DE19724688B4

DE19724688B4 - Drehventil-Magnetowiderstandskopf und Verfahren zum Herstellen desselben, sowie magnetisches Aufnahme-/Wiedergabegerät

Info

Publication number: DE19724688B4
Application number: DE19724688A
Authority: DE
Inventors: Ken'ichiro Kawasaki Yamada
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: DE19724688A1; CN1177795A; JPH1097709A; US5852531A; CN1082694C; KR100259756B1; KR19980024030A

Abstract

Spinvalve-Magnetowiderstandskopf, umfassend:
eine freie magnetische Schicht (3) aus einem schwach magnetischen Material;
eine nicht magnetische Zwischenschicht (4), die sich mit dieser freien magnetischen Schicht (3) überlappt; und
eine Pinning-Magnetschicht (5), die sich mit der nicht magnetischen Zwischenschicht (4) überlappt und aus einem schwach magnetischen Material hergestellt ist;
wobei ein Magnetisierungswinkel (θ_f) der freien magnetischen Schicht (3) und ein Magnetisierungswinkel (θ_p) der Pinning-Magnetschicht (5) relativ zu einer Spurkernbreitenrichtung so eingestellt sind, daß eine Elektrischer Widerstand/Magnetfeld-Kurve in einem Bereich von –10% bis +10% einer Asymmetrie (Asym) liegt, die durch die folgende Formel definiert ist:

wobei amr das Verhältnis einer Widerstandsänderung aufgrund des Spinvalve-Magnetowiderstandseffektes und einer Widerstandsänderung aufgrund eines anisotropen Magnetowiderstandseffektes ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehventil-Magnetowiderstandskopf und ein Verfahren zum Herstellen desselben, sowie ein magnetisches Aufnahme-/Wiedergabegerät, welches den Drehventil-Magnetowiderstandskopf verwendet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Hochleistungs-Magnetkopf wird mit dem Anwachsen der Kapazität eines Magnetdiskettenlaufwerkes gefordert, welches als externes Speichergerät eines Computers dient. Als Magnetkopf, welcher dieser Forderung entspricht, hat es einen Magnetowiderstandskopf gegeben, welcher hohe Ausgabeleistungen erreichen kann, die nicht von einer Übertragungsgeschwindigkeit eines magnetischen Aufnahmemediums abhängen. Als Magnetowiderstandskopf gab es einen anisotropen Magnetowiderstandskopf (nachfolgend als AMR-Kopf bezeichnet) und einen Drehventil-Magnetowiderstandskopf (nachfolgend als SV-Magnetowiderstandskopf bezeichnet). Der AMR-Kopf ist tatsächlich als ein Produkt in das magnetische Aufnahme-/Wiedergabegerät eingebaut worden, der SV-Magnetowiderstandskopf war jedoch auf einer solchen Stufe, daß er mit Interesse als Magnetkopf der nächsten Generation angesehen wurde.

Der herkömmliche SV-Magnetowiderstandskopf hat eine Struktur, wie sie in 1A gezeigt ist. Mehr im einzelnen ist eine erste nicht magnetische isolierende Schicht 102 auf einer ersten magnetischen abschirmenden Schicht 101 ausgebildet. Eine aus NiFe hergestellte freie magnetische Schicht 103, eine nicht magnetische Zwischenschicht 104 aus Cu, eine Anschlußstift-Magnetschicht 105 aus NiFe und eine antiferromagnetische Schicht 106 aus FeMn sind jeweils aufeinanderfolgend auf der ersten nicht magnetischen isolierenden Schicht 102 ausgebildet. Die jeweiligen Schichten von der freien magnetischen Schicht 103 bis zu der antiferromagnetischen Schicht 106 sind miteinander verbunden und so konfiguriert, daß sie eine rechteckige Grundrißform auf der ersten nicht magnetischen isolierenden Schicht 102 aufweisen.

Wie in 1B gezeigt ist, ist eine Leichtmagnetisierungsachse M1 der freien magnetischen Schicht 103 entlang der Längsrichtung (Y-Richtung in 1B) vorhanden. Eine Richtung der Magnetisierung M2 der Anschlußstift-Magnetschicht 5 ist durch eine Austausch-Kopplungskraft zwischen der antiferromagnetischen Schicht 106 und der Anschlußstift-Magnetschicht 105 in einem Winkel von 90° zu der Spurkernbreitenrichtung D (Y-Richtung in 1B) ausgerichtet.

Die freie magnetische Schicht 103 ist durch ein magnetisches Feld vormagnetisiert, welches durch die Pinning- Magnetschicht 105 erzeugt wird, und ein magnetisches Feld, welches durch einen Lesestrom J erzeugt wird. Eine Richtung der Magnetisierung M10 der freien magnetischen Schicht 103 ist in einem Winkel von 0° zu der Spurkernbreitenrichtung D ausgerichtet, d.h. parallel zu der Spurkernbreitenrichtung D ausgerichtet.

Ein Paar Leiter 107, 108 aus Gold oder Wolfram sind mit den beiden Enden der Spurkernbreitenrichtung D der antiferromagnetischen Schicht 106 verbunden. Jeweilige Schichten von der freien magnetischen Schicht 103 bis zu der antiferromagnetischen Schicht 106 sowie die Leiter 107, 108 sind mit einer zweiten nicht magnetischen isolierenden Schicht 109 abgedeckt. Zusätzlich dazu ist eine zweite magnetische abschirmende Schicht 110 auf der zweiten nicht magnetischen isolierenden Schicht 109 ausgebildet. Ein zwischen der ersten magnetischen abschirmenden Schicht 101 und der zweiten magnetischen abschirmenden Schicht 110 ausgebildeter Zwischenraum entspricht einem Wiedergabespalt.

Die x-, y-, z-Richtungen in 1A bilden ein orthogonales Koordinatensystem. Das gilt in gleicher Weise für andere Zeichnungen.

Da die Richtung der Magnetisierung M10 der freien magnetischen Schicht 103 von ihrer Leichtmagnetisierungsachse M1 entsprechend einem angelegten externen magnetischen Feld geändert wird, wird der elektrische Widerstand zwischen den beiden Leitern 107, 108 veranlaßt, sich entsprechend der Änderung der Richtung der Magnetisierung M10 zu ändern. Die Änderung beim elektrischen Widerstand infolge der Änderung bei der Magnetisierungsrichtung wird als Magnetowiderstandseffekt bezeichnet. Ein Spinvalve-Magne towiderstandseffekt (nachstehend als "SVMR-Effekt" bezeichnet), ein anisotroper Magnetowiderstandseffekt (als "AMR-Effekt" nachstehend bezeichnet) usw. können als der Magnetowiderstandseffekt angesehen werden.

Der SVMR-Effekt ist ein derartiger Magnetowiderstandseffekt, daß ein elektrischer Widerstand infolge einer Änderung bei einem relativen Winkel zwischen den Magnetisierungsrichtungen der freien magnetischen Schicht 103 und der Pinning-Magnetschicht 105 geändert wird. Im Gegensatz dazu ist der AMR-Effekt ein derartiger Magnetowiderstandseffekt, daß ein elektrischer Widerstand infolge einer Änderung bei einem relativen Winkel zwischen der Richtung des Lesestromes J, welcher durch die Magnetschicht fließt, und der Magnetisierungsrichtung der Magnetschicht geändert wird. Der Lesestrom J ist ein konstanter Strom.

Mit anderen Worten werden, wie in den 1A und 1B gezeigt ist, nicht nur der magnetische Widerstand infolge des SVMR-Effektes sondern auch der magnetische Widerstand infolge des AMR-Effektes entsprechend der Änderung bei der Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht 103 geändert.

Wenn man annimmt, daß der Magnetisierungswinkel der Pinning-Magnetschicht in einen Winkel von 90° zu der Spurkernbreitenrichtung D eingestellt wird, und die Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht in einem Winkel θf zu der Spurkernbreitenrichtung eingestellt wird, dann wird eine Änderung bei dem elektrischen Widerstandswert infolge des SVMR-Effektes als eine Funktion von sinθf variiert, während eine Änderung bei dem elektrischen Widerstandswert infolge des AMR-Effektes als eine Funktion von cos²θf variiert wird. Eine solche Änderung bei dem elektri schen Widerstandswert kann durch das Strömen des Lesestromes J zwischen den Leitern 108, 109 als die Änderung bei der Spannung der Leseregion zwischen den Leitern 108, 109 detektiert werden.

Gemäß dem SV-Magnetowiderstandskopf mit dem oben beschriebenen Aufbau ist eine Beziehung zwischen einem Widerstand ρ und einem aufgebrachten Magnetfeld H, welcher durch den AMR-Effekt und den SVMR-Effekt erzeugt wird, in 2 gezeigt. Ferner sind isolierte reproduzierte Ausgabewellenformen des SV-Magnetowiderstandskopfes, welche durch zwei obere bzw. untere magnetische Felder relativ zu der Oberfläche des magnetischen Aufnahmemediums 111 erzeugt werden, beispielsweise jeweils in 3 gezeigt.

Wie aus einer gestrichelten Linie in 2 ersichtlich ist, wird dann, wenn sich beispielsweise die Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht 103 in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung relativ zu der Oberfläche des magnetischen Aufnahmemediums 111 ändert, die Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes kontinuierlich und linear vergrößert oder verkleinert. Wenn darüber hinaus der Fall, bei welchem die Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht 103 sich aufwärts ändert, und der Fall, bei dem die Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht 103 sich abwärts ändert, miteinander verglichen werden, wie durch eine gestrichelte Linie in 3 gezeigt ist, erscheinen die reproduzierten Ausgabewerte infolge des SVMR-Effektes symmetrisch.

Gemäß dem AMR-Effekt können sogar dann, wenn wie in 2 durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, die Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht sich aufwärts oder abwärts bezüglich der Oberfläche des magnetischen Aufnahmemediums ändert, solche Magnetisierungsrichtungen eine ähnliche Widerstandsänderung und ähnliche reproduzierte Ausgabewerte ergeben und deshalb symmetrisch erscheinen, wie durch eine strichpunktierte Linie in 3 gezeigt ist.

Bei dem SV-Magnetowiderstandskopf ist die Änderung bei dem elektrischen Widerstand infolge des SVMR-Effektes groß, während eine Änderung bei dem elektrischen Widerstand infolge des AMR-Effektes klein ist; ein gesamter Magnetowiderstandseffekt erscheint jedoch als eine Summe von Änderungen bei dem elektrischen Widerstand. Deshalb wird, wie in 3 durch eine durchgehende Linie gezeigt ist, das von dem Magnetkopf detektierte reproduzierte Signal asymmetrisch wegen der Nichtlinearität des AMR-Effektes. Ein zulässiger Asymmetriebereich wurde allgemein als ±10% angesehen.

Eine Asymmetrie jenseits des Bereiches von –10% bis +10% macht eine Signaldemodulation durch einen Signal-Demodulationsschaltkreis schwierig sogar dann, wenn verschiedene Parameter optimiert werden, wodurch es ein Problem gab, daß eine Fehlerrate sich verschlechterte.

Wie in 3 gezeigt ist, ist allerdings eine durch den SV-Magnetowiderstandskopf gemäß dem Stand der Technik verursachte Asymmetrie beinahe 14%, was größer als ±10% ist.

Die Druckschrift IEEE Transactions on Magnetics Vol. 30, No. 6, Nov. 1994, Seiten 3813-3815 beschreibt, wie ein GMR bei einem Dünnschicht-Bandkopf aufgebracht wird. Als Schichtstruktur wird Ni/Fe/Cu/NiFe/FeMn verwendet, was der sogenannten Spinvalve-Struktur entspricht. Der verwendete Magnetowiderstandskopf weist dabei eine "NiFe/Cu/NiFe/FeMn Multischicht in einer ausgerichteten Anisotropie", bei der die Magnetisierungsrichtung der festen Schicht mit der der freien Schicht zusammenfällt, und eine "NiFe/Cu/NiFe/FeMn-Multischicht in einer kreuzenden Anisotropie" auf, bei der die Magnetisierungsrichtung der festen Schicht senkrecht zu der der freien Schicht verläuft.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obengenannten Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spinvalve-Magnetowiderstandskopf zu schaffen, welcher in der Lage ist, eine Asymmetrie von reproduzierten Signalen in einem Bereich von –10% bis +10% zu unterdrücken, ferner ein Verfahren zum Herstellen desselben, und ein magnetisches Aufnahme-/Wiedergabegerät, welches den Spinvalve-Magnetowiderstandskopf verwendet.

Nachfolgend wird eine Betriebsweise der vorliegenden Erfindung erläutert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Widerstand-Magnetfeld-Kurve (p-H-Kurve) über einen praktischen Bereich linear ausgeführt werden, indem man Magnetisierungsrichtungen der freien magnetischen Schicht und der Pinning-Magnetschicht, die den Spinvalve-Magnetowiderstandskopf bilden, justiert. Mit anderen Worten wird der Spinvalve-Magnetowiderstandseffekt durch Justieren der Magnetisierungsrichtungen verbessert, oder die gesamte p-H-Kurve wird linear gemacht, indem man den anisotroptischen Magnetowiderstandseffekt in der freien magnetischen Schicht reduziert.

Eine Reduzierung bei dem anisotropen Magnetowiderstandseffekt wird möglich gemacht, indem man Elemente, wie etwa Bor, Kohlenstoff, Stickstoff in CoFe und NiFe einschließt, die die freie magnetische Schicht und die Pinning-Magnetschicht bilden.

Wenn die p-H-Kurve linear wird, kann die Symmetrie der reproduzierten Ausgangswerte noch weiter verbessert werden. Auf diese Weise kann eine Asymmetrie in dem Bereich von –10% bis +10% so reduziert werden, daß eine Demodulation mit guter Genauigkeit ermöglicht werden kann.

Zusätzlich wird eine Justierung der Magnetisierungsrichtungen der freien magnetischen Schicht und der Pinning-Magnetschicht möglich gemacht, indem man eine Richtung des Anlegens des externen magnetischen Feldes bei der Ausbildung des Films dieser magnetischen Schichten ändert, oder indem man eine Magnetisierungsrichtung des externen magnetischen Feldes in einer Heizatmosphäre ändert, nachdem die Filme ausgebildet worden sind.

Andere und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden offenbar, wenn man die erläuternden Ausgestaltungen versteht, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden sollen, oder sie werden in den beigefügten Ansprüchen angegeben; verschiedene Vorteile, auf die hier noch nicht eingegangen worden ist, werden dem Fachmann auf dem Fachgebiet bei der Anwendung der Erfindung in der Praxis begegnen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Spinvalve-Magnetowiderstandskopf gemäß dem Stand der Technik zeigt;
1B ist eine perspektivische Ansicht, welche Magnetisierungsrichtungen einer freien magnetischen Schicht und einer Pinning-Magnetschicht des Magnetowiderstandskopfes in 1A zeigt;
2 ist eine Kennlinienansicht, welche eine p-H-Kurve des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes in 1A zeigt;
3 ist ein Diagramm, welches reproduzierte Ausgabewellenformen von dem Spinvalve-Magnetowiderstandskopf in 1A zeigt;
4A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Spinvalve-Magnetowiderstandskopf gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4B ist eine perspektivische Ansicht, welche Magnetisierungsrichtungen einer freien magnetischen Schicht und einer Pinning-Magnetschicht des Magnetowiderstandskopfes in 4A zeigt;
5 ist eine Kennlinienansicht, welche ein erstes Beispiel einer asymmetrischen Magnetisierungswinkelabhängigkeit zeigt, die bei einem reproduzierten Ausgabewert des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung auftrat;
6 ist eine Kennlinienansicht, welche ein zweites Beispiel einer asymmetrischen Magnetisierungswinkelabhängigkeit zeigt, die bei einem reproduzierten Ausgabewert des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung auftrat;
7 ist eine Kennlinienansicht, welche ein drittes Beispiel einer asymmetrischen Magnetisierungswinkelabhängigkeit zeigt, die bei einem reproduzierten Ausgabewert des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung auftrat;
8 ist eine Kennlinienansicht, welche eine Abhängigkeit zwischen einem Verhältnis eines AMR-Effektes und eines SVMR-Effektes sowie einer Asymmetrie bei dem Spinvalve-Magnetowiderstandskopf gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist eine Kennlinienansicht, welche ein Verhältnis zwischen der Asymmetrie und einem AMR-Effekt eines Einzelfilms einer freien magnetischen Schicht bei dem Spinvalve-Magnetowiderstandskopf gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Kennlinienansicht, welche ein Verhältnis zwischen der Asymmetrie und einem SVMR-Effekt bei dem Drehventil-Magnetowiderstandskopf gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
11A ist eine perspektivische Ansicht, welche ein erstes konkretes Beispiel des Drehventil-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
11B ist eine perspektivische Ansicht, welche Magnetisierungsrichtungen einer freien magnetischen Schicht und einer Anschlußstift-Magnetschicht des Magnetowiderstandskopfes in 11A zeigt;
12 ist eine Kennlinienansicht, welche eine p-H-Kurve des Drehventil-Magnetowiderstandskopfes in 11A zeigt;
13 ist ein Diagramm, welches reproduzierte Ausgabewellenformen von dem Drehventil-Magnetowiderstandskopf in 11A zeigt;
14 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen geeigneten Teil einer Sputtereinrichtung zeigt, die für die Herstellung des Drehventil-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
15A bis 15D sind Schnittansichten, welche Herstellungsschritte des Drehventil-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in 11A illustrieren;
16A ist eine perspektivische Ansicht, welche ein zweites konkretes Beispiel des Drehventil-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
16B ist eine perspektivische Ansicht, welche Magnetisierungsrichtungen einer freien magnetischen Schicht und einer Anschlußstift-Magnetschicht des Magnetowiderstandskopfes in 16A zeigt;
17 ist eine Kennlinienansicht, welche die Filmdickenabhängigkeit eines AMR-Effektes in einer NiFe/CoFe-Doppelschichtstruktur zeigt, sowie eine Filmdickenabhängigkeit eines AMR-Effektes in einer NiFe/CoFeB-Doppelschichtstruktur;
18 ist eine Kennlinienansicht, welche eine p-H-Kurve des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes in 16A zeigt;
19 ist ein Diagramm, welches reproduzierte Ausgabewellenformen von dem Spinvalve-Magnetowiderstandskopf in 16A zeigt;
20A ist eine perspektivische Ansicht, welche ein drittes konkretes Beispiel des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
20B ist eine perspektivische Ansicht, welche Magnetisierungsrichtungen einer freien magnetischen Schicht und einer Pinning-Magnetschicht des Magnetkopfes in 20A zeigt;
21 ist eine Kennlinienansicht, welche eine p-H-Kurve des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes in 20A zeigt;
22 ist ein Diagramm, welches reproduzierte Ausgabewellenformen von dem Spinvalve-Magnetowiderstandskopf in 20A zeigt;
23A bis 23C sind Schnittansichten, welche Herstellungsschritte des Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in 20A illustrieren;
24 ist eine Draufsicht, welche Veränderungen einer Magnetisierungsrichtung einer Pinning-Magnetschicht bei dem Spinvalve-Magnetowiderstandskopf gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in 20A zeigt;
25 ist eine Schnittansicht eines Aufnahme/Wiedergabe-Magnetkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
26 ist eine Draufsicht auf eine interne Struktur eines Magnetplattenlaufwerk, welches den erfindungsgemäßen Wiedergabe-Magnetkopf verwendet.
Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen
Verschiedene Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sei bemerkt, daß gleiche oder ähnliche Bezugszahlen für gleiche oder ähnliche Teile und Elemente durch die Zeichnungen hindurch verwendet wenden, und daß die Beschreibung der gleichen oder ähnlichen Teile und Elemente fortgelassen oder vereinfacht werden wird.
Die 4A und 4B sind perspektivische Ansichten, welche einen Spinvalve-Magnetowiderstandskopf gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigen.
In 4A ist eine erste nicht magnetische Isolierschicht 2 auf einer ersten magnetischen Abschirmschicht 1 ausgebildet. Eine freie magnetische Schicht 3, eine nicht magnetische Zwischenschicht 4, eine Pinning-Magnetschicht 5 und eine antiferromagnetische Schicht 6 sind jeweils aufeinanderfolgend auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 2 ausgebildet. Die freie magnetische Schicht 3 bis zur antiferromagnetischen Schicht 6 sind so konfiguriert, daß sie eine rechteckige Grundrißform auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 2 aufweisen. Die freie magnetische Schicht 3 und die Pinning-Magnetschicht 5 sind jeweils aus schwachmagnetischem Material hergestellt.
Wie in 4B gezeigt ist, ist eine Magnetisierungsrichtung M01 der freien magnetischen Schicht 3 in einem Winkel θf zu einer Spurkernbreitenrichtung D (y-Richtung in 4B) ausgerichtet. Eine Magnetisierungsrichtung M2 der Pinning-Magnetschicht 5 ist in einem Winkel θp zur Spurkernbreitenrichtung D vermöge einer Austauschkupplungskraft zwischen der antiferromagnetischen Schicht 6 und der Pinning-Magnetschicht 5 ausgerichtet.
Ein Paar Leiter 7a, 7b, die aus Gold oder Wolfram hergestellt sind, sind in der Nähe der beiden Enden der Spurkernbreitenrichtung D der antiferromagnetischen Schicht 6 ausgebildet. Die jeweiligen Schichten von der freien magnetischen Schicht 3 bis zu der antiferromagnetischen Schicht 6 und die Leiter 7a und 7b sind mit einer zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 8 bedeckt. Eine zweite magnetische Abschirmschicht 9 ist auf der zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 8 ausgebildet. Ein Zwischenraum, welcher zwischen der ersten magnetischen Abschirmschicht 1 und der zweiten magnetischen Abschirmschicht 9 ausgebildet ist, dient als Wiedergabespalt.
Nachfolgend wird erläutert, wie eine in 3 gezeigte Asymmetrie eines reproduzierten Ausgabewertes in einem solchen SV-Magnetowiderstandskopf gemäß Änderungen bei dem Winkel θf der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht 3 und bei dem Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 geändert wird.
Zuerst wird die folgende Gleichung (1) angegeben, wenn die in 2 gezeigte p-H-Kurve des SV-Magnetowiderstandskopfes unter Verwendung einer quadratischen Gleichung analysiert wird. Der Grund, warum die quadratische Gleichung bei der Analyse verwendet wird, ist der, daß die Winkel θf, θp örtlich unterschiedlich sind. Wobei p(H) eine Funktion ist, die die p-H-Kurve zeigt, auf welche der SVMR-Effekt und der AMR-Effekt des SV-Magnetowiderstandskopfes überlagert wird, und p(H) eine Funktion ist, die man erhält, wenn ein magnetisches Feld gleich Null ist.
Wenn man annimmt, daß ein Widerstandsänderungsbetrag, der verursacht wird, wenn das magnetische Feld H leicht in der +Richtung verändert wird, mit V(+) bezeichnet wird, und ein Widerstandsänderungsbetrag, der verursacht wird, wenn das magnetische Feld H leicht in der –Richtung verändert wird, mit V(–) bezeichnet wird, dann werden derartige Werte V(+) und V(–) jeweils ausgedrückt als:

wobei eine Asymmetrie reproduzierter Ausgabewerte vom SV-Magnetowiderstandskopf definiert ist als:
Eine in der Gleichung (4) gezeigte Asymmetrie kann abgeleitet werden, wenn ein Verhältnis des Resultates einer zweiten Differentiation von ρ(0) nach dem magnetischen Feld H zu dem Resultat einer ersten Differentiation von ρ(0) nach dem magnetischen Feld H mit dem angelegten magnetischen Feld ΔH multipliziert wird.
Wenn die Gleichung (1) als Funktionen des Winkels θf der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht 3 und des Winkels θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 ausgedrückt wird, kann als nächstes die Formel
abgeleitet werden. Dabei ist amr ein Verhältnis der Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes und der Widerstandsänderung infolge des AMR-Effektes. Mit anderen Worten kann dann, wenn die Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes zu ΔρSV angenommen wird, die Widerstandsänderung infolge des AMR-Effektes ΔρA durch ΔρA = amr·ΔρSV ausgedrückt werden. Zusätzlich ist ρ(0) eine Funktion des Widerstandes, von welchem eine Widerstandsänderung infolge des Magnetowiderstandseffektes entfernt wurde.
Vorausgesetzt, der Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 ist vermöge der Austauschkupplungskraft zwischen der Pinning-Magnetschicht 5 und der antiferromagnetischen Schicht 6 fest, dann wird die erste Differentiation von ρ(0) durch das magnetische Feld H gegeben durch:
und auch die zweite Differentiation von ρ(0) nach dem magnetischen Feld H wird gegeben durch:
Zusätzlich kann das Resultat der ersten Differentiation von ρ nach sinθf gegeben sein durch:
und auch die zweite Differentiation von ρ nach sinθf kann gegeben sein durch:
Eine Substitution der Gleichungen (6) bis (9) in die Gleichung (4), die eine Asymmetriefunktion Asym ausdrückt, führt zu:
Der erste Term der Gleichung (10) zeigt eine Asymmetrie in der Summe des SVMR-Effektes und des AMR-Effektes. Der zweite Term der Gleichung (10) zeigt eine Asymmetrie, welche vom angelegten magnetischen Feld H von sinθf in der freien magnetischen Schicht 3 verursacht wird.
Wenn eine Asymmetrie auf der Basis der Gleichung (10) berechnet wird, können die Resultate, wie in den Fig. bis 7 gezeigt, gewonnen werden. Dabei ist die Verteilung der Asymmetrie unter der Verwendung eines Koordinatensystems illustriert, bei welchem der Winkel θf der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht 3 als die laterale Achse angenommen wird, während der Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 als die vertikale Achse angenommen wird.
5 zeigt eine Verteilung der Asymmetrie, wenn amr des SV-Magnetowiderstandskopfes auf 25% eingestellt wird; 6 zeigt auch eine Verteilung der Asymmetrie, wenn amr des SV-Magnetowiderstandskopfes auf 15% eingestellt wird; und 7 zeigt auch eine Verteilung der Asymmetrie, wenn amr des SV-Magnetowiderstandskopfes auf 5% eingestellt wird.
In den 5 bis 7 ist eine Innenseite eines siebeneckigen, durch eine gestrichelte Linie dargestellten Bereiches tatsächlich auf ein Produkt anwendbar. Das liegt daran, daß Konturlinien der Asymmetrie in Bereichen außerhalb des siebeneckigen Bereiches dicht sind, so daß eine Asymmetrie schwer zu bestimmen ist. Als Ergebnis ist eine Signaldemodulation schwierig. Außerdem wird ferner dann, wenn der Winkel θf der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht 3 außerhalb des Bereiches von –40° bis +40° liegt, die Asymmetrie verbessert.
Koordinatenwerte von jeweiligen Scheitelpunkten (θf, θp) des Sechseckes in den 5 bis 7 sind (–10°, 0°), (–40°, 60°), (–40°, 100°), (10°, 130°), (40°, 100°), (40°, 60°) und (10°, 0°).
Im allgemeinen entspricht bei dem gewöhnlichen magnetischen Wiedergabekopf eine Reaktion von sinθf auf das angelegte magnetische Feld H in dem zweiten Term der Gleichung (10) einer linearen Anforderung und ist auch ausreichend klein, anders als der erste Term. Aus diesem Grund könnte man verstehen, daß nur der erste Term die Asymmetrie im wesentlichen beeinflußt. Deshalb kann die Asymmetrie ausgedrückt werden durch:
Um die Asymmetrie bis auf 0% zu reduzieren, ist es wichtig, den Ausdruck [(cosθp/cos3θf) – 4amr] im Zähler in der Gleichung (11) gleich Null zu machen. So wird es bevorzugt, daß die Gleichung (11) nahezu Null gemacht wird, indem man als den Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 einen Winkel wählt, der nicht 90° ist.
Bei dem herkömmlichen SV-Magnetowiderstandskopf, der in 1A gezeigt ist, ist der Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 zu 90° gewählt, während der Winkel θf der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht 3 zu 0° gewählt ist.
Wie jedoch aus den 5 bis 7 zu ersehen ist, ist auf der 0%-Konturlinie bei solchen Magnetisierungswinkeln θf, θp keine Asymmetrie vorhanden. Beispielsweise wird die Asymmetrie etwa 15% auf einem Punkt in 5, wo die Winkel θp gleich 90° und die Winkel 8f gleich 0° sind. Der Grund ist, daß weil cosθp in dem ersten Term des Zählers der Gleichung (11) enthalten ist, nur –4amr in dem von dem AMR-Effekt abgeleiteten zweiten Term verbleibt und deshalb die Asymmetrie proportional zu –4amr ist.
Sogar wenn die Vormagnetisierungsposition, d.h. der Magnetisierungswinkel der freien magnetischen Schicht 3 geändert wird, wird nur ein Nenner der Gleichung (11) entsprechend geändert, so daß –4amr des Zählers nicht wesentlich geändert wird. Demnach wird bei dem SV-Magnetowiderstandskopf, bei welchem der Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 90 ist, im wesentlichen die Asymmetrie nie 0%, sondern zu allen Zeiten Minus. Diese Tatsache ist in den 5 bis 7 gezeigt. Die Winkel θf, θp werden Minus, wenn sie von der Spurkernbreitenrichtung D zu der Seite des magnetischen Aufnahmemediums 10 hin geneigt werden, während die Winkel θf, θp Plus werden, wenn sie von der Spurkernbreitenrichtung D aus zur entgegengesetzten Seite geneigt werden.
Um eine Asymmetrie innerhalb ±10% zu unterdrücken, kann die von dem AMR-Effekt abgeleitete Asymmetrie gelöscht werden, indem man den Magnetisierungswinkel der Pinning-Magnetschicht 5 neigt.
Es kann aus den 5 bis 7 ersehen werden, daß die Asymmetrie bis zu 0% reduziert werden kann, wenn der Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 mit dem Winkel θf der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht 3 kombiniert wird. Das liegt daran, daß dann, wenn der Winkel θp auf einen Winkel abweichend von 90° eingestellt wird, derartige Winkel θp, θf der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 und der freien magnetischen Schicht 3 existieren, daß der erste Term des Zählers der Gleichung (10) wegen cosθp Plus wird und dann durch –4amr in dem zweiten Term gekürzt wird, der von dem AMR-Effekt abgeleitet wird, so daß der Zähler der Gleichung (10) gleich Null wird.
Solche Winkel θp, θf der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 und der freien magnetischen Schicht 3 existieren als Antwort auf jedes amr in jedem SV-Magnetowiderstandskopf. Wenn der Winkel θp der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 und die Vorspannposition, d.h. der Winkel θf der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht 3 annähernd zu amr gewählt werden, ist es auf diese Weise möglich, die Asymmetrie auf 0% oder innerhalb eines geringeren Wertes als dem ausreichenden zulässigen Bereich von ±10% zu reduzieren. Dabei ist amr definiert als ein Verhältnis von Widerstandsänderungen infolge des AMR-Effektes und des SVMR-Effektes.
Sogar in dem Fall, daß der Magnetisierungswinkel der Pinning-Magnetschicht 5 gleich 90° ist, kann die Asymmetrie innerhalb des ausreichend zulässigen Bereiches gehalten werden. In diesem Fall ist eine Reduzierung von amr erforderlich.
Mit der obenstehenden Beschreibung wurde gefunden, daß die Asymmetrie klein gemacht werden kann, indem man den SV-Magnetowiderstandskopf verwendet, welcher ein kleines amr hat.
8 ist eine Kurvengrafik, welche eine Beziehung zwischen amr und der Asymmetrie bei dem Spinvalve-Magnetowiderstandskopf zeigt. So wie dort kann die Asymmetrie auf einen Betrag verbessert werden, welcher kleiner als der zulässige Bereich von -10% ist, indem man amr auf einen Wert kleiner als 15% reduziert. Der Wert amr bezeichnet ein Verhältnis von Widerstandsänderungen infolge des AMR-Effektes und des SVMR-Effektes bei dem SV-Magnetowiderstandskopf. Demnach können zwei Wege als Mittel zum Reduzieren von amr in Betracht gezogen werden.
Ein erster Weg ist eine Reduzierung des AMR-Effektes in der freien magnetischen Schicht 3 an sich, während ein zweiter Weg eine Erhöhung des SVMR-Effektes ist.
Zu Beginn soll die Reduzierung des AMR-Effektes erläutert werden. 9 ist eine Kurvengrafik, welche eine Beziehung zwischen der Asymmetrie und dem AMR-Effekt des Einzelfilms der freien magnetischen Schicht 3 zeigt. Auf diese Weise ist die Asymmetrie gleichmäßig entsprechend einer Reduzierung beim AMR-Effekt verbessert worden. Das zeigt die Tatsache, daß die Asymmetrie durch den AMR-Effekt verursacht wird.
Demzufolge könnte es verständlich sein, daß eine Reduzierung des AMR-Effektes eine erhebliche Wirkung hat, um die Asymmetrie zu unterdrücken. Um die Asymmetrie innerhalb –10% oder weniger zu reduzieren, muß der AMR-Effekt in dem einzelnen Film der freien magnetischen Schicht 3 kleiner als 1% sein. In 9 zeigt das AMR-Verhältnis entlang der lateralen Achse maximale und minimale Widerstandswerte infolge des AMR-Effektes. Als nächstes wird die Funktion des Anwachsens des SVMR-Effektes mit Bezug auf die 10 erläutert.
10 ist eine Kurvengrafik, welche eine Beziehung zwischen der Asymmetrie und dem SVMR-Effekt zeigt. Auf diese Weise kann man erkennen, daß eine Reduktion bei der Asymmetrie umgekehrt proportional zu einem Anwachsen beim SVMR-Effekt ist. Dies legt nahe, daß der Grund für die Asymmetrie nicht von dem SVMR-Effekt abgeleitet wird. Das heißt, die Asymmetrie wird relativ reduziert in Übereinstimmung mit einem Anwachsen bei dem reproduzierten Ausgabewert, welcher durch das Anwachsen des SVMR-Effektes verursacht wird. Um die Asymmetrie so zu verbessern, daß sie auf weniger als den zulässigen Bereich von –10% reduziert wird, ist es verständlich, daß der SVMR-Effekt über 4% hinaus vergrößert werden muß.
Das SV-Verhältnis in 10 zeigt ein Verhältnis von maximalen und minimalen Widerstandswerten infolge des SVMR-Effektes.
Indem die obenstehende Erklärung in Betracht gezogen wird, wird ein Beispiel des SV-Magnetowiderstandskopfes nachstehend erläutert, bei welchem die Asymmetrie verbessert werden kann, indem man jeweilige Magnetisierungswinkel der freien magnetischen Schicht 3 bzw. der Pinning-Magnetschicht 5 unterschiedlich zu herkömmlichen Magnetisierungswinkeln einstellt.
(Erstes Beispiel)
11A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen geeigneten Abschnitt des SV-Magnetowiderstandskopfes zeigt.
Eine erste nicht magnetische Isolierschicht 12 aus Al203 ist auf einer ersten magnetischen Abschirmschicht 11 aus NiFe ausgebildet. Eine freie magnetische Schicht 13 aus NiFe, eine nicht magnetische Zwischenschicht 14 aus Cu, eine Pinning-Magnetschicht 15 aus NiFe und eine antiferromagnetische Schicht 16 aus FeMn sind jeweils in dieser Reihenfolge auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 12 ausgebildet. In diesem Fall ist eine Filmdicke der freien magnetischen Schicht 13 gleich 7,5 nm, eine Filmdicke der nicht magnetischen Zwischenschicht 14 ist 3 nm, eine Filmdicke der Pinning-Magnetschicht 15 ist 3 nm und eine Filmdicke der antiferromagnetischen Schicht 16 ist 10 nm.
Die freie magnetische Schicht 13 bis zu der antiferromagnetischen Schicht 16 sind elektrisch miteinander verbunden und so konfiguriert, daß sie eine reckteckige ebene Form auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 12 aufweisen. Ferner ist ein Paar Leiter 17a, 17b aus Gold oder Wolfram an beiden Enden der antiferromagnetischen Schicht 16 ausgebildet.
Die antiferromagnetische Schicht 16 und die Leiter 17a, 17b usw. auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 12 sind mit einer zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 18 aus Al203 bedeckt. Eine zweite magnetische Abschirmschicht 19 aus NiFe ist auf der zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 18 ausgebildet.
In einem solchen SV-Magnetowiderstandskopf, wie er in 11B gezeigt ist, ist eine Leichtmagnetisierungsachse M1 der freien magnetischen Schicht 13 im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines magnetischen Aufnahmemediums 20 und hat die gleiche Richtung wie die Spurkernbreitenrichtung D. Sodann ist eine Magnetisierungsrichtung M10 der freien magnetischen Schicht 13 um +7° von der Leichtmagnetisierungsachse M1 geneigt, wenn der Lesestrom J durch die Leseregion zwischen den beiden Leitern 17a, 17b hindurchgeleitet wird.
Eine Magnetisierungsrichtung M2 der Pinning-Magnetschicht 15 ist mit einem Winkel von +35° zur Spurkernbreitenrichtung D vermöge der Austauschkupplungskraft zwischen der Pinning-Magnetschicht 15 und der antiferromagnetischen Schicht 16 ausgerichtet. Die Winkel der Magnetisierungsrichtungen relativ zu der Spurkernbreitenrichtung D werden Minus, wenn sie von der Spurkernbreitenrichtung D zu der Seite des magnetischen Aufnahmemediums 20 hin geneigt werden, während sie Plus werden, wenn sie von der Spurkernbreitenrichtung D zur entgegengesetzten Seite hin geneigt werden.
Wenn der Winkel zwischen der Richtung des Lesestromes J und der Richtung der Magnetisierung M10 infolge des AMR-Effektes geändert wird, wird in der freien magnetischen Schicht 13 ein elektrischer Widerstandswert geändert. Da antiparallele Komponenten der Richtungen der Magnetisierung M10 und der Magnetisierung M2 infolge des SVMR-Effektes vergrößert werden, werden die Widerstandswerte in der freien magnetischen Schicht 13 und der Pinning-Magnetschicht 15 vergrößert. Umgekehrt werden ihre Widerstandswerte reduziert, da parallele Komponenten der Richtungen der Magnetisierung vergrößert werden.
Es wurde unterdessen schon beschrieben, daß dann, wenn von dem magnetischen Aufnahmemedium 20 in der positiven Richtung ausgegebene Signalmagnetfelder sowie Signalmagnetfelder desselben in der entgegengesetzten Richtung durch den SV-Magnetowiderstandskopf reproduziert werden, diese beiden reproduzierten Signale symmetrisch mit Bezug auf einen bestimmten Wert ausgebildet sind. Die perfektere Symmetrie wäre natürlich erwünscht, die tatsächliche Symmetrie wird jedoch infolge des AMR-Effektes der freien magnetischen Schicht 13 verschlechtert.
Bei dem in den 11A und 11B gezeigten SV-Magnetowiderstandskopf ist eine Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes gleich 3% und eine Widerstandsänderung der freien magnetischen Schicht 13 infolge des AMR-Effektes ist gleich 1,5%. Außerdem ist der Wert amr, welcher ein Verhältnis der Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes und der Widerstandsänderung infolge des AMR-Effektes angibt, gleich 20%.
Als nächstes wurde, nachdem die von dem Magnetowiderstandseffekt des in 11A gezeigten SV-Magnetowiderstandskopfes abgeleitete p-H-Kurve untersucht worden war, das in 12 gezeigte Ergebnis gewonnen. In 12 ist es offensichtlich, daß, nachdem die Nichtlinearität des SVMR-Effektes und die Nichtlinearität des AMR-Effektes zueinander entgegengesetzt erscheinen, die Linearität des Magnetowiderstandseffektes des SV-Magnetowiderstandskopfes, die als eine Summe dieser beiden Magnetowiderstandseffekte abgeleitet ist, sehr gut wird.
Durch Verwendung eines induktiven Magnetkopfes werden magnetische Daten in ein erstes Bit auf einer Spur eines magnetischen Aufnahmemediums 20 vom Kreisdiskettentyp geschrieben, um ein magnetisches Feld in der Aufwärtsrichtung zu generieren, und es werden auch magnetische Daten in ein zweites Hit geschrieben, um ein magnetisches Feld in der Abwärtsrichtung zu generieren. Dann werden solche magnetischen Daten durch den SV-Magnetowiderstandskopf, der in 11A gezeigt ist, reproduziert.
Für reproduzierte Ausgabewellenformen der in dem ersten Bit gespeicherten magnetischen Daten wurde eine erste reproduzierte Ausgabewellenform, basierend auf Widerstandsänderungen infolge sowohl des SVMR-Effektes als auch des AMR-Effektes abgeleitet als eine Talform, die in 13 durch eine durchgehende Linie dargestellt ist. Für reproduzierte Ausgabewellenformen der im zweiten Bit gespeicherten magnetischen Daten wurde eine zweite reproduzierte Ausgabewellenform, basierend auf Widerstandsänderungen infolge sowohl des SVMR-Effektes als auch des AMR-Effektes abgeleitet als eine Bergform, die in 13 durch eine durchgehende Linie dargestellt ist. Die reproduzierten Ausgabewerte werden als Spannungsausgabewerte ausgegeben, welche proportional zur Widerstandsänderung sind.
Als ein Ergebnis wurde, wie aus der 12 ersehen werden kann, die Asymmetrie auf weniger als 1% in der Wellenform des ersten reproduzierten Ausgabewertes und der Wellenform des zweiten reproduzierten Ausgabewertes unter drückt, was kleiner ist als die Asymmetrie gemäß dem Stand der Technik. Diese Asymmetrie ist aus Werten zusammengesetzt, die durch die Gleichung (4) und von experimentellen Ergebnissen in 19 abgeleitet wurden, wobei solche Werte im wesentlichen mit den durch die Gleichung (10) oder Gleichung (11) abgeleiteten Werten zusammenfielen.
Der Reihe nach werden Herstellungsschritte des in 11A gezeigten SV-Magnetowiderstandskopfes erläutert. Den SV-Magnetowiderstandskopf bildende Filme werden durch die in 14 gezeigte Sputtereinrichtung entwickelt.
Ein Substrat tragender Abschnitt 22, auf dessen einer Oberfläche ein Substrat aufgeladen wird, ist in einer Kammer 21 der Sputtereinrichtung angeordnet. Magnetfeld erzeugende Mittel 23 zum Erzeugen eines Magnetfeldes H10 in einer Richtung in einem das Substrat tragenden Bereich sind auf beiden Seiten des das Substrat tragenden Abschnittes 22 positioniert. Ein Ziel 24 ist in einem Abstand von dem das Substrat tragenden Bereich auf dem das Substrat tragenden Abschnitt 22 positioniert. Der Druck in der Kammer 21 wird beim Sputtern auf einen Gegendruck von 5 × 10–5 Pa (4 × 10–7 Torr) abgesenkt, sodann wird ein Argongas in die Kammer 21 eingeführt, und dann wird ein Film bei 0,3 Pa (2 × 10–3 Torr) gebildet. Ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet kann als Mittel 23 zum Erzeugen des Magnetfeldes verwendet werden.
Bei Verwendung der Sputtereinrichtung werden, wie in 15A gezeigt ist, zuerst die erste magnetische Abschirmschicht 11 aus NiFe und die erste nicht magnetische Isolierschicht 12 aus Al203 auf einem Substrat SUB gebildet, welches aus Aluminiumoxid, Titan, Kohlenstoff usw. hergestellt ist. Dann werden die freie magnetische Schicht 13 aus NiFe mit einer Dicke von 7,5 nm und die nicht magnetische Zwischenschicht 14 aus Cu mit einer Dicke von 3 nm auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 12 gebildet.
In diesem Fall werden die freie magnetische Schicht 13 und die nicht magnetische Zwischenschicht 14 in dem magnetischen Feld H11 gebildet, welches durch die Mittel 23 zum Erzeugen des Magnetfeldes in einer Weise erzeugt wird, daß es 100 Oe in einer Richtung bei Raumtemperatur hat. Die Richtung des Magnetfeldes H11 entspricht der Leichtmagnetisierungsachse der freien magnetischen Schicht 13.
Danach werden der das Substrat tragende Abschnitt 22 und das unter dem Abschnitt 22 positionierte Substrat SUB von der Leichtmagnetisierungsachse um 35° gedreht. Darauffolgend wird, wie in 15B gezeigt ist, die Anschlußstift-Magnetschicht 15 aus NiFe mit einer Dicke von 3 nm auf der nicht magnetischen Zwischenschicht 14 gebildet, sodann wird die antiferromagnetische Schicht 16 aus FeMn mit einer Dicke von 10 nm auf der Anschlußstift-Magnetschicht 15 gebildet. Die Anschlußstift-Magnetschicht 15 und die antiferromagnetische Schicht 16 werden in dem Magnetfeld H12 von 100 Oe gebildet, welches durch die Mittel 23 zum Erzeugen des Magnetfeldes erzeugt wird. Dann wird das Substrat SUB aus der Sputtereinrichtung herausgenommen.
Wie in 15C gezeigt ist, sind die freie magnetische Schicht 13 bis zur antiferromagnetischen Schicht 16 als Rechteck konfiguriert. Die längeren Seiten des Rechteckes sind entlang der Richtung ausgerichtet, die mit der Leichtmagnetisierungsachse der freien magnetischen Schicht 13 zusammenfällt. Darauffolgend wird ein Paar Leiter 17a, 17b aus Gold oder Wolfram auf beiden Enden der antiferromagnetischen Schicht 16 ausgebildet.
Dann wird, wie in 15D gezeigt ist, die zweite nicht magnetische Isolierschicht 18 durch Sputtern ausgebildet, um die Leiter 17a, 17b abzudecken, dann die antiferromagnetische Schicht 16 usw. Die zweite magnetische Abschirmschicht 19 aus NiFe wird auf der zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 18 gebildet.
Infolgedessen wird eine Basisstruktur des SV-Magnetowiderstandskopfes, welcher in den 11A und 11B gezeigt ist, vollendet.
Jeweilige Schichten von der freien magnetischen Schicht 13 bis zu der antiferromagnetischen Schicht 16 können in Vorwärtsreihenfolge wie oben gezeigt oder in Rückwärtsreihenfolge aufeinandergelegt werden.
(Zweites Beispiel)
Es wurde vorgeschlagen, Kobalt-Eisen (CoFe) als Material der freien magnetischen Schicht in dem SV-Magnetowiderstandskopf zu verwenden. Der anisotrope Magnetowiderstandseffekt der freien magnetischen Schicht kann unterdrückt werden, indem man ein Element, wie etwa Bor, Kohlenstoff oder Stickstoff in Kobalt-Eisen aufnimmt. Ein Beispiel unter Verwendung von derartigem Kobalt-Eisen wird nachstehend erläutert.
16A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen geeigneten Abschnitt des SV-Magnetowiderstandskopfes zeigt.
Eine erste nicht magnetische Isolierschicht 32 aus Al203 ist auf einer ersten magnetischen Abschirmschicht 31 aus NiFe gebildet. Eine freie magnetische Schicht 33 aus NiFe ist auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 32 gebildet. Die freie magnetische Schicht 33 hat eine doppellagige Struktur aus einer NiFe-Schicht und einer (Co90Fe10)90B10-Schicht. Suffixe bei (Co90Fe10)90B10 zeigen Zusammensetzungsverhältnisse (Atom-%).
Eine nicht magnetische Zwischenschicht 34 aus Cu, eine Pinning-Magnetschicht 35 aus (Co90Fe10)90B10 und eine antiferromagnetische Schicht 36 aus FeMn sind jeweils in dieser Reihenfolge auf der freien magnetischen Schicht 33 gebildet.
In diesem Fall ist eine Filmdicke der freien magnetischen Schicht 33 gleich 7,5 nm, eine Filmdicke der nicht magnetischen Zwischenschicht 34 ist 3 nm, eine Filmdicke der Pinning-Magnetschicht 35 ist 3 nm und eine Filmdicke der antiferromagnetischen Schicht 36 ist 10 nm.
Die freie magnetische Schicht 33 bis zur antiferromagnetischen Schicht 36 sind gegenseitig miteinander elektrisch verbunden und sind so konfiguriert, daß sie eine rechteckige Grundrißform auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 32 haben. Ferner ist ein Paar Leiter 37a, 37b aus Gold oder Wolfram an beiden Enden der antiferromagnetischen Schicht 36 gebildet.
Die antiferromagnetische Schicht 36 und die Leiter 37a, 37b usw. auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 32 sind von einer zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 38 aus Al203 abgedeckt. Eine zweite magnetische Abschirmschicht 39 aus NiFe ist auf der zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 38 gebildet.
Bei einem solchen Magnetowiderstandskopf, wie er in 16B gezeigt ist, ist eine Leichtmagnetisierungsachse M1 der freien magnetischen Schicht 33 im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines magnetischen Aufnahmemediums 30, und sie hat die gleiche Richtung wie die Spurkernbreitenrichtung D. Sodann wird eine Magnetisierungsrichtung M10 der freien magnetischen Schicht 33 um –47° von der Leichtmagnetisierungsachse M1 aus geneigt, wenn der Lesestrom J (5 mA) über die Leseregion zwischen den Leitern 37a, 37b zugeführt wird.
Eine Magnetisierungsrichtung M2 der Pinning-Magnetschicht 35 ist in einem Winkel von 90° zu der Spurkernbreitenrichtung D vermöge der Austauschkupplungskraft zwischen der Pinning-Magnetschicht 35 und der antiferromagnetischen Schicht 36 ausgerichtet.
Die Leichtmagnetisierungsachse der freien magnetischen Schicht 33 und der Magnetisierungswinkel der Pinning-Magnetschicht 35 werden während des bei dem ersten Beispiel gezeigten Filmbildungsverfahrens eingestellt.
Bei dem in den 13A und 13B gezeigten SV-Magnetowiderstandskopf ist eine Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes gleich 5,0% und eine Widerstandsänderung der freien magnetischen Schicht 33 infolge des AMR-Effektes ist gleich 0,9%. Ferner wird amr, das ein Verhältnis der Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes und der Widerstandsänderung infolge des AMR-Effektes beschreibt, gleich 7%.
In der Zwischenzeit ist bereits beschrieben worden, daß dann, wenn von dem magnetischen Aufnahmemedium 30 in der positiven Richtung ausgegebene Signalmagnetfelder sowie Signalmagnetfelder desselben in der entgegengesetzten Richtung von dem SV-Magnetkopf reproduziert werden, diese beiden reproduzierten Signale symmetrisch mit Bezug auf einen bestimmten Wert ausgebildet sind. Die perfektere Symmetrie würde natürlich erwünscht sein, aber die tatsächliche Symmetrie wird infolge des AMR-Effektes verschlechtert.
Wenn allerdings eine CoFe-Schicht als die freie magnetische Schicht 33 in der doppellagigen Struktur verwendet wird, dann wird nicht nur der SVMR-Effekt des SV-Magnetowiderstandskopfes verstärkt, sondern auch der AMR-Effekt wird verstärkt. Wenn im Gegensatz dazu Bor in CoFe enthalten ist, wurde gefunden, daß der AMR-Effekt reduziert werden kann, wie im folgenden erläutert wird.
Zuerst werden die doppellagige Struktur aus der NiFe-Schicht und der CoFeB-Schicht und mit einer totalen Filmdicke von 75 Å als erste magnetische Schicht gebildet. Wenn das AMR-Verhältnis untersucht worden ist, indem man ein Verhältnis der Filmdicke der NiFe-Schicht und der CoFeB-Schicht ändert, dann hat man festgestellt, daß, wie durch eine durchgehende Linie in 17 angezeigt ist, das AMR-Verhältnis mit dem Anwachsen der Dicke der CoFeB-Schicht kleiner wird. Als Komponenten von CoFeB ist Co gleich 1 Atom-%, Fe gleich 9 Atom-% und Bor gleich 10 Atom-%.
Danach wird die doppellagige Struktur aus der NiFe-Schicht und der CoFe-Schicht mit einer totalen Filmdicke von 75 Å als die zweite magnetische Schicht gebildet. Wenn das AMR-Verhältnis durch Ändern eines Verhältnisses der Filmdicke der NiFe-Schicht und der CoFe-Schicht untersucht worden ist, so hat man festgestellt, daß, wie mit einer gestrichelten Linie in der 17 angezeigt ist, das AMR-Verhältnis mit dem Anwachsen der Dicke der CoFe-Schicht groß wird.
Gemäß der 17 hat man gefunden, daß die erste magnetische Schicht eher ein kleineres AMR-Verhältnis als die zweite magnetische Schicht hat. Das AMR-Verhältnis der ersten magnetischen Schicht wird sehr viel mehr reduziert, wenn die CoFeB-Schicht dicker wird. In dem Fall, daß die erste magnetische Schicht nur aus der CoFeB-Schicht gebildet wird, wird das AMR-Verhältnis extrem reduziert auf etwa 0,2%. In dem Fall, daß die zweite magnetische Schicht nur aus der CoFeB-Schicht gebildet wird, kann das AMR-Verhältnis klein gemacht werden; aber es wird nicht bevorzugt, CoFeB als die freie magnetische Schicht zu verwenden, da sie eine große Koerzitivkraft hat.
Wenn die Widerstandsänderung bei dem in 16A gezeigten SV-Magnetowiderstandskopf entsprechend dem extern aufgebrachten magnetischen Feld untersucht worden ist, kann als nächstes die Widerstandsänderung infolge des AMR-Effektes extrem klein gemacht werden, wie in 17 gezeigt ist. Darüber hinaus kann ein Bereich mit einer Linearität der von dem totalen Magnetowiderstandseffekt (SVMR + AMR) abgeleiteten p-H-Kurve erweitert werden, um so die Linearität zu verbessern. Mit der Verwendung eines induktiven Magnetkopfes werden magnetische Daten in ein erstes Bit auf einer Spur eines magnetischen Aufnahmemediums 30 vom Kreisdiskettentyp geschrieben, um ein magnetisches Feld in der Aufwärtsrichtung zu generieren, und es werden auch magnetische Daten in ein zweites Bit geschrieben, um ein magnetisches Feld in der Abwärtsrichtung zu generieren. Dann werden der artige magnetische Daten durch den in 16A gezeigten SV-Magnetowiderstandskopf reproduziert.
Für reproduzierte Ausgabewellenformen der in dem ersten Bit gespeicherten magnetischen Daten wurde eine erste reproduzierte Ausgabewellenform, basierend auf Widerstandsänderungen infolge sowohl des SVMR-Effektes als auch des AMR-Effektes, als eine Talform abgeleitet, die durch eine durchgehende Linie in 19 gezeigt ist. Für reproduzierte Ausgabewellenformen der in dem zweiten Bit gespeicherten magnetischen Daten wurde eine zweite reproduzierte Ausgabewellenform, basierend auf Widerstandsänderungen infolge sowohl des SVMR-Effektes als auch des AMR-Effektes, abgeleitet als eine Bergform, die in 19 durch eine durchgehende Linie dargestellt ist.
Da eine Änderung bei den reproduzierten Ausgabewerten infolge des AMR-Effektes klein ist, wurde als Ergebnis die Symmetrie mit einem vorbestimmten reproduzierten Ausgabewert als ein Zentrum bei der Wellenform der ersten reproduzierten Ausgabewerte und der Wellenform der zweiten reproduzierten Ausgabewerte verbessert. Die Asymmetrie wurde auf –4,6% bei der Wellenform der ersten reproduzierten Ausgabewerte und der Wellenform der zweiten reproduzierten Ausgabewerte unterdrückt, was kleiner als die Asymmetrie gemäß dem Stand der Technik ist.
(Drittes Beispiel)
Es wird eine Kopfstruktur erläutert, bei welcher die den SV-Magnetowiderstandskopf bildenden magnetischen Schichten in einer gegenüber der des zweiten Beispieles umgekehrten Reihenfolge aufeinandergeschichtet sind und die Richtung der Magnetisierung M2 der Pinning-Magnetschicht und der Leichtmagnetisierungsachse M1 der freien magnetischen Schicht verschieden von denen des zweiten Beispieles angeordnet sind.
In 20A ist eine erste nicht magnetische Isolierschicht 42 aus Al203 auf einer ersten magnetischen Abschirmschicht 41 aus NiFe gebildet.
Eine antiferromagnetische Schicht 46 aus FeMn, eine Pinning-Magnetschicht 45 aus (Co90Fe10)90B10, eine nicht magnetische Zwischenschicht 44 aus Cu und eine freie magnetische Schicht 43 aus NiFe sind jeweils in dieser Reihenfolge auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 42 gebildet.
Die freie magnetische Schicht 43 hat eine doppellagige Struktur aus der NiFe-Schicht und der (Co90Fe10)90B10-Schicht.
Die antiferromagnetische Schicht 46 bis zu der freien magnetischen Schicht 43 sind gegenseitig elektrisch verbunden und sind so gestaltet, daß sie eine rechteckige Grundrißform auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 42 haben. Ferner ist ein Paar Leiter 47a, 47b aus Gold an den beiden Enden der antiferromagnetischen Schicht 46 ausgebildet.
Die freie magnetische Schicht 43, die Leiter 47a, 47b usw., die auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 42 ausgebildet sind, sind mit einer zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 48 abgedeckt. Eine zweite magnetische Abschirmschicht 49 aus NiFe ist auf der zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 48 gebildet.
Eine Dicke der freien magnetischen Schicht 43 ist 7,5 nm, eine Dicke der nicht magnetischen Zwischenschicht 44 ist 3 nm, eine Dicke der Pinning-Magnetschicht 45 ist 2 nm und eine Dicke der antiferromagnetischen Schicht 46 ist 50 nm.
Bei einem solchen SV-Magnetowiderstandskopf, wie er in 20B gezeigt ist, ist eine Leichtmagnetisierungsachse M1 der freien magnetischen Schicht 43 im wesentlichen parallel zu der Spurkernbreitenrichtung D. Dann ist eine Richtung der Magnetisierung M10 der freien magnetischen Schicht 43 um –17° von der Leichtmagnetisierungsachse M1 geneigt, wenn der Lesestrom J über die Leseregion zwischen den beiden Leitern 47a, 47b zugeführt wird. Eine Richtung der Magnetisierung M2 der Pinning-Magnetschicht 45 ist in einem Winkel von 45° zu der Spurkernbreitenrichtung D vermöge der Austauschkupplungskraft zwischen der Pinning-Magnetschicht 45 und der antiferromagnetischen Schicht 46 ausgerichtet.
In dem SV-Magnetowiderstandskopf ist eine Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes gleich 5,0% und eine Widerstandsänderung der freien magnetischen Schicht 43 infolge des AMR-Effektes ist 0,9%. Zusätzlich wird amr, das ein Verhältnis der Widerstandsänderung infolge des SVMR-Effektes und der Widerstandsänderung infolge des AMR-Effektes bezeichnet, gleich 7%.
Wenn die p-H-Kurve durch den SV-Magnetowiderstandskopf untersucht worden ist, kann als nächstes, wie in 21 gezeigt ist, die Widerstandsänderung infolge des AMR-Effektes extrem klein gemacht werden, und ein Bereich mit einer Linearität der p-H-Kurve kann erweitert werden, und folglich kann eine lineare Charakteristik erzielt werden.
Bei dem Einsatz des induktiven Magnetkopfes werden magnetische Daten in ein erstes Bit auf einer Spur eines magnetischen Aufnahmemediums 40 vom Kreisdiskettentyp geschrieben, um ein magnetisches Feld in der Aufwärtsrichtung zu generieren, und es werden auch magnetische Daten in ein zweites Bit geschrieben, um ein magnetisches Feld in der Abwärtsrichtung zu generieren. Dann werden derartige magnetische Daten durch den SV-Magnetowiderstandskopf, der in 20A gezeigt ist, reproduziert.
Für reproduzierte Ausgabewellenformen der in dem ersten Bit gespeicherten magnetischen Daten ist eine erste reproduzierte Ausgabewellenform, basierend auf Widerstandsänderungen infolge sowohl des SVMR-Effektes als auch des AMR-Effektes, abgeleitet worden als eine Talform, die in 22 durch eine durchgehende Linie gezeigt ist. Für reproduzierte Ausgabewellenformen der in dem zweiten Bit gespeicherten magnetischen Daten ist eine zweite reproduzierte Ausgabewellenform, basierend auf Widerstandsänderungen infolge sowohl des SVMR-Effektes als auch des AMR-Effektes, abgeleitet worden als eine Bergform, die in 22 durch eine durchgehende Linie gezeigt ist.
Da eine Änderung der reproduzierten Ausgabewerte infolge des AMR-Effektes klein ist, wurde als Ergebnis die Symmetrie mit einem vorgegebenen reproduzierten Ausgabewert als ein Zentrum in der Wellenform des ersten reproduzierten Ausgabewertes und der Wellenform des zweiten reproduzierten Ausgabewertes verbessert.
Die Asymmetrie ist in der Wellenform der ersten reproduzierten Ausgabe und der Wellenform der zweiten reproduzierten Ausgabe auf 0,7% unterdrückt worden.
Als nächstes werden nachstehend ein Verfahren zum Einstellen von Magnetisierungswinkeln der freien magnetischen Schicht und der Anschlußstift-Magnetschicht, welche von denen im ersten Beispiel verschieden sind, erläutert.
Unter Verwendung der Sputtereinrichtung mit dem in 14 gezeigten Aufbau werden auf einem Substrat SUB Filme ausgebildet. Mit anderen Worten werden auf dem Substrat, wie in 23A gezeigt ist, die erste magnetische Abschirmschicht 41 und die erste nicht magnetische Isolierschicht 42 gebildet. Dann wird durch die Mittel 23 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes das magnetische Feld H3 mit 100 Oe in einer Richtung erzeugt. Die antiferromagnetische Schicht 46, die Anschlußstift-Magnetschicht 45, die nicht magnetische Zwischenschicht 44 und die freie magnetische Schicht 43 werden aufeinanderfolgend auf der ersten nicht magnetischen Isolierschicht 42 durch Sputtern in der Atmosphäre des magnetischen Feldes H3 gebildet. Die freie magnetische Schicht 43 und die Anschlußstift-Magnetschicht 45 haben durch das Magnetfeld H3 Leichtmagnetisierungsachsen in der gleichen Richtung. Diese Leichtmagnetisierungsachsen sind in einem Winkel von 0° zur Spurkernbreite D ausgerichtet.
Materialien und Dicken dieser Schichten 43 bis 46 werden in einer ähnlichen Weise wie der oben beschriebenen ausgewählt.
Nachdem das Substrat SUB aus der Sputtereinrichtung herausgenommen worden ist, werden sodann, wie in 23B gezeigt ist, die freie magnetische Schicht 43 bis zu der antiferromagnetischen Schicht 46 als Rechteck konfiguriert. Längere Seiten des Rechteckes werden entlang der Richtung freien magnetischen Schicht 43 zusammenfällt. Anschließend wird ein Paar Leiter 47a, 47b aus Gold oder Wolfram an den beiden Enden der freien magnetischen Schicht 43 ausgebildet.
Anschließend werden, wie in 24 gezeigt ist, die Pinning-Magnetschicht 45 und die antiferromagnetische Schicht 46 in das Magnetfeld H4 von 2500 Oe eingebracht, während das Substrat SUB durch einen Heizer 51 so aufgeheizt wird, daß es eine Blockiertemperatur der antiferromagnetischen Schicht 46 übersteigt, d.h. beispielsweise auf 230°C. Dieses Magnetfeld H4 wird durch Mittel 52 zum Erzeugen magnetischer Felder erzeugt. Die Mittel 52 zum Erzeugen magnetischer Felder werden so angeordnet, daß sie das Magnetfeld H4 mit einem Winkel von 75° bezüglich der Spurkernbreite D erzeugen. Die Intensität des magnetischen Feldes H4 ist so eingestellt, daß sie größer als die Koerzitivkraft der Pinning-Magnetschicht 45 oder des anisotropen Magnetfeldes ist.
Unter solchen Heizbedingungen wird dann, wenn die Pinning-Magnetschicht 45 und die antiferromagnetische Schicht 46 in das magnetische Feld eingebracht werden, ein Winkel der Magnetisierung M2 der Pinning-Magnetschicht 45 in der Richtung des magnetischen Feldes H4 vermöge der Austauschkupplungskraft zwischen der antiferromagnetischen Schicht 46 und der Pinning-Magnetschicht 45 so variiert, daß sie wie in 20B gezeigt, verändert wird. Danach wird, wie in 23C gezeigt ist, die zweite nicht magnetische Isolierschicht 48 durch Spritzen gebildet, um die Leiter 47a, 47b, die freie magnetische Schicht 43 usw. abzudecken. Die zweite magnetische Abschirmschicht 49 aus NiFe wird auf der zweiten nicht magnetischen Isolierschicht 48 gebildet.
Auf diese Weise wird eine Basisstruktur des in den 20A und 20B gezeigten SV-Magnetowiderstandskopfes fertiggestellt.
Bei dem ersten bis dritten oben beschriebenen Beispiel können, wenn auch FeMn, NiO als die antiferromagnetische Schicht verwendet wurde, auch ein anderes antiferromagnetisches Material, wie etwa PdPtMn verwendet werden. Wenn auch Bor als Material verwendet worden ist, um es dem in der antiferromagnetischen Schicht oder in der freien magnetischen Schicht verwendeten CoFe hinzuzufügen, könnte auch ein Element, wie etwa Kohlenstoff, Stickstoff in CoFe eingefügt werden. Ein solches Element kann den AMR-Effekt der freien magnetischen Schicht unterdrücken.
Wenn ein Element wie etwa Bor, Kohlenstoff, Stickstoff in das in der antiferromagnetischen Schicht oder der freien magnetischen Schicht verwendete NiFe aufgenommen wird, kann ein ähnlicher Vorteil zur Reduzierung des AMR-Effektes erreicht werden.
Ferner kann als Mittel zum Ausrichten der Magnetisierung der freien magnetischen Schicht in eine vorgegebene Richtung das Austauschkupplungsmagnetfeld mit der Pinning-Magnetschicht, das Lesestrom-Magnetfeld, das elektrostatische Magnetfeld von der Pinning-Magnetschicht, das Bildmagnetfeld von der magnetischen Abschirmschicht usw. verwendet werden. Weil der Magnetisierungswinkel durch benachbarte magnetische Körper oder ein durch einen anderen als den obengenannten elektrischen Strom verursachtes Magnetfeld beeinflußt wird, können natürlich solche Mittel verwendet werden.
In dem dritten Beispiel wurde eine thermische Behandlung im Magnetfeld ausgeführt, um den Magnetisierungswinkel der Pinning-Magnetschicht nach dem Konfigurierungsschritt zu fixieren. Wenn jedoch die Pinning-Magnetschicht und die antiferromagnetische Schicht gebildet sind, dann kann eine thermische Behandlung in dem Magnetfeld vor dem Konfigurierungsschritt ausgeführt werden, oder andererseits auch durch Hereinnahme in den Konfigurierungsschritt ausgeführt werden.
In der vorangehenden Beschreibung der Ausgestaltung, obwohl diese als ein Entwurfsziel zum Reduzieren der Asymmetrie innerhalb des Bereiches von –10% bis +10% gewählt wurde, kann die Position des Magnetisierungswinkels so entworfen werden, daß sie einer bestimmten Asymmetrie entspricht, wenn eine solche bestimmte Asymmetrie abweichend von diesen Mitteln gewünscht wird.
Wie oben beschrieben worden ist, kann, da die Widerstands-Magnetfeldkurve (p-H-Kurve) über den praktischen Bereich linear gemacht werden, indem man Magnetisierungsrichtungen der freien magnetischen Schicht und der Pinning-Magnetschicht justiert, welche den Spinvalve-Magnetowiderstandskopf bilden, der Spinvalve-Magnetowiderstandseffekt verbessert werden, oder der anisotrope Magnetowiderstandseffekt der freien magnetischen Schicht kann klein gemacht werden. Dadurch kann die Symmetrie der reproduzierten Ausgaben noch weiter verbessert werden, wenn die p-H-Kurve linear wird, und die Asymmetrie kann in dem Bereich von –10% bis +10% so reduziert werden, daß eine Demodulation ermöglicht werden kann. Eine Reduktion bei dem anisotropen Magnetowiderstandseffekt wird möglich gemacht, indem man Elemente wie etwa Bor, Kohlenstoff, Stickstoff in CoFe und NiFe einfügt, welche die freie magnetische Schicht und die Pinning-Magnetschicht bilden.
Zusätzlich wird eine Justierung der Magnetisierungsrichtungen der freien magnetischen Schicht und der Pinning-Magnetschicht ermöglicht, indem man eine Aufbringrichtung des externen Magnetfeldes beim Bilden des Films dieser Magnetschichten ändert, oder indem man eine Magnetisierungsrichtung des externen Magnetfeldes in einer Heizatmosphäre ändert, nachdem die Filme ausgebildet worden sind.
Verschiedene Abwandlungen werden für die Fachleute auf diesem Fachgebiet möglich, nachdem sie die Lehren der vorliegenden Offenbarung erhalten haben, ohne damit aus dem Umfang derselben herauszutreten.
Als nächstes werden ein Magnetkopf eines Magnetdiskettenlaufwerkes, bei welchem die Spinvalve-Magnetowiderstandseffekt-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, und ein magnetisches Aufnahmemedium mit Bezug auf die 25 und die 26 beschrieben.
Wie in 25 gezeigt ist, umfaßt ein Magnetkopf eines Magnetdiskettenlaufwerkes ein Substrat (oder einen Gleiter) 61, einen auf dem Substrat 61 angeordneten Wiedergabekopf 62 und einen Aufnahmekopf 63 neben dem Wiedergabekopf 62. Der Wiedergabekopf 62 umfaßt eine erste magnetische Abschirmschicht 64, die Spinvalve-MR-Effekteinrichtung 65, die über einen (nicht gezeigten) Isolierfilm auf der ersten magnetischen Abschirmschicht 64 angeordnet ist, einen Elektrodenanschluß (oder Leiteranschluß) 66, welcher von der Spinvalve-MR-Effekteinrichtung 65 hergeleitet wird, einen Isolierfilm 67 zum Abdecken der Spinvalve-MR- Effekteinrichtung 65 und des Elektrodenanschlusses 66, und eine zweite magnetische Abschirmschicht 68, die auf dem Isolierfilm 67 angeordnet ist.
Die Konfiguration der Spinvalve-MR-Effekteinrichtung 65 ist in den 4A, 11A, 16A und 20A gezeigt.
Der Aufnahmekopf 63 umfaßt eine dritte magnetische Abschirmschicht 69, die auf der zweiten magnetischen Abschirmschicht 68 angeordnet ist, eine Isolierschicht 70, die in einem Raum eingepackt ist, der von der zweiten und dritten magnetischen Abschirmschicht 68 bzw. 67 umgeben ist, und eine Spule 71, die in der Isolierschicht 70 eingelagert ist.
Die erste, zweite und dritte magnetische Abschirmschicht 64, 68 bzw. 70 sind jeweils aus einem schwach magnetischen Körper gebildet, und es ist ein Spalt in einem Raum zwischen einem magnetischen Aufnahmemedium 72 und jeder der ersten, zweiten und dritten magnetischen Abschirmschichten 64, 68 bzw. 70 ausgebildet.
Wie in 26 gezeigt ist, umfaßt ein Magnetplattenlaufwerk 80 die Magnetplatte 10 und den Gleiter 61 mit dem Spinvalve-MR-Kopf 62 und dem Aufnahmekopf 63, sowie einen den Gleiter 61 haltenden Federarm 73.

Claims

Spinvalve-Magnetowiderstandskopf, umfassend: eine freie magnetische Schicht (3) aus einem schwach magnetischen Material; eine nicht magnetische Zwischenschicht (4), die sich mit dieser freien magnetischen Schicht (3) überlappt; und eine Pinning-Magnetschicht (5), die sich mit der nicht magnetischen Zwischenschicht (4) überlappt und aus einem schwach magnetischen Material hergestellt ist; wobei ein Magnetisierungswinkel (θ_f) der freien magnetischen Schicht (3) und ein Magnetisierungswinkel (θ_p) der Pinning-Magnetschicht (5) relativ zu einer Spurkernbreitenrichtung so eingestellt sind, daß eine Elektrischer Widerstand/Magnetfeld-Kurve in einem Bereich von –10% bis +10% einer Asymmetrie (Asym) liegt, die durch die folgende Formel definiert ist:
wobei amr das Verhältnis einer Widerstandsänderung aufgrund des Spinvalve-Magnetowiderstandseffektes und einer Widerstandsänderung aufgrund eines anisotropen Magnetowiderstandseffektes ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 1, bei welchem eine antiferromagnetische Schicht (6) so ausgebildet ist, daß sie die Pinning-Magnetschicht (5) berührt, und bei welchem eine Magnetisierungsrichtung der Pinning-Magnetschicht (5) durch eine Austauschkupplung zwischen der antiferromagnetischen Schicht (6) und der Pinning-Magnetschicht (5) fixiert ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 1, bei welchem eine Magnetisierungsrichtung der Pinning-Magnetschicht (5) mit Bezug auf die Spurkernbreitenrichtung von einer senkrechten Richtung aus geneigt ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 1, bei welchem eine Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht (3) von der Spurkernbreitenrichtung aus geneigt ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 3, bei welchem eine Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht (3) und eine Magnetisierungsrichtung der Pinning-Magnetschicht (5) jeweils in einem von Scheiteln mit den Koordinatenwerten (–10°, 0°), (–40°, 60°), (–40°, 100°), (10°, 130°), (40°, 100°), (40°, 60°), und (10°, 0°) umgebenen Bereich in einem Koordinatensystem geneigt sind, in welchem ein erster Winkel (θ_f) relativ zu der Spurkernbreite auf einer lateralen Achse aufgezeichnet ist, und ein zweiter Winkel (θ_p) der Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht (5) relativ zu dieser Spurkernbreite auf einer vertikalen Achse aufgezeichnet ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 3, bei welchem eine antiferromagnetische Schicht so ausgebildet ist, daß sie die Pinning-Magnetschicht (5) kontaktiert, und bei welchem eine Magnetisierungsrichtung der Pinning-Magnetschicht (5) durch Austauschkupplung zwischen der antiferromagnetischen Schicht (6) und der Pinning-Magnetschicht (5) fixiert ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 1, bei welchem amr kleiner als 15% ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 7, bei welchem ein Verhältnis einer Widerstandsänderung infolge des anisotropen Magnetowiderstandseffektes der freien magnetischen Schicht (33) kleiner als 1% ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 8, bei welchem die freie magnetische Schicht (33) aus einer einzelnen Schicht oder einer viellagigen Struktur aus einer CoFe-Legierung, einer auf CoFeX basierenden Legierung unter Einschluß eines Elementes X, einer NiFe-Legierung oder einer auf NiFeY basierenden Legierung unter Einschluß eines Elementes Y besteht.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 9, bei welchem Atom-Teilraten der CoFe-Legierung derart sind, daß Co gleich 85 bis 95 Atom-% und Fe gleich 5 bis 15 Atom-% sind.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 9, bei welchem Atom-Teilraten der CoFeX-Legierung derart sind, daß Co gleich 85 bis 95 Atom-% und Fe gleich 5 bis 15 Atom-% sind.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 9, bei welchem das X gleich Bor, Kohlenstoff oder Stickstoff ist.
Spinvalve-Magnetowiderstandskopf nach Anspruch 7, bei welchem eine Rate einer Widerstandsänderung infolge des Magnetowiderstandseffektes, welcher durch eine Differenz von jeweiligen Magnetisierungswinkeln zwischen der freien magnetischen Schicht (33) und der Pinning-Magnetschicht (35) verursacht wird, mehr als 6% ist.
Magnetdiskettenlaufwerk, umfassend: (a) einen Spinvalve-Magnetowiderstandskopf, umfassend: eine freie magnetische Schicht (3) aus schwach magnetischem Material; eine nicht magnetische Zwischenschicht (4), welche mit der freien magnetischen Schicht (3) überlappend angeordnet ist; und eine Pinning-Magnetschicht (5), welche mit der nicht magnetischen Zwischenschicht (4) überlappend angeordnet und aus schwach magnetischem Material hergestellt ist; wobei ein Magnetisierungswinkel (θ_f) der freien magnetischen Schicht (3) und ein Magnetisierungswinkel (θ_p) der Pinning-Magnetschicht (5) relativ zu einer Spurkernbreitenrichtung so eingestellt sind, das eine Elektrischer Widerstand/Magnetfeld-Kurve in einem Bereich von –10% bis +10% einer Asymmetrie (Asym) liegt, die durch die folgende Formel definiert ist:
wobei amr das Verhältnis einer Widerstandsänderung aufgrund des Spinvalve-Magnetowiderstandseffektes und einer Wider standsänderung aufgrund eines anisotropen Magnetowiderstandseffektes ist, und (b) ein magnetisches Aufnahmemedium, zu welchem der Spinvalve-Magnetowiderstandskopf gegenüberliegend angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes, umfassend die Schritte: Ausbilden einer freien magnetischen Schicht (43) aus einem schwach magnetischen Material, einer Zwischenschicht (44) aus einem nicht magnetischen Material, einer Pinning-Magnetschicht (45) aus einem schwach magnetischen Material, und zwar in dieser Vorwärtsanordnung oder einer Rückwärtsanordnung; wobei ein Magnetisierungswinkel (θ_f) der freien magnetischen Schicht (43) und ein Magnetisierungswinkel (θ_p) der Pinning-Magnetschicht (45) relativ zu einer Spurkernbreitenrichtung so eingestellt sind, daß eine Elektrischer Widerstand/Magnetfeld-Kurve in einem Bereich von –10% bis +10% einer Asymmetrie (Asym) liegt, die durch die folgende Formel definiert ist:
wobei amr das Verhältnis einer Widerstandsänderung aufgrund des Spinvalve-Magnetowiderstandseffektes und einer Widerstandsänderung aufgrund eines anisotropen Magnetowiderstandseffektes ist.
verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes nach Anspruch 15, ferner umfassend den Schritt der Ausbildung einer antiferromagnetischen Schicht (46), welche mit der Pinning-Magnetschicht (45) überlappend ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes nach Anspruch 15, bei welchem eine Magnetisierungsrichtung der Pinning-Magnetschicht (46) gegenüber der Spurkernbreitenrichtung von einer senkrechten Richtung aus geneigt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes nach Anspruch 15, bei welchem die Definition eines Magnetisierungswinkels (θ_p) der Pinning-Magnetschicht (45) durch Aufbringen eines externen Magnetfeldes beim Ausbilden der Pinning-Magnetschicht (45) oder der antiferromagnetischen Schicht (46) ausgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes nach Anspruch 18, bei welchem die Intensität des externen Magnetfeldes zumindest größer als eine Koerzitivkraft oder ein anisotropes Magnetfeld der Pinning-Magnetschicht (45) eingestellt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes nach Anspruch 15, bei welchem die Definition eines Magnetisierungswinkels (θ_p) der Pinning-Magnetschicht (45) durch Aufbringen eines Magnetfeldes auf die Pinning-Magnetschicht (45) oder die antiferromagnetische Schicht (46) ausgeführt wird, während ein Heizen bei einer ersten Temperatur erfolgt, und zwar nachdem die Pinning-Magnetschicht (45) oder die antiferromagnetische Schicht (46) ausgebildet worden sind.
Verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes nach Anspruch 20, bei welchem die erste Temperatur zumindest bei einer Blockiertemperatur der antiferromagnetischen Schicht (46) liegt.
Verfahren zum Herstellen eines Spinvalve-Magnetowiderstandskopfes nach Anspruch 20, bei welchem die Intensität des externen Magnetfeldes auf wenigstens mehr als eine Koerzitivkraft oder ein anisotropes Magnetfeld der Pinning-Magnetschicht (45) eingestellt wird.