JP2006338719A - Magnetic head - Google Patents

Magnetic head Download PDF

Info

Publication number
JP2006338719A
JP2006338719A JP2005159138A JP2005159138A JP2006338719A JP 2006338719 A JP2006338719 A JP 2006338719A JP 2005159138 A JP2005159138 A JP 2005159138A JP 2005159138 A JP2005159138 A JP 2005159138A JP 2006338719 A JP2006338719 A JP 2006338719A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
layer
domain control
magnetic domain
control layer
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
Application number
JP2005159138A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Katada
裕之 片田
Hiroyuki Hoshiya
裕之 星屋
Kenichi Meguro
賢一 目黒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HGST Netherlands BV
Original Assignee
Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV filed Critical Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Priority to JP2005159138A priority Critical patent/JP2006338719A/en
Publication of JP2006338719A publication Critical patent/JP2006338719A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spin valve magnetic head of a configuration which can satisfy both the high level and stability of a reproduced output. <P>SOLUTION: The spin valve magnetic head has a magnetic domain control structure where a first and a second antiferromagnetically coupled magnetic domain control layers 19 and 21 both having the same magnetization are stacked on a soft magnetic free layer 17, and can make both the high output level and stabilization. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気記録再生装置に搭載される磁気ヘッドに関し、特に、高記録密度磁気記録再生装置用の磁気ヘッドに関するものである。   The present invention relates to a magnetic head mounted on a magnetic recording / reproducing apparatus, and more particularly to a magnetic head for a high recording density magnetic recording / reproducing apparatus.

磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、ハードディスクを主とした高記録密度磁気記録技術のなかで再生センサとして用いられ、磁気記録技術の性能を大きく左右する部分である。近年、強磁性金属層を、非磁性金属層を介して積層した多層膜の磁気抵抗効果、いわゆる巨大磁気抵抗(GMR)効果、が大きいことがよく知られている。この場合、非磁性中間層を挟んだ2層の強磁性層の磁化と磁化のなす角によって電気抵抗が変化する。この巨大磁気抵抗効果を磁気抵抗素子に用いる場合には、スピンバルブとよばれる構造が提唱されている。スピンバルブは、反強磁性層/強磁性層/非磁性中間層/強磁性層の構造を有し、反強磁性層/強磁性層の界面に発生する交換結合磁界により反強磁性層と接した強磁性層の磁化を実質的に固定し、他方の強磁性層の磁化が外部磁界によって自由に回転することで出力を得ることができる。上記磁化が反強磁性層により実質的に固定される強磁性層を強磁性固定層、上記磁化が外部磁場によって回転する強磁性層を軟磁性自由層と呼ぶことにする。   The magnetoresistive head is used as a reproduction sensor in high recording density magnetic recording technology mainly for hard disks, and is a part that greatly affects the performance of magnetic recording technology. In recent years, it is well known that the magnetoresistive effect, that is, the so-called giant magnetoresistance (GMR) effect of a multilayer film in which a ferromagnetic metal layer is laminated via a nonmagnetic metal layer is large. In this case, the electric resistance varies depending on the magnetization of the two ferromagnetic layers sandwiching the nonmagnetic intermediate layer and the angle formed by the magnetization. When this giant magnetoresistance effect is used in a magnetoresistive element, a structure called a spin valve has been proposed. The spin valve has an antiferromagnetic layer / ferromagnetic layer / nonmagnetic intermediate layer / ferromagnetic layer structure and is in contact with the antiferromagnetic layer by an exchange coupling magnetic field generated at the interface of the antiferromagnetic layer / ferromagnetic layer. The output can be obtained by substantially fixing the magnetization of the ferromagnetic layer and rotating the magnetization of the other ferromagnetic layer freely by an external magnetic field. The ferromagnetic layer whose magnetization is substantially fixed by the antiferromagnetic layer is called a ferromagnetic fixed layer, and the ferromagnetic layer whose magnetization is rotated by an external magnetic field is called a soft magnetic free layer.

上記基本構成は、現在応用に供されているGMR、詳細にはCIP-GMRやトンネル磁気抵抗効果素子いわゆるTMR、及び垂直通電型GMRいわゆるCPP-GMRについて共通である。したがって、本発明の構成は、CIP-GMR、TMR、CPP-GMRに関するが、特にCPP-GMR及びTMRの、垂直電流型磁気抵抗効果センサに有効である。また、再生センサでは、すべての外部磁界から感知すべき磁界を選択するために上記磁気抵抗効果素子を挟むように一対の磁気シールドが設けられている。   The above basic configuration is common to GMR currently used for applications, specifically CIP-GMR, tunnel magnetoresistive element so-called TMR, and vertical conduction type GMR so-called CPP-GMR. Therefore, the configuration of the present invention relates to CIP-GMR, TMR, and CPP-GMR, and is particularly effective for perpendicular current type magnetoresistive effect sensors of CPP-GMR and TMR. In the reproduction sensor, a pair of magnetic shields are provided so as to sandwich the magnetoresistive element in order to select a magnetic field to be sensed from all external magnetic fields.

磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、軟磁性自由層を単磁区化するための磁区制御構造を有する。この磁区制御構造は、軟磁性自由層を単磁区状態にし、感知すべき磁界に対してヒステリシスのない出力をもたせる機能を有する。代表的な磁区制御構造として、ハードバイアスと呼ばれる構造が知られている。さらに、高記録密度に対応した磁区制御構造として、積層型の磁区制御構造が提唱されている。積層型磁区制御構造は、磁区制御膜となる単磁区化強磁性反平行層を磁気抵抗効果膜に積層して配置し、およそ同一のトラック幅に形成することで位置のそろった端部を形成し、磁区制御を行う構造である。   The magnetoresistive effect type magnetic head has a magnetic domain control structure for making the soft magnetic free layer into a single magnetic domain. This magnetic domain control structure has a function of setting the soft magnetic free layer to a single magnetic domain state and providing an output having no hysteresis with respect to the magnetic field to be sensed. A structure called a hard bias is known as a typical magnetic domain control structure. Furthermore, a laminated magnetic domain control structure has been proposed as a magnetic domain control structure corresponding to a high recording density. In the laminated magnetic domain control structure, a single-domain ferromagnetic antiparallel layer, which becomes the magnetic domain control film, is laminated on the magnetoresistive effect film and formed to have approximately the same track width, thereby forming aligned edges. In addition, the magnetic domain control is performed.

上記積層型磁区制御を用いたスピンバルブでは、軟磁性自由層/弱反平行結合層/単磁区化強磁性反平行層/単磁区化反強磁性層からなる構造が提唱されている(特許文献1、2)。この積層型磁区制御では、単磁区化反強磁性層と単磁区化強磁性反平行層が反強磁性結合して単磁区化強磁性反平行層が単磁区化し、単磁区化強磁性反平行層が弱反平行結合層を介して軟磁性自由層と静磁気結合、もしくは反強磁性結合により感知すべき磁場に対して実質的に同程度、もしくは小さい結合し、単磁区化強磁性反平行層と軟磁性自由層が閉磁路を形成し、軟磁性自由層を単磁区化する構造である。   In the spin valve using the laminated magnetic domain control, a structure composed of a soft magnetic free layer / weakly antiparallel coupling layer / single domained ferromagnetic antiparallel layer / single domained antiferromagnetic layer has been proposed (Patent Literature). 1, 2). In this type of magnetic domain control, the single-domain antiferromagnetic layer and the single-domain antiferromagnetic layer are antiferromagnetically coupled, and the single-domain antiferromagnetic layer becomes a single domain, and the single-domain antiferromagnetic layer The layer is coupled to the soft magnetic free layer via the weak antiparallel coupling layer, substantially the same or smaller than the magnetic field to be sensed by magnetostatic coupling or antiferromagnetic coupling, and single domained ferromagnetic antiparallel The layer and the soft magnetic free layer form a closed magnetic path, and the soft magnetic free layer has a single magnetic domain.

一方、単磁区化反強磁性膜を用いない構造が提唱されており(特許文献3)、以下の構成を有する。これは、強磁性固定層/非磁性中間層/軟磁性自由層/弱反平行結合層/強磁性平行層/強反平行結合層/強磁性反平行層からなる構造で、強磁性平行層と強磁性反平行層が強反平行結合層を介して反強磁性結合して、感知すべき磁界に対して実質的に固定しており、強磁性反平行層が弱反平行結合層を介して軟磁性自由層と静磁気結合、もしくは反強磁性結合により感知すべき磁場に対して実質的に同程度、もしくは小さく強磁性結合し、軟磁性自由層と強磁性反平行層と強磁性平行層の磁化の総和が実質的にゼロとなるように閉磁路を構成し、軟磁性自由層を単磁区化する構造である。すなわち、(1)所定の磁気異方性を有した単磁区化強磁性及び強磁性平行層に、磁化方向を固定させる役割をもたせる、(2)軟磁性層を含めた3層で閉磁路構造をとることによって反磁界を低減し、外部磁界による強磁性反平行層及び強磁性平行層の磁化の所定の方向からの逸脱を防止するのである。   On the other hand, a structure that does not use a single-domain antiferromagnetic film has been proposed (Patent Document 3) and has the following configuration. This is a structure comprising a ferromagnetic pinned layer / nonmagnetic intermediate layer / soft magnetic free layer / weak antiparallel coupling layer / ferromagnetic parallel layer / strong antiparallel coupling layer / ferromagnetic antiparallel layer. The ferromagnetic antiparallel layer is antiferromagnetically coupled through a strong antiparallel coupling layer and is substantially fixed to the magnetic field to be sensed, and the ferromagnetic antiparallel layer is coupled through a weak antiparallel coupling layer. A soft magnetic free layer, a ferromagnetic antiparallel layer, and a ferromagnetic parallel layer that are substantially the same or smaller than the magnetic field to be sensed by a magnetostatic coupling or an antiferromagnetic coupling. In this structure, the closed magnetic circuit is configured so that the sum of the magnetizations of the magnetic field becomes substantially zero, and the soft magnetic free layer is made into a single magnetic domain. (1) A single-domain ferromagnetism and a ferromagnetic parallel layer having a predetermined magnetic anisotropy have a role of fixing the magnetization direction. (2) A closed magnetic circuit structure with three layers including a soft magnetic layer. Thus, the demagnetizing field is reduced, and the deviation of the magnetization of the ferromagnetic antiparallel layer and the ferromagnetic parallel layer from a predetermined direction due to the external magnetic field is prevented.

特開2002-367124号公報JP 2002-367124 A 米国特許第6,473,279号U.S. Patent No. 6,473,279 特開2002-025013号公報JP 2002-025013 A

従来の積層型磁区制御構造をもつ磁気抵抗効果センサでは、より高い記録密度と高い出力と安定な動作を全て満たすスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を用いた再生ヘッドの実現が困難である。前述の積層型磁区制御構造(特許文献1,2)で問題となるのは、単磁区化反強磁性層により上記ハードバイアス構造より磁気抵抗効果素子の総膜厚が大きくなる、具体的にはおよそ10〜20nm大きくなるために、磁気シールドの間隔が広がり、高記録密度での読み出しが困難になる点である。加えて、単磁区化反強磁性層により磁気抵抗効果素子の全体の抵抗が増加するために、軟磁性自由層の磁化と強磁性固定層の磁化のなす角の変化から生じる抵抗変化が見かけ上、低下する、すなわち出力が低下する問題が生じる。   In a conventional magnetoresistive effect sensor having a laminated magnetic domain control structure, it is difficult to realize a read head using a spin valve magnetoresistive effect element that satisfies all of higher recording density, higher output, and stable operation. The problem with the above-mentioned laminated magnetic domain control structure (Patent Documents 1 and 2) is that the total thickness of the magnetoresistive effect element is larger than that of the hard bias structure due to the single-domain antiferromagnetic layer. Since the size is increased by about 10 to 20 nm, the interval between the magnetic shields is widened, which makes it difficult to read at a high recording density. In addition, since the overall resistance of the magnetoresistive effect element is increased by the single-domain antiferromagnetic layer, the resistance change apparently caused by the change in the angle between the magnetization of the soft magnetic free layer and the magnetization of the ferromagnetic pinned layer is apparent. However, there is a problem that the output is reduced.

一方、単磁区化反強磁性膜を用いない積層型磁区制御構造(特許文献3)の課題は、軟磁性自由層と強磁性反平行層と強磁性平行層の3層の磁化の総和を実質的にゼロにする、すなわち軟磁性自由層の磁化と強磁性反平行層の磁化の和を強磁性平行層の磁化とおよそ等しくした、閉磁路構造を有する点である。それは、上記3層で閉磁路を構成することによって安定化を図ることの反作用として、強磁性反平行層と強磁性平行層の2層の磁化については磁化量が等しくないことが必然となるためである。その結果、感知すべき磁界に対して実質的に固定されるべき強磁性反平行層と強磁性平行層の磁化を固定する機能について改善の余地がある。   On the other hand, the problem of the laminated magnetic domain control structure that does not use a single-domain antiferromagnetic film (Patent Document 3) is that the total magnetization of the three layers of the soft magnetic free layer, the ferromagnetic antiparallel layer, and the ferromagnetic parallel layer is substantially In other words, it has a closed magnetic circuit structure in which the sum of the magnetization of the soft magnetic free layer and the magnetization of the ferromagnetic antiparallel layer is approximately equal to the magnetization of the ferromagnetic parallel layer. This is because, as a reaction of stabilizing by configuring a closed magnetic circuit with the above three layers, the magnetization amount of the two layers of the ferromagnetic antiparallel layer and the ferromagnetic parallel layer must be unequal. It is. As a result, there is room for improvement in the function of fixing the magnetization of the ferromagnetic antiparallel layer and the ferromagnetic parallel layer to be substantially fixed with respect to the magnetic field to be sensed.

本発明は、高記録密度読み出しと、高出力と、高い安定性の全てを満たす磁気ヘッドを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a magnetic head satisfying all of high recording density reading, high output, and high stability.

本発明は、目的を達成するために、以下の構成を用いる。(1)軟磁性自由層の磁区制御構造として、軟磁性自由層の上に第一の反平行結合層、第一の磁区制御層、第二の反平行結合層、第二の磁区制御層を積層した構造を採用する。(2)軟磁性自由層と第一の磁区制御層は、第一の反平行結合層を介して積層し、互いの磁化が反平行に配列するよう作用する構成とする。同様に第二の磁区制御層と第一の磁区制御層は第二の反平行結合層を介して積層し、互いの磁化が反平行に配列するよう作用する構成とする。(3)軟磁性自由層、第一の磁区制御層、及び第二の磁区制御層の磁化量の絶対値をそれぞれM1、M2、M3としたときに、M2とM3をおよそM2=M3となるようにほぼ同一の膜厚に構成する。また当然、軟磁性自由層の磁化量M1は、M1>0である。   The present invention uses the following configuration in order to achieve the object. (1) As a magnetic domain control structure of the soft magnetic free layer, a first antiparallel coupling layer, a first magnetic domain control layer, a second antiparallel coupling layer, and a second magnetic domain control layer are formed on the soft magnetic free layer. Adopt a laminated structure. (2) The soft magnetic free layer and the first magnetic domain control layer are stacked via the first antiparallel coupling layer, and are configured so that their magnetizations are arranged antiparallel. Similarly, the second magnetic domain control layer and the first magnetic domain control layer are stacked via the second antiparallel coupling layer so that their magnetizations are arranged antiparallel. (3) When the absolute values of the magnetization amounts of the soft magnetic free layer, the first magnetic domain control layer, and the second magnetic domain control layer are M1, M2, and M3, M2 and M3 are approximately M2 = M3. Thus, the film thickness is set to be almost the same. Of course, the amount of magnetization M1 of the soft magnetic free layer is M1> 0.

以上の(1)(2)(3)により、所定の感磁幅に対応したほぼ同一のトラック幅に形成した素子積層部のトラック端部において、(M1−M2+M3)>0となる不完全な閉磁路構造を実現できる。   As a result of the above (1), (2) and (3), the track end portion of the element laminated portion formed with substantially the same track width corresponding to the predetermined magnetic sensitive width is incomplete so that (M1−M2 + M3)> 0. A closed magnetic circuit structure can be realized.

この結果、第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層はM3−M2≒0である局所的な閉磁路を実現して感知すべき磁界に対して磁化が変動、変化しない安定した磁化状態を実現でき、かつ第一の磁区制御層が軟磁性自由層と磁気的に結合して軟磁性自由層を単磁区化することができる。   As a result, the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer realize a local closed magnetic circuit in which M3−M2≈0, and the stable magnetization state in which the magnetization does not fluctuate or change with respect to the magnetic field to be sensed. And the first magnetic domain control layer can be magnetically coupled to the soft magnetic free layer to make the soft magnetic free layer into a single magnetic domain.

本発明によると、磁化量を等しくした第一の磁区制御層と第二の磁区制御層が反強磁性的に結合した構造により、感知すべき磁界に対して第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層の磁化が実質的に固定した構造を実現でき、かつ、磁化状態の安定な強磁性反平行層と磁気的に結合することで軟磁性自由層の磁化を安定に磁区制御することができ、高い安定性と出力を兼ね備えた磁気抵抗効果型磁気センサを実現することができる。また、このセンサを再生ヘッドとした磁気記録再生装置において、高記録密度、すなわち記録媒体上に記録される記録波長が短く、また、記録トラックの幅が狭い記録を実現して、十分な再生出力を得、記録を良好に保つことができる。   According to the present invention, the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer having the same magnetization amount and the second magnetic domain control layer are antiferromagnetically coupled to each other. Can realize a structure in which the magnetization of the magnetic domain control layer is substantially fixed, and can stably control the magnetization of the soft magnetic free layer by magnetically coupling with a ferromagnetic antiparallel layer in a stable magnetization state. Thus, a magnetoresistive effect type magnetic sensor having both high stability and output can be realized. Also, in a magnetic recording / reproducing apparatus using this sensor as a reproducing head, a high recording density, that is, a recording wavelength recorded on a recording medium is short, and recording with a narrow recording track is realized, and sufficient reproducing output is achieved. And good recording can be maintained.

本発明では、高記録密度に対応した巨大磁気抵抗効果を用いた磁気センサを磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置を提供するために、上記磁気センサとして、反強磁性膜/強磁性固定層/非磁性中間層/軟磁性自由層/第一の反平行結合層/第一の磁区制御層/第二の反平行結合層/第二の磁区制御層の積層構造を有する磁気抵抗効果素子を用いる。ここで反強磁性膜は強磁性固定層の磁化を実質的に固定するための交換結合バイアスを印加するものであって、直接強磁性固定層に密着して形成するか、あるいは間接的に磁気的結合を経て効果をもたらしてもよい。あるいは反強磁性膜の替わりに他のバイアス印加手段、例えば、硬磁性膜の残留磁化を用いたり、電流バイアスを用いたりしてもよい。   In the present invention, in order to provide a magnetic recording device in which a magnetic sensor using a giant magnetoresistive effect corresponding to a high recording density is mounted on a magnetic head, the magnetic sensor is an antiferromagnetic film / ferromagnetic fixed layer / non-magnetic film. A magnetoresistive effect element having a laminated structure of magnetic intermediate layer / soft magnetic free layer / first antiparallel coupling layer / first magnetic domain control layer / second antiparallel coupling layer / second magnetic domain control layer is used. Here, the antiferromagnetic film applies an exchange coupling bias for substantially fixing the magnetization of the ferromagnetic pinned layer, and is formed in close contact with the ferromagnetic pinned layer, or indirectly magnetically. The effect may be brought about through a mechanical bond. Alternatively, instead of the antiferromagnetic film, other bias applying means, for example, residual magnetization of a hard magnetic film or current bias may be used.

第一の反平行結合層は、第一の磁区制御層と軟磁性自由層との間に互いに反平行結合するような磁気的な弱い結合を発生させる機能を有する。ここで弱い結合とは、感知すべき磁界に対して同桁もしくは弱い結合力を有することである。すなわち磁界がゼロ近傍のとき、軟磁性自由層と第一の磁区制御層の互いの磁化は反平行になり、かつ、感知すべき磁界に対して軟磁性自由層と第一の磁区制御層の互いの磁化のなす角度が変化する程度の結合力を有することである。具体的には、数十から数百エルステッド程度の反平行結合磁界を有するよう構成する。これにより、感知すべき磁界の印加によって軟磁性自由層の磁化は単磁区化状態を維持したまま、磁化方向が印加磁界方向に沿って回転する作用が生じ、単磁区化の機能と磁界に対して感度を有するという機能を同時に果たすことができる。   The first antiparallel coupling layer has a function of generating a weak magnetic coupling that causes antiparallel coupling between the first magnetic domain control layer and the soft magnetic free layer. Here, the weak coupling means having the same order of magnitude or weak coupling force with respect to the magnetic field to be sensed. That is, when the magnetic field is near zero, the magnetizations of the soft magnetic free layer and the first magnetic domain control layer are antiparallel to each other, and the soft magnetic free layer and the first magnetic domain control layer That is, it has a binding force that changes the angle between the magnetizations of each other. Specifically, it is configured to have an antiparallel coupling magnetic field of about several tens to several hundreds Oersted. As a result, the magnetization direction of the soft magnetic free layer is maintained in the single magnetic domain state by the application of the magnetic field to be sensed, and the magnetization direction rotates along the applied magnetic field direction. The function of having sensitivity can be achieved at the same time.

上述の磁区制御構成により、本発明の積層型磁区制御の磁化状態は、磁界がゼロ近傍のとき、第二の磁区制御層、第一の磁区制御層、軟磁性自由層の磁化状態は、隣接した互いの磁化が反平行の磁化状態を有している。   With the magnetic domain control configuration described above, the magnetization state of the laminated magnetic domain control of the present invention is such that when the magnetic field is near zero, the magnetization states of the second magnetic domain control layer, the first magnetic domain control layer, and the soft magnetic free layer are adjacent to each other. The magnetizations of each other have antiparallel magnetization states.

軟磁性自由層、第一の反平行結合層、第一の磁区制御層、第二の反平行結合層、第二の磁区制御層は、ほぼ同一のトラック幅に加工形成されて、ほぼ同一位置の端部を有し、第一の磁区制御層はトラック幅方向残留磁化により磁化を発生させ、トラック幅方向の端部で軟磁性自由層及び第二の磁区制御層のトラック幅方向の残留磁化と静磁気的に結合して軟磁性自由層の単磁区化の効果を得ることができる。強磁性固定層の磁化は感知すべき磁界の方向と略平行に、また、第一の磁区制御層の磁化は感知すべき磁界の方向と略垂直に方向付ける。   The soft magnetic free layer, the first anti-parallel coupling layer, the first magnetic domain control layer, the second anti-parallel coupling layer, and the second magnetic domain control layer are processed and formed to have substantially the same track width and are substantially at the same position. The first magnetic domain control layer generates magnetization by the track width direction residual magnetization, and the soft magnetic free layer and the second magnetic domain control layer have residual magnetization in the track width direction at the track width direction end. And magnetostatically coupled to each other, the effect of making the soft magnetic free layer into a single magnetic domain can be obtained. The magnetization of the ferromagnetic pinned layer is oriented substantially parallel to the direction of the magnetic field to be sensed, and the magnetization of the first magnetic domain control layer is oriented substantially perpendicular to the direction of the magnetic field to be sensed.

以上のような構成を実現することで本発明の磁気センサは狭小なセンササイズにおいて磁化状態を規定することができ、安定な動作を実現することができるのである。   By realizing the configuration as described above, the magnetic sensor of the present invention can define the magnetization state in a narrow sensor size, and can realize a stable operation.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。本発明の巨大磁気抵抗効果積層膜を構成する薄膜は、DCマグネトロンスパッタリング装置により、アルゴン1から6ミリトール(0.1から0.8パスカル)の雰囲気中にて、セラミックス基板に以下の材料を順次積層して作製した。スパッタリングターゲットとしてタンタル、ニッケル−20at%鉄合金、銅、Co-Fe、MnPt、ルテニウム、アルミナ、マグネタイト、MnIrの各ターゲットを用いた。積層膜は、各ターゲットを配置したカソードに各々高周波電力を印加して装置内にプラズマを発生させておき、各カソードに配置されたシャッターを一つずつ開閉して順次各層を形成した。膜形成時には永久磁石を用いて基板に平行におよそ80エルステッド(6.4 kA/m)の磁界を印加して、一軸異方性をもたせた。 形成した膜を、真空中、磁場中で270 ℃、3時間の熱処理を行ってMnPt反強磁性膜を相変態させ、室温での磁気抵抗を測定して評価した。基体上の素子の形成はフォトレジスト工程によってパターニングした。その後、基体はスライダー加工し、磁気記録装置に搭載した。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The thin film constituting the giant magnetoresistive layered film of the present invention is produced by sequentially laminating the following materials on a ceramic substrate in a 1 to 6 millitorr (0.1 to 0.8 Pascal) atmosphere of argon by a DC magnetron sputtering apparatus. did. As sputtering targets, tantalum, nickel-20at% iron alloy, copper, Co-Fe, MnPt, ruthenium, alumina, magnetite, and MnIr targets were used. In the laminated film, high frequency power was applied to each cathode on which each target was placed to generate plasma in the apparatus, and each layer was sequentially formed by opening and closing the shutters placed on each cathode one by one. During film formation, a permanent magnet was used to apply a magnetic field of approximately 80 oersted (6.4 kA / m) parallel to the substrate to provide uniaxial anisotropy. The formed film was heat-treated in a magnetic field at 270 ° C. for 3 hours in a vacuum to transform the phase of the MnPt antiferromagnetic film, and the magnetoresistance at room temperature was measured and evaluated. Element formation on the substrate was patterned by a photoresist process. Thereafter, the substrate was processed with a slider and mounted on a magnetic recording apparatus.

また、磁区制御構造の構成を評価するため、LLG(ランダウ−リフシッツ−ギルバート)法による磁化過程シミュレーションを行って、磁気ヘッドの安定性と出力について比較検討した。   In addition, in order to evaluate the configuration of the magnetic domain control structure, a magnetization process simulation using the LLG (Landau-Lifschitz-Gilbert) method was performed, and the stability and output of the magnetic head were compared and examined.

図1は、本発明の垂直通電方式の巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構成例を示す図である。図は磁気媒体に対向する対向面から眺めた模式図である。基体50上に下部電極43を形成し、その上に下部磁気シールド41を形成し、その上に磁気抵抗効果膜10が形成されており、さらに上部磁気シールド42を形成して再生ギャップを形成している。上部磁気シールド42の上に上部電極44を形成している。図1の構造では、下部電極43は下部磁気シールド41で兼用することが可能である。また上部電極44は、上部磁気シールド42で兼用することが可能である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a vertical energization type giant magnetoresistive magnetic head according to the present invention. The figure is a schematic view seen from the facing surface facing the magnetic medium. The lower electrode 43 is formed on the substrate 50, the lower magnetic shield 41 is formed thereon, the magnetoresistive film 10 is formed thereon, and the upper magnetic shield 42 is further formed to form a reproduction gap. ing. An upper electrode 44 is formed on the upper magnetic shield 42. In the structure of FIG. 1, the lower electrode 43 can be shared by the lower magnetic shield 41. The upper electrode 44 can also be used as the upper magnetic shield 42.

図2は、発明の面内通電方式の本巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構成例を示す図である。図は磁気媒体に対向する対向面から眺めた模式図である。基体50上に下部磁気シールド41を形成し、その上に下部絶縁層71を形成し、その上に磁気抵抗効果膜10が形成されており、磁気抵抗効果膜10の両端に電極45を形成し、その上に上部絶縁層72を形成し、さらに上部磁気シールド42を形成して、再生ギャップを形成している。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the present giant magnetoresistance effect type magnetic head of the in-plane energization method of the invention. The figure is a schematic view seen from the facing surface facing the magnetic medium. A lower magnetic shield 41 is formed on the substrate 50, a lower insulating layer 71 is formed thereon, a magnetoresistive film 10 is formed thereon, and electrodes 45 are formed on both ends of the magnetoresistive film 10. An upper insulating layer 72 is formed thereon, and an upper magnetic shield 42 is further formed to form a reproduction gap.

図1及び図2における磁気抵抗効果膜10は、以下のような構成を有する。すなわち、下地膜11、反強磁性膜12、強磁性固定層31、非磁性中間層16、軟磁性自由層17、第一の反平行結合層18、第一の磁区制御層19、第二の反平行結合層20、第二の磁区制御層21を連続して形成してなる。保護膜22は耐食性等の向上に寄与するが、省略しても本発明の主旨に反するものではない。下地膜11は結晶性、抵抗変化率及び軟磁気特性の向上に寄与するが、省略しても本発明の主旨に反するものではない。   The magnetoresistive film 10 in FIGS. 1 and 2 has the following configuration. That is, the underlayer 11, the antiferromagnetic film 12, the ferromagnetic pinned layer 31, the nonmagnetic intermediate layer 16, the soft magnetic free layer 17, the first antiparallel coupling layer 18, the first magnetic domain control layer 19, and the second The antiparallel coupling layer 20 and the second magnetic domain control layer 21 are continuously formed. The protective film 22 contributes to improvement of corrosion resistance and the like, but even if omitted, it does not violate the gist of the present invention. The underlying film 11 contributes to improvement of crystallinity, resistance change rate and soft magnetic characteristics, but even if omitted, it does not violate the gist of the present invention.

この構成例では強磁性固定層31は、第一の強磁性膜13と反平行結合膜14、及び第二の強磁性膜15の積層体からなる。反平行結合膜14は、第一の強磁性膜13と第二の強磁性膜15の磁化を互いに反平行に配列させる交換結合を印加して、強磁性固定層の実質的な磁化の量を第一の強磁性膜13と第二の強磁性膜15の磁化量の差分に制御する効果がある。ここで、強磁性固定層31を単層の磁性体から形成したり、2層や4層以上の積層体から形成したりしても本発明の主旨に反するものではないが、本図の構成例は磁気センサから出力される信号波形の対称性の向上に有効である。また軟磁性自由層17は、単層の磁性体から形成したり、図中には記載していないが2層以上の積層体から形成したりしても磁気的に一体構造とみなせるので、本発明の主旨に反するものではない。   In this configuration example, the ferromagnetic pinned layer 31 includes a laminated body of the first ferromagnetic film 13, the antiparallel coupling film 14, and the second ferromagnetic film 15. The antiparallel coupling film 14 applies exchange coupling that causes the magnetizations of the first ferromagnetic film 13 and the second ferromagnetic film 15 to be arranged in antiparallel with each other, thereby reducing the amount of substantial magnetization of the ferromagnetic fixed layer. This has the effect of controlling the difference in the amount of magnetization between the first ferromagnetic film 13 and the second ferromagnetic film 15. Here, it is not contrary to the gist of the present invention to form the ferromagnetic pinned layer 31 from a single-layer magnetic body or from a laminate of two layers or four layers or more. The example is effective for improving the symmetry of the signal waveform output from the magnetic sensor. The soft magnetic free layer 17 can be regarded as a magnetically integrated structure even if it is formed from a single-layer magnetic material or formed from a laminate of two or more layers although not shown in the figure. This is not against the gist of the invention.

磁気抵抗効果積層膜10の軟磁性自由層17と、これに積層した第一の反平行結合層18、第一の磁区制御層19、第二の反平行結合層20、第二の磁区制御層21はほぼ同一のトラック幅方向のサイズに形成してなる。   The soft magnetic free layer 17 of the magnetoresistive effect laminated film 10, the first antiparallel coupling layer 18, the first magnetic domain control layer 19, the second antiparallel coupling layer 20, and the second magnetic domain control layer laminated thereon. 21 is formed to have substantially the same size in the track width direction.

第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21の両者の磁化量が等しくなるように、膜厚と材料を選ぶ。例えば、第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21を構成する材料が同じ場合が最も容易な実施の形態であるが、この場合には両者の膜厚を等しくする。図3に磁化配列の模式図を示す。軟磁性自由層17の磁化量をM1、第一の磁区制御層19の磁化量をM2、及び第二の磁区制御21の磁化量をM3とすると、M2≒M3、すなわちM3−M2≒0とする。これにより第一の磁区制御層19と第二の磁区制御21の磁化は、トラック端部(図中左右方向の端部)において局所的な閉磁路を形成し、この閉磁路構造によって外部からの磁界によって磁化の変化をきわめて生じにくいという効果を発生させることができる。一方で、軟磁性自由層17の磁化M1は第一の磁区制御層19の磁化M2と反平行であり、トラック幅端部で互いの磁化が打ち消しあう効果を有する。当然M1>0であり、軟磁性自由層17、第一の磁区制御層19、第二の磁区制御層21の3層の磁化全体では、合計で(M1−M2+M3)>0の端部の磁荷が発生した不完全な閉磁路を形成する。   The film thickness and material are selected so that the magnetization amounts of both the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21 are equal. For example, although the case where the material which comprises the 1st magnetic domain control layer 19 and the 2nd magnetic domain control layer 21 is the same is the easiest embodiment, in this case, the film thickness of both is made equal. FIG. 3 shows a schematic diagram of the magnetization arrangement. When the magnetization amount of the soft magnetic free layer 17 is M1, the magnetization amount of the first magnetic domain control layer 19 is M2, and the magnetization amount of the second magnetic domain control 21 is M3, M2≈M3, that is, M3−M2≈0. To do. As a result, the magnetizations of the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control 21 form a local closed magnetic circuit at the track end (the end in the left-right direction in the figure). It is possible to generate an effect that a change in magnetization is hardly caused by a magnetic field. On the other hand, the magnetization M1 of the soft magnetic free layer 17 is antiparallel to the magnetization M2 of the first magnetic domain control layer 19, and has an effect that the mutual magnetizations cancel each other at the track width end. Naturally, M1> 0, and the total magnetization of the three layers of the soft magnetic free layer 17, the first magnetic domain control layer 19, and the second magnetic domain control layer 21 is a total of (M1−M2 + M3)> 0. Forms an incomplete closed magnetic circuit with load.

このようにM1とM2、M2とM3についてはそれぞれ局所的には互いの端部磁荷を打ち消す構造を実現し、かつ全体では(M1−M2+M3)>0の端部の磁荷が発生した不完全な閉磁路を形成する構成を本発明では実現する。一例として、第一の磁区制御層19、第二の磁区制御層21の双方に、飽和磁化が1400 emu/cm3(1.8 テスラ)であるCoFe合金を用いた場合、第一の磁区制御層19、第二の磁区制御層21の膜厚は両方とも3nmとすると好適である。このとき軟磁性自由層17の磁化量は、第一の磁区制御層19、第二の磁区制御層21と必ずしも等しくする必要はないので、最も出力が大きくなる材料・膜厚を選択することが可能である。例えば、膜厚2.5nmのNiFe合金(飽和磁化800 emu/cm3 (1 テスラ))に膜厚1nmのCoFe合金(飽和磁化1400 emu/cm3(1.8 テスラ))を積層した合計膜厚3.5nmの積層体が好適である。 Thus, for M1 and M2 and M2 and M3, a structure that locally cancels each other's end magnetic charges is realized, and overall, (M1−M2 + M3)> 0 end end magnetic charges are generated. The present invention realizes a configuration that forms a completely closed magnetic circuit. As an example, when a CoFe alloy having a saturation magnetization of 1400 emu / cm 3 (1.8 Tesla) is used for both the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21, the first magnetic domain control layer 19 The film thickness of the second magnetic domain control layer 21 is preferably 3 nm. At this time, the amount of magnetization of the soft magnetic free layer 17 does not necessarily have to be equal to that of the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21, and therefore the material / film thickness that maximizes the output can be selected. Is possible. For example, a total film thickness of 3.5 nm is obtained by stacking a CoFe alloy (saturation magnetization 1400 emu / cm 3 (1.8 Tesla)) on a NiFe alloy (saturation magnetization 800 emu / cm 3 (1 Tesla)) with a thickness of 2.5 nm. A laminate of the above is preferred.

第二の反平行結合層20は、第二の反平行結合層20を介して面で接する第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21との面内の反強磁性的な結合を発生させるために、室温及び磁気ヘッドの動作温度において自発磁化を有さない材料から構成し、かつ特定の材料を特定の厚さで作製する。Ru、Ir、Cr、Rh、Re、Os、Ptなどの材料では、厚さを適切に選ぶことで、第二の反平行結合層20を介した第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21間に面で結合した強い反強磁性的な結合が発生させることができる。反強磁性的な結合の大きさは数キロエルステッド以上、すなわち数百kA/mに達する。本発明の第二の反平行結合層20では反強磁性的な結合の大きさが1 キロエルステッド以上、すなわち80 kA/m以上の強い反強磁性的な結合が望ましいから、第二の反平行結合層20には上記のRuのような材料を0.2から1.0nmのような所定の厚さで構成することが望ましい。   The second antiparallel coupling layer 20 is an in-plane antiferromagnetic coupling between the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21 that are in contact with each other via the second antiparallel coupling layer 20. Therefore, a specific material is formed with a specific thickness, and is made of a material that does not have spontaneous magnetization at room temperature and the operating temperature of the magnetic head. For materials such as Ru, Ir, Cr, Rh, Re, Os, and Pt, the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain via the second antiparallel coupling layer 20 can be selected by appropriately selecting the thickness. Strong antiferromagnetic coupling can be generated between the control layers 21 in a plane. The magnitude of the antiferromagnetic coupling reaches several kilo-Oersted, that is, several hundred kA / m. In the second antiparallel coupling layer 20 of the present invention, it is desirable that the antiferromagnetic coupling is 1 kiloOersted or more, that is, a strong antiferromagnetic coupling of 80 kA / m or more. The bonding layer 20 is preferably made of a material such as Ru described above with a predetermined thickness of 0.2 to 1.0 nm.

第一の反平行結合層18は、軟磁性自由層17と第一の磁区制御層19との間に面内の弱い反強磁性的な結合を発生させる。第一の反平行結合層18は軟磁性自由層17と第一の磁区制御層19の層間に弱い磁気的な交換結合を生じさせて軟磁性自由層17と第一の磁区制御層19の両者が弱く反強磁性的に結合した、すなわちゼロ磁界で反平行の磁化配列状態を実現する機能を発生させる。しかしながら、本発明の第一の反平行結合層18は、既に述べたように、上記の第二の反平行結合層20よりも弱い効果が望ましい。これは感知すべき磁界に対して軟磁性自由層17の磁化が回転して再生信号を発生できるように結合力を適切に調整する必要があるからである。具体的には、膜厚0.2から1.0nmのRu、Ir、Cr、Rh、Re、Os、Ptなどの材料に、膜厚0.3から0.6nmのCu、Au、Ag、Ta、Ti、などの材料を積層した積層体を用いることで100から600 エルステッド(8から48 kA/m)の所定の強さの反平行結合を実現することができる。   The first antiparallel coupling layer 18 generates in-plane weak antiferromagnetic coupling between the soft magnetic free layer 17 and the first magnetic domain control layer 19. The first antiparallel coupling layer 18 generates a weak magnetic exchange coupling between the soft magnetic free layer 17 and the first magnetic domain control layer 19 so that both the soft magnetic free layer 17 and the first magnetic domain control layer 19 Is weak and antiferromagnetically coupled, that is, a function of realizing an antiparallel magnetization arrangement state in a zero magnetic field is generated. However, the first antiparallel coupling layer 18 of the present invention desirably has a weaker effect than the second antiparallel coupling layer 20 described above. This is because it is necessary to appropriately adjust the coupling force so that the magnetization of the soft magnetic free layer 17 rotates relative to the magnetic field to be sensed to generate a reproduction signal. Specifically, materials such as Ru, Ir, Cr, Rh, Re, Os, and Pt with a thickness of 0.2 to 1.0 nm, and materials such as Cu, Au, Ag, Ta, and Ti with a thickness of 0.3 to 0.6 nm By using a laminated body of laminated layers, anti-parallel coupling with a predetermined strength of 100 to 600 Oersted (8 to 48 kA / m) can be realized.

このような構成により、第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21の磁化を、第二の反平行結合層20を介した反強磁性結合、及び第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21の端部に発生した磁荷による静磁気的な結合により、互いに反平行方向になるようにトラック幅方向に固定し、軟磁性自由層17と第一の磁区制御層19の磁化を第一の反平行結合層18を介した反強磁性結合、及び軟磁性自由層17と第一の磁区制御層19の端部に発生した磁荷による静磁気的な結合により、感知すべき磁界がゼロのときに互いに反平行方向になるように結合することにより軟磁性自由層の安定な単磁区化が可能になるのである。   With such a configuration, the magnetizations of the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21 are antiferromagnetically coupled via the second antiparallel coupling layer 20, and the first magnetic domain control layer 19 and The soft magnetic free layer 17 and the first magnetic domain control layer are fixed in the track width direction so as to be antiparallel to each other by the magnetostatic coupling due to the magnetic charge generated at the end of the second magnetic domain control layer 21. Magnetization of 19 through antiferromagnetic coupling through the first antiparallel coupling layer 18, and magnetostatic coupling due to the magnetic charge generated at the ends of the soft magnetic free layer 17 and the first magnetic domain control layer 19, When the magnetic fields to be sensed are zero, the soft magnetic free layer can be stably made into a single magnetic domain by coupling so that they are antiparallel to each other.

図1で素子のトラック幅方向の両側の上下の磁気シールド間の間隔は再生ギャップ10より狭く構成されており、いわゆるサイドシールド構造として、感知すべき磁界の読みにじみを低減する機能を持たせることが望ましい。しかしながら、素子のトラック幅方向の両側の上下の磁気シールド間の間隔を再生ギャップ10より狭く構成しなくとも、本発明の主旨を損なうものではない。   In FIG. 1, the distance between the upper and lower magnetic shields on both sides in the track width direction of the element is configured to be narrower than the reproduction gap 10, and the so-called side shield structure has a function of reducing the reading blur of the magnetic field to be sensed. Is desirable. However, even if the gap between the upper and lower magnetic shields on both sides in the track width direction of the element is not made narrower than the reproducing gap 10, the gist of the present invention is not impaired.

図4は、本発明による巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける出力と抵抗の関係と、軟磁性自由層/弱反平行結合層/強磁性反平行層/単磁区化反強磁性層からなる磁区制御構造を有する従来構造(特許文献 1、2)の巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける出力を示したものである。単磁区化反強磁性層の抵抗がその他の層の抵抗に比べて大きいため、従来構造では、磁気ヘッド全体の抵抗が増加する。軟磁性自由層の磁化と強磁性固定層の磁化のなす角の変化から生じる抵抗変化量は一定値であるため、ヘッド全体の抵抗が増加すると、抵抗変化率すなわち磁気ヘッドの出力が低下してしまう。これに対して、本発明の構造は抵抗の大きい単磁区化反強磁性層を用いていないために、ヘッドの抵抗が小さく、従来構造のような出力の低下が観察されない。   FIG. 4 shows the relationship between output and resistance in the giant magnetoresistive head according to the present invention, and magnetic domain control comprising a soft magnetic free layer / weakly antiparallel coupled layer / ferromagnetic antiparallel layer / single domained antiferromagnetic layer. 2 shows the output of a giant magnetoresistive head having a conventional structure (Patent Documents 1 and 2). Since the resistance of the single-domain antiferromagnetic layer is larger than the resistances of the other layers, the resistance of the entire magnetic head is increased in the conventional structure. The amount of change in resistance resulting from the change in the angle between the magnetization of the soft magnetic free layer and the magnetization of the ferromagnetic pinned layer is a constant value, so when the resistance of the entire head increases, the rate of change in resistance, that is, the output of the magnetic head decreases. End up. On the other hand, since the structure of the present invention does not use a single-domain antiferromagnetic layer having a large resistance, the resistance of the head is small, and a decrease in output as in the conventional structure is not observed.

図5に、計算機シミュレーションによる、本発明の巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける磁界応答出力曲線と、従来構造(特許文献 3)の巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける磁界応答出力曲線を示す。ここで従来構造は、軟磁性自由層/弱反平行結合層/強磁性平行層/強反平行結合層/強磁性反平行層からなる磁区制御構造を有する。従来構造の磁界応答出力曲線は、感知すべき信号磁場に対してヒステリシスを伴う応答をしている。これは従来構造では、強磁性平行層と強磁性反平行層の磁化量が等しくないために、磁界に対して強磁性反平行層と強磁性平行層の2層の磁化は十分な安定を保つことが困難になり、外部磁界によって所定の磁化方向からの逸脱が発生してしまうためである。   FIG. 5 shows a magnetic field response output curve in the giant magnetoresistive effect type magnetic head of the present invention and a magnetic field response output curve in the giant magnetoresistive effect type magnetic head of the conventional structure (Patent Document 3) by computer simulation. Here, the conventional structure has a magnetic domain control structure comprising a soft magnetic free layer / a weak antiparallel coupling layer / a ferromagnetic parallel layer / a strong antiparallel coupling layer / a ferromagnetic antiparallel layer. The magnetic field response output curve of the conventional structure responds with hysteresis to the signal magnetic field to be sensed. This is because, in the conventional structure, the magnetizations of the ferromagnetic parallel layer and the ferromagnetic antiparallel layer are not equal, so the magnetization of the two layers of the ferromagnetic antiparallel layer and the ferromagnetic parallel layer is sufficiently stable against the magnetic field. This is because an external magnetic field causes a deviation from a predetermined magnetization direction.

図6に、計算機シミュレーションにより求めた従来構造(特許文献 3)における軟磁性自由層の磁化状態を示す。図6に示すように、従来構造ではトラック端部(特に図中の破線の内部)において所定の磁化方向からの逸脱、すなわち中央部における磁化の方向に比べて著しい角度差が顕著に現れている。したがって図5に示したように、感知すべき磁場に対する磁気抵抗効果素子の出力は、ヒステリシスを有する不安定な応答曲線になるのである。   FIG. 6 shows the magnetization state of the soft magnetic free layer in the conventional structure (Patent Document 3) obtained by computer simulation. As shown in FIG. 6, in the conventional structure, a deviation from a predetermined magnetization direction at the track end (especially, inside the broken line in the figure), that is, a remarkable angular difference appears in comparison with the magnetization direction in the center. . Therefore, as shown in FIG. 5, the output of the magnetoresistive element with respect to the magnetic field to be sensed becomes an unstable response curve having hysteresis.

これに対して、本発明の構造による磁界応答出力曲線は、感知すべき信号磁場に対してヒステリシスがなく線形性の高い応答をしている。これは強磁性反平行層と強磁性平行層の磁化量が等しいことにより、2層の磁化が局所的な閉磁路を実現して感知すべき信号磁場に対して磁化が変動、変化しない安定した磁化状態を実現しており、かつ強磁性反平行層が軟磁性自由層と磁気的に結合して軟磁性自由層を単磁区化しているためである。   On the other hand, the magnetic field response output curve according to the structure of the present invention has a high linearity response with no hysteresis with respect to the signal magnetic field to be sensed. This is because the magnetizations of the ferromagnetic antiparallel layer and the ferromagnetic parallel layer are equal, so that the magnetization of the two layers realizes a local closed magnetic circuit and the magnetization does not fluctuate or change with respect to the signal magnetic field to be sensed. This is because the magnetization state is realized, and the ferromagnetic antiparallel layer is magnetically coupled to the soft magnetic free layer to make the soft magnetic free layer into a single magnetic domain.

図7に、計算機シミュレーションにより求めた本発明の構造における軟磁性自由層の磁化状態を示す。図7に示すように、本発明の構造では、軟磁性自由層の磁化は全面にわたってほぼ同一方向を向いており、トラック端部の磁化方向の逸脱は図5の従来技術の場合に比べて著しく抑制できていることがわかる。以上の結果は、本発明の構造が安定した単磁区状態を実現できることを示している。   FIG. 7 shows the magnetization state of the soft magnetic free layer in the structure of the present invention obtained by computer simulation. As shown in FIG. 7, in the structure of the present invention, the magnetization of the soft magnetic free layer is directed in substantially the same direction over the entire surface, and the deviation of the magnetization direction at the track end is significantly larger than that in the prior art of FIG. It turns out that it has suppressed. The above results show that the structure of the present invention can realize a stable single domain state.

本発明の構造では、第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層として、一軸磁気異方性磁界あるいは保磁力を100エルステッド(8 kA/m)以上有するCo合金、FeCo合金を用いることにより、安定な磁区制御が実現でき、一軸磁気異方性磁界あるいは保磁力が大きいほどより安定な磁区制御を実現できる。   In the structure of the present invention, as the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer, a Co alloy or FeCo alloy having a uniaxial magnetic anisotropic magnetic field or coercive force of 100 oersted (8 kA / m) or more is used. Thus, stable magnetic domain control can be realized, and more stable magnetic domain control can be realized as the uniaxial magnetic anisotropic magnetic field or coercive force is larger.

図8に、本発明の構造において一軸磁気異方性磁界を変化させたときの磁界応答出力曲線を計算機シミュレーションした結果を示す。図8には一例として、一軸磁気異方性磁界が100エルステッド(8 kA/m)、及び400エルステッド(32 kA/m)の場合の結果を示した。図8に示すように、一軸磁気異方性磁界が大きくなるほど、磁界応答出力曲線の線形性が良くなる。これは第一の磁区制御層と第二の磁区制御層の一軸磁気異方性磁界あるいは保磁力が大きいほど、2層の磁化が感知すべき信号磁場に対して磁化が変動、変化しない安定した磁化状態となるためである。しかし、図8に示すように、一軸磁気異方性磁界が大きくなるほど出力が低下する。したがって、一軸磁気異方性磁界は100から400エルステッド(8から32 kA/m)とするのが好適である。   FIG. 8 shows the result of computer simulation of the magnetic field response output curve when the uniaxial magnetic anisotropic magnetic field is changed in the structure of the present invention. As an example, FIG. 8 shows the results when the uniaxial magnetic anisotropic magnetic field is 100 oersted (8 kA / m) and 400 oersted (32 kA / m). As shown in FIG. 8, the linearity of the magnetic field response output curve improves as the uniaxial magnetic anisotropic magnetic field increases. This is because the larger the uniaxial magnetic anisotropy field or coercivity of the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer, the more stable the magnetization of the two layers does not change or change with respect to the signal magnetic field to be sensed. This is because it becomes a magnetized state. However, as shown in FIG. 8, the output decreases as the uniaxial magnetic anisotropic magnetic field increases. Therefore, the uniaxial magnetic anisotropic magnetic field is preferably 100 to 400 oersted (8 to 32 kA / m).

100エルステッド(8 kA/m)以上の一軸磁気異方性磁界あるいは保磁力を有する第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層は、例えば以下の手法により実現することができる。(1)Co合金、FeCo合金にCr、Pt、Pd、Taなどの材料を適量添加する方法。(2)Co合金、FeCo合金を形成するスパッタリングの時に、斜入射薄膜形成を行う方法。あるいは逆磁気弾性効果による磁気異方性などを用いても良い。   The first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer having a uniaxial magnetic anisotropic magnetic field or coercive force of 100 oersted (8 kA / m) or more can be realized by the following method, for example. (1) A method of adding an appropriate amount of materials such as Cr, Pt, Pd, Ta to Co alloy and FeCo alloy. (2) A method of forming a grazing incidence thin film during sputtering for forming a Co alloy or FeCo alloy. Alternatively, magnetic anisotropy due to the inverse magnetoelastic effect may be used.

図9は、本発明の別構成例を示す図である。図は磁気媒体に対向する対向面から眺めた模式図である。弱反平行結合層18に隣接して、第一の磁区制御層19/第二の反平行結合層20/第二の磁区制御層21から構成される単磁区化強磁性層35を、第二の反平行結合層20を介してn回(nは2以上)積層した構成を有する。   FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the present invention. The figure is a schematic view seen from the facing surface facing the magnetic medium. Adjacent to the weak antiparallel coupling layer 18, a single-domain ferromagnetic layer 35 composed of the first magnetic domain control layer 19 / second antiparallel coupling layer 20 / second magnetic domain control layer 21 is provided The anti-parallel coupling layer 20 is laminated n times (n is 2 or more).

一例として、本図では単磁区化強磁性層35を2回積層した場合を示している。本構成においても、図1及び図2で示した構成と同様に、第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21の両者の磁化量が等しくなるように、膜厚と材料を選ぶ。例えば、第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21を構成する材料が同じ場合が最も容易な実施の形態であるが、この場合には両者の膜厚を等しくする。また、第二の反平行結合層20は第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21の層間に磁気的な交換結合を生じさせて第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21が反強磁性的に結合した、すなわち反平行の磁化配列状態を実現する機能を発生させる。図10に、磁化配列の模式図を示す。図1で示した構成と同様に本構成においても、軟磁性自由層17の磁化量をM1、第一の磁区制御層19の磁化量をM2、及び第二の磁区制御層21の磁化量をM3とすると、M2≒M3、すなわちM3−M2≒0とする。   As an example, this figure shows a case where the single-domain ferromagnetic layer 35 is laminated twice. Also in this configuration, the film thickness and the material are selected so that the magnetization amounts of both the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21 are equal as in the configuration shown in FIGS. . For example, although the case where the material which comprises the 1st magnetic domain control layer 19 and the 2nd magnetic domain control layer 21 is the same is the easiest embodiment, in this case, the film thickness of both is made equal. The second antiparallel coupling layer 20 generates a magnetic exchange coupling between the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21 so that the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer The control layer 21 generates a function of realizing an antiferromagnetic coupling state, that is, an antiparallel magnetization arrangement state. FIG. 10 shows a schematic diagram of the magnetization arrangement. Similar to the configuration shown in FIG. 1, in this configuration, the magnetization amount of the soft magnetic free layer 17 is M1, the magnetization amount of the first magnetic domain control layer 19 is M2, and the magnetization amount of the second magnetic domain control layer 21 is the same. When M3, M2≈M3, that is, M3−M2≈0.

このような構成により、図1及び図2で示した構成と全く同じ原理により、第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21の磁化を、第二の反平行結合層20を介した反強磁性結合、及び第一の磁区制御層19と第二の磁区制御層21の端部に発生した磁荷による静磁気的な結合により、互いに反平行方向になるようにトラック幅方向に固定する。また、軟磁性自由層17と軟磁性自由層17に最も近い第一の磁区制御層19の磁化を、第一の反平行結合層18を介した反強磁性結合、及び軟磁性自由層17と軟磁性自由層17に最も近い第一の磁区制御層19の端部に発生した磁荷による静磁気的な結合により、感知すべき磁界がゼロのときに互いに反平行方向になるように結合することにより軟磁性自由層の安定な単磁区化が可能になるのである。   With such a configuration, the magnetizations of the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21 are transferred via the second antiparallel coupling layer 20 based on the same principle as that shown in FIGS. Anti-ferromagnetic coupling and magnetostatic coupling due to the magnetic charges generated at the ends of the first magnetic domain control layer 19 and the second magnetic domain control layer 21 in the track width direction so as to be antiparallel to each other. Fix it. Further, the magnetization of the soft magnetic free layer 17 and the first magnetic domain control layer 19 closest to the soft magnetic free layer 17 is changed to an antiferromagnetic coupling via the first antiparallel coupling layer 18, and the soft magnetic free layer 17 Due to the magnetostatic coupling due to the magnetic charge generated at the end of the first magnetic domain control layer 19 closest to the soft magnetic free layer 17, the magnetic fields to be sensed are coupled so that they are in antiparallel directions when zero. As a result, the soft magnetic free layer can be stably made into a single magnetic domain.

図11は、本発明の磁気抵抗効果素子を搭載した磁気ヘッドの概念図である。スライダーを兼ねる基体50上に、磁気抵抗効果積層膜10、下部磁気シールド41、上部磁気シールド42、下部磁気コア61、コイル63、上部磁極コア62を形成してなり、対向面81を形成してなる。本図では上部磁気シールドと下部磁気コアを備えた構造になっているが、上部磁気シールドと下部磁気コアとを兼用した構造としても本発明の主旨を損なうものではない。同様に本図では電極を兼用した上部磁気シールドと下部磁気シールドを通じて膜厚方向に電流を通じる構造となっているが、そのほかの通電方式、通電方向にしても本発明の主旨を損なうものではない。   FIG. 11 is a conceptual diagram of a magnetic head equipped with the magnetoresistive effect element of the present invention. A magnetoresistive layered film 10, a lower magnetic shield 41, an upper magnetic shield 42, a lower magnetic core 61, a coil 63, and an upper magnetic pole core 62 are formed on a substrate 50 that also serves as a slider, and an opposing surface 81 is formed. Become. In the drawing, the structure includes an upper magnetic shield and a lower magnetic core. However, a structure using both the upper magnetic shield and the lower magnetic core does not impair the gist of the present invention. Similarly, in this figure, a current is passed in the film thickness direction through the upper magnetic shield and the lower magnetic shield that also serve as electrodes. However, other energization methods and energization directions do not impair the gist of the present invention. .

図12は、本発明の磁気抵抗効果素子を搭載した磁気ヘッドを垂直磁気記録装置に用いた場合の概念図である。スライダーを兼ねる基体50上に下部磁気シールド41、磁気抵抗効果積層膜10、上部磁気シールド42、副磁極66、コイル63、主磁極65を形成してなり、対向面81を形成してなる。本図では上部磁気シールドと副磁極を備えた構造になっているが、上部磁気シールドと副磁極とを兼用した構造としても本発明の主旨を損なうものではない。   FIG. 12 is a conceptual diagram when a magnetic head equipped with the magnetoresistive effect element of the present invention is used in a perpendicular magnetic recording apparatus. A lower magnetic shield 41, a magnetoresistive effect laminated film 10, an upper magnetic shield 42, a sub magnetic pole 66, a coil 63, and a main magnetic pole 65 are formed on a substrate 50 that also serves as a slider, and an opposing surface 81 is formed. In this figure, the upper magnetic shield and the auxiliary magnetic pole are provided. However, even if the upper magnetic shield and the auxiliary magnetic pole are combined, the gist of the present invention is not impaired.

図13は、本発明で垂直磁気記録を用いた磁気記録再生装置の構成例である。磁気的に情報を記録する記録媒体95を保持するディスク91をスピンドルモーター93にて回転させ、アクチュエーター92によってヘッドスライダー90をディスク91のトラック上に誘導する。即ち磁気ディスク装置においては、ヘッドスライダー90上に形成した再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構に依ってディスク91上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、及び読み取るのである。アクチュエーター92はロータリーアクチュエーターであることが望ましい。記録信号は信号処理系94を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの出力を、信号処理系94を経て信号として得る。さらに再生ヘッドを所望の記録トラック上へ移動せしめるに際して、本再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック上の位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッドスライダーの位置決めを行うことができる。本図ではヘッドスライダー90、ディスク91を各1個示したが、これらは複数であっても構わない。またディスク91は両面に記録媒体95を有して情報を記録してもよい。情報の記録がディスク両面の場合ヘッドスライダー90はディスクの両面に配置する。   FIG. 13 shows a configuration example of a magnetic recording / reproducing apparatus using perpendicular magnetic recording in the present invention. A disk 91 holding a recording medium 95 for magnetically recording information is rotated by a spindle motor 93, and a head slider 90 is guided onto a track of the disk 91 by an actuator 92. That is, in the magnetic disk device, the reproducing head and the recording head formed on the head slider 90 move relative to a predetermined recording position on the disk 91 by this mechanism and sequentially write and read signals. is there. The actuator 92 is preferably a rotary actuator. The recording signal is recorded on the medium by the recording head through the signal processing system 94, and the output of the reproducing head is obtained as a signal through the signal processing system 94. Further, when the reproducing head is moved onto a desired recording track, the position on the track can be detected using a highly sensitive output from the reproducing head, and the actuator can be controlled to position the head slider. Although one head slider 90 and one disk 91 are shown in the figure, there may be a plurality of these. The disk 91 may have recording media 95 on both sides to record information. When information is recorded on both sides of the disc, the head slider 90 is arranged on both sides of the disc.

上述したような構成について、本発明の磁気ヘッド及びこれを搭載した磁気記録再生装置を試験した結果、充分な出力と、良好なバイアス特性を示し、また動作の信頼性も良好であった。   As a result of testing the magnetic head of the present invention and the magnetic recording / reproducing apparatus equipped with the magnetic head of the present invention as described above, it showed sufficient output, good bias characteristics, and good operation reliability.

本発明の反強磁性結合した磁化量の等しい2層の強磁性層を利用した磁区制御構造は、CPP-GMRと呼ばれる垂直電流型巨大磁気抵抗効果を用いた磁気センサ、磁気ヘッドの他、トンネル磁気抵抗効果、及び従来用いられているCIP(面内電流型)-GMR巨大磁気抵抗効果の磁気センサ、磁気ヘッドにも利用できる。   The magnetic domain control structure using two ferromagnetic layers with the same amount of magnetization coupled antiferromagnetically according to the present invention includes a magnetic sensor using a perpendicular current type giant magnetoresistance effect called CPP-GMR, a magnetic head, and a tunnel. It can also be used for the magnetoresistive effect and the conventional magnetic sensor and magnetic head of CIP (in-plane current type) -GMR giant magnetoresistive effect.

本発明の垂直通電方式の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構成例を示す図。1 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetoresistive effect magnetic head of a vertical energization method according to the present invention. 本発明の面内通電方式の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構成例を示す図。1 is a diagram illustrating a configuration example of an in-plane energization type magnetoresistive magnetic head according to the present invention. 磁化配列の模式図。The schematic diagram of a magnetization arrangement | sequence. 従来技術及び本発明の磁気ヘッドの特性例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of characteristics of a conventional technology and a magnetic head of the present invention. 従来技術及び本発明の磁気ヘッドの磁界応答出力曲線を示す図。The figure which shows the magnetic field response output curve of the prior art and the magnetic head of this invention. 従来構造における軟磁性自由層の磁化状態を示す図。The figure which shows the magnetization state of the soft-magnetic free layer in a conventional structure. 本発明の磁気ヘッドの軟磁性自由層の磁化状態を示す図。The figure which shows the magnetization state of the soft-magnetic free layer of the magnetic head of this invention. 本発明の磁気ヘッドの特性例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of characteristics of the magnetic head of the present invention. 本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの他の構成例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the magnetoresistive effect type magnetic head of the present invention. 磁化配列の模式図。The schematic diagram of a magnetization arrangement | sequence. 本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの概念図。1 is a conceptual diagram of a magnetoresistive head of the present invention. 本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの概念図。1 is a conceptual diagram of a magnetoresistive head of the present invention. 磁気記録再生装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a magnetic recording / reproducing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 磁気抵抗効果積層膜
11 下地膜
12 反強磁性膜
13 第一の強磁性固定層
14 反平行結合膜
15 第二の強磁性固定層
16 非磁性中間層
17 軟磁性自由層
18 第一の反平行結合層
19 第一の磁区制御層
20 第二の反平行結合層
21 第二の磁区制御層
22 保護膜
31 強磁性固定層
41 下部磁気シールド
42 上部磁気シールド
43 下部電極
44 上部電極
45 電極
50 基体
61 下部磁極コア
62 上部磁極コア
63 コイル
65 主磁極
66 副磁極
71 下部絶縁層
72 上部絶縁層
81 記録媒体対向面
90 ヘッドスライダー
91 ディスク
92 アクチュエーター
93 スピンドルモーター
94 信号処理回路
95 磁気記録媒体
M1 軟磁性自由層の磁化
M2 第一の磁区制御層の磁化
M3 第二の磁区制御層の磁化
M4 強磁性固定層の磁化
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetoresistance effect laminated film 11 Underlayer film 12 Antiferromagnetic film 13 First ferromagnetic fixed layer 14 Antiparallel coupling film 15 Second ferromagnetic fixed layer 16 Nonmagnetic intermediate layer 17 Soft magnetic free layer 18 First antimagnetic layer Parallel coupling layer 19 First magnetic domain control layer 20 Second antiparallel coupling layer 21 Second magnetic domain control layer 22 Protective film 31 Ferromagnetic fixed layer 41 Lower magnetic shield 42 Upper magnetic shield 43 Lower electrode 44 Upper electrode 45 Electrode
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Substrate 61 Lower magnetic pole core 62 Upper magnetic pole core 63 Coil 65 Main magnetic pole 66 Sub magnetic pole 71 Lower insulating layer 72 Upper insulating layer 81 Recording medium facing surface 90 Head slider 91 Disk 92 Actuator 93 Spindle motor 94 Signal processing circuit 95 Magnetic recording medium
M1 Magnetization of soft magnetic free layer
M2 Magnetization of the first magnetic domain control layer
M3 Magnetization of the second magnetic domain control layer
Magnetization of M4 ferromagnetic pinned layer

Claims (16)

強磁性固定層と軟磁性自由層との間に非磁性中間層が形成されたスピンバルブ素子と、
前記軟磁性自由層の上に形成された磁区制御構造と、
前記スピンバルブ素子にセンス電流を印加する電極とを有し、
前記磁区制御構造は、前記軟磁性自由層の上に形成された第一の反平行結合層と、前記第一の反平行結合層の上に形成された第一の磁区制御層と、前記第一の磁区制御層の上に形成された第二の反平行結合層と、前記第二の反平行結合層の上に形成された第二の磁区制御層とを有し、
前記第一の磁区制御層の磁化量と前記第二の磁区制御層の磁化量は実質的に等しく、
前記第一の反平行結合層は、前記軟磁性自由層と第一の磁区制御層との間に、感知すべき磁場に対して実質的に同程度もしくはそれより弱い反強磁性結合を生じさせ、
前記第二の反平行結合層は、前記第一の磁区制御層と第二の磁区制御層との間に、感知すべき磁場に対して十分強い反強磁性的な結合を生じさせ、
前記軟磁性自由層の磁化量の絶対値をM1、第一の磁区制御層の磁化量の絶対値をM2、第二の磁区制御層の磁化量の絶対値をM3とするとき、M1−M2+M3>0を満たすことを特徴とする磁気ヘッド。
A spin valve element in which a nonmagnetic intermediate layer is formed between a ferromagnetic pinned layer and a soft magnetic free layer;
A magnetic domain control structure formed on the soft magnetic free layer;
An electrode for applying a sense current to the spin valve element;
The magnetic domain control structure includes a first antiparallel coupling layer formed on the soft magnetic free layer, a first magnetic domain control layer formed on the first antiparallel coupling layer, and the first A second antiparallel coupling layer formed on one magnetic domain control layer, and a second magnetic domain control layer formed on the second antiparallel coupling layer,
The amount of magnetization of the first magnetic domain control layer and the amount of magnetization of the second magnetic domain control layer are substantially equal,
The first antiparallel coupling layer causes an antiferromagnetic coupling between the soft magnetic free layer and the first magnetic domain control layer to be substantially the same or weaker than the magnetic field to be sensed. ,
The second antiparallel coupling layer generates a sufficiently strong antiferromagnetic coupling between the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer with respect to a magnetic field to be sensed,
When the absolute value of the magnetization amount of the soft magnetic free layer is M1, the absolute value of the magnetization amount of the first magnetic domain control layer is M2, and the absolute value of the magnetization amount of the second magnetic domain control layer is M3, M1−M2 + M3 Magnetic head characterized by satisfying> 0.
強磁性固定層と軟磁性自由層との間に非磁性中間層が形成されたスピンバルブ素子と、
前記軟磁性自由層の上に形成された磁区制御構造と、
前記スピンバルブ素子にセンス電流を印加する電極とを有し、
前記磁区制御構造は、前記軟磁性自由層の上に形成された第一の反平行結合層と、前記第一の反平行結合層の上に形成された第一の磁区制御層と、前記第一の磁区制御層の上に形成された第二の反平行結合層と、前記第二の反平行結合層の上に形成された第二の磁区制御層とを有し、
前記第一の磁区制御層と第二の磁区制御層は略同じ膜厚を有し、
前記第一の反平行結合層は、前記軟磁性自由層と第一の磁区制御層との間に、交換結合磁界が100から600エルステッド(8から48 kA/m)である反強磁性結合を生じさせるものであり、
前記第二の反平行結合層は、前記第一の磁区制御層と第二の磁区制御層との間に、交換結合磁界が1 キロエルステッド(80 kA/m)以上である反強磁性的な結合を生じさせるものであり、
前記軟磁性自由層の磁化量の絶対値をM1、第一の磁区制御層の磁化量の絶対値をM2、第二の磁区制御層の磁化量の絶対値をM3とするとき、M1−M2+M3>0を満たすことを特徴とする磁気ヘッド。
A spin valve element in which a nonmagnetic intermediate layer is formed between a ferromagnetic pinned layer and a soft magnetic free layer;
A magnetic domain control structure formed on the soft magnetic free layer;
An electrode for applying a sense current to the spin valve element;
The magnetic domain control structure includes a first antiparallel coupling layer formed on the soft magnetic free layer, a first magnetic domain control layer formed on the first antiparallel coupling layer, and the first A second antiparallel coupling layer formed on one magnetic domain control layer, and a second magnetic domain control layer formed on the second antiparallel coupling layer,
The first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer have substantially the same film thickness,
The first antiparallel coupling layer includes an antiferromagnetic coupling having an exchange coupling magnetic field of 100 to 600 oersted (8 to 48 kA / m) between the soft magnetic free layer and the first magnetic domain control layer. Is what
The second antiparallel coupling layer is an antiferromagnetic layer having an exchange coupling magnetic field of 1 kilo-Oersted (80 kA / m) or more between the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer. That creates a bond,
When the absolute value of the magnetization amount of the soft magnetic free layer is M1, the absolute value of the magnetization amount of the first magnetic domain control layer is M2, and the absolute value of the magnetization amount of the second magnetic domain control layer is M3, M1−M2 + M3 Magnetic head characterized by satisfying> 0.
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記第一の反平行結合層は、膜厚0.2から1.0nmのRu、Ir、Cr、Rh、Re、Os、Pt、もしくはこれらの合金と、膜厚0.3から0.6nmのCu、Au、Ag、Ta、Ti、もしくはこれらの合金の積層体からなることを特徴とする磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the first antiparallel coupling layer is formed of Ru, Ir, Cr, Rh, Re, Os, Pt, or an alloy thereof having a thickness of 0.2 to 1.0 nm, and a thickness of 0.3. A magnetic head comprising a laminate of 0.6 nm Cu, Au, Ag, Ta, Ti, or an alloy thereof. 請求項2記載の磁気ヘッドにおいて、前記第一の反平行結合層は、膜厚0.2から1.0nmのRu、Ir、Cr、Rh、Re、Os、Pt、もしくはこれらの合金と、膜厚0.3から0.6nmのCu、Au、Ag、Ta、Ti、もしくはこれらの合金の積層体からなることを特徴とする磁気ヘッド。   3. The magnetic head according to claim 2, wherein the first antiparallel coupling layer is formed of Ru, Ir, Cr, Rh, Re, Os, Pt, or an alloy thereof having a thickness of 0.2 to 1.0 nm, and a thickness of 0.3. A magnetic head comprising a laminate of 0.6 nm Cu, Au, Ag, Ta, Ti, or an alloy thereof. 請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記第二の反平行結合層は、膜厚0.2から1.0nmのRu、Ir、Cr、Rh、Re、Os、Pt、もしくはこれらの合金からなることを特徴とする磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the second antiparallel coupling layer is made of Ru, Ir, Cr, Rh, Re, Os, Pt, or an alloy thereof having a thickness of 0.2 to 1.0 nm. Magnetic head. 請求項2記載の磁気ヘッドにおいて、前記第二の反平行結合層は、膜厚0.2から1.0nmのRu、Ir、Cr、Rh、Re、Os、Pt、もしくはこれらの合金からなることを特徴とする磁気ヘッド。   3. The magnetic head according to claim 2, wherein the second antiparallel coupling layer is made of Ru, Ir, Cr, Rh, Re, Os, Pt, or an alloy thereof having a thickness of 0.2 to 1.0 nm. Magnetic head. 請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記電極は、前記スピンバルブ素子の膜厚方向に配設されていることを特徴とする磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the electrode is disposed in a film thickness direction of the spin valve element. 請求項2記載の磁気ヘッドにおいて、前記電極は、前記スピンバルブ素子の膜厚方向に配設されていることを特徴とする磁気ヘッド。   3. The magnetic head according to claim 2, wherein the electrode is disposed in a film thickness direction of the spin valve element. 請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記電極は、前記スピンバルブ素子の膜面内方向に配設されていることを特徴とする磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the electrode is disposed in an in-plane direction of the spin valve element. 請求項2記載の磁気ヘッドにおいて、前記電極は、前記スピンバルブ素子の膜面内方向に配設されていることを特徴とする磁気ヘッド。   3. The magnetic head according to claim 2, wherein the electrode is disposed in an in-plane direction of the spin valve element. 請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層は、100エルステッド(8 kA/m)以上の磁気異方性もしくは保持力を有するCo合金、Fe-Co合金からなることを特徴とする磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer are made of a Co alloy having a magnetic anisotropy or coercive force of 100 oersted (8 kA / m) or more, Fe-Co. A magnetic head comprising an alloy. 請求項2記載の磁気ヘッドにおいて、前記第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層は、100エルステッド(8 kA/m)以上の磁気異方性もしくは保持力を有するCo合金、Fe-Co合金からなることを特徴とする磁気ヘッド。   3. The magnetic head according to claim 2, wherein the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer are made of a Co alloy having magnetic anisotropy or coercive force of 100 oersted (8 kA / m) or more, Fe-Co. A magnetic head comprising an alloy. 請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層の磁化方向は、感知すべき磁場に対して略直交した方向に実質的に固定されていることを特徴とする磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein magnetization directions of the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer are substantially fixed in a direction substantially orthogonal to a magnetic field to be sensed. And magnetic head. 請求項2記載の磁気ヘッドにおいて、前記第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層の磁化方向は、感知すべき磁場に対して略直交した方向に実質的に固定されていることを特徴とする磁気ヘッド。   3. The magnetic head according to claim 2, wherein the magnetization directions of the first magnetic domain control layer and the second magnetic domain control layer are substantially fixed in a direction substantially orthogonal to the magnetic field to be sensed. And magnetic head. 請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記軟磁性自由層、第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層の磁化状態は、感知すべき磁場がゼロ近傍の状態において、前記軟磁性自由層の磁化と前記第一の磁区制御層の磁化とが反平行、かつ、前記第一の磁区制御層の磁化と前記第二の磁区制御層の磁化とが反平行であることを特徴とする磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the soft magnetic free layer, the first magnetic domain control layer, and the second magnetic domain control layer have a magnetization state of the soft magnetic free layer in a state where a magnetic field to be sensed is near zero. A magnetic head, wherein the magnetization and the magnetization of the first magnetic domain control layer are antiparallel, and the magnetization of the first magnetic domain control layer and the magnetization of the second magnetic domain control layer are antiparallel. . 請求項2記載の磁気ヘッドにおいて、前記軟磁性自由層、第一の磁区制御層及び第二の磁区制御層の磁化状態は、感知すべき磁場がゼロ近傍の状態において、前記軟磁性自由層の磁化と前記第一の磁区制御層の磁化とが反平行、かつ、前記第一の磁区制御層の磁化と前記第二の磁区制御層の磁化とが反平行であることを特徴とする磁気ヘッド。   3. The magnetic head according to claim 2, wherein the soft magnetic free layer, the first magnetic domain control layer, and the second magnetic domain control layer have a magnetization state of the soft magnetic free layer when a magnetic field to be sensed is near zero. A magnetic head, wherein the magnetization and the magnetization of the first magnetic domain control layer are antiparallel, and the magnetization of the first magnetic domain control layer and the magnetization of the second magnetic domain control layer are antiparallel. .
JP2005159138A 2005-05-31 2005-05-31 Magnetic head Pending JP2006338719A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005159138A JP2006338719A (en) 2005-05-31 2005-05-31 Magnetic head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005159138A JP2006338719A (en) 2005-05-31 2005-05-31 Magnetic head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006338719A true JP2006338719A (en) 2006-12-14

Family

ID=37559153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005159138A Pending JP2006338719A (en) 2005-05-31 2005-05-31 Magnetic head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006338719A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010097645A (en) * 2008-10-15 2010-04-30 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv Magnetic read head

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010097645A (en) * 2008-10-15 2010-04-30 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv Magnetic read head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7599151B2 (en) Magnetic head with laminated side shields
KR100261385B1 (en) Spin valve magnetoresistive sensor with antiparallel pinned layer and improved bias layer, and magnetic recording system using the sensor
JP3291208B2 (en) Magnetoresistive sensor, method of manufacturing the same, and magnetic head equipped with the sensor
JP3965358B2 (en) Magnetic head
US7265948B2 (en) Magnetoresistive element with oxide magnetic layers and metal magnetic films deposited thereon
JP5820102B2 (en) Hard bias structure, method of forming the same, and magnetic read head
JP5383145B2 (en) Magnetic read head
US8174799B2 (en) Differential magnetoresistive magnetic head
JP2009259354A (en) Magnetic head and manufacturing method thereof
JP2002025013A (en) Magnetic tunnel junction laminated type head and method of manufacture
US7440240B2 (en) Magnetic head with domain stabilization and magnetic recording/reproducing apparatus using the same
US9245548B2 (en) Magnetic head using a synthetic ferri free structure
JP2007220945A (en) Magnetoresistance effect element, method of manufacturing same, magnetic head, and magnetic reproducing device
JP2004146480A (en) Magnetoresistance effect element for laminating heuslar magnetic layer and non-magnetic intermediate layer in body-centered cubic structure and magnetic head
JP2008084430A (en) Magnetic head and magnetic recording device
JP2007200428A (en) Magnetoresistive magnetic head and its manufacturing method
US10249329B1 (en) Current-perpendicular-to-the-plane (CPP) magnetoresistive (MR) sensor with wedge shaped free layer
US8547666B2 (en) Current perpendicular to plane magnetoresistive head having suppressed spin torque noise
JP2008243920A (en) Magnetoresistance-effect reproducing element, magnetic head and magnetic reproducing apparatus
JP2006134388A (en) Thin film magnetic head
JP2000276714A (en) Spin valve sensor fixing magnetization with current
JP2006338719A (en) Magnetic head
JPH06325329A (en) Thin film magnetic head
JP2006139828A (en) Magnetic head
JPH10320717A (en) Magnetic sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090623

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091124