ir3…第1～第3电流范围，jc1…电流，je1…电子流，p1…峰，t21～t23、T41～t44…厚度，tm…时间，t1…第1时刻。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。
附图是示意性的或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等未必与现实相同。即使在表示相同的部分的情况下，有时也根据附图以互相的尺寸、比率不同的方式表示。
在本申请说明书和各图中，对关于已经出现的图而前述了的要素同样的要素标注同一标号，详细的说明适当省略。
(第1实施方式)
图1是例示第1实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
图2是例示第1实施方式的磁记录装置的示意性剖视图。
如图2所示，第1实施方式的磁记录装置210包括磁头110和电路20D。磁记录装置210也可以包括磁记录介质80。在磁记录装置210中，例如，至少进行记录动作。在记录动作中，使用磁头110向磁记录介质80记录信息。
磁头110包括记录部60。如后所述，磁头110也可以包括再现部。记录部60包括第1磁极31、第2磁极32及层叠体20。层叠体20设置于第1磁极31与第2磁极32之间。
例如，第1磁极31及第2磁极32形成磁路。第1磁极31例如是主磁极。第2磁极32例如是拖尾屏蔽件。也可以是，第1磁极31是拖尾屏蔽件，第2磁极32是主磁极。以下，设为第1磁极31是主磁极且第2磁极32是拖尾屏蔽件。
将从磁记录介质80向磁头110的方向设为Z轴方向。将相对于Z轴方向垂直的1个方向设为X轴方向。将相对于Z轴方向及X轴方向垂直的方向设为Y轴方向。Z轴方向例如对应于高度方向。X轴方向例如对应于沿磁道(down-track)方向。Y轴方向例如对应于穿磁道(cross-track)方向。磁记录介质80和磁头110沿着沿磁道方向而相对地移动。对磁记录介质80的期望的位置施加从磁头110产生的磁场(记录磁场)。磁记录介质80的期望的位置的磁化被控制成与记录磁场相应的方向。由此，向磁记录介质80记录信息。
将从第1磁极31向第2磁极32的方向设为第1方向D1。第1方向D1实质上对应于X轴方向。第1方向D1也可以相对于X轴方向以小的角度倾斜。
如图2所示，设置有线圈30c。在该例子中，线圈30c的一部分处于第1磁极31与第2磁极32之间。在该例子中，设置有屏蔽件33。在X轴方向上，第1磁极31处于屏蔽件33与第2磁极32之间。线圈30c的别的一部分处于屏蔽件33与第1磁极31之间。在这多个要素之间设置有绝缘部30i。
如图2所示，从记录电路30D向线圈30c供给记录电流Iw。从第1磁极31向磁记录介质80施加与记录电流Iw相应的记录磁场。
如图2所示，第1磁极31包括介质相对面30F。介质相对面30F例如是ABS(AirBearing Surface：空气轴承表面)。介质相对面30F例如与磁记录介质80相对。介质相对面30F例如沿着X-Y平面。
如图2所示，电路20D与层叠体20电连接。在该例子中，层叠体20与第1磁极31及第2磁极32电连接。在磁头110设置有第1端子T1及第2端子T2。第1端子T1经由第1布线W1及第1磁极31而与层叠体20电连接。第2端子T2经由第2布线W2及第2磁极32而与层叠体20电连接。从电路20D向层叠体20例如供给电流(例如，直流电流)。
如图1所示，层叠体20包括第1磁性层21、第2磁性层22、第3磁性层23、第1非磁性层41、第2非磁性层42及第3非磁性层43。在该例子中，设置有第4非磁性层44。
第2磁性层22设置于第1磁极31与第1磁性层21之间。第3磁性层23设置于第1磁极31与第2磁性层22之间。第1非磁性层41设置于第1磁性层21与第2磁极32之间。第2非磁性层42设置于第2磁性层22与第1磁性层21之间。第3非磁性层43设置于第3磁性层23与第2磁性层22之间。在设置第4非磁性层44的情况下，第4非磁性层44设置于第1磁极31与第3磁性层23之间。
第1磁性层21包括Fe、Co及Ni中的至少1个。第2磁性层22包括Fe、Co及Ni中的至少1个。例如，第1磁性层21及第2磁性层22具有正的自旋极化。
第3磁性层23包括第1元素及第2元素。第1元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个。第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个。第2元素例如是添加元素。第3磁性层23中的第2元素的比率(例如浓度)例如为1原子％以上且80原子％以下。例如，第3磁性层23具有负的自旋极化。
第1磁性层21及第2磁性层22实质上不包括上述的第2元素。或者，第1磁性层21及第2磁性层22中的第2元素的浓度比第3磁性层23中的第2元素的浓度低。
第1非磁性层41例如包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。第1非磁性层41例如作为使极化的自旋传播的层发挥功能。
第2非磁性层42例如包括从由Ta、Pt、W、Mo、Ir、Ru、Tb、Rh、Cr及Pd构成的群选择出的至少1个。第2非磁性层42例如作为使极化的自旋衰减的层发挥功能。
第3非磁性层43包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。第3非磁性层43例如作为使极化的自旋传播的层发挥功能。
第4非磁性层44包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。第4非磁性层44例如作为使极化的自旋传播的层发挥功能。
如图1所示，例如，从电路20D(参照图2)向层叠体20供给的电流jc1具有从第2磁极32向第1磁极31的朝向。电流jc1具有从第1磁性层21向第2磁性层22的朝向。电子流je1具有从第1磁极31向第2磁极32的朝向。
例如，在不向层叠体20供给电流jc1时，第1磁性层21的磁化的朝向与第1磁极31的磁化的朝向及第2磁极32的磁化的朝向实质上相同。从第1磁极31出来的磁场(记录磁场)的一部分朝向磁记录介质80。另一方面，从第1磁极31出来的磁场(记录磁场)的别的一部分不朝向磁记录介质80，通过层叠体20而进入第2磁极32。因而，从第1磁极31出来的记录磁场中的朝向磁记录介质80的比例少。
若向层叠体20供给电流jc1，则第1磁性层21的磁化的朝向相对于第1磁极31的磁化的朝向及第2磁极32的磁化的朝向反转。由此，从第1磁极31出来的磁场(记录磁场)难以朝向层叠体20。因而，从第1磁极31出来的记录磁场中的朝向磁记录介质80的比例与不向层叠体20供给电流jc1的情况相比变高。从第1磁极31出来的记录磁场有效地向磁记录介质80施加。
若第1磁极31与第2磁极32之间的距离(记录间隙)变短，则该现象更显著。通过使用这样的层叠体20，即使在记录间隙变小的情况下也能够实施良好的记录。根据第1实施方式，能够减小能够进行良好的记录的记录间隙。根据第1实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁记录装置。
另一方面，存在“将从包括多个磁性层的层叠体产生的高频磁场向磁记录介质80施加，局部地控制磁记录介质80的磁特性而进行记录”的MAMR(Microwave AssistedMagnetic Recording：微波辅助磁记录)。在MAMR中，通过磁性层的磁化的振荡而产生高频磁场。
相对于此，在实施方式中，第1磁性层21的磁化相对于第1磁极31的磁化及第2磁极32的磁化反转。通过与MAMR不同的动作，从第1磁极31出来的磁场向磁记录介质80高效地施加。
以下，对实施方式的磁头110的特性的例子进行说明。
图3(a)及图3(b)是例示实施方式的磁记录装置的特性的示意图。
这些图示意性地示出了在实施方式的层叠体20流动的电流jc1的大小与层叠体20的电阻的关系。这些图的横轴是电流jc1的大小。图3(a)的纵轴是层叠体20的电阻Rx1。
如图3(a)所示，若电流jc1变大，则电阻Rx1变大。如图3(a)所示，能够将电流jc1的大小划分为第1电流范围ir1、第2电流范围ir2及第3电流范围ir3。第3电流范围ir3处于第1电流范围ir1与第2电流范围ir2之间。
在第1电流范围ir1及第2电流范围ir2中，电阻Rx1相对于电流jc1的大小按照二次函数而变化。可认为这是由根据电流jc1变大而层叠体20的温度上升引起。
第3电流范围ir3中的电阻Rx1的变化与温度的上升的影响不同。第3电流范围ir3中的电阻Rx1的变化可认为是由基于磁性层的磁化的反转率的磁阻效应引起。
在图3(b)中，除去图3(a)中的二次函数的变化(温度的影响)而示出了电流jc1的大小与电阻Rx2的关系。如图3(b)所示，在除去了二次函数的影响的情况下，在第1电流范围ir1中，电阻Rx2实质上恒定。或者，在第1电流范围ir1中，与第3电流范围ir3相比，电阻Rx2缓慢地变化。在第3电流范围ir3中，电阻Rx2变化。在第2电流范围ir2中，电阻Rx2实质上恒定。或者，在第2电流范围ir2中，与第3电流范围ir3相比，电阻Rx2缓慢地变化。
例如，如图3(b)所示，在层叠体20流动的电流jc1是第1电流i1时的层叠体20的电阻Rx2是第1电阻R1。第1电流i1处于第1电流范围ir1。
如图3(b)所示，在层叠体20流动的电流jc1是第2电流i2时，层叠体20的电阻Rx2是第2电阻R2。第2电流i2比第1电流i1大。第2电流i2处于第2电流范围ir2。第2电阻R2比第1电阻R1高。
在第1电流i1与第2电流i2之间的第3电流i3下，层叠体20的电阻Rx2是第3电阻R3。第3电流i3处于第3电流范围ir3。
例如，在电流jc1是第1电流i1或第2电流i2时，电阻Rx2实质上不振荡。例如，在电流jc1是第3电流i3时，电阻Rx2振荡。第1电流i1、第2电流i2及第3电流i3具有从第1磁性层21向第2磁性层22的朝向。
图4(a)～图4(c)是例示实施方式的磁记录装置的特性的示意图。
这些图例示了对电阻Rx2的信号的一部分进行FFT(Fast Fourier Transform：快速傅里叶变换)处理后的信号。电阻Rx2的信号包括随着时间变化的成分(高频成分)和随着时间实质上不变化的成分(时间的平均值的成分)。在FFT处理中，电阻Rx2的随着时间变化的成分被处理。这些图的横轴是频率ff。纵轴是信号的强度Int。图4(a)对应于电流jc1是第1电流i1时。图4(b)对应于电流jc1是第3电流i3时。图4(c)对应于电流jc1是第2电流i2时。
如图4(b)所示，在电流jc1是第3电流i3时，在1个频率fp1下观测到峰p1。该峰对应于在层叠体20中产生了高频的振荡。
如图4(a)及图4(c)所示，在电流jc1是第1电流i1或第2电流i2时，未明确地观测到峰p1。在这些电流下，对MAMR有效的磁化振荡实质上不产生。
这样，在层叠体20流动的电流jc1是第1电流i1与第2电流i2之间的第3电流i3时，层叠体20的电阻Rx2振荡。
在实施方式中，使用具有这样的特性的层叠体20来进行记录动作。
在实施方式中，在使用磁头110向磁记录介质80记录信息的记录动作中，电路20D能够将上述的第2电流i2向层叠体20供给。通过一边供给如上所述的第2电流i2一边进行从记录电路30D将记录电流Iw向线圈供给的记录动作，与以不供给第2电流i2的方式进行记录动作的情况相比，能够增加从第1磁极31朝向磁记录介质80的记录磁场的量。能够减小能够进行良好的记录的记录间隙。根据实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁记录装置。
以下，对磁记录装置的特性的例子进行说明。
图5是例示磁记录装置的特性的示意图。
图5例示了包括第1条件CH1、第2条件CH2及第3条件CH3的层叠体20的磁头的特性的模拟结果。在第1条件CH1中，应用上述的磁头110的构成。即，第2非磁性层42是Ta，第2非磁性层42例如使极化的自旋衰减。
在第2条件CH2中，第2非磁性层42是Cu，第2非磁性层42例如使极化的自旋传播。第2条件CH2中的除此以外的构成与第1条件CH1中的构成是同样的。
在第3条件CH3中，不设置第2非磁性层42，第1磁性层21及第2磁性层22互相相接。第3条件CH3中的除此以外的构成与第1条件CH1中的构成是同样的。
图5的横轴是时间tm。在第1时刻t1下，记录电流Iw的极性反转。图5的纵轴是与磁化的反转量对应的参数P1。在第1条件CH1、第2条件CH2及第3条件CH3中，参数P1对应于存在于第1磁极31与第2磁极32之间的磁化的反转量。
在图5中也例示了第1磁极31的磁化的朝向的特性PM。关于特性PM，参数P1对应于第1磁极31的磁化的朝向。在图5的例子中，在第1时刻t1下(时间tm是0.60ns时)，记录电流Iw的极性反转。在时间tm是0.62ns时，第1磁极31的磁化的朝向开始变化。在时间tm是0.67ns时，第1磁极31的磁化的朝向的变化实质上结束。
如图5所示，在第2条件CH2下，参数P1的绝对值小。在第2条件CH2下，存在于第1磁极31与第2磁极32之间的磁化相对于第1磁极31的磁化未明确地反转。
如图5所示，可知：在第1条件CH1及第3条件CH3下，存在于第1磁极31与第2磁极32之间的磁化相对于第1磁极31的磁化实质上反转。第1条件CH1下的参数P1的变化比第3条件CH3下的参数P1的变化快。在第1条件CH1下，得到高速的磁化反转。在第1条件CH1下，第1磁性层21的磁化快速变化，因此相对于第1磁极31的磁化的变化得到高的跟随性。在第1条件CH1下，例如，能够在实用的使用条件下有效地降低BER(Bit Error Rate：误码率)。
在第1实施方式中，能够有效地降低BER，减小能够进行良好的记录的记录间隙。根据实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁记录装置。
在实施方式中，能够以高的频率在高速的记录动作时得到高的记录能力。能够更有效地提高记录密度。
图6是例示第1实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
图6例示了磁头110。
如图6所示，第1磁性层21具有厚度t21。第2磁性层22具有厚度t22。第3磁性层23具有厚度t23。第1非磁性层41具有厚度t41。第2非磁性层42具有厚度t42。第3非磁性层43具有厚度t43。第4非磁性层44具有厚度t44。这些厚度是沿着第1方向D1的长度。如已经说明那样，第1方向D1也可以相对于X轴方向倾斜。
在磁头110中，第1磁性层21的厚度t21例如为2nm以上且10nm以下。通过厚度t21为2nm以上，例如，能够有效地增大朝向磁记录介质80的磁场。通过厚度t21为8nm以下，例如，容易得到高效的磁化反转。
在磁头110中，第2磁性层22的厚度t22例如为2nm以上且4nm以下。若厚度t22为2nm以上，则在高速动作时容易得到更高的增益。通过厚度t22为4nm以下，容易得到稳定的动作。
在磁头110中，第3磁性层23的厚度t23例如为2nm以上且5nm以下。若厚度t23为2nm以上，则例如通过第3磁性层23的电子容易自旋。通过厚度t23为5nm以下，则例如第3磁性层23的磁化容易稳定。
在磁头110中，第1非磁性层41的厚度t41例如为1nm以上且5nm以下。若厚度t41处于该范围，则例如通过第2磁极32而自旋极化的电子容易到达第1磁性层21。
在磁头110中，第2非磁性层42的厚度t42例如为1nm以上且5nm以下。通过厚度t42处于该范围，例如容易得到更高的增益。
在磁头110中，第3非磁性层43的厚度t43例如为1nm以上且5nm以下。通过厚度t43处于该范围，例如第2磁性层22的磁化和第3磁性层23的磁化容易相互稳定化。
在磁头110中，第4非磁性层44的厚度t44例如为1nm以上且5nm以下。通过厚度t44处于该范围，例如，第3磁性层23的磁化容易稳定。
在实施方式中，例如，第1非磁性层41与第1磁性层21及第2磁极32相接。例如，第2非磁性层42与第2磁性层22及第1磁性层21相接。例如，第3非磁性层43与第3磁性层23及第2磁性层22相接。例如，第4非磁性层44与第1磁极31及第3磁性层23相接。
图7是例示第1实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
如图7所示，在第1实施方式的磁头111中，不设置第4非磁性层44。在磁头111中，第1磁极31与第3磁性层23相接。磁头111中的除此以外的构成可以与磁头110的构成是同样的。
在磁头111中也得到高速的磁化反转。能够有效地降低BER，减小能够实现良好的记录的记录间隙。根据实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁记录装置。
在磁头110及磁头111中，第3非磁性层43优选包括Cr。由此，例如，使第2磁性层22的磁化稳定化变得更容易。
(第2实施方式)
以下，对第2实施方式的例子进行说明。在以下的说明中，与第1实施方式同样的部分的说明适当省略。
图8是例示第2实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
如图8所示，第2实施方式的磁记录装置210包括磁头120、磁记录介质80及电路20D(参照图2)。在磁头120中，层叠体20也包括第1磁性层21、第2磁性层22、第3磁性层23、第1非磁性层41、第2非磁性层42及第3非磁性层43。在该例子中，设置有第4非磁性层44。在磁头120中，第2磁性层22也设置于第1磁极31与第1磁性层21之间。第3磁性层23设置于第1磁极31与第2磁性层22之间。第1非磁性层41设置于第1磁性层21与第2磁极32之间。第2非磁性层42设置于第2磁性层22与第1磁性层21之间。第3非磁性层43设置于第3磁性层23与第2磁性层22之间。在设置第4非磁性层44的情况下，第4非磁性层44设置于第1磁极31与第3磁性层23之间。
在磁头120中，第1磁性层21包括第1元素和第2元素，第1元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个。第1磁性层21例如具有负的极化。第1磁性层21中的第2元素的浓度例如为1原子％以上且80原子％以下。
在磁头120中，第2磁性层22包括Fe、Co及Ni中的至少1个。第2磁性层22实质上不包括上述的第2元素。或者，第2磁性层22中的第2元素的浓度比第1磁性层21中的第2元素的浓度低。第2磁性层22例如具有正的极化。
在磁头120中，第3磁性层23包括第3元素和第4元素，第3元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，第4元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个。第3磁性层23例如具有负的极化。第3磁性层23中的第4元素的浓度例如为1原子％以上且80原子％以下。第2磁性层22实质上不包括上述的第4元素。或者，第2磁性层22中的第4元素的浓度比第3磁性层23中的第4元素的浓度低。
在磁头120中，例如，第1非磁性层41包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。在磁头120中，第1非磁性层41例如作为使极化的自旋传播的层发挥功能。
在磁头120中，例如，第2非磁性层42包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。在磁头120中，第2非磁性层42例如作为使极化的自旋传播的层发挥功能。
在磁头120中，例如，第3非磁性层43包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。在磁头120中，第3非磁性层43例如作为使极化的自旋传播的层发挥功能。
在磁头120中，也可以在第1磁极31与第3磁性层23之间设置第4非磁性层44。第4非磁性层44例如包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。在磁头120中，第4非磁性层44例如作为使极化的自旋传播的层发挥功能。
例如，第1非磁性层41也可以与第1磁性层21及第2磁极32相接。第2非磁性层42也可以与第2磁性层22及第1磁性层21相接。第3非磁性层43也可以与第3磁性层23及第2磁性层22相接。第4非磁性层44也可以与第1磁极31及第3磁性层23相接。
在磁头120中，也可以实施关于图3(a)及图3(b)说明的动作。在磁头120中，也如图3(b)所示，在层叠体20流动的电流jc1是第1电流i1时的层叠体20的电阻Rx2是第1电阻R1。第1电流i1处于第1电流范围ir1。
在磁头120中，也如图3(b)所示，在层叠体20流动的电流jc1是第2电流i2时，层叠体20的电阻Rx2是第2电阻R2。第2电流i2比第1电流i1大。第2电流i2处于第2电流范围ir2。第2电阻R2比第1电阻R1高。
在第1电流i1与第2电流i2之间的第3电流i3下，层叠体20的电阻Rx2是第3电阻R3。第3电流i3处于第3电流范围ir3。
在磁头120中也是，例如，在电流jc1是第1电流i1或第2电流i2时，电阻Rx2实质上不振荡。例如，在电流jc1是第3电流i3时，电阻Rx2振荡。第1电流i1、第2电流i2及第3电流i3具有从第1磁性层21向第2磁性层22的朝向。
在第2实施方式中，在使用磁头120向磁记录介质80记录信息的记录动作中，电路20D能够将上述的第2电流i2向层叠体20供给。通过一边供给如上所述的第2电流i2一边进行从记录电路30D向线圈供给记录电流Iw的记录动作，与以不供给第2电流i2的方式进行记录动作的情况相比，能够增加从第1磁极31朝向磁记录介质80的记录磁场的量。能够减小能够进行良好的记录的记录间隙。根据实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁记录装置。
以下，对磁记录装置的特性的例子进行说明。
图9是例示磁记录装置的特性的示意图。
图9例示了包括第4条件CH4、第5条件CH5及第6条件CH6的层叠体20的磁头的特性的模拟结果。在第4条件CH4中，应用上述的磁头120的构成。即，第2非磁性层42是Cu，第2非磁性层42例如使极化的自旋传播。
在第5条件CH5中，第2非磁性层42是Ta，第2非磁性层42例如使极化的自旋衰减。第5条件CH5中的除此以外的构成与第4条件CH4中的构成是同样的。
在第6条件CH6中，不设置第2非磁性层42，第1磁性层21及第2磁性层22互相相接。第6条件CH6中的除此以外的构成与第4条件CH4中的结构是同样的。
图9的横轴是时间tm。在第1时刻t1下(参照图5：时间tm是0.60ns时)，记录电流Iw的极性反转。图9的纵轴是对应于磁化的反转量的参数P1。在第4条件CH4、第5条件CH5及第6条件CH6中，参数P1对应于存在于第1磁极31与第2磁极32之间的磁化的反转量。
在图9中也例示了第1磁极31的磁化的朝向的特性PM。关于特性PM，参数P1对应于第1磁极31的磁化的朝向。在图9的例子中，在第1时刻t1下(时间tm是0.60ns时)，记录电流Iw的极性反转。在时间tm是0.62ns时，第1磁极31的磁化的朝向开始变化。在时间tm是0.67ns时，第1磁极31的磁化的朝向的变化实质上结束。
如图9所示，在第4条件CH4下，与第5条件CH5及第6条件CH6相比，在时间tm为0.7ns以后，参数P1大。在第4条件CH4下，存在于第1磁极31与第2磁极32之间的磁化相对于第1磁极31的磁化实质上反转。在第4条件CH4下，能够将高速反转的磁化体积大的磁性体反转。在第4条件CH4下，尤其能够改善磁记录中的OW(Over Write：覆写)特性。
在第2实施方式中，应用上述的磁头120的构成。由此，即使在例如比较高的记录频率下记录能力也被有效地改善，记录特性被改善。根据第2实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁记录装置。
在磁头120中，第1～第3磁性层21～23分别具有厚度t21～t23(参照图6)。在磁头120中，第1～第4非磁性层41～44具有厚度t41～t44(参照图6)。
在磁头120中，第1磁性层21的厚度t21例如为2nm以上且10nm以下。通过厚度t21为2nm以上，例如能够有效地增大朝向磁记录介质80的磁场。通过厚度t21为8nm以下，例如容易得到高效的磁化反转。
在磁头120中，第2磁性层22的厚度t22例如为2nm以上且4nm以下。若厚度t22为2nm以上，则在高速动作时，容易得到更高的增益。通过厚度t22为4nm以下，容易得到稳定的动作。
在磁头120中，第3磁性层23的厚度t23例如为2nm以上且5nm以下。若厚度t23为2nm以上，则例如通过第3磁性层23的电子容易自旋极化。通过厚度t23为5nm以下，例如第3磁性层23的磁化容易稳定。
在磁头120中，第1非磁性层41的厚度t41例如为1nm以上且5nm以下。若厚度t41处于该范围，则例如能够有效地传播自旋。
在磁头120中，第2非磁性层42的厚度t42例如为1nm以上且5nm以下。若厚度t42处于该范围，则例如能够有效地传播自旋。
在磁头120中，第3非磁性层43的厚度t43例如为1nm以上且5nm以下。若厚度t43处于该范围，则例如能够有效地传播自旋。
在磁头120中，第4非磁性层44的厚度t44例如为1nm以上且5nm以下。若厚度t44处于该范围，则例如能够有效地传播自旋。
图10是例示第2实施方式的磁记录装置的一部分的示意性剖视图。
如图10所示，在第2实施方式的磁头121中，不设置第4非磁性层44。在磁头121中，第1磁极31与第3磁性层23相接。磁头121中的除此以外的构成可以与磁头120的构成是同样的。
在磁头121中，存在于第1磁极31与第2磁极32之间的磁化也相对于第1磁极31的磁化反转。能够将高速反转的磁化体积大的磁性体反转。根据第2实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁记录装置。
在磁头120及磁头121中，第2非磁性层42及第3非磁性层43优选包括Cr。由此，例如，改善传播的自旋量变得更容易。
以下，对实施方式的磁记录装置210中包含的磁头及磁记录介质80的例子进行说明。以下的说明能够应用于第1实施方式及第2实施方式的磁头(磁头110、111、120及121等)及其变形。
图11是例示实施方式的磁头的示意性剖视图。
如图11所示，在实施方式的磁头(例如，磁头110)中，从第2磁极32向第1磁极31的第1方向D1也可以相对于X轴方向倾斜。第1方向D1对应于层叠体20的层叠方向。X轴方向沿着第1磁极31的介质相对面30F。将第1方向D1与介质相对面30F之间的角度设为角度θ1。角度θ1例如为15度以上且30度以下。角度θ1也可以是0度。
在第1方向D1相对于X轴方向倾斜的情况下，层的厚度对应于沿着第1方向D1的长度。第1方向D1相对于X轴方向倾斜的构成可以应用于第1实施方式或第2实施方式的任意的磁头。
图12是例示实施方式的磁记录装置的示意性立体图。
如图12所示，实施方式的磁头(例如，磁头110)与磁记录介质80一起使用。在该例子中，磁头110包括记录部60及再现部70。通过磁头110的记录部60向磁记录介质80记录信息。通过再现部70将记录于磁记录介质80的信息再现。
磁记录介质80例如包括介质基板82和设置于介质基板82上的磁记录层81。磁记录层81的磁化83由记录部60控制。
再现部70例如包括第1再现磁屏蔽件72a、第2再现磁屏蔽件72b及磁再现元件71。磁再现元件71设置于第1再现磁屏蔽件72a与第2再现磁屏蔽件72b之间。磁再现元件71能够输出与磁记录层81的磁化83相应的信号。
如图12所示，磁记录介质80向介质移动方向85的方向相对于磁头110相对地移动。通过磁头110，在任意的位置处控制与磁记录层81的磁化83对应的信息。通过磁头110，在任意的位置处再现与磁记录层81的磁化83对应的信息。
图13是例示实施方式的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
图13例示了头滑动件。
磁头110设置于头滑动件159。头滑动件159例如包括Al2O3/TiC等。头滑动件159一边在磁记录介质上浮起或接触一边相对于磁记录介质相对地运动。
头滑动件159例如具有空气流入侧159A及空气流出侧159B。磁头110配置于头滑动件159的空气流出侧159B的侧面等。由此，磁头110一边在磁记录介质上浮起或接触一边相对于磁记录介质相对地运动。
图14是例示实施方式的磁记录装置的示意性立体图。
图15(a)及图15(b)是例示实施方式的磁记录装置的一部分的示意性立体图。
如图14所示，在实施方式的磁记录装置150中，使用旋转致动器。记录用介质盘180装配于主轴马达180M。记录用介质盘180通过主轴马达180M而向箭头AR的方向旋转。主轴马达180M对来自驱动装置控制部的控制信号进行响应。本实施方式的磁记录装置150也可以具备多个记录用介质盘180。磁记录装置150也可以包括记录介质181。记录介质181例如是SSD(Solid State Drive：固态驱动器)。对于记录介质181，例如使用快闪存储器等非易失性存储器。例如，磁记录装置150也可以是混合HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)。
头滑动件159进行向记录用介质盘180记录的信息的记录及再现。头滑动件159设置于薄膜状的悬架154的顶端。在头滑动件159的顶端附近设置实施方式的磁头。
若记录用介质盘180旋转，则悬架154的压靠压力和在头滑动件159的介质相对面(ABS)产生的压力平衡。头滑动件159的介质相对面与记录用介质盘180的表面之间的距离成为预定的浮起量。在实施方式中，头滑动件159也可以与记录用介质盘180接触。例如，也可以应用接触行走型。
悬架154连接于臂155(例如致动器臂)的一端。臂155例如具有绕线管部等。绕线管部保持驱动线圈。在臂155的另一端设置有音圈马达156。音圈马达156是线性马达的一种。音圈马达156例如包括驱动线圈及磁路。驱动线圈向臂155的绕线管部缠绕。磁路包括永久磁体及相对磁轭。在永久磁体与相对磁轭之间设置驱动线圈。悬架154具有一端和另一端。磁头设置于悬架154的一端。臂155连接于悬架154的另一端。
臂155由滚珠轴承保持。滚珠轴承设置于轴承部157的上下2处。臂155能够通过音圈马达156而旋转及滑动。磁头能够向记录用介质盘180的任意的位置移动。
图15(a)例示了磁记录装置的一部分的构成，是头堆叠组件160的放大立体图。
图15(b)是例示成为头堆叠组件160的一部分的磁头组件(头万向节组件：HGA)158的立体图。
如图15(a)所示，头堆叠组件160包括轴承部157、头万向节组件158及支承框架161。头万向节组件158从轴承部157延伸。支承框架161从轴承部157延伸。支承框架161的延伸方向与头万向节组件158的延伸方向相反。支承框架161支承音圈马达156的线圈162。
如图15(b)所示，头万向节组件158具有从轴承部157延伸的臂155和从臂155延伸的悬架154。
在悬架154的顶端设置有头滑动件159。在头滑动件159设置有实施方式的磁头。
实施方式的磁头组件(头万向节组件)158包括实施方式的磁头、设置有磁头的头滑动件159、悬架154及臂155。头滑动件159设置于悬架154的一端。臂155与悬架154的另一端连接。
悬架154例如具有信号的记录及再现用的引线(未图示)。悬架154例如也可以具有用于浮起量调整的加热器用的引线(未图示)。悬架154也可以具有例如自旋转移矩振荡器用等的引线(未图示)。这些引线和设置于磁头的多个电极被电连接。
在磁记录装置150中，设置有信号处理部190。信号处理部190使用磁头来进行向磁记录介质的信号的记录及再现。信号处理部190的输入输出线例如连接于头万向节组件158的电极焊盘，与磁头电连接。
实施方式的磁记录装置150包括磁记录介质、实施方式的磁头、可动部、位置控制部及信号处理部。可动部能够使磁记录介质和磁头离开或者以接触的状态相对地移动。位置控制部将磁头对位于磁记录介质的预定记录位置。信号处理部进行使用了磁头的向磁记录介质的信号的记录及再现。
例如，作为上述的磁记录介质，使用记录用介质盘180。上述的可动部例如包括头滑动件159。上述的位置控制部例如包括头万向节组件158。
实施方式也可以包括以下的技术方案。
(技术方案1)
一种磁头，包括：
第1磁极；
第2磁极；及
层叠体，设置于所述第1磁极与所述第2磁极之间，
所述层叠体包括：
第1磁性层；
第2磁性层，设置于所述第1磁极与所述第1磁性层之间；
第3磁性层，设置于所述第1磁极与所述第2磁性层之间；
第1非磁性层，设置于所述第1磁性层与所述第2磁极之间；
第2非磁性层，设置于所述第2磁性层与所述第1磁性层之间；及
第3非磁性层，设置于所述第3磁性层与所述第2磁性层之间，
所述第1磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个，
所述第2磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个，
所述第3磁性层包括第1元素和第2元素，所述第1元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，所述第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个，所述第1磁性层及所述第2磁性层不包括所述第2元素，或者，所述第1磁性层及所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第3磁性层中的所述第2元素的浓度低，
所述第1非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个，
所述第2非磁性层包括从由Ta、Pt、W、Mo、Ir、Ru、Tb、Rh、Cr及Pd构成的群选择出的至少1个，
所述第3非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。
(技术方案2)
根据技术方案1所述的磁头，所述第3非磁性层包括Cr。
(技术方案3)
一种磁头，包括：
第1磁极；
第2磁极；及
层叠体，设置于所述第1磁极与所述第2磁极之间，
所述层叠体包括：
第1磁性层；
第2磁性层，设置于所述第1磁极与所述第1磁性层之间；
第3磁性层，设置于所述第1磁极与所述第2磁性层之间；
第1非磁性层，设置于所述第1磁性层与所述第2磁极之间；
第2非磁性层，设置于所述第2磁性层与所述第1磁性层之间；及
第3非磁性层，设置于所述第3磁性层与所述第2磁性层之间，
所述第1磁性层包括第1元素和第2元素，所述第1元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，所述第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个，
所述第2磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个，所述第2磁性层不包括所述第2元素，或者，所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第1磁性层中的所述第2元素的浓度低，
所述第3磁性层包括第3元素和第4元素，所述第3元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，所述第4元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个，所述第2磁性层不包括所述第4元素，或者，所述第2磁性层中的所述第4元素的浓度比所述第3磁性层中的所述第4元素的浓度低，
所述第1非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个，
所述第2非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个，
所述第3非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。
(技术方案4)
根据技术方案3所述的磁头，所述第2非磁性层及所述第3非磁性层包括Cr。
(技术方案5)
根据技术方案1～4中任一项所述的磁头，
所述第1非磁性层与所述第1磁性层及所述第2磁极相接，
所述第2非磁性层与所述第2磁性层及所述第1磁性层相接，
所述第3非磁性层与所述第3磁性层及所述第2磁性层相接。
(技术方案6)
根据技术方案1～5中任一项所述的磁头，所述第1磁极与所述第3磁性层相接。
(技术方案7)
根据技术方案1～6中任一项所述的磁头，
所述层叠体还包括第4非磁性层，
所述第4非磁性层设置于所述第1磁极与所述第3磁性层之间，
所述第4非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。
(技术方案8)
根据技术方案7所述的磁头，所述第4非磁性层与所述第1磁极及所述第3磁性层相接。
(技术方案9)
根据技术方案7或8所述的磁头，所述第4非磁性层的厚度为1nm以上且5nm以下。
(技术方案10)
根据技术方案1～9中任一项所述的磁头，第2电流具有从所述第1磁性层向所述第2磁性层的朝向。
(技术方案11)
根据技术方案1～10中任一项所述的磁头，所述第1非磁性层的厚度为1nm以上且5nm以下。
(技术方案12)
根据技术方案1～11中任一项所述的磁头，所述第2非磁性层的厚度为1nm以上且5nm以下。
(技术方案13)
根据技术方案1～12中任一项所述的磁头，所述第3非磁性层的厚度为1nm以上且5nm以下。
(技术方案14)
根据技术方案1～13中任一项所述的磁头，所述第1磁性层的厚度为2nm以上且8nm以下。
(技术方案15)
根据技术方案1～14中任一项所述的磁头，所述第2磁性层的厚度为2nm以上且5nm以下。
(技术方案16)
根据技术方案1～15中任一项所述的磁头，所述第3磁性层的厚度为2nm以上且5nm以下。
(技术方案17)
一种磁记录装置，具备：
技术方案1～16中任一项所述的磁头；
磁记录介质；及
电路，
在所述层叠体流动的电流是第1电流时的所述层叠体的电阻是第1电阻，
在所述层叠体流动的所述电流是比所述第1电流大的第2电流时，所述层叠体的所述电阻是比所述第1电阻高的第2电阻，
在所述层叠体流动的所述电流是所述第1电流与所述第2电流之间的第3电流时，所述层叠体的所述电阻振荡，
在使用所述磁头向所述磁记录介质记录信息的记录动作中，所述电路能够将所述第2电流向所述层叠体供给。
根据实施方式，能够提供能够实现记录密度的提高的磁头及磁记录装置。
在本申请说明书中，“垂直”及“平行”不仅是严格的垂直及严格的平行，也包括例如制造工序中的偏差等，只要实质上垂直及实质上平行即可。
以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于这些具体例。例如，关于磁记录装置中包含的磁头、磁极、第2磁极、层叠体、磁性层、非磁性层及布线等各要素的具体构成，只要通过本领域技术人员从公知的范围适当选择而能够同样地实施本发明且得到同样的效果，就包含于本发明的范围。
将各具体例的任2个以上的要素在技术上可能的范围内组合而成的技术只要包括本发明的主旨就包含于本发明的范围。
除此之外，基于作为本发明的实施方式以上叙述的磁记录装置而本领域技术人员能够适当设计变更而实施的全部的磁记录装置也是只要包括本发明的主旨就属于本发明的范围。
除此之外，在本发明的思想的范畴内，若是本领域技术人员，则能够想到各种变更例及修正例，应该明了，这些变更例及修正例也属于本发明的范围。
虽然说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式作为例子而提示，并未意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其他的各种各样的方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围。

Claims (5)

1.一种磁记录装置，具备：
磁头；
磁记录介质；及
电路，
所述磁头包括：
第1磁极；
第2磁极；及
层叠体，设置于所述第1磁极与所述第2磁极之间，
所述层叠体包括：
第1磁性层；
第2磁性层，设置于所述第1磁极与所述第1磁性层之间；
第3磁性层，设置于所述第1磁极与所述第2磁性层之间；
第1非磁性层，设置于所述第1磁性层与所述第2磁极之间；
第2非磁性层，设置于所述第2磁性层与所述第1磁性层之间；及
第3非磁性层，设置于所述第3磁性层与所述第2磁性层之间，
所述第1磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个，
所述第2磁性层包括Fe、Co及Ni中的至少1个，
所述第3磁性层包括第1元素和第2元素，所述第1元素包括Fe、Co及Ni中的至少1个，所述第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti及Sc构成的群选择出的至少1个，所述第1磁性层及所述第2磁性层不包括所述第2元素，或者，所述第1磁性层及所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第3磁性层中的所述第2元素的浓度低，
所述第1非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个，
所述第2非磁性层包括从由Ta、Pt、W、Mo、Ir、Ru、Tb、Rh、Cr及Pd构成的群选择出的至少1个，
所述第3非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个，
在所述层叠体流动的电流是第1电流时的所述层叠体的电阻是第1电阻，
在所述层叠体流动的所述电流是比所述第1电流大的第2电流时，所述层叠体的所述电阻是比所述第1电阻高的第2电阻，
在所述层叠体流动的所述电流是所述第1电流与所述第2电流之间的第3电流时，所述层叠体的所述电阻振荡，
在使用所述磁头向所述磁记录介质记录信息的记录动作中，所述电路能够将所述第2电流向所述层叠体供给。
2.根据权利要求1所述的磁记录装置，
所述第3非磁性层包括Cr。
3.根据权利要求1所述的磁记录装置，
所述第1非磁性层与所述第1磁性层及所述第2磁极相接，
所述第2非磁性层与所述第2磁性层及所述第1磁性层相接，
所述第3非磁性层与所述第3磁性层及所述第2磁性层相接。
4.根据权利要求1所述的磁记录装置，
所述第1磁极与所述第3磁性层相接。
5.根据权利要求1所述的磁记录装置，
所述层叠体还包括第4非磁性层，
所述第4非磁性层设置于所述第1磁极与所述第3磁性层之间，
所述第4非磁性层包括从由Cu、Ag、Au、Al及Cr构成的群选择出的至少1个。
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