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JP2016219506A - Magnetic thin line device - Google Patents

Magnetic thin line device Download PDF

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JP2016219506A
JP2016219506A JP2015100195A JP2015100195A JP2016219506A JP 2016219506 A JP2016219506 A JP 2016219506A JP 2015100195 A JP2015100195 A JP 2015100195A JP 2015100195 A JP2015100195 A JP 2015100195A JP 2016219506 A JP2016219506 A JP 2016219506A
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Japan
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magnetic
wire
domain
thin line
underlayer
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JP2015100195A
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Japanese (ja)
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光伸 奥田
Mitsunobu Okuda
光伸 奥田
泰敬 宮本
Yasuyoshi Miyamoto
泰敬 宮本
真弓 川那
Mayumi Kawana
真弓 川那
斎藤 信雄
Nobuo Saito
信雄 斎藤
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NHK Engineering System Inc
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Nippon Hoso Kyokai NHK
NHK Engineering System Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic thin line device which makes it possible to reduce an amount of applied current required for a shift movement of a magnetic domain while efficiently enabling formation of the magnetic domain.SOLUTION: In a magnetic thin line 11, a magnetic film is formed in a thin line shape, and a magnetic domain D having a magnetization direction different from that of the other portion is formed in a part of the longitudinal direction. A magnetic recording head 30 is provided at a predetermined position on the magnetic thin line 11 and forms the magnetic domain D in the magnetic thin line 11. Electrons for shifting and moving the magnetic domain D in the magnetic thin line 11 are supplied by a pulse current source 20 using a pulse current. Then, a ground layer 16 is provided under the magnetic thin line 11 and at least a part thereof is formed of ferrite.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、磁性細線装置に関する。   The present invention relates to a magnetic wire device.

ハードディスクドライブ装置における記録及び再生は、ディスクをスピンドルモータで回転駆動させ、磁気ヘッドやレーザー光の照射スポットをディスクの径方向のみに移動させることで、トラックに沿って(ディスクの周方向に)所定方向に磁化する(記録する)、又は磁気を検出する(再生する)。このようなディスクにおいて記録及び再生を高速化するためには、ディスクの回転速度を速くすることが第一に挙げられる。しかし、記録においてはトラックの磁化に要する時間、再生においては磁気の検出に要する時間、さらにディスクの振動による誤動作等の問題から、回転速度の高速化には限界がある。   Recording and playback in a hard disk drive device is performed along a track (in the circumferential direction of the disk) by rotating the disk with a spindle motor and moving the magnetic head or laser beam irradiation spot only in the radial direction of the disk. Magnetize (record) in the direction or detect (reproduce) magnetism. In order to increase the speed of recording and reproduction in such a disc, firstly, increasing the rotational speed of the disc is mentioned. However, there is a limit to increasing the rotational speed due to problems such as the time required for track magnetization during recording, the time required for magnetic detection during reproduction, and malfunctions due to disk vibration.

そこで、記録媒体を駆動させずに記録されているデータを移動する技術として、磁性膜が細線状に形成された磁性細線を円環状等に形成し、磁性細線に形成した磁区をシフト移動する磁気記録装置が知られている。これは、磁性体を細線状に形成して磁界を与えると、その長さ方向に磁区が生成し、さらに当該長さ方向に電子(電流)を供給すると、磁区同士を区切るように生成している磁壁が全て磁性細線の長さ方向に等距離移動するようにシフト移動を行う特性を利用したものである。すなわち、このような磁気記録装置では、トラック(磁性細線)上の所定の一箇所に記録用及び再生用の各磁気ヘッドを固定して磁区の記録、再生を行い、トラック両端から電流を可逆的に供給して磁壁に挟まれた所望の磁区を磁性細線の長さ方向にシフト移動させる(以上、特許文献1等を参照)。   Therefore, as a technique for moving the recorded data without driving the recording medium, a magnetic wire in which a magnetic film is formed in a thin line shape is formed in an annular shape or the like, and a magnetic field that shifts and moves a magnetic domain formed in the magnetic thin line Recording devices are known. This is because when a magnetic material is formed in a thin line shape and a magnetic field is applied, magnetic domains are generated in the length direction, and when electrons (current) are further supplied in the length direction, the magnetic domains are generated to be separated from each other. This utilizes the characteristic of performing a shift movement so that all the domain walls are moved at an equal distance in the length direction of the magnetic wire. That is, in such a magnetic recording apparatus, each recording and reproducing magnetic head is fixed at a predetermined position on a track (magnetic wire) to record and reproduce the magnetic domain, and the current is reversible from both ends of the track. The desired magnetic domain sandwiched between the domain walls is shifted in the length direction of the magnetic wire (see Patent Document 1 and the like above).

この磁気記録装置のように、磁性細線を用いて磁区をシフト移動することにより所期の目的を実現する装置を「磁性細線装置」と称することにする。
前記の磁気記録装置のような磁性細線装置においては、磁性細線に磁区を形成する手段として磁気ヘッドが使用される。
A device that achieves the intended purpose by shifting the magnetic domain using magnetic thin wires, such as this magnetic recording device, will be referred to as a “magnetic thin wire device”.
In a magnetic wire device such as the magnetic recording device described above, a magnetic head is used as means for forming a magnetic domain in the magnetic wire.

一方、ハードディスクドライブ装置でもデータ記録のために磁気ヘッドが用いられる。そして、ハードディスクドライブ装置では、ディスクの記録層に対する高透磁率の下地層として軟磁性材料が用いられているため、磁気ヘッドからの磁束がデータ記録領域に集中し、かつ、閉磁路を形成するので、ディスクに高密度で磁区を形成することができる。   On the other hand, a magnetic head is also used for data recording in a hard disk drive. In hard disk drives, soft magnetic materials are used as a high permeability underlayer for the recording layer of the disk, so that the magnetic flux from the magnetic head concentrates in the data recording area and forms a closed magnetic circuit. The magnetic domains can be formed on the disk with high density.

特開2011−123943号公報JP 2011-123943 A

しかし、磁性細線装置においては、前記のハードディスクドライブ装置のような高透磁率の下地層が設けられていなかった。そのため、磁気ヘッドが発する磁束が拡がり、効率的に磁区を形成できなかった。
そこで、磁性細線装置においてもハードディスクドライブ装置のような高透磁率の下地層を形成し、効率的に磁区を形成できるようにしたい。
However, in the magnetic wire apparatus, a high magnetic permeability underlayer like the hard disk drive apparatus described above has not been provided. For this reason, the magnetic flux generated by the magnetic head spreads and the magnetic domains cannot be formed efficiently.
Therefore, it is desirable to form a magnetic permeability underlayer as in a hard disk drive device in a magnetic wire device so that magnetic domains can be formed efficiently.

しかしながら、ハードディスクドライブ装置に用いられているような高透磁率の下地層を、そのまま磁性細線装置に適用することはできない。なぜならば、磁性細線装置においては、磁区のシフト移動のために磁性細線に電流を流すようにしている。そして、ハードディスクドライブ装置に用いられているような高透磁率の下地層は一般に金属材料が使用されているため、これらの材料を磁性細線装置に適用すると、磁区のシフト移動のための電流が下地層にも分流されてしまい、磁区のシフト移動に必要となる印加電流量が増大してしまうという問題がある。   However, the high magnetic permeability underlayer as used in the hard disk drive device cannot be applied to the magnetic wire device as it is. This is because in the magnetic wire apparatus, a current is passed through the magnetic wire to shift the magnetic domain. In addition, since the underlayer of high permeability used in hard disk drives is generally made of metal materials, when these materials are applied to magnetic wire devices, the current for shifting the magnetic domains is reduced. There is a problem that the current is diverted to the formation and the amount of applied current required for the shift movement of the magnetic domain increases.

本発明は、効率的に磁区を形成可能としつつも、磁区のシフト移動に必要となる印加電流量が少なくて済む磁性細線装置を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a magnetic wire device that can efficiently form a magnetic domain but requires a small amount of applied current for shifting the magnetic domain.

本発明に係る磁性細線装置は、磁性膜が細線状に形成され、長手方向の一部に他の部分とは磁化方向の異なる磁区が形成される磁性細線と、前記磁性細線上の所定位置に設けられ、前記磁性細線に前記磁区を形成する磁気記録ヘッドと、前記磁区を前記磁性細線中でシフト移動させるための電子をパルス電流により供給するパルス電流源と、前記磁性細線の下に設けられフェライトで形成された下地層とを備えたことを特徴とする。   In the magnetic wire device according to the present invention, a magnetic film is formed in a thin wire shape, a magnetic wire in which a magnetic domain having a different magnetization direction from other portions is formed in a part of the longitudinal direction, and a predetermined position on the magnetic wire. A magnetic recording head for forming the magnetic domain in the magnetic wire; a pulse current source for supplying electrons for shifting the magnetic domain in the magnetic wire by a pulse current; and the magnetic wire provided below the magnetic wire. And an underlayer formed of ferrite.

磁性細線の下に下地層として設けられるフェライトは、高透磁率の材料である。そのため、磁気記録ヘッドで磁界を発生させると、高透磁率の下地層の作用により磁束を集中させ、効率的に磁区を形成することができる。
すなわち、高透磁率の下地層の作用で、磁気記録ヘッド→磁性細線→下地層→磁気記録ヘッドという経路で磁路を形成し、磁気回路を小さく構成することにより、急峻な磁界勾配を形成し、小さい磁界でも磁区を効率よく形成することができる。
一方、フェライトの下地層は酸化物絶縁体であるため、パルス電流源から磁性細線にパルス電流を供給しても下地層に電流が流れるのを抑制することができる。そのため、パルス電流源は磁区のシフト移動のために少ない電力で済ますことが可能となる。
Ferrite provided as a base layer under the magnetic fine wire is a material having high magnetic permeability. For this reason, when a magnetic field is generated by the magnetic recording head, the magnetic flux can be concentrated by the action of the high permeability underlayer, and the magnetic domain can be formed efficiently.
In other words, the magnetic layer is formed in the path of magnetic recording head → magnetic wire → underlayer → magnetic recording head by the action of the high permeability underlayer, and a steep magnetic field gradient is formed by making the magnetic circuit small. Even with a small magnetic field, magnetic domains can be formed efficiently.
On the other hand, since the ferrite underlayer is an oxide insulator, even if a pulse current is supplied from the pulse current source to the magnetic wire, the current can be suppressed from flowing through the underlayer. Therefore, the pulse current source can use less power for the shift of the magnetic domain.

本発明によれば、磁性細線装置において、効率的に磁区を形成可能としつつも、磁区のシフト移動に必要となる印加電流量が少なくて済むようにすることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the amount of applied current required for the shift movement of the magnetic domains while efficiently forming the magnetic domains in the magnetic wire apparatus.

本発明の一実施形態に係る磁性細線装置の磁気記録媒体について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the magnetic recording medium of the magnetic wire apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の一実施形態に係る磁性細線装置のパルス電流源及び磁気記録ヘッドを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pulse current source and magnetic recording head of the magnetic wire apparatus which concern on one Embodiment of this invention. 比較例となる磁性細線装置について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the magnetic wire apparatus used as a comparative example. 従来のハードディスクドライブ装置の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional hard disk drive apparatus. 比較例となる磁性細線装置について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the magnetic wire apparatus used as a comparative example.

図1〜図3に示すように、本発明の一実施形態に係る磁性細線装置1は、磁気記録媒体10と、パルス電流源20と、磁気記録ヘッド30と、磁気再生ヘッド、同期部40等を備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, a magnetic wire device 1 according to an embodiment of the present invention includes a magnetic recording medium 10, a pulse current source 20, a magnetic recording head 30, a magnetic reproducing head, a synchronization unit 40, and the like. It has.

(磁気記録媒体)
図1に示すように、磁気記録媒体10は、磁性細線11、基板12、絶縁層13、正電極14、負電極15、下地層16(図2参照)などから構成される。
(Magnetic recording medium)
As shown in FIG. 1, the magnetic recording medium 10 includes a magnetic fine wire 11, a substrate 12, an insulating layer 13, a positive electrode 14, a negative electrode 15, a base layer 16 (see FIG. 2), and the like.

図1に示すように、円盤(円環)形状の基板12上に、磁性膜を細線状に形成してなる磁性細線11をデータの記録(格納)領域として備える。この磁性細線11には、後記するように、2値のデータの0と1とが異なる2方向(例えば、基板2の板面に垂直な上方向と下方向)の磁化のいずれかとして記録される。磁気記録媒体10において、磁性細線11,11,…は、平面視で互いに絶縁層13を挟んで離間して同心円状に基板12上に形成されている。詳しくは、1本の磁性細線11は、平面視で円環の一部を欠いたC字型に形成されている。なお、図1においては、磁性細線11を6本に省略して、外周と内周の中間部を空白で示すが、実用的には磁性細線11は幅および間隔(ピッチ)が外形(基板2)に対して極めて微小に形成され、一定のピッチで設けられる。さらに、磁気記録媒体10は、磁性細線11の一端と他端に、正電極14と負電極15とがそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 1, a magnetic thin line 11 formed by forming a magnetic film in a thin line shape on a disk (annular) substrate 12 is provided as a data recording (storage) area. As will be described later, the magnetic thin wire 11 is recorded as one of magnetizations in two directions in which binary data 0 and 1 are different (for example, upward and downward directions perpendicular to the plate surface of the substrate 2). The In the magnetic recording medium 10, the magnetic fine wires 11, 11,... Are concentrically formed on the substrate 12 with the insulating layer 13 interposed therebetween in a plan view. Specifically, one magnetic wire 11 is formed in a C-shape that lacks a part of the ring in plan view. In FIG. 1, six magnetic thin wires 11 are omitted and an intermediate portion between the outer periphery and the inner periphery is indicated by a blank, but practically, the magnetic thin wires 11 have an outer shape (a substrate 2). ) And are provided at a constant pitch. Further, the magnetic recording medium 10 is provided with a positive electrode 14 and a negative electrode 15 at one end and the other end of the magnetic wire 11, respectively.

磁気記録媒体10は、現行のハードディスクドライブ装置と同様に、記録用、再生用の磁気ヘッドを用いて、データの書込(記録)及び再生(読出)が行われる。記録用の磁気記録ヘッド30(図3)は、各磁性細線11の書込領域11wでデータの書込を行い、再生用の磁気再生ヘッド(図示せず)は、各磁性細線11の再生領域11rでデータの再生を行う。
図2に示すように、基板12上には下地層16が形成され、その下地層16の上に各磁性細線11が形成されている。隣り合う磁性細線同士の間には、絶縁層13が形成される。図2においては絶縁層13が形成されていない状態を図示しているので、絶縁層13が形成される位置を仮想線で示している。
In the magnetic recording medium 10, data is written (recorded) and reproduced (read) using a magnetic head for recording and reproduction, as in the current hard disk drive device. The magnetic recording head 30 for recording (FIG. 3) writes data in the writing area 11w of each magnetic wire 11, and the magnetic reproducing head (not shown) for reproduction uses the reproducing area of each magnetic wire 11. Data is reproduced at 11r.
As shown in FIG. 2, a base layer 16 is formed on the substrate 12, and each magnetic wire 11 is formed on the base layer 16. An insulating layer 13 is formed between adjacent magnetic fine wires. In FIG. 2, since the state in which the insulating layer 13 is not formed is illustrated, the position where the insulating layer 13 is formed is indicated by a virtual line.

(磁性細線)
磁性細線11は、磁気記録媒体10にデータを記録するための記録領域である。磁性細線(トラック)11は強磁性材料からなり、特に膜面に垂直な方向の磁化を有し、例えば、垂直磁気異方性材料で形成されることが好ましい。そして、磁性細線11は、具体的には、Ni、Fe、Co等の遷移金属や、その合金、Pd、Pt等との積層膜を用いて形成されることを例示することができる。磁性細線11は、幅及び間隔が短いほど、いわゆるトラックピッチが狭いほど磁気記録媒体10の記録容量を大きくできる。また、磁性細線11の長さ方向長(トラック長)は、特に制限しないが、厚さ及び幅方向長に対して十分に長いものであればよい。磁気記録媒体10では、磁性細線11が外周寄りほど長くなるので一律ではないが、厚さ及び幅方向長に対して十分に長いものであればよい。
(Magnetic wire)
The magnetic wire 11 is a recording area for recording data on the magnetic recording medium 10. The magnetic wire (track) 11 is made of a ferromagnetic material, and has a magnetization in a direction perpendicular to the film surface, and is preferably made of, for example, a perpendicular magnetic anisotropic material. The magnetic thin wire 11 can be specifically exemplified by being formed using a laminated film of transition metal such as Ni, Fe, Co, etc., its alloy, Pd, Pt or the like. The recording capacity of the magnetic recording medium 10 can be increased as the width and interval of the magnetic thin wire 11 are shorter, and the so-called track pitch is narrower. Further, the length in the length direction (track length) of the magnetic wire 11 is not particularly limited, but may be any length that is sufficiently long with respect to the thickness and the length in the width direction. In the magnetic recording medium 10, the magnetic fine wires 11 become longer toward the outer periphery and are not uniform. However, the magnetic recording medium 10 only needs to be sufficiently long with respect to the thickness and the length in the width direction.

磁性細線11の両端には、正電極14、負電極15が接続されている。この正電極14、負電極15は、Cu,Al,Au,Pt,Ag等の金属や、その合金のような一般的な電極用金属材料からなる。図1では、正電極14、負電極15はそれぞれの磁性細線11の両端における当該磁性細線11上に積層されて設けられている。   A positive electrode 14 and a negative electrode 15 are connected to both ends of the magnetic wire 11. The positive electrode 14 and the negative electrode 15 are made of a metal such as Cu, Al, Au, Pt, or Ag, or a general electrode metal material such as an alloy thereof. In FIG. 1, the positive electrode 14 and the negative electrode 15 are stacked on the magnetic wire 11 at both ends of each magnetic wire 11.

(パルス電流源)
図3に示すように、パルス電流源20は、磁性細線11の長手方向に電流(電子)を供給して磁壁DW(磁区D)を、断続的にシフト移動させる手段である。なお、図3では、磁性細線11を模式的に直線状に示している。
(Pulse current source)
As shown in FIG. 3, the pulse current source 20 is means for intermittently shifting the domain wall DW (magnetic domain D) by supplying current (electrons) in the longitudinal direction of the magnetic wire 11. In FIG. 3, the magnetic wire 11 is schematically shown in a straight line.

パルス電流源20は、磁気記録媒体10の磁性細線11の両端の正電極14、負電極15のそれぞれプラス側、マイナス側が接続され、磁性細線11において2値の一方のデータ(例えば、「0」)を記録された領域と、2値の他方のデータ(例えば、「1」)を記録された領域との間に生成している磁壁DW(磁区D)を、断続的にシフト移動させるパルス電流を、磁性細線11の一端から他端に向かう細線方向(長さ方向)に供給する手段である。   The pulse current source 20 is connected to the positive side and the negative side of the positive electrode 14 and the negative electrode 15 at both ends of the magnetic thin wire 11 of the magnetic recording medium 10, and one of binary data (for example, “0”) is connected to the magnetic thin wire 11. ) And a domain current DW (magnetic domain D) generated between the area recorded with the other binary data (for example, “1”) is intermittently shifted. Is a means for supplying the wire in the thin wire direction (length direction) from one end of the magnetic thin wire 11 to the other end.

このパルス電流により、磁性細線11中を、データを記録された領域が当該磁性細線11の細線方向(パルス電流とは逆方向(電子の移動方向))に沿って移動する。この例では、パルス電流が磁性細線11を図3の紙面上側から紙面下側に向けて流れるので、電子は紙面下側から紙面上側に向けて磁性細線11を移動し、よって、前記の磁区Dは磁性細線11を紙面下側から紙面上側に向けてシフト移動する。なお、磁性細線11の構造によっては、磁区Dがパルス電流と同じ方向(電子とは逆方向)に移動する場合もある。   By this pulse current, the area in which data is recorded moves in the magnetic wire 11 along the direction of the magnetic wire 11 (the direction opposite to the pulse current (electron movement direction)). In this example, since the pulse current flows through the magnetic wire 11 from the upper side of the drawing to the lower side of the drawing in FIG. 3, the electrons move from the lower side of the drawing to the upper side of the drawing. Shifts the magnetic thin wire 11 from the lower side to the upper side. Depending on the structure of the magnetic wire 11, the magnetic domain D may move in the same direction as the pulse current (the direction opposite to the electrons).

(磁気記録ヘッド)
磁気記録ヘッド30は、磁性細線11の書込領域11wにデータを記録する手段であり、ハードディスクドライブ装置における書き込みと同様な信号処理によって、生成されたデータを磁性細線11へ記録する。
(Magnetic recording head)
The magnetic recording head 30 is means for recording data in the writing area 11w of the magnetic thin wire 11, and records generated data on the magnetic thin wire 11 by signal processing similar to writing in the hard disk drive device.

すなわち、磁気記録ヘッド30は、磁性細線11の書込領域11wにおいて、パルス電流源20が供給するパルス電流に同期して、磁性細線11において磁壁DWの断続的なシフト移動における静止時に、磁性細線11の書込領域11wに到達しているデータ領域にデータを記録する手段である。磁気記録ヘッド30では、記録ヘッドから発生する磁界やスピン注入磁化反転を用いて、磁性細線11の磁区Dの状態を変化させることで、データの書き込みを行う。これにより、磁性細線11にデータが記録され、磁性細線11は磁気記録媒体10の記録領域となる。なお、図3において、構成を省略して装置を示す関係から磁気再生ヘッドの図示を省略した。   That is, the magnetic recording head 30 has a magnetic thin wire 11 in a stationary state in an intermittent shift movement of the domain wall DW in the magnetic thin wire 11 in synchronization with the pulse current supplied from the pulse current source 20 in the writing region 11 w of the magnetic thin wire 11. 11 is a means for recording data in a data area reaching 11 write areas 11w. In the magnetic recording head 30, data is written by changing the state of the magnetic domain D of the magnetic wire 11 using a magnetic field generated from the recording head or spin injection magnetization reversal. Thereby, data is recorded on the magnetic wire 11, and the magnetic wire 11 becomes a recording area of the magnetic recording medium 10. In FIG. 3, the magnetic reproducing head is not shown because the configuration is omitted and the apparatus is shown.

磁気記録ヘッド30のデータ記録用素子は、磁性細線11と一体となって、CPP−GMR(Current Perpendicular to Plane - Giant MagnetoResistance)素子型、又は、TMR(Tunneling MagnetoResistance)素子型等の構造をもつスピン注入磁化反転素子構造を構成し、データ記録用素子として機能する。なお、磁気記録ヘッド30は、データの記録(書き込み)ができるものであれば、公知の磁気ヘッドを用いてもよい。   The data recording element of the magnetic recording head 30 is integrated with the magnetic wire 11 and has a spin structure having a CPP-GMR (Current Perpendicular to Plane-Giant MagnetoResistance) element type or a TMR (Tunneling MagnetoResistance) element type. It constitutes an injection magnetization reversal element structure and functions as a data recording element. The magnetic recording head 30 may be a known magnetic head as long as it can record (write) data.

(同期部)
同期部40は、パルス電流源20と磁気記録ヘッド30との同期をとるための装置である。すなわち、同期部40は、磁性細線11の書込領域11wにおいて、パルス電流源20が供給するパルス電流に同期して、磁性細線11において磁壁DWの断続的なシフト移動における静止時に、磁気記録ヘッド30が、磁性細線11の書込領域11wに到達しているデータ領域にデータを記録することができるように、パルス電流源20と磁気記録ヘッド30との同期をとる。
(Synchronous part)
The synchronization unit 40 is a device for synchronizing the pulse current source 20 and the magnetic recording head 30. That is, the synchronization unit 40 synchronizes with the pulse current supplied from the pulse current source 20 in the write region 11w of the magnetic thin wire 11, and at the time of stationary in the intermittent shift movement of the domain wall DW in the magnetic thin wire 11, The pulse current source 20 and the magnetic recording head 30 are synchronized so that 30 can record data in the data area reaching the writing area 11 w of the magnetic wire 11.

(下地層)
下地層16は、磁気記録ヘッド30で効率的に磁区Dを形成するための部材である。
前記のとおり、下地層16は、基板12上に形成され、その下地層16の上に各磁性細線11が形成されている。
(Underlayer)
The underlayer 16 is a member for efficiently forming the magnetic domain D by the magnetic recording head 30.
As described above, the underlayer 16 is formed on the substrate 12, and each magnetic wire 11 is formed on the underlayer 16.

本実施形態では、下地層16の材料として、その少なくとも一部に酸化物絶縁体であるフェライト、より具体的にはソフトフェライトを用いている。さらに具体的な例を上げると、Mn−Znフェライト、Ni−Znフェライト、Mn−Niフェライト、Ni−Zn−Coフェライトなどのソフトフェライト材料を用いることができる。   In the present embodiment, as the material of the underlayer 16, at least a part thereof is ferrite that is an oxide insulator, more specifically, soft ferrite. More specifically, soft ferrite materials such as Mn—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite, Mn—Ni ferrite, and Ni—Zn—Co ferrite can be used.

(下地層の製造方法)
この下地層16は、イオンビームスパッタ法、反応性スパッタ法、RFスパッタ法、めっき法、スピンスプレー法などを用いて製膜することが可能である。このような手段により基板12上に下地層16を堆積し、続いて磁性細線11の材料を連続的に堆積した後、電子線リソグラフィー等で磁性細線構造を形成することができる。
(Manufacturing method of underlayer)
The underlayer 16 can be formed using an ion beam sputtering method, a reactive sputtering method, an RF sputtering method, a plating method, a spin spray method, or the like. By depositing the underlayer 16 on the substrate 12 by such means and subsequently continuously depositing the material of the magnetic wire 11, the magnetic wire structure can be formed by electron beam lithography or the like.

(磁気記録装置の動作)   (Operation of magnetic recording device)

図3に示すように、本実施形態では、下地層16としてフェライト、より具体的にはソフトフェライトを用いている。ソフトフェライトは、高透磁率の材料である。そのため、磁気記録ヘッド30で磁界を発生させると、高透磁率の下地層16の作用により磁束を集中させ、効率的に磁区Dを形成することができる。
すなわち、高透磁率の下地層16の作用で、磁気記録ヘッド30→磁性細線11→下地層16→磁気記録ヘッド30という経路で磁路m1を形成し、磁気回路を小さく構成することにより、急峻な磁界勾配を形成し、小さい磁界でも磁区Dを効率よく形成することができる。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, ferrite, more specifically, soft ferrite is used as the underlayer 16. Soft ferrite is a material with high magnetic permeability. For this reason, when a magnetic field is generated by the magnetic recording head 30, the magnetic flux can be concentrated by the action of the high permeability underlayer 16 and the magnetic domain D can be formed efficiently.
That is, the magnetic path m1 is formed in the path of the magnetic recording head 30 → the magnetic thin wire 11 → the underlayer 16 → the magnetic recording head 30 by the action of the high permeability underlayer 16, and the magnetic circuit is made small, so that the steepness is increased. Therefore, the magnetic domain D can be formed efficiently even with a small magnetic field.

そして、ソフトフェライトの下地層16は酸化物絶縁体であるため、パルス電流源20から磁性細線11にパルス電流を供給しても下地層16に電流が流れるのを抑制することができる。そのため、パルス電流源20は磁区Dのシフト移動のために少ない電力で済ますことが可能となる。
なお、図2の例では、基板12の上に全体的に下地層16を形成しているが、磁性細線11の下部分にのみ形成するようにしてもよい。
Since the underlayer 16 of soft ferrite is an oxide insulator, even if a pulse current is supplied from the pulse current source 20 to the magnetic wire 11, current can be suppressed from flowing through the underlayer 16. Therefore, the pulse current source 20 can use less power for the shift movement of the magnetic domain D.
In the example of FIG. 2, the base layer 16 is entirely formed on the substrate 12, but it may be formed only on the lower part of the magnetic wire 11.

(比較例)
一方、既存の磁性細線装置においては、下地層16は形成されておらず、磁性細線11のすぐ下は基板2等で形成されている。
本実施形態の磁性細線装置1において、仮に下地層16が形成されていなかったとした場合の磁気記録ヘッド30による磁区Dの形成について、図4を参照して説明する。
(Comparative example)
On the other hand, in the existing magnetic wire apparatus, the underlayer 16 is not formed, and the substrate 2 or the like is formed immediately below the magnetic wire 11.
The formation of the magnetic domain D by the magnetic recording head 30 when the underlayer 16 is not formed in the magnetic wire device 1 of this embodiment will be described with reference to FIG.

すなわち、図4に示すように、既存の磁性細線装置のように下地層16が形成されていない場合、磁気記録ヘッド30から発生する磁束m2は集中せずに広がり、磁気記録ヘッド30による磁区Dの記録には大きな磁界が必要である。そのため、磁気記録ヘッド30による磁区Dの記録の効率は悪いものとなってしまう。   That is, as shown in FIG. 4, when the underlayer 16 is not formed as in the existing magnetic wire device, the magnetic flux m <b> 2 generated from the magnetic recording head 30 spreads without concentrating and the magnetic domain D by the magnetic recording head 30. A large magnetic field is required for recording. For this reason, the recording efficiency of the magnetic domain D by the magnetic recording head 30 is poor.

一方、図5に示すように、既存のハードディスクドライブ装置の磁気ディスク101においては、トラック(記録層)102の下に高透磁率の下地層(面内磁化軟磁性層)103が形成されている。そして、磁気ヘッド104で磁界を発生させると、高透磁率の下地層103の作用により磁束を集中させ、効率的に磁区D1を形成することができる。
これは、磁気ヘッド104→トラック102→下地層103→磁気ヘッド104という経路で磁路m3を形成し、磁気回路を小さく構成することにより、急峻な磁界勾配を形成し、小さい磁界でも磁区D1を効率よく形成できることを可能とするものである。
On the other hand, as shown in FIG. 5, in a magnetic disk 101 of an existing hard disk drive device, a high permeability underlayer (in-plane magnetization soft magnetic layer) 103 is formed under a track (recording layer) 102. . When a magnetic field is generated by the magnetic head 104, the magnetic flux can be concentrated by the action of the high permeability base layer 103, and the magnetic domain D1 can be efficiently formed.
This is because the magnetic path m3 is formed by the path of the magnetic head 104 → track 102 → underlayer 103 → magnetic head 104, and the magnetic circuit is made small to form a steep magnetic field gradient, and the magnetic domain D1 can be formed even with a small magnetic field. It enables it to be formed efficiently.

そこで、磁性細線装置である磁性細線装置においても、磁区Dの記録の効率を高めるために、既存のハードディスクドライブ装置における下地層103に相当する部材を下地層16aとして設けることが考えられる。
しかし、既存のハードディスクドライブ装置で使用されている高透磁率の下地層103は、Co−Zr−Nb,Co−Zr−Taなどの金属材料を用いている。そして、これらの金属材料により形成された下地層16aを磁性細線装置に適用したのが図6の例である。
Therefore, in the magnetic wire device which is a magnetic wire device, in order to increase the recording efficiency of the magnetic domain D, it is conceivable to provide a member corresponding to the base layer 103 in the existing hard disk drive device as the base layer 16a.
However, the high magnetic permeability underlayer 103 used in the existing hard disk drive device uses a metal material such as Co—Zr—Nb or Co—Zr—Ta. FIG. 6 shows an example in which the underlayer 16a formed of these metal materials is applied to a magnetic wire device.

このような構成で、磁性細線11にパルス電流源20を流すと、図6に示すように、磁性細線11に電流INWが流れるのみならず、金属材料からなる下地層16aにも電流IULが流れてしまう。その結果、パルス電流源20から供給するパルス電流のうち磁性細線11での磁区Dのシフト移動に寄与する電流が減ってしまう。したがって、パルス電流源20は磁区Dのシフト移動のために多くの電力を消費しなければならないという不具合がある。電流量が多くなるため、発熱による不具合が発生することも考えられる。
これらの比較例の不具合は、前記の「磁気記録装置の動作」で説明したとおり、下地層16にフェライトを用いることにより解決することができる。
In this configuration, when the pulse current source 20 is passed through the magnetic wire 11, as shown in FIG. 6, not only the current I NW flows through the magnetic wire 11, but also the current I UL is applied to the underlying layer 16a made of a metal material. Will flow. As a result, of the pulse current supplied from the pulse current source 20, the current contributing to the shift movement of the magnetic domain D in the magnetic wire 11 is reduced. Therefore, the pulse current source 20 has a problem that a large amount of power must be consumed to shift the magnetic domain D. Since the amount of current increases, a problem due to heat generation may occur.
The problems of these comparative examples can be solved by using ferrite for the underlayer 16 as described above in “Operation of Magnetic Recording Device”.

1 磁性細線装置
11 磁性細線
16 下地層
20 パルス電流源
30 磁気記録ヘッド
D 磁区
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic wire apparatus 11 Magnetic wire 16 Underlayer 20 Pulse current source 30 Magnetic recording head D Magnetic domain

Claims (2)

磁性膜が細線状に形成され、長手方向の一部に他の部分とは磁化方向の異なる磁区が形成される磁性細線と、
前記磁性細線上の所定位置に設けられ、前記磁性細線に前記磁区を形成する磁気記録ヘッドと、
前記磁区を前記磁性細線中でシフト移動させるための電子をパルス電流により供給するパルス電流源と、
前記磁性細線の下に設けられフェライトで形成された下地層とを備えたことを特徴とする磁性細線装置。
A magnetic thin film in which a magnetic film is formed in a thin line shape, and a magnetic domain having a different magnetization direction from the other part is formed in a part of the longitudinal direction;
A magnetic recording head provided at a predetermined position on the magnetic wire, and forming the magnetic domain in the magnetic wire;
A pulse current source for supplying electrons for shifting the magnetic domain in the magnetic wire by a pulse current;
A magnetic wire apparatus comprising: an underlayer provided under the magnetic wire and made of ferrite.
前記下地層は、前記フェライトしてソフトフェライトを用いていることを特徴とする請求項1に記載の磁性細線装置。   The magnetic wire device according to claim 1, wherein the underlayer uses soft ferrite as the ferrite.
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