JP2005518106A - 磁気抵抗型スピンバルブセンサ及び磁気記憶装置 - Google Patents

磁気抵抗型スピンバルブセンサ及び磁気記憶装置 Download PDF

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Abstract

磁気抵抗型スピンバルブセンサは、磁性材料からなる第１の層と、第１の層上に設けられ磁性材料からなる第２の層と、第２の層上に設けられ磁性材料からなる第３の層とを備え、第１、第２及び第３の層は、多層構造のフリー層を構成する。

Description

本発明は、磁気抵抗型スピンバルブセンサ及び磁気記憶装置に係り、特に出力を向上するための構造を有する磁気抵抗型スピンバルブセンサと、そのような磁気抵抗効果型スピンバルブセンサを用いる磁気記憶装置に関する。
典型的な磁気抵抗効果型スピンバルブセンサは、ベース層、第１の（ピン）磁性層、スペーサ層及び第２の磁性（フリー）層がこの順序で積層された構造を有する。磁気抵抗効果型スピンバルブセンサの出力を増大させることで、高記録密度の磁気記録媒体から情報を読むことができる。
磁気抵抗効果型スピンバルブセンサのジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）は、S. S. P.
Parkin,"Origin of Enhanced Magnetoresistance of Magnetic Multilayers:
Spin-Dependent Scattering from Magnetic Interface States", Phys. Rev.
Lett., vol.71(10), pp.1641-1644 (1993)、B. Dieny et al., "Giant
magnetoresistance in soft ferromagnetic multilayers", Phys. Rev. B.,
vol.43(1), pp.1297-1300 (1991)、J. Barnas et al., "Novel magnetoresistance
effect in layered magnetic structures: Theory and experiment", Phys. Rev.
B., vol.42(13), pp.8110-8120 (1990)、及びB. Dieny, "Classical theory of giant
magnetoresistance in spin-valve multilayers: influence of thicknesses, number
of periods, bulk and interfacial spin-dependent scattering", J. Phys.:
Condens. Matter, vol.5, pp.8009-8021 (1992)からも理解できるように、界面、バルク及びスピンに依存する不純物散乱の組み合わせに起因する。
磁気抵抗効果型スピンバルブセンサのフリー層又はピン層に更なる磁性界面を形成することで、磁気抵抗特性を向上することができる。又、磁気抵抗効果型スピンバルブセンサのＧＭＲは、フリー層の膜厚を減少させることで増加できることが知られている。これは、磁束密度と膜厚の積、即ち、ｔＢｓ値がフリー層の膜厚の減少に応じて減少するからである。ここで、ｔはフリー層の膜厚を示し、Ｂｓはフリー層の磁束密度を示す。
S. S. P. Parkin,"Origin ofEnhanced Magnetoresistance of Magnetic Multilayers: Spin-Dependent Scatteringfrom Magnetic Interface States", Phys. Rev. Lett., vol.71(10),pp.1641-1644 (1993) B. Dieny et al., "Giantmagnetoresistance in soft ferromagnetic multilayers", Phys. Rev. B.,vol.43(1), pp.1297-1300 (1991) J. Barnas et al., "Novelmagnetoresistance effect in layered magnetic structures: Theory andexperiment", Phys. Rev. B., vol.42(13), pp.8110-8120 (1990) B. Dieny, "Classical theoryof giant magnetoresistance in spin-valve multilayers: influence of thicknesses,number of periods, bulk and interfacial spin-dependent scattering", J.Phys.: Condens. Matter, vol.5, pp.8009-8021 (1992) W. F. Egelhoff, Jr. et al.,"Specular electron scattering in metallic thin films", J. Vac. Sci.Technol. B, vol.17(4), pp.1702-1707 (1999)
しかし、フリー層の膜厚を減少させると、ピン層とフリー層の間で小さな保磁力及び小さな層間結合磁界を維持するのは難しくなる。この結果、磁気抵抗効果型スピンバルブセンサの熱安定性が低下し、ノイズが発生してしまう。このため、熱安定性の向上とノイズ発生の抑制を両立するのは難しいという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決し得る磁気抵抗型スピンバルブセンサ及び磁気記憶装置を提供することを概括的目的とする。
本発明のより具体的な目的は、磁性材料からなる第１の層と、該第１の層上に設けられ磁性材料からなる第２の層と、該第２の層上に設けられ磁性材料からなる第３の層とを備え、該第１、第２及び第３の層は、多層構造のフリー層を構成する磁気抵抗型スピンバルブセンサを提供することにある。本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサによれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる。
本発明の他の目的は、磁性材料からなる第１の層と、該第１の層上に設けられ非磁性材料からなる第２の層と、該第２の層上に設けられ磁性材料からなる第３の層とを備え、該第１、第２及び第３の層は、多層構造のフリー層を構成する磁気抵抗型スピンバルブセンサを提供することにある。本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサによれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる。
更に本発明の目的は、フリー層を構成する磁性材料からなる磁性層と、該磁性層上に設けられた第１の鏡面散乱層と、該第１の鏡面散乱層上に設けられた第１の保護層と、該第１の保護層上に設けられた第２の鏡面散乱層と、該第２の鏡面散乱層上に設けられた第２の保護層とを備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサを提供することにある。本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサによれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる。
本発明の他の目的は、金属材料からなるスペーサ層と、該スペーサ層上に設けられフリー層を構成するアモルファス材料からなる磁性層と、該磁性層上に設けられた鏡面散乱層とを備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサを提供することにある。本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサによれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる。
本発明の他の目的は、磁気記録媒体から情報を読む磁気記憶装置であって、該磁気記録媒体から情報を読む磁気抵抗型スピンバルブセンサを備え、該磁気抵抗型スピンバルブセンサは、磁性材料からなる第１の層と、該第１の層上に設けられ磁性材料又は非磁性材料からなる第２の層と、該第２の層上に設けられ磁性材料からなる第３の層とを備え、該第１、第２及び第３の層は、多層構造のフリー層を構成する磁気記憶装置を提供することにある。本発明になる磁気記憶装置によれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる。
更に本発明の他の目的は、磁気記録媒体から情報を読む磁気記憶装置であって、該磁気記録媒体から情報を読む磁気抵抗型スピンバルブセンサを備え、該磁気抵抗型スピンバルブセンサは、フリー層を構成する磁性材料からなる磁性層と、該磁性層上に設けられた第１の鏡面散乱層と、該第１の鏡面散乱層上に設けられた第１の保護層と、該第１の保護層上に設けられた第２の鏡面散乱層と、該第２の鏡面散乱層上に設けられた第２の保護層とを備えた磁気記憶装置を提供することにある。本発明になる磁気記憶装置によれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる。
本発明の他の目的は、磁気記録媒体から情報を読む磁気記憶装置であって、該磁気記録媒体から情報を読む磁気抵抗型スピンバルブセンサを備え、該磁気抵抗型スピンバルブセンサは、金属材料からなるスペーサ層と、該スペーサ層上に設けられフリー層を構成するアモルファス材料からなる磁性層と、該磁性層上に設けられた鏡面散乱層とを備えた磁気記憶装置を提供することにある。本発明になる磁気記憶装置によれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる。
本発明の他の目的及び特長は、以下に図面と共に述べる説明より明らかとなろう。
本発明によれば、ノイズの発生を抑制しつつ、ＭＲ特性及び熱安定性の両方を向上させることができる磁気抵抗型スピンバルブセンサ及び磁気記憶装置を実現できる。
本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第１実施例の要部を示す断面図である。 第２の磁性層の多層構造を示す断面図である。 第２の磁性層の他の多層構造を示す断面図である。 多層構造を有する第２の磁性層の面積抵抗変化を示す図である。 第１の磁性層と第２の磁性層間の層間結合磁界を示す図である。 単層構造のフリー層を有する磁気抵抗型スピンバルブセンサの面積抵抗変化を示す図である。 多層構造を有する第２の磁性層の面積抵抗変化を示す図である。 第１の磁性層と第２の磁性層間の層間結合磁界を示す図である。 本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例の要部を示す断面図である。 磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの面積抵抗変化を示す図である。 磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの層間結合磁界を示す図である。 磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの保磁力を示す図である。 磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサにおける反強磁性層とピン層間の層間結合磁界を示す図である。 磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサにおける磁束密度と膜厚の積を示す図である。 本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第３実施例の要部を示す断面図である。 単一鏡面散乱キャッピング及び２層鏡面散乱キャッピングを備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサのマイナーループ特性を示す図である。 本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第４実施例の要部を示す断面図である。 磁気抵抗型スピンバルブセンサの第４実施例で得られるセンサ出力のシミュレーション結果を示す図である。 本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。 磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
以下に、本発明の実施例を説明する。
本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第１実施例を、図１と共に説明する。図１は、本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第１実施例の要部を示す断面図である。図１に示す磁気抵抗型スピンバルブセンサは、基板１、下地層２、反強磁性層３、第１の磁性層４、スペーサ層５及び第２の磁性層６からなる。
下地層２は、例えばＴａ層と、Ｔａ層上に形成されたＮｉＦｅ層を含む多層構造を有する。又、反強磁性層３は、例えばＰｄＰｔＭｎからなり、ピニング層を構成する。
第１の磁性層４は、Ｃｏ合金等の磁性材料からなり、単層構造を有しても、後述する第２の磁性層６の場合のように多層構造を有しても良い。第１の磁性層４は、磁気抵抗型スピンバルブセンサのピン層を構成する。スペーサ層５は、Ｃｕ等の非磁性材料からなる。
第２の磁性層６は、図２又は図３に示す多層構造を有し、磁気抵抗型スピンバルブセンサのフリー層を構成する。
図２に示す第２の磁性層６は、第１の層６−１、第２の層６−２及び第３の層６−３からなる。第１、第２及び第３の層６−１，６−２，６−３の各々は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｂ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料で構成されている。又、第１、第２及び第３の層６−１，６−２，６−３の各々の膜厚は、０より大きく２０Åより小さい値を有する。第１の変形例では、図２に示す多層構造が規則的に、即ち、スペーサ層５上に複数回繰り返し設けられている。
他方、図３に示す第２の磁性層６は、第１の層６−１１、第２の層６−１２及び第３の層６−１３からなる。第１及び第３の層６−１１，６−１３の各々は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｂ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料で構成されている。又、第１及び第３の層６−１１，６−１３の各々の膜厚は、０より大きく２０Åより小さい値を有する。更に、第２の層６−１２は、Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された非磁性材料で構成されている。第２の変形例では、図３に示す多層構造が規則的に、即ち、スペーサ層５上に複数回繰り返し設けられている。
図４は、多層構造を有する第２の磁性層６の面積抵抗変化ΔＲを示す図であり、図５は、第１の磁性層４と第２の磁性層６間の層間結合磁界Ｈｉｎを示す図である。図４及び図５は、第１の層６−１がＣｏＦｅＢからなり膜厚ｔ１を有し、第２の層６−２がＮｉＦｅからなり膜厚ｔを有し、第３の層６−３がＣｏＦｅＢからなり膜厚ｔ１を有し、ｔ１＋ｔ＋ｔ１＝５０Åの場合を示す。
図４中、左側の縦軸は面積抵抗変化ΔＲ、右側の縦軸は反強磁性層３と第１の磁性層４間の層間結合磁界Ｈｅｘ、横軸は第２の層６−２の膜厚ｔを示す。又、記号「●」は面積抵抗変化ΔＲを示し、記号「□」は層間結合磁界Ｈｅｘを示す。
図５中、左側の縦軸は第１の磁性層４と第２の磁性層６間の層間結合磁界Ｈｉｎを示し、右側の縦軸は第２の磁性層６の保磁力Ｈｃを示し、横軸は第２の層６−２の膜厚ｔを示す。又、記号「●」は層間結合磁界Ｈｉｎを示し、記号「□」は保磁力Ｈｃを示す。
この場合、ｔ＝２２．５Åでｔ１＝５Åのときに面積抵抗変化ΔＲが最適値となることがわかる。
図６は、比較用に、単層構造のフリー層を有する磁気抵抗型スピンバルブセンサの面積抵抗変化ΔＲを示す図である。この比較用の磁気抵抗型スピンバルブセンサは、下地層を構成する膜厚が５０ÅのＴａ層及び膜厚が２０ÅのＮｉＦｅ層と、反強磁性層を構成する膜厚が１６ÅのＰｄＰｔＭｎ層と、ピン層を構成する膜厚が１５ÅのＣｏＦｅＢ層、膜厚が７．５ÅのＲｕ層及び膜厚が２５ÅのＣｏＦｅＢ層と、スペーサ層を構成する膜厚が３０ÅのＣｕ層と、膜厚がｔÅのＣｏＦｅＢフリー層と、キャップ層を構成する膜厚が５０ÅのＴａ層とからなる。
図４及び図５を図６と比較すればわかるように、本実施例によれば、面積抵抗変化ΔＲが０．８７Ωから１．００Ωに改善される。つまり、単層構造を有するフリー層の場合、総面積抵抗変化ΔＲは、一般的にはフリー層の膜厚が減少するに従い増加するが、多層構造のフリー層、即ち、第１、第２及び第３の層６−１，６−２，６−３からなる第２の磁性層６を備える本実施例では、これとは逆の現象が観測された。
図７は、多層構造を有する第２の磁性層６の面積抵抗変化ΔＲを示す図であり、図８は、第１の磁性層４と第２の磁性層６間の層間結合磁界Ｈｉｎを示す図である。図７及び図８は、第１の層６−１がＣｏＦｅＢからなり膜厚ｔを有し、第２の層６−２がＮｉＦｅからなり６０Åの膜厚を有し、第３の層６−３がＣｏＦｅＢからなり膜厚ｔを有する場合を示す。
図７中、左側の縦軸は面積抵抗変化ΔＲ、右側の縦軸は層間結合磁界Ｈｅｘ、横軸は第１及び第３の層６−１，６−３の膜厚ｔを示す。又、記号「●」は面積抵抗変化ΔＲを示し、記号「□」は層間結合磁界Ｈｅｘを示す。
図８中、左側の縦軸は層間結合磁界Ｈｉｎを示し、右側の縦軸は第２の磁性層６の保磁力Ｈｃを示し、横軸は第１及び第３の層６−１，６−３の膜厚ｔを示す。又、記号「●」は層間結合磁界Ｈｉｎを示し、記号「□」は保磁力Ｈｃを示す。
図７及び図８を図６と比較すればわかるように、本実施例によれば、ｔ＝１２Å、即ち、第２の磁性層６の合計膜厚が３０Åの場合、面積抵抗変化ΔＲが０．９４Ωから１．２５Ωに改善される。
次に、本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例を、図９と共に説明する。図９は、本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例の要部を示す断面図である。図９中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図９に示す磁気抵抗型スピンバルブセンサは、鏡面散乱層７及び金属キャップ層８を更に有する。第２の磁性層６は、図２又は図３に示す多層構造を有しても良い。
鏡面散乱層７は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２及びこれらの合金からなるグループから選択された材料で構成されている。鏡面散乱層７の膜厚は、０より大きく３０Åより小さい値を有する。金属キャップ層８は、例えばＣｕからなり、磁気抵抗型スピンバルブセンサの保護層を構成する。
図１０は、磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの面積抵抗変化ΔＲを示す図である。図１０中、縦軸は面積抵抗変化ΔＲを示し、横軸は磁束密度と膜厚の積ｔＢｓを示す。ここで、ｔは第２の磁性層６（即ち、フリー層）の膜厚を示し、Ｂｓは第２の磁性層６（即ち、フリー層）の磁束密度を示す。
図１１は、磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの層間結合磁界Ｈｉｎを示す図である。図１１中、縦軸は第１及び第２の磁性層４，６（即ち、ピン層とフリー層）間の層間結合磁界Ｈｉｎを示し、横軸は磁束密度と膜厚の積ｔＢｓを示す。
図１２は、磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの保磁力Ｈｃを示す図である。図１２中、縦軸は保磁力Ｈｃを示し、横軸は磁束密度と膜厚の積ｔＢｓを示す。
図１３は、磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサにおける層間結合磁界Ｈｅｘを示す図である。図１３中、縦軸は層間結合磁界Ｈｅｘを示し、横軸は磁束密度と膜厚の積ｔＢｓを示す。
図１０〜図１３において、記号「●」は、ＣｏＦｅの第１の層、ＮｉＦｅの第２の層及びＣｏＦｅの第３の層からなる多層構造を有する第２実施例の第２の磁性層６の特性を示す。記号「■」は、ＣｏＦｅ層及びＮｉＦｅ層からなる２層構造を有するフリー層の特性を示し、記号「◆」は、ＣｏＦｅ層からなる単層構造を有するフリー層の特性を示す。各磁気抵抗型スピンバルブセンサは、説明の便宜上、５０ÅのＴａ層及び１６ÅのＮｉＦｅ層で構成された下地層２と、１５０ÅのＰｄＰｔＭｎ層で構成された反強磁性層３と、１５ÅのＣｏＦｅ層、９．５ÅのＲｕ層及び１０ÅのＣｏＦｅＢ層で構成された第１の磁性層（ピン層）４と、２０ÅのＣｕ層で構成されたスペーサ層５と、７ÅのＣｕ層で構成された鏡面散乱層７と、３０ÅのＣｏＯ層で構成されたキャップ層８とを備えるものとする。
図１４は、磁気抵抗型スピンバルブセンサの第２実施例と、単層構造及び２層構造を有するフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサにおける磁束密度と膜厚の積ｔＢｓを示す図である。図１４は、多層構造（３層構造）、２層構造及び単層構造のフリー層を構成する各層の対応する膜厚を、ｔＢｓ値に対して示す。
図１０からもわかるように、第２実施例の面積抵抗変化ΔＲは、２層構造のフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサと比較すると、第２の磁性層６（フリー層）の膜厚が減少しても小さな値まで減少することがない。図１１及び図１２からもわかるように、第２実施例の層間結合磁界Ｈｉｎ及び保磁力Ｈｃは、単層構造のフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの層間結合磁界Ｈｉｎ及び保磁力Ｈｃよりも高い。又、図１３からもわかるように、第２実施例の層間結合磁界Ｈｅｘは、２層構造のフリー層を備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサの層間結合磁界Ｈｅｘよりも高い。従って、多層構造（３層構造）を有する第２の磁性層６（フリー層）は、磁気抵抗型スピンバルブセンサに用いてその軟磁性特性を活用するのに適していることが確認された。
次に、本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第３実施例を、図１５と共に説明する。図１５は、本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第３実施例の要部を示す断面図である。図１５中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１５に示す磁気抵抗型スピンバルブセンサは、第１の鏡面散乱層７−１、第２の保護層８−１、第２の鏡面散乱層７−２及び第２の保護層８−２が第２の磁性層６上にこの順序で積層された構成を有する。第２の磁性層６は、単層構造を有しても、２層構造を有しても、図２又は図３に示す如き多層構造（３層構造）を有しても良い。
第１及び第２の鏡面散乱層７−１，７−２の各々は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２及びこれらの合金からなるグループから選択された材料で構成されている。例えば、第１の鏡面散乱層７−１の膜厚は０より大きく３０Åより小さく、第２の鏡面散乱層７−２の膜厚は０より大きく３０Åより小さい。
第１及び第２の保護層８−１，８−２の各々は、Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料で構成されている。例えば、第１の保護層８−１の膜厚は０より大きく２０Åより小さく、第２の保護層８−２の膜厚は０より大きく２００Åより小さい。
磁気抵抗型スピンバルブセンサに酸化物キャップ層を設けることで、ＭＲ出力を増大させることが可能なことは、W. F. Egelhoff, Jr. et al., "Specular electron scattering in
metallic thin films", J. Vac. Sci. Technol. B, vol.17(4), pp.1702-1707
(1999)より知られている。しかし、従来の酸化物キャップ層は、酸化物キャップ層と磁性層との間の界面での鏡面散乱が少ない。更に、従来の酸化物キャップ層を有する磁気抵抗型スピンバルブセンサは、高保磁力及び高層間結合磁界といった硬磁性特性を有する。
本実施例は、２層鏡面散乱キャッピングを用いることで、ＭＲ出力を更に増大させる。第１の鏡面散乱層７−１は、ピンホールを有するか、或いは、薄く連続している。第２の鏡面散乱層７−２及び第２の保護層８−２は、例えばＡｌ２Ｏ３からなり磁気抵抗型スピンバルブセンサのギャップとして機能する単一の厚膜鏡面散乱キャップ層に置き換えられても良い。この単一の厚膜鏡面散乱キャップ層は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２、Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料で構成されており、膜厚は例えば０より大きく２００Åより小さい。第１及び第２の鏡面散乱層７−１，７−２に酸化物を用いた場合、図１６からもわかるように、単一鏡面散乱キャッピングの場合と比較すると、２層鏡面散乱キャッピングによりＭＲ出力が約２０％増大することが確認された。このようなＭＲ出力の増大は、薄い第１の鏡面散乱層７−１を通過又は貫通し、第２の保護層（又は、単一の鏡面散乱キャップ層）により反射され、そしてＧＭＲが発生する磁気抵抗型スピンバルブセンサのコアに戻される電子によるものと考えられ、これにより大きなＧＭＲを発生させることができる。
図１６は、単一鏡面散乱キャッピングを備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサ及び本実施例のように２層鏡面散乱キャッピングを備えた磁気抵抗型スピンバルブセンサのマイナーループ特性を示す図である。より具体的には、図１６は、ＧＭＲ、表面抵抗変化ΔＲ、抵抗Ｒ、層間結合磁界Ｈｉｎ及びフリー層構造を、ケースＣ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４について示す。「フリー層構造」の行において、ＣｏＦｅ８／ＮｉＦｅ６／ＣｏＦｅ１５は、フリー層（第２の磁性層６）が、膜厚が８ÅでＣｏＦｅの第１の層、膜厚が６ÅでＮｉＦｅの第２の層及び膜厚が１５ÅでＣｏＦｅの第３の層からなることを示す。同様に、ＣｏＦｅ８／ＮｉＦｅ６／ＣｏＦｅ１０は、フリー層（第２の磁性層６）が、膜厚が８ÅでＣｏＦｅの第１の層、膜厚が６ÅでＮｉＦｅの第２の層及び膜厚が１０ÅでＣｏＦｅの第３の層からなることを示す。更に、ＣｏＦｅ１０／ＮｉＦｅ１８は、フリー層（第２の磁性層６）が、膜厚が１０ÅでＣｏＦｅの層及び膜厚が１８ÅでＮｉＦｅの層からなることを示す。
ケースＣ１の場合、ＣｏＦｅ８／ＮｉＦｅ６／ＣｏＦｅ１５のフリー層（第２の磁性層６）上に酸化物薄膜が第１の鏡面散乱層７−１として設けられ、Ｃｕ層が第１の保護層８−１として設けられ、Ａｌ２Ｏ３層が第２の鏡面散乱層７−２及び第２の保護層８−２の代わりに設けられる単一の鏡面散乱キャップ層として設けられる。ケースＣ２の場合、ＣｏＦｅ８／ＮｉＦｅ６／ＣｏＦｅ１５のフリー層（第２の磁性層６）上に酸化物薄膜が第１の鏡面散乱層７−１として設けられ、Ｃｕ層が第１の保護層８−１として設けられ、Ｔａ層が第２の鏡面散乱層７−２及び第２の保護層８−２の代わりに設けられる単一の鏡面散乱キャップ層として設けられる。このように、ケースＣ１及びケースＣ２では、本実施例の２層鏡面散乱キャッピングが用いられる。
他方、ケースＣ３の場合、ＣｏＦｅ８／ＮｉＦｅ６／ＣｏＦｅ１０のフリー層（第２の磁性層６）上にＣｕ層が第１の鏡面散乱層７−１として設けられ、Ａｌ２Ｏ３層が第１のキャッピング層８−１として設けられる。ケースＣ４の場合、ＣｏＦｅ１０／ＮｉＦｅ１８のフリー層（第２の磁性層６）上にＣｕ層が第１の鏡面散乱層７−１として設けられ、Ｔａ層が第１のキャッピング層８−１として設けられる。このように、ケースＣ３及びケースＣ４では、本実施例の単層鏡面散乱キャッピングが用いられ、第２の鏡面散乱層７−２及び第２の保護層８−２又は単一の鏡面散乱キャップ層はこれらのケースＣ３及びＣ４の場合は設けられない。
図１６からもわかるように、本実施例におけるケースＣ１及びケースＣ２の場合、ケースＣ３及びケースＣ４の場合と比較すると大きなＧＭＲを得ることができる。
次に、本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第４実施例を、図１７と共に説明する。図１７は、本発明になる磁気抵抗型スピンバルブセンサの第４実施例の要部を示す断面図である。図１７中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１７に示す磁気抵抗型スピンバルブセンサは、アモルファス材料からなり膜厚が０より大きく５０Åより小さい第２の磁性層６と、第２の磁性層６上に設けられた鏡面散乱層７とを有する。第２の磁性層６のアモルファス材料は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ、Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｖ，Ｗ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択される。
図１８は、本実施例で得られるセンサ出力のシミュレーション結果を示す図である。図１８に示す磁気抵抗型スピンバルブセンサのセンサ出力は、他のパラメータは固定したまま、第２の磁性層６におけるスピンの交換安定性Ａを１／１０に減少させた状態で求めた。図１８からもわかるように、交換安定性Ａが減少するにつれてセンサ出力は増加し、交換安定性Ａは第２の磁性層６のアモルファス状態及びこの第２の磁性層６上に設けられた鏡面散乱層７により減少することが確認された。交換安定性Ａが低いと、有効読み取りトラック幅が減少するにつれてセンサ出力が比較的大きくなる。周知の如く、高記録密度を実現するためには、読み取りトラック幅を小さくする必要がある。
従って、従来の磁気抵抗型スピンバルブセンサにおいてアモルファスなフリー層を用いると、従来の磁気抵抗型スピンバルブセンサにおいて結晶質のフリー層を用いた場合と比較するとＭＲ特性が低下するが、本実施例によれば、アモルファスなフリー層を用いても、アモルファスなフリー層上に鏡面散乱層が設けられるので、ＭＲ特性を大幅に向上させることができる。
次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を、図１９及び図２０と共に説明する。図１９は、磁気記憶装置の本実施例の要部を示す断面図であり、図２０は、磁気記憶装置の本実施例の要部を示す平面図である。
図１９及び図２０に示すように、磁気記憶装置はハウジング１１３内に設けられたモータ１１４、ハブ１１６、複数の磁気記録媒体１１６、複数の記録再生ヘッド１１７、複数のサスペンション１１８、複数のアーム１１９及びアクチュエータ装置１２０からなる。磁気記録媒体１１６は、モータ１１４により回転されるハブ１１５に取り付けられている。記録再生ヘッド１１７は、再生ヘッドと、インダクティブヘッド等の記録ヘッドから構成されている。各記録再生ヘッド１１７は、対応するアーム１１９の先端にサスペンション１１８を介して取り付けられている。アーム１１９は、アクチュエータ装置１２０により移動される。このような磁気記憶装置の基本構成自体は周知であり、本明細書ではその詳細な説明は省略する。
磁気記憶装置の本実施例は、記録再生ヘッド１１７の再生ヘッドに特徴がある。再生ヘッドは、図１〜図１８と共に説明した磁気抵抗効果型スピンバルブセンサの第１〜第４実施例のいずれの構造を有するものであっても良い。磁気記録媒体１１６の数は３つに限定されるものではなく、２つであっても、４以上であっても良い。このため、設けられる記録再生ヘッド１１７の数に応じて、１又は複数の磁気抵抗効果型スピンバルブセンサを設ければ良い。
磁気記憶装置の基本構成は、図１９及び図２０に示すものに限定されない。又、本発明で用いられる磁気記録媒体は磁気ディスクに限定されるものではない。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。

Claims (28)

  1. 磁性材料からなる第１の層と、
    該第１の層上に設けられ磁性材料からなる第２の層と、
    該第２の層上に設けられ磁性材料からなる第３の層とを備え、
    該第１、第２及び第３の層は、多層構造のフリー層を構成する、磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  2. 磁性材料からなる第１の層と、
    該第１の層上に設けられ非磁性材料からなる第２の層と、
    該第２の層上に設けられ磁性材料からなる第３の層とを備え、
    該第１、第２及び第３の層は、多層構造のフリー層を構成する、磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  3. 該第３の層上に設けられた鏡面散乱層を更に備えた、請求項１記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  4. 該第１、第２及び第３の層の各々は、アモルファス材料からなる、請求項３記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  5. 該第３の層上に設けられた鏡面散乱層を更に備えた、請求項２記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  6. 該第１及び第３の層の各々は、アモルファス材料からなる、請求項５記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  7. 該アモルファス材料は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ、Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｖ，Ｗ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択される、請求項４又は６記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  8. 該多層構造は、０より大きく５０Åより小さい膜厚を有する、請求項４又は６記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  9. 該第１、第２及び第３の層の各々は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｂ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料からなる、請求項１記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  10. 該第１、第２及び第３の層の各々は、０より大きく２０Åより小さい膜厚を有する、請求項９記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  11. 該非磁性材料は、Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択される、請求項２記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  12. 該第２の層は、０より大きく２０Åより小さい膜厚を有する、請求項１１記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  13. 該鏡面散乱層は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２及びこれらの合金からなるグループから選択された材料からなる、請求項３又は５記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  14. 該鏡面散乱層は、０より大きく３０Åより小さい膜厚を有する、請求項１３記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  15. 該第３の層上に設けられた第１の鏡面散乱層と、
    該第１の鏡面散乱層上に設けられた第１の保護層と、
    該第１の保護層上に設けられた第２の鏡面散乱層と、
    該第２の鏡面散乱層上に設けられた第２の保護層とを更に備えた、請求項１又は２記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  16. 該第１及び第２の鏡面散乱層の少なくとも一方は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２及びこれらの合金からなるグループから選択された材料からなる、請求項１５記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  17. 該第１の保護層は、Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料からなる、請求項１５記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  18. 該第１の保護層は、０より大きく２０Åより小さい膜厚を有する、請求項１７記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  19. 該第２の鏡面散乱層及び該第２の保護層は、単一の鏡面散乱キャップ層で構成され、該単一の鏡面散乱キャップ層は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ、Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料からなる、請求項１５記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  20. 該単一の鏡面散乱キャップ層は、０より大きく２００Åより小さい膜厚を有する、請求項１９記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  21. フリー層を構成する磁性材料からなる磁性層と、
    該磁性層上に設けられた第１の鏡面散乱層と、
    該第１の鏡面散乱層上に設けられた第１の保護層と、
    該第１の保護層上に設けられた第２の鏡面散乱層と、
    該第２の鏡面散乱層上に設けられた第２の保護層とを備えた、磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  22. 該第１及び第２の鏡面散乱層の少なくとも一方は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２及びこれらの合金からなるグループから選択された材料からなる、請求項２１記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  23. 該第１の保護層は、Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料からなる、請求項２１又は２２記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  24. 該第２の鏡面散乱層及び該第２の保護層は、単一の鏡面散乱キャップ層で構成され、該単一の鏡面散乱キャップ層は、ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＭｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｎｉ、Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ａｕ，Ｈｆ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｎｂ、これらの合金、及びこれらの酸化物からなるグループから選択された材料からなる、請求項２１〜２３のいずれか１項記載の磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  25. 金属材料からなるスペーサ層と、
    該スペーサ層上に設けられフリー層を構成するアモルファス材料からなる磁性層と、
    該磁性層上に設けられた鏡面散乱層とを備えた、磁気抵抗型スピンバルブセンサ。
  26. 磁気記録媒体から情報を読む磁気記憶装置であって、
    該磁気記録媒体から情報を読む磁気抵抗型スピンバルブセンサを備え、
    該磁気抵抗型スピンバルブセンサは、
    磁性材料からなる第１の層と、
    該第１の層上に設けられ磁性材料又は非磁性材料からなる第２の層と、
    該第２の層上に設けられ磁性材料からなる第３の層とを備え、
    該第１、第２及び第３の層は、多層構造のフリー層を構成する、磁気記憶装置。
  27. 磁気記録媒体から情報を読む磁気記憶装置であって、
    該磁気記録媒体から情報を読む磁気抵抗型スピンバルブセンサを備え、
    該磁気抵抗型スピンバルブセンサは、
    フリー層を構成する磁性材料からなる磁性層と、
    該磁性層上に設けられた第１の鏡面散乱層と、
    該第１の鏡面散乱層上に設けられた第１の保護層と、
    該第１の保護層上に設けられた第２の鏡面散乱層と、
    該第２の鏡面散乱層上に設けられた第２の保護層とを備えた、磁気記憶装置。
  28. 磁気記録媒体から情報を読む磁気記憶装置であって、
    該磁気記録媒体から情報を読む磁気抵抗型スピンバルブセンサを備え、
    該磁気抵抗型スピンバルブセンサは、
    金属材料からなるスペーサ層と、
    該スペーサ層上に設けられフリー層を構成するアモルファス材料からなる磁性層と、
    該磁性層上に設けられた鏡面散乱層とを備えた、磁気記憶装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054062A1 (ja) * 2007-10-26 2009-04-30 Canon Anelva Corporation サンドイッチ構造の磁化自由層を有する磁気トンネル接合素子
JP2010074170A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Headway Technologies Inc Ｔｍｒ素子およびその形成方法
JPWO2017086481A1 (ja) * 2015-11-18 2018-09-20 国立大学法人東北大学 磁気トンネル接合素子及び磁気メモリ

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7007373B2 (en) * 2002-11-18 2006-03-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of manufacturing enhanced spin-valve sensor with engineered overlayer
JP2005243093A (ja) 2004-02-24 2005-09-08 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 垂直磁気記録媒体およびその製造方法
JP2005251264A (ja) 2004-03-02 2005-09-15 Fuji Electric Holdings Co Ltd 垂直磁気記録媒体およびその製造方法
JP2005302109A (ja) 2004-04-09 2005-10-27 Fuji Electric Holdings Co Ltd 多層膜垂直磁気記録媒体の製造方法
JP2006319259A (ja) 2005-05-16 2006-11-24 Fujitsu Ltd 強磁性トンネル接合素子、これを用いた磁気ヘッド、磁気記録装置、および磁気メモリ装置
US7626787B2 (en) * 2006-03-08 2009-12-01 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus for using a specular scattering layer in a free layer of a magnetic sensor while stabilizing the free layer by direct coupling with an antiferromagnetic layer
US20100178528A1 (en) * 2007-06-19 2010-07-15 Canon Anelva Corporation Tunnel magnetoresistive thin film and magnetic multilayer film formation apparatus
US8747629B2 (en) 2008-09-22 2014-06-10 Headway Technologies, Inc. TMR device with novel free layer
US8202572B2 (en) * 2010-11-22 2012-06-19 Headway Technologies, Inc. TMR device with improved MgO barrier
US9047902B1 (en) 2011-06-15 2015-06-02 Western Digital (Fremont), Llc Touchdown sensor having a more stable crystal structure for use in hard disk drives
US8837081B1 (en) 2011-12-06 2014-09-16 Western Digital (Fremont), Llc Laminated touchdown sensor for hard disk drives
US8947835B2 (en) 2011-12-22 2015-02-03 HGST Netherlands B.V. Tunneling magnetoresistance (TMR) read sensor with a long diffusion path and ex-situ interfaces in a sense layer structure

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4307A (en) * 1845-12-16 Andrew hood
US5408377A (en) * 1993-10-15 1995-04-18 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor with improved ferromagnetic sensing layer and magnetic recording system using the sensor
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
US6258470B1 (en) * 1998-01-16 2001-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Exchange coupling film, magnetoresistance effect device, magnetoresistance effective head and method for producing exchange coupling film
US6134090A (en) * 1998-03-20 2000-10-17 Seagate Technology Llc Enhanced spin-valve/GMR magnetic sensor with an insulating boundary layer
US6181534B1 (en) * 1998-11-09 2001-01-30 International Business Machines Corporation Antiparallel (AP) pinned spin valve sensor with specular reflection of conduction electrons
JP5254514B2 (ja) * 1999-09-10 2013-08-07 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 減少した電磁切換え磁場を持つ磁気抵抗検知器又は記憶素子
JP2001176030A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Alps Electric Co Ltd スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド
JP2001216612A (ja) * 2000-01-31 2001-08-10 Alps Electric Co Ltd スピンバルブ型薄膜磁気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド
US6466418B1 (en) * 2000-02-11 2002-10-15 Headway Technologies, Inc. Bottom spin valves with continuous spacer exchange (or hard) bias
US6700753B2 (en) * 2000-04-12 2004-03-02 Seagate Technology Llc Spin valve structures with specular reflection layers
US6621667B1 (en) * 2000-08-15 2003-09-16 Seagate Technology Llc Giant magnetoresistive sensor with a multilayer cap layer
JP2002076472A (ja) * 2000-08-31 2002-03-15 Alps Electric Co Ltd スピンバルブ型薄膜磁気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド
US6700757B2 (en) * 2001-01-02 2004-03-02 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Enhanced free layer for a spin valve sensor
US6624986B2 (en) * 2001-03-08 2003-09-23 International Business Machines Corporation Free layer structure for a spin valve sensor with a specular reflecting layer composed of ferromagnetic oxide
US6693776B2 (en) * 2001-03-08 2004-02-17 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Spin valve sensor with a spin filter and specular reflector layer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054062A1 (ja) * 2007-10-26 2009-04-30 Canon Anelva Corporation サンドイッチ構造の磁化自由層を有する磁気トンネル接合素子
JP2010074170A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Headway Technologies Inc Ｔｍｒ素子およびその形成方法
JPWO2017086481A1 (ja) * 2015-11-18 2018-09-20 国立大学法人東北大学 磁気トンネル接合素子及び磁気メモリ

Also Published As

Publication number Publication date
US20050052793A1 (en) 2005-03-10
WO2003071300A1 (en) 2003-08-28
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