JP2003296907A - 磁気抵抗効果膜を有する磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置 - Google Patents
磁気抵抗効果膜を有する磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置Info
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Abstract
号品質の高い磁気記録再生が可能な磁気ディスク装置を
提供する。 【解決手段】 非磁性基板(11)上に形成された記録
層(13)を有する磁気記録媒体(10)と、磁気記録
媒体(10)上方にトラック幅方向に沿って配置される
磁気抵抗効果膜(32)およびトラック方向に沿って磁
気抵抗効果膜の両端を挟み磁気抵抗効果膜の膜面に垂直
にセンス電流を流す一対の電極を含む磁気ヘッド(2
0)とを有し、記録層(13)の磁化容易軸方向がセン
ス電流の通電により発生する磁界の方向であるトラック
幅方向と直交し、記録層(13)のトラック幅方向の残
留磁化MAと前記記録層の磁化容易軸方向の残留磁化Me
との比がMA/Me<0.6を満たす磁気ディスク装置。
Description
信号検出が可能な磁気抵抗効果膜を有する磁気ヘッドを
用いた磁気ディスク装置に関する。
応できる磁気ヘッドとして、垂直通電型磁気抵抗効果膜
(CPP−MR膜)やトンネル磁気抵抗効果膜(TMR
膜)を用いたものが注目されている。これらの磁気抵抗
効果膜は、シールド層/電極層/磁化自由層/非磁性層
/磁化固着層/反強磁性層/電極層/シールド層という
積層構造を有し、トラック方向に沿って膜面に垂直方向
にセンス電流を流して磁気記録を検出する。これらの磁
気抵抗効果膜では電極層が磁気抵抗効果膜の上下に設け
られており、狭トラック化できるため高密度化に対応で
きる。
R膜を用いた磁気ヘッドと、面内記録媒体とを組み合わ
せた磁気ディスク装置が知られている。従来用いられて
いる面内記録層は、磁化容易軸が面内でランダムに向い
ているかまたはわずかに異方性を有するものである。
直にセンス電流を流す構成の磁気抵抗効果型再生ヘッド
を用いた場合には、トラック幅方向にセンス電流磁界が
発生し、このセンス電流磁界によって面内記録媒体上の
記録情報の劣化、具体的にはノイズ増大や記録分解能劣
化が引き起こされるという問題があることがわかってき
た。
信号劣化を防ぎ、高密度化に対応した信号品質の高い磁
気記録再生が可能な磁気ディスク装置を提供することに
ある。
気ディスク装置は、非磁性基板上に形成された記録層を
有する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体上方にトラッ
ク幅方向に沿って配置される磁気抵抗効果膜およびトラ
ック方向に沿って前記磁気抵抗効果膜の両端を挟み前記
磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を流す一対の
電極を含む磁気ヘッドとを有し、前記記録層の磁化容易
軸方向が前記センス電流の通電により発生する磁界の方
向であるトラック幅方向と直交し、前記記録層のトラッ
ク幅方向の残留磁化MAと前記記録層の容易軸方向の残
留磁化Meとの比がMA/Me<0.6を満たすものであ
る。
明の実施形態を説明する。
用いた磁気ヘッドと面内記録媒体とを組み合わせた従来
の磁気ディスク装置において記録情報の劣化が引き起こ
される原因について検討した。その結果、面内記録媒体
において記録品質を決定する磁化転移部にトラック幅方
向にセンス電流磁界が印加されると、磁化転移部が乱さ
れ、その結果としてノイズ増大や記録分解能劣化につな
がることを見出した。以下、本発明の磁気ディスク装置
と従来の磁気ディスク装置とを比較しながら説明する。
スク装置の概略的な構成を示す斜視図である。図1に
は、垂直磁気ディスク装置に搭載される磁気ディスクお
よび磁気ヘッドを示している。
非磁性基板11上に垂直記録層13および保護層14を
有する。垂直記録層12の磁化容易軸は膜面に対してほ
ぼ垂直になっている。必要に応じて、非磁性基板11と
垂直記録層13との間に、軟磁性下引き層や下地層など
を設けてもよい。
0が配置される。この磁気ヘッド20は、トラック方向
に沿って、下シールド21、磁気抵抗効果膜(図1には
示されていない)、および上シールド22を含む再生ヘ
ッドと、記録磁極23および記録磁極23に作用する励
磁コイル24を含む記録ヘッドとを有する。記録再生一
体型の磁気ヘッドでは、上シールド22は記録磁極23
と磁気的に結合して記録ヘッドの一部としても機能す
る。この場合、上シールド22はリーディング磁極、記
録磁極23はトレーリング磁極である。図1において
は、記録磁極23の下方に位置する磁気ディスクに、ト
ラック幅Tの記録トラックを示している。
対向面(ABS)に平行な平面で切断した断面図であ
る。再生ヘッドは磁気抵抗効果膜としていわゆるCPP
(Current perpendicular to plane)−MR膜(垂直通
電型磁気抵抗効果膜)を用いたものである。図2に示す
ように、下シールド21と上シールド22との間には、
トラック方向に沿って、下電極31、磁気抵抗効果膜3
2および上電極33が順次積層されて形成されている。
下電極31は下シールド21に接続され、上電極33は
上シールド22に接続されており、下シールド21およ
び上シールド22は磁気抵抗効果膜32にセンス電流を
流すためのリードとしても機能し、センス電流は一方の
シールドから他方のシールドへ流される。磁気抵抗効果
膜32のトラック幅方向に沿う両側には、1対のハード
バイアス膜34a、34bが設けられている。下電極3
1、磁気抵抗効果膜32、上電極33およびハードバイ
アス膜34a、34bは、絶縁膜35によって囲まれて
いる。
図3の磁気抵抗効果膜は、下電極31側から順に、磁化
自由層(フリー層)41、金属で形成された非磁性層4
2、磁化固着層(ピン層)43、反強磁性層44、上電
極33を積層した構造を有する。必要に応じて、磁化自
由層41の下に下地層を設けてもよく、反強磁性層44
の上に保護層を設けてもよい。磁化自由層41、非磁性
層42、磁化固着層43、反強磁性層44の積層順序は
上記と逆でもよい。
O3などの絶縁体で形成された非磁性層42を有するT
MR膜(トンネル磁気抵抗効果膜)を用いてもよい。
気ディスク装置の動作を説明する。磁気ディスク10
は、非磁性基板11上に、軟磁性下引き層12、垂直記
録層13および保護層14を有する。磁気ディスク10
の記録トラックには、上向きまたは下向きに磁化された
記録セルが形成されている。垂直記録がなされる磁気デ
ィスクの記録層は、トラック幅方向にはほとんど磁化さ
れておらず、記録層のトラック幅方向の磁化MAと記録
層の磁化容易軸方向(膜面垂直方向)の磁化Meとの比
はMA/Me<0.6を満たしている。
とえば上シールド22から下シールド21へ向かって磁
気抵抗効果膜32の膜面に垂直に流す。再生ヘッドが走
行するにつれて、磁気抵抗効果膜32の磁化自由層の磁
化は、記録セルの磁化に応じて回転する。磁化自由層の
磁化方向が磁化固着層の磁化方向に対して平行になった
ときには、磁気抵抗効果膜32の抵抗は小さくなる。磁
化自由層の磁化方向が磁化固着層の磁化方向に対して反
平行になったときには、磁気抵抗効果膜32の抵抗は大
きくなる。この抵抗変化は、センス電流が流れる回路の
電圧変化として検出される。
の方向は磁気記録媒体面でトラック幅方向に向いてお
り、記録層の磁化容易軸方向(膜面垂直方向)と直交し
ている。つまり、センス電流磁界Hの方向は記録層13
の磁化困難軸方向となるため、記録層13の磁化状態は
センス電流磁界Hによる影響を受けることなく安定に保
持される。
の構成を有するCPP−MR膜を含む再生ヘッドと面内
記録媒体とを組み合わせた従来の磁気ディスク装置の動
作を説明する。磁気ディスク10’は、非磁性基板11
上に、下地層15、面内記録層16および保護層14を
有する。この面内記録層16では、磁化容易軸が面内で
ランダムに向いている。磁気ディスク10’の記録トラ
ックには、ほぼトラック方向に沿って磁化された記録セ
ルが形成されている。上記と同様に、磁気記録を読み出
すために、センス電流を上シールド22から下シールド
21へ向かって磁気抵抗効果膜32の膜面に垂直に流す
と、センス電流磁界Hの方向は磁気記録媒体面でトラッ
ク幅方向に向く。
検出信号に基づいて信号処理が行われる)では磁化がつ
き合わせ磁化となっており、磁化転移部内では局所的に
トラック方向に向いていない磁化成分が存在する。この
ような不安定な磁化転移部に対して、トラック幅方向に
センス電流磁界Hが印加されると、磁化移転部の局所磁
化はトラック幅方向に向きやすくなる。その結果、磁化
転移の急峻な変化が弱まり、ノイズが大きくなって信号
の劣化につながる。また、長期的には磁化転移幅の広が
りを招き、分解能を低下させる原因となる。
記録層の磁化転移部に印加されるセンス電流磁界の影響
を説明する。図6(a)は磁化転移部の直上に磁気抵抗
効果膜が位置し、磁気抵抗効果膜から磁化転移部にトラ
ック幅方向に沿ってセンス電流磁界Hが印加されている
状態を示している。図6(b)は、記録直後の磁化転移
幅がaであるのに対し、再生を繰り返した後の磁化転移
幅がaaに広がることを示している。この現象は分解能
の劣化につながる。
に再生した場合と、1000時間連続して再生した(す
なわちトラック幅方向にセンス電流磁界Hを印加し続け
た)後に再生した場合で、記録密度と再生出力との関係
を示す。この図では、低記録密度で得られる出力の30
%の出力が得られる記録密度(D30)を比較している。
図7からわかるように、記録直後にはD30が1000k
fciであったのに対し、1000時間後にはD30が9
00kfciと10%劣化している。このように面内記
録媒体では、分解能の顕著な劣化が見られる。
録媒体(図8)と垂直記録媒体(図9)における出力の
経時変化を比較する。ここでは、面内記録媒体でも垂直
記録媒体でも、再生ヘッドを記録トラックからはずして
(オフトラックで)所定時間走行させて再生した後に記
録トラックで再生した出力と、再生ヘッドを記録トラッ
ク上で(オフトラックで)所定時間走行させた後に記録
トラックで再生した出力を測定して、出力の経時変化を
調べている。
体でも垂直記録媒体でも、オフトラック再生後の出力の
経時的な減少傾向は同様である。この出力の減少傾向
は、熱揺らぎに起因している。一方、図8に示すよう
に、面内記録媒体ではオントラック再生後の出力の経時
的な減少が著しい。これに対して、図9に示すように、
垂直記録媒体ではオントラック再生後の出力は、オフト
ラック再生後の出力とほとんど変わらず、熱揺らぎによ
る劣化のみが認められる。つまり、垂直記録媒体では、
磁気抵抗効果膜からトラック幅方向にセンス電流磁界H
が印加されても、記録状態が劣化することはないといえ
る。
方向に磁気異方性を有し、記録層のトラック幅方向の残
留磁化MAと記録層の磁化容易軸方向の残留磁化Meとの
比がMA/Me<0.6を満たしていれば、上記と同様な
効果が得られる。
録信号劣化を防ぎ、高密度化に対応した信号品質の高い
磁気記録再生が可能な磁気ディスク装置を提供すること
ができる。
概略的な構成を示す斜視図。
対向面に平行な平面で切断した断面図。
作を説明するための斜視図。
の斜視図。
流磁界の影響を説明するための図。
合と、1000時間連続して再生した後に再生した場合
で、記録密度と再生出力との関係を示す図。
図。
図。
Claims (5)
- 【請求項1】非磁性基板上に形成された記録層を有する
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体上方にトラック幅方
向に沿って配置される磁気抵抗効果膜およびトラック方
向に沿って前記磁気抵抗効果膜の両端を挟み前記磁気抵
抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を流す一対の電極を
含む磁気ヘッドとを有し、前記記録層の磁化容易軸方向
が前記センス電流の通電により発生する磁界の方向であ
るトラック幅方向と直交し、前記記録層のトラック幅方
向の残留磁化MAと前記記録層の磁化容易軸方向の残留
磁化Meとの比がMA/Me<0.6を満たすことを特徴
とする磁気ディスク装置。 - 【請求項2】 前記磁気記録媒体は、垂直記録媒体であ
ることを特徴とする請求項1記載の磁気ディスク装置。 - 【請求項3】 前記磁気記録媒体は、トラック方向に磁
気異方性を有する面内記録媒体であることを特徴とする
請求項1記載の磁気ディスク装置。 - 【請求項4】 前記磁気抵抗効果膜は、磁化自由層、金
属で形成された非磁性層、磁化固着層および反強磁性層
を積層した構造を有することを特徴とする請求項1記載
の磁気ディスク装置。 - 【請求項5】 前記磁気抵抗効果膜は、磁化自由層、絶
縁体で形成された非磁性層、磁化固着層および反強磁性
層を積層した構造を有することを特徴とする請求項1記
載の磁気ディスク装置。
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