JP2658872B2 - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
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- 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
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- G—PHYSICS
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気媒体等において磁
界強度を信号として読みとるための磁気抵抗効果素子に
係わり、特にヨーク型人工格子磁気抵抗効果素子におけ
る再生出力を向上させる構造に関するものである。
界強度を信号として読みとるための磁気抵抗効果素子に
係わり、特にヨーク型人工格子磁気抵抗効果素子におけ
る再生出力を向上させる構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気センサーの高感度化および磁
気記録における高密度化が進められており、これに伴い
磁気抵抗効果型磁気センサー（以下、ＭＲセンサーとい
う）および磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッ
ドという）の開発が盛んに進められている。ＭＲセンサ
ーもＭＲヘッドも、磁性材料からなる読み取りセンサー
部の抵抗変化により、外部磁界信号を読みだす訳である
が、ＭＲセンサーおよびＭＲヘッドは、記録媒体との相
対速度が再生出力に依存しないことから、ＭＲセンサー
では高感度が、ＭＲヘッドでは高密度磁気記録において
も高い出力が得られるという特徴がある。
気記録における高密度化が進められており、これに伴い
磁気抵抗効果型磁気センサー（以下、ＭＲセンサーとい
う）および磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッ
ドという）の開発が盛んに進められている。ＭＲセンサ
ーもＭＲヘッドも、磁性材料からなる読み取りセンサー
部の抵抗変化により、外部磁界信号を読みだす訳である
が、ＭＲセンサーおよびＭＲヘッドは、記録媒体との相
対速度が再生出力に依存しないことから、ＭＲセンサー
では高感度が、ＭＲヘッドでは高密度磁気記録において
も高い出力が得られるという特徴がある。
【０００３】最近、非磁性薄膜層を介して隣り合う保磁
力の異なった２種類以上の磁性薄膜が積層された構造を
持ち、小さな外部磁場で大きな磁気抵抗変化を示す人工
格子磁気抵抗効果膜が発見された（特開平４−２１８９
８２号公報、発明の名称：磁気抵抗効果素子）。この磁
気抵抗効果素子は、数Ｏｅ〜数十Ｏｅ程度の小さい外部
磁場で数％〜数十％の大きい抵抗変化率を示す。
力の異なった２種類以上の磁性薄膜が積層された構造を
持ち、小さな外部磁場で大きな磁気抵抗変化を示す人工
格子磁気抵抗効果膜が発見された（特開平４−２１８９
８２号公報、発明の名称：磁気抵抗効果素子）。この磁
気抵抗効果素子は、数Ｏｅ〜数十Ｏｅ程度の小さい外部
磁場で数％〜数十％の大きい抵抗変化率を示す。
【０００４】上記先願の磁気抵抗効果素子において、実
用的なＭＲヘッドとして、磁気抵抗効果膜の両側に非磁
性絶縁体を介して軟磁性層を積層した構造のシールド型
人工格子磁気抵抗効果素子が提案されているが、再生波
形が極端な非対称となること、また磁気抵抗効果膜がヘ
ッド浮上面（以下、ＡＢＳ面という）に露出しているこ
とにより磁気抵抗効果膜の腐食の問題があった。一方、
磁気抵抗効果膜をＡＢＳ面から後退させ、外部磁界を軟
磁性ヨークを介して磁気抵抗効果膜に誘導する構造のヨ
ーク型人工格子磁気抵抗効果素子の場合、再生波形の対
称性が大きく改善され、磁気抵抗効果膜の腐食の問題が
なくなるという利点がある。
用的なＭＲヘッドとして、磁気抵抗効果膜の両側に非磁
性絶縁体を介して軟磁性層を積層した構造のシールド型
人工格子磁気抵抗効果素子が提案されているが、再生波
形が極端な非対称となること、また磁気抵抗効果膜がヘ
ッド浮上面（以下、ＡＢＳ面という）に露出しているこ
とにより磁気抵抗効果膜の腐食の問題があった。一方、
磁気抵抗効果膜をＡＢＳ面から後退させ、外部磁界を軟
磁性ヨークを介して磁気抵抗効果膜に誘導する構造のヨ
ーク型人工格子磁気抵抗効果素子の場合、再生波形の対
称性が大きく改善され、磁気抵抗効果膜の腐食の問題が
なくなるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしヨーク型人工格
子磁気抵抗効果素子の場合には、ヨーク部における磁束
の損失によって、再生出力がシールド型人工格子磁気抵
抗効果素子に比較して大幅に減少するという問題があっ
た。
子磁気抵抗効果素子の場合には、ヨーク部における磁束
の損失によって、再生出力がシールド型人工格子磁気抵
抗効果素子に比較して大幅に減少するという問題があっ
た。
【０００６】本発明の目的は、上記先願の磁気抵抗効果
膜を用いたヨーク型ＭＲヘッドにおいて、再生信号の対
称性が良く、耐環境性に優れ、高い再生出力が得られる
ＭＲヘッドを提供することにある。
膜を用いたヨーク型ＭＲヘッドにおいて、再生信号の対
称性が良く、耐環境性に優れ、高い再生出力が得られる
ＭＲヘッドを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、保磁力の異な
った２種類以上の磁性薄膜が非磁性層を介して積層され
た人工格子磁気抵抗効果膜に対し、非磁性絶縁層を介し
てヨークを配置したヨーク型磁気抵抗効果素子におい
て、磁気抵抗効果膜とヨーク前部およびヨーク後部との
オーバーラップ長をそれぞれｏｖｌ１，ｏｖｌ２とした
とき、０＜ｏｖｌ１≦２．０μm 、０＜ｏｖｌ２≦２．
０μm とすることによって、磁気抵抗効果膜が効率良く
励磁され、高い再生出力が得られる。また、磁気抵抗効
果膜のＭＲ高さｗを、０＜ｗ≦１０μm 、磁気抵抗効果
膜の繰り返し積層回数Ｎを、１≦Ｎ≦５とすることによ
って、それぞれ、再生出力がより高くなる効果が得られ
る。更に、前記磁気抵抗効果素子を用いてリング型磁気
抵抗効果素子とした場合には、磁界検出面から磁気抵抗
効果膜までの長さがリングのギャップ深さ以上であり、
かつギャップ深さをｈとしたとき、０＜ｈ≦５μm とす
ることによって、再生出力の向上が可能となる。
った２種類以上の磁性薄膜が非磁性層を介して積層され
た人工格子磁気抵抗効果膜に対し、非磁性絶縁層を介し
てヨークを配置したヨーク型磁気抵抗効果素子におい
て、磁気抵抗効果膜とヨーク前部およびヨーク後部との
オーバーラップ長をそれぞれｏｖｌ１，ｏｖｌ２とした
とき、０＜ｏｖｌ１≦２．０μm 、０＜ｏｖｌ２≦２．
０μm とすることによって、磁気抵抗効果膜が効率良く
励磁され、高い再生出力が得られる。また、磁気抵抗効
果膜のＭＲ高さｗを、０＜ｗ≦１０μm 、磁気抵抗効果
膜の繰り返し積層回数Ｎを、１≦Ｎ≦５とすることによ
って、それぞれ、再生出力がより高くなる効果が得られ
る。更に、前記磁気抵抗効果素子を用いてリング型磁気
抵抗効果素子とした場合には、磁界検出面から磁気抵抗
効果膜までの長さがリングのギャップ深さ以上であり、
かつギャップ深さをｈとしたとき、０＜ｈ≦５μm とす
ることによって、再生出力の向上が可能となる。
【０００８】
【作用】上記先願の磁気抵抗効果膜では、非磁性層を介
して隣り合った磁性薄膜の保磁力の違いにより、外部磁
場によって隣り合った磁性層の磁化の向きが互いに平行
から反平行となることによって抵抗変化が生じる。すな
わち、前記隣り合う磁性薄膜の各々の保磁力をＨC2，Ｈ
C3（０＜ＨC2＜ＨC3）として、外部磁場が磁性薄膜の保
磁力ＨC2とＨC3の間（ＨC2＜Ｈ＜ＨC3）であるとき、隣
り合った磁性薄膜の磁化の方向が互いに逆向きになり、
抵抗が増大する。このため磁気抵抗効果素子として作用
させるために、保磁力ＨC3の磁性薄膜における磁化は初
めに磁化飽和される。
して隣り合った磁性薄膜の保磁力の違いにより、外部磁
場によって隣り合った磁性層の磁化の向きが互いに平行
から反平行となることによって抵抗変化が生じる。すな
わち、前記隣り合う磁性薄膜の各々の保磁力をＨC2，Ｈ
C3（０＜ＨC2＜ＨC3）として、外部磁場が磁性薄膜の保
磁力ＨC2とＨC3の間（ＨC2＜Ｈ＜ＨC3）であるとき、隣
り合った磁性薄膜の磁化の方向が互いに逆向きになり、
抵抗が増大する。このため磁気抵抗効果素子として作用
させるために、保磁力ＨC3の磁性薄膜における磁化は初
めに磁化飽和される。
【０００９】このとき、微細加工された人工格子磁気抵
抗効果膜では膜端部において、非磁性薄膜を介して隣り
合った磁性薄膜の間で静磁結合が生じているため、外部
磁場ゼロの状態でも膜端部では隣り合った磁性層間で磁
化が反平行状態となっている。このため、保磁力ＨC2の
磁性薄膜の磁化は、膜中央部から膜端部にかけて徐々に
反転した磁化分布となっており、外部磁界に対するダイ
ナミックレンジが膜端部では小さい。
抗効果膜では膜端部において、非磁性薄膜を介して隣り
合った磁性薄膜の間で静磁結合が生じているため、外部
磁場ゼロの状態でも膜端部では隣り合った磁性層間で磁
化が反平行状態となっている。このため、保磁力ＨC2の
磁性薄膜の磁化は、膜中央部から膜端部にかけて徐々に
反転した磁化分布となっており、外部磁界に対するダイ
ナミックレンジが膜端部では小さい。
【００１０】ここで、人工格子磁気抵抗効果膜とヨーク
の位置および磁化の方向について説明する。簡素化のた
め、磁気抵抗効果膜は保磁力の異なった２種類の磁性薄
膜２および３を非磁性薄膜４を介して交互に３回積層し
た場合について説明する。磁性薄膜２および３の保磁力
ＨC は、それぞれＨC2，ＨC3（０＜ＨC2＜ＨC3）とす
る。このとき図１に示すように、磁性薄膜３の残留磁化
方向をＹ軸、また磁気抵抗効果膜に流すセンス電流の方
向をＸ軸とする。すなわち磁性薄膜３の磁化は、矢印７
方向に向いているとする。ここでは、磁気抵抗効果素子
の微細加工パターン幅は図１に示すＭＲ高さｗに相当す
る。電流ゼロの状態では静磁結合によって、膜端部では
磁性薄膜２と磁性薄膜３の磁化の向きは反平行、すなわ
ち磁性薄膜２の磁化はＹ軸負の方向に向こうとするの
で、磁性薄膜２の磁化は膜中央部から膜端部にかけて徐
々にＹ軸上負の方向に向いた磁化分布を持つ。
の位置および磁化の方向について説明する。簡素化のた
め、磁気抵抗効果膜は保磁力の異なった２種類の磁性薄
膜２および３を非磁性薄膜４を介して交互に３回積層し
た場合について説明する。磁性薄膜２および３の保磁力
ＨC は、それぞれＨC2，ＨC3（０＜ＨC2＜ＨC3）とす
る。このとき図１に示すように、磁性薄膜３の残留磁化
方向をＹ軸、また磁気抵抗効果膜に流すセンス電流の方
向をＸ軸とする。すなわち磁性薄膜３の磁化は、矢印７
方向に向いているとする。ここでは、磁気抵抗効果素子
の微細加工パターン幅は図１に示すＭＲ高さｗに相当す
る。電流ゼロの状態では静磁結合によって、膜端部では
磁性薄膜２と磁性薄膜３の磁化の向きは反平行、すなわ
ち磁性薄膜２の磁化はＹ軸負の方向に向こうとするの
で、磁性薄膜２の磁化は膜中央部から膜端部にかけて徐
々にＹ軸上負の方向に向いた磁化分布を持つ。
【００１１】ヨーク型磁気抵抗効果素子の場合、磁気記
録媒体から発生した磁束は、前部ヨーク５から磁気抵抗
効果膜に導かれ、後部ヨーク６へと流れる。ここで、前
記人工格子磁気抵抗効果膜をヨーク型磁気抵抗効果素子
に用いた場合、前述した静磁結合によって、膜端部で
は、媒体から発生した磁界に対するダイナミックレンジ
が小さくなっているため、膜端部をヨークでカバーして
膜端部に直接大きな磁界が入らないようにし、ダイナミ
ックレンジの大きい膜中央部に磁束を導くことが、再生
出力を大きく向上させるための要因となる。一方、磁気
抵抗効果膜とヨーク前部及びヨーク後部とのオーバーラ
ップは、静磁結合の及ぶ膜端部のみを覆えば良いことか
ら、あるオーバーラップ長以上をもたせることは逆に再
生出力を低下させる結果となる。つまり、磁気抵抗効果
膜のＭＲ高さｗに関わらず、磁気抵抗効果膜とヨークと
のオーバーラップ長ｏｖｌ１，ｏｖｌ２は最適値を持
つ。
録媒体から発生した磁束は、前部ヨーク５から磁気抵抗
効果膜に導かれ、後部ヨーク６へと流れる。ここで、前
記人工格子磁気抵抗効果膜をヨーク型磁気抵抗効果素子
に用いた場合、前述した静磁結合によって、膜端部で
は、媒体から発生した磁界に対するダイナミックレンジ
が小さくなっているため、膜端部をヨークでカバーして
膜端部に直接大きな磁界が入らないようにし、ダイナミ
ックレンジの大きい膜中央部に磁束を導くことが、再生
出力を大きく向上させるための要因となる。一方、磁気
抵抗効果膜とヨーク前部及びヨーク後部とのオーバーラ
ップは、静磁結合の及ぶ膜端部のみを覆えば良いことか
ら、あるオーバーラップ長以上をもたせることは逆に再
生出力を低下させる結果となる。つまり、磁気抵抗効果
膜のＭＲ高さｗに関わらず、磁気抵抗効果膜とヨークと
のオーバーラップ長ｏｖｌ１，ｏｖｌ２は最適値を持
つ。
【００１２】また、磁気抵抗効果膜のＭＲ高さｗを１０
μm 以上にしても、磁気抵抗効果膜からの磁束の漏れが
顕著になり、磁気抵抗効果膜全体が効率良く励磁されな
くなり、再生出力は低下する。
μm 以上にしても、磁気抵抗効果膜からの磁束の漏れが
顕著になり、磁気抵抗効果膜全体が効率良く励磁されな
くなり、再生出力は低下する。
【００１３】一方、磁気抵抗効果膜における保磁力ＨC2
の磁性薄膜２の磁化は、磁気抵抗効果膜に流すセンス電
流によって生じる電流磁界の影響も大きく受ける。例え
ば、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕを積層した人工格子膜
を考えるとＮｉＦｅのバルク比抵抗値は、室温で７μΩ
・cm、Ｃｕは１．４μΩ・cm、Ｃｏは１４μΩ・cmであ
り、センス電流はＣｕ非磁性層を主に流れると考えられ
る。いま、磁気抵抗効果膜の繰り返し積層回数Ｎを３回
として考えた場合、磁性薄膜２の１層目および３層目に
着目すると、センス電流はそれぞれの膜の片側に多く流
れていることから、外部磁場ゼロの状態でも、電流磁界
によって１層目および３層目の磁化は互いに逆方向とな
るように反転した状態となっている。これは、磁性薄膜
２の１層目および３層目は、外部磁場に対して動きにく
くなっていることを示している。磁気抵抗効果膜に流す
センス電流の電流密度を一定として考えると、繰り返し
積層回数を増やしていった場合、電流磁界の影響は更に
強くなり、磁性薄膜２のうち外部磁場に対して動きにく
くなっている層を増やすことになり、結果として再生出
力は低下する。このため、繰り返し積層回数Ｎは５回以
下で十分である。
の磁性薄膜２の磁化は、磁気抵抗効果膜に流すセンス電
流によって生じる電流磁界の影響も大きく受ける。例え
ば、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕを積層した人工格子膜
を考えるとＮｉＦｅのバルク比抵抗値は、室温で７μΩ
・cm、Ｃｕは１．４μΩ・cm、Ｃｏは１４μΩ・cmであ
り、センス電流はＣｕ非磁性層を主に流れると考えられ
る。いま、磁気抵抗効果膜の繰り返し積層回数Ｎを３回
として考えた場合、磁性薄膜２の１層目および３層目に
着目すると、センス電流はそれぞれの膜の片側に多く流
れていることから、外部磁場ゼロの状態でも、電流磁界
によって１層目および３層目の磁化は互いに逆方向とな
るように反転した状態となっている。これは、磁性薄膜
２の１層目および３層目は、外部磁場に対して動きにく
くなっていることを示している。磁気抵抗効果膜に流す
センス電流の電流密度を一定として考えると、繰り返し
積層回数を増やしていった場合、電流磁界の影響は更に
強くなり、磁性薄膜２のうち外部磁場に対して動きにく
くなっている層を増やすことになり、結果として再生出
力は低下する。このため、繰り返し積層回数Ｎは５回以
下で十分である。
【００１４】また、前記ヨーク型磁気抵抗効果素子にお
いて、特にリング型ヨーク磁気抵抗効果素子とした場合
には、磁界検出面から磁気抵抗効果膜までの長さをリン
グのギャップ深さ以上とすることによって、磁気抵抗効
果膜から直接下側ヨークへと漏れる必要外の磁束を減少
させることが可能となり、更にリングのギャップ深さｈ
を５μm 以下とすることによって、前部ヨークからギャ
ップを介して下側ヨークへと漏れる磁束を減少させるこ
とができる。
いて、特にリング型ヨーク磁気抵抗効果素子とした場合
には、磁界検出面から磁気抵抗効果膜までの長さをリン
グのギャップ深さ以上とすることによって、磁気抵抗効
果膜から直接下側ヨークへと漏れる必要外の磁束を減少
させることが可能となり、更にリングのギャップ深さｈ
を５μm 以下とすることによって、前部ヨークからギャ
ップを介して下側ヨークへと漏れる磁束を減少させるこ
とができる。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。ここでは、リング型ヨーク磁気抵抗効果素子とし
た。図２（ａ），（ｂ）は、それぞれヘッドの断面図お
よび正面図である。強磁性体基板による下側ヨーク８
（例えば、ＮｉＺｎフェライト）には溝（例えば、幅：
〜３０μm 、深さ：〜３０μm ）が形成され、この溝に
は非磁性絶縁体９（例えば、ガラス）が充填される。こ
の非磁性絶縁体９上に磁気抵抗効果膜１を形成し、電極
１０（例えば、Ａｕ：〜０．２４μm ）および非磁性絶
縁層１１（例えば、Ａｌ2 Ｏ3 ：〜０．２μm ）を介し
てヨーク前部５およびヨーク後部６（例えば、ＮｉＦ
ｅ：〜１μm ）が形成されている。ただし、（ｂ）正面
図では非磁性絶縁層１１は省略した。磁気抵抗効果膜１
は、例えば図１に示すような構成となり、磁性薄膜２に
ＮｉＦｅを、磁性薄膜３にＣｏを、また非磁性薄膜にＣ
ｕを選び、１．５nm厚のＮｉＦｅ薄膜、３．５nm厚のＣ
ｕ薄膜、１．５nm厚のＣｏ薄膜および３．５nmのＣｕ薄
膜を順に形成する工程を繰り返したものである。なお、
最後のＣｕ薄膜は形成されていない。また、媒体は垂直
２層媒体とし、例えば、垂直媒体１２の膜厚を０．１μ
m 、ビット長を１μm 、また媒体下地層１３の膜厚を
０．０５μm とした。
る。ここでは、リング型ヨーク磁気抵抗効果素子とし
た。図２（ａ），（ｂ）は、それぞれヘッドの断面図お
よび正面図である。強磁性体基板による下側ヨーク８
（例えば、ＮｉＺｎフェライト）には溝（例えば、幅：
〜３０μm 、深さ：〜３０μm ）が形成され、この溝に
は非磁性絶縁体９（例えば、ガラス）が充填される。こ
の非磁性絶縁体９上に磁気抵抗効果膜１を形成し、電極
１０（例えば、Ａｕ：〜０．２４μm ）および非磁性絶
縁層１１（例えば、Ａｌ2 Ｏ3 ：〜０．２μm ）を介し
てヨーク前部５およびヨーク後部６（例えば、ＮｉＦ
ｅ：〜１μm ）が形成されている。ただし、（ｂ）正面
図では非磁性絶縁層１１は省略した。磁気抵抗効果膜１
は、例えば図１に示すような構成となり、磁性薄膜２に
ＮｉＦｅを、磁性薄膜３にＣｏを、また非磁性薄膜にＣ
ｕを選び、１．５nm厚のＮｉＦｅ薄膜、３．５nm厚のＣ
ｕ薄膜、１．５nm厚のＣｏ薄膜および３．５nmのＣｕ薄
膜を順に形成する工程を繰り返したものである。なお、
最後のＣｕ薄膜は形成されていない。また、媒体は垂直
２層媒体とし、例えば、垂直媒体１２の膜厚を０．１μ
m 、ビット長を１μm 、また媒体下地層１３の膜厚を
０．０５μm とした。
【００１６】図３は、ＭＲ高さが５μm および１０μm
のときの、磁気抵抗効果膜とヨークとのオーバーラップ
長に対する再生出力を示したものである。ただし再生出
力は、オーバーラップがゼロのときの値で規格化されて
いる。この図より、ＭＲ高さが５μm から１０μm へと
倍の長さになっても、再生出力が最大となるオーバーラ
ップ長は１．０〜１．５μm の間に存在し、ほとんど変
わっていないことがわかる。また、他のＭＲ高さの場合
についても、磁気抵抗効果膜とヨーク前部およびヨーク
後部とのオーバーラップ長をそれぞれｏｖｌ１，ｏｖｌ
２としたとき、０＜ｏｖｌ１≦２．０μm 、０＜ｏｖｌ
２≦２．０μm のとき再生出力は大きくなる。
のときの、磁気抵抗効果膜とヨークとのオーバーラップ
長に対する再生出力を示したものである。ただし再生出
力は、オーバーラップがゼロのときの値で規格化されて
いる。この図より、ＭＲ高さが５μm から１０μm へと
倍の長さになっても、再生出力が最大となるオーバーラ
ップ長は１．０〜１．５μm の間に存在し、ほとんど変
わっていないことがわかる。また、他のＭＲ高さの場合
についても、磁気抵抗効果膜とヨーク前部およびヨーク
後部とのオーバーラップ長をそれぞれｏｖｌ１，ｏｖｌ
２としたとき、０＜ｏｖｌ１≦２．０μm 、０＜ｏｖｌ
２≦２．０μm のとき再生出力は大きくなる。
【００１７】この結果を、磁気抵抗効果膜の内部磁化の
分布から説明する。ここでは、本発明における磁気抵抗
効果素子を用いたヨーク型ＭＲヘッドの、垂直２層媒体
による信号磁界の変化に対する磁化解析を積分要素法に
よって行った結果について示す。またセンス電流はＣｕ
薄膜４にのみ流れる（電流密度：１×１０7 Ａ／cm2）
と仮定した。図４、図５は、それぞれＭＲ高さが５μm
および１０μm の場合について、ＮｉＦｅ薄膜２（２層
目）のＭＲ高さ方向における内部磁化分布の計算結果を
示したものである。このとき、磁気抵抗効果膜の繰り返
し積層回数は３回、また磁気抵抗効果膜１とヨーク前部
５およびヨーク後部６とのオーバーラップ長は、それぞ
れ１μm である。媒体からの外部磁界がゼロの場合、Ｎ
ｉＦｅ薄膜２の端部では、Ｃｏ薄膜３との静磁結合によ
ってＮｉＦｅ薄膜２の磁化はＣｏ薄膜３の磁化とは逆方
向に磁化が向いている分布となっており、このためＹ軸
負の方向への外部磁界に対するダイナミックレンジは非
常に小さくなっている。ここで、ＭＲ高さが５μm ある
いは１０μm のどちらの場合においても、静磁結合をし
ている膜端部の長さはほとんど変わらず、この部分をヨ
ークでオーバーラップすることによって媒体からの外部
磁界は、静磁結合の影響が比較的小さくダイナミックレ
ンジの広い膜中央部に導かれ、磁気抵抗効果膜を効率良
く励磁できることがわかる。
分布から説明する。ここでは、本発明における磁気抵抗
効果素子を用いたヨーク型ＭＲヘッドの、垂直２層媒体
による信号磁界の変化に対する磁化解析を積分要素法に
よって行った結果について示す。またセンス電流はＣｕ
薄膜４にのみ流れる（電流密度：１×１０7 Ａ／cm2）
と仮定した。図４、図５は、それぞれＭＲ高さが５μm
および１０μm の場合について、ＮｉＦｅ薄膜２（２層
目）のＭＲ高さ方向における内部磁化分布の計算結果を
示したものである。このとき、磁気抵抗効果膜の繰り返
し積層回数は３回、また磁気抵抗効果膜１とヨーク前部
５およびヨーク後部６とのオーバーラップ長は、それぞ
れ１μm である。媒体からの外部磁界がゼロの場合、Ｎ
ｉＦｅ薄膜２の端部では、Ｃｏ薄膜３との静磁結合によ
ってＮｉＦｅ薄膜２の磁化はＣｏ薄膜３の磁化とは逆方
向に磁化が向いている分布となっており、このためＹ軸
負の方向への外部磁界に対するダイナミックレンジは非
常に小さくなっている。ここで、ＭＲ高さが５μm ある
いは１０μm のどちらの場合においても、静磁結合をし
ている膜端部の長さはほとんど変わらず、この部分をヨ
ークでオーバーラップすることによって媒体からの外部
磁界は、静磁結合の影響が比較的小さくダイナミックレ
ンジの広い膜中央部に導かれ、磁気抵抗効果膜を効率良
く励磁できることがわかる。
【００１８】また図６は、磁気抵抗効果膜のＭＲ高さに
対する再生出力の結果を示したものである。この図よ
り、ＭＲ高さが１０μm 以上のときは、磁気抵抗効果膜
からの磁束の漏れが顕著となって再生出力が低下するこ
とから、ＭＲ高さは１０μm 以下が望ましい。
対する再生出力の結果を示したものである。この図よ
り、ＭＲ高さが１０μm 以上のときは、磁気抵抗効果膜
からの磁束の漏れが顕著となって再生出力が低下するこ
とから、ＭＲ高さは１０μm 以下が望ましい。
【００１９】一方、図７は磁気抵抗効果膜の繰り返し積
層回数に対する再生出力の結果を示したものであり、繰
り返し積層回数の増加とともに再生出力が大きく減少す
ることがわかる。この結果を前述した磁化解析の結果か
ら説明する。図８、図９は、それぞれ繰り返し積層回数
が３回および５回の場合について、ＮｉＦｅ薄膜２の各
層における内部磁化分布の計算結果を示したものであ
る。ここでは媒体からの外部磁界がゼロの場合であり、
磁気抵抗効果膜１のＭＲ高さは３μm 、また磁気抵抗効
果膜１とヨーク前部５およびヨーク後部６とのオーバー
ラップ長は、それぞれ１μm である。繰り返し積層回数
が３回の場合についてみると、ＮｉＦｅ薄膜２の１層目
および３層目はセンス電流磁界の影響を受けて、磁化が
それぞれ逆方向にすでに向いており、特に１層目の磁化
はＭＲ高さ方向の全域にわたってＹ軸負の方向に飽和し
ていることがわかる。これは、媒体からの外部磁界がＹ
軸負の方向であるときには、ＮｉＦｅ薄膜２の１層目の
磁化は動けないことを示している。一方、繰り返し積層
回数が５回の場合、ＮｉＦｅ薄膜２の１層目および２層
目がともにＹ軸負の方向に飽和しており、媒体からの外
部磁界に対して磁化回転できない磁性層が増えているこ
とがわかる。つまり、繰り返し積層回数の増加ととも
に、磁気抵抗効果膜全体で見た場合のダイナミックレン
ジが小さくなり、結果として再生出力の低下につなが
る。このため、繰り返し積層回数は５回以下が望まし
い。
層回数に対する再生出力の結果を示したものであり、繰
り返し積層回数の増加とともに再生出力が大きく減少す
ることがわかる。この結果を前述した磁化解析の結果か
ら説明する。図８、図９は、それぞれ繰り返し積層回数
が３回および５回の場合について、ＮｉＦｅ薄膜２の各
層における内部磁化分布の計算結果を示したものであ
る。ここでは媒体からの外部磁界がゼロの場合であり、
磁気抵抗効果膜１のＭＲ高さは３μm 、また磁気抵抗効
果膜１とヨーク前部５およびヨーク後部６とのオーバー
ラップ長は、それぞれ１μm である。繰り返し積層回数
が３回の場合についてみると、ＮｉＦｅ薄膜２の１層目
および３層目はセンス電流磁界の影響を受けて、磁化が
それぞれ逆方向にすでに向いており、特に１層目の磁化
はＭＲ高さ方向の全域にわたってＹ軸負の方向に飽和し
ていることがわかる。これは、媒体からの外部磁界がＹ
軸負の方向であるときには、ＮｉＦｅ薄膜２の１層目の
磁化は動けないことを示している。一方、繰り返し積層
回数が５回の場合、ＮｉＦｅ薄膜２の１層目および２層
目がともにＹ軸負の方向に飽和しており、媒体からの外
部磁界に対して磁化回転できない磁性層が増えているこ
とがわかる。つまり、繰り返し積層回数の増加ととも
に、磁気抵抗効果膜全体で見た場合のダイナミックレン
ジが小さくなり、結果として再生出力の低下につなが
る。このため、繰り返し積層回数は５回以下が望まし
い。
【００２０】また図１０は、リングのギャップ深さを３
μm とした場合について、磁界検出面から磁気抵抗効果
膜までの距離を変化させたときの再生出力を示したもの
である。この図より、磁界検出面から磁気抵抗効果膜ま
での距離をギャップ深さ以上にすることによって、再生
出力が向上していることがわかる。一方図１１より、再
生出力はギャップ深さに大きく依存し、５μm 以下のと
き再生出力は大きくなる。
μm とした場合について、磁界検出面から磁気抵抗効果
膜までの距離を変化させたときの再生出力を示したもの
である。この図より、磁界検出面から磁気抵抗効果膜ま
での距離をギャップ深さ以上にすることによって、再生
出力が向上していることがわかる。一方図１１より、再
生出力はギャップ深さに大きく依存し、５μm 以下のと
き再生出力は大きくなる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヨ
ーク型人工格子磁気抵抗効果素子において、磁気抵抗効
果膜とヨーク前部およびヨーク後部とのオーバーラップ
長をそれぞれｏｖｌ１，ｏｖｌ２としたとき、０＜ｏｖ
ｌ１≦２．０μm 、０＜ｏｖｌ２≦２．０μm とするこ
とによって、磁気抵抗効果膜が効率良く励磁され、高い
再生出力が得られる。また、磁気抵抗効果膜のＭＲ高さ
ｗを、０＜ｗ≦１０μm、磁気抵抗効果膜の繰り返し積
層回数Ｎを、１≦Ｎ≦５とすることによって、それぞ
れ、再生出力がより高くなる効果が得られる。更に、前
記磁気抵抗効果素子を用いてリング型磁気抵抗効果素子
とした場合には、磁界検出面から磁気抵抗効果膜までの
長さがリングのギャップ深さ以上であり、かつギャップ
深さをｈとしたとき、０＜ｈ≦５μm とすることによっ
て、再生出力の向上が可能となる。
ーク型人工格子磁気抵抗効果素子において、磁気抵抗効
果膜とヨーク前部およびヨーク後部とのオーバーラップ
長をそれぞれｏｖｌ１，ｏｖｌ２としたとき、０＜ｏｖ
ｌ１≦２．０μm 、０＜ｏｖｌ２≦２．０μm とするこ
とによって、磁気抵抗効果膜が効率良く励磁され、高い
再生出力が得られる。また、磁気抵抗効果膜のＭＲ高さ
ｗを、０＜ｗ≦１０μm、磁気抵抗効果膜の繰り返し積
層回数Ｎを、１≦Ｎ≦５とすることによって、それぞ
れ、再生出力がより高くなる効果が得られる。更に、前
記磁気抵抗効果素子を用いてリング型磁気抵抗効果素子
とした場合には、磁界検出面から磁気抵抗効果膜までの
長さがリングのギャップ深さ以上であり、かつギャップ
深さをｈとしたとき、０＜ｈ≦５μm とすることによっ
て、再生出力の向上が可能となる。
【図１】本発明の作用原理を説明する磁気抵抗効果素子
の断面図である。
の断面図である。
【図２】実施例におけるヨーク型磁気抵抗効果ヘッドの
断面図および正面図である。
断面図および正面図である。
【図３】実施例における磁気抵抗効果膜とヨークとのオ
ーバーラップ長に対する再生出力を示す図である。
ーバーラップ長に対する再生出力を示す図である。
【図４】実施例におけるＭＲ高さ５μm の場合の、Ｎｉ
Ｆｅ薄膜２（２層目）の内部磁化分布を示す図である。
Ｆｅ薄膜２（２層目）の内部磁化分布を示す図である。
【図５】実施例におけるＭＲ高さ１０μm の場合の、Ｎ
ｉＦｅ薄膜２（２層目）の内部磁化分布を示す図であ
る。
ｉＦｅ薄膜２（２層目）の内部磁化分布を示す図であ
る。
【図６】実施例における磁気抵抗効果膜のＭＲ高さに対
する再生出力を示す図である。
する再生出力を示す図である。
【図７】実施例における磁気抵抗効果膜の繰り返し積層
回数に対する再生出力を示す図である。
回数に対する再生出力を示す図である。
【図８】実施例における繰り返し積層回数が３回の場合
の、ＮｉＦｅ薄膜２の内部磁化分布を示す図である。
の、ＮｉＦｅ薄膜２の内部磁化分布を示す図である。
【図９】実施例における繰り返し積層回数が５回の場合
の、ＮｉＦｅ薄膜２の内部磁化分布を示す図である。
の、ＮｉＦｅ薄膜２の内部磁化分布を示す図である。
【図１０】実施例における磁気抵抗効果膜の、磁界検出
面からの距離に対する再生出力を示す図である。
面からの距離に対する再生出力を示す図である。
【図１１】実施例におけるリングのギャップ深さに対す
る再生出力を示す図である。
る再生出力を示す図である。
１ 磁気抵抗効果膜 ２ 磁性薄膜 ３ 磁性薄膜 ４ 非磁性薄膜 ５ ヨーク前部 ６ ヨーク後部 ７ 磁化方向 ８ 下側ヨーク ９ 非磁性絶縁体 １０ 電極 １１ 非磁性絶縁層 １２ 垂直媒体 １３ 媒体下地層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤方 潤一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−288347（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】保磁力の異なった２種類以上の磁性薄膜が
非磁性層を介して積層された人工格子磁気抵抗効果膜に
対し、非磁性絶縁層を介してヨークを配置したヨーク型
磁気抵抗効果素子において、磁気抵抗効果膜とヨーク前
部およびヨーク後部とのオーバーラップ長をそれぞれｏ
ｖｌ１，ｏｖｌ２としたとき、０＜ｏｖｌ１≦２．０μ
m 、０＜ｏｖｌ２≦２．０μm であることを特徴とする
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】保磁力の異なった２種類以上の磁性薄膜が
非磁性層を介して積層された人工格子磁気抵抗効果膜に
対し、非磁性絶縁層を介してヨークを配置したヨーク型
磁気抵抗効果素子において、磁気抵抗効果膜のＭＲ高さ
ｗが、０＜ｗ≦１０μm であることを特徴とする磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項３】保磁力の異なった２種類以上の磁性薄膜が
非磁性層を介して積層された人工格子磁気抵抗効果膜に
対し、非磁性絶縁層を介してヨークを配置したヨーク型
磁気抵抗効果素子において、磁気抵抗効果膜の繰り返し
積層回数Ｎが、１≦Ｎ≦５であることを特徴とする磁気
抵抗効果素子。 - 【請求項４】保磁力の異なった２種類以上の磁性薄膜が
非磁性層を介して積層された人工格子磁気抵抗効果膜に
対し、非磁性絶縁層を介してヨークを配置し、更にリン
グ型としたリング型ヨーク磁気抵抗効果素子において、
磁界検出面から磁気抵抗効果膜までの長さがリングのギ
ャップ深さ以上であり、かつギャップ深さをｈとしたと
き、０＜ｈ≦５μm であることを特徴とする磁気抵抗効
果素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6115502A JP2658872B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 磁気抵抗効果素子 |
| EP95104335A EP0675554A1 (en) | 1994-03-24 | 1995-03-23 | Magnetoresistive effect element |
| KR1019950006277A KR100196581B1 (ko) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | 자기저항 효과소자 |
| US08/882,229 US5880911A (en) | 1994-03-24 | 1997-06-25 | Magnetoresistive effect element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6115502A JP2658872B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320237A JPH07320237A (ja) | 1995-12-08 |
| JP2658872B2 true JP2658872B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=14664111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6115502A Expired - Fee Related JP2658872B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-05-27 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658872B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07288347A (ja) * | 1994-04-18 | 1995-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP6115502A patent/JP2658872B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07320237A (ja) | 1995-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970506 |
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