JP2907805B1 - 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置Info
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- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
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Abstract
【要約】
【課題】 １層の磁性層にＭｎ系合金層からなる反強磁
性層を接触させた型の磁気トンネリング現象を示す多層
膜が磁気抵抗効果を示すようにする。 【解決手段】 基板１１より、第１の磁性層１４、絶縁
層、第２の磁性層１７、Ｍｎ系合金反強磁性層１８の順
に形成されている多層膜を用いた磁気抵抗効果素子にお
いて、絶縁層は第１の磁性層１４に接する第１の絶縁層
１５と第２の磁性層１７に接する第２の絶縁層１６との
積層構造を有し、第２の絶縁層１６は３ｄ遷移金属の酸
化物からなる。高い磁気抵抗変化率を得るために、第２
の絶縁層１６の厚さを０．５〜１．０ｎｍとする。
性層を接触させた型の磁気トンネリング現象を示す多層
膜が磁気抵抗効果を示すようにする。 【解決手段】 基板１１より、第１の磁性層１４、絶縁
層、第２の磁性層１７、Ｍｎ系合金反強磁性層１８の順
に形成されている多層膜を用いた磁気抵抗効果素子にお
いて、絶縁層は第１の磁性層１４に接する第１の絶縁層
１５と第２の磁性層１７に接する第２の絶縁層１６との
積層構造を有し、第２の絶縁層１６は３ｄ遷移金属の酸
化物からなる。高い磁気抵抗変化率を得るために、第２
の絶縁層１６の厚さを０．５〜１．０ｎｍとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い感度を有する
磁気抵抗効果素子、再生用磁気ヘッドおよびその磁気ヘ
ッドを用いた磁気記録再生装置に関する。
磁気抵抗効果素子、再生用磁気ヘッドおよびその磁気ヘ
ッドを用いた磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、将来の再生
用磁気ヘッドとして、Ｊｕｌｌｉｅｒｅによる Physics
Letters，５４Ａ巻（１９７５年），３号，２２５ペー
ジの "Tunneling between Ferromagnetic Films"に記載
の磁気トンネリング現象を示す多層膜の磁気抵抗効果型
ヘッドへの応用が検討されつつある。また、中谷らによ
る特開平４−１０３０１４号公報に記載のように、１層
の磁性層に反強磁性層を接触させた型の磁気トンネリン
グ現象を示す多層膜も考案されている。反強磁性層に接
した磁性層の磁化は、低い外部磁界では回転しない。こ
れに対し、反強磁性層に接していない磁性層の磁化は、
印加される外部磁界が低くても容易に回転する。このた
め、低い外部磁界の印加により、２層の磁性層の磁化の
なす角度が変化する。この磁化のなす角度の変化が生じ
ると、上記多層膜は磁気抵抗効果を示す。
用磁気ヘッドとして、Ｊｕｌｌｉｅｒｅによる Physics
Letters，５４Ａ巻（１９７５年），３号，２２５ペー
ジの "Tunneling between Ferromagnetic Films"に記載
の磁気トンネリング現象を示す多層膜の磁気抵抗効果型
ヘッドへの応用が検討されつつある。また、中谷らによ
る特開平４−１０３０１４号公報に記載のように、１層
の磁性層に反強磁性層を接触させた型の磁気トンネリン
グ現象を示す多層膜も考案されている。反強磁性層に接
した磁性層の磁化は、低い外部磁界では回転しない。こ
れに対し、反強磁性層に接していない磁性層の磁化は、
印加される外部磁界が低くても容易に回転する。このた
め、低い外部磁界の印加により、２層の磁性層の磁化の
なす角度が変化する。この磁化のなす角度の変化が生じ
ると、上記多層膜は磁気抵抗効果を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のような、１層の
磁性層に反強磁性層を接触させた型の磁気トンネリング
現象を示す多層膜では、反強磁性層としてＭｎ系合金を
用いることが多い。このＭｎ系合金は、面心立方構造を
有する時に室温で反強磁性を示す。このため、面心立方
構造を有するＮｉ−Ｆｅ系合金磁性層上にＭｎ系合金層
を形成し、Ｍｎ系合金層を面心立方構造とする。しか
し、Ｎｉ−Ｆｅ層の厚さが薄いと、Ｎｉ−Ｆｅ層の結晶
配向性が悪く、その上に形成したＭｎ系合金層が面心立
方構造にならないという問題がある。Ｍｎ系合金層が面
心立方構造にならないと、Ｍｎ系合金層は室温で反強磁
性を示さないため、それに接している磁性層の磁化は外
部磁界によって容易に回転してしまう。従って、多層膜
は磁気抵抗効果を示さず、磁気ヘッドとして機能しな
い。
磁性層に反強磁性層を接触させた型の磁気トンネリング
現象を示す多層膜では、反強磁性層としてＭｎ系合金を
用いることが多い。このＭｎ系合金は、面心立方構造を
有する時に室温で反強磁性を示す。このため、面心立方
構造を有するＮｉ−Ｆｅ系合金磁性層上にＭｎ系合金層
を形成し、Ｍｎ系合金層を面心立方構造とする。しか
し、Ｎｉ−Ｆｅ層の厚さが薄いと、Ｎｉ−Ｆｅ層の結晶
配向性が悪く、その上に形成したＭｎ系合金層が面心立
方構造にならないという問題がある。Ｍｎ系合金層が面
心立方構造にならないと、Ｍｎ系合金層は室温で反強磁
性を示さないため、それに接している磁性層の磁化は外
部磁界によって容易に回転してしまう。従って、多層膜
は磁気抵抗効果を示さず、磁気ヘッドとして機能しな
い。
【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、１層の磁性層にＭｎ系合金層か
らなる反強磁性層を接触させた型の磁気トンネリング現
象を示す多層膜を用いた磁気抵抗効果素子において、多
層膜のＭｎ系合金層が室温で反強磁性を示すようにする
ことを目的とする。また、本発明は、１層の磁性層にＭ
ｎ系合金層からなる反強磁性層を接触させた型の磁気ト
ンネリング現象を示す多層膜を用いる磁気ヘッドにおい
て、多層膜が磁気抵抗効果を示し磁気ヘッドとして十分
に機能できるようにすることを目的とする。
鑑みてなされたもので、１層の磁性層にＭｎ系合金層か
らなる反強磁性層を接触させた型の磁気トンネリング現
象を示す多層膜を用いた磁気抵抗効果素子において、多
層膜のＭｎ系合金層が室温で反強磁性を示すようにする
ことを目的とする。また、本発明は、１層の磁性層にＭ
ｎ系合金層からなる反強磁性層を接触させた型の磁気ト
ンネリング現象を示す多層膜を用いる磁気ヘッドにおい
て、多層膜が磁気抵抗効果を示し磁気ヘッドとして十分
に機能できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、磁気トンネ
リング現象を示す多層膜について鋭意研究を重ねた結
果、絶縁層として、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを積
層した２層構造の絶縁層を用い、第２の絶縁層を３ｄ遷
移金属の酸化物とすることにより、第２の絶縁層の上に
形成したＭｎ系合金層が面心立方構造を有するようにな
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
リング現象を示す多層膜について鋭意研究を重ねた結
果、絶縁層として、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを積
層した２層構造の絶縁層を用い、第２の絶縁層を３ｄ遷
移金属の酸化物とすることにより、第２の絶縁層の上に
形成したＭｎ系合金層が面心立方構造を有するようにな
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明による磁気抵抗効果素子
は、基板より、第１の磁性層、絶縁層、第２の磁性層、
反強磁性層の順に形成されている多層膜を用いた磁気抵
抗効果素子において、絶縁層は第１の磁性層に接する第
１の絶縁層と第２の磁性層に接する第２の絶縁層との積
層構造を有し、第２の絶縁層は３ｄ遷移金属の酸化物か
らなることを特徴とする。
は、基板より、第１の磁性層、絶縁層、第２の磁性層、
反強磁性層の順に形成されている多層膜を用いた磁気抵
抗効果素子において、絶縁層は第１の磁性層に接する第
１の絶縁層と第２の磁性層に接する第２の絶縁層との積
層構造を有し、第２の絶縁層は３ｄ遷移金属の酸化物か
らなることを特徴とする。
【０００７】反強磁性層はＭｎ系合金からなる。また、
高い磁気抵抗変化率を得るためには、第２の絶縁層の厚
さを０．５〜１．０ｎｍとすることが必要である。本発
明によると、第２の絶縁層の上に形成したＭｎ系合金層
が面心立方構造を有するようになり、Ｍｎ系合金層が室
温で反強磁性を示すようになる。このため、上記多層膜
は磁気抵抗効果を示すようになる。
高い磁気抵抗変化率を得るためには、第２の絶縁層の厚
さを０．５〜１．０ｎｍとすることが必要である。本発
明によると、第２の絶縁層の上に形成したＭｎ系合金層
が面心立方構造を有するようになり、Ｍｎ系合金層が室
温で反強磁性を示すようになる。このため、上記多層膜
は磁気抵抗効果を示すようになる。
【０００８】この磁気抵抗効果素子を用いて、磁気記録
再生装置用の磁気抵抗効果型ヘッドを作製することがで
きる。さらに、その磁気抵抗効果型ヘッドと誘導型磁気
ヘッドとを組み合わせて磁気ヘッドを作製することがで
きる。本発明による磁気記録再生装置は、磁気記録媒体
と、磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、磁
気記録媒体に対して記録および再生を行う磁気ヘッド
と、磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、磁気ヘ
ッドの記録信号および再生信号を処理する記録再生信号
処理系とを備える磁気記録再生装置において、磁気ヘッ
ドとして前述の磁気ヘッドを用いたことを特徴とする。
再生装置用の磁気抵抗効果型ヘッドを作製することがで
きる。さらに、その磁気抵抗効果型ヘッドと誘導型磁気
ヘッドとを組み合わせて磁気ヘッドを作製することがで
きる。本発明による磁気記録再生装置は、磁気記録媒体
と、磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、磁
気記録媒体に対して記録および再生を行う磁気ヘッド
と、磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、磁気ヘ
ッドの記録信号および再生信号を処理する記録再生信号
処理系とを備える磁気記録再生装置において、磁気ヘッ
ドとして前述の磁気ヘッドを用いたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。多層膜を用いた本発明の磁気抵抗
効果素子の構造を図１に示す。図１において、基板１１
にはＳｉ（１００）単結晶、下部電極１２には、厚さ１
０ｎｍのＡｕを用いた。Ａｕ層の形成にはイオンビーム
スパッタリング法を用いた。蒸着用イオンガンの加速電
圧は３００Ｖ、イオン電流は４０ｍＡ、蒸着中のＡｒ圧
力は０．０２Ｐａである。下部電極１２の上に、１００
μｍ×１００μｍの正方形の穴の開いた絶縁体１３をス
パッタリングおよびリソグラフィにより形成した。絶縁
体１３の材料はＳｉＯ2 である。さらに、厚さ５ｎｍの
Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金からなる磁性層１４を形成し
た。磁性層１４の上に、第１の絶縁層１５および第２の
絶縁層１６の２層構造を有する絶縁層を形成した。第１
の絶縁層１５はＡｌ2 Ｏ3 である。また、第２の絶縁層
１６はＮｉＯである。第１の絶縁層および第２の絶縁層
の合計の厚さは２．０ｎｍであり、それぞれの厚さを変
化した。第２の絶縁層１６の上に磁性層１７を形成し、
その上に反強磁性層１８を形成した。磁性層１７は、厚
さ３ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金からなる。また、
反強磁性層１８は、厚さ１０ｎｍのＭｎ−２２ａｔ％Ｉ
ｒ合金からなる。これらの各層もイオンビームスパッタ
リング装置により形成した。条件は下部電極形成と同様
である。
施の形態を説明する。多層膜を用いた本発明の磁気抵抗
効果素子の構造を図１に示す。図１において、基板１１
にはＳｉ（１００）単結晶、下部電極１２には、厚さ１
０ｎｍのＡｕを用いた。Ａｕ層の形成にはイオンビーム
スパッタリング法を用いた。蒸着用イオンガンの加速電
圧は３００Ｖ、イオン電流は４０ｍＡ、蒸着中のＡｒ圧
力は０．０２Ｐａである。下部電極１２の上に、１００
μｍ×１００μｍの正方形の穴の開いた絶縁体１３をス
パッタリングおよびリソグラフィにより形成した。絶縁
体１３の材料はＳｉＯ2 である。さらに、厚さ５ｎｍの
Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金からなる磁性層１４を形成し
た。磁性層１４の上に、第１の絶縁層１５および第２の
絶縁層１６の２層構造を有する絶縁層を形成した。第１
の絶縁層１５はＡｌ2 Ｏ3 である。また、第２の絶縁層
１６はＮｉＯである。第１の絶縁層および第２の絶縁層
の合計の厚さは２．０ｎｍであり、それぞれの厚さを変
化した。第２の絶縁層１６の上に磁性層１７を形成し、
その上に反強磁性層１８を形成した。磁性層１７は、厚
さ３ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金からなる。また、
反強磁性層１８は、厚さ１０ｎｍのＭｎ−２２ａｔ％Ｉ
ｒ合金からなる。これらの各層もイオンビームスパッタ
リング装置により形成した。条件は下部電極形成と同様
である。
【００１０】図１のように、絶縁体１３の上にも多層膜
は形成される。しかし、これらの部分は下部電極１２と
接していないため、磁気抵抗効果膜として機能しない。
磁気抵抗効果膜として機能するのは、下部電極１２に接
する部分だけである。また、図１のように、多層膜上
に、厚さ２０ｎｍのＡｕからなる上部電極１９を形成し
た。
は形成される。しかし、これらの部分は下部電極１２と
接していないため、磁気抵抗効果膜として機能しない。
磁気抵抗効果膜として機能するのは、下部電極１２に接
する部分だけである。また、図１のように、多層膜上
に、厚さ２０ｎｍのＡｕからなる上部電極１９を形成し
た。
【００１１】図２に、形成した磁気抵抗効果素子におけ
る第２の絶縁層１６のＮｉＯ層厚と磁気抵抗変化率との
関係を示す。図示するように、ＮｉＯ層厚が０ｎｍの時
には、磁気抵抗変化率はほぼ零である。ＮｉＯ層厚が
０．８ｎｍまでは、ＮｉＯ層厚の増加とともに磁気抵抗
変化率が高くなる。ＮｉＯ層厚が０．８ｎｍより厚くな
ると、ＮｉＯ層厚の増加とともに磁気抵抗変化率は低下
する。８％以上の磁気抵抗変化率を得るためには、第２
の絶縁層１６すなわちＮｉＯ層の厚さを０．５ｎｍから
１．０ｎｍとする必要がある。
る第２の絶縁層１６のＮｉＯ層厚と磁気抵抗変化率との
関係を示す。図示するように、ＮｉＯ層厚が０ｎｍの時
には、磁気抵抗変化率はほぼ零である。ＮｉＯ層厚が
０．８ｎｍまでは、ＮｉＯ層厚の増加とともに磁気抵抗
変化率が高くなる。ＮｉＯ層厚が０．８ｎｍより厚くな
ると、ＮｉＯ層厚の増加とともに磁気抵抗変化率は低下
する。８％以上の磁気抵抗変化率を得るためには、第２
の絶縁層１６すなわちＮｉＯ層の厚さを０．５ｎｍから
１．０ｎｍとする必要がある。
【００１２】ＮｉＯ層厚による磁気抵抗変化率の高さの
変化の原因について調べるため、第２の絶縁層１６とし
て形成したＮｉＯ膜厚の異なる多層膜の磁化曲線を測定
した。図３に示すように、ＮｉＯ層厚が０ｎｍの時に
は、２層の磁性層１４，１７の磁化は同じ磁界で回転
し、２層の磁性層１４，１７の磁化のなす角度は変化し
ない。これは、磁性層に接したＭｎ−Ｉｒ系合金層１８
の結晶構造が面心立方構造でないために、Ｍｎ−Ｉｒ系
合金層１８が反強磁性を示していないためと考えられえ
る。これに対し、ＮｉＯ層厚が０．８ｎｍの時には、２
層の磁性層１４，１７の磁化の向きが互いに反平行にな
る磁界領域が存在する。これは、磁性層１７に接したＭ
ｎ−Ｉｒ系合金層１８の結晶構造が面心立方構造とな
り、Ｍｎ−Ｉｒ系合金層１８が反強磁性を示すようにな
っためである。すなわち、ＮｉＯ層１６上にＮｉ−Ｆｅ
層１７を形成したために、Ｎｉ−Ｆｅ層１７の結晶配向
性が向上し、Ｎｉ−Ｆｅ層１７上に形成したＭｎ−Ｉｒ
系合金層１８が、面心立方構造を有するようになったも
のと考えられる。また、外部磁界の印加により、２層の
磁性層１４，１７の磁化の向きが変化するようになった
ため、素子が磁気抵抗効果を示すようになったものと考
えられる。さらにＮｉＯ層１６が厚くなっても、Ｍｎ−
Ｉｒ系合金層１８は反強磁性を示し、外部磁界の印加に
より、２層の磁性層１４，１７の磁化の向きが変化す
る。しかし、ＮｉＯ層１６の厚い領域では、磁気抵抗変
化率は低い。これは、ＮｉＯ層１６中の酸素が、磁性層
１７中に拡散し、絶縁層の絶縁性が劣化したためと想像
される。
変化の原因について調べるため、第２の絶縁層１６とし
て形成したＮｉＯ膜厚の異なる多層膜の磁化曲線を測定
した。図３に示すように、ＮｉＯ層厚が０ｎｍの時に
は、２層の磁性層１４，１７の磁化は同じ磁界で回転
し、２層の磁性層１４，１７の磁化のなす角度は変化し
ない。これは、磁性層に接したＭｎ−Ｉｒ系合金層１８
の結晶構造が面心立方構造でないために、Ｍｎ−Ｉｒ系
合金層１８が反強磁性を示していないためと考えられえ
る。これに対し、ＮｉＯ層厚が０．８ｎｍの時には、２
層の磁性層１４，１７の磁化の向きが互いに反平行にな
る磁界領域が存在する。これは、磁性層１７に接したＭ
ｎ−Ｉｒ系合金層１８の結晶構造が面心立方構造とな
り、Ｍｎ−Ｉｒ系合金層１８が反強磁性を示すようにな
っためである。すなわち、ＮｉＯ層１６上にＮｉ−Ｆｅ
層１７を形成したために、Ｎｉ−Ｆｅ層１７の結晶配向
性が向上し、Ｎｉ−Ｆｅ層１７上に形成したＭｎ−Ｉｒ
系合金層１８が、面心立方構造を有するようになったも
のと考えられる。また、外部磁界の印加により、２層の
磁性層１４，１７の磁化の向きが変化するようになった
ため、素子が磁気抵抗効果を示すようになったものと考
えられる。さらにＮｉＯ層１６が厚くなっても、Ｍｎ−
Ｉｒ系合金層１８は反強磁性を示し、外部磁界の印加に
より、２層の磁性層１４，１７の磁化の向きが変化す
る。しかし、ＮｉＯ層１６の厚い領域では、磁気抵抗変
化率は低い。これは、ＮｉＯ層１６中の酸素が、磁性層
１７中に拡散し、絶縁層の絶縁性が劣化したためと想像
される。
【００１３】上述のように、絶縁層を、第１の絶縁層１
５と第２の絶縁層１６とを積層した２層構造とし、第２
の絶縁層１６を厚さ０．５−１．０ｎｍのＮｉＯ層とす
ることにより、素子の磁気抵抗変化率が高くなる。な
お、ここでは反強磁性層１８の材料として、Ｍｎ−Ｉｒ
系合金を取り上げたが、他のＭｎ系合金でも同様の結果
が得られる。また、第２の絶縁層１６として、ＮｉＯを
用いたが、ＣｏＯ，ＴｉＯ2 など、他の３ｄ遷移金属の
酸化物を用いても同様の結果が得られる。また、第１の
絶縁層１５としてＡｌ2 Ｏ3 を用いたが、ＳｉＯ2 ，Ｚ
ｒＯ2 など、他の絶縁層材料を用いても同様の結果が得
られる。
５と第２の絶縁層１６とを積層した２層構造とし、第２
の絶縁層１６を厚さ０．５−１．０ｎｍのＮｉＯ層とす
ることにより、素子の磁気抵抗変化率が高くなる。な
お、ここでは反強磁性層１８の材料として、Ｍｎ−Ｉｒ
系合金を取り上げたが、他のＭｎ系合金でも同様の結果
が得られる。また、第２の絶縁層１６として、ＮｉＯを
用いたが、ＣｏＯ，ＴｉＯ2 など、他の３ｄ遷移金属の
酸化物を用いても同様の結果が得られる。また、第１の
絶縁層１５としてＡｌ2 Ｏ3 を用いたが、ＳｉＯ2 ，Ｚ
ｒＯ2 など、他の絶縁層材料を用いても同様の結果が得
られる。
【００１４】図１に示した磁気抵抗効果素子を用い、磁
気ヘッドを作製した。この場合、絶縁体の穴は、５μｍ
×５μｍの正方形である。磁気抵抗効果素子の多層膜と
しては、第２絶縁層１６として厚さ０．８ｎｍのＮｉＯ
を形成した上述の多層膜を用いた。また、比較のため
に、第２絶縁層１６の厚さが０ｎｍの多層膜（すなわ
ち、第２絶縁層１６のない多層膜）を用いた磁気ヘッド
も作製した。
気ヘッドを作製した。この場合、絶縁体の穴は、５μｍ
×５μｍの正方形である。磁気抵抗効果素子の多層膜と
しては、第２絶縁層１６として厚さ０．８ｎｍのＮｉＯ
を形成した上述の多層膜を用いた。また、比較のため
に、第２絶縁層１６の厚さが０ｎｍの多層膜（すなわ
ち、第２絶縁層１６のない多層膜）を用いた磁気ヘッド
も作製した。
【００１５】磁気ヘッドの構造を以下に示す。図４は、
記録再生分離型ヘッドの一部分を切断した場合の斜視図
である。磁気抵抗効果素子４１をシールド層４２，４３
で挾んだ部分が再生ヘッドとして働き、コイル４４を挾
む下部磁極４５、上部磁極４６の部分が記録ヘッドとし
て働く。以下に、この磁気ヘッドの作製方法を示す。Ａ
ｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣを主成分とする焼結体をスライダ用の
基板４７とした。シールド層４２，４３、記録磁極４
５，４６にはスパッタリング法で形成したＮｉ−Ｆｅ合
金を用いた。各磁性膜の膜厚は、以下のようにした。上
下のシールド層４２，４３は１．０μｍ、下部磁極４
５、上部磁極４６は３．０μｍ、各層間のギャップ材と
してはスパッタリングで形成したＡｌ2 Ｏ3 を用いた。
ギャップ層の膜厚は、シールド層と磁気抵抗効果素子間
で０．２μｍ、記録磁極間では０．４μｍとした。さら
に再生ヘッドと記録ヘッドの間隔は約４μｍとし、この
ギャップもＡｌ2 Ｏ3 で形成した。コイル４４には膜厚
３μｍのＣｕを使用した。
記録再生分離型ヘッドの一部分を切断した場合の斜視図
である。磁気抵抗効果素子４１をシールド層４２，４３
で挾んだ部分が再生ヘッドとして働き、コイル４４を挾
む下部磁極４５、上部磁極４６の部分が記録ヘッドとし
て働く。以下に、この磁気ヘッドの作製方法を示す。Ａ
ｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣを主成分とする焼結体をスライダ用の
基板４７とした。シールド層４２，４３、記録磁極４
５，４６にはスパッタリング法で形成したＮｉ−Ｆｅ合
金を用いた。各磁性膜の膜厚は、以下のようにした。上
下のシールド層４２，４３は１．０μｍ、下部磁極４
５、上部磁極４６は３．０μｍ、各層間のギャップ材と
してはスパッタリングで形成したＡｌ2 Ｏ3 を用いた。
ギャップ層の膜厚は、シールド層と磁気抵抗効果素子間
で０．２μｍ、記録磁極間では０．４μｍとした。さら
に再生ヘッドと記録ヘッドの間隔は約４μｍとし、この
ギャップもＡｌ2 Ｏ3 で形成した。コイル４４には膜厚
３μｍのＣｕを使用した。
【００１６】上記磁気ヘッドを用いて磁気記録再生装置
を作製した。この磁気記録再生装置は、図５（ａ）に概
略平面図を、図５（ｂ）にそのＡＡ′断面図を示すよう
に、磁気記録媒体駆動部５２により回転駆動される磁気
記録媒体５１、磁気ヘッド駆動部５４により保持されて
磁気記録媒体５１に対して記録および再生を行う磁気ヘ
ッド５３、磁気ヘッド５３の記録信号および再生信号を
処理する記録再生信号処理系５５を備える周知の構成の
装置である。磁気記録媒体５１には、残留磁束密度０．
７５ＴのＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｔａ系合金からなる材料を
用いた。磁気ヘッド５３のトラック幅は５μｍとした。
を作製した。この磁気記録再生装置は、図５（ａ）に概
略平面図を、図５（ｂ）にそのＡＡ′断面図を示すよう
に、磁気記録媒体駆動部５２により回転駆動される磁気
記録媒体５１、磁気ヘッド駆動部５４により保持されて
磁気記録媒体５１に対して記録および再生を行う磁気ヘ
ッド５３、磁気ヘッド５３の記録信号および再生信号を
処理する記録再生信号処理系５５を備える周知の構成の
装置である。磁気記録媒体５１には、残留磁束密度０．
７５ＴのＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｔａ系合金からなる材料を
用いた。磁気ヘッド５３のトラック幅は５μｍとした。
【００１７】本発明の多層膜（ＮｉＯ層厚が０．８ｎｍ
の多層膜）を用いた磁気記録再生装置では、従来の同じ
大きさの磁気抵抗効果ヘッドに対してほぼ１２倍の高い
出力の再生信号が観測されたが、比較例の多層膜（第２
絶縁層のない多層膜）を用いた磁気記録再生装置では、
再生を行うことができなかった。これは、比較例の多層
膜はＭｎ系合金層が反強磁性層とならず、多層膜が磁気
抵抗効果を示さないためであった。
の多層膜）を用いた磁気記録再生装置では、従来の同じ
大きさの磁気抵抗効果ヘッドに対してほぼ１２倍の高い
出力の再生信号が観測されたが、比較例の多層膜（第２
絶縁層のない多層膜）を用いた磁気記録再生装置では、
再生を行うことができなかった。これは、比較例の多層
膜はＭｎ系合金層が反強磁性層とならず、多層膜が磁気
抵抗効果を示さないためであった。
【００１８】
【発明の効果】上述のように、基板より、磁性層、第１
の絶縁層、第２の絶縁層、磁性層、反強磁性層の順に積
層して多層膜を形成し、第２の絶縁層を３ｄ遷移金属の
酸化物とすることにより、第２の絶縁層の上に形成した
Ｍｎ系合金層が面心立方構造を有するようになり、上記
Ｍｎ系合金層が室温で反強磁性を示すようになる。この
ため、上記多層膜は、磁気抵抗効果を示すようになる。
また、上記第２の絶縁層の厚さを０．５ｎｍから１．０
ｎｍとすることにより、高い磁気抵抗変化率を得ること
ができる。そして、上記磁気抵抗効果型ヘッドを用いる
ことにより高性能磁気記録再生装置を得ることができ
る。
の絶縁層、第２の絶縁層、磁性層、反強磁性層の順に積
層して多層膜を形成し、第２の絶縁層を３ｄ遷移金属の
酸化物とすることにより、第２の絶縁層の上に形成した
Ｍｎ系合金層が面心立方構造を有するようになり、上記
Ｍｎ系合金層が室温で反強磁性を示すようになる。この
ため、上記多層膜は、磁気抵抗効果を示すようになる。
また、上記第２の絶縁層の厚さを０．５ｎｍから１．０
ｎｍとすることにより、高い磁気抵抗変化率を得ること
ができる。そして、上記磁気抵抗効果型ヘッドを用いる
ことにより高性能磁気記録再生装置を得ることができ
る。
【図１】多層膜を用いた本発明の磁気抵抗効果素子の構
造を示す断面模式図。
造を示す断面模式図。
【図２】本発明による磁気抵抗効果素子におけるＮｉＯ
層厚と磁気抵抗変化率との関係を示す図。
層厚と磁気抵抗変化率との関係を示す図。
【図３】ＮｉＯ膜厚の異なる多層膜の磁化曲線を示す
図。
図。
【図４】磁気ヘッドの構造を示す斜視図。
【図５】磁気記録再生装置の概略図。
１１…基板、１２…下部電極、１３…絶縁体、１４，１
７…磁性層、１５…第１絶縁層、１６…第２絶縁層、１
８…反強磁性層、１９…上部電極、４１…磁気抵抗効果
素子、４２，４３…シールド層、４４…コイル、４５…
下部磁極、４６…上部磁極、４７…基板、５１…磁気記
録媒体、５２…磁気記録媒体駆動部、５３…磁気ヘッ
ド、５４…磁気ヘッド駆動部、５５…記録再生信号処理
系
７…磁性層、１５…第１絶縁層、１６…第２絶縁層、１
８…反強磁性層、１９…上部電極、４１…磁気抵抗効果
素子、４２，４３…シールド層、４４…コイル、４５…
下部磁極、４６…上部磁極、４７…基板、５１…磁気記
録媒体、５２…磁気記録媒体駆動部、５３…磁気ヘッ
ド、５４…磁気ヘッド駆動部、５５…記録再生信号処理
系
Claims (5)
- 【請求項１】基板より、第１の磁性層、絶縁層、第２の
磁性層、Ｍｎ系合金反強磁性層の順に形成されている多
層膜を用いた磁気抵抗効果素子において、 前記絶縁層は前記第１の磁性層に接する第１の絶縁層と
前記第２の磁性層に接する前記第１の絶縁層とは異なる
第２の絶縁層との積層構造を有し、前記第２の絶縁層は
３ｄ遷移金属の酸化物からなることを特徴とする磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項２】請求項１に記載の磁気抵抗効果素子におい
て、前記第２の絶縁層の厚さは０．５〜１．０ｎｍであ
ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果素子
を用いたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項４】請求項３に記載の磁気抵抗効果型ヘッドと
誘導型磁気ヘッドとを組み合わせたことを特徴とする磁
気ヘッド。 - 【請求項５】磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動
する磁気記録媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して
記録および再生を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを
駆動する磁気ヘッド駆動部と、前記磁気ヘッドの記録信
号および再生信号を処理する記録再生信号処理系とを備
える磁気記録再生装置において、前記磁気ヘッドとして
請求項３又は４に記載の磁気ヘッドを用いたことを特徴
とする磁気記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10026187A JP2907805B1 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10026187A JP2907805B1 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2907805B1 true JP2907805B1 (ja) | 1999-06-21 |
| JPH11224961A JPH11224961A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12186513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10026187A Expired - Fee Related JP2907805B1 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2907805B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4693292B2 (ja) * | 2000-09-11 | 2011-06-01 | 株式会社東芝 | 強磁性トンネル接合素子およびその製造方法 |
| US6731477B2 (en) | 2001-09-20 | 2004-05-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Current-perpendicular-to-plane spin-valve sensor with metallic oxide barrier layer and method of fabrication |
-
1998
- 1998-02-06 JP JP10026187A patent/JP2907805B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11224961A (ja) | 1999-08-17 |
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