JP3180023B2 - 巨大磁気抵抗効果に基づくデジタル磁気抵抗センサ - Google Patents
巨大磁気抵抗効果に基づくデジタル磁気抵抗センサInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、巨大磁気
抵抗（ＧＭＲ）効果に基づく磁気抵抗（ＭＲ）センサに
関する。特に、磁気記録データ記憶システムで使用する
ためのそのようなセンサに関する。
抵抗（ＧＭＲ）効果に基づく磁気抵抗（ＭＲ）センサに
関する。特に、磁気記録データ記憶システムで使用する
ためのそのようなセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲセンサは、磁気記録ディスク・ドラ
イブなどの磁気記録データ記憶システムで磁気読取りセ
ンサまたは「ヘッド」として使用される。ＭＲセンサ
は、磁性材料で製造された読取り要素の抵抗が、読取り
素子によって感知される磁束の強度および方向の関数と
して変化することによって磁界信号を検出する。従来の
ＭＲセンサは、読取り素子の抵抗の成分が、読取り素子
の磁化と読取り素子を通る感知電流の方向との間の角度
のコサインの２乗として変化する、異方性磁気抵抗（Ａ
ＭＲ）効果に基づいて動作する。記録された媒体からの
外部磁界（信号磁界）が、読取り素子の磁化方向の変化
を引き起こし、これが読取り素子の抵抗の変化と、感知
される電流または電圧の対応する変化とを引き起こすた
め、記録されたデータを磁気媒体から読み取ることがで
きる。したがって、ＡＭＲ効果に基づく従来のＭＲセン
サは、本質的にアナログの信号出力を提供し、その抵抗
は、したがって信号出力は、感知される磁界の強度に直
接関係する。
イブなどの磁気記録データ記憶システムで磁気読取りセ
ンサまたは「ヘッド」として使用される。ＭＲセンサ
は、磁性材料で製造された読取り要素の抵抗が、読取り
素子によって感知される磁束の強度および方向の関数と
して変化することによって磁界信号を検出する。従来の
ＭＲセンサは、読取り素子の抵抗の成分が、読取り素子
の磁化と読取り素子を通る感知電流の方向との間の角度
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ＭＲ）効果に基づいて動作する。記録された媒体からの
外部磁界（信号磁界）が、読取り素子の磁化方向の変化
を引き起こし、これが読取り素子の抵抗の変化と、感知
される電流または電圧の対応する変化とを引き起こすた
め、記録されたデータを磁気媒体から読み取ることがで
きる。したがって、ＡＭＲ効果に基づく従来のＭＲセン
サは、本質的にアナログの信号出力を提供し、その抵抗
は、したがって信号出力は、感知される磁界の強度に直
接関係する。
【０００３】巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）と呼ばれる別のよ
り顕著な磁気抵抗が、様々な磁性多層構造内で観測され
た。この構造の重要な特徴は、少なくとも２つの強磁性
金属層が非強磁性金属層によって分離されていることで
ある。このＧＭＲ効果は、強磁性層の強い反強磁性結合
を示す鉄／クロム、コバルト／銅、コバルト／ルテニウ
ムの多層など、さまざまな系で観察されている。これら
の種類の多層構造についてもこのＧＭＲ効果が観測され
たが、米国特許第５１３４５３３号、およびＫ．イノマ
タ他のＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７４（６）（１９９３
年９月１５日）に記載されているように、これらの強磁
性層は、単結晶構造を有し、したがって一軸磁気異方性
を示す。ＧＭＲ効果の物理的な起源は、外部磁界を印加
すると強磁性層のすべての磁気モーメントが再配向する
ことである。これが、伝導電子のスピン依存性散乱の変
化を、したがって多層構造の電気抵抗の変化を引き起こ
す。したがって、強磁性層の磁化の相対的整列が変化す
ると、構造の抵抗が変化する。ＧＭＲ効果に基づくＭＲ
センサも、本質的にアナログの信号出力を提供する。
り顕著な磁気抵抗が、様々な磁性多層構造内で観測され
た。この構造の重要な特徴は、少なくとも２つの強磁性
金属層が非強磁性金属層によって分離されていることで
ある。このＧＭＲ効果は、強磁性層の強い反強磁性結合
を示す鉄／クロム、コバルト／銅、コバルト／ルテニウ
ムの多層など、さまざまな系で観察されている。これら
の種類の多層構造についてもこのＧＭＲ効果が観測され
たが、米国特許第５１３４５３３号、およびＫ．イノマ
タ他のＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７４（６）（１９９３
年９月１５日）に記載されているように、これらの強磁
性層は、単結晶構造を有し、したがって一軸磁気異方性
を示す。ＧＭＲ効果の物理的な起源は、外部磁界を印加
すると強磁性層のすべての磁気モーメントが再配向する
ことである。これが、伝導電子のスピン依存性散乱の変
化を、したがって多層構造の電気抵抗の変化を引き起こ
す。したがって、強磁性層の磁化の相対的整列が変化す
ると、構造の抵抗が変化する。ＧＭＲ効果に基づくＭＲ
センサも、本質的にアナログの信号出力を提供する。
【０００４】磁気記録システムでは、データは、一般
に、磁気記録ディスクで使用されるディスク・ブランク
など、基板上に付着したコバルト・ベースの磁性合金で
ある薄いデータ層内に記憶される。データは、ディスク
上の磁性層内の同心円トラック中に磁区または「ビッ
ト」の形で記憶される。データは、それを囲む薄膜コイ
ルに電流を通すことによって磁化された軟磁性の磁極か
らなる、誘導書込みヘッドによって書き込まれる。書き
込まれたデータは、ＡＭＲ効果に基づく従来のＭＲ読取
りヘッドによって読み取られる。このようなシステム内
に記憶できるデータの量は、磁気ビットの大きさ、すな
わち記録される情報の最小単位と、ディスク上の使用可
能なデータ域とによって制限される。
に、磁気記録ディスクで使用されるディスク・ブランク
など、基板上に付着したコバルト・ベースの磁性合金で
ある薄いデータ層内に記憶される。データは、ディスク
上の磁性層内の同心円トラック中に磁区または「ビッ
ト」の形で記憶される。データは、それを囲む薄膜コイ
ルに電流を通すことによって磁化された軟磁性の磁極か
らなる、誘導書込みヘッドによって書き込まれる。書き
込まれたデータは、ＡＭＲ効果に基づく従来のＭＲ読取
りヘッドによって読み取られる。このようなシステム内
に記憶できるデータの量は、磁気ビットの大きさ、すな
わち記録される情報の最小単位と、ディスク上の使用可
能なデータ域とによって制限される。
【０００５】磁気記録データ記憶技法、特に磁気ディス
ク・ドライブ技法では、単位面積当たりの媒体に記憶さ
れるデータ（面データ密度）が著しく増加した。これ
は、主として、読取りヘッドおよび書込みヘッドの大き
さを小さくし、かつヘッドとディスクの間隔を小さくし
て、磁気ビットの大きさを小さくすることによって生じ
た。同時に、ディスク・ドライブの大きさが、したがっ
てディスクの大きさも減少し続けた。その結果、データ
用に使用可能な磁気面積の量が常に減少することになっ
た。従来のディスク・ドライブでは、データは、ディス
ク基板の両面上の単一のデータ層内に記憶される。
ク・ドライブ技法では、単位面積当たりの媒体に記憶さ
れるデータ（面データ密度）が著しく増加した。これ
は、主として、読取りヘッドおよび書込みヘッドの大き
さを小さくし、かつヘッドとディスクの間隔を小さくし
て、磁気ビットの大きさを小さくすることによって生じ
た。同時に、ディスク・ドライブの大きさが、したがっ
てディスクの大きさも減少し続けた。その結果、データ
用に使用可能な磁気面積の量が常に減少することになっ
た。従来のディスク・ドライブでは、データは、ディス
ク基板の両面上の単一のデータ層内に記憶される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】単一の磁気ビットの大
きさを小さくするのではなく、ディスク基板上に形成さ
れる複数の独立した、磁気的に遮断された磁気データ層
を使用することによって、面データ密度を増加させると
有利になるであろう。しかしながら、ＡＭＲ効果に基づ
く従来のＭＲセンサを使用しても、提案したＧＭＲ効果
に基づくＭＲセンサを使用しても、そのようなセンサ
は、多重データ層からの重畳データによって生じる離散
的な磁界レベルを直接区別できないアナログ出力信号を
生成するので、多数の磁気データ層からデータを同時に
読み取ることはできない。
きさを小さくするのではなく、ディスク基板上に形成さ
れる複数の独立した、磁気的に遮断された磁気データ層
を使用することによって、面データ密度を増加させると
有利になるであろう。しかしながら、ＡＭＲ効果に基づ
く従来のＭＲセンサを使用しても、提案したＧＭＲ効果
に基づくＭＲセンサを使用しても、そのようなセンサ
は、多重データ層からの重畳データによって生じる離散
的な磁界レベルを直接区別できないアナログ出力信号を
生成するので、多数の磁気データ層からデータを同時に
読み取ることはできない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＧＭＲ効果に
基づくデジタルＭＲセンサである。ＧＭＲ素子を構成す
る多層スタックは単結晶構造を有し、したがって強磁性
層はそれぞれ一軸磁気異方性を示す。すなわち、強磁性
層の磁気モーメントは、単一の軸に対して平行かまたは
逆平行でしかない。すべての磁気モーメントが外部磁界
の影響を同時に受けるＧＭＲ多層とは異なり、このＧＭ
Ｒセンサでは、各強磁性層は、その磁気モーメントが、
他の強磁性層の磁気モーメントが反応する磁界強度とは
異なる外部磁界強度に反応する。これにより、各強磁性
層の磁化方向が、他の強磁性層と無関係に、平行から逆
平行にまたは逆平行から平行に反転する。好ましい実施
例では、このような各強磁性層の独特な特性は、例えば
結晶成長時にひずみを変化させることによって、各強磁
性層を異なる一軸磁気異方性エネルギーを有するように
選択することによって達成される。あるいは、例えば非
強磁性金属スペーサ層の厚さを変化させることによっ
て、各強磁性層を異なる値の反強磁性交換結合エネルギ
ーにすることもできる。その結果、ＧＭＲセンサの抵抗
は、外部磁界が変化すると段階的に増分して変化し、し
たがってデジタル信号出力が得られる。
基づくデジタルＭＲセンサである。ＧＭＲ素子を構成す
る多層スタックは単結晶構造を有し、したがって強磁性
層はそれぞれ一軸磁気異方性を示す。すなわち、強磁性
層の磁気モーメントは、単一の軸に対して平行かまたは
逆平行でしかない。すべての磁気モーメントが外部磁界
の影響を同時に受けるＧＭＲ多層とは異なり、このＧＭ
Ｒセンサでは、各強磁性層は、その磁気モーメントが、
他の強磁性層の磁気モーメントが反応する磁界強度とは
異なる外部磁界強度に反応する。これにより、各強磁性
層の磁化方向が、他の強磁性層と無関係に、平行から逆
平行にまたは逆平行から平行に反転する。好ましい実施
例では、このような各強磁性層の独特な特性は、例えば
結晶成長時にひずみを変化させることによって、各強磁
性層を異なる一軸磁気異方性エネルギーを有するように
選択することによって達成される。あるいは、例えば非
強磁性金属スペーサ層の厚さを変化させることによっ
て、各強磁性層を異なる値の反強磁性交換結合エネルギ
ーにすることもできる。その結果、ＧＭＲセンサの抵抗
は、外部磁界が変化すると段階的に増分して変化し、し
たがってデジタル信号出力が得られる。
【０００８】このデジタルＧＭＲセンサは、多重データ
層磁気記録データ記憶システムで読取りヘッドとして使
用できる。ディスク・ドライブの一実施形態では、磁気
記録ディスクは、２つの磁気的に遮断されかつ減結合さ
れた磁気データ層を有する。データ層に使用される材料
の保磁力と誘導書込みヘッド内の書込み電流の強度を適
切に選択することによって、データをそれぞれのデータ
層内に独立して記録できる。任意のデータ層に独立に書
き込む一実施形態では、データ層は、異なる保磁力／温
度依存性を有する磁性材料で製造され、ディスクは、デ
ータ層のうちの１つの層のみに影響を及ぼす書込み磁界
による書込みの前に加熱される（または加熱されな
い）。各データ層内の記録されたデータからの磁界強度
は、他のデータ層の磁界強度と異なっており、したがっ
てデータがデジタルＧＭＲセンサによって区別できる。
デジタルＧＭＲセンサは、両方のデータ層からの書き込
まれたデータ・ビットを同時に読み取る。２つのデータ
層内のビットからの磁束は、正または負であり、したが
って１組の離散的な磁界強度の組合せが生じる。これら
の離散的な磁界強度または値が、デジタルＧＭＲセンサ
によって感知され、２つのデータ層内の重なった磁界か
ら遮断された磁界強度の独自の組合せに対応する離散的
な信号出力が提供される。次いで、デジタルＧＭＲセン
サの出力信号が、従来の論理回路によって復号されて、
各データ層内に記録された別々のデータを提供する。
層磁気記録データ記憶システムで読取りヘッドとして使
用できる。ディスク・ドライブの一実施形態では、磁気
記録ディスクは、２つの磁気的に遮断されかつ減結合さ
れた磁気データ層を有する。データ層に使用される材料
の保磁力と誘導書込みヘッド内の書込み電流の強度を適
切に選択することによって、データをそれぞれのデータ
層内に独立して記録できる。任意のデータ層に独立に書
き込む一実施形態では、データ層は、異なる保磁力／温
度依存性を有する磁性材料で製造され、ディスクは、デ
ータ層のうちの１つの層のみに影響を及ぼす書込み磁界
による書込みの前に加熱される（または加熱されな
い）。各データ層内の記録されたデータからの磁界強度
は、他のデータ層の磁界強度と異なっており、したがっ
てデータがデジタルＧＭＲセンサによって区別できる。
デジタルＧＭＲセンサは、両方のデータ層からの書き込
まれたデータ・ビットを同時に読み取る。２つのデータ
層内のビットからの磁束は、正または負であり、したが
って１組の離散的な磁界強度の組合せが生じる。これら
の離散的な磁界強度または値が、デジタルＧＭＲセンサ
によって感知され、２つのデータ層内の重なった磁界か
ら遮断された磁界強度の独自の組合せに対応する離散的
な信号出力が提供される。次いで、デジタルＧＭＲセン
サの出力信号が、従来の論理回路によって復号されて、
各データ層内に記録された別々のデータを提供する。
【０００９】本発明の特性および利点をより完全に理解
するため、以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照
されたい。
するため、以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照
されたい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のデジタルＧＭＲセンサに
ついて、図１に示すような磁気記録ディスク・データ記
憶システムに関して説明するが、このセンサは、磁気テ
ープ記録システムなどの他の磁気記録システム、および
磁気抵抗素子がビット・セルの役目をする磁界センサや
磁気ランダム・アクセス・メモリ・システムなどの他の
技法にも応用できる。
ついて、図１に示すような磁気記録ディスク・データ記
憶システムに関して説明するが、このセンサは、磁気テ
ープ記録システムなどの他の磁気記録システム、および
磁気抵抗素子がビット・セルの役目をする磁界センサや
磁気ランダム・アクセス・メモリ・システムなどの他の
技法にも応用できる。
【００１１】図１を参照すると、従来の誘導書込みヘッ
ドおよびＡＭＲ効果に基づくＭＲセンサを使用する形式
の従来技術のディスク・ドライブの概略が断面で示され
ている。ディスク・ドライブは、ディスク・ドライブ・
モータ１２とアクチュエータ１４が固定されるベース１
０、およびカバー１１を含む。ベース１０とカバー１１
は、ディスク・ドライブ用の実質上密封されたハウジン
グを形成する。一般に、ベース１０とカバー１１の間に
はガスケット１３があり、ディスク・ドライブの内側と
外部環境の間には圧力を均等にするための小さい息抜き
口（図示せず）がある。従来の単一コバルト合金磁性層
を有する磁気記録ディスク１６は、ハブ１８によってド
ライブ・モータ１２に結合され、ディスク・ドライブ・
モータ１２によって回転するようにハブ１８に取り付け
られる。薄い潤滑膜５０は、一般に、ディスク１６の表
面上に保持される。読取り書込みヘッドまたはトランス
デューサ２５は、エア・ベアリング・スライダ２０など
のキャリヤの後端上に形成される。読取り書込みトラン
スデューサ２５は、誘導書込みヘッドと磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）読取りトランスデューサを含む。スライダ２０は、
剛性アーム２２とサスペンション２４によってアクチュ
エータ１４に結合される。サスペンション２４は、スラ
イダ２０を記録ディスク１６の表面上に押し付けるバイ
アス付与力を提供する。ディスク・ドライブの動作中、
ドライブ・モータ１２は、ディスク１６を一定の速度で
回転させ、通常は直線形または回転形ボイス・コイル・
モータ（ＶＣＭ）であるアクチュエータ１４が、スライ
ダ２０を一般にディスク１６の表面を横切って半径方向
に移動させ、したがって読取り書込みトランスデューサ
２５が、ディスク１６上の異なるデータ・トラックにア
クセスできるようになる。
ドおよびＡＭＲ効果に基づくＭＲセンサを使用する形式
の従来技術のディスク・ドライブの概略が断面で示され
ている。ディスク・ドライブは、ディスク・ドライブ・
モータ１２とアクチュエータ１４が固定されるベース１
０、およびカバー１１を含む。ベース１０とカバー１１
は、ディスク・ドライブ用の実質上密封されたハウジン
グを形成する。一般に、ベース１０とカバー１１の間に
はガスケット１３があり、ディスク・ドライブの内側と
外部環境の間には圧力を均等にするための小さい息抜き
口（図示せず）がある。従来の単一コバルト合金磁性層
を有する磁気記録ディスク１６は、ハブ１８によってド
ライブ・モータ１２に結合され、ディスク・ドライブ・
モータ１２によって回転するようにハブ１８に取り付け
られる。薄い潤滑膜５０は、一般に、ディスク１６の表
面上に保持される。読取り書込みヘッドまたはトランス
デューサ２５は、エア・ベアリング・スライダ２０など
のキャリヤの後端上に形成される。読取り書込みトラン
スデューサ２５は、誘導書込みヘッドと磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）読取りトランスデューサを含む。スライダ２０は、
剛性アーム２２とサスペンション２４によってアクチュ
エータ１４に結合される。サスペンション２４は、スラ
イダ２０を記録ディスク１６の表面上に押し付けるバイ
アス付与力を提供する。ディスク・ドライブの動作中、
ドライブ・モータ１２は、ディスク１６を一定の速度で
回転させ、通常は直線形または回転形ボイス・コイル・
モータ（ＶＣＭ）であるアクチュエータ１４が、スライ
ダ２０を一般にディスク１６の表面を横切って半径方向
に移動させ、したがって読取り書込みトランスデューサ
２５が、ディスク１６上の異なるデータ・トラックにア
クセスできるようになる。
【００１２】図２は、カバー１１を取り外したディスク
・ドライブの内部の上面図であり、スライダ２０をディ
スク１６に押し付ける力をスライダ２０に与えるサスペ
ンション２４をより詳細に示す。サスペンションは、Ｉ
ＢＭに譲渡された米国特許第４１６７７６５号に記載さ
れている周知のワトラス・サスペンションなどの従来形
式のサスペンションである。この形式のサスペンション
はまた、スライダのジンバル式アタッチメントを形成
し、スライダがエア・ベアリング上に載る際に縦揺れお
よび横揺れできるようにする。トランスデューサ２５の
ＭＲ読取りヘッドによってディスク１６から検出された
データは、アーム２２上にある集積回路チップ３０内の
信号増幅処理回路によって処理されてデータ・リードバ
ック信号になる。トランスデューサ２５からの信号は、
フレックス・ケーブル３２を介してチップ３０に伝わ
り、チップ３０がその出力信号をケーブル３４に送る。
・ドライブの内部の上面図であり、スライダ２０をディ
スク１６に押し付ける力をスライダ２０に与えるサスペ
ンション２４をより詳細に示す。サスペンションは、Ｉ
ＢＭに譲渡された米国特許第４１６７７６５号に記載さ
れている周知のワトラス・サスペンションなどの従来形
式のサスペンションである。この形式のサスペンション
はまた、スライダのジンバル式アタッチメントを形成
し、スライダがエア・ベアリング上に載る際に縦揺れお
よび横揺れできるようにする。トランスデューサ２５の
ＭＲ読取りヘッドによってディスク１６から検出された
データは、アーム２２上にある集積回路チップ３０内の
信号増幅処理回路によって処理されてデータ・リードバ
ック信号になる。トランスデューサ２５からの信号は、
フレックス・ケーブル３２を介してチップ３０に伝わ
り、チップ３０がその出力信号をケーブル３４に送る。
【００１３】典型的な磁気ディスク記憶システムについ
ての上記説明、および添付の図１および図２は、例示を
目的とするものにすぎない。一般に、磁性層は、ディス
ク基板の両面上に形成され、したがってディスク１６の
両面には、それと関連した１つまたは複数のスライダが
設けられる。また、ディスク・ドライブはいくつかのデ
ィスクおよびアクチュエータを含み、各アクチュエータ
はいくつかのスライダを支持する。
ての上記説明、および添付の図１および図２は、例示を
目的とするものにすぎない。一般に、磁性層は、ディス
ク基板の両面上に形成され、したがってディスク１６の
両面には、それと関連した１つまたは複数のスライダが
設けられる。また、ディスク・ドライブはいくつかのデ
ィスクおよびアクチュエータを含み、各アクチュエータ
はいくつかのスライダを支持する。
【００１４】好ましい実施例 図３は、従来の単一データ層ディスク（図１のディスク
１６）の代わりに多重データ層磁気ディスク２００と、
従来のＭＲ読取りヘッド（図１のトランスデューサ２５
のＭＲ読取りヘッド）の代わりにデジタルＧＭＲ読取り
センサ４００を有する、本発明のディスク・ドライブの
概略断面図である。本発明の一実施例では、ランプ１３
０などのヒータを使用して、ディスク２００を局部加熱
する。ヒータは、紫外線加熱ランプが好ましい。あるい
は、集束レンズを有する半導体層を使用することもでき
る。ヒータは、ここに記載する方法で多重データ層ディ
スク２００内の特定の磁性層への選択的書込みを可能に
する。
１６）の代わりに多重データ層磁気ディスク２００と、
従来のＭＲ読取りヘッド（図１のトランスデューサ２５
のＭＲ読取りヘッド）の代わりにデジタルＧＭＲ読取り
センサ４００を有する、本発明のディスク・ドライブの
概略断面図である。本発明の一実施例では、ランプ１３
０などのヒータを使用して、ディスク２００を局部加熱
する。ヒータは、紫外線加熱ランプが好ましい。あるい
は、集束レンズを有する半導体層を使用することもでき
る。ヒータは、ここに記載する方法で多重データ層ディ
スク２００内の特定の磁性層への選択的書込みを可能に
する。
【００１５】デジタルＧＭＲセンサ 図４は、デジタルＧＭＲセンサ４００の概略断面図を示
す。センサは、基板４０１、基板４０１上に形成された
シード層４０３、およびシード層４０３上に形成された
強磁性層と非磁性金属スペーサ層の交互のスタック４１
０を含む。スタック４１０は、少なくとも３つの強磁性
層と２つの非磁性層とを含み、この場合、後述するよう
に、センサは、零外部磁界を中心とする３つのレベルの
デジタル出力を提供する。ただし、図４の実施例では、
９層の磁性層４２１〜４２９が８層の非磁性金属層４３
１〜４３８によって分離されており、この場合、センサ
４００は、零外部磁界を中心とする９つのレベルのデジ
タル出力を提供する。センサ４００は、保護層または被
覆層４４０と、電気リード４５０、４５２を含む。リー
ド４５０、４５２は、電流源４６０および信号感知回路
４６２への電気的接続を行う。上部強磁性層（４２９）
または底部強磁性層（４２１）はまた、その磁化が個別
のバイアス付与層（図示せず）によって固定される。
す。センサは、基板４０１、基板４０１上に形成された
シード層４０３、およびシード層４０３上に形成された
強磁性層と非磁性金属スペーサ層の交互のスタック４１
０を含む。スタック４１０は、少なくとも３つの強磁性
層と２つの非磁性層とを含み、この場合、後述するよう
に、センサは、零外部磁界を中心とする３つのレベルの
デジタル出力を提供する。ただし、図４の実施例では、
９層の磁性層４２１〜４２９が８層の非磁性金属層４３
１〜４３８によって分離されており、この場合、センサ
４００は、零外部磁界を中心とする９つのレベルのデジ
タル出力を提供する。センサ４００は、保護層または被
覆層４４０と、電気リード４５０、４５２を含む。リー
ド４５０、４５２は、電流源４６０および信号感知回路
４６２への電気的接続を行う。上部強磁性層（４２９）
または底部強磁性層（４２１）はまた、その磁化が個別
のバイアス付与層（図示せず）によって固定される。
【００１６】センサの多層スタック４１０は、コバルト
（Ｃｏ）またはパーマロイ（ＮｉxＦｅ1-x、ただしｘは
約０．８１）の強磁性層４２１〜４２９と、銅（Ｃｕ）
の非磁性金属スペーサ層４３１〜４３８から形成するこ
とが好ましい。他の強磁性材料は、Ｃｏとニッケル（Ｎ
ｉ）と鉄（Ｆｅ）の二元または三元合金であり、他の非
磁性材料は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、およびＣｕとＡ
ｇとＡｕの合金である。そのような多層構造は、強磁性
層がスペーサ層を横切って反強磁性結合し、かつ強磁性
層の磁化の相対的な整列が外部磁界が存在する場合には
変化するので、ＧＭＲを示す。ただし、前述のＧＭＲ構
造と異なり、多層スタック４１０は、強磁性層４２１〜
４２９がそれぞれ離散的な外部磁界レベルでその磁化配
向を独立にかつ個々に反転させる性質を有するように製
造される。
（Ｃｏ）またはパーマロイ（ＮｉxＦｅ1-x、ただしｘは
約０．８１）の強磁性層４２１〜４２９と、銅（Ｃｕ）
の非磁性金属スペーサ層４３１〜４３８から形成するこ
とが好ましい。他の強磁性材料は、Ｃｏとニッケル（Ｎ
ｉ）と鉄（Ｆｅ）の二元または三元合金であり、他の非
磁性材料は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、およびＣｕとＡ
ｇとＡｕの合金である。そのような多層構造は、強磁性
層がスペーサ層を横切って反強磁性結合し、かつ強磁性
層の磁化の相対的な整列が外部磁界が存在する場合には
変化するので、ＧＭＲを示す。ただし、前述のＧＭＲ構
造と異なり、多層スタック４１０は、強磁性層４２１〜
４２９がそれぞれ離散的な外部磁界レベルでその磁化配
向を独立にかつ個々に反転させる性質を有するように製
造される。
【００１７】本発明では、スタック４１０は、強磁性層
４２１〜４２９がそれぞれ固有二重面内一軸磁気異方性
を有するように成長させた結晶多層である。これは、外
部磁界が存在しない場合に、各強磁性層の結晶構造が単
一の軸に対して平行か逆平行のどちらかに整列する磁化
を誘導することを意味する。分子線エピタキシ（ＭＢ
Ｅ）を使用して、結晶多層を調製することができる。し
かしながら、最近、例えば、ハープ（Ｈａｒｐ）および
パーキン（Ｐａｒｋｉｎ）のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ
ｔｔ．６５（２４）、３０６３（１９９４年１２月１２
日）に記載されているように、スパッタ付着というより
簡単な方法によって結晶多層を形成できることが分かっ
た。
４２１〜４２９がそれぞれ固有二重面内一軸磁気異方性
を有するように成長させた結晶多層である。これは、外
部磁界が存在しない場合に、各強磁性層の結晶構造が単
一の軸に対して平行か逆平行のどちらかに整列する磁化
を誘導することを意味する。分子線エピタキシ（ＭＢ
Ｅ）を使用して、結晶多層を調製することができる。し
かしながら、最近、例えば、ハープ（Ｈａｒｐ）および
パーキン（Ｐａｒｋｉｎ）のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ
ｔｔ．６５（２４）、３０６３（１９９４年１２月１２
日）に記載されているように、スパッタ付着というより
簡単な方法によって結晶多層を形成できることが分かっ
た。
【００１８】基板４０１は、１１０方向に研磨した酸化
マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶であることが好ましい。
シード層４０３は、鉄（Ｆｅ）膜４０４と白金（Ｐｔ）
膜４０５の二重層を含む。最初に、Ｆｅ層４０３を約５
〜１０オングストロームの厚さにスパッタ付着させ、次
に白金（Ｐｔ）膜４０５を約３０〜５０オングストロー
ムの厚さにスパッタ付着させる。Ｆｅ膜およびＰｔ膜
は、最良の多層結晶化度を得るために、すなわち基板内
の異なる金属の大きな相互拡散を防ぐために、約５００
℃またはそれ以上の温度で成長させる。各強磁性層４２
１〜４２９の一軸磁気異方性は、結晶多層の結晶学的対
称性を反映するので、多層スタック４１０の本質的に単
一の結晶学的配向を得ることが重要である。特に、１１
０方向に沿って配向した、パーマロイまたはＣｏの強磁
性層を含む多層の場合、各強磁性層４２１〜４２９は、
大きい面内一軸磁気異方性を示す。
マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶であることが好ましい。
シード層４０３は、鉄（Ｆｅ）膜４０４と白金（Ｐｔ）
膜４０５の二重層を含む。最初に、Ｆｅ層４０３を約５
〜１０オングストロームの厚さにスパッタ付着させ、次
に白金（Ｐｔ）膜４０５を約３０〜５０オングストロー
ムの厚さにスパッタ付着させる。Ｆｅ膜およびＰｔ膜
は、最良の多層結晶化度を得るために、すなわち基板内
の異なる金属の大きな相互拡散を防ぐために、約５００
℃またはそれ以上の温度で成長させる。各強磁性層４２
１〜４２９の一軸磁気異方性は、結晶多層の結晶学的対
称性を反映するので、多層スタック４１０の本質的に単
一の結晶学的配向を得ることが重要である。特に、１１
０方向に沿って配向した、パーマロイまたはＣｏの強磁
性層を含む多層の場合、各強磁性層４２１〜４２９は、
大きい面内一軸磁気異方性を示す。
【００１９】矢印４７０〜４７４および逆向きの矢印４
８０〜４８３によって示されるように、交互の強磁性層
４２１〜４２９は、外部磁界が存在しない場合、それら
の磁化が逆平行に配向している。この逆平行整列は、固
有の一軸異方性と、Ｃｕスペーサ層４３１〜４３８を横
切る反強磁性結合とに起因する。
８０〜４８３によって示されるように、交互の強磁性層
４２１〜４２９は、外部磁界が存在しない場合、それら
の磁化が逆平行に配向している。この逆平行整列は、固
有の一軸異方性と、Ｃｕスペーサ層４３１〜４３８を横
切る反強磁性結合とに起因する。
【００２０】Ｃｕ（またはその他のスペーサ層）の厚さ
は、パーマロイ、Ｃｏ、または関連する強磁性層が反強
磁性結合する限られた範囲内に入るように選択する必要
がある。スペーサ層の厚さのそのような範囲でＧＭＲが
観測される。図５は、マグネトロン・スパッタ付着を使
用して成長させた本質的に単結晶性の１１０方向に配向
した多層内の、室温でのＣｏ／Ｃｕ多層内の飽和ＧＭＲ
の依存性を示す。図５のデータを得るのに使用したＣｏ
／Ｃｕ多層は、３．３ミリトルのアルゴン中で約５０℃
で、約２オングストローム／秒の付着速度で付着させ
た。５オングストロームのＦｅのシード層と５０オング
ストロームのＰｔのシード層は、１１０ＭｇＯの基板上
で５００℃で成長させた。センサ４００の好ましい実施
例では、強磁性層４２１〜４２９は、厚さ１５オングス
トロームのパーマロイであり、スペーサ層４３１〜４３
８は、スパッタ付着させた厚さ１９．５オングストロー
ムのＣｕである。図５の曲線と同様な曲線からのデータ
を使用して、センサ４００用のＣｕの厚さを選択した。
は、パーマロイ、Ｃｏ、または関連する強磁性層が反強
磁性結合する限られた範囲内に入るように選択する必要
がある。スペーサ層の厚さのそのような範囲でＧＭＲが
観測される。図５は、マグネトロン・スパッタ付着を使
用して成長させた本質的に単結晶性の１１０方向に配向
した多層内の、室温でのＣｏ／Ｃｕ多層内の飽和ＧＭＲ
の依存性を示す。図５のデータを得るのに使用したＣｏ
／Ｃｕ多層は、３．３ミリトルのアルゴン中で約５０℃
で、約２オングストローム／秒の付着速度で付着させ
た。５オングストロームのＦｅのシード層と５０オング
ストロームのＰｔのシード層は、１１０ＭｇＯの基板上
で５００℃で成長させた。センサ４００の好ましい実施
例では、強磁性層４２１〜４２９は、厚さ１５オングス
トロームのパーマロイであり、スペーサ層４３１〜４３
８は、スパッタ付着させた厚さ１９．５オングストロー
ムのＣｕである。図５の曲線と同様な曲線からのデータ
を使用して、センサ４００用のＣｕの厚さを選択した。
【００２１】多層スタック４１０の一軸磁気異方性は、
１１０面の二重対称性と整合する。二重対称性を有する
他の結晶面も、面内一軸磁気異方性磁界を引き起こす。
この大きい面内一軸磁気異方性を利用することによっ
て、構造内の各強磁性層が、別々の外部磁界レベルでそ
の磁化方向を反転するように、多層構造を製造すること
ができる。Ｃｏ／Ｃｕおよびパーマロイ／ＣｕのＧＭＲ
多層の場合、これにより、異なる離散的な磁界強度範囲
で外部磁界の検出および識別が可能な、ＧＭＲ効果に基
づくデジタルＭＲセンサが得られる。強磁性層の個数
は、様々な数の磁界強度範囲が検出できるように選択で
きる。
１１０面の二重対称性と整合する。二重対称性を有する
他の結晶面も、面内一軸磁気異方性磁界を引き起こす。
この大きい面内一軸磁気異方性を利用することによっ
て、構造内の各強磁性層が、別々の外部磁界レベルでそ
の磁化方向を反転するように、多層構造を製造すること
ができる。Ｃｏ／Ｃｕおよびパーマロイ／ＣｕのＧＭＲ
多層の場合、これにより、異なる離散的な磁界強度範囲
で外部磁界の検出および識別が可能な、ＧＭＲ効果に基
づくデジタルＭＲセンサが得られる。強磁性層の個数
は、様々な数の磁界強度範囲が検出できるように選択で
きる。
【００２２】ＧＭＲ多層構造の抵抗の外部磁界への依存
性を直接決定する、構造の磁化の大きさの外部磁界への
依存性は、主として外部磁界中の各強磁性層のゼーマン
・エネルギー、隣接する強磁性層の間の磁気層間反強磁
性交換結合エネルギー、および各強磁性層の磁気異方性
エネルギーを含む、いくつかのエネルギーによって決ま
る。その他のエネルギー寄与には、減磁界、強磁性層間
の静磁気結合、構造中を流れる感知電流の自己磁界、お
よび他のバイアス付与層やセンサのバイアス付与素子か
ら強磁性層に印加されるバイアス付与磁界がある。
性を直接決定する、構造の磁化の大きさの外部磁界への
依存性は、主として外部磁界中の各強磁性層のゼーマン
・エネルギー、隣接する強磁性層の間の磁気層間反強磁
性交換結合エネルギー、および各強磁性層の磁気異方性
エネルギーを含む、いくつかのエネルギーによって決ま
る。その他のエネルギー寄与には、減磁界、強磁性層間
の静磁気結合、構造中を流れる感知電流の自己磁界、お
よび他のバイアス付与層やセンサのバイアス付与素子か
ら強磁性層に印加されるバイアス付与磁界がある。
【００２３】ｉ番目の強磁性層の磁化をＭi、ｉ番目の
層の厚さをｔi、ｘ軸に沿った強磁性層の平面内で印加
される外部磁界をＨext、ｉ番目の層の磁気モーメント
がｘ軸となす角度をΘiとする。強磁性層の磁気モーメ
ントは、層の平面内にある減磁界がそれを保証できるほ
ど層が厚いためである。最初に、大きいエネルギーがゼ
ーマン・エネルギーと層間反強磁性結合エネルギーだけ
である簡単な場合について考える。層ｉのゼーマン・エ
ネルギーは次のように書くことができる。 Ｅz i＝−ＭiＨextｃｏｓ（Θi） 層ｉの層間反強磁性結合エネルギーは次のように書くこ
とができる。 Ｅaf i＝−Ｊi,i+1ｃｏｓ（Θi−Θi+1）＋−Ｊi,i-1ｃ
ｏｓ（Θi−Θi-1） ただし、ｉは１からＮまでの範囲内であり、Ｎは強磁性
層の個数である。Ｊi,jは、ｉ番目の層とｊ番目の層の
間の磁気結合の強さである。強磁性層は反強磁性結合す
るので、Ｊは符号が負である。また、Ｈaf i,j＝Ｊi,j／
Ｍjｔjである。ここで、Ｈaf i,jは、層ｊが層ｉに及ぼ
す反強磁性交換結合磁界である。強磁性層が大きい磁気
異方性エネルギーを有していないこの簡単な例では、強
磁性層の個々の磁気モーメントは、外部磁界中で連続的
に回転し、したがってΘiは、外部磁界が変化するにつ
れて連続的に変化する。Ｈext＞Ｈaf i,jとなる十分大き
い磁界を印加すると、磁気モーメントはすべてｘ方向に
沿って平行に整列するようになる。Ｈextがこの大きい
値から減少するにつれて、強磁性層の磁気モーメント
は、ｘ方向から離れて連続的に回転し、ついには隣接す
る強磁性層が互いに逆平行に整列して、零外部磁界付近
でｘ方向に対して９０度で交互に整列するようになる。
層の厚さをｔi、ｘ軸に沿った強磁性層の平面内で印加
される外部磁界をＨext、ｉ番目の層の磁気モーメント
がｘ軸となす角度をΘiとする。強磁性層の磁気モーメ
ントは、層の平面内にある減磁界がそれを保証できるほ
ど層が厚いためである。最初に、大きいエネルギーがゼ
ーマン・エネルギーと層間反強磁性結合エネルギーだけ
である簡単な場合について考える。層ｉのゼーマン・エ
ネルギーは次のように書くことができる。 Ｅz i＝−ＭiＨextｃｏｓ（Θi） 層ｉの層間反強磁性結合エネルギーは次のように書くこ
とができる。 Ｅaf i＝−Ｊi,i+1ｃｏｓ（Θi−Θi+1）＋−Ｊi,i-1ｃ
ｏｓ（Θi−Θi-1） ただし、ｉは１からＮまでの範囲内であり、Ｎは強磁性
層の個数である。Ｊi,jは、ｉ番目の層とｊ番目の層の
間の磁気結合の強さである。強磁性層は反強磁性結合す
るので、Ｊは符号が負である。また、Ｈaf i,j＝Ｊi,j／
Ｍjｔjである。ここで、Ｈaf i,jは、層ｊが層ｉに及ぼ
す反強磁性交換結合磁界である。強磁性層が大きい磁気
異方性エネルギーを有していないこの簡単な例では、強
磁性層の個々の磁気モーメントは、外部磁界中で連続的
に回転し、したがってΘiは、外部磁界が変化するにつ
れて連続的に変化する。Ｈext＞Ｈaf i,jとなる十分大き
い磁界を印加すると、磁気モーメントはすべてｘ方向に
沿って平行に整列するようになる。Ｈextがこの大きい
値から減少するにつれて、強磁性層の磁気モーメント
は、ｘ方向から離れて連続的に回転し、ついには隣接す
る強磁性層が互いに逆平行に整列して、零外部磁界付近
でｘ方向に対して９０度で交互に整列するようになる。
【００２４】次に、個々の強磁性層が、層の平面内で大
きい一軸磁気異方性を示す場合について考える。この異
方性エネルギーは次のように書ことができる。 Ｅk i＝Ｋiｔiｓｉｎ2（Θi） ただし、Ｋiは、ｉ番目の強磁性層の一軸異方性定数で
あり、関係式Ｋi＝Ｈk iＭi／２によって、ｉ番目の層の
異方性磁界Ｈk iと関連づけられる。したがって、各強磁
性層の磁気モーメントは、ｘ方向すなわち磁気容易軸に
沿っていることが好ましい。Ｈk iの大きさが零から変化
しても、ｉ番目の層のモーメントは、外部磁界が変化す
るにつれて連続的に回転しなくなる。その代わり、ｉ番
目の層のモーメントは、狭い磁界範囲にわたって、（ｘ
方向に平行からｘ方向に逆平行に、またはｘ方向に逆平
行からｘ方向に平行に）１８０度回転または反転するよ
うになる。ただし、磁界範囲は、Ｈaf i,i+1およびＨaf
i,i-1、すなわち２つの隣接する強磁性層によってｉ番
目の層に印加される２つの反強磁性結合磁界と比較した
Ｈk iの大きさによって決まる。Ｈk iが、Ｈaf i,i+1とＨ
af i,i-1の和に等しいかまたはそれよりも大きい場合
に、急激な反転が得られる。多層構造の抵抗は強磁性層
のモーメントの形状に依存するので、１つの強磁性層が
急激に反転すると、多層構造の抵抗が変化するようにな
る。したがって、多層構造内の個々の磁気モーメント
は、Ｈk iと、Ｈaf i,i+1とＨaf i,i-1の和との比に応じ
て、異なる外部磁界の値で独立に反転するようになる。
きい一軸磁気異方性を示す場合について考える。この異
方性エネルギーは次のように書ことができる。 Ｅk i＝Ｋiｔiｓｉｎ2（Θi） ただし、Ｋiは、ｉ番目の強磁性層の一軸異方性定数で
あり、関係式Ｋi＝Ｈk iＭi／２によって、ｉ番目の層の
異方性磁界Ｈk iと関連づけられる。したがって、各強磁
性層の磁気モーメントは、ｘ方向すなわち磁気容易軸に
沿っていることが好ましい。Ｈk iの大きさが零から変化
しても、ｉ番目の層のモーメントは、外部磁界が変化す
るにつれて連続的に回転しなくなる。その代わり、ｉ番
目の層のモーメントは、狭い磁界範囲にわたって、（ｘ
方向に平行からｘ方向に逆平行に、またはｘ方向に逆平
行からｘ方向に平行に）１８０度回転または反転するよ
うになる。ただし、磁界範囲は、Ｈaf i,i+1およびＨaf
i,i-1、すなわち２つの隣接する強磁性層によってｉ番
目の層に印加される２つの反強磁性結合磁界と比較した
Ｈk iの大きさによって決まる。Ｈk iが、Ｈaf i,i+1とＨ
af i,i-1の和に等しいかまたはそれよりも大きい場合
に、急激な反転が得られる。多層構造の抵抗は強磁性層
のモーメントの形状に依存するので、１つの強磁性層が
急激に反転すると、多層構造の抵抗が変化するようにな
る。したがって、多層構造内の個々の磁気モーメント
は、Ｈk iと、Ｈaf i,i+1とＨaf i,i-1の和との比に応じ
て、異なる外部磁界の値で独立に反転するようになる。
【００２５】本発明のデジタルＧＭＲセンサ、すなわち
強磁性層が異なる磁気特性を有し、その結果、各強磁性
層が異なる外部磁界でその磁気モーメントを反転する、
一軸磁気異方性を示す強磁性層を有する多層ＧＭＲ構造
を製造する方法はいくつかある。
強磁性層が異なる磁気特性を有し、その結果、各強磁性
層が異なる外部磁界でその磁気モーメントを反転する、
一軸磁気異方性を示す強磁性層を有する多層ＧＭＲ構造
を製造する方法はいくつかある。
【００２６】好ましい実施例では、各強磁性層内で課さ
れる結晶ひずみを変化させることによって、個々の強磁
性層の一軸磁気異方性エネルギーを、異なる値を有する
ように選択する。所定の強磁性層の結晶格子は、厚い層
内またはバルク・フォーム内で、層のエピタキシャル成
長によって下地の層に課されるひずみによって、同じ材
料が示す完全な結晶格子から変形する。ひずみは、基板
上のシード層上に直接成長させた層内で最大となる。ひ
ずみは、強磁性層のシード層からの間隔が大きくなり、
かつ結晶格子がバルク材料の結晶格子へと緩和するにつ
れて減少する。図４のセンサ４００は、ＭｇＯの１１０
結晶面上の５オングストロームのＦｅシード層と５０オ
ングストロームのＰｔシード層上に成長させた、Ｎｉ
1-xＦｅx合金の強磁性層とＣｕの非磁性スペーサ層とか
ら構成される多層スタック４１０を有する。シード層か
らの連続する各強磁性層４２１〜４２９は、その下の層
よりも次々にひずみが小さくなり、したがって一軸磁気
異方性エネルギーが減少する。
れる結晶ひずみを変化させることによって、個々の強磁
性層の一軸磁気異方性エネルギーを、異なる値を有する
ように選択する。所定の強磁性層の結晶格子は、厚い層
内またはバルク・フォーム内で、層のエピタキシャル成
長によって下地の層に課されるひずみによって、同じ材
料が示す完全な結晶格子から変形する。ひずみは、基板
上のシード層上に直接成長させた層内で最大となる。ひ
ずみは、強磁性層のシード層からの間隔が大きくなり、
かつ結晶格子がバルク材料の結晶格子へと緩和するにつ
れて減少する。図４のセンサ４００は、ＭｇＯの１１０
結晶面上の５オングストロームのＦｅシード層と５０オ
ングストロームのＰｔシード層上に成長させた、Ｎｉ
1-xＦｅx合金の強磁性層とＣｕの非磁性スペーサ層とか
ら構成される多層スタック４１０を有する。シード層か
らの連続する各強磁性層４２１〜４２９は、その下の層
よりも次々にひずみが小さくなり、したがって一軸磁気
異方性エネルギーが減少する。
【００２７】強磁性層の結晶ひずみエネルギーを変化さ
せる（したがってＨk iを変化させる）別法として、
Ｈk i、Ｊi,i+1およびＪi,i-1を含む、個々の強磁性層の
いくつかの磁気特性を変化させることによって独立に反
転するように、個々の強磁性層を製造することができ
る。これは、 強磁性層の厚さ、ｔi 強磁性層の磁化、Ｍi スペーサ層の厚さ 磁性層または非磁性層の組成 層の詳細な構造形態 のうちのいずれかを変化させることによって達成でき
る。
せる（したがってＨk iを変化させる）別法として、
Ｈk i、Ｊi,i+1およびＪi,i-1を含む、個々の強磁性層の
いくつかの磁気特性を変化させることによって独立に反
転するように、個々の強磁性層を製造することができ
る。これは、 強磁性層の厚さ、ｔi 強磁性層の磁化、Ｍi スペーサ層の厚さ 磁性層または非磁性層の組成 層の詳細な構造形態 のうちのいずれかを変化させることによって達成でき
る。
【００２８】形態は、層の成長条件を変えることによっ
て、例えばスパッタリング圧力や付着速度や付着温度を
変えること、成長時に層を（例えば、低エネルギーの約
１００電子ボルトのアルゴン・イオンで）イオン衝撃す
ること、または界面の粗さと組成を変えることによって
変えることができる。これは、強磁性層と非磁性層との
界面に他の材料の薄い層を挿入すること、層を付着した
後で層をイオン衝撃すること、成長後に多層を焼きなま
すこと、または成長時に多層の一部を焼きなますことに
よって達成できる。
て、例えばスパッタリング圧力や付着速度や付着温度を
変えること、成長時に層を（例えば、低エネルギーの約
１００電子ボルトのアルゴン・イオンで）イオン衝撃す
ること、または界面の粗さと組成を変えることによって
変えることができる。これは、強磁性層と非磁性層との
界面に他の材料の薄い層を挿入すること、層を付着した
後で層をイオン衝撃すること、成長後に多層を焼きなま
すこと、または成長時に多層の一部を焼きなますことに
よって達成できる。
【００２９】いずれの場合にも、多層内の各強磁性層
は、特性、特にその磁気異方性の強度、対称性および配
向、ならびにその隣接する強磁性層との反強磁性交換結
合の強度の独自の組合せを有する。これらの特性によっ
て、多層内の強磁性層の磁気モーメントが反転する外部
磁界の強度と、反転が起こる速さの両方が決まる。
は、特性、特にその磁気異方性の強度、対称性および配
向、ならびにその隣接する強磁性層との反強磁性交換結
合の強度の独自の組合せを有する。これらの特性によっ
て、多層内の強磁性層の磁気モーメントが反転する外部
磁界の強度と、反転が起こる速さの両方が決まる。
【００３０】個々の強磁性層で異なる反転磁界を得るた
めに構造を変えることの他に、前述の方法で構造を変え
ることによって、同様にして特定の強磁性層の磁性反転
に関連する抵抗の様々な変化を引き起こすように構造を
変えることもできる。
めに構造を変えることの他に、前述の方法で構造を変え
ることによって、同様にして特定の強磁性層の磁性反転
に関連する抵抗の様々な変化を引き起こすように構造を
変えることもできる。
【００３１】図６は、（１１０）に配向したパーマロイ
／銅多層スタック４１０を有するセンサ４００の代表的
な磁気抵抗対磁界のデータを示す。図６は、抵抗が磁界
の増大または減少とともに一連の段を示すことを示す。
図７は、磁気モーメント対磁界の同様な関係を示す。図
７は、多層スタック４１０の磁化が異なる外部磁界範囲
に対して一連の段を示すことを示す。この挙動は、個々
の磁性層４２１〜４２９の個々の磁気モーメントが、外
部磁界が−２００エルステッド（Ｏｅ）から＋２００エ
ルステッドまで変化するにつれて、独立にかつ連続的に
反転するためである。
／銅多層スタック４１０を有するセンサ４００の代表的
な磁気抵抗対磁界のデータを示す。図６は、抵抗が磁界
の増大または減少とともに一連の段を示すことを示す。
図７は、磁気モーメント対磁界の同様な関係を示す。図
７は、多層スタック４１０の磁化が異なる外部磁界範囲
に対して一連の段を示すことを示す。この挙動は、個々
の磁性層４２１〜４２９の個々の磁気モーメントが、外
部磁界が−２００エルステッド（Ｏｅ）から＋２００エ
ルステッドまで変化するにつれて、独立にかつ連続的に
反転するためである。
【００３２】多重データ層ディスクおよび多重データ層
への書込み 多重データ層記憶媒体がディスク２００として図８に示
されている。ディスク基板２０１は、ガラスや、ニッケ
ル・リン（ＮｉＰ）の表面被覆を有するアルミニウム合
金のディスク・ブランクなど、従来の基板である。ディ
スク基板２０１は、従来のスパッタ付着したコバルト合
金でできたいくつかの薄い層を支持する。これらの層
は、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やタンタル（Ｔａ）
などの電気絶縁体や金属でできた薄い非磁性体減結合層
によって互いに磁気的に減結合される。減結合層２２０
によって分離された、独立に記録可能な２つの磁気デー
タ層２１０、２３０が図８に示されている。クロムやそ
の他の適切な材料の下層２０２が、基板２０１と第１の
データ層２１０の間に形成される。磁気データ層２１
０、２３０および減結合層２２０は、下部磁性層２１０
内の隣接する磁気ビット間の境界からの磁界が十分であ
り、これらのビットをデジタルＧＭＲセンサ４００（図
３）によって上部磁性層２３０の上で分析できるよう
に、十分薄くなければならない。図８には、例示および
説明が容易なように、２つの磁気的に遮断された磁気デ
ータ層のみが示されているが、本発明では、３つまたは
それ以上のデータ層を使用することもできる。
への書込み 多重データ層記憶媒体がディスク２００として図８に示
されている。ディスク基板２０１は、ガラスや、ニッケ
ル・リン（ＮｉＰ）の表面被覆を有するアルミニウム合
金のディスク・ブランクなど、従来の基板である。ディ
スク基板２０１は、従来のスパッタ付着したコバルト合
金でできたいくつかの薄い層を支持する。これらの層
は、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やタンタル（Ｔａ）
などの電気絶縁体や金属でできた薄い非磁性体減結合層
によって互いに磁気的に減結合される。減結合層２２０
によって分離された、独立に記録可能な２つの磁気デー
タ層２１０、２３０が図８に示されている。クロムやそ
の他の適切な材料の下層２０２が、基板２０１と第１の
データ層２１０の間に形成される。磁気データ層２１
０、２３０および減結合層２２０は、下部磁性層２１０
内の隣接する磁気ビット間の境界からの磁界が十分であ
り、これらのビットをデジタルＧＭＲセンサ４００（図
３）によって上部磁性層２３０の上で分析できるよう
に、十分薄くなければならない。図８には、例示および
説明が容易なように、２つの磁気的に遮断された磁気デ
ータ層のみが示されているが、本発明では、３つまたは
それ以上のデータ層を使用することもできる。
【００３３】各磁気データ層は、異なる磁性材料か、ま
たは各磁性層が適切な磁気モーメント、磁気異方性およ
び保磁力を有するように選択した、材料は同じであるが
組成の異なるもので構成することが好ましい。多重デー
タ層からの重なった磁束をセンサが受け取った場合に、
センサ出力が異なるデータ層からのデータを区別できる
ように、データ層は、異なる磁気モーメントを有する必
要がある。同様に、前に他のデータ層に書き込まれたデ
ータに影響を及ぼすことなく、独立して各磁性層に書き
込むことができるように、データ層は、異なる保磁力を
有する必要がある。磁性層の必要な特性は、その書込み
方式によって異なる。書込み方式には、以下に説明する
ように、連続層書込み方式および選択層書込み方式と呼
ばれる２つの方式がある。
たは各磁性層が適切な磁気モーメント、磁気異方性およ
び保磁力を有するように選択した、材料は同じであるが
組成の異なるもので構成することが好ましい。多重デー
タ層からの重なった磁束をセンサが受け取った場合に、
センサ出力が異なるデータ層からのデータを区別できる
ように、データ層は、異なる磁気モーメントを有する必
要がある。同様に、前に他のデータ層に書き込まれたデ
ータに影響を及ぼすことなく、独立して各磁性層に書き
込むことができるように、データ層は、異なる保磁力を
有する必要がある。磁性層の必要な特性は、その書込み
方式によって異なる。書込み方式には、以下に説明する
ように、連続層書込み方式および選択層書込み方式と呼
ばれる２つの方式がある。
【００３４】連続層書込み方式では、各磁性層は、異な
る保磁力を有する。これは、例えば、各種のＣｏ−Ｐｔ
−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｒ−Ｃｒ−Ｂやその他の同様な合金で
異なる磁性材料または合金組成のデータ層を形成するこ
とによって、または磁性層の厚さを変えることによって
達成される。最初に、最大保磁力を有する磁性層に、誘
導書込みヘッドへの高い書込み電流で書き込み、誘導書
込みヘッドへの書込み電流を適宜減少させることによ
り、磁気保磁力を小さくして、他の磁性層に次々に書き
込む。ただし、この方式では、前に書き込まれた磁性層
の１つに新しいデータを書き込む場合、小さい磁気保磁
力を有する他の磁性層も再書込みされる。それにもかか
わらず、この方式は、底部層２１０など、最大磁気保磁
力を有するヘッド・サーボ位置決め情報が磁性層に予め
書き込まれた２つの磁性層の多重データ層ディスクに特
に有用である。サーボ・データは、ディスク・ドライブ
の動作中に再書込みされることはなく、したがってすべ
てのユーザ・データは、層２１０内の予め書き込まれた
サーボ・データに影響を及ぼさないほど十分に小さい書
込み磁界によって上部磁性層２３０内に書き込まれる。
サーボ・データを含む底部高保磁力磁性層を有する二層
磁気記録ディスクは、周知であり、「埋込みサーボ」と
呼ばれるが、サーボ・データの読取りは、別の専用サー
ボ・ヘッドによって行われる。オペレーティング・シス
テム・データなど他の種類のデータを、再書込みされな
い底部層２１０内に記録することもできる。
る保磁力を有する。これは、例えば、各種のＣｏ−Ｐｔ
−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｒ−Ｃｒ−Ｂやその他の同様な合金で
異なる磁性材料または合金組成のデータ層を形成するこ
とによって、または磁性層の厚さを変えることによって
達成される。最初に、最大保磁力を有する磁性層に、誘
導書込みヘッドへの高い書込み電流で書き込み、誘導書
込みヘッドへの書込み電流を適宜減少させることによ
り、磁気保磁力を小さくして、他の磁性層に次々に書き
込む。ただし、この方式では、前に書き込まれた磁性層
の１つに新しいデータを書き込む場合、小さい磁気保磁
力を有する他の磁性層も再書込みされる。それにもかか
わらず、この方式は、底部層２１０など、最大磁気保磁
力を有するヘッド・サーボ位置決め情報が磁性層に予め
書き込まれた２つの磁性層の多重データ層ディスクに特
に有用である。サーボ・データは、ディスク・ドライブ
の動作中に再書込みされることはなく、したがってすべ
てのユーザ・データは、層２１０内の予め書き込まれた
サーボ・データに影響を及ぼさないほど十分に小さい書
込み磁界によって上部磁性層２３０内に書き込まれる。
サーボ・データを含む底部高保磁力磁性層を有する二層
磁気記録ディスクは、周知であり、「埋込みサーボ」と
呼ばれるが、サーボ・データの読取りは、別の専用サー
ボ・ヘッドによって行われる。オペレーティング・シス
テム・データなど他の種類のデータを、再書込みされな
い底部層２１０内に記録することもできる。
【００３５】選択層書込み方式では、磁性層は、他のど
の磁性層とも無関係に書き込むことができる。これは、
異なる温度依存性磁気保磁力を有する材料を磁性層に使
用することによって達成される。例えば、磁性層は、強
磁性金属、例えば希土類元素と第ＩＩＩ族遷移金属の合
金、例えばＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏで製造できる。合金の特定
の組成を選択することによって、補償温度、すなわち保
磁力が比較的高くなる温度も選択できる。補償温度がデ
ィスク・ドライブの動作温度（Ｔoper）より高い合金の
場合、温度がＴoper以上に上昇すると保磁力が増大す
る。逆に、補償温度がＴoperより低い合金の場合、温度
がＴoper以上に上昇すると保磁力が減少する。これが図
９に示されている。この場合、底部磁性層２１０内の材
料は、実線で示される温度依存性を有し、上部磁性層２
３０は、点線で示される温度依存性を有する。ランプ１
３０（図３）を使用して磁性層の温度を変えることによ
って、層２１０の保磁力が、磁性層２３０の保磁力より
も（温度がＴoper付近のＴ1である場合に）小さくな
り、または（温度がＴoperより高いＴ2である場合に）
大きくなるようにすることができる。したがって、図９
に示すように、固定した書込み電流を誘導書込みヘッド
に印加して、固定した書込み磁界Ｈwを発生させる。層
２１０にデータを書き込みたい場合、ランプ１３０は点
灯せず、Ｔoper付近の温度Ｔ1で書込みが行われる。こ
の温度では、書込み磁界が層２３０の保磁力よりも小さ
いので、層２３０上のデータは影響を受けない。同様
に、層２３０にデータを書き込みたい場合、ランプ１３
０を点灯してディスクを加熱し、温度Ｔ2で書込みを行
う。この温度では、書込み磁界が層２１０の保磁力より
も小さいので、層２１０上のデータは影響を受けない。
の磁性層とも無関係に書き込むことができる。これは、
異なる温度依存性磁気保磁力を有する材料を磁性層に使
用することによって達成される。例えば、磁性層は、強
磁性金属、例えば希土類元素と第ＩＩＩ族遷移金属の合
金、例えばＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏで製造できる。合金の特定
の組成を選択することによって、補償温度、すなわち保
磁力が比較的高くなる温度も選択できる。補償温度がデ
ィスク・ドライブの動作温度（Ｔoper）より高い合金の
場合、温度がＴoper以上に上昇すると保磁力が増大す
る。逆に、補償温度がＴoperより低い合金の場合、温度
がＴoper以上に上昇すると保磁力が減少する。これが図
９に示されている。この場合、底部磁性層２１０内の材
料は、実線で示される温度依存性を有し、上部磁性層２
３０は、点線で示される温度依存性を有する。ランプ１
３０（図３）を使用して磁性層の温度を変えることによ
って、層２１０の保磁力が、磁性層２３０の保磁力より
も（温度がＴoper付近のＴ1である場合に）小さくな
り、または（温度がＴoperより高いＴ2である場合に）
大きくなるようにすることができる。したがって、図９
に示すように、固定した書込み電流を誘導書込みヘッド
に印加して、固定した書込み磁界Ｈwを発生させる。層
２１０にデータを書き込みたい場合、ランプ１３０は点
灯せず、Ｔoper付近の温度Ｔ1で書込みが行われる。こ
の温度では、書込み磁界が層２３０の保磁力よりも小さ
いので、層２３０上のデータは影響を受けない。同様
に、層２３０にデータを書き込みたい場合、ランプ１３
０を点灯してディスクを加熱し、温度Ｔ2で書込みを行
う。この温度では、書込み磁界が層２１０の保磁力より
も小さいので、層２１０上のデータは影響を受けない。
【００３６】同様に、各層の保磁力の温度による増大ま
たは減少の速度が異なるように磁性層の組成を変えるこ
とによって、異なる温度依存性磁気保磁力を達成でき
る。これを図１０に示す。この場合、データ層２１０
（実線）もデータ層２３０（破線）も、温度とともに減
少する温度依存性保磁力を有するが、減少の速度は、デ
ータ層２３０内の材料のほうが速い。したがって、デー
タ層２１０、２３０のどちらも、誘導ヘッドへの適切な
レベルの書込み電流を使用して、他方と無関係に書き込
むことができる。層２１０にデータを書き込みたい場
合、ランプ１３０は点灯せず、書込み磁界Ｈw1を発生す
る書込み電流によってＴoper付近の温度Ｔ1で書込みが
行われる。この温度では、書込み磁界が層２３０の保磁
力よりも小さいので、層２３０上のデータは影響を受け
ない。同様に、層２３０にデータを書き込みたい場合、
ランプ１３０が点灯してディスクを加熱し、書込み磁界
Ｈw2を発生する書込み電流によって温度Ｔ2で書込みが
行われる。この温度では、書込み磁界が層２１０の保磁
力よりも小さいので、層２１０上のデータは影響を受け
ない。
たは減少の速度が異なるように磁性層の組成を変えるこ
とによって、異なる温度依存性磁気保磁力を達成でき
る。これを図１０に示す。この場合、データ層２１０
（実線）もデータ層２３０（破線）も、温度とともに減
少する温度依存性保磁力を有するが、減少の速度は、デ
ータ層２３０内の材料のほうが速い。したがって、デー
タ層２１０、２３０のどちらも、誘導ヘッドへの適切な
レベルの書込み電流を使用して、他方と無関係に書き込
むことができる。層２１０にデータを書き込みたい場
合、ランプ１３０は点灯せず、書込み磁界Ｈw1を発生す
る書込み電流によってＴoper付近の温度Ｔ1で書込みが
行われる。この温度では、書込み磁界が層２３０の保磁
力よりも小さいので、層２３０上のデータは影響を受け
ない。同様に、層２３０にデータを書き込みたい場合、
ランプ１３０が点灯してディスクを加熱し、書込み磁界
Ｈw2を発生する書込み電流によって温度Ｔ2で書込みが
行われる。この温度では、書込み磁界が層２１０の保磁
力よりも小さいので、層２１０上のデータは影響を受け
ない。
【００３７】図９および図１０に示す方法でデータ層内
の材料の保磁力の温度依存性を利用するには、データ層
が、どちらもランプ１３０によって適切に加熱されるよ
うに、熱的に結合することが望ましい。しかし、石英な
どやはり熱伝導率の低い磁性体減結合層２２０を使用し
て底部層２１０から上部層２３０を熱的に減結合するこ
とによって、一方のデータ層を他方のデータ層よりもか
なり多く加熱することができる。これにより、磁性層が
本質的に同じ磁性材料でできている場合でも、または本
質的に同じ保磁力温度関係を有する場合でも、加熱する
ことによって磁性層の保磁力を変化させることができ
る。
の材料の保磁力の温度依存性を利用するには、データ層
が、どちらもランプ１３０によって適切に加熱されるよ
うに、熱的に結合することが望ましい。しかし、石英な
どやはり熱伝導率の低い磁性体減結合層２２０を使用し
て底部層２１０から上部層２３０を熱的に減結合するこ
とによって、一方のデータ層を他方のデータ層よりもか
なり多く加熱することができる。これにより、磁性層が
本質的に同じ磁性材料でできている場合でも、または本
質的に同じ保磁力温度関係を有する場合でも、加熱する
ことによって磁性層の保磁力を変化させることができ
る。
【００３８】選択層書込み方式を使用するディスク・ド
ライブの実施形態の磁性体減結合層２２０用の適切な材
料とは、強磁性層をその上と下で磁気的に減結合するだ
けではなく、強磁性層間の光熱結合を実現し、かつ温度
サイクルのもとで隣接する層との相互作用に関して安定
である材料である。減結合層２２０は、アルミナなどの
電気絶縁体で形成することが好ましい。アルミナは、非
常に薄く（約２０オングストローム）、かつピンホール
がほとんどないように製造できる。強磁性層を確実に減
結合するためには、減結合層２２０にピンホールがない
ことが重要である。あるいは、減結合層２２０を薄い金
属層で製造することもできる。減結合層が非常に薄い金
属である場合、適切な金属は、軽い第ＩＩＩ族、第ＩＶ
族または第Ｖ族の遷移金属およびそれらの合金のうちの
いずれかである。これは、Ｐａｒｋｉｎ、Ｐｈｙｓ．Ｒ
ｅｖ．Ｌｅｔｔ．６７，３５９８（１９９１）に記載さ
れているように、これらの金属が引き起こす強磁性層間
の固有磁性層間交換結合が弱いためである。減結合が厚
い金属である場合、クロム（Ｃｒ）やレニウム（Ｒｅ）
を含む他の金属が適切である。
ライブの実施形態の磁性体減結合層２２０用の適切な材
料とは、強磁性層をその上と下で磁気的に減結合するだ
けではなく、強磁性層間の光熱結合を実現し、かつ温度
サイクルのもとで隣接する層との相互作用に関して安定
である材料である。減結合層２２０は、アルミナなどの
電気絶縁体で形成することが好ましい。アルミナは、非
常に薄く（約２０オングストローム）、かつピンホール
がほとんどないように製造できる。強磁性層を確実に減
結合するためには、減結合層２２０にピンホールがない
ことが重要である。あるいは、減結合層２２０を薄い金
属層で製造することもできる。減結合層が非常に薄い金
属である場合、適切な金属は、軽い第ＩＩＩ族、第ＩＶ
族または第Ｖ族の遷移金属およびそれらの合金のうちの
いずれかである。これは、Ｐａｒｋｉｎ、Ｐｈｙｓ．Ｒ
ｅｖ．Ｌｅｔｔ．６７，３５９８（１９９１）に記載さ
れているように、これらの金属が引き起こす強磁性層間
の固有磁性層間交換結合が弱いためである。減結合が厚
い金属である場合、クロム（Ｃｒ）やレニウム（Ｒｅ）
を含む他の金属が適切である。
【００３９】図８に示すように、矢印で示した磁気ビッ
トは、一般に、上部データ層および底部データ層内で互
いに垂直に整列している。これは、両方のデータ層内の
ビットをデジタルＧＭＲセンサによって磁気ワードとし
て同時に読み取るために必要である。データの書込み時
に隣接したディスク・データ層内のビットをこのように
整列させるのは、従来の単一データ層ディスク内に単一
のビットを再生可能に書き込むことほど困難ではない。
ディスク・ドライブは、書込みヘッドの位置決めを制御
するのに使用されるサーボ・ヘッド位置決め情報を含ん
でおり、データ・ビットがサーボ・データに対して本質
的に同じ位置に書き込まれることを保証する。このサー
ボ情報は、データ層にデータが書き込まれる前に書き込
まれ、多重データ層ディスク内のデータ層のうちの１つ
に書き込まれる。
トは、一般に、上部データ層および底部データ層内で互
いに垂直に整列している。これは、両方のデータ層内の
ビットをデジタルＧＭＲセンサによって磁気ワードとし
て同時に読み取るために必要である。データの書込み時
に隣接したディスク・データ層内のビットをこのように
整列させるのは、従来の単一データ層ディスク内に単一
のビットを再生可能に書き込むことほど困難ではない。
ディスク・ドライブは、書込みヘッドの位置決めを制御
するのに使用されるサーボ・ヘッド位置決め情報を含ん
でおり、データ・ビットがサーボ・データに対して本質
的に同じ位置に書き込まれることを保証する。このサー
ボ情報は、データ層にデータが書き込まれる前に書き込
まれ、多重データ層ディスク内のデータ層のうちの１つ
に書き込まれる。
【００４０】デジタルＧＭＲセンサによる多重データ層
の読取り 再び図８を参照すると、２つのデータ層に対して、上部
磁性層と底部磁性層内のディスク上の所与の位置で磁気
ビットの９つの可能な組合せがある。これらの９つの組
合せには、４つの「正」またはディスク磁束外レベル、
４つの「負」またはディスク磁束内レベル、およびどち
らのデータ層にも磁気ビットの遷移がない場合に対応す
る１つの零磁束レベルが含まれる。本発明では、これら
のビットの各組合せ、すなわち磁気ワードが、デジタル
ＧＭＲセンサ４００によって読み取られる。デジタルＧ
ＭＲ読取りヘッドは、抵抗が変化するために、これらの
組合せのうちのどの組合せを読み取っているかを一意に
識別するデジタル出力を提供する。９つの可能な磁気ワ
ードの６つの代表例を示す図８に示すように、磁気ビッ
トは、水平磁気記録や垂直磁気記録の場合と同様に、そ
れらのモーメントがディスクの平面に平行に配向してい
る。この場合、デジタルＧＭＲ読取りヘッドは、２つの
データ層の各層内の隣接する磁気ビット間の遷移または
境界から出る磁束の重畳を感知する。読取りヘッドによ
って感知される個々の磁性層内のビット間の境界からの
磁束は、各ビットの磁化に依存し、各ビットは、その層
内の材料の磁化と、その層のヘッドからの距離とに依存
する。したがって、層内の磁気ビットの様々な配列に対
応する、隣接する磁気ビットの変化が、読取りヘッドで
感知される磁束の強度によって区別できる。
の読取り 再び図８を参照すると、２つのデータ層に対して、上部
磁性層と底部磁性層内のディスク上の所与の位置で磁気
ビットの９つの可能な組合せがある。これらの９つの組
合せには、４つの「正」またはディスク磁束外レベル、
４つの「負」またはディスク磁束内レベル、およびどち
らのデータ層にも磁気ビットの遷移がない場合に対応す
る１つの零磁束レベルが含まれる。本発明では、これら
のビットの各組合せ、すなわち磁気ワードが、デジタル
ＧＭＲセンサ４００によって読み取られる。デジタルＧ
ＭＲ読取りヘッドは、抵抗が変化するために、これらの
組合せのうちのどの組合せを読み取っているかを一意に
識別するデジタル出力を提供する。９つの可能な磁気ワ
ードの６つの代表例を示す図８に示すように、磁気ビッ
トは、水平磁気記録や垂直磁気記録の場合と同様に、そ
れらのモーメントがディスクの平面に平行に配向してい
る。この場合、デジタルＧＭＲ読取りヘッドは、２つの
データ層の各層内の隣接する磁気ビット間の遷移または
境界から出る磁束の重畳を感知する。読取りヘッドによ
って感知される個々の磁性層内のビット間の境界からの
磁束は、各ビットの磁化に依存し、各ビットは、その層
内の材料の磁化と、その層のヘッドからの距離とに依存
する。したがって、層内の磁気ビットの様々な配列に対
応する、隣接する磁気ビットの変化が、読取りヘッドで
感知される磁束の強度によって区別できる。
【００４１】図８の下部は、２つのデータ層ディスク２
００の上に示された磁気ビットの遷移からの６つの異な
る磁界または磁束の値を示す。この例では、底部層２１
０は、その層内の単一の磁気ビットからの磁束値が上部
ユーザ・データ層２３０内の単一の磁気ビットの磁束値
の３倍となるように、高い磁気モーメントを有する磁性
層内に予め書き込まれたサーボ・データであると仮定す
る。したがって、２つの層からの磁束の異なる重畳は、
隣接するビットの異なる組合せを引き起こす。磁気ワー
ドが、上部データ層内と底部データ層内の両方のヘッド
間磁気ビットの遷移に対応する（１、１）である場合、
最大の正信号が得られる。重畳された磁束への唯一の寄
与が上部ユーザ・データ層からのものであり、下部サー
ボ・データ層には磁気ビットの遷移がない場合は（０、
１）の磁気ワードに対応し、ワード（１、１）の１／３
の値を有するより小さい信号が得られる。
００の上に示された磁気ビットの遷移からの６つの異な
る磁界または磁束の値を示す。この例では、底部層２１
０は、その層内の単一の磁気ビットからの磁束値が上部
ユーザ・データ層２３０内の単一の磁気ビットの磁束値
の３倍となるように、高い磁気モーメントを有する磁性
層内に予め書き込まれたサーボ・データであると仮定す
る。したがって、２つの層からの磁束の異なる重畳は、
隣接するビットの異なる組合せを引き起こす。磁気ワー
ドが、上部データ層内と底部データ層内の両方のヘッド
間磁気ビットの遷移に対応する（１、１）である場合、
最大の正信号が得られる。重畳された磁束への唯一の寄
与が上部ユーザ・データ層からのものであり、下部サー
ボ・データ層には磁気ビットの遷移がない場合は（０、
１）の磁気ワードに対応し、ワード（１、１）の１／３
の値を有するより小さい信号が得られる。
【００４２】図１１ないし図１３は、２データ層ディス
ク２００からの９つの可能な磁束レベル（図１２）、９
強磁性層デジタル・センサ４００（図４）の抵抗の変化
（図１３）、および可能な各磁束レベルについての９つ
の強磁性層それぞれの磁気モーメントの配向（図１１）
を示す。この例でも、下部データ層はサーボ・データで
あり、上部データ層はユーザ・データであり、サーボ層
はデータ層よりも大きい磁気モーメントを有し、かつサ
ーボ層内のみの逆平行ビット対からの磁束は、ユーザ層
内のみの逆平行ビット対からの磁束の３倍であると仮定
する。水平記録の場合、層内の隣接するビットが逆平行
であると、それらの磁性層から磁束が漏れる。
ク２００からの９つの可能な磁束レベル（図１２）、９
強磁性層デジタル・センサ４００（図４）の抵抗の変化
（図１３）、および可能な各磁束レベルについての９つ
の強磁性層それぞれの磁気モーメントの配向（図１１）
を示す。この例でも、下部データ層はサーボ・データで
あり、上部データ層はユーザ・データであり、サーボ層
はデータ層よりも大きい磁気モーメントを有し、かつサ
ーボ層内のみの逆平行ビット対からの磁束は、ユーザ層
内のみの逆平行ビット対からの磁束の３倍であると仮定
する。水平記録の場合、層内の隣接するビットが逆平行
であると、それらの磁性層から磁束が漏れる。
【００４３】センサの抵抗は、９つの強磁性層がすべ
て、それらの固有一軸異方性と反強磁性結合のために逆
平行に整列した場合に最大となる。これは、外部磁界が
存在しない場合であり、センサの０デジタル・レベル
（０、０ワード値）に対応する。センサの抵抗は、最大
外部磁界で、すなわちセンサ内の９つの強磁性層がすべ
て平行に整列した場合に最小となる。これは、図１３に
示すように、最小抵抗値に対応する。したがって、最大
外部磁界は、ユーザ・データ層内のビット対とサーボ・
データ層内のビット対の両方が逆平行となる点で発生す
る。これは、それぞれ−４と＋４のデジタル・センサ値
に対応するものとして、図１２に示されている。磁束
は、データ層の一方または両方のビット対が平行に整列
した場合に減少し、磁気遷移を示さなくなる。図１３
は、連続的な強磁性層がディスクからの磁束の変化に起
因して逆平行から平行に反転する際の、９つの強磁性層
のデジタルＧＭＲセンサの段階的な応答を示す。段は、
必ずしも大きさが等しいとは限らないが、抵抗の変化
は、図５の実際のデータに示されるように変化する。
て、それらの固有一軸異方性と反強磁性結合のために逆
平行に整列した場合に最大となる。これは、外部磁界が
存在しない場合であり、センサの０デジタル・レベル
（０、０ワード値）に対応する。センサの抵抗は、最大
外部磁界で、すなわちセンサ内の９つの強磁性層がすべ
て平行に整列した場合に最小となる。これは、図１３に
示すように、最小抵抗値に対応する。したがって、最大
外部磁界は、ユーザ・データ層内のビット対とサーボ・
データ層内のビット対の両方が逆平行となる点で発生す
る。これは、それぞれ−４と＋４のデジタル・センサ値
に対応するものとして、図１２に示されている。磁束
は、データ層の一方または両方のビット対が平行に整列
した場合に減少し、磁気遷移を示さなくなる。図１３
は、連続的な強磁性層がディスクからの磁束の変化に起
因して逆平行から平行に反転する際の、９つの強磁性層
のデジタルＧＭＲセンサの段階的な応答を示す。段は、
必ずしも大きさが等しいとは限らないが、抵抗の変化
は、図５の実際のデータに示されるように変化する。
【００４４】図１４は、センサ４００からの抵抗レベル
を感知して出力信号Ｖsigを発生し、出力信号をユーザ
・データとサーボ・データに復調する感知回路４６２
（図４）の図である。検出回路の第１のステップは、セ
ンサの抵抗の変化を電圧Ｖsigに変換することである。
これは、例えば、センサを増幅器５０２の帰還ループ中
に置くことによって行われる。これにより、抵抗の変化
による直線的な電圧の変化（利得）が得られる。増幅
後、高域通過フィルタ５０４が信号の雑音を減らす。
を感知して出力信号Ｖsigを発生し、出力信号をユーザ
・データとサーボ・データに復調する感知回路４６２
（図４）の図である。検出回路の第１のステップは、セ
ンサの抵抗の変化を電圧Ｖsigに変換することである。
これは、例えば、センサを増幅器５０２の帰還ループ中
に置くことによって行われる。これにより、抵抗の変化
による直線的な電圧の変化（利得）が得られる。増幅
後、高域通過フィルタ５０４が信号の雑音を減らす。
【００４５】次に、出力電圧Ｖsigをデータ層とサーボ
層用の別々の信号に変化する必要がある。ろ過された信
号は、センサの抵抗に比例する。信号は、図１３の抵抗
出力に示されているように、それぞれ離散的なセンサ抵
抗状態Ｔ０〜Ｔ７のしきい値特性にプリセットされた一
組の比較器５１０〜５１７に分配される。比較器の出力
は、センサのレベルをディスク上の各データ層について
の独自の磁束遷移情報に復調する論理回路５２０に入力
される。論理回路５２０は、図１５の論理テーブルによ
って示される出力を発生する。論理出力は、磁束外、遷
移零、および磁束内に対応する各データ層（１、０、−
１）の３つの状態を有する。論理回路は、データ層上の
多数の０（遷移の連続的な欠如）を追跡するクロック入
力（図１４には図示せず）も有する。
層用の別々の信号に変化する必要がある。ろ過された信
号は、センサの抵抗に比例する。信号は、図１３の抵抗
出力に示されているように、それぞれ離散的なセンサ抵
抗状態Ｔ０〜Ｔ７のしきい値特性にプリセットされた一
組の比較器５１０〜５１７に分配される。比較器の出力
は、センサのレベルをディスク上の各データ層について
の独自の磁束遷移情報に復調する論理回路５２０に入力
される。論理回路５２０は、図１５の論理テーブルによ
って示される出力を発生する。論理出力は、磁束外、遷
移零、および磁束内に対応する各データ層（１、０、−
１）の３つの状態を有する。論理回路は、データ層上の
多数の０（遷移の連続的な欠如）を追跡するクロック入
力（図１４には図示せず）も有する。
【００４６】多重データ層記録データ記憶システムにつ
いて、水平記録の場合について説明した。しかしなが
ら、本発明は、媒体内の個々の磁界が媒体基板に直角に
配向する垂直または直角記録にも適用できる。磁気ビッ
トが基板と直角に整列する場合、状況は簡単になり、デ
ジタルＧＭＲセンサで感知される磁束は、磁気ワード値
に直接対応する。したがって、直角記録の実施例で磁性
層が２つである場合、可能な磁気ワード値は４つしかな
い。
いて、水平記録の場合について説明した。しかしなが
ら、本発明は、媒体内の個々の磁界が媒体基板に直角に
配向する垂直または直角記録にも適用できる。磁気ビッ
トが基板と直角に整列する場合、状況は簡単になり、デ
ジタルＧＭＲセンサで感知される磁束は、磁気ワード値
に直接対応する。したがって、直角記録の実施例で磁性
層が２つである場合、可能な磁気ワード値は４つしかな
い。
【００４７】本発明について、好ましい実施例を参照し
て詳細に示し説明したが、当業者は、本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなく、形式および詳細の様々な
変更が可能であることを理解するであろう。
て詳細に示し説明したが、当業者は、本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなく、形式および詳細の様々な
変更が可能であることを理解するであろう。
【００４８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００４９】（１）基板と、少なくとも３つの強磁性層
を有する、基板上に形成した強磁性層と非磁性金属スペ
ーサ層の交互の多層スタックとを含み、各強磁性層が、
隣接するスペーサ層を横切って隣接する強磁性層に反強
磁性結合し、その磁化が、外部磁界が存在しない場合
に、前記隣接する強磁性層の磁化と逆平行に整列し、各
強磁性層が本質的に一軸性の磁気異方性を有し、その磁
化が、他の強磁性層の磁化が反転可能である磁界強度と
は異なる外部磁界強度で、前記逆平行整列から平行整列
に反転可能であり、それによって、外部磁界の増加に応
答して電気抵抗が減少する離散的段階を有する、磁気抵
抗センサ。 （２）前記基板が、その上に多層スタックが形成される
本質的に１１０の結晶面を有することを特徴とする、上
記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （３）前記基板がＭｇＯであることを特徴とする、上記
（２）に記載の磁気抵抗センサ。 （４）さらに、前記基板と前記多層スタックの間の基板
上に直接形成されたシード層を含むことを特徴とする、
上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （５）前記シード層が、前記基板上に直接形成された鉄
の第１の膜と、該鉄膜上に直接形成された白金の第２の
膜とを含むことを特徴とする、上記（４）に記載の磁気
抵抗センサ。 （６）前記強磁性層が本質的にパーマロイからなること
を特徴とする、上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （７）前記スペーサ層が本質的に銅からなることを特徴
とする、上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （８）各強磁性層が、他の強磁性層の磁気異方性とは異
なる磁気異方性を有することを特徴とする、上記（１）
に記載の磁気抵抗センサ。 （９）隣接する強磁性層の任意の対の反強磁性結合磁界
の強度が、隣接する強磁性層の他の対の反強磁性結合磁
界の強度と異なることを特徴とする、上記（１）に記載
の磁気抵抗センサ。 （１０）各スペーサ層の厚さが、他のスペーサ層の厚さ
と異なることを特徴とする、上記（１）に記載の磁気抵
抗センサ。 （１１）さらに、前記基板から最も近いまたは最も遠い
強磁性層と接触して、前記最も近いまたは最も遠い強磁
性層の磁化を固定するバイアス層を含むことを特徴とす
る、上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （１２）さらに、前記センサの電気抵抗を電圧信号に変
換する感知回路を含むことを特徴とする、上記（１）に
記載の磁気抵抗センサ。 （１３）本質的に単結晶性の結晶面を有する基板と、基
板の結晶面上に形成されたシード層と、少なくとも３つ
のパーマロイ層と２つの銅スペーサ層を有し、隣接する
パーマロイ層が、中間銅スペーサ層を横切って互いに反
強磁性結合する、シード層上に形成されたパーマロイ層
と銅スペーサ層の交互の多層スタックとを含み、各パー
マロイ層の磁気モーメントが、外部磁界が存在しない場
合に、隣接するパーマロイ層の磁気モーメントと逆平行
に整列し、各パーマロイ層が、他のパーマロイ層の磁気
異方性とは異なる本質的に一軸性の磁気異方性を有し、
それによって、各パーマロイ層の磁気モーメントが、他
のパーマロイ層の磁気モーメントが反転可能である磁界
強度とは異なる外部磁界強度で、前記逆平行整列から平
行整列に反転可能であり、そのため外部磁界の増加に応
答して電気抵抗が減少する離散段を有する、磁気抵抗セ
ンサ。 （１４）前記基板が１１０の結晶面を有することを特徴
とする、上記（１３）に記載の磁気抵抗センサ。 （１５）前記基板がＭｇＯであることを特徴とする、上
記（１４）に記載の磁気抵抗センサ。 （１６）前記シード層が、基板上に直接形成された鉄の
第１の膜と、該鉄膜上に直接形成された白金の第２の膜
とを含むことを特徴とする、上記（１３）に記載の磁気
抵抗センサ。 （１７）さらに、前記基板から最も近いかまたは最も遠
い強磁性層と接触して、前記最も近いまたは最も遠い強
磁性層の磁化を固定するバイアス層を含むことを特徴と
する、上記（１３）に記載の磁気抵抗センサ。 （１８）さらに、前記センサの電気抵抗を電圧信号に変
換する感知回路を含むことを特徴とする、上記（１３）
に記載の磁気抵抗センサ。
を有する、基板上に形成した強磁性層と非磁性金属スペ
ーサ層の交互の多層スタックとを含み、各強磁性層が、
隣接するスペーサ層を横切って隣接する強磁性層に反強
磁性結合し、その磁化が、外部磁界が存在しない場合
に、前記隣接する強磁性層の磁化と逆平行に整列し、各
強磁性層が本質的に一軸性の磁気異方性を有し、その磁
化が、他の強磁性層の磁化が反転可能である磁界強度と
は異なる外部磁界強度で、前記逆平行整列から平行整列
に反転可能であり、それによって、外部磁界の増加に応
答して電気抵抗が減少する離散的段階を有する、磁気抵
抗センサ。 （２）前記基板が、その上に多層スタックが形成される
本質的に１１０の結晶面を有することを特徴とする、上
記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （３）前記基板がＭｇＯであることを特徴とする、上記
（２）に記載の磁気抵抗センサ。 （４）さらに、前記基板と前記多層スタックの間の基板
上に直接形成されたシード層を含むことを特徴とする、
上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （５）前記シード層が、前記基板上に直接形成された鉄
の第１の膜と、該鉄膜上に直接形成された白金の第２の
膜とを含むことを特徴とする、上記（４）に記載の磁気
抵抗センサ。 （６）前記強磁性層が本質的にパーマロイからなること
を特徴とする、上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （７）前記スペーサ層が本質的に銅からなることを特徴
とする、上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （８）各強磁性層が、他の強磁性層の磁気異方性とは異
なる磁気異方性を有することを特徴とする、上記（１）
に記載の磁気抵抗センサ。 （９）隣接する強磁性層の任意の対の反強磁性結合磁界
の強度が、隣接する強磁性層の他の対の反強磁性結合磁
界の強度と異なることを特徴とする、上記（１）に記載
の磁気抵抗センサ。 （１０）各スペーサ層の厚さが、他のスペーサ層の厚さ
と異なることを特徴とする、上記（１）に記載の磁気抵
抗センサ。 （１１）さらに、前記基板から最も近いまたは最も遠い
強磁性層と接触して、前記最も近いまたは最も遠い強磁
性層の磁化を固定するバイアス層を含むことを特徴とす
る、上記（１）に記載の磁気抵抗センサ。 （１２）さらに、前記センサの電気抵抗を電圧信号に変
換する感知回路を含むことを特徴とする、上記（１）に
記載の磁気抵抗センサ。 （１３）本質的に単結晶性の結晶面を有する基板と、基
板の結晶面上に形成されたシード層と、少なくとも３つ
のパーマロイ層と２つの銅スペーサ層を有し、隣接する
パーマロイ層が、中間銅スペーサ層を横切って互いに反
強磁性結合する、シード層上に形成されたパーマロイ層
と銅スペーサ層の交互の多層スタックとを含み、各パー
マロイ層の磁気モーメントが、外部磁界が存在しない場
合に、隣接するパーマロイ層の磁気モーメントと逆平行
に整列し、各パーマロイ層が、他のパーマロイ層の磁気
異方性とは異なる本質的に一軸性の磁気異方性を有し、
それによって、各パーマロイ層の磁気モーメントが、他
のパーマロイ層の磁気モーメントが反転可能である磁界
強度とは異なる外部磁界強度で、前記逆平行整列から平
行整列に反転可能であり、そのため外部磁界の増加に応
答して電気抵抗が減少する離散段を有する、磁気抵抗セ
ンサ。 （１４）前記基板が１１０の結晶面を有することを特徴
とする、上記（１３）に記載の磁気抵抗センサ。 （１５）前記基板がＭｇＯであることを特徴とする、上
記（１４）に記載の磁気抵抗センサ。 （１６）前記シード層が、基板上に直接形成された鉄の
第１の膜と、該鉄膜上に直接形成された白金の第２の膜
とを含むことを特徴とする、上記（１３）に記載の磁気
抵抗センサ。 （１７）さらに、前記基板から最も近いかまたは最も遠
い強磁性層と接触して、前記最も近いまたは最も遠い強
磁性層の磁化を固定するバイアス層を含むことを特徴と
する、上記（１３）に記載の磁気抵抗センサ。 （１８）さらに、前記センサの電気抵抗を電圧信号に変
換する感知回路を含むことを特徴とする、上記（１３）
に記載の磁気抵抗センサ。
【図１】従来技術の磁気記録ディスク・ドライブの簡略
化した断面図である。
化した断面図である。
【図２】カバーを取り外した図１の従来技術ディスク・
ドライブの上面図である。
ドライブの上面図である。
【図３】本発明による多重データ層磁気記録ディスク・
ドライブの簡略化した断面図である。
ドライブの簡略化した断面図である。
【図４】本発明によるデジタルＧＭＲセンサの概略断面
図である。
図である。
【図５】デジタルＧＭＲセンサ内の結晶多層スタックの
室温飽和磁気抵抗とスペーサ層の厚さの典型的な関係を
示し、かつ１１０結晶方向に沿って配向した結晶コバル
ト／銅多層についての具体的関係を示す図である。
室温飽和磁気抵抗とスペーサ層の厚さの典型的な関係を
示し、かつ１１０結晶方向に沿って配向した結晶コバル
ト／銅多層についての具体的関係を示す図である。
【図６】９つの強磁性層を有する結晶パーマロイ／銅多
層スタックを有するデジタルＧＭＲセンサの磁気抵抗と
平面内磁化の磁界依存性を示す図である。
層スタックを有するデジタルＧＭＲセンサの磁気抵抗と
平面内磁化の磁界依存性を示す図である。
【図７】９つの強磁性層を有する結晶パーマロイ／銅多
層スタックを有するデジタルＧＭＲセンサの磁気抵抗と
平面内磁化の磁界依存性を示す図である。
層スタックを有するデジタルＧＭＲセンサの磁気抵抗と
平面内磁化の磁界依存性を示す図である。
【図８】代表的な磁気ビットの組合せを示す２つのデー
タ層ディスクと、デジタルＧＭＲセンサによって遮断さ
れた場合の対応する信号出力の概略図である。
タ層ディスクと、デジタルＧＭＲセンサによって遮断さ
れた場合の対応する信号出力の概略図である。
【図９】増加する保磁力温度依存性および減少する保磁
力温度依存性を有する２つの異なる磁性材料について、
保磁力のグラフに関連する固定した書込み磁界のレベル
を温度の関数として示す図である。
力温度依存性を有する２つの異なる磁性材料について、
保磁力のグラフに関連する固定した書込み磁界のレベル
を温度の関数として示す図である。
【図１０】温度上昇とともに保磁力が異なる速度で減少
する２つの異なる磁性材料について、保磁力のグラフに
関連する可変の書込み磁界の２つのレベルを温度の関数
として示す図である。
する２つの異なる磁性材料について、保磁力のグラフに
関連する可変の書込み磁界の２つのレベルを温度の関数
として示す図である。
【図１１】可能な磁束レベルまたは磁気ワードそれぞれ
について、デジタルＧＭＲセンサの９つの強磁性層それ
ぞれの磁気モーメントの配向を示す図である。
について、デジタルＧＭＲセンサの９つの強磁性層それ
ぞれの磁気モーメントの配向を示す図である。
【図１２】２つのデータ層、それらの対応する磁気ワー
ド値、およびそれらの対応する磁束レベルについて、ビ
ット遷移の９つの可能な組合せを示す図である。
ド値、およびそれらの対応する磁束レベルについて、ビ
ット遷移の９つの可能な組合せを示す図である。
【図１３】デジタルＧＭＲセンサの抵抗が２つのデータ
層ディスクからの異なる磁束レベルに応答して変化する
際の離散的段階を示す図である。
層ディスクからの異なる磁束レベルに応答して変化する
際の離散的段階を示す図である。
【図１４】多重データ層ディスク状の個別のデータ層に
ついて、センサの出力信号を別々のデータ出力信号に変
換する検出回路のブロック図である。
ついて、センサの出力信号を別々のデータ出力信号に変
換する検出回路のブロック図である。
【図１５】図１１ないし図１３の２つのデータ層ディス
ク・ドライブ例の検出回路用の論理テーブルである。
ク・ドライブ例の検出回路用の論理テーブルである。
１０ ベース １１ カバー １２ ディスク・ドライブ・モータ １３ ガスケット １４ アクチュエータ １８ ハブ ２０ スライダ ２２ アーム ２４ サスペンション ５０ 潤滑膜 １３０ ランプ ２００ 多重データ層磁気ディスク ２０１ ディスク基板 ２０２ 下層 ２１０ 下部磁性層 ２２０ 減結合層 ２３０ 上部磁性層 ４００ デジタルＧＭＲ読取りセンサ ４０１ 基板 ４０３ シード層 ４０４ 鉄膜 ４０５ 白金膜 ４１０ 多層スタック ４４０ 保護層 ４５０ リード ４５２ リード ４６０ 電流源 ４６２ 感知回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/39
Claims (18)
- 【請求項１】基板と、 少なくとも３つの強磁性層を有する、基板上に形成した
強磁性層と非強磁性金属スペーサ層の交互の多層スタッ
クとを含み、 各強磁性層が、隣接するスペーサ層を横切って隣接する
強磁性層に反強磁性結合し、その磁化が、外部磁界が存
在しない場合に、前記隣接する強磁性層の磁化と逆平行
に整列し、 各強磁性層が本質的に一軸性の磁気異方性を有し、その
磁化が、他の強磁性層の磁化が反転可能である磁界強度
とは異なる外部磁界強度で、前記逆平行整列から平行整
列に反転可能であり、 それによって、外部磁界の増加に応答して電気抵抗が減
少する離散的段階を有する、磁気抵抗センサ。 - 【請求項２】前記基板が、その上に多層スタックが形成
される本質的に１１０の結晶面を有することを特徴とす
る、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】前記基板がＭｇＯであることを特徴とす
る、請求項２に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項４】さらに、前記基板と前記多層スタックの間
の基板上に直接形成されたシード層を含むことを特徴と
する、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項５】前記シード層が、前記基板上に直接形成さ
れた鉄の第１の膜と、該鉄膜上に直接形成された白金の
第２の膜とを含むことを特徴とする、請求項４に記載の
磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】前記強磁性層が本質的にパーマロイからな
ることを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項７】前記スペーサ層が本質的に銅からなること
を特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項８】各強磁性層が、他の強磁性層の磁気異方性
とは異なる磁気異方性を有することを特徴とする、請求
項１に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項９】隣接する強磁性層の任意の対の反強磁性結
合磁界の強度が、隣接する強磁性層の他の対の反強磁性
結合磁界の強度と異なることを特徴とする、請求項１に
記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項１０】各スペーサ層の厚さが、他のスペーサ層
の厚さと異なることを特徴とする、請求項１に記載の磁
気抵抗センサ。 - 【請求項１１】さらに、前記基板から最も近いまたは最
も遠い強磁性層と接触して、前記最も近いまたは最も遠
い強磁性層の磁化を固定するバイアス層を含むことを特
徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項１２】さらに、前記センサの電気抵抗を電圧信
号に変換する感知回路を含むことを特徴とする、請求項
１に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項１３】本質的に単結晶性の結晶面を有する基板
と、 基板の結晶面上に形成されたシード層と、 少なくとも３つのパーマロイ層と２つの銅スペーサ層を
有し、隣接するパーマロイ層が、中間銅スペーサ層を横
切って互いに反強磁性結合する、シード層上に形成され
たパーマロイ層と銅スペーサ層の交互の多層スタックと
を含み、 各パーマロイ層の磁気モーメントが、外部磁界が存在し
ない場合に、隣接するパーマロイ層の磁気モーメントと
逆平行に整列し、 各パーマロイ層が、他のパーマロイ層の磁気異方性とは
異なる本質的に一軸性の磁気異方性を有し、 それによって、各パーマロイ層の磁気モーメントが、他
のパーマロイ層の磁気モーメントが反転可能である磁界
強度とは異なる外部磁界強度で、前記逆平行整列から平
行整列に反転可能であり、そのため外部磁界の増加に応
答して電気抵抗が減少する離散段を有する、磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項１４】前記基板が１１０の結晶面を有すること
を特徴とする、請求項１３に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項１５】前記基板がＭｇＯであることを特徴とす
る、請求項１４に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項１６】前記シード層が、基板上に直接形成され
た鉄の第１の膜と、該鉄膜上に直接形成された白金の第
２の膜とを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の
磁気抵抗センサ。 - 【請求項１７】さらに、前記基板から最も近いかまたは
最も遠い強磁性層と接触して、前記最も近いまたは最も
遠い強磁性層の磁化を固定するバイアス層を含むことを
特徴とする、請求項１３に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項１８】さらに、前記センサの電気抵抗を電圧信
号に変換する感知回路を含むことを特徴とする、請求項
１３に記載の磁気抵抗センサ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/441,133 US5585986A (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Digital magnetoresistive sensor based on the giant magnetoresistance effect |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10547296A Expired - Fee Related JP3180023B2 (ja) | 1995-05-15 | 1996-04-25 | 巨大磁気抵抗効果に基づくデジタル磁気抵抗センサ |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3180023B2 (ja) |
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