JP2006157026A - 狭窄電流路を有する交換バイアス磁気ヘッド - Google Patents
狭窄電流路を有する交換バイアス磁気ヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006157026A JP2006157026A JP2005346977A JP2005346977A JP2006157026A JP 2006157026 A JP2006157026 A JP 2006157026A JP 2005346977 A JP2005346977 A JP 2005346977A JP 2005346977 A JP2005346977 A JP 2005346977A JP 2006157026 A JP2006157026 A JP 2006157026A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- free layer
- spacer
- bias
- element according
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 60
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 55
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 253
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 47
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 26
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 claims description 11
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 11
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 5
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 5
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 abstract description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 13
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum oxide Chemical compound 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- 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
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive 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
- G11B2005/0002—Special dispositions or recording techniques
- G11B2005/0005—Arrangements, methods or circuits
- G11B2005/001—Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure
- G11B2005/0013—Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure of transducers, e.g. linearisation, equalisation
- G11B2005/0016—Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure of transducers, e.g. linearisation, equalisation of magnetoresistive transducers
- G11B2005/0018—Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure of transducers, e.g. linearisation, equalisation of magnetoresistive transducers by current biasing control or regulation
-
- 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
- G11B2005/0002—Special dispositions or recording techniques
- G11B2005/0026—Pulse recording
- G11B2005/0029—Pulse recording using magnetisation components of the recording layer disposed mainly perpendicularly to the record carrier surface
-
- 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
- G11B5/1278—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive specially adapted for magnetisations perpendicular to the surface of the record carrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
【目的】 バリスティック磁気抵抗(BMR)センサのフリー層を安定化する積層バイアスを提供する。
【解決手段】 積層バイアスは、フリー層と積層バイアスの強磁性体安定化層との間のスペーサである減結合層と、強磁性層の上側に配置した反強磁性層とを含む。このスペーサは、非磁性マトリクス内に配置した磁性粒子を有するナノ−コンタクト層である。フリー層は単一層とするか複合又は合成でき、積層バイアスは側壁により横方向を境界付けるか、さもなくば側壁とスペーサを越えて延伸する。加えて、ハードバイアスもまた配設することができる。積層バイアスのスペーサは、フリー層と強磁性層の間の交換結合の低減と、より小さな領域を流れる電流の拘束に起因する改善されたAΔRと、磁性ナノ−コンタクト内に作成される磁壁に起因する増大したMRとをもたらす。
【選択図】 図7
【解決手段】 積層バイアスは、フリー層と積層バイアスの強磁性体安定化層との間のスペーサである減結合層と、強磁性層の上側に配置した反強磁性層とを含む。このスペーサは、非磁性マトリクス内に配置した磁性粒子を有するナノ−コンタクト層である。フリー層は単一層とするか複合又は合成でき、積層バイアスは側壁により横方向を境界付けるか、さもなくば側壁とスペーサを越えて延伸する。加えて、ハードバイアスもまた配設することができる。積層バイアスのスペーサは、フリー層と強磁性層の間の交換結合の低減と、より小さな領域を流れる電流の拘束に起因する改善されたAΔRと、磁性ナノ−コンタクト内に作成される磁壁に起因する増大したMRとをもたらす。
【選択図】 図7
Description
本発明は狭窄電流路を有する磁気ヘッドに係り、より詳しくは積層バイアスとナノ粒子含有スペーサ減結合層により安定化させたフリー層を有するバリスティック磁気抵抗(BMR;ballistic magneto resistive)センサに関する。
ハードディスク装置等の磁気記録技術では、ヘッドは相互に独立して動作する読み取り素子と書き込み器を備えている。図1(a),(b)は、磁気記録方式を例示する図である。記録媒体1は、複数ビット3とトラック幅5を有し、また記録媒体面に平行な磁化7を有する。その結果、ビット3間の境界に磁束が発生する。これは、一般に「水平方向磁気記録」と呼ばれる。
誘導書き込み素子9により記録媒体1へ情報が書き込まれ、データは読み取り素子11により記録媒体1から読み取られる。巻線16を用いて誘導書き込み素子9へ書き込み電流17を供給し、読み取り素子11へは読み取り電流15が供給される。個々の読み取り信号と書き込み信号の間の干渉を排除すべく、酸化アルミニウムで出来た絶縁層(明瞭さに配慮し図示せず)が読み取り素子11と書き込み素子9との間に配置させてある。
読み取り素子11は、センサの磁化方向が変化した際に抵抗変化を検出することにより動作するセンサである。シールド13が媒体から到来する不要磁界を低減し、隣接ビットの不要磁束が読み取り素子11が現在読み取ろうとしているビット3のうちの一つに干渉しないようにしてある。
図1(b)の磁気記録方式は、ビット及びトラック密度を増大させて、より高効率かつより高速で読み取り可能とするために開発されたものである。この方式にあっては、記録媒体1の磁化方向19は記録媒体1の面に垂直である。これは「垂直磁気記録」としても周知である。この設計は、より高密度で安定した記録データをもたらす。また、書き込み磁界効率を増大させるのに軟質磁性下層(図示せず)が必要である。さらに、中間層(明瞭さに配慮し図示せず)を用いて記録層1と軟質磁性下層との間の交換結合を制御することができる。
図2(a)〜(c)は、「スピンバルブ」として公知の上記磁気記録方式用の各種読み取り素子を示す。図2(a)に示すボトム型スピンバルブでは、フリー層21がセンサとして機能し、記録データを記録媒体1から読み取る。フリー層21とピン層25の間には、スペーサ23が配置してある。ピン層25の他側には反強磁性(AFM;anti−ferromagnetic)層27が存在する。図2(b)に示すトップ型スピンバルブでは、層配置を逆転させてある。
図2(c)は、複式スピンバルブを示す。層21〜25は、図2(a)〜(b)に関連して前記したのとほぼ同じである。しかしながら、フリー層21の他側には追加のスペーサ29が配設してあり、その上に第2のピン層31と第2のAFM層33が配置してある。第2のピン層31が供給する上乗せ分の信号が、抵抗変化△Rを増大させる。
ピン層25内の磁化方向はほぼ固定されているが、フリー層21内の磁化方向は例えば(ただし、限定ではなく)記録媒体1等の外部磁界の影響に応じて変化することがある。
外部磁界(磁束)を読み取り素子に印加すると、フリー層21の磁化が変化し、すなわち一定角度だけ回転する。磁束が正のときはフリー層21の磁化は上向きに回転させられ、磁束が負のときはフリー層21の磁化は下向きに回転させられる。印加外部磁界がフリー層21磁化方向を切り替えて合成ピン層25と同様式で整列配置させた場合、そのときは層間抵抗が低くなり、電子はこれらの層21,25間をより簡単に移動することができる。
しかしながら、フリー層21が合成ピン層25とは逆の磁化方向を有すると、層間抵抗は高くなる。この高抵抗が発生するのは、層21,25間を電子が移動するのがより困難になるからである。外部磁界と同様、AFM層27が交換結合をもたらし、合成ピン層25の磁化をほぼ一定に保つ。
高感度読み取り素子を得るには、層21,25が平行であるときと反平行であるときとの抵抗変化ΔRが高くなければならない。媒体ビットは大きさを減らしつつあり、相応して媒体ビットからの磁界はより微弱になっている。その結果、フリー層は大きさの低下した媒体磁束を読み取る必要がある。それ故、フリー層に低減された膜厚をもたせ、フリー層に十分な感度を維持させることが重要である。非常に微弱な磁界を読み取ることのできる高感度センサを提供する上で、150〜200ギガビット/平方インチの面積記録密度の場合、これはフリー層膜厚を約3nmまで低減することで達成される。
しかしながら、フリー層を薄肉化すると、より強いスピントランスファー効果の問題が生じる。スピントランスファー効果は、薄膜の膜厚にほぼ逆比例する。かくして、フリー層の安定性は低下する。さらに、背景技術読み取りヘッドの層21,25間の高抵抗変化△Rに対する要望も存在する。以下により詳しく説明する如く、フリー層を厚肉化すると△Rが高い値となる。
ここで、背景技術のスピンバルブの動作をより詳しく説明する。記録媒体1内では、水平方向磁気記録の場合、隣接ビットの極性に基づいて磁束が生成される。隣接する二つのビットがそれらの境界において負極性を有する場合、磁東は負となる。他方、両ビットがそれらの境界において正極性を有する場合、磁束は正となる。磁束の大きさが、フリー層とピン層の間の磁化角度を決定する。
図3は、背景技術合成スピンバルブを示す。フリー層21とスペーサ23とAFM層27は、上記とほぼ同じである。しかしながら、合成ピン層25はさらにピン層スペーサ37により第2の副ピン層39から仕切られた第1の副ピン層35を含む。第1の副ピン層35は、合成ピン層25についての上記原理に従って動作する。第2の副ピン層39は、第1の副ピン層35に対し逆のスピン状態を有する。その結果、ピン層モーメント総体は第1の副ピン層35と第2の副ピン層39の間の反強磁性結合に起因して低下する。合成読み取りヘッドは磁束総計が零に近い合成ピン層を有し、かくして単一ピン層構造を備えるものよりも大きな安定性と高ピンニング磁界を達成することができる。良好なスピンバルブ成長に向けバッファ層28がAFM層27の下側に付着させてあり、フリー層21の上面にキャップ40が配設してある。
図4は、シールド付き読み取りヘッドを示す。前記の如く、所与のビットの読み取り期間中は隣接ビットからの意図しない磁束の検出を回避することが重要である。フリー層21の上面にはキャップ(保護)層40が配設してあり、別個のシステム内での電気メッキによりトップシールド43の付着前にスピンバルブを酸化から護る。同様に、バッファ層28の下面にはボトムシールド45が配設してある。
磁気記録方式は膜面垂直電流(CPP;current perpendicular to plane)ヘッドを用いており、そこではスピンバルブ面に垂直に検出電流が流れる。その結果、読み取りヘッドの寸法は出力読み取り信号の損失なしで低減することができる。CPP方式内で動作する各種背景技術スピンバルブが図5(a)〜(c)に示してあり、以下により詳しく説明する。これらのスピンバルブは、主にそれらのスペーサ23の組成において構造的に異なる。それらの組成とこれらの効果の作用に生ずる差異を、以下により詳しく説明する。
図5(a)は、CPP方式用のトンネル磁気抵抗(TMR;tunneling magnetoresistive)スピンバルブを示す。TMRヘッドでは、スペーサ23は絶縁体、すなわちトンネル障壁層として機能する。かくして、スペーサ23である非常に薄肉の障壁の場合、電子はスピン方向を変えることなくフリー層21からピン層25へ、或いはその逆へ移動することができる。本TMRヘッドは、約30〜50%台の増大した磁気抵抗(MR)を有する。
図5(b)は、CPP−GMRヘッドを示す。この場合、スペーサ23は導体として機能する。CPP−GMRヘッドでは、高周波応答を有するには大抵抗変化△Rと適度な素子抵抗が必要である。小媒体磁界が検出できるよう、低フリー層保磁力もまた必要である。ピンニング磁界は、大強度もまた持たねばならない、CPP−GMRヘッドの追加の詳細を、以下により詳しく説明する。
図5(c)は、バリスティック磁気抵抗(BMR;ballistic magnetoresistance)スピンバルブを示す。絶縁体として作用するスペーサ23内において、強磁性領域47がピン層25とフリー層21を接続している。コンタクト領域は、数ナノメートル台である。これは、ナノ−パス或いはナノ−コンタクトと呼ばれる。この結果、このナノ−コンタクト内に作られる区壁における電子散乱に起因して相当に高いMRが存在する。他の因子には、強磁性体のスピン分極やBMRヘッドにナノ−コンタクトする区域の構造が含まれる。
上記のヘッドでは、スピンバルブのスペーサ23はTMRについて絶縁体、GMRについては導体、BMRについては磁気ナノ−コンタクトを有する絶縁体となる。背景技術TMRスペーサは一般にアルミナ等の絶縁材を含んで構成されているが、背景技術GMRスペーサは一般に銅等の導電金属を含んで構成されている。
GMRヘッドでは、フリー層21とピン層25の磁化方向(またはスピン状態)が平行になると抵抗が最小となり、磁化方向が逆になると最大となる。前述の如く、フリー層21は方向を変えることのできる磁化を有する。かくして、GMRヘッドはピン層磁化の不要な切り替えを最小化することでヘッド出力信号の摂動を回避する。
GMRは、ピン層とフリー層のスピン分極度とそれらの個別磁化間角度に依存する。スピン分極は、フリー層とピン層のそれぞれの中におけるスピン状態(上向き又は下向き)に依存する。フリー層21が磁気記録媒体から磁束を受けると、磁束の方向に応じてフリー層磁化が小さな角度だけ一方向もしくは他方向へ回転する。ピン層25とフリー層21の間の抵抗変化は、前記した如く、フリー層21とピン層25のモーメント間角度に比例する。抵抗変化△Rと読み取り素子出力信号との間には、一つの関係が存在する。
GMRヘッドは、各種要件を有する。例えば、限定するものではないが、高出力信号の生成には大きな抵抗変化△Rが必要である。大きな抵抗変化△Rを生成するには、より厚肉のフリー層を有することが望ましい。この関係が、図6(a)に示してある。同様の関係が、図6(b)に示す如く、MR比とフリー層膜厚との間に存在する。それ故、より微弱な信号を用いてより小さな媒体ビットを検出するのに必要なより薄肉のフリー層もまた、CPP方式にあってはより低いMR及びA△Rを有する。その結果、スピントランスファー効果問題は大きくなる。
前記の如く、ディスク装置の容量のさらなる増大には、ヘッド寸法の小型化に対応した小型の高感度MRヘッドが必要である。ヘッド寸法を小さくするにつれ、ヘッドの出力信号は小さくなる。従って、フリー層は媒体磁界に対しさらに敏感でなければならない。非特許文献1にて論じられている如く、前述の関連BMRコンセプト(すなわち、ナノ−コンタクトを介して少なくとも二つの強磁性層を互いに接続する)を使用して大抵抗変化ΔRを得ることができる。相当な高BMR値を、得ることができる(例えば、数千%のMR比)。
前述したBMRの基本は、非特許文献2に、互いに反平行な二つの隣接する強磁性層間の薄い磁壁に基づき開示されている。
背景技術BMRセンサでは、鍵を握る因子は磁区構造である。その磁区制御と読み取り処理期間中の安定性は、高出力信号tにとって極めて重要である。さらに、BMRヘッドを適正使用するには、熱安定性とスピントランスファー効果とに抗してフリー層を安定化させ、それを単一磁区に作成することが必要である。
背景技術におけるフリー層の安定化は、CPP−GMRの場合、積層バイアスを介してなされてきた。この構成は、特許文献1に開示されている。この背景技術積層バイアスでは、フリー層の上側にスペーサとして減結合層が形成される。この減結合層は、1nm〜2nmの膜厚を有する連続する導電性薄膜を含んで構成されている。この薄膜は、クロムやタンタルや銅等の金属から作成することができる。
加えて、特許文献2には、積層バイアス付き磁気抵抗効果素子が開示されている。より具体的には、バイアス薄膜は単一磁区磁気構造内のフリー層を安定化できるような構造を有する。
本発明の一つの目的は、背景技術の課題ならびに不利を克服することにある。しかしながら、この種の目的やどんな目的も本発明中で達成する必要はない。
上記目的を達成するため、記録媒体読み取り用のスピンバルブを含む磁気抵抗効果素子を提供するものであるが、これが外部磁界に応答して磁化方向が変化するフリー層と、実質的に磁化方向が固定されたピン層と、ピン層とフリー層の間に挟持したスペーサで、非磁性絶縁体マトリクスとその中に配置されてナノ−コンタクトを形成する磁性粒子とを含むスペーサと、スペーサとは反対側のフリー層上に配置した積層バイアスで構成されており、積層バイアスは第1の反強磁性体(AFM)層との交換結合により固定される強磁性層と絶縁性マトリクス内に配置した磁性粒子を含む積層バイアススペーサとを有する。上記は、デバイス内に実装することもできる。
本発明は、本願明細書に記載した例示的な非限定実施形態と当業者の知るところとなろう、その等価物による狭窄電流路を有する積層バイアス付き(「交換バイアス付き」とも呼ぶ)磁気ヘッドを含む
本発明では、用語「読み取りヘッド」は用語「磁気センサ」と相互交換可能に用いられ、記録媒体からデータを検出する装置全体を指す。この点で、「磁気センサ」は「磁気抵抗効果素子」の一特定種であり、明細書中で磁気センサを用いる場合、そこでは当業者には知られる如く他の磁気抵抗効果素子(例えば、随時読み書き可能メモリ等)で置換することができる。
加えて、用語「磁気抵抗効果素子」は本技術分野において当業者には理解される如く、「磁気抵抗効果素子」及び/又は「磁気抵抗素子」を含むよう定義してある。しかしながら、本発明はこれに限定するものではなく、当業者には理解される如く本発明範囲を狭めることなく他の定義をそれ用に置換することができる。さらに、用語「スピンバルブ」は読み取りヘッド層で出来上がった特別な構造を指すのに用いるものである。
図7は、本発明の第1例示非限定実施形態になるBMRセンサ(「磁気センサとも呼ぶ」)を示す。この実施形態においては、シールド101が配設(好ましくは、ニッケル・鉄であるが、これに限定しない)されており、シールド101上にバッファ103が配置されている。このバッファ103は、バッファ103上に蒸着する反強磁性(AFM)層105や他の薄膜の良好な成長のためのものである。
AFM層105は、AFM層105の上側に配置するほぼ固定された磁化方向を有するピン層107のための結合を提供する。ピン層107は好ましくは合成型であるが、当業者の知るところとなろう、別の等価物(例えば、単一層)を用いることもできる。合成ピン層107は、非磁性ピン層スペーサ111により第2の副ピン層113とは仕切られた第1の副ピン層109を含む。例えば、限定するものではないが、これらの第1と第2の副ピン層109,111は強磁性とすることができる。
ピン層107とフリー層117の間には、スペーサ115が配置されている。このスペーサ115は、非磁性絶縁性マトリクス内に配置したナノ−コンタクト116を有する薄膜である(例えば、ナノ−コンタクトは絶縁性マトリクス内の磁性粒子を含んで構成されている)。粒子のうちの少なくとも一つがフリー層とピン層の両面に達している。ナノ−コンタクトは、1以上の粒子である。好ましくは、各ナノ−コンタクトにとって粒子は殆ど僅かしかないのが好適である。
フリー層117は、スペーサ115の上側に配設されている。背景技術の場合と同様、フリー層の磁化方向は外部磁界に応答して回転もしくは切り替えが可能である。磁化方向は、磁界によって調整可能である。例えば、限定するものではないが、外部磁界はハードディスク等の媒体から生成でき、ピン層はほぼ固定された磁化方向を有する。
積層バイアス119は、スペーサ115とは反対側のフリー層117上側に配置してある。積層バイアス119は、フリー層117と強磁性層123の間に配置する積層バイアススペーサ120を含む。この積層バイアススペーサ120は、非磁性体マトリクス122内に配置した第2のナノ−コンタクト121を含む。
別のAFM層125が強磁性層123の上側に配設されており、実質的に(すなわち、本発明を適用するデバイスからの「雑音」等の外部磁化効果を除き)その磁化方向を固定し、積層バイアス119の上側部分を形成している。強磁性層123の磁化方向は、AFM層125との交換結合によりピンニングしてある。トップシールド127が積層バイアス119の上側に配設されており、絶縁体129がそれぞれトップシールド127とボトムシールド101の間及びBMRセンサ(103〜125)の外側に配設されている。キャップ層126がAFM層125のトップに蒸着されており、トップシールド蒸着前の酸化に抗してスピンバルブ積層体を保護している。
前述した本発明の例示的非限定実施形態では、積層バイアス119内の薄膜構造は積層バイアススペーサ120を含んでおり、このスペーサ120がフリー層117と強磁性層123の間の交換結合を最小化し、かくして強磁性層123との磁気結合により単一磁区構造内のフリー層117を安定化させる。加えて、より小さな空間の第2のナノ−コンタクト121を通って電流が流れ、かくして有効面積Aは低減され、ΔRは増大する。さらにMR比が増大し、積層バイアススペーサ120の磁性ナノ−コンタクト内の磁壁の生成に起因して追加のバリスティック磁気抵抗効果が生ずる。
前記した如く、ピン層107は単一強磁性層又は合成ピン層とすることができる。合成ピン層は、第1の副ピン層109と第2の副ピン層113とを備える。これらの副ピン層109,113の磁化は、互いに反強磁性的に結合される。第1と第2の副ピン層109,113は、強磁性材で構成される。ピン層スペーサ111は、層109と層113の間に配置してある。ピン層107内の強磁性材は、鉄とニッケルとコバルトのうちの一つで構成してある。ピン層107は、約3nm〜8nmの総膜厚を有する。非磁性ピン層スペーサ111は、ルテニウムとロジウムと鉛と白金とイリジウムとオスミウムと銀と銅或いはそれらの合金で出来ており、約0.3nm〜1nmの膜厚を有する。
上記実施形態では、ピン層107の磁化はAFM層105により固定されるものとして開示してある。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者の理解するところになる如く、代替構造を用いることもできる。例えば、限定するものではないが、実質的にAFM層105により固定するのに代え、ピン層107を硬質磁性層により自己ピンニングさせることができる。
本発明では、検出電流は薄膜の膜厚方向(例えば、ボトムシールドからトップシールドへ、或いは逆方向)へ流れる。これは、膜面垂直電流(CPP)幾何構造と呼ばれる。
図8は、本発明の第2例示非限定実施形態を示す。この実施形態では、図7の第1の実施形態と同一の特徴は再掲載していない。図8中、フリー層117は合成フリー層であり、フリー層117の上側副層201と下側副層205の間に配置したスペーサ203を含む。このフリー層スペーサ203は、ルテニウムとロジウムと鉛と白金とイリジウムとオスミウムと銀と銅又はそれらの合金のうちの少なくとも一つで出来ており、約0.3nm〜1nmの膜厚を有する。フリー層117の二つの副層201,205は、約1nm〜5nmの総膜厚を有する。
図9は、本発明の第3例示非限定実施形態を示す。この実施形態では、図7の第1の実施形態と同一の特徴は再掲載していない。図9中、フリー層117は合成フリー層であり、少なくとも二つの、好ましくは三つの互いに付着させた強磁性副層301,303,305を含む。
図10は、本発明の第4例示非限定実施形態を示す。この実施形態では、図7の第1の実施形態と同一の特徴は再掲載していない。図10中、強磁性層401と第1のAFM層403とキャップ層404はMR素子のパターン形成と絶縁体129の付着後に付着させる。その結果、積層バイアス119のこれらの層401,403はフリー層117よりも大となる。かくして、積層バイアス119はフリー層117をその端部(すなわち、センサのエッジ)にてさらに安定化させる。積層バイアス119がフリー層117よりも大であって、先の実施形態とほぼ同一点で停止しない(すなわち、積層バイアス119のエッジがフリー層117のエッジを越えて延伸している)が故に、このさらなる安定化を達成することができる。
BMRセンサの寸法が小さくなり、リソグラフィーやイオン切削のステップを使用した場合にその期間中の損傷機会が増えるため、この実施形態はこのエッジ効果を回避するものである。さらに、より小寸法の素子では渦効果が優勢となるため、本実施形態は雑音の問題を相当に低減する。
図11は、本発明の第5例示非限定実施形態を示す。本実施形態では、図7と同一の特徴については再掲載していない。図11中、追加ハードバイアス安定化部501が絶縁体129のトップに配設してある。その結果、フリー層は効率的な仕方でさらに安定化する。ハードバイアス安定化部501は、約5nm〜30nmの膜厚をもったコバルト・クロムやコバルト・白金やコバルト・クロム・白金を含む硬質磁性材料群から選択してある。この追加ハードバイアス安定化部501は、前述し図面に図示した第3ならびに第4の実施形態と共に用いることもできる。キャップ層126は、第1のAFM125の上側に配置してある。
本発明の上記の全ての例示非限定実施形態では、フリー層内の強磁性材はニッケルと鉄とコバルトのうちの少なくとも一つである。コバルト・ニッケルやコバルト・鉄やニッケル・鉄やコバルト・鉄・ニッケル或いはそれらの任意の組み合わせが、好適である。AFM層105,125のいずれか或いは両方は白金・マンガンとイリジウム・マンガンのうちの少なくとも一方で出来ており、約5nm〜20nmの膜厚を有する。より一般的には、AFM層105,125のいずれか又は両方は、X−マンガン又はXY−マンガンで出来ており、ここでXとYは白金とイリジウムと鉛とルテニウムとロジウムとオスミウムと鉄とニッケルのうちの一つからなり、XはYとは異なるものである。キャップ層126はタンタルとクロムとルテニウムと金と他の非磁性材のうちの少なくとも一つで出来ており、約2〜5nmの膜厚を有する。
第1のナノ−コンタクト116と第2のナノ−コンタクト121は、ニッケルとコバルトと鉄のうちの少なくとも一つを備え、約10nm未満の直径を有する。さらに、スペーサ120内の囲繞絶縁性マトリクス(絶縁体)は、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムや二酸化ケイ素や四窒化三ケイ素等の酸化物或いは窒化物のうちの少なくとも一つを含む。この材料は、約100μΩ・cmを超える抵抗率を有する高抵抗絶縁体とすることができる。さもなくば、ナノ−コンタクト116はマトリクスとして銅や金やクロム或いはその等価物等の導電材で出来た非磁性導電性マトリクスにより囲繞することができる。
積層バイアス層120内の第2のナノ−コンタクト121について、囲繞絶縁体122は酸化物及び/又は窒化物、すなわち約100μΩ・cm以上の高抵抗率材料を含む。第2のナノ− コンタクト121は、非磁性導電材により囲繞することもできる。
さらに、図8〜図11では、積層バイアス123の磁化方向(明瞭さに配慮し図示せず)はフリー層117の方向とは逆である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者に想起され得る他の構造を用いることもできる。
本発明は、様々な利点を有する。例えば、限定するものではないが、本発明は積層バイアスにより安定化したフリー層とナノ−コンタクトを有する積層バイアススペーサとを有するBMRセンサを含む。その結果、フリー層の安定性が維持され、狭窄電流路によりMR素子の有効領域は低減し、そのことがより高出力の読み取り信号を生み出す。
加えて、磁壁がフリー層と安定化部内に使用した強磁性ピン層との間に作成される。かくして、MR比と抵抗変化における改善がなされる。
さらに、本発明では、少なくとも磁性材と絶縁体(例えば、ニッケル等の磁性材と酸化アルミニウム等の絶縁体で、ニッケルが酸化アルミニウムにより囲繞された粒子として成長)を有するターゲットを用いるイオンビーム・スパッタリングにより作成したマトリクス内に配置した粒子を有するフリー層を調製する方法が用いられる。その表面にエッチングを施し、これらの粒子が表面に到達してナノ−コンタクトを形成するよう保証する。
加えて、前述の実施形態は概ね磁気抵抗読み取りヘッド用の磁気抵抗素子に関するものである。この磁気抵抗読み取りヘッドは、任意数のデバイスに随意選択的に用いることができる。例えば、限定するわけではないが、前記の如く、読み取りヘッドはハードディスク装置(HDD)磁気記録デバイス内に含めることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、バリスティック磁気抵抗効果を用いる他のデバイスもまた本発明の磁気抵抗素子で構成することができる。例えば、限定するわけではないが、磁気RAM(すなわち、ナノ−コンタクト構造を備える磁気メモリデバイス、すなわちデバイス)もまた本発明を採用することができる。本発明のこの種の応用例は、本発明範囲内にある。
本発明は、上記の特定の実施形態に限定されるものではない。特許請求範囲に規定する本発明の趣旨ならびに範囲から逸脱することなく、本発明に対し多くの改変をなし得ることは熟慮されたい。
1 記録媒体
3 ビット
5 トラック幅
7 磁化
9 誘導書き込み素子
11 読み取り素子
15 読み取り電流
17 書き込み電流
19 磁化
21 フリー層
23 スペーサ
25 ピン層
27 反強磁性(AFM)層
28 バッファ層
29 スペーサ
31 第2のピン層
33 第2のAFM層
35 第1の副ピン層
37 ピン層スペーサ
39 第2の副ピン層
40 キャップ層
41 保護層
43 トップシールド
45 ボトムシールド
47 強磁性領域
101 シールド
103 バッファ
105 反強磁性(AFM)層
107 ピン層
109 第1の副ピン層
111 非磁性ピン層スペーサ
113 第2の副ピン層
115 スペーサ
116 ナノ−コンタクト
117 フリー層
119 積層バイアス
120 積層バイアススペーサ
121 ナノ−コンタクト
122 絶縁性マトリクス
123 強磁性層
125 AFM層
126 キャップ層
127 トップシールド
129 絶縁体
201 上側副層(副フリー層)
203 フリー層スペーサ
205 下側副層(副フリー層)
3 ビット
5 トラック幅
7 磁化
9 誘導書き込み素子
11 読み取り素子
15 読み取り電流
17 書き込み電流
19 磁化
21 フリー層
23 スペーサ
25 ピン層
27 反強磁性(AFM)層
28 バッファ層
29 スペーサ
31 第2のピン層
33 第2のAFM層
35 第1の副ピン層
37 ピン層スペーサ
39 第2の副ピン層
40 キャップ層
41 保護層
43 トップシールド
45 ボトムシールド
47 強磁性領域
101 シールド
103 バッファ
105 反強磁性(AFM)層
107 ピン層
109 第1の副ピン層
111 非磁性ピン層スペーサ
113 第2の副ピン層
115 スペーサ
116 ナノ−コンタクト
117 フリー層
119 積層バイアス
120 積層バイアススペーサ
121 ナノ−コンタクト
122 絶縁性マトリクス
123 強磁性層
125 AFM層
126 キャップ層
127 トップシールド
129 絶縁体
201 上側副層(副フリー層)
203 フリー層スペーサ
205 下側副層(副フリー層)
Claims (21)
- 外部磁界に応答して磁化方向が変化するフリー層と、
実質的に磁化方向が固定されたピン層と、
前記ピン層と前記フリー層の間に挟持され、第1の絶縁性マトリクス内に配置された第1のナノ−コンタクトを有するスペーサと、
前記スペーサと反対側の前記フリー層上に配置された積層バイアスと、を備え、
前記積層バイアスは、第1の反強磁性体(AFM)層との交換結合により固定される磁化方向を有する強磁性層と、第2の絶縁性マトリクス内に配置した第2のナノ−コンタクトを含む積層バイアススペーサとを有する、磁気抵抗効果素子。 - 前記ピン層は強磁性単一層と合成ピン層の何れか一方であり、前記合成ピン層は反強磁性結合磁化方向を有する第1の副ピン層と第2の副ピン層との間に配置されるピン層スペーサを有する請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記ピン層の前記磁化方向は、第2の反強磁性層と硬質磁性層のうちの一つにより実質的に固定された請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記フリー層は、単一の強磁性フリー層と合成フリー層のうちの何れか一方であり、前記合成フリー層は第1の副フリー層と反強磁性結合磁化方向を有する第2の副フリー層との間に配置したフリー層スペーサを有する、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1の副フリー層と前記第2の副フリー層の膜厚は、約1nm乃至5nmの間とした、請求項4記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記フリー層は、異なる材料で出来た強磁性結合磁化を有する少なくとも二つの副層を備える、請求項4記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記強磁性層と前記第1のAFMは、前記フリー層の端部を越えて伸びており、前記強磁性層と前記第1のAFMは前記フリー層よりも大とした、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記フリー層と前記ピン層と前記スペーサと前記積層バイアスの側面に形成した絶縁体上に配置したハードバイアス安定化部をさらに備える、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記ハードバイアスは、約5nm乃至30nmの間の膜厚を有する硬質磁性材料で構成した、請求項8記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記フリー層と前記ピン層はそれぞれ、コバルトとニッケルと鉄のうちの少なくとも一つを含む、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1のAFM層は、約5nm乃至20nmの間の膜厚を有する、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1のAFM層は、X−マンガンとXY−マンガンの一方を含み、ここで前記Xと前記Yは白金とイリジウムと鉛とルテニウムとロジウムとオスミウムと鉄とニッケルのうちの一つからなり、前記Xは前記Yとは異なる、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1のナノ−コンタクトと前記第2のナノ−コンタクトは、ニッケルとコバルトと鉄のうちの少なくとも一つを含み、約10nm未満の直径を有する、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記絶縁性マトリクスは、酸化物と窒化物の一方を含む、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記酸化物は酸化アルミニウムと二酸化ケイ素のうちの一つを含み、前記窒化物は四窒化三ケイ素と窒化アルミニウムのうちの一つを含む、請求項14記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1のナノ−コンタクトは、約100μΩ・cmを超す抵抗率を有する高抵抗非磁性材にて囲繞した、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第2のナノ−コンタクトは、約100μΩ・cmを超す抵抗率を有する高抵抗絶縁体にて囲繞した、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 平面構造に垂直な電流として前記磁気抵抗効果素子を通って検出電流が流れる、請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 外部磁界に応答して磁化方向が変化するフリー層と、
実質的に磁化方向が固定されたピン層と、
前記ピン層と前記フリー層の間に挟持され、導電性マトリクス内に配置した第1のナノ−コンタクトを有するスペーサと、
前記スペーサとは反対側の前記フリー層上に配置された積層バイアスと、を備え、
前記積層バイアスは、第1の反強磁性体(AFM)層との交換結合により固定される磁化方向を有する強磁性層と、非磁性マトリクス内に配置した第2のナノ−コンタクトとを含む積層バイアススペーサとを有する、磁気抵抗効果素子。 - 前記導電性マトリクスは、銅と銀と金とタンタルとルテニウムとロジウムとクロムのうちの少なくとも一つを含む、請求項19記載の磁気抵抗効果素子。
- 外部磁界に応答して磁化方向が変化するフリー層と、
実質的に磁化方向が固定されたピン層と、
前記ピン層と前記フリー層の間に挟持され、第1の絶縁性マトリクス内に配置した第1のナノ−コンタクトを有するスペーサと、
前記スペーサとは反対側の前記フリー層上に配置した積層バイアスとを備え、
前記積層バイアスは、第1の反強磁性体(AFM)層との交換結合により固定される磁化方向を有する強磁性層と、第2の絶縁性マトリクス内に配置した第2のナノ−コンタクトを含む積層バイアススペーサとを有する、デバイス。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/998,637 US7583482B2 (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Magnetoresistive element and magnetoresistive device having a free layer stabilized by an in-stack bias |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006157026A true JP2006157026A (ja) | 2006-06-15 |
Family
ID=36567159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005346977A Withdrawn JP2006157026A (ja) | 2004-11-30 | 2005-11-30 | 狭窄電流路を有する交換バイアス磁気ヘッド |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7583482B2 (ja) |
JP (1) | JP2006157026A (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060291107A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Tdk Corporation | Magnetoresistive element with tilted in-stack bias |
US20070091675A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Seagate Technology Llc | Double bias for a magnetic reader |
JP4516086B2 (ja) * | 2007-03-01 | 2010-08-04 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法、磁気メモリ、磁気ヘッド並びに磁気記録装置 |
JP2009016401A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、垂直通電型磁気ヘッド、および磁気ディスク装置 |
JP2010199320A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Tdk Corp | シリコンスピン伝導素子の製造方法及びシリコンスピン伝導素子 |
JP2015179779A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 株式会社東芝 | 歪検出素子、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル |
US10719298B1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-07-21 | Western Digital Technologies, Inc. | System for generating random noise with a magnetic device |
WO2023079762A1 (ja) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | Tdk株式会社 | 磁気抵抗効果素子 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5422621A (en) * | 1993-10-29 | 1995-06-06 | International Business Machines Corporation | Oriented granular giant magnetoresistance sensor |
EP0843827A2 (en) * | 1996-06-12 | 1998-05-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A magneto-resistive magnetic field sensor |
JP3070667B2 (ja) | 1997-02-14 | 2000-07-31 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果素子 |
US6127045A (en) * | 1998-05-13 | 2000-10-03 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction device with optimized ferromagnetic layer |
US6365286B1 (en) * | 1998-09-11 | 2002-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic element, magnetic memory device, magnetoresistance effect head, and magnetic storage system |
US6560077B2 (en) * | 2000-01-10 | 2003-05-06 | The University Of Alabama | CPP spin-valve device |
JP2002084018A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Canon Inc | 磁気デバイス及びその製造方法、並びに固体磁気メモリ |
US6847509B2 (en) * | 2001-02-01 | 2005-01-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive head and perpendicular magnetic recording-reproducing apparatus |
JP2002314167A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-25 | Sony Corp | 巨大磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッド、薄膜磁気メモリ、並びに薄膜磁気センサ |
US6937447B2 (en) * | 2001-09-19 | 2005-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect element, its manufacturing method, magnetic reproducing element and magnetic memory |
US6671139B2 (en) * | 2002-01-31 | 2003-12-30 | International Business Machines Corporation | In-stack longitudinal bias structure for CIP spin valve sensors with bias layer electrically insulated from free layer |
US6831816B2 (en) * | 2002-07-15 | 2004-12-14 | International Business Machines Corporation | CPP sensor with in-stack biased free layer |
US6985338B2 (en) * | 2002-10-21 | 2006-01-10 | International Business Machines Corporation | Insulative in-stack hard bias for GMR sensor stabilization |
JP2005109240A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
JP2005109243A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
US7236335B2 (en) * | 2003-09-30 | 2007-06-26 | Tdk Corporation | Magnetoresistive head |
JP2005109241A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法並びに磁気ヘッド |
US7180714B2 (en) * | 2003-09-30 | 2007-02-20 | Hitachi Global Storage Technolgies Netherlands B.V. | Apparatus for providing a ballistic magnetoresistive sensor in a current perpendicular-to-plane mode |
US7423851B2 (en) * | 2003-09-30 | 2008-09-09 | Tdk Corporation | Magneto-resistive element and device being provided with magneto-resistive element having magnetic nano-contact |
JP2005109239A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
JP2005109242A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
JP2005191101A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
-
2004
- 2004-11-30 US US10/998,637 patent/US7583482B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-11-30 JP JP2005346977A patent/JP2006157026A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060114619A1 (en) | 2006-06-01 |
US7583482B2 (en) | 2009-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9099125B1 (en) | Current-perpendicular-to-the-plane (CPP) magnetoresistive (MR) sensor structure with stacked sensors for minimization of the effect of head skew | |
JP5816673B2 (ja) | 交換結合側面遮蔽構造を備えた面垂直電流(cpp)磁気抵抗(mr)センサ | |
US7035062B1 (en) | Structure to achieve sensitivity and linear density in tunneling GMR heads using orthogonal magnetic alignments | |
US8873204B1 (en) | Current-perpendicular-to-the-plane (CPP) magnetoresistive (MR) sensor structure with multiple stacked sensors and center shield with CoFeB insertion layer | |
US8077435B1 (en) | Current perpendicular-to-plane read sensor with back shield | |
CN114730569B (zh) | 含不同堆叠传感器的二维磁记录读取头结构及磁盘驱动器 | |
US6600638B2 (en) | Corrosion resistive GMR and MTJ sensors | |
US6947264B2 (en) | Self-pinned in-stack bias structure for magnetoresistive read heads | |
US6473275B1 (en) | Dual hybrid magnetic tunnel junction/giant magnetoresistive sensor | |
US6456465B1 (en) | Vertical giant magnetoresistance sensor using a recessed shield | |
JP2006157027A (ja) | グラニュラー状フリー層及び磁気ヘッド | |
JP3849460B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気センサ、および磁気抵抗効果型磁気ヘッド | |
US7330339B2 (en) | Structure providing enhanced self-pinning for CPP GMR and tunnel valve heads | |
JP2007531180A (ja) | 低磁歪を有する磁気抵抗ヘッドを安定化させる積層フリー層 | |
JP2011070759A (ja) | パターンド媒体用の複数の検出素子を有する面垂直電流(cpp)型磁気抵抗読取ヘッド | |
JP2007005803A (ja) | 磁気抵抗素子及び装置 | |
JP2002359412A (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気センサ、磁気抵抗効果型磁気ヘッド、および磁気メモリ | |
JP2007220154A (ja) | 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 | |
US9183858B2 (en) | Dual capping layer utilized in a magnetoresistive effect sensor | |
US7599154B2 (en) | Stabilized spin valve head and method of manufacture | |
US7606008B2 (en) | Stabilizer for magnetoresistive head and method of manufacture | |
JP2017037699A (ja) | マルチセンサ読取器、読取器、およびマルチセンサ読取器を形成する方法 | |
JP2010140524A (ja) | 差動型磁気抵抗効果ヘッド及び磁気記録再生装置 | |
WO2005101377A1 (en) | Stabilizer for magnetoresistive head in current perpendicular to plane mode and method of manufacture | |
JP2006157026A (ja) | 狭窄電流路を有する交換バイアス磁気ヘッド |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090203 |