JP2862963B2 - ホール効果を用いた磁気読取りヘッド - Google Patents

ホール効果を用いた磁気読取りヘッド

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JP2862963B2
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    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/37Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices using Hall or Hall-related effect, e.g. planar-Hall effect or pseudo-Hall effect
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    • G11B5/378Integrated structures
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00Hall-effect devices
    • H10N52/101Semiconductor Hall-effect devices

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、記録の読取りのための磁気ヘッド、さらに
詳しくはホール効果を用いた単一トラックまたはマルチ
トラック読取りヘッドに関する。
従来の技術 現在、単一トラックまたはマルチトラック磁気記録ヘ
ッドを製造するために一般に使用される材料は、パーマ
ロイ、即ち78%のニッケルを含むフェロニッケル合金等
の材料である。
発明が解決しようとする課題 現在、これら磁気ヘッドの主な欠点の1つは雑音に関
するものである。この雑音は、磁化領域の特性によるも
のである。というのは、読取りヘッドの材料である合金
が単結晶ではないためである。従って、本発明は、この
問題を解決するため、単結晶を得ることを可能にする記
録読取りのためのホール効果磁気ヘッドのための新しい
構造を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 そこで、本発明によれば、ホール効果を用いた磁気読
取りヘッドであって、該ヘッドのアクティブ要素が、磁
性材料と非磁性材料層が積み重なって形成された磁性金
属多重層と電子移動度の高い半導体材料層とがエピタキ
シャル成長により形成された基板と、上記半導体材料層
と接触した電流供給およびホール電圧検出用の電極とを
備え、上記半導体材料と多重層が電気的に互いに絶縁さ
れていることを特徴とする読取りヘッドが提供される。
半導体材料に磁性金属層をエピタキシャル成長させる
ことにより、単結晶が成長する。この構造の磁化は従っ
て、雑音を抑制する単一領域の磁化である。
さらに、上記構造を磁気読取りヘッドとして使用する
ために、多重層は垂直な異方性を有する。さらに、この
多重層の全体厚さは100〜1000Åの間である。従って、
界面異方性を利用し、個々の層の厚さが充分に小さい多
重層を作製することにより、多重層に垂直で、この多重
層が特に読取りヘッドとしての用途に好ましい磁化が得
られる。
上記の構造では、主に垂直磁化を有する多重層のた
め、磁束線が集中することになる。この磁束線の集中
は、多重層がエピタキシャル成長された半導体層に磁界
を発生する。従って、磁気テープ等の磁気記録基板の磁
化が変化する間、半導体層に誘導されたホール電圧の変
化を検出することができる。
本発明の別の特徴により、ホール電圧の検出を妨害し
ないように、ホール効果を用いた磁気読取りヘッドは半
導体材料層と多重層の間に絶縁層を備える。この絶縁層
は、絶縁性酸化物またはGaAlAs等のギャップ高さの充分
な半導体材料から作製されるのが望ましい。絶縁層を全
く含まないホール効果磁気読取りヘッドは、多重層と半
導体層の間にショットキダイオードが形成されて漏れを
生じないような材料で作製される。そのため、多重層の
第一金属層と半導体材料層の間に充分な障壁高さがなけ
ればならない。
本発明のその他の特徴ならびに利点は、添付の図面を
参照にして以下に行うホール効果磁気読取りヘッドの様
々な実施例の説明から理解されることであろう。
尚、添付の図面では、説明を単純にするため、同じ要
素には同じ参照番号および記号を用いた。さらに、図面
をさらにわかり易くするため、様々な厚さの層を拡大し
て示した。
実施例 第1図に示されるように、本発明に従うホール効果磁
気ヘッドは、主に基板1の上に、次の層を順次エピタキ
シャル成長させることにより構成される。即ち、電子移
動度の高い半導体材料から成る層2と、絶縁層3と、磁
性材料および非磁性材料の積み重なった層から構成され
る多重層4である。雑音を減らすことができる単結晶構
造を得るため、分子線エピタキシーのような特殊なエピ
タキシャル技術を用いて上記の構造を形成する。さら
に、エピタキシーが可能となるように、基板1は、格子
パラメータが付着させる材料と適合するように選択しな
ければならない。高い電子移動度を備える半導体材料
は、ガリウム砒素(GaAs)等の元素の周期表のIII族お
よびV族の元素の化合物から選択するか、あるいはこの
材料はドープされたシリコンである。
従って、第1および第2図の上部に示した構造は、ド
ープされていないガリウム砒素製の基板1と、所望の電
子移動度を得るようにドープされたガリウム砒素製の層
2から形成されることができる。この場合、絶縁層3
は、例えば、GaAlAs等の充分な障壁高さを有する半導体
材料を用いて作製することができる。他のタイプの絶縁
層、特に酸化物を基材とする絶縁層を使用することも可
能である。読取りヘッドのアクティブ部分を形成する磁
気多重層4は、この多重層に垂直な磁化による磁気記録
の情報を転写できるようにされていなければならない。
その結果、この磁気多重層4は磁性層と非磁性層を積み
重ねることにより形成され、磁性層41はコバルトもしく
はコバルト合金から作製されるのが望ましいのに対し、
非磁性層42はクロム、銀またはこれら金属の合金から作
製される。さらに、個々の層の厚さは充分小さく、数オ
ングストロームから30Å〜60Åの間にあり、多重層全体
の厚さは100〜1000Åである。
従って、多重層の各層間の面内異方性を利用し、多重
層の厚さによって、多重層に垂直な磁化が得られる。こ
の磁化により、多重層を磁気記録媒体の読取りに使用す
ることが可能になる。
実際、使用される多重層の構造は、異方エネルギ: Ea=Keffsin2θ, ここで、Keff=K−2πM2(K:異方性の係数) (ただし、θは磁化方向と多重層に対する垂線の間の角
度であり、Mは磁化である) を有する垂直異方性を備えなければならない。このよう
な多重層のヒステリシス周期は主に矩形であり、磁界の
保磁力は: Hc=2Keff/M に等しい。この磁界Hcは、所与の領域から磁化が反転し
ている領域に移行するとき、記録により生じた磁界の影
響下で多重層の磁化が反転するように充分小さくなけれ
ばならない(実際には、記録のタイプに応じてHc=100
〜500Oeである)。多重層の厚さtは、記録への影響が
無視できる程度となるように充分小さくし、また、この
記録を変更しないように充分小さくしなければならない
(即ち、tMHc≪t′M′Hc′、ただし、t′、M′、
Hc′はそれぞれ磁気テープの厚さ、磁化および保磁力を
指す)。
本発明のもう1つの実施例によれば、半導体層2と多
重層4の間に備えられる絶縁層3が取り除かれる。この
場合、このようにして得たショットキダイオードが漏れ
を生じてはならない。これは、多重層4の第一磁気層と
半導体層2の間の障壁高さが充分でなければならないこ
とを意味する。
この絶縁は、以下に詳しく説明するように、半導体層
に誘導されたホール効果の測定により多重層の磁化の検
出を乱さないために必要である。
再び第2および第3図に示すように、多重層4を保護
層5で被覆することもできる。この保護層は窒化物を基
材とする層または非磁性耐摩耗層により形成される。
第4図に示すように、読取りヘッドは、それぞれ電流
引き込み線用と、ホール電圧コネクタVH−およびVH+用
の2つの電極対6、6および7、7を備える。これらの
電極は、半導体層2の表面に金属層を付着することによ
り得られる。絶縁層を備える読取りヘッドの場合、絶縁
層をエッチング除去することが必要である。エッチング
の後、抵抗が非常に低いコンタクトを半導体層2に付着
させる。
第5A図および第5B図に示すように、本発明に従う読取
りヘッドは、第5A図に示すような水平方向記録のテープ
10Aと、第5B図に示すような垂直方向記録のテープ10Bの
両方に用いることができる。前者の場合には、読取りヘ
ッドはテープに対して垂直に配置される。次に、磁束線
を点線で示したように方向付ける。ここでは、2つの矢
印が、それぞれテープおよびヘッドの多重層における磁
化の方向を示している。
後者の場合には、読取りヘッドはテープに平行に配置
する。
このタイプのヘッドを用いて、読取りは、2つの現象
を組み合わせる、即ち: −磁気記録に示された情報を第5A図および第5B図の矢印
Fで表すように多重層に垂直な磁化に転写し、 −半導体層2に誘導されたホール効果の測定により多重
層の磁化を検出する ことにより行われる。
第6図に示すように、テープ10上での矢印Fで示され
る反対方向の磁化により、2種類の情報が磁気テープ10
に記録される。この磁気テープの磁化領域の変化によっ
て、磁性金属多重層における磁化方向の変化、従って、
第6図のグラフに示すように半導体層で測定されたホー
ル電圧VHの符号の変化が起こる。従って、磁気ヘッドの
下方でテープの流れから起こるホール電圧は容易に使用
することのできるデジタル型電圧である。
第7図に示すように、前述の読取りヘッドの構造はマ
ルチトラック読取りヘッド用にも使用することができ
る。この場合、共通の基板1の上に、半導体層2が作製
される。この半導体層2は絶縁層3と多重層4で被覆さ
れている。マルチトラックを得るためには、多重層、絶
縁層および半導体層を基板に達するまでエッチングし
て、エッチング20を施し、ヘッドを互いに隔てさせる。
従って、パーマロイタイプの標準材料の代わりに多重
層構造を利用し、垂直な磁気を与える垂直異方性を得る
ように多重層を形成する磁気および非磁気層の成分と厚
さを選択し、さらにまた、単結晶を得るように多重層を
作製するための特殊な方法を用いることにより、単結晶
の読取りヘッドが得られ、従って、雑音をかなり減少さ
せることが可能になる。このようにして、誘導ホール電
圧のデジタル型検出を提供する読取りヘッドが実現され
ることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ホール効果の単一トラック磁気読取りヘッド
の実施例を斜めから見た概略図であり、 第2図は、第1図に示した実施例を線A−Aで切断した
断面図であり、 第3図は、本発明に従うホール効果磁気ヘッドの別の実
施例を示す第2図と同様な断面図であり、 第4図は、コンタクトの配置を示す上面図であり、 第5A図および第5B図は、本発明に従う読取りヘッドの動
作を説明するための概略的な図であり、 第6図は、読取りヘッドにより読み取られるテープの磁
化に応じたホール電圧信号の範囲を示し、 第7図は、本発明に従うマルチトラックホール効果読取
りヘッドを斜めから見た概略図である。 (主な参照番号) 1……基板、2……半導体層、3……絶縁層、4……多
重層、41……磁性層、42……非磁性層、5……保護層、
6、7……電極、10A、10B……テープ、20……エッチン
グ、

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ホール効果を用いた磁気読取りヘッドであ
    って、該ヘッドのアクティブ要素が、磁性材料と非磁性
    材料の層が積み重なって形成された磁性金属の多重層と
    電子移動度の高い半導体材料層とがエピタキシャル成長
    により形成された基板と、上記半導体材料層と接触する
    電流供給およびホール電圧検出用の電極とを備え、上記
    半導体材料と多重層が電気的に互いに絶縁されているこ
    とを特徴とする読取りヘッド。
  2. 【請求項2】上記多重層が垂直異方性を有することを特
    徴とする請求項1記載の読取りヘッド。
  3. 【請求項3】上記多重層を形成する層の非磁性材料が、
    クロム、銀またはこれら金属の合金から選択されること
    を特徴とする請求項1記載の読取りヘッド。
  4. 【請求項4】上記多重層を形成する層の磁性材料が、コ
    バルトまたはコバルト合金から選択されることを特徴と
    する請求項1記載の読取りヘッド。
  5. 【請求項5】上記多重層が100〜1000Åの厚さであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の読取りヘッド。
  6. 【請求項6】上記電子移動度の高い半導体材料が、GaAs
    等の元素周期表のIII族及びV族の元素の化合物から選
    択されることを特徴とする請求項1記載の読取りヘッ
    ド。
  7. 【請求項7】上記電子移動度の高い半導体材料が、ドー
    プされたシリコンから成ることを特徴とする請求項1記
    載の読取りヘッド。
  8. 【請求項8】上記基板が、半導体層の定着を可能にする
    ことを特徴とする請求項1記載の読取りヘッド。
  9. 【請求項9】上記基板が、半導体材料層と同じ材料から
    成るが、ドープされていないことを特徴とする請求項1
    記載の読取りヘッド。
  10. 【請求項10】上記基板、半導体材料層、ならびに多重
    層が、互いに適合する格子パラメータを有する材料から
    成ることを特徴とする請求項1記載の読取りヘッド。
  11. 【請求項11】上記半導体材料層と多重層の間に、絶縁
    層を備えることを特徴とする請求項1記載の読取りヘッ
    ド。
  12. 【請求項12】上記絶縁層が絶縁性酸化物、あるいは、
    GaAlAs等のギャップ高さが充分な半導体材料から成るこ
    とを特徴とする請求項11記載の読取りヘッド。
  13. 【請求項13】上記多重層が保護層で被覆されることを
    特徴とする請求項1記載の読取りヘッド。
  14. 【請求項14】上記保護層が、窒化物を基材とする層、
    または耐摩耗性非磁性層で形成されることを特徴とする
    請求項13記載の読取りヘッド。
  15. 【請求項15】少なくとも半導体層と多重層が分子線エ
    ピタキシーにより作製されることを特徴とする請求項1
    記載の読取りヘッド。
  16. 【請求項16】共通の基板上に形成され、エッチングに
    より互いに隔てられた請求項1記載のいくつかの読取り
    ヘッドを備えることを特徴とするマルチトラック読取り
    ヘッド。
JP2169696A 1989-06-27 1990-06-27 ホール効果を用いた磁気読取りヘッド Expired - Lifetime JP2862963B2 (ja)

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JPH0337813A JPH0337813A (ja) 1991-02-19
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5251082A (en) * 1991-06-13 1993-10-05 Elliott Timothy J Miniaturized disk file pluggable into a card terminal
FR2700633B1 (fr) * 1993-01-20 1995-03-17 Silmag Sa Procédé de réalisation d'une tête magnétique à détecteur de champ à semiconducteur et tête obtenue par ce procédé.
US5543988A (en) * 1993-04-30 1996-08-06 International Business Machines Corporation Hall sensor with high spatial resolution in two directions concurrently
JPH0888425A (ja) * 1994-09-19 1996-04-02 Fujitsu Ltd ホール効果磁気センサおよび薄膜磁気ヘッド
FR2748843B1 (fr) * 1996-05-15 1998-07-17 Silmag Sa Tete magnetique a detecteur de champ a semiconducteur place sous l'entrefer
US6195228B1 (en) * 1997-01-06 2001-02-27 Nec Research Institute, Inc. Thin, horizontal-plane hall sensors for read-heads in magnetic recording
FR2817077B1 (fr) 2000-11-17 2003-03-07 Thomson Csf Capacite variable commandable en tension par utilisation du phenomene de "blocage de coulomb"
JP3955195B2 (ja) * 2001-08-24 2007-08-08 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 磁界センサー及び磁気ヘッド
FR2880131B1 (fr) * 2004-12-23 2007-03-16 Thales Sa Procede de mesure d'un champ magnetique faible et capteur de champ magnetique a sensibilite amelioree
US8116043B2 (en) * 2009-12-09 2012-02-14 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a magnetic transducer having an improved read sensor synthetic antiferromagnet
WO2011111473A1 (ja) * 2010-03-10 2011-09-15 株式会社日立製作所 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52131711A (en) * 1976-04-28 1977-11-04 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd Thin film magnetic head
JPS5661022A (en) * 1979-10-24 1981-05-26 Olympus Optical Co Ltd Magnetic head
JPS5718018A (en) * 1980-07-07 1982-01-29 Olympus Optical Co Ltd Magnetic head
US4577250A (en) * 1981-12-18 1986-03-18 Victor Company Of Japan, Limited Hall effect magnetic head
US4584552A (en) * 1982-03-26 1986-04-22 Pioneer Electronic Corporation Hall element with improved composite substrate
US4751598A (en) * 1985-02-01 1988-06-14 Censtor Corporation Thin-film, cross-field, closed-flux, anisotropic electromagnetic field device
DE3590792T (ja) * 1985-05-10 1987-07-16

Also Published As

Publication number Publication date
FR2648941A1 (fr) 1990-12-28
EP0406051B1 (fr) 1994-08-31
FR2648941B1 (fr) 1991-09-06
EP0406051A1 (fr) 1991-01-02
DE69011997D1 (de) 1994-10-06
US5093753A (en) 1992-03-03
JPH0337813A (ja) 1991-02-19
DE69011997T2 (de) 1995-01-26

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