JP2012174323A - スピン伝導型磁気センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この磁気センサは、磁気シールド層10Bを有するベース基板10と、ベース基板10の磁気シールド層10B上の絶縁膜4を介して貼り付けられた単一ドメインからなる半導体の結晶層3と、半導体の結晶層3における絶縁膜4とは反対側の表面上に、第1トンネル障壁層を介して形成された第1強磁性層1と、半導体の結晶層3における絶縁膜4とは反対側の表面上に、第1強磁性層1から離間し、第2トンネル障壁層を介して形成された第2強磁性層2とを備えている。
【選択図】図1
Description
半導体の結晶層3の材料としては、バルク或いは単一ドメインからなる単結晶半導体からなればよく、結晶欠陥の少ないSiが好ましいが、その他のGeなどの半導体の他、GaAs、AlGaAs、ZnO、ダイヤモンド(C)又はSiCなどの化合物半導体、或いはグラフェンを採用することも可能である。この中で、半導体の結晶層3が、Si、Ge、GaAs、又はグラフェンからなる場合、これらは良質な単一ドメインの結晶を得ることができることが知られているため、好適である。半導体はスピン拡散長が比較的長いため、チャンネル内に好適にスピンを蓄積することができる。
第1強磁性層と第1電極との間の離間距離:50μm
第2強磁性層と第2電極との間の離間距離:50μm
第1強磁性層と第2強磁性層との間の離間距離:1μm
半導体の結晶層3の厚み:50nm
突出部3Bの本体部3AからのX軸方向突出量:100nm
突出部3Bの媒体対向面におけるY軸方向寸法:50nm
突出部3Bの媒体対向面におけるZ軸方向寸法:40nm
トンネル障壁層の厚み:1nm
第1電極と第1強磁性層間の電流:1mA
第1強磁性層と第2強磁性層の中心間距離d:3.6μm
スピン拡散長LN:2.15μm
スピン寿命t:9.2nsec
第1強磁性層と第1電極との間の離間距離:50μm
第2強磁性層と第2電極との間の離間距離:50μm
第1強磁性層と第2強磁性層との間の離間距離:1μm
半導体の結晶層3の厚み:50nm
突出部3Bの本体部3AからのX軸方向突出量:100nm
突出部3Bの媒体対向面におけるY軸方向寸法:50nm
突出部3Bの媒体対向面におけるZ軸方向寸法:40nm
トンネル障壁層の厚み:1nm
第1電極と第1強磁性層間の電流:1mA
第1強磁性層と第2強磁性層の中心間距離d:1.3μm
スピン拡散長LN:0.52μm
スピン寿命t:0.86nsec
磁気記録媒体20は、記録面20aを有する記録層20bと、記録層20bに積層される軟磁性の裏打ち層20cとを含んで構成されており、図18中Z軸方向で示す方向に、薄膜磁気記録再生ヘッド100Aに対して相対的に進行する。薄膜磁気記録再生ヘッド100Aは、磁気記録媒体20から記録を読み取る読取ヘッド部100aの他に、磁気記録媒体20への記録を行う記録ヘッド部100bを備えている。読取ヘッド部100a及び記録ヘッド部100bは、支持基板101上に設けられており、アルミナ等の非磁性絶縁層INSにより覆われている。
上述の磁気センサ(100とする)は、磁気ヘッド内に組み込まれている。支持基板101上に、磁気センサ100が読取ヘッド部として形成されており、その上に絶縁層INSを介して、書き込み用の記録ヘッド部100bが形成されている。記録ヘッド部100bにおいて、リターンヨーク30上にコンタクト部32及び主磁極33が設けられており、これらが磁束のパスを形成している。コンタクト部32を取り囲むように薄膜コイル31が設けられており、薄膜コイル31に記録電流を流すと主磁極33の先端から磁束が放出され、ハードディスク等の磁気記録媒体20の記録層20bに情報を記録することができる。
Claims (11)
- 磁気シールド層を有するベース基板と、
前記ベース基板の前記磁気シールド層上の絶縁膜を介して貼り付けられた単一ドメインからなる半導体の結晶層と、
前記半導体の結晶層における前記絶縁膜とは反対側の表面上に、第1トンネル障壁層を介して形成された第1強磁性層と、
前記半導体の結晶層における前記絶縁膜とは反対側の表面上に、前記第1強磁性層から離間し、第2トンネル障壁層を介して形成された第2強磁性層と、
を備えることを特徴とする磁気センサ。 - 前記半導体の結晶層における前記絶縁膜とは反対側の表面上に設けられ、前記第1強磁性層との間に電子が流れる第1電極と、
前記半導体の結晶層における前記絶縁膜とは反対側の表面上に設けられ、前記第2強磁性層との間の電圧を測定するための第2電極と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。 - 前記半導体の結晶層は、Si、Ge、GaAs、又はグラフェンからなること特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気センサ。
- 前記半導体の結晶層は、磁気ヘッドにおける媒体対向面側に先端部が位置する突出部を有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記突出部が内部に位置する貫通孔を有する磁気シールドを前記ベース基板上の媒体対向面側に更に備え、
前記貫通孔は、前記半導体の結晶層における前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との領域の側方に位置している、
ことを特徴とする請求項4に記載の磁気センサ。 - 前記第1及び第2トンネル障壁層は、MgO、Al2O3、SiO2、ZnO、又は、MgAl2O4からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記第1及び第2トンネル障壁層は、前記半導体基板とショットキー接触する金属層との界面に形成されるショットキー障壁からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記半導体の結晶層の厚みは、0.4nm以上70nm以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記第1強磁性層と前記第2強磁性層の磁化の向きが反対方向であること特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。
- 前記第1強磁性層と前記第2強磁性層の磁化の向きが同じであること特徴とする請求項2に記載の磁気センサ。
- 前記半導体の結晶層は、ダイヤモンド構造又は閃亜鉛鉱構造の半導体からなることを特徴とする請求項1、2及び3乃至10のいずれか1項に記載の磁気センサ。
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