JP2961087B2 - 反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッド - Google Patents
反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッドInfo
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Description
る反強磁性層と磁性層の積層体、及びこれを用いた磁気
ヘッド、磁気記録再生装置に関する。
ヘッドとして磁気抵抗効果型ヘッドが用いられ始めてい
る。高い磁気抵抗効果を示す材料としては、Dieny らに
よる Physical Review B、第43巻、第1号、1297
〜1300ペ−ジに記載の「Giant Magneto-resistance
in Soft Ferromagnetic Multilayers」のように2層の
磁性層を非磁性層で分離し、一方の磁性層に反強磁性層
からの交換バイアス磁界を印加する多層膜が考案されて
いる。
い交換バイアス磁界を磁性層に印加することのできる材
料が望まれる。この反強磁性層材料の候補として、Hosh
inoらによる Japanese Journal of Applied Physics、
第35巻、第2A号、607〜612ペ−ジの「Exchan
ge Coupling between Antiferromagnetic Mn-Ir andFer
romagnrtic Ni-Fe Layers」に記載のMn−Ir系合金
がある。この論文によれば、Ir組成が20〜30at
%の時に、比較的高い交換バイアス磁界が磁性層に印加
される。
気抵抗効果型ヘッドでは、磁性層に高い交換バイアス磁
界が印加されていることが必要である。本発明は、この
ような要請に応えるべくなされたもので、磁性層に高い
交換バイアス磁界を印加することのできる反強磁性層と
磁性層の積層体を提供することを目的とする。また、そ
の積層体を用いた高性能の磁気ヘッド及び磁気記録再生
装置を提供することを目的とする。
r系合金からなる反強磁性層と磁性層との積層体につい
て鋭意研究を重ねた結果、磁性層として通常用いられる
軟磁性材料であるNi−Fe系合金の単層膜を使用する
よりも、Co層又はCo系合金層とNi−Fe系合金層
との積層構造を有する材料を用い、Mn−Ir系合金層
とCo層又はCo系合金層を接触させることにより、さ
らに高い交換バイアス磁界を得ることができることを見
出し、本発明を完成するに至った。
Ni−Feの積層膜を用い、Mn−Ir/Co/Ni−
Feという積層体を形成すると、Mn−Ir/Ni−F
eという積層体よりも、高い交換バイアス磁界が磁性層
に印加される。また、磁性層において、Co層又はCo
系合金層の厚さが磁性層全体の厚さに占める割合を10
〜40%とすると、高い交換バイアス磁界と低い磁性層
の保磁力を得ることができる。
ンサ、磁気ヘッドなどに好適である。また、上記磁気ヘ
ッドを用いることにより、高性能な磁気記録再生装置を
得ることができる。
施の形態を説明する。 〔実施例1〕磁性層材料の違いによる、磁性層に印加さ
れる交換バイアス磁界の変化を調べるために、図1に断
面構造を略示する多層膜を形成した。基板11にはSi
(100)単結晶を用いた。また、結晶性制御層12と
して、厚さ5nmのHfを用いた。磁性層としては、N
i−20at%Fe層13とCo層14の積層体を用い
た。Ni−Fe層13とCo層14の厚さの合計は5n
mとした。反強磁性層15としては、厚さ15nmのM
n−22at%Ir合金を用いた。保護層16には、厚
さ5nmのHfを用いた。また、比較例として、反強磁
性層15としてFe−40at%Mn系合金を用いた多
層膜も形成した。
グ法によって行った。到達真空度は8×10-5Pa、ス
パッタリング時のAr圧力は0.02Paとした。Hf
層12,16及びFe−Mn層の形成時のスパッタリン
グ条件は、イオンガンの加速電圧300V、イオン電流
60mAであった。Ni−Fe層及びCo層形成時のス
パッタリング条件は、イオンガンの加速電圧300V、
イオン電流40mAであった。Mn−Ir合金層の形成
時のスパッタリング条件は、イオンガンの加速電圧60
0V、イオン電流60mAであった。Ni−Fe層13
形成時のターゲットとしてはNi−20at%Fe合金
を用い、Mn−Ir合金層15形成時のターゲットとし
てはMn−20at%Ir合金を用いた。
換バイアス磁界との関係を示す。図のように、反強磁性
層としてMn−Ir系合金を用いた場合、Co層厚が0
nm、すなわち、磁性層がNi−Fe系合金の単層膜を
用いた場合よりも、反強磁性層にCo層を接触させた方
が高い交換バイアス磁界を得ることができる。高い交換
バイアス磁界を得ることのできる条件としては、Co層
の厚さを0.5〜2.0nmとすることが必要である。
また、この現象は、反強磁性層にFe−Mn系合金を用
いた時には観測されない。
のCo層厚依存性を示す。図のように、Co層の使用に
より、磁性層と反強磁性層との交換結合が強くなってい
ることがわかる。また、この現象は、反強磁性層にFe
−Mn系合金を用いた時には観測されない。
13とCo層14の積層体)の保磁力との関係を示す。
図示したように、Co層厚が厚くなると、磁性層の保磁
力は急激に増加する。スピンバルブにこのような積層体
を用いる場合、磁性層の保磁力は低いことが必要であ
る。
を超えると交換バイアス磁界が低下する。また、図4か
らCo層の厚さが2nm以下であれば磁性層の保磁力を
低く抑えることができる。従って、この場合、Co層厚
は2nm以下とするのが好ましい。結局、交換バイアス
磁界の大きさと保磁力の観点から、Co層の厚さは0.
5〜2.0nmとするのがよい。このCo層の厚さは、
磁性層全体の厚さの10〜40%に相当する。
反強磁性層と磁性層が積層されている積層体において、
磁性層がCo層とNi−Fe系合金層との積層構造を有
し、Mn−Ir系合金層とCo層が接することを特徴と
する積層体では、磁性層に高い交換バイアス磁界が印加
される。従って、この積層体を用いることにより、優れ
た特性のスピンバルブを得ることができる。
0nm)/Co(1nm)/Ni−Fe(3nm)/C
o(1nm)/Cu(2.2nm)/Co(1nm)/
Ni−Fe(4nm)/Hf(5nm)の構造のスピン
バルブ型多層膜を作製したところ、5.2%の磁気抵抗
変化率を示した。ちなみに、上記構造において、反強磁
性層に接する磁性層として、Co/Ni−Fe/Coを
用いたのは、Cu層と接する部分にもCoを用いた方
が、磁気抵抗変化率が高くなるためである。この場合に
も、Co層の磁性層全体に占める厚さの割合を40%以
下にした方が、磁性層の保磁力が低くなり、好ましい。
また、磁性層厚が若干変化しても、このCo層厚と磁性
層の保磁力との関係は保持される。
Coを用いたが、Co−Fe軽合金等のCo系合金を用
いても、同様の効果を得ることができる。また、結晶性
制御層材料としては、周期律率表のVIa、Va族元素が
好ましい。
い、記録再生分離型磁気ヘッドを作製した。図5は、作
製した記録再生分離型ヘッドの一部分を切断して示した
斜視図である。上述の多層膜61をシ−ルド層62,6
3で挾んだ部分が再生ヘッドとして働き、コイル64を
挾む下部磁極65、上部磁極66の部分が記録ヘッドと
して働く。また、電極68には、Cr/Cu/Crとい
う多層構造の材料を用いた。
2O3・TiCを主成分とする焼結体をスライダ用の基板
67とした。シ−ルド層、記録磁極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−ルド層62,63は
1.0μm、下部磁極65、上部66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A
l2O3を用いた。ギャップ層の膜厚は、シ−ルド層と磁
気抵抗効果素子間で0.2μm、記録磁極間では0.4
μm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Al2O3で形成した。コイ
ル64には膜厚3μmのCuを使用した。
行ったところ、Ni−Fe単層膜を用いた磁気ヘッドと
比較して、5.1倍高い再生出力が得られた。これは、
本発明の磁気ヘッドに高い磁気抵抗効果を示す多層膜を
用いたためと考えられる。
気ヘッドを用い、磁気記録再生装置を作製した。図6
(a)は磁気記録装置の平面図、図6(b)は図6
(a)のA−A線に沿った断面図である。磁気記録再生
装置は、磁性膜を表面に担持して中心軸の回りで回転す
る磁気記録媒体71、磁気記録媒体に対してデータの記
録及び再生を行う磁気ヘッド73、磁気ヘッド73を支
持して磁気記録媒体上の所望の半径位置に位置決めする
機構、記録信号や再生信号を処理する記録再生信号処理
系75から主に構成される周知の構造を有する。
定され、スピンドル軸72によって回転駆動される。磁
気ヘッド73はアームに支持されたサスペンションに支
持されており、アームはロータリーアクチュエータ74
に固定されている。磁気ヘッド73はロータリーアクチ
ュエータ74の回転によって磁気記録媒体71上の所望
の位置に位置決めされる。記録再生信号処理系75は、
磁気ヘッド73に記録電流を流してデータを記録した
り、磁気ヘッド73より得られる電気信号を処理してデ
ータに変換する処理を行う。データの記録は、記録電流
に応じた記録磁界の変化を利用して磁気記録媒体上の磁
性膜の磁化方向を反転することにより行われる。また、
データの再生は、磁気記録媒体から発生する漏れ磁界を
再生ヘッドで検出し、それを電気信号に変換することに
よって行われる。
75TのCo−Ni−Pt−Ta系合金からなる材料を
用いた。磁気ヘッド73のトラック幅は1.5μmとし
た。磁気ヘッド73に用いた磁気抵抗効果素子は再生出
力が高いため、信号処理に負担をかけない高性能磁気デ
ィスク装置が得られた。
はCo系合金層とNi−Fe系合金層との積層構造を有
する材料を用い、Mn−Ir系合金層とCo層又はCo
系合金層を接触させることにより、高い交換バイアス磁
界を得ることができる。また、磁性層全体の厚みに占め
るCo層又はCo系合金層の厚みの割合を10〜40%
とすると、高い交換バイアス磁界と低い磁性層の保磁力
を得ることができる。
れた特性の磁気抵抗効果材料を得ることができる。ま
た、このスピンバルブは、磁気ヘッドなどに好適であ
る。上記磁気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。
示す断面図。
界との関係を示す図。
存性を示す図。
層、14…Co層、15…反強磁性層、16…保護層、
61…多層膜、62,63…シ−ルド層、64…コイ
ル、65…下部磁極、66…上部磁極、67…基板、6
8…電極、71…磁気記録媒体、72…磁気記録媒体駆
動部、73…磁気ヘッド、74…磁気ヘッド駆動部、7
5…記録再生信号処理系
Claims (3)
- 【請求項1】Mn−Ir系合金よりなる反強磁性層と磁
性層が積層されている積層体において、 前記磁性層はCo層又はCo系合金層とNi−Fe系合
金層との積層構造を有し、Mn−Ir系合金層とCo層
又はCo系合金層とが接しており、前記磁性層全体の厚
さに占める前記Co層又はCo系合金層の厚さの割合が
10〜40%であることを特徴とする積層体。 - 【請求項2】請求項1記載の積層体を少なくとも一部に
用いたことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項3】請求項2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 |
---|---|---|---|
JP34513296A JP2961087B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34513296A JP2961087B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10188229A JPH10188229A (ja) | 1998-07-21 |
JP2961087B2 true JP2961087B2 (ja) | 1999-10-12 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34513296A Expired - Fee Related JP2961087B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッド |
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---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-12-25 JP JP34513296A patent/JP2961087B2/ja not_active Expired - Fee Related
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