特許 6523934 磁気記録媒体および磁気記録媒体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6523934

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年6月5日

(54)【発明の名称】磁気記録媒体および磁気記録媒体装置

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/65 20060101AFI20190527BHJP

   G11C 11/15 20060101ALI20190527BHJP

   H01L 27/10 20060101ALI20190527BHJP

   H01L 29/82 20060101ALI20190527BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/65

   G11C11/15

   H01L27/10

   H01L29/82 Z

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-237900(P2015-237900)

(22)【出願日】2015年12月4日

(65)【公開番号】特開2017-102992(P2017-102992A)

(43)【公開日】2017年6月8日

【審査請求日】2018年11月2日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥田 光伸

(72)【発明者】

【氏名】宮本 泰敬

(72)【発明者】

【氏名】川那 真弓

【審査官】 中野 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０３２７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２３９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３０１６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２８４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９７１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０００３１１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００３３９１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ５／６５

Ｇ１１Ｃ １１／１５

Ｈ０１Ｌ ２７／１０

Ｈ０１Ｌ ２９／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２値のデータをそれぞれ異なる磁化方向として記録されることにより磁性細線の細線方向に連続して磁区が生成されると共に、前記磁性細線の細線方向に供給されるパルス電流により前記磁区が断続的に移動する磁気記録媒体であって、
前記磁性細線は、平面視で２本以上が平行に２周以上巻き回した渦巻き状に形成され、隣り合う２本が、前記パルス電流を互いに逆向きにかつ同期して供給される一対の電流供給端子をそれぞれの両端に備えることを特徴とする磁気記録媒体。

【請求項2】

２値のデータをそれぞれ異なる磁化方向として記録されることにより磁性細線の細線方向に連続して磁区が生成されると共に、前記磁性細線の細線方向に供給されるパルス電流により前記磁区が断続的に移動する磁気記録媒体であって、
前記磁性細線は、平面視で２本以上が平行に２周以上巻き回した渦巻き状に形成され、隣り合う２本が、内周側の端同士および外周側の端同士の一方で導電材料により電気的に接続し、他方に前記パルス電流を供給される一対の電流供給端子を備えることを特徴とする磁気記録媒体。

【請求項3】

２値のデータをそれぞれ異なる磁化方向として記録されることにより磁性細線の細線方向に連続して磁区が生成されると共に、前記磁性細線の細線方向に供給されるパルス電流により前記磁区が断続的に移動する磁気記録媒体であって、
前記磁性細線は、前記パルス電流を供給される一対の電流供給端子を両端に備え、平面視で、細線幅方向に隣り合う部分同士を平行にして、最内周または最外周で折り返して２周以上巻き回した二重の渦巻き状に形成されていることを特徴とする磁気記録媒体。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載の磁気記録媒体に２値のデータを記録または再生する磁気記録媒体装置であって、
前記磁気記録媒体の隣り合う２本の磁性細線に、それぞれの電流供給端子を介してパルス電流を供給する電流供給手段と、
前記２本の磁性細線のそれぞれについて、当該磁性細線の予め指定された書込領域を前記異なる磁化方向のいずれかに磁化する磁化手段、および当該磁性細線の予め指定された読出領域の磁化方向を検出する磁気検出手段の少なくとも一つずつと、を備えることを特徴とする磁気記録媒体装置。

【請求項5】

請求項３に記載の磁気記録媒体に２値のデータを記録または再生する磁気記録媒体装置であって、
前記磁気記録媒体の磁性細線に、前記磁性細線の電流供給端子を介してパルス電流を供給する電流供給手段と、
前記磁性細線の予め指定された書込領域を前記異なる磁化方向のいずれかに磁化する磁化手段、および当該磁性細線の予め指定された読出領域の磁化方向を検出する磁気検出手段の少なくとも一つと、を備えることを特徴とする磁気記録媒体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁性体を細線状に形成した磁性細線をトラックとする磁気記録媒体、ならびにこの磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁気記録媒体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶装置は、扱われる情報量の増大に伴い、高記録密度化ならびに記録や再生の高速化が進められている。高記録密度化に伴い、ＨＤＤ等に使用される磁気ディスク等の記録媒体のトラックは狭ピッチ化し、さらにトラックにおける１データ（１ビット）分の長さは短くなり、このような微小な領域の磁気を検出するために、記録・再生方式はＧＭＲ（Giant MagnetoResistance：巨大磁気抵抗効果）素子やＴＭＲ（Tunnel MagnetoResistance：トンネル磁気抵抗）素子のような磁気抵抗効果素子からなる磁気ヘッドによる磁気方式、あるいはレーザー光の照射による光磁気方式が適用されている。

【0003】

このような磁気ディスクにおける記録および再生は、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）所定の磁化方向に磁化する（記録する）、または磁気を検出する（再生する）。このようなディスクにおいて記録およ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。

【0004】

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方法として、特許文献１には、細線状の磁性体（以下、適宜磁性細線）をＵ字型等に形成してトラックとしたメモリデバイスが開示されている。磁性体は、細線状に形成されると、その長さ方向に区切られて磁区が生成する。このような磁性体（磁性細線）は、当該長さ方向に電流を供給されると、磁区同士を区切る磁壁がすべて磁性細線の長さ方向に等距離移動するというシフト移動を行う特性がある（非特許文献１，２参照）。具体的には、トラック（磁性細線）上の所定の一箇所（特許文献１ではＵ字型の頂部）に記録用および再生用の各磁気ヘッドを固定し、トラック両端に接続した電流源で電流を供給して、磁壁に挟まれた所望の磁区を再生用の磁気ヘッドに対向する位置に移動させてデータを再生したり、記録用の磁気ヘッドで生成させた磁区をデータの格納領域まで移動させる。

【0005】

また、特許文献２〜４には、現行のＨＤＤ等のトラックのように複数の磁性細線を同心円状に形成した磁気記録媒体が開示されている。これらの磁気記録媒体にデータを記録、再生する方法においては、磁性体の形状（線幅等）や供給する電流の電流密度により異なるが、磁壁の移動速度は数十ｍ／ｓから約２５０ｍ／ｓと極めて高速であるので、現行のディスクの回転による再生速度を超えることが期待される。このような磁気記録媒体の磁性細線におけるデータの移動のためには、直流パルス電流を磁性細線に供給して、パルス幅刻みで磁壁と共にデータをシフト移動させて、移動長を制御することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第６８３４００５号明細書

【特許文献2】特開２０１１−１００５１７号公報

【特許文献3】特開２０１１−１２３９４３号公報

【特許文献4】特開２０１２−８４２０６号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】T. Koyama et al., “Control of Domain Wall Position by Electrical Current in Structured Co/Ni Wire with Perpendicular Magnetic Anisotropy”, Applied Physics Express 1, 101303 (2008)

【非特許文献2】Xin Jiang et al., “Enhanced stochasticity of domain wall motion in magnetic racetracks due to dynamic pinning”, Nature Communications, 1, pp.1-5 (2010)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献２〜４に記載された磁気記録媒体は、磁性細線が１周分ずつ分離して設けられているので、データの読出しにおいては、そのデータを格納した磁性細線のみを選択してデータをシフト移動すればよく、アドレスをランダムに再生するＨＤＤとしては好適である。一方で、例えば、スーパーハイビジョン（超高精細度テレビジョン）システムのような連続した大容量データを再生するには、磁性細線が１周分すなわち１本、再生される毎に、再生ヘッドの移動や駆動電流を供給する磁性細線の切換え等の工程を要するため、効率に改良の余地がある。

【0009】

そこで、音声データ等が記録されるＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）のトラックのように、１本の磁性細線を渦巻き状に形成することが考えられる。このような構成であれば、十分に長い連続した磁性細線が得られる。しかし、このような磁性細線は、平面コイル（スパイラルコイル）と同様な形状であるので、特に高密度記録化のために狭ピッチに形成されて巻き回された数の多い場合に、データのシフト移動のためにパルス電流を供給すると、インダクタンスが発生する。その結果、電流源から供給した方形波のパルス電流に対して、磁性細線の特に細線方向中央部や最外周近傍に流れる電流が、立ち上がり、立ち下がりの緩やかなピーク期間の短い波形になり、データのシフト移動が阻害される虞がある。

【0010】

本発明は前記問題点に鑑み創案されたもので、磁性細線でトラックを形成した磁気記録媒体について、大容量データの連続再生（シーケンシャル・アクセス）に好適な磁気記録媒体、ならびにこの磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁気記録媒体装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

すなわち本発明に係る磁気記録媒体は、磁性細線の細線方向に連続して２値のデータをそれぞれ異なる磁化方向の磁区として記録すると共に、前記磁性細線の細線方向に供給されるパルス電流により前記磁区が断続的に移動するものである。そして、本発明に係る第１の磁気記録媒体において、前記磁性細線は、平面視で２本以上が平行に２周以上巻き回した渦巻き状に形成され、隣り合う２本が、前記パルス電流を互いに逆向きにかつ同期して供給される一対の電流供給端子をそれぞれの両端に備えることを特徴とする。あるいは、前記２本の磁性細線が、内周側の端同士および外周側の端同士の一方で導電材料により電気的に接続し、他方に前記パルス電流を供給される一対の電流供給端子を備えてもよい。また、本発明に係る第２の磁気記録媒体は、磁性細線が、一対の電流供給端子を両端に備え、平面視で、細線幅方向に隣り合う部分同士を平行にして、最内周または最外周で折り返して２周以上巻き回した二重の渦巻き状に形成されていることを特徴とする。

【0012】

かかる構成により、磁気記録媒体は、磁性細線が、平面視で細線幅方向に隣り合う２本において、同時かつ互いに逆向きのピーク電流となるパルス電流を供給されるので、高記録密度に形成されつつ、データの記録や再生時においてインダクタンスが打ち消し合って実質的に発生せず、前記パルス電流により磁区が断続的に移動することができる。

【0013】

本発明に係る磁気記録媒体装置は、前記第１の磁気記録媒体に２値のデータを記録または再生する装置であって、前記磁気記録媒体の隣り合う２本の磁性細線にそれぞれの電流供給端子を介してパルス電流を供給する電流供給手段と、前記２本の磁性細線のそれぞれについて、当該磁性細線の予め指定された書込領域を前記異なる磁化方向のいずれかに磁化する磁化手段、および当該磁性細線の予め指定された読出領域の磁化方向を検出する磁気検出手段の少なくとも一つずつと、を備えることを特徴とする。また、本発明に係る別の磁気記録媒体装置は、前記第２の磁気記録媒体に２値のデータを記録または再生する装置であって、前記磁気記録媒体の磁性細線に前記磁性細線の電流供給端子を介してパルス電流を供給する電流供給手段と、前記磁化手段および前記磁気検出手段の少なくとも一つと、を備えることを特徴とする。

【0014】

かかる構成により、磁気記録媒体装置は、高記録密度に形成された磁気記録媒体の記録や再生であっても、電流供給手段が、細線幅方向に隣り合う２本の磁性細線に互いに逆向きにかつ同期してパルス電流を供給することにより、インダクタンスが打ち消し合って実質的に発生せず、磁区すなわちデータを断続的に移動させながら、データを記録または再生することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る磁気記録媒体によれば、駆動する磁性細線を切り換えることなく、大容量のデータを連続して再生することができる長いトラックを備えつつ、インダクタンスによりデータのシフト移動が阻害されることがない。本発明に係る磁気記録媒体装置によれば、磁気記録媒体に、大容量のデータを、そのシフト移動が阻害されずに連続して記録、再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の構成を示す平面図である。

【図2】本発明に係る磁気記録媒体の磁性細線の構成、および磁気記録再生装置の構成を説明する模式図である。

【図3】本発明の第１実施形態の変形例に係る磁気記録媒体の構成を示す平面図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体の構成を示す平面図である。

【図5】本発明の第２実施形態の変形例に係る磁気記録媒体の構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る磁気記録媒体、および磁気記録媒体装置を実現するための形態について図面を参照して説明する。本発明に係る磁気記録媒体はいずれも、磁性体を細線状に形成してなる磁性細線をデータの記録（格納）領域として備え、磁性細線に電流を供給されることによる磁壁のシフト移動で、格納されたデータを磁区として磁性細線内を移動させるものである。

【0018】

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体１０は、図１に示すように、平面視円形の基板２と、基板２上に形成された、平面視渦巻き状の平行な２本の磁性細線１ａ，１ｂを備える。磁気記録媒体１０はさらに、基板２上の磁性細線１ａ，１ｂの形成されていない領域に、間隙を埋めるように絶縁層４を備え、また、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれの両端に正電極（電流供給端子）３１と負電極（電流供給端子）３２を接続して備える。ここで、磁性細線１ａは、内周側の端に正電極３１を、外周側の端に負電極３２を接続し、磁性細線１ｂは、外周側の端に正電極３１を、内周側の端に負電極３２を接続する。すなわち、磁気記録媒体１０において、磁性細線１ａと磁性細線１ｂは、互いに逆向きに電流を供給される。磁性細線１ａ，１ｂは、特許文献２〜４に記載された磁気記録媒体（磁気ディスク）と同様、データの記録（格納）領域であり、２値のデータすなわち「０」または「１」のデータを、図２に示すように、異なる２つの磁化方向のいずれか、すなわち上向きまたは下向きの磁化方向の磁区にして記録される。磁気記録媒体１０は、図１において構造を簡略化して、磁性細線１ａ，１ｂがそれぞれ４周巻き回した渦巻きで表されるが、全体の大きさ（基板２の大きさ）、ならびに磁性細線１ａ，１ｂの幅および互いの幅方向の間隔に応じて設計することができる。磁性細線１ａ，１ｂは、基板２上における配置以外は同じ構成であるので、適宜、まとめて磁性細線１と称する。また、図２においては、簡潔に示すために、磁気記録媒体１０における磁性細線１の１本のみを直線状に表す。

【0019】

（磁性細線）
磁性細線１は、磁性体（磁性材料）を厚さおよび幅に対して十分に長い細線状に形成してなる。具体的には、磁性細線１は、厚さ（膜厚）７０ｎｍ以下、幅（細線幅）３００ｎｍ以下であれば、細線方向にのみ磁区が分割され易く、好ましい。また、磁性細線１は、ピッチが狭いすなわち幅が小さい（細い）ほど、磁気記録媒体１０を高記録密度化することができる。一方、データの保存（磁化の保持）のために、磁性細線１はある程度の厚さおよび幅にすることが好ましく、具体的には厚さは５ｎｍ以上、幅は１０ｎｍ以上とすることが好ましい。なお、後記の他の実施形態も含めて、磁性細線の厚さとは、後記する凹部１trp（図２参照）のような変形箇所以外の、上下面が平坦な部分における厚さを指す。また、磁性細線は、厚さや幅が前記範囲よりも大きい場合、細線幅方向等にも磁区が分割されて複数生成する場合があるが、予め外部磁界を印加しておくことで、細線方向のみに磁区が分割された状態にすることができる。

【0020】

そして、磁性細線１ａ，１ｂは、細線形状（平面視形状）が、厚さおよび幅に対して十分に緩やかな曲線（小さな曲率）であるように、磁気記録媒体１０において中心部を空けて形成される。また、本実施形態においては、基板２上で幅方向に隣り合う磁性細線１ａ，１ｂ同士の間隔が一定であるように、磁性細線１ａ，１ｂはそれぞれアルキメデスの螺旋、いわゆる蚊取線香の形状に形成される。また、磁性細線１ａ，１ｂは、細線長さが同じでなくてよい。このような構成により、磁気記録媒体１０は、その外形に対して十分に長い磁性細線１ａ，１ｂを備え、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれにおいては十分な間隔としつつ、さらに２本の磁性細線１ａ，１ｂにより記録密度を高くすることができる。

【0021】

磁性細線１は、一般的な磁気ディスクの記録層等と同様に磁性材料で形成され、特に微細化に好適な垂直磁気異方性材料を適用することが好ましい。具体的には、Ｃｏ等の遷移金属とＰｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉのいずれかとを交互に繰り返し積層したＣｏ／Ｐｄ多層膜のような多層膜、またＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｆｅ等の希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ−ＴＭ合金）が挙げられる。これらの材料はスパッタリング法等の公知の方法により成膜され、フォトリソグラフィ、ならびにエッチングまたはリフトオフ法により、前記の細線形状に成形されて磁性細線１となる。

【0022】

磁気記録媒体１０において、磁性細線１は、図２に示すように、正電極３１近傍に再生領域１ｒが、負電極３２近傍に書込領域１ｗが、それぞれ設定され、領域１ｒ，１ｗ間がデータの格納領域となる。本実施形態に係る磁気記録媒体１０においては、磁性細線１ａ，１ｂの細線長さ、特に格納領域の長さ（領域１ｒ，１ｗ間の長さ）が同じであることが好ましい。さらに磁性細線１は、データの格納領域をビット長（単位長さ）Ｌb毎に区切るように、断面視がＶ字型やＵ字型等になるように上面を局所的に薄くした凹部１trpを形成されていることが好ましい。凹部１trpにより、異なるデータ（“１”、“０”）が格納された領域（磁区）の間に生成する磁壁が係止されるため、データのシフト移動において微小なズレが生じても補正される。ここでは、上面を薄くした凹部としているが、局所的に変形させていれば同様の効果が得られ、例えば平面視で括れているように側面を凹ませてもよい。磁壁を係止させるために、磁性細線１において変形している領域の細線方向長さ、ここでは凹部１trpの溝幅（凹部１trpの開口部における細線方向長さ）は、磁壁の厚みの１〜１０倍にすることが好ましい。また、凹部１trpの溝幅が広過ぎると、磁壁の係止位置の誤差範囲が大きくなる。具体的には、凹部１trpの細線方向長さは、１０〜５００ｎｍ程度の範囲で、１００ｎｍ以下が好ましく、磁性細線１の幅の１／１０〜２倍程度、かつビット長Ｌbの１／２以下が好ましい。また、磁性細線１において、凹部１trpのように変形させた箇所は、磁壁を好適に係止させるために、その変化量を元（凹部１trp以外の領域）の厚さに対して２〜４０％にすることが好ましい。

【0023】

書込領域１ｗは、磁性細線１をこの領域に限定して当該磁性細線１に記録する１個（１ｂｉｔ）のデータに対応した磁化方向に変化させる（磁化する）ために設定された、細線方向に区切られた領域である。したがって、少なくともこの領域においては、磁性細線１を、上向きまたは下向きの所望の磁化方向に磁化する（適宜、書込をする、という）ことを可能にするため、磁気記録再生装置（磁気記録媒体装置、図示省略）に設けられたデータ記録部（磁化手段）５の記録（書込み）方式に対応した構造にする。ここでは、一般的な磁気ディスクへの記録方法である磁界印加方式として、データ記録部５は記録用の磁気ヘッド（図２には主磁極の部分のみを図示する）であるから、磁性細線１の書込領域１ｗを含む部分は、下側に非磁性層を介して軟磁性層が設けられた積層構造にする（図示省略）。書込領域１ｗの細線方向長さは、ビット長Ｌb以上であればよく、記録方式や加工精度等に対応した長さにする。さらに、本実施形態に係る磁気記録媒体１０においては、データ記録部５により書込領域１ｗ以外の磁性細線１ａ，１ｂの部分へ磁界が印加されないように、磁性細線１ａ，１ｂが、それぞれの書込領域１ｗを含む端部近傍で細線幅方向（磁気記録媒体１０の径方向）に互いに間隔を空けて形成されている。

【0024】

再生領域１ｒは、磁性細線１において、この領域に到達した１個のデータを再生するために設定された、細線方向に区切られた領域であり、磁性細線１の再生領域１ｒを含む部分は、当該磁性細線１の磁気を検出可能な構造にする（図示省略）。データ再生部（磁気検出手段）６は、データ記録部５と同様、再生用の磁気ヘッドである。磁気記録媒体１０においては、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれの一方の再生領域１ｒの近傍に他方の書込領域１ｗが設けられているので、前記したように書込領域１ｗへ印加する磁界が印加されないように、そして、後記するように書込みと読出しを並行して行う場合のために、データ記録部５とデータ再生部６のそれぞれの大きさ等に対応して、磁性細線１ａと磁性細線１ｂとで、領域１ｗ，１ｒが、周方向に位置をずらして設けられている。

【0025】

磁性細線１は、磁気記録媒体１０の製造時におけるダメージから磁性細線１を保護するために、上面に保護膜（図示省略）を積層されていることが好ましい。保護膜は、Ｔａ，Ｒｕ，Ｃｕの単層、またはＣｕ／Ｔａ，Ｃｕ／Ｒｕの２層等から構成され、２層構造にする場合は、いずれもＣｕを内側（下層）にする。さらに、磁性細線１は、基板２との密着性を得るために、金属薄膜からなる下地膜の上に形成されてもよい（図示省略）。このような下地膜は、Ｔａ，Ｒｕ，Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ等の非磁性金属材料を適用することができる。保護膜および下地膜は、それぞれ厚さ１〜１０ｎｍにすることが好ましい。厚さが１ｎｍ未満であると連続した膜を形成し難く、一方、１０ｎｍを超えてもそれ以上に効果が向上しないためである。

【0026】

（基板）
基板２は、磁性細線１ａ，１ｂを形成するための磁気記録媒体１０の土台であり、広義の基板である。このような基板２として、公知の基板材料が適用でき、具体的には、表面に熱酸化膜を形成されたＳｉ（シリコン）基板、ＳｉＯ₂（酸化ケイ素、ガラス）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、サファイア、ＧＧＧ（ガドリニウムガリウムガーネット）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、Ｇｅ（ゲルマニウム）単結晶基板等を適用することができる。また、基板２が、Ｓｉ基板で表面に十分な厚さの酸化膜が形成されていない場合は、表面に絶縁膜を形成した上に磁性細線１ａ，１ｂを形成すればよい。すなわち基板２は、少なくとも表面（表層）が絶縁性であればよい。

【0027】

（絶縁層）
絶縁層４は、磁気記録媒体１０における磁性細線１ａ，１ｂ間、あるいはさらに電極３１，３１間および電極３２，３２間、に配され、さらに基板２と磁性細線１との間や磁性細線１の上に配されてもよい。絶縁層４は、例えばＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃等の公知の絶縁材料からなり、また磁気記録媒体１０の全体で同じ材料を適用しなくてもよい。

【0028】

（電極）
正電極３１および負電極３２（適宜、まとめて電極３１，３２と称する）は、一対の電極として磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれにその細線方向の一方向に電流を供給するための端子（電流供給端子）であり、図２においては磁性細線１の端部の下面に接続される。また、磁気記録再生装置の前記電流を供給する走査電流源（電流供給手段）７の＋が正電極３１に、−が負電極３２に、それぞれ接続される。電極３１，３２は、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｗ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料からなり、スパッタリング法等により成膜され、フォトリソグラフィ等によりストライプ状に成形される。また、電極３１，３２の厚さ、幅および細線方向長さは、磁性細線１ａ，１ｂのピッチ（トラックピッチ）、材料や供給する電圧・電流等に基づいて設定される。

【0029】

本実施形態に係る磁気記録媒体１０においては、前記したように、磁性細線１ａが内周側の端に、磁性細線１ｂが外周側の端に、それぞれ正電極３１をそれぞれ接続しているが、向きを入れ替えてもよい。また、磁気記録媒体１０は、磁性細線１ａと磁性細線１ｂとで、再生領域１ｒおよび書込領域１ｗが、それぞれ周方向または径方向に間隔を空けて設けられているが、再生、書込方式に応じた配置であればよい。

【0030】

（磁気記録再生装置）
本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体１０にデータを記録、再生する磁気記録再生装置（磁気記録媒体装置、図示省略）は、磁性細線１（１ａ，１ｂ）の書込領域１ｗを、記録するデータに対応した磁化方向に磁化するデータ記録部（磁化手段）５、磁性細線１（１ａ，１ｂ）の再生領域１ｒにおける磁化方向を検出するデータ再生部（磁気検出手段）６、磁性細線１（１ａ，１ｂ）の電極３１，３２に接続して直流パルス電流を供給する電源である走査電流源（電流供給手段）７を備える（図２参照）。データ記録部５およびデータ再生部６は、一般的な磁気ディスクの記録再生装置に備えられる磁気ヘッドと同様のものが適用することができ、磁性細線１ａ，１ｂそれぞれの書込領域１ｗ，１ｗおよび再生領域１ｒ，１ｒに対向させる。また、磁気ヘッドは、磁性細線１ａ，１ｂの一方の書込領域１ｗと他方の再生領域１ｒにそれぞれ対向するデータ記録部５とデータ再生部６を一体に備えた構成であってもよい。さらに磁気記録再生装置は、磁気記録媒体１０の磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれの電極３１，３２に接続する端子、磁性細線１ａ，１ｂに走査電流源７を接続したり、データ記録部５やデータ再生部６（磁気ヘッド）を駆動させる制御部、ならびに磁気記録媒体１０を固定する支持台を備える（図示省略）。磁気記録再生装置のこれらの要素は、公知の装置を適用することができる。

【0031】

走査電流源７は、直流電流（走査電流Ｉsc）をパルス電流として、磁性細線１へ細線方向に供給する電源であり、＋を正電極３１に、−を負電極３２に接続する。磁性細線１に走査電流Ｉscを正電極３１側から負電極３２側へ供給されると、その反対方向に磁性細線１中を流れる電子により、磁壁が磁性細線１中を当該磁性細線１の負電極３２側から正電極３１側へ細線方向に沿って移動し、磁壁に区切られた磁区、すなわちデータも共に移動する（図２参照）。直流パルス電流は、パルス幅（ピーク期間）ｔ_H：１ｐｓ〜１０μｓ、停止時間（ベース期間）ｔ_L：１０ｐｓ〜１０μｓの範囲で調整することが好ましく、パルス幅ｔ_Hは磁区が移動速度に応じて所定の距離を移動する時間に設定し、停止時間ｔ_Lはデータ記録部５による書込時間ｔ_W以上にする。また、走査電流源７は、本実施形態においては、磁性細線１ａ，１ｂの両方に同時に、さらにパルス電流を同期させて供給する。磁気記録媒体１０において、磁性細線１ａ，１ｂは、互いに反対側の端に正電極３１と負電極３２が接続されているので、パルス電流のピーク電流である走査電流Ｉscが、同時に、かつ互いに逆向きに流れる。

【0032】

（記録方法）
次に、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の磁性細線にデータを書き込む（記録する）方法を説明する。ここでは、磁気記録媒体１０の２本の磁性細線１ａ，１ｂに並行してデータを書き込むものとする。

【0033】

まず、磁気記録再生装置の走査電流源７が磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれの電極３１，３２に接続する。そして、磁性細線１ａの書込領域１ｗに対向するデータ記録部５が、書込領域１ｗを外部から入力される１データに基づく磁化方向にする（磁化工程）。同時に、または引き続いて、磁性細線１ｂの書込領域１ｗに対向するデータ記録部５が、書込領域１ｗを外部から入力される１データに基づく磁化方向にする（磁化工程）。次に、走査電流源７から磁性細線１ａ，１ｂにパルス電流が１パルス供給される。この１パルスにおける走査電流Ｉscの供給により、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれに生成した磁壁がビット長Ｌbの距離を移動する。磁性細線１ａ，１ｂにおいては、磁壁の移動に伴い、当該磁壁で区切られた磁区も等距離移動（シフト移動）する（磁区移動工程）。なお、磁性細線１ａ，１ｂには、互いに逆向きに走査電流源７から電流Ｉscが供給されるので、磁区の移動方向も逆向きである。そして、パルス電流における停止期間中に、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれの書込領域１ｗ，１ｗに対向するデータ記録部５，５が再び書込領域１ｗ，１ｗを次の１データに基づく磁化方向にする（磁化工程）。

【0034】

以下、磁区移動工程と磁化工程とを交互に繰り返し行って、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれにデータを順番に記録する。なお、磁区移動工程の１回はパルス電流におけるピーク期間（電流供給期間）であり、走査電流源７からパルス電流を供給し続ければよく、このパルス電流における停止期間のタイミングに合わせて磁化工程を行う。

【0035】

（再生方法）
磁気記録媒体１０の磁性細線１ａ，１ｂに記録されたデータを読み出す（再生する）方法は、前記の記録方法において、磁化工程に代えて、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれの再生領域１ｒ，１ｒの磁化をデータ再生部６（再生用の磁気ヘッド）で検出する磁気検出工程を行えばよい。本実施形態においては、磁性細線１ａ，１ｂからデータを１個ずつ交互に、または２個のデータが並列に再生されるので、書込みにおいて、連続したデータを１個ずつ磁性細線１ａ，１ｂに振り分けて記録する。

【0036】

ここで、パルス電流の１パルスにおいて、走査電流Ｉscは、磁性細線１ａ，１ｂの細線幅方向に隣り合う部分で同時にかつ互いに逆向きに流れるので、渦巻き状の経路を形成していても、インダクタンスが打ち消し合って実質的に発生しない。その結果、パルス電流はインダクタンスに影響されず、渦巻き状に形成された磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれの全体において、走査電流源７で設定されたパルス幅（ピーク期間）ｔ_Hにわたって走査電流Ｉscが供給されるので、磁区を、走査電流Ｉscの電流密度とパルス幅ｔ_Hに基づいた距離（＝ビット長Ｌb）でシフト移動させることができる。

【0037】

なお、磁区であるデータは、シフト移動により磁性細線１の正電極３１の側の端に到達すると消失する。データの消失を防ぐためには、磁性細線１の再生領域１ｒと正電極３１の間にバッファ領域を設ければよく、すなわち再生領域１ｒが磁性細線１の細線方向中心近傍に設けられる。バッファ領域についても、格納領域（領域１ｒ，１ｗ間）と同様に、凹部１trpを設けることが好ましい。

【0038】

また、データを保持するために、磁気検出工程と同時に、先に再生したデータを記録する磁化工程を行えばよい（特許文献３参照）。すなわち、磁性細線１ａ，１ｂのそれぞれにおいて、再生領域１ｒから読み出したデータを書込領域１ｗに書き込む。あるいは、例えば磁性細線１ａから読み出したデータを、磁性細線１ｂに書き込んでもよい。

【0039】

磁化工程または磁気検出工程において、磁性細線１ａ，１ｂの記録または再生の順序を１回ずつ入れ替えてもよい。すなわち再生においては、磁性細線１ａの再生、磁性細線１ｂの再生、磁区移動工程、磁性細線１ｂの再生、磁性細線１ａの再生、磁区移動工程、磁性細線１ａの再生、磁性細線１ｂの再生、の順序で行うことができる。

【0040】

（変形例）
磁気記録媒体１０におけるデータの記録、再生は、前記の磁気ヘッドによる方法に限られない。データの記録方式においては、例えばスピン注入磁化反転を利用することができる。そのために、磁気記録媒体１０は、磁性細線１（１ａ，１ｂ）の書込み領域１ｗに、磁性細線１を磁化自由層とするスピン注入磁化反転素子構造とその上下に接続した一対の電極とを備え、データ記録部５が、前記一対の電極に接続して電流を供給する電源であればよい（図示せず）。スピン注入磁化反転によれば、書込が磁気方式よりも高速な上、スピン注入磁化反転素子構造を形成した領域に限定して書込をすることができる。

【0041】

データの再生方法においては、例えば光磁気方式で磁性細線１（１ａ，１ｂ）の磁気を検出することができる。この場合、データ再生部６が、一般的な光磁気ディスクの再生装置と同様に、磁性細線１の再生領域１ｒにレーザー光を照射するレーザー光源や、その反射光の偏光の向きを検出する偏光子等を備える（図示せず）。このような方法でデータを再生する磁気記録媒体１０においては、磁性細線１のビット長Ｌbを２００ｎｍ以上にし、さらにレーザー光の波長に応じた長さにすることが好ましく、磁性細線１の幅を前記長さの１／２以上にすることが好ましい。さらに磁気記録媒体１０は、磁性細線１が再生領域１ｒにおいて光を反射するように、磁性細線１の膜厚を３０ｎｍ以上にするか、ＳｉＯ₂等の絶縁膜を挟んでＡｌ，Ａｇ等の非磁性金属からなる反射膜を設けることが好ましい。

【0042】

本実施形態に係る磁気記録媒体１０は、磁性細線１を３本以上備えてもよく、好ましくは偶数本すなわち４本以上備える。例えば磁気記録媒体１０は、磁性細線１を４本備えて、隣り合う２本の磁性細線１，１について、並行して記録や再生を行う。このような磁気記録媒体１０の記録や再生においては、まず、隣り合う２本の磁性細線１，１を選択して、これらの磁性細線１，１に走査電流源７を接続する選択工程を行う。そして、これら選択した２本の磁性細線１，１にデータの記録または再生が完了したら、再び選択工程を行って、残りの２本の隣り合う磁性細線１，１を選択する。また、磁気記録媒体１０は、図１に示すように磁性細線１ａ，１ｂが内周側から外周側まで連続した１本の渦巻き状に形成されていなくてもよく、２本以上に分割されていてもよい（図示せず）。

【0043】

本実施形態に係る磁気記録媒体１０は、隣り合う２本の磁性細線１ａ，１ｂが直列に接続されていてもよい。具体的には図３に示すように、第１実施形態の変形例に係る磁気記録媒体１０Ａは、磁性細線１ａ，１ｂの一方（図３では磁性細線１ａ）の正電極３１と他方（図３では磁性細線１ｂ）の負電極３２とに代えて一体の中継電極３３を備える。中継電極３３は、電極３１，３２と同様に金属電極材料で形成されるが、外部（走査電流源７）との接続可能な端子としなくてよい。磁気記録媒体１０Ａはこのような構成により、走査電流源７（磁気記録再生装置）によらずに、走査電流Ｉscが、細線幅方向に隣り合う磁性細線１ａ，１ｂで常に逆向きに供給される。

【0044】

以上のように、本発明の第１実施形態およびその変形例に係る磁気記録媒体によれば、パルス電流を磁性細線に供給して、渦巻き状の電流の経路を形成しても、インダクタンスの発生が抑制されて、データを断続的にシフト移動させることができ、シーケンシャル・アクセスに好適かつ高密度記録とすることができる。そして、前記磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁気記録再生装置によれば、この磁気記録媒体に、大容量のデータを、そのシフト移動が阻害されることなく連続して記録、再生することができる上、この磁気記録媒体の隣り合う２本の磁性細線に、並行してデータを記録、再生することができる。

【0045】

〔第２実施形態〕
第１実施形態およびその変形例に係る磁気記録媒体は、互いに逆向きの電流経路を平行な２本の磁性細線で形成したが、連続した１本の磁性細線で形成することもできる。以下、本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体について、図４を参照して説明する。第１実施形態およびその変形例（図１〜３参照）と同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0046】

本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体１０Ｂは、図４に示すように、１本の磁性細線１を内周側の端で折り返して、平面視で２重の渦巻き状に形成して備える。したがって、磁気記録媒体１０Ｂは、第１実施形態の変形例に係る磁気記録媒体１０Ａ（図３参照）の２本の磁性細線１ａ，１ｂを、接続する中継電極３３を削除して一体の磁性細線１で構成する。磁気記録媒体１０Ｂにおいては、磁性細線１の細線形状が、厚さおよび幅に対して十分に緩やかな曲線であるように、内周の側でＳ字型に折り返されている。そして、磁気記録媒体１０Ｂは、磁性細線１の両端、すなわち外周側の両端に一対の電極３１，３２を接続して備え、また、それぞれの近傍に、領域１ｒ，１ｗが設けられる。ここでは、最外周側の端に正電極３１が、その１周内側の端に負電極３２が、それぞれ接続されるが、入れ替えてもよい。磁気記録媒体１０Ｂはこのような構成により、磁性細線１が１本であっても、走査電流Ｉscが、細線幅方向に隣り合う部分同士で常に逆向きに供給される。

【0047】

磁気記録媒体１０Ｂは、第１実施形態と同様に、データ記録部５、データ再生部６、および走査電流源７（図２参照）を備えた磁気記録再生装置（図示省略）でデータを記録、再生することができる。磁気記録媒体１０Ｂは１本の磁性細線１を備えるので、走査電流源７は一対の電極３１，３２に、データ記録部５およびデータ再生部６は各１箇所の領域１ｗ，１ｒに接続、対向させて設けられる。

【0048】

（記録方法、再生方法）
本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体のデータの書込み（記録）、読出し（再生）の方法は、第１実施形態と同様である。

【0049】

（変形例）
本実施形態に係る磁気記録媒体は、磁性細線１を２本以上備えてもよい。例えば、図５に示す磁気記録媒体１０Ｃは、２本の磁性細線１ａ，１ｂを、それぞれ内周側の端で折り返して、平面視で４重の渦巻き状に形成して備える。このような磁気記録媒体１０Ｃの記録や再生は、磁性細線１ａ，１ｂを１本ずつ選択して行ってもよいし、２本同時に行うこともできる。図５においては、磁性細線１ａ，１ｂを同時に駆動したとき、細線幅方向に隣り合う磁性細線１ａ，１ｂにおいても互いに逆向きに電流Ｉscが供給される。あるいは、磁性細線１ａ，１ｂの一方の向きを入れ替えてもよい（図示せず）。この場合は、細線幅方向に隣り合う磁性細線１ａ，１ｂにおいて電流Ｉscが同じ向きに供給されるが、隣り合う磁性細線１ａ，１ａおよび磁性細線１ｂ，１ｂで逆向きに供給されるので、インダクタンスの発生が抑制される。

【0050】

以上のように、本発明の第２実施形態およびその変形例に係る磁気記録媒体によれば、１本の磁性細線において隣り合う部分で互いに逆向きに電流が供給されるので、第１実施形態と同様にインダクタンスの発生が抑制される。そして、前記磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁気記録再生装置によれば、この磁気記録媒体に、大容量のデータを、そのシフト移動が阻害されることなく連続して記録、再生することができる。

【0051】

第１、第２実施形態に係る磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁気記録再生装置は、２枚以上の磁気記録媒体１０（１０Ａ，１０Ｂ）を搭載してもよく、これらを連続して、記録、再生するように、それぞれの磁気記録媒体１０に接続、対向させたデータ記録部５、データ再生部６、および走査電流源７を備える。また、走査電流源７およびデータ記録部５を備えた磁気記録装置、あるいは、走査電流源７およびデータ再生部６を備えた磁気再生装置として、磁気記録媒体１０のデータの記録のみまたは再生のみをする装置としてもよい。

【0052】

以上、本発明に係る磁気記録媒体および磁気記録再生装置を実施するための形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0053】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 磁気記録媒体
１ 磁性細線
１ａ，１ｂ 磁性細線
１trp 凹部
１ｒ 再生領域
１ｗ 書込領域
２ 基板
３１ 正電極（電流供給端子）
３２ 負電極（電流供給端子）
３３ 中継電極
４ 絶縁層
５ データ記録部（磁化手段）
６ データ再生部（磁気検出手段）
７ 走査電流源（電流供給手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】