JP2003296901A

JP2003296901A - 磁気記録装置及び磁気記録方法

Info

Publication number: JP2003296901A
Application number: JP2002097446A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kai; 正甲斐; Satoru Kikitsu; 哲喜々津; Junichi Akiyama; 純一秋山; Masayuki Takagishi; 雅幸高岸; Hitoshi Iwasaki; 仁志岩崎; Masashi Sahashi; 政司佐橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: US6982845B2; US20030214742A1; JP3680035B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱揺らぎ限界を超える高密度記録を実現でき
る新規な磁気記録装置及び磁気記録方法を提供すること
を目的とする。【解決手段】磁界印加手段（１６）と、電流供給手段
（１５）と、を備え、第１の磁性体層（１４）と第２の
磁性体層（１２）とを有する記録媒体（１０）に対して
情報を磁気的に記録する磁気記録装置であって、磁界印
加手段により前記第１の磁性体層に磁界を印加しそのス
ピンを偏極させた状態で、電流供給手段から記録媒体に
電流を供給することにより、供給された電流を第１の磁
性体層においてスピン偏極させた後に第２の磁性体層に
供給してその磁化をスピン偏極に応じた方向とすること
により情報を記録することを特徴とする磁気記録装置を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録層及び磁
気記録方法に関し、特に、記録媒体の熱揺らぎ限界を超
える超高密度磁気記録が可能な磁気記録装置及び磁気記
録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータの処理速度の向上に
伴って、情報・データの記憶・再生機能を担うＨＤＤ
（Hard Disk Drive）などの磁気記憶装置には、高速・
高密度化が常に要求されている。しかし、高密度化には
物理的な限界があると言われており、この要求を満たし
続けて行けるかどうか問題視されている。

【０００３】ＨＤＤ装置の場合、情報が記録される磁気
記録媒体は、微細な磁性粒子の集合体を含む磁性層を有
する。高密度記録を行うには、磁性層に記録される磁区
を小さくする必要がある。小さな記録磁区を分別できる
ためには磁区の境界が滑らかであることが必要であり、
そのためには磁性層に含まれる磁性粒子を微小化する必
要がある。また、隣接する磁性粒子にまで磁化反転が連
鎖すると、磁区の境界の「乱れ」となるので、磁性粒子
間に交換結合相互作用が働かないように、磁性粒子間は
非磁性体によって磁気的に分断されている必要がある。
また、ヘッドと媒体との間の磁気的相互作用の観点か
ら、高密度の記録を行うには、磁性層の膜厚も小さくす
る必要がある。

【０００４】以上の要請から、磁性層における磁化反転
ユニット（上述の要求を満たしていくと磁性粒子とほぼ
等しくなる）の体積をさらに小さくする必要がある。と
ころが、磁化反転ユニットを微小化すると、そのユニッ
トが持つ磁気異方性エネルギー（磁気異方性エネルギー
密度Ｋu×磁化反転ユニットの体積Ｖa）が熱揺らぎエネ
ルギーよりも小さくなり、もはや磁区を保持することが
できなくなる。これが熱揺らぎ現象であり、記録密度の
物理的限界（「熱揺らぎ限界」と呼ばれる）の主因とな
っている。

【０００５】熱揺らぎによる磁化の反転を防ぐには、磁
気異方性エネルギー密度Ｋｕを大きくすることが考えら
れる。しかし、上記のようなＨＤＤ媒体の場合、記録
時、すなわち高速で磁化反転動作を行うときの保磁力Ｈ
cwは、Ｋuにほぼ比例するので、Ｋuを大きくすると、現
状の記録ヘッドが発生しうる磁界では、記録ができなく
なってしまう。

【０００６】熱揺らぎによる磁化の反転を防ぐために、
磁化反転ユニットの体積Ｖaを大きくすることも考えら
れる。しかし、媒体面内での磁性粒子のサイズを大きく
することによりＶaを大きくすると、高密度記録を達成
できない。また、記録層の膜厚を厚くすることによりＶ
aを大きくすると、ヘッド磁界が記録層の下部にまで十
分に到達しないために磁化反転が起こらなくなり、やは
り高密度記録を達成できない。

【０００７】さらに、記録、再生ヘッドを微小サイズに
作製することが困難のために、高密度記録を達成するこ
とが困難となってきている。

【０００８】以上説明した事情により、超高密度記録を
達成するためには、磁気記録ヘッドからの記録磁界によ
る記録や、記録パターンからの漏洩磁界を再生ヘッドで
検出する方式では問題点が多く、電流などによる記録、
再生方式を新たに開発することが必要となってきてい
る。

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる課題
の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、熱
揺らぎ限界を超える高密度記録を実現できる新規な磁気
記録装置及び磁気記録方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の磁気記録装置は、磁気記録媒体の第
１の磁性体層に磁界を印加し、その磁化方向を方向付け
る磁界印加部と、前記磁気記録媒体の第２の磁性体層へ
の通電電流を前記第１の磁性体層を介して供給する電流
供給手段とを備え、前記電流供給手段による前記第２の
磁性体層への通電により、前記第２の磁性体層の磁化方
向を前記第１の磁性体層の磁化方向に対応した方向とす
ることにより磁気的に情報記録を行うことを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明の第２の磁気記録装置は、第
１の磁性体層と第２の磁性体層を有する磁気記録媒体
と、前記第１の磁性体層に磁界を印加し、その磁化方向
を方向付ける磁界印加部と、前記第２の磁性体層への通
電電流を前記第１の磁性体層を介して供給する電流供給
手段とを備え、前記電流供給手段による前記第２の磁性
体層への通電により、前記第２の磁性体層の磁化方向を
前記第１の磁性体層の磁化方向に対応した方向とするこ
とにより磁気的に情報記録を行うことを特徴とする。

【００１０】ここで、前記磁気記録媒体は、前記第１及
び第２の磁性体層の間に挿入された非磁性体層をさらに
有するものとすることができる。また、前記磁気記録媒
体の前記非磁性体層はＣｕであり、２ｎｍ〜１０ｎｍ
の厚さを有するものとすることができる。

【００１１】また、前記磁気記録媒体は、前記第１及び
第２の磁性体層を有する複数の記録単位領域が、分離領
域を挟んで２次元的に配列されてなるものとするこがで
きる。

【００１２】また、前記第１の磁性体層の保磁力は、前
記第２の磁性体層の保磁力よりも小さいものとすること
ができる。

【００１３】また、前記電流供給手段は、前記磁界印加
部に隣接させた導体または半導体のプローブ針であるも
のすることができる。

【００１４】また、前記磁界印加部からの印加磁界によ
り前記第１の磁性体層の磁化方向が方向付けられる範囲
は、前記電流供給手段による前記第２の磁性体層への通
電により前記第２の磁性体層の磁化方向が前記第１の磁
性体層の磁化方向に対応した方向とされる範囲よりも広
いものとすることができる。

【００１５】また、前記磁界印加部により前記第１の磁
性体層に磁界を印加し、その磁化方向を方向付け、前記
第１及び第２の磁性体層間の磁気抵抗効果を、前記第１
及び第２の磁性体層に供給される検出電流変化により検
出することで前記第２の磁性体層に磁気的に記録された
情報を読み取り可能とすることができる。また、前記磁
界印加部の前記磁気記録媒体に対する印加磁界は、前記
第２の磁性体層の磁化方向を実質的に変化させない強さ
であるものとすることができる。また、前記磁界印加部
は、前記電流供給手段による前記第２の磁性体層への通
電と同時または通電前に印加磁界を発生するものするこ
とができる。また、前記磁気記録媒体に供給される情報
記録時の通電電流は、情報再生時の通電電流よりも大き
いものとすることができる。

【００１６】一方、本発明の磁気記録方法は、磁気記録
媒体の第１の磁性体層に磁界を印加して、その磁化方向
を方向付け、前記磁気記録媒体の第２の磁性体層へ前記
第１の磁性体層を介して通電し、前記第２の磁性体層の
磁化方向を前記第１の磁性体層の磁化方向に対応した方
向とすることにより磁気的に情報記録を行うことを特徴
とする。

【発明の実施の形態】本発明の基本原理は、電流供給手
段から供給された電流を、プローブを通して高偏極スピ
ンコントロール層を通過させることでスピン偏極電流に
変え、そのスピン偏極電流を用いて記録層の磁化を反転
させることにより記録する。記録する磁化の方向は、高
偏極スピンコントロール層を磁気ヘッドからの磁界でコ
ントロールする。再生時には、高偏極スピンコントロー
ル層の磁化と記録層の磁化の相対角度による巨大磁気抵
抗効果（Giant Magnetoresistence Effect）を利用して
再生する。

【００１７】以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形
態について説明する。

【００１８】図１及び図２は、本発明の実施の形態に係
る磁気記録方法の原理を表す概念図である。すなわち、
同図は、磁気記録媒体１０と、磁界印加手段１６と、プ
ローブ１５による電子照射手段と、を模式的に表した断
面図である。

【００１９】本発明において用いる磁気記録媒体１０
は、電極層１１の上に、磁気記録層１２、中間層１３及
び高偏極スピンコントロール層１４を積層した構造を有
する。この磁気記録媒体の高偏極スピンコントロール層
１４側に、電子照射手段としてのプローブ１５が設けら
れている。プローブ１５と磁気記録媒体１０とは接触し
ていても、していなくてもよい。

【００２０】また、磁気記録媒体１０の上には、磁界印
加手段としての記録ヘッド１６が設けられる。プローブ
１５による局所的な電子照射と、記録ヘッド１６による
磁界印加により、記録層１２に微細な磁化反転部分を形
成することができる。なお、プローブ１５は記録ヘッド
１６と一体化してもよい。

【００２１】本発明の磁気記録装置において、情報の記
録すなわち「書き込み」を行う場合は、図１(ａ)から図
２（ｃ）に沿って行われる。図１(ａ)は初期状態であ
り、磁気記録層１２の磁化はすべて上向き方向を向いて
いる。このときスピン偏極コントロール層１４の磁化方
向は特に定められていない。

【００２２】図１（ｂ）では、記録ヘッド１６から下向
きの磁界を放出し、高偏極スピンコントロール層１４の
磁化を下向きに磁化させている。磁界の照射されている
領域は図1上では点線の範囲内で、記録ビット、４ビッ
ト分である。記録ヘッド１６からの磁界では磁気記録層
１２の磁化には影響を及ぼさない。

【００２３】その後、図１（ｃ）において、プローブ１
５から記録媒体１０に向けて電子を供給する。供給され
た電子のスピンは、高偏極スピンコントロール層１４に
より特定の方向（図では下向き）に偏極される。そし
て、このようにスピン偏極した電子が磁気記録層１２を
通過する際に、磁気記録層１２の磁化Ｍの方向を、その
スピンの向きに応じた所定の方向に向ける。

【００２４】次に、図２（ａ）では、次のビットに書き
込むために記録ヘッド１６とプローブ１５を移動させて
いる。図上では記録ヘッド１６とプローブ１５を移動さ
せているが、磁気記録媒体１０を移動させても構わな
い。

【００２５】図２（ｂ）では、上向きに記録させたいた
めに、上向きの磁界を記録ヘッド１６から照射し、高偏
極スピンコントロール層１４の磁化を上向きにしてい
る。図２（ｃ）において、プローブ１５から記録媒体１
０に向けて電子を供給し、磁気記録層１２の磁化を上向
きに記録する。

【００２６】つまり、磁気記録媒体１０に用いられる高
偏極スピンコントロール層１４は、プローブ１５から供
給される電流を、スピン偏極した電流に変換する作用を
有する。そして、このスピン偏極電流がある閾値より大
きくなったとき、磁気記録層１２の磁化を反転させるこ
とができる。この閾値は、異方性磁界Ｈｋに依存し、外
部磁界Ｈと飽和磁化Ｍｓにも依存する。

【００２７】図３は、記録層１２の理想的な電流−磁化
曲線を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は、
記録層１２に供給されるスピン偏極電流を表し、縦軸
は、記録層の磁化Ｍを表す。同図から分かるように、Ｖ
ＳＭなどで測定した通常の強磁性体のＭＨカーブと同様
の振舞いを示す。つまり、スピン偏極電流Ｉがある閾値
を超えると、磁化Ｍが生ずる。

【００２８】一方、この電流閾値は、外部磁界に依存す
る。つまり、図３に例示した電流−磁化曲線は、外部磁
界により横軸方向にシフトする。

【００２９】図４は、外部磁界Ｈを印加した状態での記
録層１２の電流−磁化曲線を例示するグラフ図である。
すなわち、同図の横軸は、記録層１２に供給されるスピ
ン偏極電流を表し、縦軸は、記録層の磁化Ｍを表す。

【００３０】同図から分かるように、記録層１２に磁化
Ｍを生ずるためのスピン偏極電流の閾値は、外部磁界Ｈ
によってコントロールすることも可能である。

【００３１】以上説明したように、本発明においては、
記録ヘッド１６からの磁界により、スピンコントロール
層１４におけるスピン偏極の方向が制御される。そし
て、プローブ１５から供給された電子のスピンは、スピ
ンコントロール層１４を通過する際に、そのスピン偏極
の方向に偏極され、磁気記録層１２に供給されて、その
スピンの向きに応じた磁化Ｍを書き込む。この書き込み
電流は、その後、電極層１１に流出する。

【００３２】またこの際に、図４に関して前述したよう
に、記録ヘッド１６からの外部磁界によって、記録層１
２のスピン偏極電流の書き込み閾値を制御することも可
能である。

【００３３】本発明によれば、記録ヘッド１６から印加
する磁界は、特に微小範囲に制限する必要はなく、微小
なプローブ１５の先端から供給される局所的な電流によ
り、磁気記録層１２の極めて微小な範囲のみに書き込み
を行うことができる。つまり、従来と比較して、飛躍的
に記録密度を高めた超高密度磁気記録が可能となる。

【００３４】また一方、このように記録した情報の読み
出しは、磁気抵抗効果を利用して行うことができる。す
なわち、記録層１２とスピンコントロール層１４との間
の抵抗を測定する。記録層１２の磁化方向とスピンコン
トロール層１４の磁化方向が平行の場合には抵抗が低
く、両者の磁化が反平行の場合には抵抗が高い。

【００３５】スピンコントロール層１４の磁化方向は、
記録ヘッド１６により所定の方向に制御することができ
るので、抵抗変化を検出することにより記録層１２の磁
化方向が分かる。

【００３６】ここで、読み出し時の電流は書き込み時の
電流より小さくなければならない。もし、読み出し時の
電流が書き込み時より大きいと記録層の磁化が反転し、
情報を失ってしまうからである。

【００３７】図５は本発明の実施の形態に係る磁気記録
装置のシステム構成について説明する。図の様に３つの
ＩＣ、あるいは同等の機能が有る複合ＩＣでこの記録再
生システムを駆動することができる。まず記録時には、
記録用ＩＣで記録回路１に駆動電流（Ｉｗ１）を発生さ
せ、記録用コイルを励磁する。同時にタイミングパルス
を発生させ記録用ＩＣ２を同期させる。記録用ＩＣ２で
はタイミングパルスを基準にして、記録回路２にディレ
イタイム（ｔ２）のタイミングで駆動電流Ｉｗ２を発生
させる（図５（ｂ））。こうすれば磁気記録媒体の高偏
極スピンコントロール層１４の磁化を所定の方向に磁化
させた後に駆動電流Ｉｗ２で磁気記録層１２の磁化を同
方向に磁化することができる。この場合ｔ２＋ｔ３とｔ
１の両方の時間が最短ビット長をヘッドが横切る時間よ
り小さいことが要求される。

【００３８】次に、再生時には、再生回路に再生用ＩＣ
で一定のバイアス電流（Ｉｂ）を流し、媒体中の磁気抵
抗効果で媒体に記録された磁化による抵抗変化、すなわ
ち電圧変化を同じく再生用ＩＣで読み取る。上述してい
るように、ＩｂとＩｗ２の関係はＩｂ＜Ｉｗ２（１）を満たす必要がある。以上は電流駆動による再生原理で
あるが、この磁気記録媒体１０とプローブ１５と記録ヘ
ッド１６を含む再生回路において、定電圧に保ったほう
が良い場合もある。例えばプローブとヘッド境界の接触
抵抗等は信頼性等により一定電圧に保つ方が有利である
可能性がある。この場合は再生用ＩＣで定電圧駆動でバ
イアス電流（Ｉｂ）を流し、同じく再生用ＩＣで電流変
化を読み取る方法が適している。以上のIw2、Ibの大き
さ等は前述のような規定を用いるのが良い。

【００３９】以下、本発明において用いることができる
磁気記録媒体１０、プローブ１５、磁気ヘッド１６のそ
れぞれについて詳述する。

【００４０】まず、磁気記録媒体１０について説明す
る。磁気記録媒体１０は、図１に例示した基本的な構成
要素の他にも、必要に応じて、磁気記録層１２などの性
能（結晶構造や配向特性など）を制御するための下地層
（図示せず）を設けてもよい。また、必要に応じて、磁
気記録層１２やスピンコントロール層１４の上に、カー
ボンやＳｉＯ２などからなる保護層（図示せず）を設け
てもよい。

【００４１】また、記録媒体１０は、面内方向に亘って
複数の領域に分離された構造としてもよい。

【００４２】図６は、このように分離された記録媒体を
表す模式図である。すなわち、同図に例示した記録媒体
１０Ａは、電極層１１の上に設けられた磁気記録層１
２、中間層１３、スピンコントロール層１４が、それぞ
れ分離領域１８により複数の独立した部分に分割されて
いる。分離領域１８は、非磁性あるいは電気的絶縁性を
有する材料により形成することができる。

【００４３】このように、分離領域１８により、媒体を
複数の部分に分割すると、記録ビットサイズを確実に規
定することが可能となり、記録エリアの「はみ出し」、
あるいはクロストーク（cross-talk）、クロスイレーズ
（cross-erase）などの発生を抑制できる。

【００４４】また、このような分離領域１８は、必ずし
も記録層１２、中間層１３、スピンコントロール層１４
の全体を分割する必要はない。例えば、図７に例示した
磁気記録媒体１０Ｂの場合、磁気記録層１２のみが分離
領域１８によって複数の独立した部分に分割されてい
る。この場合にも、分離領域１８は、非磁性あるいは電
気的絶縁性を有する材料により形成することができ、記
録ビットサイズを正確に規定できるという効果が得られ
る。同様に、分離領域１８を中間層１３のみ、あるいは
スピンコントロール層１４のみに設けても、電流狭窄作
用などを利用した記録ビットサイズの規定が可能とな
る。

【００４５】さて、以上説明したいずれの磁気記録媒体
においても、記録層１２に用いられる磁性粒子の材料
は、磁気異方性が大きいものが適している。この観点か
ら、磁性金属材料として、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆ
ｅ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択される
磁性元素と、白金（Ｐｔ）、サマリウム（Ｓｍ）、クロ
ム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ビスマス（Ｂｉ）およ
びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される金属
との合金を用いることが好ましい。

【００４６】特に、結晶磁気異方性の大きいコバルト
（Ｃｏ）基合金、特にＣｏＰｔ、ＳｍＣｏ、ＣｏＣｒを
ベースとしたものや、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔなどの規則合
金がより好ましい。具体的には、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐ
ｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ
−Ｔａ−Ｐｔ、Ｆｅ５０Ｐｔ５０、Ｆｅ５０Ｐｄ５０、
Ｃｏ３Ｐｔ１などが挙げられる。

【００４７】また、磁性材料として、Ｔｂ−Ｆｅ、Ｔｂ
−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｔｂ−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ、
Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｔ
ｂ−Ｆｅ−Ｃｏなどの希土類（ＲＥ）−遷移金属（Ｔ
Ｍ）合金、磁性層と貴金属層との多層膜（Ｃｏ／Ｐｔ、
Ｃｏ／Ｐｄなど）、ＰｔＭｎＳｂなどの半金属、Ｃｏフ
ェライト、Ｂａフェライトなどの磁性酸化物などを用い
ることもできる。

【００４８】さらに、上述した磁性材料の磁気磁性を向
上させるために、例えば銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、
ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔ
ａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ハフニウ
ム（Ｈｆ）、インジウム（Ｉｎ）、シリコン（Ｓｉ）、
ボロン（Ｂ）など、またはこれらの元素と、酸素
（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）の中から
選ばれる少なくとも１種の元素との化合物を添加しても
よい。

【００４９】磁気異方性に関しては、従来のＨＤＤで用
いられてきた面内磁気異方性でも、光磁気記録で用いら
れてきた垂直磁気異方性でも、両者が混合されたもので
も構わない。磁気異方性定数に関しては、熱揺らぎ限界
を打破するために大きな磁気異方性定数を有する記録層
を用いる。さらに、磁気ヘッドからの磁界に影響されな
い程度のＨｃを有する必要もある。

【００５０】磁気記録層１２として、例えば、複数の磁
性粒子と、これら磁性粒子の間を埋める非磁性体とを有
し、磁性粒子が非磁性体中に分散された構造を用いても
構わない。

【００５１】磁性粒子を非磁性体により分断する方法
は、特に限定されない。例えば、磁性材料に非磁性元素
を添加して成膜し、磁性粒子の粒間にクロム（Ｃｒ）、
タンタル（Ｔａ）、ボロン（Ｂ）、酸化物（ＳｉＯ_２な
ど）、窒化物などの非磁性体を析出させる方法を用いて
もよい。

【００５２】また、リソグラフィー技術を利用して非磁
性体に微細な孔を形成し、その孔に磁性粒子を埋め込む
方法を用いてもよい。あるいは、ＰＳ−ＰＭＭＡなどの
ジブロックコポリマーを自己組織化させて一方のポリマ
ーを除去し、他方のポリマーをマスクとして非磁性体に
微細な孔を形成し、孔に磁性粒子を埋め込む方法を用い
てもよい。また、粒子線照射によって加工する方法を用
いてもよい。

【００５３】記録層１２の厚さは特に制限されないが、
高密度記録を可能とし、電流を流すことを考慮すると、
１００ｎｍ以上の厚い膜は好ましくない。ただし、記録
層１２の厚さを０．１ｎｍ以下にしようとすると、膜を
形成するのが困難になる場合が多いので、用いる成膜技
術にも応じて適宜決定する必要がある。

【００５４】必要に応じて設けられる下地層（図示せ
ず）は、磁性体でも非磁性体でもよい。下地層の厚さは
特に限定されないが、５００ｎｍよりも厚いと製造コス
トが増加するので好ましくない。

【００５５】非磁性の下地層は、記録層１２の磁性体ま
たは非磁性体の結晶構造を制御する目的、または基板か
らの不純物の混入を防ぐ目的で設けられる。例えば、磁
性体に対して要求される結晶配向の格子間隔に近い格子
間隔を有する下地層を用いれば、磁性体の結晶配向を制
御することができる。また、適切な表面エネルギーを有
するアモルファス下地層を用いることにより、記録層１
２の磁性体または非磁性体の結晶性またはアモルファス
性を制御することもできる。

【００５６】下地層の下にさらに別の機能を有する下地
層を設けてもよい。この場合、２つの下地層で機能を分
担できるので、所望の効果の制御が容易になる。たとえ
ば、記録層の結晶粒を小さくする目的で、基板上に粒径
の小さいシード層を設け、その上に記録層の結晶性を制
御する下地層を設ける手法が知られている。基板からの
不純物の混入を防ぐためには、下地層として格子間隔が
小さいかまたは緻密な薄膜を用いることが好ましい。

【００５７】高偏極スピンコントロール層１４は、プロ
ーブ１５から供給される電流を、記録層１２に記録すべ
き磁化Ｍの方向のスピン偏極電流に変換する役割を有す
る。磁化Ｍの方向、すなわちスピンコントロール層１４
のスピン偏極の方向は、磁気ヘッド１６からの磁界によ
って制御することができる。したがって、スピンコント
ロール層１４は、磁気ヘッド１６からの磁界に素早く応
答することができる軟磁性で構成されていることが望ま
しい。また、スピン偏極を確実に行うため、高偏極スピ
ンコントロール層１４は、スピン偏極度の高い材料によ
り形成されることが望ましい。ここで、スピン偏極度Ｐ
は、フェルミエネルギーにおけるアップスピン電子とダ
ウンスピン電子の状態密度の差であり、次式により表さ
れる。Ｐ＝（Ｄ（↓）−Ｄ（↑））／（Ｄ（↓）＋Ｄ（↑））（２）ここで、Ｄ（↑）とＤ（↓）は、アップスピン電子とダ
ウンスピン電子の状態密度をそれぞれ表す。

【００５８】このスピン偏極度Ｐの最も大きな材料とし
ては、「ハーフメタル」と呼ばれる物質が知られてお
り、そのスピン偏極度は１．０である。すなわち、図８
のようにダウンスピン電子のみが、フェルミエネルギー
付近で状態密度を有する。

【００５９】ハーフメタル性を示す材料として知られて
いるのは、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）およびニッケ
ル（Ｎｉ）の少なくともいずれからなるペロブスカイト
型構造強磁性酸化物、ルチル型構造強磁性酸化物、スピ
ネル型強磁性酸化物、パイロクロア型強磁性酸化物、少
なくともチタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム
（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト
（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）から選ばれる材料を含む磁
性半導体薄膜などで、これらの材料を高偏極スピンコン
トロール層１４に用いることができる。その他に、鉄
（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体
や、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）
を少なくとも一つ含む合金も、有限のスピン偏極度Ｐを
示すことから高偏極スピンコントロール層１４に用いる
ことができる。

【００６０】高偏極スピンコントロール層１４の厚さは
特に制限されないが、高密度記録を達成し、且つ電流を
垂直方向に流すことを考慮すると、１００ｎｍ以上の厚
い膜は好ましくない。ただし、記録層の厚さを０．１ｎ
ｍ以下にしようとすると膜を形成するのが容易でないの
で、成膜技術も勘案して適宜決定する必要がある。

【００６１】また、高偏極スピンコントロール層１４に
関しては、例えば、複数の磁性粒子と磁性粒子の間を埋
める絶縁体とを有し、磁性粒子が絶縁体中に分散された
構造を用いても構わない。このような構造にすると、膜
面に対して垂直方向の電流が面内方向に拡散することを
防ぐことができる。

【００６２】中間層１３は、高偏極スピンコントロール
層１４の磁化と記録層１２の磁化とが交換結合すること
を防ぐ目的で設けられる。交換結合の大きさは、その間
の距離が離れると減衰することが知られている。この観
点からすると、厚い方が好ましいが、スピン偏極電流に
より記録層１２に記録を行うことを考えると、スピン偏
極電流の偏極方向が保存されなければならないので、そ
の材料の平均自由行程より短くならなければならない。

【００６３】例えば、中間層１３を銅（Ｃｕ）で構成し
た場合、銅（Ｃｕ）の平均自由行程は１０ｎｍ程度であ
り、交換結合は３ｎｍ以上にすれば無視できる範囲にな
るので、銅（Ｃｕ）を利用した中間層１３の厚さとし
て、３ｎｍから１０ｎｍの範囲内にあることが好まし
い、ということになる。

【００６４】記録媒体に対して電流を流す手段として
は、導体あるいは半導体からなるプローブ１５から、例
えば、電界放出により電子を照射してもよいし、プロー
ブ１５と磁気記録媒体１０とを接触させて電流を流して
もよい。この場合のプローブとしては、金属や半導体な
どからなる針状あるいは先端に突起を有するものを用い
ることができる。また例えば、「カーボンナノチュー
ブ」などの微細な構造体を利用することもできる。

【００６５】または、磁気記録媒体１０の上部に図示し
ない電極を設け、その電極から磁気記録媒体１０に電流
を流してもよい。すなわち、磁気記録媒体１０に電流を
流せさえすれば、電流を流す手段としては、当業者が適
宜選択したものを採用できる。

【００６６】磁気記録媒体１０に対して磁界を印加する
手段は、通常のＨＤＤで用いられているような浮上スラ
イダーの端面に誘導コイルと磁極を含む磁気回路を有す
るものでもよいし、永久磁石を設置してもよいし、媒体
に磁性層を追加して温度分布または光照射によって磁化
分布を生じさせ瞬間的・局所的な磁界を発生させてもよ
いし、情報の記録を行う磁性層自身から発生する漏洩磁
界を利用してもよい。

【００６７】永久磁石を設置する場合には、媒体１０と
の距離を可変にするか、磁石を微細化するなどの工夫に
よって、高速・高密度の磁界印加ができるようになる。

【００６８】図９は、プローブ１５の代わりに、記録媒
体１０の上部に電極層１９を設けた具体例を表す模式図
である。すなわち、同図に例示した磁気記録媒体１０Ｃ
は、下部電極層１１の上に、記録層１２、中間層１３、
高偏極スピンコントロール層１４が積層され、さらにそ
の上に、上部電極層１９が設けられた構造を有する。そ
して、この積層構造は、分離領域１８により複数の領域
に分割されている。この分割された領域のそれぞれが、
記録ビットとして作用する。

【００６９】この記録媒体１０Ｃを用いる場合、上部電
極１９から下部電極１１へ電流を膜面に対して垂直に流
す。従って、分割された上部電極１９のそれぞれに任意
に電流を与えることができれば、図１に例示したプロー
ブ１５は必ずしも必要ない。

【００７０】以下、実施例を参照しつつ、本発明の実施
の形態についてさらに詳細に説明する。

【００７１】（第１の実施例）図１０は、本実施例にお
いて用いた構成を表す概念図である。

【００７２】すなわち、高偏極スピンコントロール層１
４としてルチル型構造を示す酸化クロム（ＣｒＯ_２）
を、記録層１２としてコバルト白金（ＣｏＰｔ）を、中
間層１３として銅（Ｃｕ）を、電極層１１として金（Ａ
ｕ）をそれぞれ用いて記録媒体を作製した。

【００７３】まず、シリコン（Ｓｉ）基板Ｓの裏側に金
（Ａｕ）電極層１１を形成した。次に、シリコン基板Ｓ
の上にコバルト白金（ＣｏＰｔ）層１２を形成し、その
上に銅（Ｃｕ）を成長させた。さらに、その上に酸化ク
ロム（ＣｒＯ_２）を形成した。コバルト白金（ＣｏＰ
ｔ）の厚さは約２０ナノメートル、銅（Ｃｕ）は５ナノ
メートル、酸化クロム（ＣｒＯ２）は１０ナノメートル
とした。

【００７４】次に、シリコン（Ｓｉ）短針の表面を金
（Ａｕ）でコートしたものをプローブ１５として用い
た。プローブ１５はコーン状で、先端の直径は約１０ナ
ノメートルであった。さらに、磁気ヘッド１６として、
外部から２ｋＯｅの磁界を印加できるようにした。

【００７５】図１１は、本実施例において形成した記録
媒体に対して、ＶＳＭによる磁化測定を行った結果を表
すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は磁界Ｈ、縦
軸は磁化Ｍをそれぞれ表す。なお、これとは別に測定し
たＭＨ特性曲線から、本実施例に用いたものと同様の酸
化クロム（ＣｒＯ２）、コバルト白金（ＣｏＰｔ）の単
層のＨｃは、それぞれ５００Ｏｅ、２５００Ｏｅであっ
た。

【００７６】図１１から分かるように、本実施例の磁気
記録媒体は、明らに２段のループを示しており、５００
Ｏｅ、２５００Ｏｅ付近で磁化Ｍの変化が見られる。つ
まり、酸化クロム（ＣｒＯ２）とコバルト白金（ＣｏＰ
ｔ）の層が磁気的に交換結合していないために、それぞ
れのＨｃがお互いに影響を及ぼさない特性曲線が得られ
ていることが分かった。

【００７７】つまり、中間層１３として膜厚が５ナノメ
ートルの銅（Ｃｕ）の層を挿入することにより、酸化ク
ロム（ＣｒＯ２）からなるスピンコントロール層１４
と、コバルト白金（ＣｏＰｔ）からなる記録層１２の間
の交換結合が作用していないことが確認できた。またさ
らに、磁界Ｈの方向が媒体面に対して垂直方向（面直方
向）であったことから、コバルト白金（ＣｏＰｔ）層１
２の容易軸方向が面直方向になっていることが同時に確
認できた。

【００７８】次に、スピン偏極電流磁気記録の実験を行
った。

【００７９】まず、酸化クロム（ＣｒＯ２）層１４とコ
バルト白金（ＣｏＰｔ）層１２の磁化を上向きの方向に
揃えておく。この記録媒体に対して、下向きの磁界を加
えて酸化クロム（ＣｒＯ２）層１４のみの磁化を反転さ
せる。この状態でプローブ１５から電子線照射を行い、
同時に記録媒体の抵抗を測定した。電子線照射を行う前
は、酸化クロム（ＣｒＯ２）層１４とコバルト白金（Ｃ
ｏＰｔ）層の磁化は反平行に配置されているため、高抵
抗の状態である。プローブ１５に対して約１０Ｖの印加
電圧で１ｍＡの放出電流を確認し、記録媒体の抵抗値は
約６０ｍΩ低下した。このことから、プローブ１５から
の電子線放出により、コバルト白金（ＣｏＰｔ）記録層
１２の磁化が反転し、酸化クロム（ＣｒＯ２）スピンコ
ントロール層１４の磁化と平行になったため、その抵抗
は低下したと考えられる。つまり、プローブ１５からの
電子線照射により、記録層１２に対する記録が行われる
ことが確認できた。

【００８０】（第２の実施例）図１２は、本実施例にお
いて用いた構成を表す模式図である。

【００８１】すなわち、まず、シリコン（Ｓｉ）基板Ｓ
の裏側にオーミックコンタクトとなるように金（Ａｕ）
電極層１１を形成した。そして、シリコン基板Ｓの上
に、記録層１２として鉄白金（ＦｅＰｔ）を５ｎｍ形成
し、その上に中間層１３として銅（Ｃｕ）を５ｎｍ、高
偏極スピンコントロール層１４としてコバルトを添加し
た酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｃｏ）を２０ｎｍ積層した。さら
に、その上にマスクを用いて金（Ａｕ）電極１９を形成
し、膜面垂直方向に電流を流せるようにした。

【００８２】鉄白金（ＦｅＰｔ）単膜では、約９ｋＯｅ
のＨｃを示し、面直方向が磁化容易軸であることを確認
し、コバルト添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｃｏ）では、軟磁
気特性を示すこともＶＳＭで確認した。

【００８３】本実施例の記録媒体の３層構造（ＦｅＰｔ
／Ｃｕ／ＺｎＯ：Ｃｏ）の磁気特性をＶＳＭを用いて測
定したところ、図９に表したものと類似した２段ループ
を示し、記録層１２と高偏極スピンコントロール層１４
で磁気的に交換結合していないことが確認された。

【００８４】この記録媒体に、前述した第１実施例と同
じように外部から磁界を印加した。記録実験の開始前
に、記録層１２と高偏極スピンコントロール層１４の磁
化はいずれも上向きの状態とした。次に、下向きの外部
磁界を印加して、高偏極スピンコントロール層１４の磁
化を下向きに反転させた。このとき、記録層１２の磁化
と高偏極スピンコントロール層１４の磁化は反平行状態
にあるため、高抵抗の状態にある。

【００８５】次に、この記録媒体に対して、電極１９か
ら膜面垂直方向に電流を流した。電流値を大きくしてい
くと、２０ｍＡ付近で抵抗値の大幅なジャンプが見ら
れ、抵抗値は減少した。つまり、記録層１２の磁化と高
偏極スピンコントロール層１４の磁化が平行状態にな
り、巨大磁気抵抗効果により抵抗が減少した。このよう
にして、記録層１２の磁化が電流により反転可能である
ことを確認できた。

【００８６】（第３の実施例）図１３は、本実施例にお
いて用いた構成を表す模式図である。

【００８７】すなわち、アルミニウム基板１１の上に、
厚さ約５０ｎｍの白金（Ｐｔ）下地層２０、厚さ約５ｎ
ｍの鉄白金（ＦｅＰｔ）記録層１２、厚さ約５ｎｍの銅
（Ｃｕ）中間層１３、厚さ約２０ｎｍの酸化ランタン・
ストロンチウム・マンガン（Ｌａ_０．７Ｓｒ_０．３Ｍｎ
Ｏ_３）高偏極スピンコントロール層１４を、順次スパッ
タ法にて積層した。なお、スパッタ成膜時には、基板１
１を３００℃に加熱した。

【００８８】ここで、Ｌａ_０．７Ｓｒ_０．３ＭｎＯ_３高
偏極スピンコントロール層１４は、ハーフメタリックな
特性を示すことを予め確認した。

【００８９】次に、リソグラフィとエッチング、さらに
リフトオフにより、直径約５０ｎｍの円柱状のクラスタ
ーを作製した。クラスター間は絶縁体１８で埋めた。そ
の後、厚さ約１ｎｍのカーボン（Ｃ）保護層２１を積層
した。鉄白金（ＦｅＰｔ）記録層１２は、約３．５ｋＯ
ｅの保磁力を持ち、垂直磁気異方性を示すことを、ＶＳ
Ｍを用いた測定より予め確認した。

【００９０】次に、通常の磁気記録ヘッド１６を用い、
それに隣接するようにシリコン（Ｓｉ）を金（Ａｕ）で
コートしたプローブヘッド１５を作製した。コーン状の
形状をし、先端の直径は約５０ｎｍであった。プローブ
１５の先端と記録媒体との距離は約１００ｎｍとし、こ
のとき印加電圧約１０Ｖで１０ｍＡの放出電流を確認し
た。磁気記録ヘッド１６からは、約３ｋＯｅの磁界を印
加できる。つまり、鉄白金（ＦｅＰｔ）記録層１２の保
磁力（３．５ｋＯｅ）は、磁気ヘッド１６からの磁界
（３ｋＯｅ）を超えているため、記録ヘッド１６からの
磁界のみで磁気記録することは困難である。

【００９１】本実施例においては、磁気記録媒体の記録
及び再生評価を以下の手順で行った。

【００９２】まず、本実施例の磁気記録媒体についてプ
ローブ１５から電子線を照射しないで従来法による磁気
記録を試みた。すなわち、記録ヘッド１６から磁界を印
加したが、記録層１２の磁化は反転しないことが確認で
きた。これは、記録層１２の保磁力と記録ヘッド１６の
記録能力から判断して当然の結果である。

【００９３】次に、本実施例の磁気記録媒体について電
子線を照射しながら記録を行った。このとき、磁気ヘッ
ド１６から磁界を印加しなかった。初期状態として、記
録層１２、高偏極スピンコントロール層１４の磁化をい
ずれも上向きに向けておいた。そして、プローブ１５に
対する印加電圧を１０Ｖまで変化させて、印加電圧と媒
体の電気抵抗の値との関係を調べた。しかしながら、印
加電圧１０Ｖまで、電気抵抗の変化は見られなかった。
つまり、電子線照射のみによる記録は行われなかった。

【００９４】次に、ヘッド１６から磁界を印加しなが
ら、電子線を照射し記録することを試みた。印加磁界
は、約３ｋＯｅで、下向きの磁界を与えた。そして、電
子線の印加電圧を約１０Ｖまで変化させた。その結果、
約７Ｖ付近で、記録媒体の抵抗値の大幅な減少が見られ
た。すなわち、記録層１２の磁化が反転して下向きにな
り、高偏極スピンコントロール層１４の磁化と平行にな
ったために抵抗が減少した。

【００９５】さらに、プローブ１５に対する印加電圧を
ゼロに戻した後、磁気ヘッド１６からの印加磁界の向き
を逆向きにし、電気抵抗の値を測定したところ、媒体の
抵抗値は先ほどの値よりも上昇していた。つまり、ヘッ
ド１６からの印加磁界により高偏極スピンコントロール
層１４の磁化のみが上向きに反転し、記録層１２の磁化
と反平行の状態になったために媒体の抵抗が増加した。
このことからも、前述した記録過程で記録層１２のみの
磁化が反転したことが確認できた。

【００９６】本実施例の結果から、通常では記録不可能
な大きな磁気異方性エネルギー（保磁力）を持つ記録層
１２に対して、電子線照射によるスピン偏極電流で記録
が可能となることが確認できた。

【００９７】（第４の実施例）次に、本発明の第４の実
施例として、本発明の磁気記録装置の具体例について説
明する。すなわち、図１乃至図１３に関して説明した本
発明の磁気記録方法は、従来のＨＤＤに類似した構成を
有する磁気記録再生装置として実現することができる。

【００９８】図１４は、このような磁気記録再生装置の
概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発
明の磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエ
ータを用いた形式の装置である。同図において、記録用
媒体ディスク２００は、スピンドル１５２に装着され、
図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図
示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本発明
の磁気記録再生装置１５０は、複数の媒体ディスク２０
０を備えたものとしてもよい。さらにまた、媒体ディス
ク２００は、磁気記録再生装置に定常的に備えられた、
いわゆる「固定式」のものであってもよく、あるいはま
た、媒体ディスク２００を必要に応じて磁気記録再生装
置から脱着可能な、いわゆる「リムーバブル式」のもの
としてもよい。

【００９９】そして、これら媒体ディスク２００は、前
述したように、記録層１２と高偏極スピンコントロール
層１４とを有し、スピン偏極電流を記録層１２に流すこ
とにより、磁化反転させて記録することができる。ま
た、図６乃至図７あるいは図９、図１３などに例示した
ように、分離領域１８により記録ビットが分割されてい
るパターンド媒体としてもよい。

【０１００】これら媒体ディスク２００に格納する情報
の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサ
スペンション１５４の先端に取り付けられている。ここ
で、ヘッドスライダ１５３は、前述したような本発明の
プローブ１５及び磁気ヘッド１６をその先端付近に搭載
している。

【０１０１】媒体ディスク２００が回転すると、ヘッド
スライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は媒体ディスク
２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。あ
るいはスライダが媒体ディスク２００と接触するいわゆ
る「接触走行型」であってもよい。

【０１０２】サスペンション１５４は、図示しない駆動
コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータ
アーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータ
アーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボ
イスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイ
ルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビ
ン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコ
イルを挟み込むように対向して配置された永久磁石およ
び対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。

【０１０３】アクチュエータアーム１５５は、スピンド
ル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベ
アリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６
により回転摺動が自在にできるようになっている。

【０１０４】図１５は、アクチュエータアーム１５５か
ら先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡
大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１
６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有
するアクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエー
タアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続
されている。サスペンション１５４の先端には、図１乃
至図１３に関して前述したような本発明のプローブ１５
及び磁気ヘッド１６を具備するヘッドスライダ１５３が
取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書
き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、この
リード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた
磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中
１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドで
ある。

【０１０５】本発明によれば、図１乃至図１３に関して
前述したような本発明の磁気記録媒体２００に対して、
磁気ヘッド１６と、プローブ１５とを用いて書き込みを
行うことにより、従来よりも飛躍的に高い記録密度で媒
体ディスク２００に磁気的に情報を記録することが可能
となる。

【０１０６】また、再生に際しても、スライダ１５３に
組み込まれたプローブ１５をディスク２００に接触させ
てその抵抗を測定してもよく、あるいは、巨大磁気抵抗
効果素子などの磁界検出素子をスライダ１５３に別途組
み込んで、記録層１２の磁化方向を検出してもよい。

【０１０７】（第５の実施例）次に、本発明の第５の実
施例として、本発明の磁気記録装置のもうひとつの具体
例について説明する。

【０１０８】図１６は、このような磁気記録再生装置の
概略構成を例示する要部斜視図である。本具体例の磁気
記録再生装置は、パターニングされた記録媒体に対し
て、複数のプローブによりアクセスが可能とされてい
る。

【０１０９】すなわち、記録媒体１０は、分離領域１８
によりパターニングされて記録ビットＢがマトリクス状
に配列した構造を有する。それぞれの記録ビットＢは、
挿入図に例示した如く、電極層１１、記録層１２、中間
層１３、高偏極スピンコントロール層１４を積層した構
造を有する。

【０１１０】本具体例においても、記録媒体１０は、磁
気記録再生装置に定常的に備えられた、いわゆる「固定
式」のものであってもよく、あるいはまた、記録媒体１
０を必要に応じて磁気記録再生装置から脱着可能な、い
わゆる「リムーバブル式」のものとしてもよい。

【０１１１】そして、このような記録媒体１０の上に、
複数のプローブ型ヘッドＨを有するマルチヘッド部が配
置される。プローブ型ヘッドＨは、媒体に電流を供給す
るプローブ１５と、磁界を印加する磁気ヘッド１６とが
一体化された構造を有する。このような構造を有する複
数のヘッドＨは、媒体の記録ビットＢの配列ピッチ、あ
るいはその整数倍のピッチで設けられている。また、図
１６においては、プローブ型ヘッドＨが、ｘ方向に一列
に配列されたマルチヘッド部を例示したが、本発明はこ
れには限定されず、プローブ型ヘッドＨが、ｘ及びｙ方
向にマトリクス状に設けられたマルチヘッド部としても
よい。

【０１１２】このようなマルチヘッド部は、記録媒体１
０に対して相対的にｘ、ｙ方向に平行移動し、所定の記
録ビットにアクセス可能とされている。この際に、マル
チヘッド部が移動してもよく、あるいは記録媒体１０が
移動してもよい。また、書き込みに際して、プローブ１
５の先端が記録媒体１０に接触してもよく、あるいは離
間した状態で電界放出あるいはトンネリングにより電流
を媒体１０に供給してもよい。

【０１１３】本具体例によれば、このようにパターニン
グされた記録媒体に対してマルチヘッドによりアクセス
することにより、超高密度のパターニングされた記録媒
体１０に対して、高速に記録再生動作をすることができ
る。

【０１１４】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、磁気記録媒
体、プローブ、磁気ヘッドなど、本発明の磁気記録装置
を構成する各要素については、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。

【０１１５】例えば、高偏極スピンコントロール層１４
や磁気記録層１２などの材料や膜厚などの関しては、当
業者が公知の範囲から適宜選択したものも本発明の範囲
に包含される。

【０１１６】その他、本発明の実施の形態として上述し
た磁気記録装置及び磁気記録方法を基にして、当業者が
適宜設計変更して実施しうるすべての磁気記録装置及び
磁気記録方法も同様に本発明の範囲に属する。

【０１１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明よれば、ス
ピンコントロール層によりスピン偏極させた電流によっ
て記録層の磁化を書き込むことにより、熱揺らぎ限界を
超える高密度記録が実現可能となる。

【０１１８】その結果として、従来よりも飛躍的に高感
度の磁気記録再生が可能な磁気記録装置を提供すること
が可能となり産業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る磁気記録方法の原理
を表す概念図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る磁気記録方法の原理
を表す概念図である。

【図３】記録層１２の理想的な電流−磁化曲線を表すグ
ラフ図である。

【図４】外部磁界Ｈを印加した状態での記録層１２の電
流−磁化曲線を例示するグラフ図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る磁気記録方法のシス
テム構成図を表す概念図である。

【図６】面内方向に亘って複数の領域に分離された記録
媒体を表す模式図である。

【図７】磁気記録層１２のみが分離領域１８によって複
数の独立した部分に分割された媒体を表す模式図であ
る。

【図８】ハーフメタルの概念図である。

【図９】プローブ１５の代わりに、記録媒体１０の上部
に電極層１９を設けた具体例を表す模式図である。

【図１０】本発明の第１の実施例において用いた構成を
表す概念図である。

【図１１】本発明の第１の実施例において形成した記録
媒体に対して、ＶＳＭによる磁化測定を行った結果を表
すグラフ図である。

【図１２】本発明の第２の実施例において用いた構成を
表す模式図である。

【図１３】本発明の第３の実施例において用いた構成を
表す模式図である。

【図１４】本発明の磁気記録再生装置の概略構成を例示
する要部斜視図である。

【図１５】アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘ
ッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図であ
る。

【図１６】本発明の磁気記録再生装置の概略構成を例示
する要部斜視図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ〜Ｃ磁気記録媒体１１下部電極層（基板）１２磁気記録層１３中間層１４高偏極スピンコントロール層１５プローブ１６磁気ヘッド１８分離領域１９上部電極２０下地層２１保護層１５０磁気記録再生装置１５２スピンドル１５３ヘッドスライダ１５４サスペンション１５５アクチュエータアーム１５６ボイスコイルモータ１５７スピンドル１６０磁気ヘッドアッセンブリ１６４リード線１６５図中２００媒体ディスク２００記録用媒体ディスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 5/738 Ｇ１１Ｂ 5/738 9/00 9/00 13/00 13/00 (72)発明者秋山純一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者高岸雅幸神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者岩崎仁志神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者佐橋政司神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内Ｆターム(参考） 5D006 BB01 BB02 BB06 BB07 BB08 5D091 AA10 CC05 CC26 DD03 GG06 GG33 HH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体の第１の磁性体層に磁界を印
加し、その磁化方向を方向付ける磁界印加部と、前記磁気記録媒体の第２の磁性体層への通電電流を前記
第１の磁性体層を介して供給する電流供給手段と、を備え、前記電流供給手段による前記第２の磁性体層への通電に
より、前記第２の磁性体層の磁化方向を前記第１の磁性
体層の磁化方向に対応した方向とすることにより磁気的
に情報記録を行うことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２】第１の磁性体層と第２の磁性体層を有する
磁気記録媒体と、前記第１の磁性体層に磁界を印加し、その磁化方向を方
向付ける磁界印加部と、前記第２の磁性体層への通電電流を前記第１の磁性体層
を介して供給する電流供給手段と、を備え、前記電流供給手段による前記第２の磁性体層への通電に
より、前記第２の磁性体層の磁化方向を前記第１の磁性
体層の磁化方向に対応した方向とすることにより磁気的
に情報記録を行うことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項３】前記磁気記録媒体は、前記第１及び第２の
磁性体層の間に挿入された非磁性体層をさらに有するこ
とを特徴とする請求項２記載の磁気記録装置。
【請求項４】前記磁気記録媒体の前記非磁性体層はＣｕ
であり、２ｎｍ〜１０ｎｍの厚さを有することを特徴
とする請求項３記載の磁気記録装置。
【請求項５】前記磁気記録媒体は、前記第１及び第２の
磁性体層を有する複数の記録単位領域が、分離領域を挟
んで２次元的に配列されてなることを特徴とする請求項
２〜４のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
【請求項６】前記第１の磁性体層の保磁力は、前記第２
の磁性体層の保磁力よりも小さいことを特徴とする請求
項２〜５のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
【請求項７】前記電流供給手段は、前記磁界印加部に隣
接させた導体または半導体のプローブ針であることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の磁気記録
装置。
【請求項８】前記磁界印加部からの印加磁界により前記
第１の磁性体層の磁化方向が方向付けられる範囲は、前記電流供給手段による前記第２の磁性体層への通電に
より前記第２の磁性体層の磁化方向が前記第１の磁性体
層の磁化方向に対応した方向とされる範囲よりも広いこ
とを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁
気記録装置。
【請求項９】前記磁界印加部により前記第１の磁性体層
に磁界を印加し、その磁化方向を方向付け、前記第１及
び第２の磁性体層間の磁気抵抗効果を、前記第１及び第
２の磁性体層に供給される検出電流変化により検出する
ことで前記第２の磁性体層に磁気的に記録された情報を
読み取り可能としたことを特徴とする請求項１〜８のい
ずれか１つに記載の磁気記録装置。
【請求項１０】前記磁界印加部の前記磁気記録媒体に対
する印加磁界は、前記第２の磁性体層の磁化方向を実質
的に変化させない強さであることを特徴とする請求項１
〜９のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
【請求項１１】前記磁界印加部は、前記電流供給手段に
よる前記第２の磁性体層への通電と同時または通電前に
印加磁界を発生することを特徴とする請求項１〜１０の
いずれか１つに記載の磁気記録装置。
【請求項１２】前記磁気記録媒体に供給される情報記録
時の通電電流は、情報再生時の通電電流よりも大きいこ
とを特徴とする請求項９に記載の磁気記録装置。
【請求項１３】磁気記録媒体の第１の磁性体層に磁界を
印加して、その磁化方向を方向付け、前記磁気記録媒体
の第２の磁性体層へ前記第１の磁性体層を介して通電
し、前記第２の磁性体層の磁化方向を前記第１の磁性体
層の磁化方向に対応した方向とすることにより磁気的に
情報記録を行うことを特徴とする磁気記録方法。