JP2002217030A - 磁気抵抗効果磁気センサー及び磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気抵抗効果磁気センサー及び磁気記録再生装置Info
- Publication number
- JP2002217030A JP2002217030A JP2001013958A JP2001013958A JP2002217030A JP 2002217030 A JP2002217030 A JP 2002217030A JP 2001013958 A JP2001013958 A JP 2001013958A JP 2001013958 A JP2001013958 A JP 2001013958A JP 2002217030 A JP2002217030 A JP 2002217030A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- layer
- film
- magnetic sensor
- magnetization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/098—Magnetoresistive devices comprising tunnel junctions, e.g. tunnel magnetoresistance sensors
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3909—Arrangements using a magnetic tunnel junction
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
- G11B5/3932—Magnetic biasing films
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】従来の室温で低抵抗かつ高MR比を示し、バイア
ス電圧を印加してもMR比が急激に減少し磁気抵抗効果型
ヘッドを実現する。 【解決手段】軟磁性自由層１０８/非磁性層１０６/強磁
性固定層１０５からなり、強磁性固定層が感知すべき磁
界に対してその磁化が固定されたスピンバルブ膜を有
し、外部の磁界に応じて軟磁性自由層の磁化が回転し、
強磁性固定層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効
果を生じる磁気センサーにおいて、磁気抵抗効果の絶対
値が、温度範囲0℃〜６０℃において、強磁性固定層か
ら軟磁性自由層に印加するハ゛イアス電圧値Vsが＋0.2
以上+0.8V以下及び−0.2以下−0.8V以上の間で最大値を
有するようにする。
ス電圧を印加してもMR比が急激に減少し磁気抵抗効果型
ヘッドを実現する。 【解決手段】軟磁性自由層１０８/非磁性層１０６/強磁
性固定層１０５からなり、強磁性固定層が感知すべき磁
界に対してその磁化が固定されたスピンバルブ膜を有
し、外部の磁界に応じて軟磁性自由層の磁化が回転し、
強磁性固定層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効
果を生じる磁気センサーにおいて、磁気抵抗効果の絶対
値が、温度範囲0℃〜６０℃において、強磁性固定層か
ら軟磁性自由層に印加するハ゛イアス電圧値Vsが＋0.2
以上+0.8V以下及び−0.2以下−0.8V以上の間で最大値を
有するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に形成さ
れた磁気記録膜上の反転磁区によって情報を保持する記
録媒体を用い、該記録媒体へ反転磁区を形成して情報を
記録し、該記録媒体からの漏洩磁束を検出して情報を再
生する情報記録再生装置、およびそれに搭載される磁気
記録再生ヘッドに関するものである。
れた磁気記録膜上の反転磁区によって情報を保持する記
録媒体を用い、該記録媒体へ反転磁区を形成して情報を
記録し、該記録媒体からの漏洩磁束を検出して情報を再
生する情報記録再生装置、およびそれに搭載される磁気
記録再生ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク装置の高記録密度化に伴
い、記録ビットのトラックサイズは微小化の一途をたど
り、これに伴い磁気再生ヘッドには一層の高感度化が求
められている。特に、近年、日経エレクトロニクスの第
774号(2000年7月17日)の第177頁から184頁に記載されて
いるように、次世代の超高感度磁気センサーとしてトン
ネル磁気抵抗効果膜を用いた磁気再生ヘッドが注目され
ている。この第1の従来例では、下部磁気シールド上に
電極、軟磁性自由層、非磁性絶縁層、強磁性固定層、強
磁性固定層の磁化方向を固定する反強磁性層、電極が順
次積層されてなる積層膜を形成した後パターニングを行
い、積層膜の両端に非磁性自由層の磁化方向を安定化す
るための硬質磁性層および上部磁気シールド、下部シー
ルドを絶縁するため絶縁膜を有するヘシド構造が開示さ
れている。この従来例では、上記軟磁性自由層にCoFe合
金、非磁性絶縁層に酸化A1、強磁性固定層にCoFe合金が
用いられており、室温で、面積あたりの抵抗が33.5Ω・
um2のセンサー膜でMR比(磁気抵抗変化率=印加磁界によ
る最大抵抗変化量/初期抵抗)として31.6%、面積あたり
の抵抗が14.2Ω・um2のセンサー膜でMR比として24.4%、
面積あたりの抵抗が5.6Ω・um2のセンサー膜でMR比とし
て12.3%という極めて低抵抗かつ高MR比のセンサー膜が
開示されている。また、フィジカル・レビュー・レター
ズの82巻、21号の4288頁から4291頁(PhysicalReviewLet
ters,Vol.81,No.21,pp.4288-4291)には、センサー膜と
してCoFe合金/SrTiO3/La0.7Sr0.3MnO3の積層膜を用いた
第2の従来例が開示されており、4.2Kで印加バイアス電
圧Vs=−0.4Vで最大50%の大きなMR比が観測されている。
また、フィジカル・レビュー・レターズの82巻、3号の6
16頁から619頁(PhysicalReviewLetters,Vo1.81,No.3,p
p.616-619)には、センサー膜としてNiO.8FeO.2/Ta205/A
l203/Ni0.8Fe0.の積層膜を用いた第3の従来例が開示さ
れており、室温で印加バイアス電圧Vs=−0.2Vで4%のMR
比が観測されている。・
い、記録ビットのトラックサイズは微小化の一途をたど
り、これに伴い磁気再生ヘッドには一層の高感度化が求
められている。特に、近年、日経エレクトロニクスの第
774号(2000年7月17日)の第177頁から184頁に記載されて
いるように、次世代の超高感度磁気センサーとしてトン
ネル磁気抵抗効果膜を用いた磁気再生ヘッドが注目され
ている。この第1の従来例では、下部磁気シールド上に
電極、軟磁性自由層、非磁性絶縁層、強磁性固定層、強
磁性固定層の磁化方向を固定する反強磁性層、電極が順
次積層されてなる積層膜を形成した後パターニングを行
い、積層膜の両端に非磁性自由層の磁化方向を安定化す
るための硬質磁性層および上部磁気シールド、下部シー
ルドを絶縁するため絶縁膜を有するヘシド構造が開示さ
れている。この従来例では、上記軟磁性自由層にCoFe合
金、非磁性絶縁層に酸化A1、強磁性固定層にCoFe合金が
用いられており、室温で、面積あたりの抵抗が33.5Ω・
um2のセンサー膜でMR比(磁気抵抗変化率=印加磁界によ
る最大抵抗変化量/初期抵抗)として31.6%、面積あたり
の抵抗が14.2Ω・um2のセンサー膜でMR比として24.4%、
面積あたりの抵抗が5.6Ω・um2のセンサー膜でMR比とし
て12.3%という極めて低抵抗かつ高MR比のセンサー膜が
開示されている。また、フィジカル・レビュー・レター
ズの82巻、21号の4288頁から4291頁(PhysicalReviewLet
ters,Vol.81,No.21,pp.4288-4291)には、センサー膜と
してCoFe合金/SrTiO3/La0.7Sr0.3MnO3の積層膜を用いた
第2の従来例が開示されており、4.2Kで印加バイアス電
圧Vs=−0.4Vで最大50%の大きなMR比が観測されている。
また、フィジカル・レビュー・レターズの82巻、3号の6
16頁から619頁(PhysicalReviewLetters,Vo1.81,No.3,p
p.616-619)には、センサー膜としてNiO.8FeO.2/Ta205/A
l203/Ni0.8Fe0.の積層膜を用いた第3の従来例が開示さ
れており、室温で印加バイアス電圧Vs=−0.2Vで4%のMR
比が観測されている。・
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の従来例
には以下のような問題がある。まず、第1の従来例では
室温で低抵抗かつ高MR比のセンサー膜が開示されている
が、このようなCoFe/酸化A1/CoFeの積層膜からなるトン
ネル磁気抵抗型センサーでは、例えば図11に示すよう
に、二つのCoFe層に印加するバイアス電庄を印加する
と、MR比が急激に減少してしまうという問題がある。MR
比がゼロバイアス時の半分になるバイアス電圧Vhは、通
常は0.4V程度である。このようなセンサー膜を磁気再生
ヘッドに適用ずると、現在実用化されている巨大磁気抵
抗型磁気再生ヘッドと異なり、バイアス電圧を大きくす
ると逆に出力が減少してしまうという問題がある。ま
た、トンネル磁気抵抗型ヘッドでは、従来の巨大磁気抵
抗型磁気再生ヘッドと異なり、バイアス電圧に比例する
ショット雑音が原理的に存在するため、SNR(信号対雑音
比)が一層低下してしまうという問題がある。これらの
原理的な問題を回避し、将来の超高記録密度の磁気記録
再生装置に好適なトンネル磁気抵抗型ヘッドを実用化す
るには、ヘッド抵抗を極めて小さくする必要があるが、
そのためには非磁性絶縁層であるA1酸化物の膜厚を極め
て薄くしなければならない。これは工業的に考えると極
めて困難である。また、従来の第2の実施例では、MR比
は、温度５Ｋで測定されており、Vs=−0.5Vというヘッ
ド動作電圧付近で最大となり、第1の従来例よりヘッド
抵抗に対する要求が緩やかになる。しかし、La0.7Sr0.3
MnO3はほぼ室温付近で強磁性体から常磁性体に相転移す
る物質であり、磁気記録装置の動作温度である0℃から6
0℃付近では、MR比がほとんどゼロとなってしまうとい
う問題がある。また、従来の第3の実施例では、室温
で、MR比は、Vs=−0.2Vというヘッド動作電圧付近で最
大となる。しかし、そのMR比は4%と現状実用化されてい
る巨大磁気抵抗効果型ヘッドより小さく、将来の超高記
録密度の磁気記録再生装置には適用できない。
には以下のような問題がある。まず、第1の従来例では
室温で低抵抗かつ高MR比のセンサー膜が開示されている
が、このようなCoFe/酸化A1/CoFeの積層膜からなるトン
ネル磁気抵抗型センサーでは、例えば図11に示すよう
に、二つのCoFe層に印加するバイアス電庄を印加する
と、MR比が急激に減少してしまうという問題がある。MR
比がゼロバイアス時の半分になるバイアス電圧Vhは、通
常は0.4V程度である。このようなセンサー膜を磁気再生
ヘッドに適用ずると、現在実用化されている巨大磁気抵
抗型磁気再生ヘッドと異なり、バイアス電圧を大きくす
ると逆に出力が減少してしまうという問題がある。ま
た、トンネル磁気抵抗型ヘッドでは、従来の巨大磁気抵
抗型磁気再生ヘッドと異なり、バイアス電圧に比例する
ショット雑音が原理的に存在するため、SNR(信号対雑音
比)が一層低下してしまうという問題がある。これらの
原理的な問題を回避し、将来の超高記録密度の磁気記録
再生装置に好適なトンネル磁気抵抗型ヘッドを実用化す
るには、ヘッド抵抗を極めて小さくする必要があるが、
そのためには非磁性絶縁層であるA1酸化物の膜厚を極め
て薄くしなければならない。これは工業的に考えると極
めて困難である。また、従来の第2の実施例では、MR比
は、温度５Ｋで測定されており、Vs=−0.5Vというヘッ
ド動作電圧付近で最大となり、第1の従来例よりヘッド
抵抗に対する要求が緩やかになる。しかし、La0.7Sr0.3
MnO3はほぼ室温付近で強磁性体から常磁性体に相転移す
る物質であり、磁気記録装置の動作温度である0℃から6
0℃付近では、MR比がほとんどゼロとなってしまうとい
う問題がある。また、従来の第3の実施例では、室温
で、MR比は、Vs=−0.2Vというヘッド動作電圧付近で最
大となる。しかし、そのMR比は4%と現状実用化されてい
る巨大磁気抵抗効果型ヘッドより小さく、将来の超高記
録密度の磁気記録再生装置には適用できない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による磁気センサ
ーでは、軟磁性層と強磁性層の間に非磁性層が形成さ
れ、感知すべき磁界に対して前記強磁性層の磁化が固定
されており、外部の磁界に応じて前記軟磁性層の磁化が
回転して前記強磁性層の磁化との相対角度が変わること
により磁気抵抗変化を生じる磁気抵抗効果膜を備えてお
り、前記非磁性層を通って前記軟磁性層と前記強磁性層
との間に検出電流を流すことにより前記磁気抵抗効果膜
の磁気抵抗変化が検出され、０℃以上６０℃以下の温度
範囲であって、前記強磁性層から前記軟磁性層に印加す
るバイアス電圧値Vsが＋0.2以上＋0.8V以下及び−0.8V
以上−0.2以下の範囲において、前記磁気抵抗効果膜の
磁気抵抗変化率の絶対値が20%以上の極大値を有するよ
うに構成する。また、軟磁性自由層/非磁性絶縁層/強磁
性固定層からなるトンネル接合積層構成を有し、上記強
磁性固定層が感知すべき磁界に対してその磁化が固定さ
れてなるスピンバルブ膜を有し、外部の磁界に応じて前
記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の磁
化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じる磁気セ
ンサーにおいて、前記磁気抵抗効果の絶対値が、温度範
囲0℃以上から60℃以下において、前記強磁性固定層か
ら前記軟磁性自由層に印加するハ゛イアス電圧値Vsに対
し、＋0.2以上から+0.8V以下または−0.8Ｖ以上から−
0.2V以下の間にピークを有するようにする。さらに前記
トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、前記強磁
性固定層をFe304とするか、あるいはCr、Mnの少なくと
も一つの酸化物あるいは化合物で形成する。さらにま
た、前記トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、
前記非磁性絶縁層をSr、Ti、Taの少なくとも一つの酸化
物で形成する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果
磁気センサーにおいて、前記軟磁性自由層をCoとFeの合
金、ないしCoとFeの合金とNiとFeの合金の積層膜であっ
て前記非磁性絶縁層上にCoとFeの合金、NiとFeの合金の
順に積層して形成する。あるいは、前記トンネル磁気抵
抗効果磁気センサーにおいて、前記軟磁性自由層がCoと
Feの合金であり、かつCoの含有量が70at%以上から100at
%以下であり、前記強磁性固定層がCoとFeの合金であり
かつCoの含有量が0％以上70%以下とする。さらに、前記
トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、前記非磁
性絶縁層をSr、Ti、Taの少なくと.も一つの酸化物で形
成する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果磁気セ
ンサーにおいて、前記軟磁性自由層のCoとFeの合金層の
前記非磁性絶縁層と反対側にNiとFeの合金層を積層す
る。あるいは、トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにお
いて、前記強磁性固定層の前記非磁性絶縁層と反対側
に、第2の非磁性絶縁層と第2の強磁性層をこの順に積層
する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果磁気セン
サーにおいて、前記第2の強磁性層をFe3O4で形成する。
さらにまた、トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおい
て、前記第2の強磁性層をCo、Cr、Mnの少なくとも一つ
の酸化物あるいは化合物で形成ずる。さらにまた、前記
トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、前記非磁
性絶縁層をSr}Ti、Ta、Alの少なくとも一つの酸化物で
形成する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果磁気
センサーにおいて、前記軟磁性自由層がCoとFeの合金、
ないしCoとFeの合金とNiとFeの合金の積層膜であって前
記非磁性絶縁層上にCoとFeの合金、NiとFeの合金の順に
積層する。さらにまた、トンネル磁気抵抗効果磁気セン
サーにおいて、前記軟磁性自由層、および前記強磁性固
定層、および前記第2の強磁性層のそれぞれに電気的に
接する電極を設け、前記第2の強磁性層から前記強磁性
固定層に電流を通電する。さらに、これまで述べたいず
れかの磁気センサーの上部および下部に磁気シールドが
設け、かつ前記磁気センサーと前記2つの磁気シールド
の間に、前記磁気センサーと前記2つの磁気シールドを
それぞれ電気的に接続する金属層が設けて、磁気ヘッド
を構成する。さらに、前記磁気ヘッド上に、下部磁気コ
アと、先端部で磁気ギャップ膜を介して下部磁気コアと
結合し、後端部では磁性体により形成されたバックコン
タクト部により直接下部磁気コアと結合した上部磁気コ
アと、上部磁気コア及び下部磁気コアとの間に形成され
た非磁性層を有する誘導型薄膜磁気ヘッドを形成して記
録再生磁気ヘッドを構成する。さらに、表面に形成され
た反転磁区によって情報を保持する磁気記録媒体と、前
記磁気センサーないし磁気ヘッドによって、磁気記録再
生装置を構成する。
ーでは、軟磁性層と強磁性層の間に非磁性層が形成さ
れ、感知すべき磁界に対して前記強磁性層の磁化が固定
されており、外部の磁界に応じて前記軟磁性層の磁化が
回転して前記強磁性層の磁化との相対角度が変わること
により磁気抵抗変化を生じる磁気抵抗効果膜を備えてお
り、前記非磁性層を通って前記軟磁性層と前記強磁性層
との間に検出電流を流すことにより前記磁気抵抗効果膜
の磁気抵抗変化が検出され、０℃以上６０℃以下の温度
範囲であって、前記強磁性層から前記軟磁性層に印加す
るバイアス電圧値Vsが＋0.2以上＋0.8V以下及び−0.8V
以上−0.2以下の範囲において、前記磁気抵抗効果膜の
磁気抵抗変化率の絶対値が20%以上の極大値を有するよ
うに構成する。また、軟磁性自由層/非磁性絶縁層/強磁
性固定層からなるトンネル接合積層構成を有し、上記強
磁性固定層が感知すべき磁界に対してその磁化が固定さ
れてなるスピンバルブ膜を有し、外部の磁界に応じて前
記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の磁
化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じる磁気セ
ンサーにおいて、前記磁気抵抗効果の絶対値が、温度範
囲0℃以上から60℃以下において、前記強磁性固定層か
ら前記軟磁性自由層に印加するハ゛イアス電圧値Vsに対
し、＋0.2以上から+0.8V以下または−0.8Ｖ以上から−
0.2V以下の間にピークを有するようにする。さらに前記
トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、前記強磁
性固定層をFe304とするか、あるいはCr、Mnの少なくと
も一つの酸化物あるいは化合物で形成する。さらにま
た、前記トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、
前記非磁性絶縁層をSr、Ti、Taの少なくとも一つの酸化
物で形成する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果
磁気センサーにおいて、前記軟磁性自由層をCoとFeの合
金、ないしCoとFeの合金とNiとFeの合金の積層膜であっ
て前記非磁性絶縁層上にCoとFeの合金、NiとFeの合金の
順に積層して形成する。あるいは、前記トンネル磁気抵
抗効果磁気センサーにおいて、前記軟磁性自由層がCoと
Feの合金であり、かつCoの含有量が70at%以上から100at
%以下であり、前記強磁性固定層がCoとFeの合金であり
かつCoの含有量が0％以上70%以下とする。さらに、前記
トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、前記非磁
性絶縁層をSr、Ti、Taの少なくと.も一つの酸化物で形
成する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果磁気セ
ンサーにおいて、前記軟磁性自由層のCoとFeの合金層の
前記非磁性絶縁層と反対側にNiとFeの合金層を積層す
る。あるいは、トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにお
いて、前記強磁性固定層の前記非磁性絶縁層と反対側
に、第2の非磁性絶縁層と第2の強磁性層をこの順に積層
する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果磁気セン
サーにおいて、前記第2の強磁性層をFe3O4で形成する。
さらにまた、トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおい
て、前記第2の強磁性層をCo、Cr、Mnの少なくとも一つ
の酸化物あるいは化合物で形成ずる。さらにまた、前記
トンネル磁気抵抗効果磁気センサーにおいて、前記非磁
性絶縁層をSr}Ti、Ta、Alの少なくとも一つの酸化物で
形成する。さらにまた、前記トンネル磁気抵抗効果磁気
センサーにおいて、前記軟磁性自由層がCoとFeの合金、
ないしCoとFeの合金とNiとFeの合金の積層膜であって前
記非磁性絶縁層上にCoとFeの合金、NiとFeの合金の順に
積層する。さらにまた、トンネル磁気抵抗効果磁気セン
サーにおいて、前記軟磁性自由層、および前記強磁性固
定層、および前記第2の強磁性層のそれぞれに電気的に
接する電極を設け、前記第2の強磁性層から前記強磁性
固定層に電流を通電する。さらに、これまで述べたいず
れかの磁気センサーの上部および下部に磁気シールドが
設け、かつ前記磁気センサーと前記2つの磁気シールド
の間に、前記磁気センサーと前記2つの磁気シールドを
それぞれ電気的に接続する金属層が設けて、磁気ヘッド
を構成する。さらに、前記磁気ヘッド上に、下部磁気コ
アと、先端部で磁気ギャップ膜を介して下部磁気コアと
結合し、後端部では磁性体により形成されたバックコン
タクト部により直接下部磁気コアと結合した上部磁気コ
アと、上部磁気コア及び下部磁気コアとの間に形成され
た非磁性層を有する誘導型薄膜磁気ヘッドを形成して記
録再生磁気ヘッドを構成する。さらに、表面に形成され
た反転磁区によって情報を保持する磁気記録媒体と、前
記磁気センサーないし磁気ヘッドによって、磁気記録再
生装置を構成する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明によるトンネル効果型磁気
センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの一実施例
を図1に示す。図1(a)は本発明によるトンネル効果型磁
気センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの斜視
図、図1(ｂ)は本発明によるトンネル効果型磁気センサ
ーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの断面図である。
基板101上に下部磁気シールド102が形成され、その上に
Cu、Ta、Ruなどの金属層103を介し、反強磁性膜104、強
磁性固定層105、非磁性絶縁層.106、軟磁性自由層107が
順次形成され、さらにその上部はCu、Ta、Ruなどの金属
層108を介して上部磁気シールド110へ接続されている。
前記軟磁性自由層107/非磁性絶縁層106/強磁性固定層10
5からなる磁気センサー部112の前面には、磁気記録媒体
(図1には示していない)からの漏洩磁束を効率よく磁気
センサー部112に導入するため、軟磁性材料で形成され
たフラックスガイド部109が接続されている、また、本
トンネル効果型磁気ヘッドにおいては、電流を下部磁気
シールド102から上部磁気シールド110へ、前記磁気セン
サー部112のみに電流を集中して流す必要があるため、
前記103から108の積層膜の周りは絶縁層111が設けら
れ、電気的に絶縁されている。また下部磁気シールド10
2、および上部磁気シールド110には、それぞれ電圧を印
加するための電極114、113が接続されている。ここで強
磁性固定層105と軟磁性自由層の面内の磁化方向は、磁
気記録媒体からの磁界が印加されない状態で、相互にば
ぼ90゜に傾いだ方向に向けられている。磁気記録媒体か
らの磁場Hがフラックスガイド109を介し軟磁性自由層10
7に印加されると、軟磁性自由層107の面内磁化が回転
し、その回転角に応じて軟磁性自由層107と強磁性固定
層105間のトンネル磁気抵抗が変化する。次に、上記各
層の構成材料および寸法等を詳述する。前記反強磁性膜
104としては、配向制御膜としてZnO10nmを、その上に厚
さ20nmのNiOおよび厚さ2nmのα-Fe2O3を、この順で積層
し,たものを用いた。強磁性固定層は、ハーフメタル磁
性体としてキュリー温度が室温より十分高いFe3O4を1On
m形成し、非磁性絶縁層100として厚さ1nmのSrTiO3を形
成した。軟磁性自由層107としては厚さ1nmのCoFe上に厚
さ3nmのNiFeをこの順で積層したものを用いた。CoFe合
金の組成は特に限定されないが、本例では、軟磁気特性
が最もよいとされるCo90at%、Fe10at%とした。NiFeの組
成も同様に特に限定されるものではないが、本例ではパ
ーマロイ組成と呼ばれるNi81at%、Fe19at%とした。金属
層103、108の膜厚は軟磁性自由層107ができるだけ、下
部磁気シールド102と上部磁気シールド110の中心にくる
よう、それぞれ3nm、10nmとした。このとき下部磁気シ
ールド102と上部磁気シールド110の間隔は60nmとなり、
0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超高密度磁気記録装置
に十分対応できる線分解能を有する。また、下部電極層
103から上部電極層108までの素子部のサイズは0.3×0.3
umであり、フラックスガイド部109の先端寸法は幅0.l5u
m、厚さ10nm、長さは50nmとした。磁気記録装置のトラ
ック方向の分解能はフラックスガイド部109の先端幅に
よってきまるため、0.155Gb/mm2(100Gb/inch2)以上の超
高密度磁気記録装置に十分対応できるトラック方向分解
能を有する。図2(a)は、図1の構成のトンネル効果型磁
気抵抗ヘッドのMR比(磁気抵抗変化率=印加磁界による最
大抵抗変化量/初期抵抗)の、室温25℃における印加バイ
アス電圧Vsの依存性を示す。.図2(b)は、印加バイアス
電圧方向を定義した図である。本発明では、今後強磁性
固定層側を基準(Vs=0V)にしてハ゛イアス電圧を定義と
する。図2(a)よりMR比はVs=−0.5Vで極大となり、Vsが0
Vになると急減する。MR比の最大値は80%であり、これま
で観測されている最大値よりさらに大きい。このMR比の
ハ゛イアス電圧依存性は、磁気記録装置の使用温度であ
るO℃以上60℃以下の範囲でほとんど変化がなかった。
印加磁界がゼロの場合の電極113と電極114間の電気抵抗
は約150Ωであり、磁気再生ヘッ下として十分な値であ
った。強磁性固定層のその他の材料として、CrO2、CuMn
A12がある。Cr02を用いる場合は、上記配向制御膜とし
てTiO2、反強磁性膜としてNiOを用いた。CuMnA12を用い
る場合は、配向制御膜は必要なく、下部電極層103とし
て例えばTaを成膜したのち、反強磁性膜としてPtMn合金
を形成したものを用いた。また非磁性絶縁層106のその
他の材料としてはTa2O5、MgOなどを用いることができ
る。次に、軟磁性自由層107、強磁性固定層105ともにCo
Fe合金をべースとした材料を用いる第2の実施例につい
て説明する。この場合、例えば、下部電極層103として
厚さ12nmのTa膜を、前記反強磁性膜104としては厚さ12n
mのPtMnを用いた。強磁性固定層105としては厚さ3nmのC
oFe(Co50at%)、非磁性絶縁層106として厚さ1nmのSrTiO3
を形成した。軟磁性自由層107としては厚さ1nmのCoFe上
に厚さ3nmのNiFeをこの順で積層したものを用いた。CoF
e合金の組成はCo90at%、Fe10at%とした。NiFeの組成も
同様に特に限定されるものではないが、本例ではパーマ
ロイ組成と呼ばれるNi81at%、Fe19at%とした。金属層は
例えばRuを用い、その厚さは軟磁性自由層107が下部磁
気シールド102と上部磁気シールド110の中心にくるよう
に28nmとした。下部電極層103から上部電極層108までの
素子部のサイズは第1の実施例と同様0.3×0.3umとし
た。図3(a)は、上記第2の実施例のトンネル効果型磁気
抵抗ヘッドのMR比(=印加磁界による最大抵抗変化量/初
期抵抗)の、室温25tにおける印加バイアス電圧Vs依存性
を示す。これより、MR比はVs=−0.5Vで極大となり、Vs
が0Vになると急減する。MR比の最大値は30%であった。
このMR比のバイアス電圧依存性は、磁気記録装置の使用
温度である0℃以上60℃以下でほとんど変化がなかっ
た。印加磁界がゼロの場合の電極113と電極114間の電気
抵抗は約100Ωであり、磁気再生ヘッドとして十分な値
であった。上記では、軟磁性自由層107のCoFe合金の組
成をCo90at%、強磁性固定層105のCoFe合金の組成をCo50
at%としたが、軟磁性自由層107のCoFe合金の組成は70at
%以上100at%以下、強磁性固定層105のCoFe合金の組成は
0at%以上70at%以下の間であることが望ましい。図3(b)
は軟磁性自由層107のCoFe合金の組成をCo90at%、強磁性
固定層105のCoFe合金の組成をCo30at%とした場合の、ト
ンネル効果型磁気抵抗ヘッドのMR比(=印加磁界による最
大抵抗変化量/初期抵抗)の、室温25℃における印加/イ
アス電圧Vs依存性を示す。これより、MR比はVs=−0.3V
で極大となり、Vsが0Vになると急減する。MR比の最大値
は45%であった。このMR比のハ゛イアス電圧依存性は、
磁気記録装置の使用温度である0℃以上60℃以下ではほ
とんど変化がなかった。印加磁界がゼロの場合の電極11
3と電極114間の電気抵抗は約70Ωであり、磁気再生ヘッ
ドとして十分な値であった。また非磁性絶縁層106のそ
の他の材料としては第1の実施例と同様にTa205、Mg0な
どを用いることができる。図4は、図1に示したトンネル
磁気抵抗効果型磁気再生ヘッ,ドにおいて、下部電極層1
03から上部電極層108までの素子部が、ヘッドの媒体対
向面に露出した場合の第3の実施例を示す。この場合の
各層の材料、寸法は、第1の実施例の場合と同じであ
る。この場合、フラックスガイド部における磁束の減衰
がない分、磁気再生ヘッドの出力をさらに向上すること
ができる。図5に、本発明によるトンネル効果型磁気セ
ンサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの第4の実施
例を示す。図5(a)は本実施例におけるトンネル効果型磁
気センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの斜視
図、図5(ｂ)は本発実施例におけるトンネル効果型磁気
センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの断面図で
ある。基板101上に下部磁気シールド102が形成され、そ
の上にCu、Ta、Ruなどの金属層103を介し、強磁性層50
1、非磁性絶縁層502、軟磁性自由層503、非磁性絶縁層5
04、強磁性固定層505、反強磁性層506が順次形成され、
さらにその上部はCu、Ta、Ruなどの金属層108を介して
上部磁気シールド110へ接続されている。前記軟磁性自
由層503/非磁性絶縁層504/強磁性固定層505からなる磁
気センサー部112の前面には、磁気記録媒体(図5には示
していない)からの漏洩磁束を効率よく磁気センサー部1
12に導入するため、軟磁性材料で形成ざれたフラックス
ガイド部109が接続されている、また、本トンネル効果
型磁気ヘッドにおいては、電流を下部磁気シールド102
から上部磁気シールドに110へ、前記磁気センサー部112
のみに電流を集中して流す必要があるため、前記103か
ら108の積層膜の周りは絶縁層111が設けられ、電気的に
絶縁されている。また下部磁気シールド'102、および上
部磁気シールド110、および軟磁性自由層503には、それ
ぞれ電圧を印加するための電極114、113、507が接続さ
れている。ここで強磁性固定層105と軟磁性自由層の面
内の磁化方向は、磁気記録媒体からの磁界が印加されな
い状態で、相互にほぼ90゜に傾いた方向に向けられてい
る。磁気詑録媒体からの磁場Hがフラックスガイド１０
９を介し軟磁性自由層503に印加されると、軟磁性自由
層１０７の面内磁化が回転し、その回転角に応じて軟磁
性自由層503と強磁性固定層105間のトンネル磁気抵抗が
変化する。次に、上記各層の構成材料および寸法等を詳
述する。前記反強磁性膜506としては、厚さ12nmのPtMn
を用いた。強磁性固定層505としては厚さ3nmのCoFe合金
を用いた。合金の組成は特に限定しないがCo90at%とし
た。非磁性絶縁層504としては厚さ1nmのSrTi03を形成し
た。軟磁性自由層503としては厚さ3nmのNiFe上に、厚さ
1nmのCoFe上をこの順に、非磁性絶縁層502上に積層した
ものを用いた。CoFe合金の組成は特に限定されないが、
本例では、軟磁気特性が最もよいとされるCo90at%、Fe1
0at%とした。NiFeの組成も同様に特に限定されるもので
はないが、本例ではパーマロイ組成と呼ばれるNi81at
%、Fe19at%とした。非磁性絶縁層502非磁性絶縁層502と
しては、厚さ2nmのA1酸化物を用いた、強磁性層501とし
ては、厚さ2nmのα−Fe2O3、およびハーフメタル磁性体
としてキュリー温度が室温より十分高いFe304を１０nm
の厚さで、この順に電極金属層103上に形成した。金属
層103、108の膜厚は軟磁性自由層503ができるだけ、下
部磁気シールド102と上部磁気シールド110の中心にくる
よう、それぞれ14nm、12nmとした。このとき下部磁気シ
ールド102と上部磁気シールド110の間隔は60nmとなり、
0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超高密度磁気記録装置
に十分対応できる線分解能を有する。また、下部電極層
103から上部電極層108までの素子部のサイズは0.3×0.3
umであり、フラックスガイド部109の先端寸法は幅0.15u
m、厚さ10nm、長さは50nmとした。磁気記録装置のトラ
ック方向の分解能はフラックスガイド部109の先端幅に
よって決まるため、0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超
高密度磁気記録装置に十分対応できるトラック方向分解
能を有する。次に、本実施例の動作方法について説明す
る。本実施例では、トンネル磁気抵抗効果を検出する電
流は、電極507と電極113の間に電極507を基準にして印
加するバイアス電圧Vsによってもたらされる。一方電極
114は電極507に対して負にバイアスされ、これによりハ
ーフメタル強磁性体501から軟磁性自由層503に下向きの
スピン偏極したトンネル電子が注入される。これによ
り、軟磁性自由層503を構成するCoFeの下向きスピン電
子の密度が増加し、磁気抵抗効果がエンハンスされる。
図6は、図5の構成のトンネル効果型磁気抵抗ヘッドのMR
比(磁気抵抗変化率=印加磁界による最大抵抗変化量/初
期抵抗)の、室温25℃における印加バイアス電圧Vs依存
性を示す。これよりMR比はVs=+0.5Vで極大となり、Vsが
0Vになると急減する。MR比の最大値は60%であり、CoFe
合金を軟磁性自由層および強磁性固定層の双方に用いた
第2の実施例の値よりさらに大きい。このMR比のバイア
ス電圧依存性は、磁気記録装置の使用温度である0℃以
上60℃以下の範囲ではほとんど変化がなかった。印加磁
界がゼロの場合の電極507と電極U3間の電気抵抗は約70
Ωであり、磁気再生ヘッドとして十分な値であった。強
磁性層501のその他の材料として、第1の実施例と同様に
CrO2、CuMnA12を用いてもよい。CrO2を用いる場合は、
上記配向制御膜としてTiO2、反強磁性膜としてNiOを用
いた。CuMnAl2を用いる場合は、配向制御膜は必要な
く、下部電極層103として例えばTaを成膜したのち、直
接CuMnA12を形成した。また非磁性絶縁層504のその他の
材料としてはTa205、Mg0などを用いることができる。ま
た非磁性絶縁層502のその他の材料としてはSrTi03、Ta2
05、Mg0などを用いることができる。上記では、本実施
例の構造をフラックスガイド109を有する構造について
説明したが、図4と同様に金属層103から金属層108まで
の磁気センサー部が媒体と対向面に露出した構造として
もよい。図7は、これまでの第1の実施例から第4の実施
例のいずれかのトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッド上に
誘導型の磁気記録ヘッドを形成してなる磁気記録再生ヘ
ッドの例を示したものである。図7では、例として図1の
第1実施例のトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッドを応用
した例を示したが、その他の実施例の場合もトンネル磁
気抵抗型磁気再生ヘッドの部分を入れ替えるのみで、同
様の磁気記録再生ヘッドが構成できる。図7において、
基板101上に、図1のトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッド
を形成したのち、非磁性の絶縁層706を形成し、その上
に下部磁気コア704およびバックコンタクト702を介して
下部磁気コアと接続された上部磁気コア701を形成す
る。バックコンタクトの周りには、磁気コアに磁束を誘
起するために用いられるコイル703が形成されている。
以上の磁気記録再生ヘッドを面内方向に磁化される面内
磁気記録媒体705に近接して設置し、情報の記録再生を
行う。図8は、これまでの第1の実施例から第4の実施例
のいずれかのトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッド上に単
磁極型の垂直磁気記録ヘッドを形成してなる磁気記録再
生ヘッドの例を示したものである。図8では、例として
図1の第1実施例のトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッドを
応用した例を示したが、その他の実施例の場合もトンネ
ル磁気抵抗型磁気再生ヘッドの部分を入れ替えるのみ
で、同様の磁気記録再生ヘッドが構成できる。図8にお
いて、基板101上に、図1のトンネル磁気抵抗型磁気再生
ヘッドを形成したのち、非磁性の絶縁層807を形成し、
その上に下部磁気コア804およびバックコンタクト802を
介して下部磁気コアと接続された単磁極型の上部磁気コ
ア801を形成する。バツクコンタタトの周りには、磁気
コアに磁束を誘起するために用いられるコイル903が形
成されている。以上の磁気記録再生ヘッドを媒体面に垂
直に磁化される垂直磁気記録層805および軟磁性裏打ち
層806からなる垂直磁気記録媒体に近接して設置し、情
報の記録再生を行う。図9は、図1、図4、図5、図7ない
し図8の実施例で記載した磁気再生ヘッドおよび磁気記
録ヘッドを搭載したスライダ901と記録円板902を搭載し
た磁気記録再生装置を示す図である。記録円板902は、
べース903に固定されたスピンドルモータ(図9では示し
ていない)に接続された軸904に取り付けられている。記
録円板902はスピンドルの回転により回転運動し、スラ
イダ901に対し相対運動する。スライダ901は、サスペン
ション905に固定され、さらにサスペンション905はアー
ム906に取り付けられている。アーム906は、可動機構90
7により軸904の回りを回転し、記録円板902の半径方向
にスライダ901を移動させ、情報トラックのアクセスな
らびに所定の情報トラックに対するトラッキング動作を
行う。べース903に取り付けられたインターフェース908
には、コネクタ909が接続され、コネクタ909に接続され
たケーブルを通して、本装置を駆動するための電源の供
給、装置に対する記録再生命令、記録情報の入力、再生
情報の出力等が行われる。以上のように、MR比のハ゛イ
アス電圧依存性が改善されたトンネル磁気抵抗効果型磁
気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置の出力を測定し、
従来型のトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドと比較した
結果を図10に示す。図10(ｂ)は、図11の従来型のMR比の
バイアス電圧依存性を有するトンネル磁気抵抗効果型セ
ンサーを搭載したトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
SNR(信号対雑音比)のバイアス電圧依存性Vs依存性を示
す。Vs=−0.3VでSNRは25dBと最大となるが、それよりVs
の絶対値が大きくなるとSNRは急激に低下する。図10(a)
は、MR比の最大値が30%と、従来例の図11と同等の、図3
(a)のMR比のバイアス電圧依存性を有するトンネル磁気
抵抗効果型センサーを搭載したトンネル磁気抵抗効果型
磁気ヘッドのSNR(信号対雑音比)のバイアス電圧依存性V
s依存性を示す。Vsの絶対値の増加とともにSNRは増加
し、Vs=−0.8Vで34dBと最大となり、典型的な磁気再生
ヘッドの動作電圧Vs=−0.5Vで、SNRが図10(ｂ)にくらべ
9dBも増加する。これは、MR比のバイアス電圧依存性がV
s=−0.5Vという磁気再生ヘッドの駆動に適した電圧で最
大になるからである。MR比の最大値が、図3(a)に比べさ
らに大きい図2、図3(ｂ)、図5の場合は、SNRはさらに大
幅に大きくなる。以上のように、本発明のMR比のハ゛イ
アス電庄依存性が改善されたトンネル磁気抵抗効果型セ
ンサーを用いれば、0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超
高密度磁気記録装置に好適な、超高感度のトンネル磁気
抵抗効果型ヘッドを提供できる。
センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの一実施例
を図1に示す。図1(a)は本発明によるトンネル効果型磁
気センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの斜視
図、図1(ｂ)は本発明によるトンネル効果型磁気センサ
ーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの断面図である。
基板101上に下部磁気シールド102が形成され、その上に
Cu、Ta、Ruなどの金属層103を介し、反強磁性膜104、強
磁性固定層105、非磁性絶縁層.106、軟磁性自由層107が
順次形成され、さらにその上部はCu、Ta、Ruなどの金属
層108を介して上部磁気シールド110へ接続されている。
前記軟磁性自由層107/非磁性絶縁層106/強磁性固定層10
5からなる磁気センサー部112の前面には、磁気記録媒体
(図1には示していない)からの漏洩磁束を効率よく磁気
センサー部112に導入するため、軟磁性材料で形成され
たフラックスガイド部109が接続されている、また、本
トンネル効果型磁気ヘッドにおいては、電流を下部磁気
シールド102から上部磁気シールド110へ、前記磁気セン
サー部112のみに電流を集中して流す必要があるため、
前記103から108の積層膜の周りは絶縁層111が設けら
れ、電気的に絶縁されている。また下部磁気シールド10
2、および上部磁気シールド110には、それぞれ電圧を印
加するための電極114、113が接続されている。ここで強
磁性固定層105と軟磁性自由層の面内の磁化方向は、磁
気記録媒体からの磁界が印加されない状態で、相互にば
ぼ90゜に傾いだ方向に向けられている。磁気記録媒体か
らの磁場Hがフラックスガイド109を介し軟磁性自由層10
7に印加されると、軟磁性自由層107の面内磁化が回転
し、その回転角に応じて軟磁性自由層107と強磁性固定
層105間のトンネル磁気抵抗が変化する。次に、上記各
層の構成材料および寸法等を詳述する。前記反強磁性膜
104としては、配向制御膜としてZnO10nmを、その上に厚
さ20nmのNiOおよび厚さ2nmのα-Fe2O3を、この順で積層
し,たものを用いた。強磁性固定層は、ハーフメタル磁
性体としてキュリー温度が室温より十分高いFe3O4を1On
m形成し、非磁性絶縁層100として厚さ1nmのSrTiO3を形
成した。軟磁性自由層107としては厚さ1nmのCoFe上に厚
さ3nmのNiFeをこの順で積層したものを用いた。CoFe合
金の組成は特に限定されないが、本例では、軟磁気特性
が最もよいとされるCo90at%、Fe10at%とした。NiFeの組
成も同様に特に限定されるものではないが、本例ではパ
ーマロイ組成と呼ばれるNi81at%、Fe19at%とした。金属
層103、108の膜厚は軟磁性自由層107ができるだけ、下
部磁気シールド102と上部磁気シールド110の中心にくる
よう、それぞれ3nm、10nmとした。このとき下部磁気シ
ールド102と上部磁気シールド110の間隔は60nmとなり、
0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超高密度磁気記録装置
に十分対応できる線分解能を有する。また、下部電極層
103から上部電極層108までの素子部のサイズは0.3×0.3
umであり、フラックスガイド部109の先端寸法は幅0.l5u
m、厚さ10nm、長さは50nmとした。磁気記録装置のトラ
ック方向の分解能はフラックスガイド部109の先端幅に
よってきまるため、0.155Gb/mm2(100Gb/inch2)以上の超
高密度磁気記録装置に十分対応できるトラック方向分解
能を有する。図2(a)は、図1の構成のトンネル効果型磁
気抵抗ヘッドのMR比(磁気抵抗変化率=印加磁界による最
大抵抗変化量/初期抵抗)の、室温25℃における印加バイ
アス電圧Vsの依存性を示す。.図2(b)は、印加バイアス
電圧方向を定義した図である。本発明では、今後強磁性
固定層側を基準(Vs=0V)にしてハ゛イアス電圧を定義と
する。図2(a)よりMR比はVs=−0.5Vで極大となり、Vsが0
Vになると急減する。MR比の最大値は80%であり、これま
で観測されている最大値よりさらに大きい。このMR比の
ハ゛イアス電圧依存性は、磁気記録装置の使用温度であ
るO℃以上60℃以下の範囲でほとんど変化がなかった。
印加磁界がゼロの場合の電極113と電極114間の電気抵抗
は約150Ωであり、磁気再生ヘッ下として十分な値であ
った。強磁性固定層のその他の材料として、CrO2、CuMn
A12がある。Cr02を用いる場合は、上記配向制御膜とし
てTiO2、反強磁性膜としてNiOを用いた。CuMnA12を用い
る場合は、配向制御膜は必要なく、下部電極層103とし
て例えばTaを成膜したのち、反強磁性膜としてPtMn合金
を形成したものを用いた。また非磁性絶縁層106のその
他の材料としてはTa2O5、MgOなどを用いることができ
る。次に、軟磁性自由層107、強磁性固定層105ともにCo
Fe合金をべースとした材料を用いる第2の実施例につい
て説明する。この場合、例えば、下部電極層103として
厚さ12nmのTa膜を、前記反強磁性膜104としては厚さ12n
mのPtMnを用いた。強磁性固定層105としては厚さ3nmのC
oFe(Co50at%)、非磁性絶縁層106として厚さ1nmのSrTiO3
を形成した。軟磁性自由層107としては厚さ1nmのCoFe上
に厚さ3nmのNiFeをこの順で積層したものを用いた。CoF
e合金の組成はCo90at%、Fe10at%とした。NiFeの組成も
同様に特に限定されるものではないが、本例ではパーマ
ロイ組成と呼ばれるNi81at%、Fe19at%とした。金属層は
例えばRuを用い、その厚さは軟磁性自由層107が下部磁
気シールド102と上部磁気シールド110の中心にくるよう
に28nmとした。下部電極層103から上部電極層108までの
素子部のサイズは第1の実施例と同様0.3×0.3umとし
た。図3(a)は、上記第2の実施例のトンネル効果型磁気
抵抗ヘッドのMR比(=印加磁界による最大抵抗変化量/初
期抵抗)の、室温25tにおける印加バイアス電圧Vs依存性
を示す。これより、MR比はVs=−0.5Vで極大となり、Vs
が0Vになると急減する。MR比の最大値は30%であった。
このMR比のバイアス電圧依存性は、磁気記録装置の使用
温度である0℃以上60℃以下でほとんど変化がなかっ
た。印加磁界がゼロの場合の電極113と電極114間の電気
抵抗は約100Ωであり、磁気再生ヘッドとして十分な値
であった。上記では、軟磁性自由層107のCoFe合金の組
成をCo90at%、強磁性固定層105のCoFe合金の組成をCo50
at%としたが、軟磁性自由層107のCoFe合金の組成は70at
%以上100at%以下、強磁性固定層105のCoFe合金の組成は
0at%以上70at%以下の間であることが望ましい。図3(b)
は軟磁性自由層107のCoFe合金の組成をCo90at%、強磁性
固定層105のCoFe合金の組成をCo30at%とした場合の、ト
ンネル効果型磁気抵抗ヘッドのMR比(=印加磁界による最
大抵抗変化量/初期抵抗)の、室温25℃における印加/イ
アス電圧Vs依存性を示す。これより、MR比はVs=−0.3V
で極大となり、Vsが0Vになると急減する。MR比の最大値
は45%であった。このMR比のハ゛イアス電圧依存性は、
磁気記録装置の使用温度である0℃以上60℃以下ではほ
とんど変化がなかった。印加磁界がゼロの場合の電極11
3と電極114間の電気抵抗は約70Ωであり、磁気再生ヘッ
ドとして十分な値であった。また非磁性絶縁層106のそ
の他の材料としては第1の実施例と同様にTa205、Mg0な
どを用いることができる。図4は、図1に示したトンネル
磁気抵抗効果型磁気再生ヘッ,ドにおいて、下部電極層1
03から上部電極層108までの素子部が、ヘッドの媒体対
向面に露出した場合の第3の実施例を示す。この場合の
各層の材料、寸法は、第1の実施例の場合と同じであ
る。この場合、フラックスガイド部における磁束の減衰
がない分、磁気再生ヘッドの出力をさらに向上すること
ができる。図5に、本発明によるトンネル効果型磁気セ
ンサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの第4の実施
例を示す。図5(a)は本実施例におけるトンネル効果型磁
気センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの斜視
図、図5(ｂ)は本発実施例におけるトンネル効果型磁気
センサーおよびそれを用いた磁気再生ヘッドの断面図で
ある。基板101上に下部磁気シールド102が形成され、そ
の上にCu、Ta、Ruなどの金属層103を介し、強磁性層50
1、非磁性絶縁層502、軟磁性自由層503、非磁性絶縁層5
04、強磁性固定層505、反強磁性層506が順次形成され、
さらにその上部はCu、Ta、Ruなどの金属層108を介して
上部磁気シールド110へ接続されている。前記軟磁性自
由層503/非磁性絶縁層504/強磁性固定層505からなる磁
気センサー部112の前面には、磁気記録媒体(図5には示
していない)からの漏洩磁束を効率よく磁気センサー部1
12に導入するため、軟磁性材料で形成ざれたフラックス
ガイド部109が接続されている、また、本トンネル効果
型磁気ヘッドにおいては、電流を下部磁気シールド102
から上部磁気シールドに110へ、前記磁気センサー部112
のみに電流を集中して流す必要があるため、前記103か
ら108の積層膜の周りは絶縁層111が設けられ、電気的に
絶縁されている。また下部磁気シールド'102、および上
部磁気シールド110、および軟磁性自由層503には、それ
ぞれ電圧を印加するための電極114、113、507が接続さ
れている。ここで強磁性固定層105と軟磁性自由層の面
内の磁化方向は、磁気記録媒体からの磁界が印加されな
い状態で、相互にほぼ90゜に傾いた方向に向けられてい
る。磁気詑録媒体からの磁場Hがフラックスガイド１０
９を介し軟磁性自由層503に印加されると、軟磁性自由
層１０７の面内磁化が回転し、その回転角に応じて軟磁
性自由層503と強磁性固定層105間のトンネル磁気抵抗が
変化する。次に、上記各層の構成材料および寸法等を詳
述する。前記反強磁性膜506としては、厚さ12nmのPtMn
を用いた。強磁性固定層505としては厚さ3nmのCoFe合金
を用いた。合金の組成は特に限定しないがCo90at%とし
た。非磁性絶縁層504としては厚さ1nmのSrTi03を形成し
た。軟磁性自由層503としては厚さ3nmのNiFe上に、厚さ
1nmのCoFe上をこの順に、非磁性絶縁層502上に積層した
ものを用いた。CoFe合金の組成は特に限定されないが、
本例では、軟磁気特性が最もよいとされるCo90at%、Fe1
0at%とした。NiFeの組成も同様に特に限定されるもので
はないが、本例ではパーマロイ組成と呼ばれるNi81at
%、Fe19at%とした。非磁性絶縁層502非磁性絶縁層502と
しては、厚さ2nmのA1酸化物を用いた、強磁性層501とし
ては、厚さ2nmのα−Fe2O3、およびハーフメタル磁性体
としてキュリー温度が室温より十分高いFe304を１０nm
の厚さで、この順に電極金属層103上に形成した。金属
層103、108の膜厚は軟磁性自由層503ができるだけ、下
部磁気シールド102と上部磁気シールド110の中心にくる
よう、それぞれ14nm、12nmとした。このとき下部磁気シ
ールド102と上部磁気シールド110の間隔は60nmとなり、
0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超高密度磁気記録装置
に十分対応できる線分解能を有する。また、下部電極層
103から上部電極層108までの素子部のサイズは0.3×0.3
umであり、フラックスガイド部109の先端寸法は幅0.15u
m、厚さ10nm、長さは50nmとした。磁気記録装置のトラ
ック方向の分解能はフラックスガイド部109の先端幅に
よって決まるため、0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超
高密度磁気記録装置に十分対応できるトラック方向分解
能を有する。次に、本実施例の動作方法について説明す
る。本実施例では、トンネル磁気抵抗効果を検出する電
流は、電極507と電極113の間に電極507を基準にして印
加するバイアス電圧Vsによってもたらされる。一方電極
114は電極507に対して負にバイアスされ、これによりハ
ーフメタル強磁性体501から軟磁性自由層503に下向きの
スピン偏極したトンネル電子が注入される。これによ
り、軟磁性自由層503を構成するCoFeの下向きスピン電
子の密度が増加し、磁気抵抗効果がエンハンスされる。
図6は、図5の構成のトンネル効果型磁気抵抗ヘッドのMR
比(磁気抵抗変化率=印加磁界による最大抵抗変化量/初
期抵抗)の、室温25℃における印加バイアス電圧Vs依存
性を示す。これよりMR比はVs=+0.5Vで極大となり、Vsが
0Vになると急減する。MR比の最大値は60%であり、CoFe
合金を軟磁性自由層および強磁性固定層の双方に用いた
第2の実施例の値よりさらに大きい。このMR比のバイア
ス電圧依存性は、磁気記録装置の使用温度である0℃以
上60℃以下の範囲ではほとんど変化がなかった。印加磁
界がゼロの場合の電極507と電極U3間の電気抵抗は約70
Ωであり、磁気再生ヘッドとして十分な値であった。強
磁性層501のその他の材料として、第1の実施例と同様に
CrO2、CuMnA12を用いてもよい。CrO2を用いる場合は、
上記配向制御膜としてTiO2、反強磁性膜としてNiOを用
いた。CuMnAl2を用いる場合は、配向制御膜は必要な
く、下部電極層103として例えばTaを成膜したのち、直
接CuMnA12を形成した。また非磁性絶縁層504のその他の
材料としてはTa205、Mg0などを用いることができる。ま
た非磁性絶縁層502のその他の材料としてはSrTi03、Ta2
05、Mg0などを用いることができる。上記では、本実施
例の構造をフラックスガイド109を有する構造について
説明したが、図4と同様に金属層103から金属層108まで
の磁気センサー部が媒体と対向面に露出した構造として
もよい。図7は、これまでの第1の実施例から第4の実施
例のいずれかのトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッド上に
誘導型の磁気記録ヘッドを形成してなる磁気記録再生ヘ
ッドの例を示したものである。図7では、例として図1の
第1実施例のトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッドを応用
した例を示したが、その他の実施例の場合もトンネル磁
気抵抗型磁気再生ヘッドの部分を入れ替えるのみで、同
様の磁気記録再生ヘッドが構成できる。図7において、
基板101上に、図1のトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッド
を形成したのち、非磁性の絶縁層706を形成し、その上
に下部磁気コア704およびバックコンタクト702を介して
下部磁気コアと接続された上部磁気コア701を形成す
る。バックコンタクトの周りには、磁気コアに磁束を誘
起するために用いられるコイル703が形成されている。
以上の磁気記録再生ヘッドを面内方向に磁化される面内
磁気記録媒体705に近接して設置し、情報の記録再生を
行う。図8は、これまでの第1の実施例から第4の実施例
のいずれかのトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッド上に単
磁極型の垂直磁気記録ヘッドを形成してなる磁気記録再
生ヘッドの例を示したものである。図8では、例として
図1の第1実施例のトンネル磁気抵抗型磁気再生ヘッドを
応用した例を示したが、その他の実施例の場合もトンネ
ル磁気抵抗型磁気再生ヘッドの部分を入れ替えるのみ
で、同様の磁気記録再生ヘッドが構成できる。図8にお
いて、基板101上に、図1のトンネル磁気抵抗型磁気再生
ヘッドを形成したのち、非磁性の絶縁層807を形成し、
その上に下部磁気コア804およびバックコンタクト802を
介して下部磁気コアと接続された単磁極型の上部磁気コ
ア801を形成する。バツクコンタタトの周りには、磁気
コアに磁束を誘起するために用いられるコイル903が形
成されている。以上の磁気記録再生ヘッドを媒体面に垂
直に磁化される垂直磁気記録層805および軟磁性裏打ち
層806からなる垂直磁気記録媒体に近接して設置し、情
報の記録再生を行う。図9は、図1、図4、図5、図7ない
し図8の実施例で記載した磁気再生ヘッドおよび磁気記
録ヘッドを搭載したスライダ901と記録円板902を搭載し
た磁気記録再生装置を示す図である。記録円板902は、
べース903に固定されたスピンドルモータ(図9では示し
ていない)に接続された軸904に取り付けられている。記
録円板902はスピンドルの回転により回転運動し、スラ
イダ901に対し相対運動する。スライダ901は、サスペン
ション905に固定され、さらにサスペンション905はアー
ム906に取り付けられている。アーム906は、可動機構90
7により軸904の回りを回転し、記録円板902の半径方向
にスライダ901を移動させ、情報トラックのアクセスな
らびに所定の情報トラックに対するトラッキング動作を
行う。べース903に取り付けられたインターフェース908
には、コネクタ909が接続され、コネクタ909に接続され
たケーブルを通して、本装置を駆動するための電源の供
給、装置に対する記録再生命令、記録情報の入力、再生
情報の出力等が行われる。以上のように、MR比のハ゛イ
アス電圧依存性が改善されたトンネル磁気抵抗効果型磁
気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置の出力を測定し、
従来型のトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドと比較した
結果を図10に示す。図10(ｂ)は、図11の従来型のMR比の
バイアス電圧依存性を有するトンネル磁気抵抗効果型セ
ンサーを搭載したトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
SNR(信号対雑音比)のバイアス電圧依存性Vs依存性を示
す。Vs=−0.3VでSNRは25dBと最大となるが、それよりVs
の絶対値が大きくなるとSNRは急激に低下する。図10(a)
は、MR比の最大値が30%と、従来例の図11と同等の、図3
(a)のMR比のバイアス電圧依存性を有するトンネル磁気
抵抗効果型センサーを搭載したトンネル磁気抵抗効果型
磁気ヘッドのSNR(信号対雑音比)のバイアス電圧依存性V
s依存性を示す。Vsの絶対値の増加とともにSNRは増加
し、Vs=−0.8Vで34dBと最大となり、典型的な磁気再生
ヘッドの動作電圧Vs=−0.5Vで、SNRが図10(ｂ)にくらべ
9dBも増加する。これは、MR比のバイアス電圧依存性がV
s=−0.5Vという磁気再生ヘッドの駆動に適した電圧で最
大になるからである。MR比の最大値が、図3(a)に比べさ
らに大きい図2、図3(ｂ)、図5の場合は、SNRはさらに大
幅に大きくなる。以上のように、本発明のMR比のハ゛イ
アス電庄依存性が改善されたトンネル磁気抵抗効果型セ
ンサーを用いれば、0.155Gb/mm2(10OGb/inch2)以上の超
高密度磁気記録装置に好適な、超高感度のトンネル磁気
抵抗効果型ヘッドを提供できる。
【０００６】
【発明の効果】本発明の実施により、超高密度磁気記録
装置に好適な、超高感度のトンネル磁気抵抗効果型ヘッ
ドを提供できる。
装置に好適な、超高感度のトンネル磁気抵抗効果型ヘッ
ドを提供できる。
【図1】本発明の第1の実施例によるトンネル効果型磁気
再生ヘッドを示す図で(a)は斜視図、(ｂ)は断面図であ
る。
再生ヘッドを示す図で(a)は斜視図、(ｂ)は断面図であ
る。
【図2】(ａ)は本発明の第1の実施例によるトンネル効果
型磁気再生ヘッドのMR比のバイアス電圧依存性を表した
図、(ｂ)はバイアス電庄の印加方向の定義図である。
型磁気再生ヘッドのMR比のバイアス電圧依存性を表した
図、(ｂ)はバイアス電庄の印加方向の定義図である。
【図3】本発明の第2の実施例によるトンネル効果型磁気
再生ヘッドのMR比のバイアス電圧依存性を表した図であ
る。
再生ヘッドのMR比のバイアス電圧依存性を表した図であ
る。
【図4】本発明の第4の実施例によるトンネル効果型磁気
再生ヘッドを示す図で、(a)は斜視図、(ｂ)は断面図で
ある。
再生ヘッドを示す図で、(a)は斜視図、(ｂ)は断面図で
ある。
【図5】本発明の第5の実施例によるトンネル効果型磁気
再生ヘッドを示す図で、(a)は斜視図、(ｂ)は断面図で
ある。
再生ヘッドを示す図で、(a)は斜視図、(ｂ)は断面図で
ある。
【図6】本発明の第5の実施例によるトンネル効果型磁気
再生ヘッドのMR比のバイアス電圧依存性を表した図であ
る。
再生ヘッドのMR比のバイアス電圧依存性を表した図であ
る。
【図7】本発明のトンネル効果型磁気再生ヘッドと誘導
型磁気記録ヘッドからなる磁気記録再生ヘッドの断面図
である。
型磁気記録ヘッドからなる磁気記録再生ヘッドの断面図
である。
【図8】本発明のトンネル効果型磁気再生ヘッドと垂直
記録用の単磁極磁気記録ヘッドからなる磁気記録再生ヘ
ッドの断面図である。
記録用の単磁極磁気記録ヘッドからなる磁気記録再生ヘ
ッドの断面図である。
【図9】本発明の5つの実施例のいずれかの磁気記録再生
ヘッド、あるい図7、図8の磁気記録再生ヘッドを搭載し
た磁気記録再生装置を示す図である。
ヘッド、あるい図7、図8の磁気記録再生ヘッドを搭載し
た磁気記録再生装置を示す図である。
【図10】本発明のトンネル磁気抵抗効果型再生ヘッドの
印加バイアス電圧とSNRの関係を示す図である。
印加バイアス電圧とSNRの関係を示す図である。
【図11】従来のトンネル効果型磁気再生ヘッドのMR比の
バイアス電圧依存性を表した図である。
バイアス電圧依存性を表した図である。
101・・・基板、102・・・下部磁気シールド、103・・
・金属層、104、・‥反強磁性膜、105・・・強磁性固定
層、106・・・非磁性絶縁層、107・・・軟磁性自由層、
108・・・金属層、109・・・フラックスガイド、ll0・
・・上部磁気シールド、111・・・絶縁層、112・・・磁
気センサー部、113、114・・・電極501・・・強磁性
層、502・・・非磁性絶縁層、503・・・軟磁性自由層、
504・・・非磁性絶縁層、505・・・強磁性固定層、506
・・・反強磁性層、507・・・電極、701・・・上部磁気
コア、702・・・バックコンタクト、703・・・コイル、
704・・・・下部磁気コア、705・・・面内記録媒体、70
6、707・・・非磁性絶縁層、801・・・上部磁気コア、8
02・・・バックコンタクト、803・・・コイル、804・・
・下部磁気コア、805・・・垂直記録膜、806・・・裏打
ち層、807、808・・・非磁性磁性層901・・・基板、902
・・・記録円板、903・・・べース、904・・・軸、905
・・・サスペンション、906・・・アーム、907・・・可
動機構、908・・・インターフェース、909・・・コネク
タ。
・金属層、104、・‥反強磁性膜、105・・・強磁性固定
層、106・・・非磁性絶縁層、107・・・軟磁性自由層、
108・・・金属層、109・・・フラックスガイド、ll0・
・・上部磁気シールド、111・・・絶縁層、112・・・磁
気センサー部、113、114・・・電極501・・・強磁性
層、502・・・非磁性絶縁層、503・・・軟磁性自由層、
504・・・非磁性絶縁層、505・・・強磁性固定層、506
・・・反強磁性層、507・・・電極、701・・・上部磁気
コア、702・・・バックコンタクト、703・・・コイル、
704・・・・下部磁気コア、705・・・面内記録媒体、70
6、707・・・非磁性絶縁層、801・・・上部磁気コア、8
02・・・バックコンタクト、803・・・コイル、804・・
・下部磁気コア、805・・・垂直記録膜、806・・・裏打
ち層、807、808・・・非磁性磁性層901・・・基板、902
・・・記録円板、903・・・べース、904・・・軸、905
・・・サスペンション、906・・・アーム、907・・・可
動機構、908・・・インターフェース、909・・・コネク
タ。
Claims (10)
- 【請求項１】軟磁性層と強磁性層の間に非磁性層が形成
され、感知すべき磁界に対して前記強磁性層の磁化が固
定されており、外部の磁界に応じて前記軟磁性層の磁化
が回転して前記強磁性層の磁化との相対角度が変わるこ
とにより磁気抵抗変化を生じる磁気抵抗効果膜を備えて
おり、前記非磁性層を通って前記軟磁性層と前記強磁性
層との間に検出電流を流すことにより前記磁気抵抗効果
膜の磁気抵抗変化が検出され、０℃以上６０℃以下の温
度範囲であって、前記強磁性層から前記軟磁性層に印加
するバイアス電圧値Vsが＋0.2以上＋0.8V以下及び−0.8
V以上−0.2以下の範囲において、前記磁気抵抗効果膜の
磁気抵抗変化率の絶対値が20%以上の極大値を有するこ
とを特徴とする磁気センサー。 - 【請求項２】前記強磁性層がFe3O4を含有することを特
徴とする請求項１記載の磁気センサー。 - 【請求項３】前記強磁性層がCrまたはMnの少なくとも一
つの酸化物あるいはCrまたはMnを含有する化合物である
ことを特徴とする請求項１記載の磁気センサー。 - 【請求項４】前記非磁性層がSr、TiまたはTaの少なくと
も一つの酸化物であることを特徴とする請求項１乃至３
記載の磁気センサー。 - 【請求項５】前記軟磁性層がCo及びFeを含有する合金、
または、Co及びFeを含有する合金とNi及びFeを含有する
合金とがこの順に積層された積層膜であることを特徴と
する請求項１乃至３記載の磁気センサー。 - 【請求項６】ハーフメタル磁性膜とCo及びFeを含有する
合金膜との間に、Sr、TiまたはTaの少なくとも一つの酸
化物である非磁性絶縁膜が形成され、感知すべき磁界に
対して前記ハーフメタル磁性膜の磁化が固定されてお
り、外部の磁界に応じて前記Co及びFeを含有する合金膜
の磁化が回転して前記ハーフメタル磁性膜の磁化との相
対角度が変わることで磁気抵抗変化を生じる磁気抵抗効
果膜を備え、前記非磁性絶縁層を通って前記ハーフメタ
ル磁性膜と前記Co及びFeを含有する合金膜との間にトン
ネル電流を流すことにより前記磁気抵抗効果膜の磁気抵
抗変化が検出されることを特徴とする磁気センサー。 - 【請求項７】前記ハーフメタル磁性膜は、CrO2、CrMnAl
2またはFe3O4の少なくとも一つからなることを特徴とす
る請求項６記載の磁気センサー。 - 【請求項８】０℃以上６０℃以下の温度範囲であって、
前記ハーフメタル磁性膜から前記Co及びFeを含有する合
金膜に印加するバイアス電圧値Vsが＋0.2以上＋0.8V以
下及び−0.8V以上−0.2以下の範囲において、前記磁気
抵抗効果膜の磁気抵抗変化率の絶対値が20%以上の極大
値を有することを特徴とする請求項６または７記載の磁
気センサー。 - 【請求項９】請求項１乃至８記載の磁気センサーが一対
の磁気シールドの間に設けられ、前記磁気センサーと前
記磁気シールドとの間に、前記磁気センサーと前記磁気
シールドとを電気的に接続する金属層がそれぞれ設けら
れていることを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項１０】磁化情報が記録される磁気記録媒体か
ら、請求項１乃至８記載の磁気センサーを用いて前記磁
気記録媒体に記録された磁化情報を再生することを特徴
とする磁気記録再生装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001013958A JP2002217030A (ja) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | 磁気抵抗効果磁気センサー及び磁気記録再生装置 |
| US09/911,541 US6657830B2 (en) | 2001-01-23 | 2001-07-25 | Magnetoresistive magnetic sensor with tunnel effect and magnetic storage apparatus |
| US10/677,290 US6917499B2 (en) | 2001-01-23 | 2003-10-03 | Magnetoresistive magnetic sensor and magnetic storage apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001013958A JP2002217030A (ja) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | 磁気抵抗効果磁気センサー及び磁気記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002217030A true JP2002217030A (ja) | 2002-08-02 |
| JP2002217030A5 JP2002217030A5 (ja) | 2005-07-07 |
Family
ID=18880711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001013958A Pending JP2002217030A (ja) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | 磁気抵抗効果磁気センサー及び磁気記録再生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6657830B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002217030A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7084467B2 (en) * | 2003-07-25 | 2006-08-01 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Spin valve transistor with self-pinned antiparallel pinned layer structure |
| US7598555B1 (en) | 2003-08-22 | 2009-10-06 | International Business Machines Corporation | MgO tunnel barriers and method of formation |
| US7274080B1 (en) | 2003-08-22 | 2007-09-25 | International Business Machines Corporation | MgO-based tunnel spin injectors |
| US7252852B1 (en) | 2003-12-12 | 2007-08-07 | International Business Machines Corporation | Mg-Zn oxide tunnel barriers and method of formation |
| US7218488B2 (en) * | 2004-03-29 | 2007-05-15 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for reducing the thickness of a sensor stack in a current-perpendicular-to-plane GMR/tunnel valve sensor |
| JP2005311167A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Tdk Corp | トンネル磁気抵抗効果素子の検査方法及び装置 |
| TWI246088B (en) * | 2004-12-29 | 2005-12-21 | Ind Tech Res Inst | High magnetoresistant tunneling magnetoresistance device |
| US7453084B2 (en) * | 2005-05-24 | 2008-11-18 | Seagate Technology Llc | Spin transistor with ultra-low energy base-collector barrier |
| US7349187B2 (en) * | 2005-09-07 | 2008-03-25 | International Business Machines Corporation | Tunnel barriers based on alkaline earth oxides |
| US7719801B2 (en) * | 2006-04-18 | 2010-05-18 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Magnetoresistive (MR) element having a continuous flux guide defined by the free layer |
| US7646569B2 (en) * | 2006-07-20 | 2010-01-12 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Pinned layer in magnetoresistive sensor |
| JP2008159205A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Fujitsu Ltd | 記憶装置、記憶装置用ヘッドの異常検出方法、異常検出プログラム |
| KR101527533B1 (ko) * | 2009-01-09 | 2015-06-10 | 삼성전자주식회사 | 자기 메모리 소자의 형성방법 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69407158T2 (de) * | 1993-10-06 | 1998-05-28 | Koninkl Philips Electronics Nv | Magnetoresistive anordnung und diese verwendender magnetkopf |
| US5896252A (en) * | 1995-08-11 | 1999-04-20 | Fujitsu Limited | Multilayer spin valve magneto-resistive effect magnetic head with free magnetic layer including two sublayers and magnetic disk drive including same |
| US5777542A (en) * | 1995-08-28 | 1998-07-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect device and manufacturing method thereof |
| JP3461999B2 (ja) * | 1996-03-28 | 2003-10-27 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子 |
| JP2914339B2 (ja) * | 1997-03-18 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果素子並びにそれを用いた磁気抵抗効果センサ及び磁気抵抗検出システム |
| JP3735443B2 (ja) * | 1997-04-03 | 2006-01-18 | 株式会社東芝 | 交換結合膜とそれを用いた磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 |
| JP3097667B2 (ja) * | 1998-06-30 | 2000-10-10 | 日本電気株式会社 | 磁気検出素子 |
| US6365286B1 (en) * | 1998-09-11 | 2002-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic element, magnetic memory device, magnetoresistance effect head, and magnetic storage system |
| JP2000099922A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-04-07 | Sony Corp | 磁気トンネル素子及びその製造方法 |
-
2001
- 2001-01-23 JP JP2001013958A patent/JP2002217030A/ja active Pending
- 2001-07-25 US US09/911,541 patent/US6657830B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-10-03 US US10/677,290 patent/US6917499B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6657830B2 (en) | 2003-12-02 |
| US6917499B2 (en) | 2005-07-12 |
| US20020097535A1 (en) | 2002-07-25 |
| US20040061984A1 (en) | 2004-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7283333B2 (en) | Self-pinned double tunnel junction head | |
| US6985338B2 (en) | Insulative in-stack hard bias for GMR sensor stabilization | |
| US7016161B2 (en) | Magnetic head, magnetic head gimbal assembly, magnetic recording and reproducing apparatus, and magnetic memory | |
| US6947264B2 (en) | Self-pinned in-stack bias structure for magnetoresistive read heads | |
| KR100426768B1 (ko) | 자기저항효과헤드 | |
| JP3680035B2 (ja) | 磁気記録装置及び磁気記録方法 | |
| US7420788B2 (en) | GMR and MR enhancing seedlayers for self pinned spin valves | |
| US6600184B1 (en) | System and method for improving magnetic tunnel junction sensor magnetoresistance | |
| US20030235016A1 (en) | Stabilization structures for CPP sensor | |
| US7719799B2 (en) | Magnetoresistive element, magnetic head and magnetic recording/reproducing apparatus | |
| US6903906B2 (en) | Magnetic head with a lamination stack to control the magnetic domain | |
| US6680828B2 (en) | Differential GMR head system and method using self-pinned layer | |
| US20080144228A1 (en) | Magnetic head and magnetic disk apparatus | |
| JP2002217030A (ja) | 磁気抵抗効果磁気センサー及び磁気記録再生装置 | |
| US7268979B2 (en) | Head with thin AFM with high positive magnetostrictive pinned layer | |
| US6704176B2 (en) | Spin valve sensor | |
| JPH11154309A (ja) | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド | |
| US7038891B2 (en) | Method and apparatus for providing precise control of magnetic coupling field in NiMn top spin valve heads and amplitude enhancement | |
| US6756648B2 (en) | System and method for stabilizing a magnetic tunnel junction sensor | |
| US7154716B2 (en) | Tunnel valve free layer stabilization system and method using additional current in lead | |
| JP3561026B2 (ja) | 磁気抵抗効果ヘッド | |
| JP3828428B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置 | |
| JP2004179579A (ja) | 磁気センサおよびそれを用いた磁気記録再生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041012 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041012 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041012 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060510 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060510 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070312 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070320 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070521 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070626 |