JP2003008104A - ハーフメタルマグネタイト膜を固定層化させたｔｍｒ素子 - Google Patents
ハーフメタルマグネタイト膜を固定層化させたｔｍｒ素子Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/325—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being noble metal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来構造より高出力なスピンバルブタイプのＴ
ＭＲ素子を提供することにある。さらには、上記ＴＭＲ
素子を用いた磁気記録再生装置を提供する。 【解決手段】少なくとも、貴金属膜５０と、スピネル反
強磁性膜３００と、ハーフメタルマグネタイト膜２００
とを順次積層した磁性積層膜を含むＴＭＲ素子構成とす
る。
ＭＲ素子を提供することにある。さらには、上記ＴＭＲ
素子を用いた磁気記録再生装置を提供する。 【解決手段】少なくとも、貴金属膜５０と、スピネル反
強磁性膜３００と、ハーフメタルマグネタイト膜２００
とを順次積層した磁性積層膜を含むＴＭＲ素子構成とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＴＭＲ素子と、上記
ＴＭＲ素子を使用して情報を読み書きする磁気記録再生
装置に関する。
ＴＭＲ素子を使用して情報を読み書きする磁気記録再生
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＭＲ素子は、（絶縁）障壁層によって
分離された強磁性膜（１）と強磁性膜（２）を含む適切
なる物質上に形成された積層構造を有し、代表的なＴＭ
Ｒ素子は、強磁性膜（１）／障壁層／強磁性膜（２）／
反強磁性膜の積層構造を有する。ここで、最上層が反強
磁性膜、最下層が強磁性膜（１）であり、以下の積層膜
もこのように表記する。
分離された強磁性膜（１）と強磁性膜（２）を含む適切
なる物質上に形成された積層構造を有し、代表的なＴＭ
Ｒ素子は、強磁性膜（１）／障壁層／強磁性膜（２）／
反強磁性膜の積層構造を有する。ここで、最上層が反強
磁性膜、最下層が強磁性膜（１）であり、以下の積層膜
もこのように表記する。
【０００３】強磁性膜のひとつ、強磁性膜（２）の磁化
方向は、外部印加磁場ゼロで、強磁性膜（１）の磁化方
向と垂直な方向に固定されている。この磁化方向の固定
は、強磁性膜（２）に反強磁性膜を隣接させ、反強磁性
膜と強磁性膜（２）との交換結合により強磁性膜（２）
に一方向異方性エネルギを付与することによってなされ
る。そのため強磁性膜（２）は一般に固定層と呼ばれて
おり、本明細書においても固定層と表記する。
方向は、外部印加磁場ゼロで、強磁性膜（１）の磁化方
向と垂直な方向に固定されている。この磁化方向の固定
は、強磁性膜（２）に反強磁性膜を隣接させ、反強磁性
膜と強磁性膜（２）との交換結合により強磁性膜（２）
に一方向異方性エネルギを付与することによってなされ
る。そのため強磁性膜（２）は一般に固定層と呼ばれて
おり、本明細書においても固定層と表記する。
【０００４】固定層の代表的な磁化の固定方向は浮上面
と垂直な方向である。一方、強磁性膜（１）の磁化方向
は、外部磁場によって自由に回転することができるため
に、自由層と呼ばれている。ＴＭＲ素子では、磁性媒体
から発生する磁界を印加磁界として、この磁界に応じて
自由層の磁化方向が自由に回転する。この結果、固定層
の磁化方向と自由層の磁化方向のなす角度に変化が生ず
る。ＴＭＲ素子は、これら固定層と自由層の磁化方向の
なす角度の変化に応じて電気抵抗が変化することを利用
して、磁性媒体からの磁気的信号を電気的信号に変換す
る磁気抵抗トランスデューサである。
と垂直な方向である。一方、強磁性膜（１）の磁化方向
は、外部磁場によって自由に回転することができるため
に、自由層と呼ばれている。ＴＭＲ素子では、磁性媒体
から発生する磁界を印加磁界として、この磁界に応じて
自由層の磁化方向が自由に回転する。この結果、固定層
の磁化方向と自由層の磁化方向のなす角度に変化が生ず
る。ＴＭＲ素子は、これら固定層と自由層の磁化方向の
なす角度の変化に応じて電気抵抗が変化することを利用
して、磁性媒体からの磁気的信号を電気的信号に変換す
る磁気抵抗トランスデューサである。
【０００５】実用的なＴＭＲ素子の従来例が、アプライ
ド・フィジクス・レター誌、Ｖｏｌ．７６、ｐｐ．２４
２４−２４２６、（２０００）に開示されている。この
従来例では、少なくとも下部電極上に外部磁界に応じて
磁化方向が自由に変化するＣｏ９０Ｆｅ１０膜で構成さ
れる自由層と、ＡｌＯＸバリア層と、反強磁性膜によっ
て磁化方向が固定されるＣｏ９０Ｆｅ１０膜で構成され
る固定層と、ＰｔＭｎ系反強磁性膜と、上部電極とを含
み、これらを順次積層して構成された、いわゆる「スピ
ンバルブタイプ」のＴＭＲ素子が開示されている。上記
文献によると、そのＴＭＲ素子の磁気抵抗変化（以下Ｔ
ＭＲ比と呼ぶ）は、約３０％にも達するとの記載があ
る。
ド・フィジクス・レター誌、Ｖｏｌ．７６、ｐｐ．２４
２４−２４２６、（２０００）に開示されている。この
従来例では、少なくとも下部電極上に外部磁界に応じて
磁化方向が自由に変化するＣｏ９０Ｆｅ１０膜で構成さ
れる自由層と、ＡｌＯＸバリア層と、反強磁性膜によっ
て磁化方向が固定されるＣｏ９０Ｆｅ１０膜で構成され
る固定層と、ＰｔＭｎ系反強磁性膜と、上部電極とを含
み、これらを順次積層して構成された、いわゆる「スピ
ンバルブタイプ」のＴＭＲ素子が開示されている。上記
文献によると、そのＴＭＲ素子の磁気抵抗変化（以下Ｔ
ＭＲ比と呼ぶ）は、約３０％にも達するとの記載があ
る。
【０００６】また、本発明に最も近い従来例として、ハ
ーフメタルマグネタイト膜を用いたＴＭＲ素子が、日本
応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２５、ｐ．ｐ．１５５−１５
８、（２００１）に開示されている。この従来例では、
少なくとも下部電極上にバッファ層（上記公知例では、
材料未記載）と、ハーフメタルマグネタイト膜と、Ａｌ
ＯＸ障壁層と、外部磁界に応じて磁化方向が自由に変化
するＣｏ９０Ｆｅ１０膜で構成される自由層と、Ｐｔで
構成される上部電極とを含み、これらを順次積層して構
成されるＴＭＲ素子が開示されている。この従来例は、
反強磁性膜を配置しておらず、いわゆる「保磁力差タイ
プ」のＴＭＲ素子である。
ーフメタルマグネタイト膜を用いたＴＭＲ素子が、日本
応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２５、ｐ．ｐ．１５５−１５
８、（２００１）に開示されている。この従来例では、
少なくとも下部電極上にバッファ層（上記公知例では、
材料未記載）と、ハーフメタルマグネタイト膜と、Ａｌ
ＯＸ障壁層と、外部磁界に応じて磁化方向が自由に変化
するＣｏ９０Ｆｅ１０膜で構成される自由層と、Ｐｔで
構成される上部電極とを含み、これらを順次積層して構
成されるＴＭＲ素子が開示されている。この従来例は、
反強磁性膜を配置しておらず、いわゆる「保磁力差タイ
プ」のＴＭＲ素子である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】記録密度が十分に高い
磁気記録再生装置を実現するためには、従来構造より高
出力なＴＭＲ素子を実現する必要がある（ＴＭＲ比＞３
０％）。高出力なＴＭＲ素子を得る一手段として、上
記、日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２５、ｐ．ｐ．１５
５−１５８、（２００１）のように、スピン分極率Ｐが
１とされているハーフメタルマグネタイト膜を強磁性膜
として用いる方法がある。しかしながら、同文献記載の
「保磁力差タイプ」のＴＭＲ素子は実用化が困難であ
り、「スピンバルブタイプ」のＴＭＲ素子とする必要が
ある。そのためには、ハーフメタルマグネタイト膜を適
当な反強磁性膜でもって固定層化しなければならない。
磁気記録再生装置を実現するためには、従来構造より高
出力なＴＭＲ素子を実現する必要がある（ＴＭＲ比＞３
０％）。高出力なＴＭＲ素子を得る一手段として、上
記、日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２５、ｐ．ｐ．１５
５−１５８、（２００１）のように、スピン分極率Ｐが
１とされているハーフメタルマグネタイト膜を強磁性膜
として用いる方法がある。しかしながら、同文献記載の
「保磁力差タイプ」のＴＭＲ素子は実用化が困難であ
り、「スピンバルブタイプ」のＴＭＲ素子とする必要が
ある。そのためには、ハーフメタルマグネタイト膜を適
当な反強磁性膜でもって固定層化しなければならない。
【０００８】本発明の目的は、ハーフメタルマグネタイ
トを適当な反強磁性膜で固定層化し、これにより、従来
構造より高出力なＴＭＲ素子を提供することにある。さ
らには、上記ＴＭＲ素子を用いた磁気記録再生装置を提
供することにある。
トを適当な反強磁性膜で固定層化し、これにより、従来
構造より高出力なＴＭＲ素子を提供することにある。さ
らには、上記ＴＭＲ素子を用いた磁気記録再生装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、反
強磁性膜と強磁性膜とを順次積層してなる磁性積層膜で
あって、上記反強磁性膜、強磁性膜は、それぞれ、スピ
ネル構造の結晶構造を有する反強磁性膜、ハーフメタル
マグネタイト膜であって、上記反強磁性膜のシード層と
して貴金属膜を配置することにより達成される。
強磁性膜と強磁性膜とを順次積層してなる磁性積層膜で
あって、上記反強磁性膜、強磁性膜は、それぞれ、スピ
ネル構造の結晶構造を有する反強磁性膜、ハーフメタル
マグネタイト膜であって、上記反強磁性膜のシード層と
して貴金属膜を配置することにより達成される。
【００１０】より詳細には、反強磁性膜と強磁性膜とを
順次積層してなる磁性積層膜を含むＴＭＲ素子であっ
て、上記反強磁性膜、強磁性膜は、それぞれ、スピネル
構造の結晶構造を有する反強磁性膜、ハーフメタルマグ
ネタイト膜であって、上記反強磁性膜のシード層として
貴金属膜を配置したことを特徴とするＴＭＲ素子とする
ことにより達成される。
順次積層してなる磁性積層膜を含むＴＭＲ素子であっ
て、上記反強磁性膜、強磁性膜は、それぞれ、スピネル
構造の結晶構造を有する反強磁性膜、ハーフメタルマグ
ネタイト膜であって、上記反強磁性膜のシード層として
貴金属膜を配置したことを特徴とするＴＭＲ素子とする
ことにより達成される。
【００１１】より詳細には、少なくとも下部電極上に、
貴金属膜と、スピネル構造の結晶構造を有する反強磁性
膜と、上記反強磁性膜により磁化方向が固定されている
ハーフメタルマグネタイト膜と、障壁層と、外部磁界に
応じて磁化方向が自由に変化する自由層と、上部電極と
を含み、それらを順次積層して構成されることを特徴と
するＴＭＲ素子とすることにより達成される。
貴金属膜と、スピネル構造の結晶構造を有する反強磁性
膜と、上記反強磁性膜により磁化方向が固定されている
ハーフメタルマグネタイト膜と、障壁層と、外部磁界に
応じて磁化方向が自由に変化する自由層と、上部電極と
を含み、それらを順次積層して構成されることを特徴と
するＴＭＲ素子とすることにより達成される。
【００１２】具体的な材料構成としては、上記反強磁性
膜をＣｕＦｅ２Ｏ４あるいはＣｏＦｅ２Ｏ４とすること
により達成される。
膜をＣｕＦｅ２Ｏ４あるいはＣｏＦｅ２Ｏ４とすること
により達成される。
【００１３】さらに、本発明は情報を記録する磁気記録
媒体と、上記情報を読み取りまたは書き込みする上述の
ＴＭＲ素子を少なくとも一つ有する磁気ヘッドと、上記
磁気ヘッドを上記磁気記録媒体上の所定の位置に移動さ
せるアクチュエータ手段と、上記磁気ヘッドが読み取り
または書き込みする上記情報の送受信とアクチェータ手
段の移動を制御する制御手段とを含むことを特徴とする
磁気記録再生装置あるいはそれを用いたデイスクアレイ
装置とすることによって達成される。
媒体と、上記情報を読み取りまたは書き込みする上述の
ＴＭＲ素子を少なくとも一つ有する磁気ヘッドと、上記
磁気ヘッドを上記磁気記録媒体上の所定の位置に移動さ
せるアクチュエータ手段と、上記磁気ヘッドが読み取り
または書き込みする上記情報の送受信とアクチェータ手
段の移動を制御する制御手段とを含むことを特徴とする
磁気記録再生装置あるいはそれを用いたデイスクアレイ
装置とすることによって達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】ＴＭＲ素子のＴＭＲ比理論値は、
２Ｐ１Ｐ２／１−Ｐ１Ｐ２で記述される。ここで、
Ｐ１、Ｐ２は障壁層に接している自由層（強磁性膜）、
固定層（強磁性膜）のスピン分極率である。アプライド
・フィジクス・レター誌、Ｖｏｌ．７６、ｐｐ．２４２
４−２４２６、（２０００）では、自由層、固定層をと
もにＣｏ９ ０Ｆｅ１０膜としている。表２に示すよう
に、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜のＰは０．３５であり、ＴＭＲ
比＝２Ｐ１Ｐ２／１−Ｐ１Ｐ２の関係式を用いると、約
２８％という値がエスティメートされる。本理論値は同
公報記載の実験値約３０％とよく一致している。このこ
とから、ＴＭＲ比は、理論値で議論しても問題はないと
考えられ、以下の実施例では理論値を用いて説明を展開
した。 （実施例１）ＴＭＲ比＝２Ｐ１Ｐ２／１−Ｐ１Ｐ２なる
関係式から、ＴＭＲ素子のＴＭＲ比を向上させるために
は、Ｐ１、Ｐ２をエンハンスさせればよいことがわか
る。日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２５、ｐ．ｐ．１５
５−１５８、（２００１）では、スピン分極率Ｐが１と
されているハーフメタルマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）膜
を用いたＴＭＲ素子が開示されている。同文献のＴＭＲ
素子は、「保磁力差タイプ」であり、実用化のために
は、「スピンバルブタイプ」のＴＭＲ素子とする必要が
ある。そのためには、ハーフメタルマグネタイト膜を適
当な反強磁性膜でもって固定層化しなければならない。
即ち、ハーフメタルマグネタイト膜に十分に大きな一方
向異方性定数Ｋｅ（目標値：≧０．１５ｅｒｇ／ｃ
ｍ２）とブロッキング温度ＴＢ（目標値：≧２３０℃）
を付与しなければならない。
２Ｐ１Ｐ２／１−Ｐ１Ｐ２で記述される。ここで、
Ｐ１、Ｐ２は障壁層に接している自由層（強磁性膜）、
固定層（強磁性膜）のスピン分極率である。アプライド
・フィジクス・レター誌、Ｖｏｌ．７６、ｐｐ．２４２
４−２４２６、（２０００）では、自由層、固定層をと
もにＣｏ９ ０Ｆｅ１０膜としている。表２に示すよう
に、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜のＰは０．３５であり、ＴＭＲ
比＝２Ｐ１Ｐ２／１−Ｐ１Ｐ２の関係式を用いると、約
２８％という値がエスティメートされる。本理論値は同
公報記載の実験値約３０％とよく一致している。このこ
とから、ＴＭＲ比は、理論値で議論しても問題はないと
考えられ、以下の実施例では理論値を用いて説明を展開
した。 （実施例１）ＴＭＲ比＝２Ｐ１Ｐ２／１−Ｐ１Ｐ２なる
関係式から、ＴＭＲ素子のＴＭＲ比を向上させるために
は、Ｐ１、Ｐ２をエンハンスさせればよいことがわか
る。日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２５、ｐ．ｐ．１５
５−１５８、（２００１）では、スピン分極率Ｐが１と
されているハーフメタルマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）膜
を用いたＴＭＲ素子が開示されている。同文献のＴＭＲ
素子は、「保磁力差タイプ」であり、実用化のために
は、「スピンバルブタイプ」のＴＭＲ素子とする必要が
ある。そのためには、ハーフメタルマグネタイト膜を適
当な反強磁性膜でもって固定層化しなければならない。
即ち、ハーフメタルマグネタイト膜に十分に大きな一方
向異方性定数Ｋｅ（目標値：≧０．１５ｅｒｇ／ｃ
ｍ２）とブロッキング温度ＴＢ（目標値：≧２３０℃）
を付与しなければならない。
【００１５】図１は、本発明の、少なくとも貴金属膜５
０上にスピネル構造の結晶構造を有するスピネル反強磁
性膜３００と、ハーフメタルマグネタイト膜２００とを
含み、順次積層して構成されることを特徴とする磁性積
層膜を示す拡大断面図（浮上面、媒体対抗面からの拡大
断面図）である。本積層膜において、貴金属膜５０はＰ
ｔ、ＡｕあるいはＰｔ１−ＸＡｕＸの２元合金膜であ
り、スピネル反強磁性膜３００は、ＣｕＦｅ２Ｏ４、あ
るいはＣｏＦｅ２Ｏ４膜である。
０上にスピネル構造の結晶構造を有するスピネル反強磁
性膜３００と、ハーフメタルマグネタイト膜２００とを
含み、順次積層して構成されることを特徴とする磁性積
層膜を示す拡大断面図（浮上面、媒体対抗面からの拡大
断面図）である。本積層膜において、貴金属膜５０はＰ
ｔ、ＡｕあるいはＰｔ１−ＸＡｕＸの２元合金膜であ
り、スピネル反強磁性膜３００は、ＣｕＦｅ２Ｏ４、あ
るいはＣｏＦｅ２Ｏ４膜である。
【００１６】表１に、貴金属膜５０上に形成したＣｕＦ
ｅ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ４膜、ＣｏＦｅ ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ４
膜のＫｅ、ＴＢを示す。ＣｕＦｅ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ
４膜、ＣｏＦｅ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ４膜のＫｅ、ＴＢは、
それぞれ、０．１７ｅｒｇ／ｃｍ ２、３５０℃、０．２
２ｅｒｇ／ｃｍ２、３５０℃であり、上記目標値をクリ
アしているのがわかる。
ｅ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ４膜、ＣｏＦｅ ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ４
膜のＫｅ、ＴＢを示す。ＣｕＦｅ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ
４膜、ＣｏＦｅ２Ｏ４／Ｆｅ３Ｏ４膜のＫｅ、ＴＢは、
それぞれ、０．１７ｅｒｇ／ｃｍ ２、３５０℃、０．２
２ｅｒｇ／ｃｍ２、３５０℃であり、上記目標値をクリ
アしているのがわかる。
【００１７】
【表１】
高Ｋｅ、高ＴＢが得られた原因としては、Ｐｔ、Ａｕあ
るいはＰｔ１−ＸＡｕ Ｘがスピネル結晶のシード層とし
て機能していたことから、貴金属膜５０上に、まずスピ
ネル構造の結晶構造を有するスピネル反強磁性膜３００
がエピタキシャル成長し、続いてスピネル反強磁性膜３
００上に同スピネル構造の結晶構造を有するハーフメタ
ルマグネタイト膜２００がエピタキシャル成長している
ためと考えられる。
るいはＰｔ１−ＸＡｕ Ｘがスピネル結晶のシード層とし
て機能していたことから、貴金属膜５０上に、まずスピ
ネル構造の結晶構造を有するスピネル反強磁性膜３００
がエピタキシャル成長し、続いてスピネル反強磁性膜３
００上に同スピネル構造の結晶構造を有するハーフメタ
ルマグネタイト膜２００がエピタキシャル成長している
ためと考えられる。
【００１８】また、表１に示すように、ＣｕＦｅ
２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４のネール温度は、それぞれ、約
５０７、５１９℃と非常に高く、高ＴＢの一要因になっ
ているということはいうまでもない。
２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４のネール温度は、それぞれ、約
５０７、５１９℃と非常に高く、高ＴＢの一要因になっ
ているということはいうまでもない。
【００１９】以上、貴金属膜５０／スピネル反強磁性膜
３００／ハーフメタルマグネタイト膜２００とした磁性
積層膜とすることにより、ハーフメタルマグネタイト膜
２００を固定層化させることに成功した。 （実施例２）図２は、少なくとも貴金属膜５０上にスピ
ネル反強磁性膜３００と、スピネル反強磁性膜３００に
より固定層化させ、下部電極を兼ねさせたハーフメタル
マグネタイト膜２００と、障壁層４００と、外部磁界に
応じて磁化方向が自由に変化する自由層１００と、上部
電極５００とを含み、それらを順次積層して構成される
ことを特徴とする本発明のＴＭＲ素子構造を示す拡大断
面図（浮上面の拡大断面図）である。
３００／ハーフメタルマグネタイト膜２００とした磁性
積層膜とすることにより、ハーフメタルマグネタイト膜
２００を固定層化させることに成功した。 （実施例２）図２は、少なくとも貴金属膜５０上にスピ
ネル反強磁性膜３００と、スピネル反強磁性膜３００に
より固定層化させ、下部電極を兼ねさせたハーフメタル
マグネタイト膜２００と、障壁層４００と、外部磁界に
応じて磁化方向が自由に変化する自由層１００と、上部
電極５００とを含み、それらを順次積層して構成される
ことを特徴とする本発明のＴＭＲ素子構造を示す拡大断
面図（浮上面の拡大断面図）である。
【００２０】本実施例の素子両端部では、バルクハウゼ
ンノイズを抑制するため、たとえばアルミナ絶縁膜６０
０／ＣｏＣｒＰｔ硬磁性膜７００／アルミナ絶縁膜６０
０からなる積層膜を配置した。
ンノイズを抑制するため、たとえばアルミナ絶縁膜６０
０／ＣｏＣｒＰｔ硬磁性膜７００／アルミナ絶縁膜６０
０からなる積層膜を配置した。
【００２１】本実施例の構成において、好ましい代表的
な材料および膜厚は以下のとおりである。貴金属膜５０
はＰｔ膜より構成され、膜厚は１０ｎｍである。スピネ
ル反強磁性膜３００はＣｕＦｅ２Ｏ４膜より構成され、
膜厚は５０ｎｍである。ハーフメタルマグネタイト膜２
００の膜厚は２０ｎｍである。障壁層４００はＡｌＯ Ｘ
膜より構成され、膜厚は０．８ｎｍである。自由層１０
０はＣｏ９０Ｆｅ１０膜より構成され、膜厚は５ｎｍで
ある。上部電極５００はＲｕ膜より構成され、膜厚は５
０ｎｍである。
な材料および膜厚は以下のとおりである。貴金属膜５０
はＰｔ膜より構成され、膜厚は１０ｎｍである。スピネ
ル反強磁性膜３００はＣｕＦｅ２Ｏ４膜より構成され、
膜厚は５０ｎｍである。ハーフメタルマグネタイト膜２
００の膜厚は２０ｎｍである。障壁層４００はＡｌＯ Ｘ
膜より構成され、膜厚は０．８ｎｍである。自由層１０
０はＣｏ９０Ｆｅ１０膜より構成され、膜厚は５ｎｍで
ある。上部電極５００はＲｕ膜より構成され、膜厚は５
０ｎｍである。
【００２２】本実施例では、障壁層４００に接している
自由層１００に、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜を、固定層（ハー
フメタルマグネタイト膜２００）にハーフメタルマグネ
タイト膜を採用している。
自由層１００に、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜を、固定層（ハー
フメタルマグネタイト膜２００）にハーフメタルマグネ
タイト膜を採用している。
【００２３】表２に示すように、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜の
スピン分極率Ｐ１は０．３５、ハーフメタルマグネタイ
ト膜のスピン分極率Ｐ２は１であり、ＴＭＲ比１０８％
が得られる。また、同表に示すように、自由層１００に
Ｆｅ膜、固定層にハーフメタルマグネタイト膜を採用し
た場合には、Ｆｅ膜およびハーフメタルマグネタイト膜
のスピン分極率Ｐ１およびＰ２は、それぞれ０．４およ
び１であることから、ＴＭＲ比１３３％が得られる。
スピン分極率Ｐ１は０．３５、ハーフメタルマグネタイ
ト膜のスピン分極率Ｐ２は１であり、ＴＭＲ比１０８％
が得られる。また、同表に示すように、自由層１００に
Ｆｅ膜、固定層にハーフメタルマグネタイト膜を採用し
た場合には、Ｆｅ膜およびハーフメタルマグネタイト膜
のスピン分極率Ｐ１およびＰ２は、それぞれ０．４およ
び１であることから、ＴＭＲ比１３３％が得られる。
【００２４】さらに、自由層１００にＮｉ２５Ｆｅ７５
膜を、固定層にハーフメタルマグネタイト膜を採用した
場合には、Ｎｉ２５Ｆｅ７５膜、ハーフメタルマグネタ
イト膜のスピン分極率Ｐ１およびＰ２は、それぞれ０．
４７および１であることから、ＴＭＲ比１７７％が得ら
れる。
膜を、固定層にハーフメタルマグネタイト膜を採用した
場合には、Ｎｉ２５Ｆｅ７５膜、ハーフメタルマグネタ
イト膜のスピン分極率Ｐ１およびＰ２は、それぞれ０．
４７および１であることから、ＴＭＲ比１７７％が得ら
れる。
【００２５】
【表２】
以上のように、貴金属膜５０／スピネル反強磁性膜３０
０／ハーフメタルマグネタイト膜２００の構成を有する
本実施例の磁性積層膜をＴＭＲ素子に適用することによ
り、従来技術（：ＴＭＲ比約３０％）よりも非常に大き
なＴＭＲ比を確保できる。なお、ハーフメタルマグネタ
イト膜２００に付与されているＫｅ，Ｔ Ｂについては、
実施例１に記載のとおりであり、説明は省略する。 （実施例３）図３は、本発明の一実施例による磁気記録
装置としての磁気デイスク装置に、本発明によるＴＭＲ
素子を適用した装置の概略構成を示したものである。こ
こで、本発明のＴＭＲ素子は、たとえば磁気テープ装置
などのような磁気記録装置、あるおは光磁気デイスク装
置などにも、適用することが可能である。
０／ハーフメタルマグネタイト膜２００の構成を有する
本実施例の磁性積層膜をＴＭＲ素子に適用することによ
り、従来技術（：ＴＭＲ比約３０％）よりも非常に大き
なＴＭＲ比を確保できる。なお、ハーフメタルマグネタ
イト膜２００に付与されているＫｅ，Ｔ Ｂについては、
実施例１に記載のとおりであり、説明は省略する。 （実施例３）図３は、本発明の一実施例による磁気記録
装置としての磁気デイスク装置に、本発明によるＴＭＲ
素子を適用した装置の概略構成を示したものである。こ
こで、本発明のＴＭＲ素子は、たとえば磁気テープ装置
などのような磁気記録装置、あるおは光磁気デイスク装
置などにも、適用することが可能である。
【００２６】図示した磁気デイスク装置は、同心円状の
トラックとよばれる記録領域にデータを記録する、磁気
記録媒体としての磁気デイスク１０と、上記トラックに
データを書き込み、あるいはトラックのデータを読み出
すための磁気ヘッド１８と、上記磁気ヘッド１８を磁気
デイスク１０上の所定位置に移動させるアクチュエータ
手段（ボイスコイルモータ２４、アーム２２、ジンバル
２０などからなる）と、磁気ヘッド１８が読み書きする
データの送受信およびアクチェータ手段の移動などを制
御する制御手段２６などを含んで構成される。本発明に
よるＴＭＲ素子は、上記磁気ヘッドの感磁部に用いられ
る。
トラックとよばれる記録領域にデータを記録する、磁気
記録媒体としての磁気デイスク１０と、上記トラックに
データを書き込み、あるいはトラックのデータを読み出
すための磁気ヘッド１８と、上記磁気ヘッド１８を磁気
デイスク１０上の所定位置に移動させるアクチュエータ
手段（ボイスコイルモータ２４、アーム２２、ジンバル
２０などからなる）と、磁気ヘッド１８が読み書きする
データの送受信およびアクチェータ手段の移動などを制
御する制御手段２６などを含んで構成される。本発明に
よるＴＭＲ素子は、上記磁気ヘッドの感磁部に用いられ
る。
【００２７】上記の装置の動作について以下に説明す
る。少なくとも一枚の回転可能な磁気デイスク１０が回
転軸１２によって支持され、駆動用モータ１４によって
回転させられる。信号の読み取り、書き込みをするため
の磁気ヘッド１８を支持する少なくとも一個のスライダ
１６が、アクチュエータ手段によって磁気デイスク１０
上に近接して配置され、磁気デイスク１０が回転すると
同時に、スライダ１６がデイスク表面を移動することに
よって、目的とするデータが記録されている所定位置に
アクセスする。ここで、スライダ１６は、ジンバル２０
によってアーム２２にとりつけられる。ジンバル２０は
わずかな弾力性を有し、スライダ１６を磁気デイスク１
０に密着させる。アーム２２はアクチュエータ２４に取
り付けられる。
る。少なくとも一枚の回転可能な磁気デイスク１０が回
転軸１２によって支持され、駆動用モータ１４によって
回転させられる。信号の読み取り、書き込みをするため
の磁気ヘッド１８を支持する少なくとも一個のスライダ
１６が、アクチュエータ手段によって磁気デイスク１０
上に近接して配置され、磁気デイスク１０が回転すると
同時に、スライダ１６がデイスク表面を移動することに
よって、目的とするデータが記録されている所定位置に
アクセスする。ここで、スライダ１６は、ジンバル２０
によってアーム２２にとりつけられる。ジンバル２０は
わずかな弾力性を有し、スライダ１６を磁気デイスク１
０に密着させる。アーム２２はアクチュエータ２４に取
り付けられる。
【００２８】アクチュエータ２４としては、ボイスコイ
ルモータ（以下ＶＣＭと称す）がある。ＶＣＭは固定さ
れた磁界中に置かれた移動可能なコイルからなり、コイ
ルの移動方向および移動速度等は、制御手段２６からラ
イン３０を介して与えられる電気信号によって制御され
る。したがって、本実施例によるアクチュエータ手段
は、例えばスライダ１６とジンバル２０とアーム２２と
アクチュエータ２４とライン３０を含んで構成されるも
のである。
ルモータ（以下ＶＣＭと称す）がある。ＶＣＭは固定さ
れた磁界中に置かれた移動可能なコイルからなり、コイ
ルの移動方向および移動速度等は、制御手段２６からラ
イン３０を介して与えられる電気信号によって制御され
る。したがって、本実施例によるアクチュエータ手段
は、例えばスライダ１６とジンバル２０とアーム２２と
アクチュエータ２４とライン３０を含んで構成されるも
のである。
【００２９】磁気デイスクの動作中、磁気デイスク１０
の回転によってスライダ１６とデイスク表面の間に空気
流によるエアベアリングが生じ、それがスライダ１６を
磁気デイスク１０の表面から浮上させる。これによっ
て、磁気デイスク装置の動作中、エアベアリングはジン
バル２０のわずかな弾性力とバランスし、スライダ１６
は磁気デイスク表面に触れずに、かつ磁気デイスク１０
と一定間隔を保って浮上するように維持される。
の回転によってスライダ１６とデイスク表面の間に空気
流によるエアベアリングが生じ、それがスライダ１６を
磁気デイスク１０の表面から浮上させる。これによっ
て、磁気デイスク装置の動作中、エアベアリングはジン
バル２０のわずかな弾性力とバランスし、スライダ１６
は磁気デイスク表面に触れずに、かつ磁気デイスク１０
と一定間隔を保って浮上するように維持される。
【００３０】通常、制御手段２６はロジック回路、メモ
リおよびマイクロプロセッサなどから構成される。そし
て制御手段２６は、各ラインを介して制御信号を送受信
し、かつ磁気デイスク装置の種々の構成手段を制御す
る。例えばモータ１４はライン２８を介して伝達される
モータ駆動信号によって制御される。
リおよびマイクロプロセッサなどから構成される。そし
て制御手段２６は、各ラインを介して制御信号を送受信
し、かつ磁気デイスク装置の種々の構成手段を制御す
る。例えばモータ１４はライン２８を介して伝達される
モータ駆動信号によって制御される。
【００３１】アクチュエータ２４は、ライン３０を介し
たヘッド位置制御信号およびシーク制御信号等によっ
て、選択されたスライダ１６を磁気デイスク１０上の目
的とするデータートラックに移動させ、位置決めするよ
うに制御される。
たヘッド位置制御信号およびシーク制御信号等によっ
て、選択されたスライダ１６を磁気デイスク１０上の目
的とするデータートラックに移動させ、位置決めするよ
うに制御される。
【００３２】そして、制御信号２６は、磁気ヘッド１８
が磁気デイスク１０のデータを読み取り変換した電気信
号を、ライン３２を介して受信し、解読する。また、磁
気デイスク１０にデータとして書き込むための電気信号
を、ライン３２を介して磁気ヘッド１８に送信する。す
なわち、制御手段２６は、磁気ヘッド１８が読み取りま
たは書き込みする情報の送受信を制御している。
が磁気デイスク１０のデータを読み取り変換した電気信
号を、ライン３２を介して受信し、解読する。また、磁
気デイスク１０にデータとして書き込むための電気信号
を、ライン３２を介して磁気ヘッド１８に送信する。す
なわち、制御手段２６は、磁気ヘッド１８が読み取りま
たは書き込みする情報の送受信を制御している。
【００３３】なお制御信号としては、ほかにもアクセス
制御信号およびクロック信号などがある。さらに、磁気
デイスク装置は複数の磁気デイスクやアクチュエータ等
を有し、上記アクチュエータが複数の磁気ヘッドを有し
てもよい。
制御信号およびクロック信号などがある。さらに、磁気
デイスク装置は複数の磁気デイスクやアクチュエータ等
を有し、上記アクチュエータが複数の磁気ヘッドを有し
てもよい。
【００３４】本発明のＴＭＲ素子は、約１１０−１８０
％のＴＭＲ比を有していることから、磁性ランダムアク
セスメモリ（ＭＲＡＭ）にも十分に実用化可能である。
図４にその概略図、図５に原理を示す。
％のＴＭＲ比を有していることから、磁性ランダムアク
セスメモリ（ＭＲＡＭ）にも十分に実用化可能である。
図４にその概略図、図５に原理を示す。
【００３５】図４のように、本発明のＴＭＲ素子５１を
多数、マトリックス状に配置し、ビット線６０とワード
線６１の各１本を選んで適当な電流を流せば、交点のＴ
ＭＲ素子のみが自由層１００の磁化方向を変える。これ
によってマトリックス上の任意のＴＭＲ素子に情報を記
録し、あるいは上記情報を再生できる。
多数、マトリックス状に配置し、ビット線６０とワード
線６１の各１本を選んで適当な電流を流せば、交点のＴ
ＭＲ素子のみが自由層１００の磁化方向を変える。これ
によってマトリックス上の任意のＴＭＲ素子に情報を記
録し、あるいは上記情報を再生できる。
【００３６】図５に示すように、書き込みはビット電流
７０とワード電流７１の作る合成磁界により行う。本図
では、自由層１００の磁気モーメントとハーフメタルマ
グネタイト膜２００の磁気モーメントが平行の時「１」
の記録、反平行の時「０」の記録に対応させた。
７０とワード電流７１の作る合成磁界により行う。本図
では、自由層１００の磁気モーメントとハーフメタルマ
グネタイト膜２００の磁気モーメントが平行の時「１」
の記録、反平行の時「０」の記録に対応させた。
【００３７】一方、読み出しは、ワード電流７１を流す
と同時に、ＴＭＲ素子５１にセンス電流７２を流して検
出する。図５の場合、ワード電流７１を紙面表方向から
裏面方向に流すと、ワード電流７１は電流磁界８０を作
ることから、「１」の記録に対しては自由層１００の磁
気モーメントの方向は不変であり、よって抵抗変化な
し、「０」の記録に対しては自由層１００の磁気モーメ
ントの方向は１８０°反転し、よって抵抗大から小の変
化ありとして、それぞれ再生することができる。
と同時に、ＴＭＲ素子５１にセンス電流７２を流して検
出する。図５の場合、ワード電流７１を紙面表方向から
裏面方向に流すと、ワード電流７１は電流磁界８０を作
ることから、「１」の記録に対しては自由層１００の磁
気モーメントの方向は不変であり、よって抵抗変化な
し、「０」の記録に対しては自由層１００の磁気モーメ
ントの方向は１８０°反転し、よって抵抗大から小の変
化ありとして、それぞれ再生することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上、詳述したように、少なくとも、貴
金属膜／スピネル反強磁性膜／ハーフメタルマグネタイ
ト膜とした磁性積層膜を含むＴＭＲ素子とすることによ
り、ＴＭＲ比約１１０−１８０％を有する「スピンバル
ブタイプ」のＴＭＲ素子を実現できた。従って、従来構
造より高出力なＴＭＲ素子、さらには高記録密度磁気記
録再生装置を提供できる。
金属膜／スピネル反強磁性膜／ハーフメタルマグネタイ
ト膜とした磁性積層膜を含むＴＭＲ素子とすることによ
り、ＴＭＲ比約１１０−１８０％を有する「スピンバル
ブタイプ」のＴＭＲ素子を実現できた。従って、従来構
造より高出力なＴＭＲ素子、さらには高記録密度磁気記
録再生装置を提供できる。
【図１】本発明の一実施例の磁性積層膜の基本構成を示
した断面図。
した断面図。
【図２】本発明の一実施例のＴＭＲ素子の基本構成を示
す断面図。
す断面図。
【図３】本発明一実施例によるＴＭＲ素子を用いた磁気
デイスク装置の概略構成図。
デイスク装置の概略構成図。
【図４】本発明の一実施例によるＭＲＡＭの基本構成を
示す要部斜視図。
示す要部斜視図。
【図５】ＭＲＡＭの動作原理の説明図。
１０…磁気デイスク、１２…回転軸、１４…モータ、１
６…スライダ、１８…磁気ヘッド、２０…ジンバル，２
２…アーム、２４…アクチュエータ、２６…制御手段、
２８，３０，３２…ライン、５０…貴金属膜、１００…
自由層、２００…ハーフメタルマグネタイト膜、３００
…スピネル反強磁性膜、４００…障壁層、５００、上部
電極、６００…絶縁膜、７００…硬磁性膜、５１…ＴＭ
Ｒ素子、６０…ビット線、６１…ワード線、７０…ビッ
ト電流、７１…ワード電流、７２…センス電流、８０…
ワード線が作る電流磁界。
６…スライダ、１８…磁気ヘッド、２０…ジンバル，２
２…アーム、２４…アクチュエータ、２６…制御手段、
２８，３０，３２…ライン、５０…貴金属膜、１００…
自由層、２００…ハーフメタルマグネタイト膜、３００
…スピネル反強磁性膜、４００…障壁層、５００、上部
電極、６００…絶縁膜、７００…硬磁性膜、５１…ＴＭ
Ｒ素子、６０…ビット線、６１…ワード線、７０…ビッ
ト電流、７１…ワード電流、７２…センス電流、８０…
ワード線が作る電流磁界。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｆ 41/18 Ｈ０１Ｆ 41/20
41/20 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
Claims (5)
- 【請求項１】反強磁性膜と強磁性膜とを順次積層してな
る磁性積層膜であって、上記反強磁性膜、強磁性膜は、
それぞれ、スピネル構造の結晶構造を有する反強磁性
膜、ハーフメタルマグネタイト膜であって、上記反強磁
性膜の下地膜に貴金属膜を配置したことを特徴とする磁
性積層膜。 - 【請求項２】反強磁性膜と強磁性膜とを順次積層してな
る磁性積層膜を含むＴＭＲ素子であって、上記反強磁性
膜、強磁性体膜は、それぞれ、スピネル構造の結晶構造
を有する反強磁性膜、ハーフメタルマグネタイト膜であ
って、上記反強磁性膜の下地膜に貴金属膜を配置したこ
とを特徴とするＴＭＲ素子。 - 【請求項３】少なくとも、下部電極上に、貴金属膜と、
スピネル構造の結晶構造を有する反強磁性膜と、上記反
強磁性膜により磁化方向が固定されているハーフメタル
マグネタイト膜と、障壁層と、外部磁界に応じて磁化方
向が自由に変化する自由層と、上部電極とを含み、順次
積層して構成されることを特徴とするＴＭＲ素子。 - 【請求項４】請求項１、２および３のいずれか記載のＴ
ＭＲ素子において、上記反強磁性膜が、ＣｕＦｅ
２Ｏ４、あるいはＣｏＦｅ２Ｏ４であることを特徴とす
るＴＭＲ素子。 - 【請求項５】情報を記録する磁気記録媒体と、上記情報
を読み取りまたは書き込みする、請求項２から請求項４
までのいずれか記載のＴＭＲ素子を少なくとも一つ有す
る磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体上
の所定の位置に移動させるアクチュエータ手段と、上記
磁気ヘッドが読み取りまたは書き込みする上記情報の送
受信とアクチエータ手段の移動を制御する制御手段とを
有して構成されることを特徴とする磁気記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001190586A JP2003008104A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | ハーフメタルマグネタイト膜を固定層化させたｔｍｒ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001190586A JP2003008104A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | ハーフメタルマグネタイト膜を固定層化させたｔｍｒ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003008104A true JP2003008104A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19029336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001190586A Pending JP2003008104A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | ハーフメタルマグネタイト膜を固定層化させたｔｍｒ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003008104A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6781801B2 (en) * | 2001-08-10 | 2004-08-24 | Seagate Technology Llc | Tunneling magnetoresistive sensor with spin polarized current injection |
| WO2010032527A1 (ja) * | 2008-09-18 | 2010-03-25 | 国立大学法人大阪大学 | 磁気抵抗効果膜、及びこれを具えた磁気抵抗効果素子、並びに磁気デバイス |
| JP2020522119A (ja) * | 2018-04-17 | 2020-07-27 | コリア ユニバーシティ リサーチ アンド ビジネス ファウンデーションＫｏｒｅａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ | 磁気素子 |
-
2001
- 2001-06-25 JP JP2001190586A patent/JP2003008104A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6781801B2 (en) * | 2001-08-10 | 2004-08-24 | Seagate Technology Llc | Tunneling magnetoresistive sensor with spin polarized current injection |
| WO2010032527A1 (ja) * | 2008-09-18 | 2010-03-25 | 国立大学法人大阪大学 | 磁気抵抗効果膜、及びこれを具えた磁気抵抗効果素子、並びに磁気デバイス |
| JP2010073882A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Osaka Univ | 磁気抵抗効果膜、及びこれを具えた磁気抵抗効果素子、並びに磁気デバイス |
| JP2020522119A (ja) * | 2018-04-17 | 2020-07-27 | コリア ユニバーシティ リサーチ アンド ビジネス ファウンデーションＫｏｒｅａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ | 磁気素子 |
| US11163023B2 (en) | 2018-04-17 | 2021-11-02 | Korea University Research And Business Foundation | Magnetic device |
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