JP3274318B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number
JP3274318B2
JP3274318B2 JP18312195A JP18312195A JP3274318B2 JP 3274318 B2 JP3274318 B2 JP 3274318B2 JP 18312195 A JP18312195 A JP 18312195A JP 18312195 A JP18312195 A JP 18312195A JP 3274318 B2 JP3274318 B2 JP 3274318B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
alloy
magnetic head
ferromagnetic layer
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP18312195A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0935212A (ja
Inventor
正路 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP18312195A priority Critical patent/JP3274318B2/ja
Priority to US08/674,942 priority patent/US5691864A/en
Publication of JPH0935212A publication Critical patent/JPH0935212A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3274318B2 publication Critical patent/JP3274318B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • 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
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • 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
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3929Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
    • G11B5/3932Magnetic biasing films
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3218Exchange coupling of magnetic films via an antiferromagnetic interface
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • 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
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B2005/3996Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置などの磁気再生装置やその他の磁気検出装置に搭載さ
れる薄膜磁気ヘッドに係り、特に、磁気抵抗効果を示す
磁性層と、この磁性層を交換異方性結合により磁化する
反強磁性層を有する薄膜磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】磁気媒体に高密度記録された磁気信号を
再生する薄膜磁気ヘッドとして、磁気抵抗効果を利用し
たものがある。この薄膜磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果
素子を構成する強磁性層の磁化方向が固定されるが、こ
の磁化方向を固定する方法として反強磁性層との交換異
方性結合を利用したものがある。反強磁性層による交換
異方性結合を利用したものとして図1に示すエクスチェ
ンジバイアス方式と、図2に示すスピンバルブ方式が挙
げられる。
【0003】図1はエクスチェンジバイアス方式の薄膜
磁気ヘッドの正面図である。ハードディスクなどの磁気
媒体の移動方向はZ方向であり、この磁気媒体からの洩
れ磁界の方向はY方向である。
【0004】図1に示すエクスチェンジバイアス方式の
薄膜磁気ヘッドでは、Al23などの下部絶縁層1の上
に、磁気抵抗効果素子(イ)を構成する軟磁性(SA
L)層2、非磁性(SHUNT)層3、磁気抵抗(M
R)効果を示す強磁性層4が順に積層されている。強磁
性層4の上にはトラック幅(Tw)を開けて反強磁性層
5が積層され、その上にリード層6が積層されている。
さらにその上に、Al23などの上部絶縁層7が積層さ
れている。
【0005】強磁性層4と反強磁性層5の両層の膜境界
面での交換異方性結合により、強磁性層4に縦バイアス
磁界が与えられてB領域はX方向へ単磁区化され、これ
に誘発されてトラック幅内のA領域にて強磁性層4がX
方向へ単磁区化される。定常電流は、リード層6から反
強磁性層5を経て強磁性層4に与えられる。強磁性層4
に定常電流が与えられると軟磁性層2からの静磁結合エ
ネルギーにより強磁性層4にY方向への横バイアス磁界
が与えられる。縦バイアス磁界と横バイアス磁界により
磁化された強磁性層4に磁気媒体からの洩れ磁界が与え
られると、この洩れ磁界の大きさに比例して定常電流に
対する電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化により洩
れ磁界が検出される。
【0006】図2に示すスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘ
ッドでは、下部絶縁層1上に、磁気抵抗効果素子(ロ)
を構成する軟磁性層8、非磁性導電層9、強磁性層4が
積層され、強磁性層4の上に反強磁性層5が設けられて
いる。定常電流は磁気抵抗効果素子(ロ)に与えられ
る。反強磁性層5との交換異方性結合により、強磁性層
4の磁化がY方向へ固定され、Z方向へ移動する磁気媒
体からの洩れ磁界が与えられると、軟磁性層8の磁化方
向が変化する。このとき、強磁性層4の固定磁化方向に
対する軟磁性層8の磁化方向の変化により、磁気抵抗効
果素子(ロ)の電気抵抗が変化し、洩れ磁界が検出でき
る。
【0007】上記磁気抵抗効果素子(イ)または(ロ)
において、強磁性層4はNi(ニッケル)−Fe(鉄)
系合金が使用される。また、反強磁性層5と強磁性層4
との交換異方性結合を実現するために、反強磁性層5と
してFe(鉄)−Mn(マンガン)合金が従来使用され
ている。Ni−Fe系合金とFe−Mn合金との境界面
での磁気モーメント間の交換相互作用により、強磁性層
4であるNi−Fe系合金の磁化が一軸方向へ異方性を
示す。その結果、Ni−Fe系合金に与えられる外部磁
界(H)と、Ni−Fe系合金の磁化(M)との関係を
示すヒステリシスなM−Hループが外部磁界の強度
(H)方向へシフトする。このM−Hループのシフト量
を以下において交換異方性磁界(Hex)と称する。N
i−Fe系合金との間で交換異方性結合を呈する反強磁
性層5としては、例えば面心立方格子(f,c,c規
則)となるFe−Mn合金が知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】強磁性層4と反強磁性
層5との交換異方性結合を利用した薄膜磁気ヘッドにお
いて求められる条件は以下の通りである。
【0009】交換異方性結合により強磁性層4に対し
X方向(図1)またはY方向(図2)へ充分な一軸方向
の磁気異方性を生じさせること、すなわち前記交換異方
性磁界(Hex)が大きいこと。耐腐蝕性において優
れること。熱の変化に対し、交換異方性結合による磁
気異方性が低下しないこと。すなわち温度変化に対して
前記交換異方性磁界(Hex)が変化しにくいこと。
【0010】ここで、従来反強磁性層5として使用され
ているFe−Mn合金は、前記に示すように、強磁性
層4との間で交換異方性結合を生じる磁性材料として選
択されたものであるが、前記で示す耐腐蝕性に関して
は劣る材料といえる。Fe−Mn合金は酸化により腐蝕
しやすい材料であり、この腐蝕により図1または図2に
示す薄膜磁気ヘッドにおいて層間の剥離の原因になりや
すい。また腐蝕によりFe−Mn合金自体の磁気特性に
変化を生じ、交換異方性結合による一軸方向への磁気異
方性が低下し、強磁性層4に対する単磁区化または磁化
方向の固定作用が低下する。
【0011】また、Fe−Mn合金を反強磁性層5とし
て使用した場合に、温度変化により交換異方性磁界(H
ex)が変化しやすい。後述する表6の右欄にはFe50
Mn50(at%)を反強磁性層として使用した場合の、
温度と交換異方性磁界(Hex)の変化との関係を示し
ている。表の右欄から、環境温度が120℃から14
0℃を越えると交換異方性磁界(Hex)が大きく低下
することが解る。この種の薄膜磁気ヘッドが使用される
ハードディスク装置などでは、磁気抵抗効果素子の周囲
温度が120℃程度に上昇し得る。このような高温環境
下において交換異方性磁界(Hex)が低下し、強磁性
層4の磁気異方性が低下すると、磁気媒体からの信号読
取り出力に対するノイズの比率が高くなる。
【0012】そこで、特開平6−76247号公報に
は、反強磁性層5として面心正方晶(f,c,t規則;
CuAuIの結晶構造)の規則的な結晶構造のNi−M
n合金を使用することが提案されている。前記公報に
は、反強磁性層5としてこの規則的な結晶構造のNi−
Mn合金を用いると、Ni−Fe系合金の強磁性層4と
の間で充分な交換異方性結合を呈し、また温度変化によ
る交換異方性磁界(Hex)の変化が少なく、さらに耐
腐蝕性に優れると記載されている。
【0013】しかし、この場合、図1または図2に示す
各層および反強磁性層5となる部分にNi−Mn合金を
スパッタリングなどで順次成膜した後、成膜後の磁気ヘ
ッドを高温で熱処理することが必要である。成膜状態の
Ni−Mn合金を面心正方晶(f,c,t規則;CuA
uIの結晶構造)の規則的な結晶構造にするためには、
熱処理温度の温度範囲は限られ、また熱処理時間も長く
必要になる。前記公報にも記載されているように、この
ときの熱処理温度は260℃に近い高温域の一定の温度
範囲内に限られ、また熱処理時間も数十時間が必要であ
る。またこの熱処理を数サイクル繰返すことが必要にな
ることもある。
【0014】上記の260℃程度の高温の熱処理は、例
えばスパッタリングにより成膜された各層の歪を除去す
るためなどに一般的に行われるアニール処理に比べて、
各層に対する影響が大きくなる。Ni−Mn合金を面心
正方晶の結晶構造とするために、一般的なアニール処理
よりも高い温度で且つ長時間の熱処理がなされると、図
1または図2に示す各磁性層間で相互拡散が生じるおそ
れがある。この相互拡散により各磁性層の磁気特性が変
化し、磁気ヘッド全体の特性に影響が生じる。
【0015】また、薄膜磁気ヘッドでは、金属による各
磁性層やリード層の他に有機絶縁層が設けられる。例え
ばハードディスク装置用では、図1または図2に示した
磁気検出用の薄膜磁気ヘッドの上にインダクティブ型の
記録用薄膜ヘッドが積層されるが、この薄膜磁気ヘッド
のコイル層などは有機絶縁層例えばポリイミド樹脂など
で絶縁される。このような層構造の磁気ヘッドに対し、
前述の高温で且つ長時間の熱処理が行われると、前記有
機絶縁層の絶縁破壊が生じるおそれがある。
【0016】また、Ni−Mn合金を規則的な結晶構造
とするためには前述のように限られた温度範囲で且つ長
時間の熱処理が行われるが、この熱処理の際の温度管理
および時間管理が繁雑で製造工程が増大し、作業負荷が
大きくなり、結果的に製造コストが高くなる。
【0017】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、耐腐蝕性に優れ、強磁性層との交換異方性結合
により一軸方向への磁化異方性を呈することができ、且
つ温度変化による交換異方性磁界の変化が少なく、さら
に高温で長時間の熱処理を不要にした反強磁性層を有す
る薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜磁気ヘッド
は、強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、交換異方性結
合により前記強磁性層を磁化する反強磁性層とを有する
薄膜磁気ヘッドにおいて、前記反強磁性層が不規則結晶
構造を有するRu(ルテニウム)−Mn(マンガン)合
金からなり、Ru原子の含有率は、15.5〜29.0
at%(原子%)であることを特徴とするものである。
【0019】た本発明は、強磁性層を含む磁気抵抗効
果素子と、交換異方性結合により前記強磁性層を磁化す
る反強磁性層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記
反強磁性層が不規則結晶構造を有するRh(ロディウ
ム)−Mn(マンガン)合金からなり、Rh原子の含有
率は、19.2〜32.8at%(原子%)であること
を特徴とするものである。
【0020】下において「〜」で示す数値範囲の臨界
は、全て「以上」および「以下」である。
【0021】上記のMn合金は不規則結晶構造を有する
ものであるが、この不規則結晶構造とは、面心正方格子
(f,c,t規則;CuAuI構造やCuAuII構
造)のような規則的な結晶構造でない状態を意味してい
る。すなわち本発明でのMn合金は、スパッタリングな
どにより成膜された後に、前記面心正方格子などの規則
的な結晶構造(CuAuI構造またはCuAuII構
造)とするための高温で且つ長時間の加熱処理を行なわ
ないものであり、不規則結晶構造とは、スパッタリング
などにより成膜されたままの状態、あるいはこれに通常
のアニール処理が施された状態である。
【0022】また本発明では、前記磁気抵抗効果素子
は、軟磁性層、非磁性層及び強磁性層の積層構造で形成
されることが好ましい。
【0023】あるいは本発明では、前記磁気抵抗効果素
子は、軟磁性層、非磁性導電層及び強磁性層の積層構造
で形成されることが好ましい。
【0024】
【作用】本発明は、Ru−Mn合金、Rh−Mn合金
Ru及びRhの含有率を適正な範囲に設定することによ
り、面心正方格子などの規則的な結晶構造(CuAuI
またはCuAuII構造など)にしなくても、すなわち
ほぼ成膜時の不規則結晶構造のままで、Ni−Fe系合
金の強磁性層との間で充分な交換異方性結合を呈するこ
とに着目したものである。
【0025】前記Ru−Mn合金やRh−Mn合金は、
従来の反強磁性層のFe−Mn合金に比べて耐腐蝕性に
優れ、また温度変化に対する交換異方性磁界(Hex)
の変動が少なくなる。よって不規則結晶構造の前記Mn
合金を反強磁性層として使用した薄膜磁気ヘッドは、耐
環境変化に強いものとなり、また磁気媒体からの洩れ磁
界の検出時にノイズが発生しにくく、高精度な磁気検出
が可能なものとなる。
【0026】また前記Ru−Mn合金及びRh−Mn
金は、不規則結晶構造で使用されるため、成膜後に、面
心立方格子などの規則的な結晶構造とするための、高温
で且つ長時間の加熱処理が不要である。よって、加熱に
よる各磁性層間の拡散による磁気特性の変化または劣化
や、有機絶縁層の絶縁破壊といった問題が生じないもの
となる。
【0027】また、表1及びに示すように、不規則
結晶構造のRu−Mn合金やRh−Mn合金では、R
原子、Rh原子の含有率が高くなると、耐腐蝕性が向上
される。ただし、Ni−Fe系合金の強磁性層との交換
異方性磁界(Hex)は、X原子の含有率がある値で極
大を示しその後さらに含有率が高くなるにつれて減少
し、ついには0(ゼロ)(Oe;エルステッド)になっ
てしまう。よって、X−Mn合金を反強磁性層として用
いる場合、X原子の含有率の範囲は、ある程度の耐腐蝕
性を発揮でき、しかも交換異方性磁界を得ることのでき
る範囲に限られる
【0028】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【0029】本発明では、図1に示すエクスチェンジバ
イアス方式の薄膜磁気ヘッドにおいて、磁気抵抗効果素
子(イ)の強磁性層(MR層)4に積層されるエクスチ
ェンジバイアス層すなわち反強磁性層5、または図2に
示すスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッドにおいて、磁気
抵抗効果素子(ロ)の強磁性層4に積層される反強磁性
層5として、不規則結晶構造のX−Mn合金が用いられ
る。X原子はRu、Rhのうちのいずれか1種あるいは
2種以上である。
【0030】図1では、下部絶縁層(例えばAl23
1、軟磁性層(例えばCo−Zr−Mo合金)2、非磁
性層(例えばTa)3、強磁性層(Ni−Fe系合金)
4、反強磁性層5の順にスパッタリングにより成膜され
る。同様に、図2では、下部絶縁層(例えばAl23
1、軟磁性層(Ni−Fe系合金)8、非磁性導電層
(例えばCu)9、強磁性層(Ni−Fe系合金)4、
反強磁性層5の順に成膜される。いずれも反強磁性層5
の上に上部絶縁層(例えばAl23)7が形成される。
【0031】本発明での反強磁性層5のX−Mn合金
は、スパッタリングにより成膜されたままの状態あるい
は歪みを除去するために一般的なアニール処理が施され
た状態であり、不規則結晶構造である。
【0032】以下の表1及びに示されるように、不
規則結晶構造のX−Mn合金では、X原子の含有率によ
り、耐腐蝕性および交換異方性磁界(Hex)の値が変
化する。そこで、反強磁性層5に使用されるのに好まし
いXの含有率の範囲を求めるために以下の実験1、2を
行った。表1及びはこの実験1、2の評価結果を表
わしたものである。
【0033】(実験1)Hexの測定 ガラス基板上に、バリア層としてTaを膜厚200オン
グストロームに、その上に強磁性層としてNi80Fe20
(at%)合金を膜厚200オングストロームに、さら
にその上に反強磁性層として使用される前記X−Mn合
金をXの含有率を変えて膜厚300オングストローム
に、その上にバリア層としてTaを膜厚200オングス
トロームに、それぞれスパッタリング成膜し積層したも
のを使用した。成膜はRFコンベンショナル装置を使用
した。Mnターゲット(8"φ)にRu、Rhの10m
m×10mm×1mmのペレットを適宜配置し、膜組成
を調整した。成膜中には±50(Oe)の磁界を印加し
た。X−Mn合金の結晶構造を変化させるような加熱処
理は行なわず、X−Mn合金は不規則結晶構造の状態で
実験を行なった。
【0034】この積層体に外部磁界を与え、強磁性層
(Ni80Fe20合金)の所定の一軸方向の異方性磁化を
測定し、M−Hループを求めた。このM−Hループのシ
フト量から交換異方性磁界(Hex)を求めた。
【0035】(実験2)耐腐蝕性(耐食性)の測定 ガラス基板上に、バリア層としてTaを膜厚200オン
グストロームに、その上にX−Mn合金をXの含有率を
変えて膜厚300オングストロームに、それぞれスパッ
タリング成膜し積層したものを用いた。各層を蒸着した
後、X−Mn合金の不規則結晶構造を変化させるような
加熱処理は行っていない。このように形成された試料を
気温80℃、相対湿度90%の条件下に96時間放置し
た後、X−Mn合金の20mm角表面を顕微鏡観察し
て、腐食面積を測定した。腐食面積がX−Mn合金全体
の面積に対して0%のときを「◎」、0〜10%のとき
を「○」、10〜70%のときを「△」、70%以上の
ときを「×」で表した。
【0036】上記実験の結果を以下に示す。 (Ru−Mn合金について) Ru−Mn合金を用いて、上記実験1、2を行い、耐腐
蝕性(耐食性)と交換異方性磁界(Hex)を調べた。
この結果を表1に示す。
【0037】表1では、Ruの含有率が0.0〜8.2
at%のとき耐食性は×である。しかしRuの含有率が
15.5at%以上になると△になり、29.0at%
以上で○、44.0at%以上で◎となる。つまり、R
u原子の含有率が多くなると耐食性は向上する。よっ
て、耐食性においては、Ruの含有率が15.5at%
以上とすることが反強磁性層として使用するのに好まし
い。
【0038】また、表1より、不規則結晶構造のRu−
Mn合金は、Hexが薄膜磁気ヘッドとして使用可能な
値を示していることが分かる。HexはRuの含有率が
0.0〜22.0at%ではRuの含有率と比例して増
加していく。そして、20〜25at%で最大となると
考えられる。そして、Ruの含有率が29.0at%以
上になるとHexは減少し、含有率50.5at%で
0.0(Oe;エルステッド)となる。よって、Hex
の値をみると反強磁性層として使用できるのは、Ruの
含有率がほぼ45at%以下のときである
【0039】
【表1】
【0040】(Rh−Mn合金について) Rh−Mn合金に関して実験1、2を行い、耐食性、H
exを調べた結果を表2に示す。耐食性はRhの含有率
が19.2at%で△になり、含有率が上がるにつれて
耐食性は向上する。よって、耐食性において、Rhの含
有率が19.2at%以上のとき反強磁性層として使用
可能である。
【0041】また、HexはRuの含有率が5.1〜1
9.2at%ではRhの含有率と比例して増加し、15
〜20at%で最大になると考えられる。また、Rhの
含有率が22.4at%以上になるとHexは減少し、
45.1at%で0.0(Oe)となる。よって、He
xの値をみると反強磁性層として使用できるのは、Rh
の含有率がほぼ40at%以下のときである
【0042】
【表2】
【0043】実験3) 次に、X−Mn合金を反強磁性層として用いた場合に、
温度変化に対する交換異方性磁界(Hex)の変化につ
いて調べた。
【0044】不規則結晶構造のX−Mn合金を反強磁性
層とする実施例としては、実験1の結果からHex値の
最も大きかったRh−Mn合金を用いた。比較例として
は従来のFe−Mn合金を反強磁性層としたものを用い
た。
【0045】試料は、実験1に使用したものと同じであ
り、ガラス基板上にバリアー層として、Taを厚さ20
0オングストロームに、強磁性層としてNi80Fe
20(at%)を厚さ200オングストロームに、その上
に反強磁性層としてRh22.4Mn77.6(at%)(実施
例)、またはFe50Mn50(at%)(比較例)を厚さ
300オングストロームに、さらにその上にバリア層と
してTaを厚さ200オングストロームにそれぞれスパ
ッタリングして積層した。なお、反強磁性層が規則的な
結晶構造となるような熱処理は行なわなかった。
【0046】上記実施例と比較例の試料を真空中に設置
し、温度を24〜260℃まで上げて、真空中でM−H
ループを測定し、それぞれの温度での交換異方性磁界
(Hex)を求めた。
【0047】上記実験の結果を表に示す。また、図3
は表に基づいて温度と交換異方性磁界との変化率を示
したものである。
【0048】表と図3とから、温度が24℃のとき、
反強磁性層としてRh22.4Mn77.6を用いた方が、反強
磁性層をFe50Mn50としたものよりもHex値が大き
いことが解る。温度が上昇するにつれ、両試料共にHe
x値は減少していくが、いずれの温度においても、Rh
22.4Mn77.6を用いた方がHexの値が高くなってい
る。Rh22.4Mn77.6を用いた試料では、260℃で交
換異方性磁界(Hex)が0(Oe)になるが、Fe50
Mn50を用いた試料では、180℃でHexが0(O
e)となる。
【0049】前記したように、ハードディスク装置など
の、磁気再生装置では、システム内の温度が通常は12
0℃程度まで上昇し得る。このような使用環境におい
て、反強磁性層として、Fe−Mn合金を用いた薄膜磁
気ヘッドでは、180℃で交換異方性結合を呈しなくな
って強磁性層の磁化異方性が極端に低下し、再生出力の
ノイズが非常に高くなる。一方、Rh−Mn合金を反強
磁性層として用いた薄膜磁気ヘッドでは、200℃以上
の使用環境下であっても、交換異方性磁界が0にならな
い。また120℃では、Hexが30.5(Oe)と非
常に高い値を保つ。反強磁性層としてRh−Mn合金を
用いた薄膜磁気ヘッドでは、使用環境の温度が上昇して
も、強磁性層の一軸異方性を安定させることができ、再
生出力へのノイズ成分を低減できることが解る。
【0050】
【表3】
【0051】
【発明の効果】以上のように本発明の薄膜磁気ヘッドで
は、不規則結晶構造のX−Mn合金を反強磁性層として
使用し、X原子の含有率を選択することにより、強磁性
層との間で安定した交換異方性結合を呈するものとな
る。またこの合金は耐腐蝕性に優れ、また温度変化によ
る交換異方性磁界の変化が小さくなる。よって使用環境
の変化に強い薄膜磁気ヘッドを構成できる。
【0052】不規則結晶構造のX−Mn合金は、スパッ
タリングなどで成膜したままの状態であり、特殊な加熱
処理工程が不要である。よって、熱処理の工程が不要で
あり、薄膜磁気ヘッドの製造工程を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エクスチェンジバイアス方式の薄膜磁気ヘッド
の正面(断面)図、
【図2】スピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッドの正面(断
面)図、
【図3】実験3における温度と交換異方性磁界との関係
を示す線図、
【符号の説明】
1 下部絶縁層 2 軟磁性(SAL)層 3 非磁性(SHUNT)層 4 強磁性層 5 反強磁性層 6 リード層 7 上部絶縁層 8 軟磁性層 9 非磁性導電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−103537(JP,A) 特開 平9−16918(JP,A) 特開 平8−287426(JP,A) 特開 平8−249616(JP,A) 特開 平8−241506(JP,A) 特開 平8−235540(JP,A) 特開 平7−65328(JP,A) 特開 平6−314617(JP,A) 特開 平9−81915(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/39

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、交
    換異方性結合により前記強磁性層を磁化する反強磁性層
    とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記反強磁性層が
    不規則結晶構造を有するRu(ルテニウム)−Mn(マ
    ンガン)合金からなり、Ru原子の含有率は、15.5
    〜29.0at%(原子%)であることを特徴とする薄
    膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、交
    換異方性結合により前記強磁性層を磁化する反強磁性層
    とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記反強磁性層が
    不規則結晶構造を有するRh(ロディウム)−Mn(マ
    ンガン)合金からなり、Rh原子の含有率は、19.2
    〜32.8at%(原子%)であることを特徴とする薄
    膜磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記磁気抵抗効果素子は、軟磁性層、非
    磁性層及び強磁性層の積層構造で形成される請求項1
    たは2に記載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記磁気抵抗効果素子は、軟磁性層、非
    磁性導電層及び強磁性層の積層構造で形成される請求項
    または2に記載の薄膜磁気ヘッド。
JP18312195A 1995-07-19 1995-07-19 薄膜磁気ヘッド Expired - Fee Related JP3274318B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18312195A JP3274318B2 (ja) 1995-07-19 1995-07-19 薄膜磁気ヘッド
US08/674,942 US5691864A (en) 1995-07-19 1996-07-03 Magnetoresistive head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18312195A JP3274318B2 (ja) 1995-07-19 1995-07-19 薄膜磁気ヘッド

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11289934A Division JP2000082205A (ja) 1999-10-12 1999-10-12 薄膜磁気ヘッド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0935212A JPH0935212A (ja) 1997-02-07
JP3274318B2 true JP3274318B2 (ja) 2002-04-15

Family

ID=16130164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18312195A Expired - Fee Related JP3274318B2 (ja) 1995-07-19 1995-07-19 薄膜磁気ヘッド

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5691864A (ja)
JP (1) JP3274318B2 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5880910A (en) * 1994-12-29 1999-03-09 Yamaha Corporation Magneto-resistive reading head with two slanted longitudinal bias films and two slanted leads
JP3291208B2 (ja) 1996-10-07 2002-06-10 アルプス電気株式会社 磁気抵抗効果型センサおよびその製造方法とそのセンサを備えた磁気ヘッド
JPH10256038A (ja) * 1997-03-13 1998-09-25 Sharp Corp 交換結合膜およびその製造方法並びに磁気抵抗効果素子
US6166891A (en) * 1997-06-30 2000-12-26 Read-Rite Corporation Magnetoresistive sensor for high temperature environment using iridium manganese
JPH1197764A (ja) * 1997-09-18 1999-04-09 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置
JP2962415B2 (ja) 1997-10-22 1999-10-12 アルプス電気株式会社 交換結合膜
JP3269999B2 (ja) * 1997-12-09 2002-04-02 アルプス電気株式会社 薄膜磁気ヘッドの製造方法
JP3831514B2 (ja) * 1998-03-06 2006-10-11 Tdk株式会社 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド
US6249773B1 (en) * 1998-03-26 2001-06-19 International Business Machines Corp. Electronic commerce with shopping list builder
JP3212567B2 (ja) * 1999-01-27 2001-09-25 アルプス電気株式会社 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
US6460243B1 (en) * 1999-11-22 2002-10-08 International Business Machines Corporation Method of making low stress and low resistance rhodium (RH) leads
US6693775B1 (en) 2000-03-21 2004-02-17 International Business Machines Corporation GMR coefficient enhancement for spin valve structures
US6856494B2 (en) 2000-03-24 2005-02-15 Alps Electric Co., Ltd. Spin-valve type thin film magnetic element having bias layers and ferromagnetic layers
US7189583B2 (en) 2003-07-02 2007-03-13 Micron Technology, Inc. Method for production of MRAM elements
DE102006028698B3 (de) * 2006-06-22 2007-12-13 Siemens Ag OMR-Sensor und Anordnung aus solchen Sensoren

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663685A (en) * 1985-08-15 1987-05-05 International Business Machines Magnetoresistive read transducer having patterned longitudinal bias
US4755897A (en) * 1987-04-28 1988-07-05 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor with improved antiferromagnetic film
US5315468A (en) * 1992-07-28 1994-05-24 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor having antiferromagnetic layer for exchange bias
US5408377A (en) * 1993-10-15 1995-04-18 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor with improved ferromagnetic sensing layer and magnetic recording system using the sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US5691864A (en) 1997-11-25
JPH0935212A (ja) 1997-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6295186B1 (en) Spin-valve magnetoresistive Sensor including a first antiferromagnetic layer for increasing a coercive force and a second antiferromagnetic layer for imposing a longitudinal bias
US7265948B2 (en) Magnetoresistive element with oxide magnetic layers and metal magnetic films deposited thereon
US6340520B1 (en) Giant magnetoresistive material film, method of producing the same magnetic head using the same
JP3263016B2 (ja) スピンバルブ型薄膜素子
JP3255872B2 (ja) スピンバルブ型薄膜素子及びその製造方法
JP3137580B2 (ja) 磁性多層膜、磁気抵抗効果素子および磁気変換素子
JP3574186B2 (ja) 磁気抵抗効果素子
JP5383145B2 (ja) 磁気再生ヘッド
JP3274318B2 (ja) 薄膜磁気ヘッド
JPH05347013A (ja) 磁気記録再生装置
JP2008186496A (ja) 磁気ヘッド
US6765769B2 (en) Magnetoresistive-effect thin film, magnetoresistive-effect element, and magnetoresistive-effect magnetic head
US5776537A (en) Method of characterizing exchange coupling for magnetoresistive sensor
JP2924819B2 (ja) 磁気抵抗効果膜及びその製造方法
US5668523A (en) Magnetoresistive sensor employing an exchange-bias enhancing layer
US5872690A (en) Magnetic transducer and magnetic recording device utilizing material in which undirectional anisotropy can be formed
KR19990013803A (ko) 자기헤드
JP3393963B2 (ja) 交換結合膜および磁気抵抗効果素子
JP3647306B2 (ja) 磁気抵抗素子及び磁気抵抗メモリ素子
JPH10289421A (ja) 磁気抵抗効果多層膜の製造方法
JP3854107B2 (ja) スピンバルブ型薄膜素子及びこのスピンバルブ型薄膜素子を用いた薄膜磁気ヘッド
JP2699959B2 (ja) 磁気抵抗効果素子
JP2000082205A (ja) 薄膜磁気ヘッド
JP2000048328A (ja) 磁気抵抗効果素子の製造方法
JPH10172119A (ja) 磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法

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: 20020122

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090201

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100201

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100201

Year of fee payment: 8

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100201

Year of fee payment: 8

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees