JP3420154B2 - 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気ヘッド及び磁気記録再生装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一方向異方性を利
用した磁気トランスデューサーを備える磁気ヘッド及び
その磁気ヘッドを使用して情報の再生を行う磁気記録再
生装置に関する。
用した磁気トランスデューサーを備える磁気ヘッド及び
その磁気ヘッドを使用して情報の再生を行う磁気記録再
生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気トランスデューサーの抵抗変化が、
非磁性層を介した磁性層間における伝導電子のもつスピ
ンに依存した電気伝導、及び、それに付随する層界面で
のスピン依存性散乱に帰される磁気抵抗効果が知られて
いる。この磁気抵抗効果は巨大磁気抵抗効果やスピンバ
ルブと呼ばれている。
非磁性層を介した磁性層間における伝導電子のもつスピ
ンに依存した電気伝導、及び、それに付随する層界面で
のスピン依存性散乱に帰される磁気抵抗効果が知られて
いる。この磁気抵抗効果は巨大磁気抵抗効果やスピンバ
ルブと呼ばれている。
【０００３】欧州特許ＥＰ−４９０６０８Ａ２には、ス
ピンバルブ効果を利用した磁気トランスデューサー（以
下、スピンバルブセンサーと称す）が記載されている。
このスピンバルブセンサーは、非磁性膜によって分離さ
れた強磁性膜Ａと強磁性膜Ｂを含む適切なる物質上に形
成された積層構造を含有する。代表的なスピンバルブセ
ンサーの積層構造は、強磁性膜Ｂ、非磁性膜、強磁性膜
Ａ、反強磁性膜をこの順序に積層したものである。ここ
で、最下層が強磁性膜Ｂ、最上層部が反強磁性膜であ
る。以下、本明細書ではこのような積層構造の積層膜を
「強磁性膜Ｂ／非磁性膜／強磁性膜Ａ／反強磁性膜」の
ように表記する。
ピンバルブ効果を利用した磁気トランスデューサー（以
下、スピンバルブセンサーと称す）が記載されている。
このスピンバルブセンサーは、非磁性膜によって分離さ
れた強磁性膜Ａと強磁性膜Ｂを含む適切なる物質上に形
成された積層構造を含有する。代表的なスピンバルブセ
ンサーの積層構造は、強磁性膜Ｂ、非磁性膜、強磁性膜
Ａ、反強磁性膜をこの順序に積層したものである。ここ
で、最下層が強磁性膜Ｂ、最上層部が反強磁性膜であ
る。以下、本明細書ではこのような積層構造の積層膜を
「強磁性膜Ｂ／非磁性膜／強磁性膜Ａ／反強磁性膜」の
ように表記する。
【０００４】強磁性膜のひとつ、例えば、強磁性膜Ａの
磁化方向は外部印加磁場ゼロで、強磁性膜Ｂの磁化方向
と垂直に固定されている。この強磁性膜Ａの磁化方向の
固定は、反強磁性膜を隣接させて反強磁性膜と強磁性膜
Ａとの界面で発生する交換結合によって強磁性膜Ａに一
方向異方性を付与することによりなされる。そのため、
強磁性膜Ａは固定層と呼ばれ、本明細書においても固定
層なる表現を用いることにする。固定層の代表的な磁化
の固定方向は浮上面と垂直な方向である。
磁化方向は外部印加磁場ゼロで、強磁性膜Ｂの磁化方向
と垂直に固定されている。この強磁性膜Ａの磁化方向の
固定は、反強磁性膜を隣接させて反強磁性膜と強磁性膜
Ａとの界面で発生する交換結合によって強磁性膜Ａに一
方向異方性を付与することによりなされる。そのため、
強磁性膜Ａは固定層と呼ばれ、本明細書においても固定
層なる表現を用いることにする。固定層の代表的な磁化
の固定方向は浮上面と垂直な方向である。
【０００５】一方、強磁性膜Ｂの磁化方向は外部磁場に
よって自由に回転することができるために、自由層と呼
ばれている。スピンバルブセンサーでは磁性媒体から発
生する磁場を印加磁場として、この磁場に応じて自由層
の磁化方向が自由に回転し、その結果、固定層の磁化方
向と自由層の磁化方向のなす角度に変化が生ずる。スピ
ンバルブセンサーは、これら固定層と自由層の磁化方向
のなす角度の変化に応じて電気抵抗が変化することを利
用して磁性媒体からの磁気的信号を電気的信号に変換す
る磁気抵抗センサーである。
よって自由に回転することができるために、自由層と呼
ばれている。スピンバルブセンサーでは磁性媒体から発
生する磁場を印加磁場として、この磁場に応じて自由層
の磁化方向が自由に回転し、その結果、固定層の磁化方
向と自由層の磁化方向のなす角度に変化が生ずる。スピ
ンバルブセンサーは、これら固定層と自由層の磁化方向
のなす角度の変化に応じて電気抵抗が変化することを利
用して磁性媒体からの磁気的信号を電気的信号に変換す
る磁気抵抗センサーである。
【０００６】次に、固定層用反強磁性膜について説明す
る。例えば特開昭５４−１０９９７号公報には、強磁性
ＮｉＦｅ合金膜と反強磁性ＦｅＭｎ合金膜の交換結合
は、ＮｉＦｅ合金膜に一方向異方性を生じさせ、ＮｉＦ
ｅ合金膜の磁化曲線を原点から磁場軸の方向にシフトさ
せることが開示されている。また、この磁化曲線の原点
からのシフト量を結合磁界と定義し、本明細書でも、適
宜、この結合磁界という表現を用いることにする。
る。例えば特開昭５４−１０９９７号公報には、強磁性
ＮｉＦｅ合金膜と反強磁性ＦｅＭｎ合金膜の交換結合
は、ＮｉＦｅ合金膜に一方向異方性を生じさせ、ＮｉＦ
ｅ合金膜の磁化曲線を原点から磁場軸の方向にシフトさ
せることが開示されている。また、この磁化曲線の原点
からのシフト量を結合磁界と定義し、本明細書でも、適
宜、この結合磁界という表現を用いることにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第５７２６８
３８号には、反強磁性膜としてＮｉＯが記載されてい
る。また、発明者らは、反強磁性膜として、ＮｉＯ／Ｆ
ｅ2Ｏ3積層膜（但し、Ｆｅ 2Ｏ3は数ｎｍと極薄）、Ｎｉ
Ｏ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜（但し、Ｆｅ2Ｏ3，ＣｏＯ
は数ｎｍと極薄）を発明し、現在特許出願中である。
３８号には、反強磁性膜としてＮｉＯが記載されてい
る。また、発明者らは、反強磁性膜として、ＮｉＯ／Ｆ
ｅ2Ｏ3積層膜（但し、Ｆｅ 2Ｏ3は数ｎｍと極薄）、Ｎｉ
Ｏ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜（但し、Ｆｅ2Ｏ3，ＣｏＯ
は数ｎｍと極薄）を発明し、現在特許出願中である。
【０００８】スピンバルブセンサーの固定層用強磁性膜
と反強磁性膜との交換結合膜には、（１）反強磁性膜が
高耐触性を示すこと、（２）大きな一方向異方性エネル
ギー定数を有すること（高結合磁界）、（３）高ブロッ
キング温度を示すこと、（４）反強磁性膜が高比抵抗を
有すること、（５）反強磁性膜を高交換結合特性を維持
しつつ薄膜化できること、（６）結合磁界を得るための
熱処理温度が低いこと、が要求される。ここで、ブロッ
キング温度とは、結合磁界の消失する温度と定義され
る。
と反強磁性膜との交換結合膜には、（１）反強磁性膜が
高耐触性を示すこと、（２）大きな一方向異方性エネル
ギー定数を有すること（高結合磁界）、（３）高ブロッ
キング温度を示すこと、（４）反強磁性膜が高比抵抗を
有すること、（５）反強磁性膜を高交換結合特性を維持
しつつ薄膜化できること、（６）結合磁界を得るための
熱処理温度が低いこと、が要求される。ここで、ブロッ
キング温度とは、結合磁界の消失する温度と定義され
る。
【０００９】ＮｉＯ膜、ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜、ある
いはＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜と強磁性膜との交
換結合膜は、上記（１）から（６）の条件を満足する。
しかしながら、面記録密度４０Ｇｂ／ｉｎ2を超える高
密度磁気デイスク装置対応磁気トランスデューサーで
は、磁気トランスデューサーを構成する、上部シールド
膜−下部シールド膜間距離を約１００ｎｍ以下に狭ギャ
ップ化しなければならない。そのためには、下記の理由
により、高交換結合特性を維持しつつ、酸化物反強磁性
膜であるＮｉＯ膜、ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜、あるいは
ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜におけるＮｉＯを、約
４０ｎｍ以下に薄膜化しなければならない。
いはＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜と強磁性膜との交
換結合膜は、上記（１）から（６）の条件を満足する。
しかしながら、面記録密度４０Ｇｂ／ｉｎ2を超える高
密度磁気デイスク装置対応磁気トランスデューサーで
は、磁気トランスデューサーを構成する、上部シールド
膜−下部シールド膜間距離を約１００ｎｍ以下に狭ギャ
ップ化しなければならない。そのためには、下記の理由
により、高交換結合特性を維持しつつ、酸化物反強磁性
膜であるＮｉＯ膜、ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜、あるいは
ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜におけるＮｉＯを、約
４０ｎｍ以下に薄膜化しなければならない。
【００１０】一般に、磁気トランスデューサーは、基板
側から、下部シールド膜、下部ギャップ膜、たとえば反
強磁性膜／強磁性膜Ａ／非磁性膜／強磁性膜Ｂより構成
されるスピンバルブセンサー部、上部ギャップ膜、上部
シールド膜を順次積層して構成される。反強磁性膜を除
くスピンバルブセンサー部はトータルで概ね約３０ｎ
ｍ、上部ギャップ膜は概ね約３０ｎｍ必要である。Ｎｉ
Ｏ膜、ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜、あるいはＮｉＯ／Ｆｅ
2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜は、絶縁特性に優れることから、下
部ギャップ膜を兼ねることができる。ＮｉＯ上のＦｅ2
Ｏ3、ＣｏＯについては、それぞれ２ｎｍ、０．５ｎｍ
程度必要である。従って、４０Ｇｂ／ｉｎ2を超える高
密度磁気デイスク装置対応磁気トランスデューサーで
は、酸化物反強磁性膜であるＮｉＯを、高交換結合特性
を維持しつつ約４０ｎｍ以下に薄膜化しなければならな
い。
側から、下部シールド膜、下部ギャップ膜、たとえば反
強磁性膜／強磁性膜Ａ／非磁性膜／強磁性膜Ｂより構成
されるスピンバルブセンサー部、上部ギャップ膜、上部
シールド膜を順次積層して構成される。反強磁性膜を除
くスピンバルブセンサー部はトータルで概ね約３０ｎ
ｍ、上部ギャップ膜は概ね約３０ｎｍ必要である。Ｎｉ
Ｏ膜、ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜、あるいはＮｉＯ／Ｆｅ
2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜は、絶縁特性に優れることから、下
部ギャップ膜を兼ねることができる。ＮｉＯ上のＦｅ2
Ｏ3、ＣｏＯについては、それぞれ２ｎｍ、０．５ｎｍ
程度必要である。従って、４０Ｇｂ／ｉｎ2を超える高
密度磁気デイスク装置対応磁気トランスデューサーで
は、酸化物反強磁性膜であるＮｉＯを、高交換結合特性
を維持しつつ約４０ｎｍ以下に薄膜化しなければならな
い。
【００１１】そこで、本発明の目的は、強磁性膜と酸化
物反強磁性膜からなる交換結合膜において、高交換結合
特性を維持しつつ、酸化物反強磁性膜を薄くできる技術
を提供することにある。さらには、この交換結合膜を用
いた磁気トランスデューサー、磁気ヘッド及び磁気記録
再生装置を提供することにある。
物反強磁性膜からなる交換結合膜において、高交換結合
特性を維持しつつ、酸化物反強磁性膜を薄くできる技術
を提供することにある。さらには、この交換結合膜を用
いた磁気トランスデューサー、磁気ヘッド及び磁気記録
再生装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】強磁性膜と該強磁性膜に
密着する酸化物反強磁性膜との磁性積層膜（交換結合
膜）を考えるとき、前記目的は、ＮｉＯ膜、ＮｉＯ／Ｆ
ｅ2Ｏ3積層膜、あるいはＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層
膜といった酸化物反強磁性膜の下地膜としてＺｎＯを配
置することにより達成される。
密着する酸化物反強磁性膜との磁性積層膜（交換結合
膜）を考えるとき、前記目的は、ＮｉＯ膜、ＮｉＯ／Ｆ
ｅ2Ｏ3積層膜、あるいはＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層
膜といった酸化物反強磁性膜の下地膜としてＺｎＯを配
置することにより達成される。
【００１３】すなわち、本発明による磁気ヘッドは、反
強磁性膜と強磁性膜とを順次積層してなる磁性積層膜を
含む磁気ヘッドにおいて、反強磁性膜はＮｉＯ膜、Ｎｉ
Ｏからなる膜上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成された積層
膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜）、又はＮｉＯからなる膜
上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成されその上にＣｏＯから
なる膜が形成された積層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ
積層膜）であり、反強磁性膜の下地膜としてＺｎＯ膜を
配置したことを特徴とする。
強磁性膜と強磁性膜とを順次積層してなる磁性積層膜を
含む磁気ヘッドにおいて、反強磁性膜はＮｉＯ膜、Ｎｉ
Ｏからなる膜上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成された積層
膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜）、又はＮｉＯからなる膜
上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成されその上にＣｏＯから
なる膜が形成された積層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ
積層膜）であり、反強磁性膜の下地膜としてＺｎＯ膜を
配置したことを特徴とする。
【００１４】また、本発明による磁気ヘッドは、反強磁
性膜と、反強磁性膜により磁化方向が固定される第１の
強磁性膜と、外部磁界に応じて磁化方向が自由に変化す
る第２の強磁性膜と、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜
を磁気的に分離する非磁性膜と、第２の強磁性膜上に設
けられた一対の電極とを含む磁気ヘッドにおいて、反強
磁性膜はＮｉＯ膜、ＮｉＯからなる膜上にＦｅ2Ｏ3から
なる膜が形成された積層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層
膜）、ＮｉＯからなる膜上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成
されその上にＣｏＯからなる膜が形成された積層膜（Ｎ
ｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜）のいずれかであり、反
強磁性膜の下地膜としてＺｎＯ膜を配置したことを特徴
とする。
性膜と、反強磁性膜により磁化方向が固定される第１の
強磁性膜と、外部磁界に応じて磁化方向が自由に変化す
る第２の強磁性膜と、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜
を磁気的に分離する非磁性膜と、第２の強磁性膜上に設
けられた一対の電極とを含む磁気ヘッドにおいて、反強
磁性膜はＮｉＯ膜、ＮｉＯからなる膜上にＦｅ2Ｏ3から
なる膜が形成された積層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層
膜）、ＮｉＯからなる膜上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成
されその上にＣｏＯからなる膜が形成された積層膜（Ｎ
ｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜）のいずれかであり、反
強磁性膜の下地膜としてＺｎＯ膜を配置したことを特徴
とする。
【００１５】ＮｉＯ膜、ＮｉＯからなる膜上にＦｅ2Ｏ3
からなる膜が形成された積層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層
膜）、あるいはＮｉＯからなる膜上にＦｅ2Ｏ3からなる
膜が形成されその上にＣｏＯからなる膜が形成された積
層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜）からなる酸化
物反強磁性膜と強磁性膜との交換結合膜において、酸化
物反強磁性膜の下地膜としてＺｎＯ膜を用いることによ
り、ＮｉＯ膜の膜厚を２０〜４０ｎｍと薄膜化しても、
十分な結合磁界を得ることが可能となる。
からなる膜が形成された積層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層
膜）、あるいはＮｉＯからなる膜上にＦｅ2Ｏ3からなる
膜が形成されその上にＣｏＯからなる膜が形成された積
層膜（ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜）からなる酸化
物反強磁性膜と強磁性膜との交換結合膜において、酸化
物反強磁性膜の下地膜としてＺｎＯ膜を用いることによ
り、ＮｉＯ膜の膜厚を２０〜４０ｎｍと薄膜化しても、
十分な結合磁界を得ることが可能となる。
【００１６】本発明による磁気記録再生装置は、情報を
記録する磁気記録媒体と、磁気記録媒体に記録された情
報を読み取るための磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記
録媒体上の所定の位置へ移動させるためのアクチュエー
ター手段と、アクチェーター手段を制御する制御手段と
を含む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。
記録する磁気記録媒体と、磁気記録媒体に記録された情
報を読み取るための磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記
録媒体上の所定の位置へ移動させるためのアクチュエー
ター手段と、アクチェーター手段を制御する制御手段と
を含む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。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、本発明による磁性積層膜（交換結合
膜）の作製方法について説明する。磁性積層膜はスパッ
タリング法により作製した。最も簡単な膜の構成を図１
の断面模式図に示す。基板１００上に、下地膜１と酸化
物反強磁性膜１０２と強磁性膜１０１とを順次スパッタ
リングにより成長させた。基板１００にはガラスを用い
た。強磁性膜１０１にはＮｉＦｅ合金膜を用いた。下地
膜１にはＺｎＯを用いた。酸化物反強磁性膜１０２は、
反強磁性膜２，３より構成し、それぞれＮｉＯ、Ｆｅ2
Ｏ3膜を用いた。最も代表的な膜構成は、ガラス／Ｚｎ
Ｏ（５ｎｍ）／ＮｉＯ（２０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎ
ｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）である。
て説明する。まず、本発明による磁性積層膜（交換結合
膜）の作製方法について説明する。磁性積層膜はスパッ
タリング法により作製した。最も簡単な膜の構成を図１
の断面模式図に示す。基板１００上に、下地膜１と酸化
物反強磁性膜１０２と強磁性膜１０１とを順次スパッタ
リングにより成長させた。基板１００にはガラスを用い
た。強磁性膜１０１にはＮｉＦｅ合金膜を用いた。下地
膜１にはＺｎＯを用いた。酸化物反強磁性膜１０２は、
反強磁性膜２，３より構成し、それぞれＮｉＯ、Ｆｅ2
Ｏ3膜を用いた。最も代表的な膜構成は、ガラス／Ｚｎ
Ｏ（５ｎｍ）／ＮｉＯ（２０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎ
ｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）である。
【００１８】図２に、本発明のガラス／ＺｎＯ（５ｎ
ｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）
／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ
膜厚依存性を白丸で示す。比較のため、従来技術であ
る、ガラス／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２
ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、
ＮｉＯ膜厚依存性を白抜き四角で示した。従来技術で
は、安定した結合磁界を得るための必要最小ＮｉＯ膜厚
は約５０ｎｍであったが、本発明のようにＺｎＯを下地
膜として配置したＺｎＯ／ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3反強磁性膜
積層構造とすることにより、安定した結合磁界を得るた
めの必要最小ＮｉＯ膜厚を約２０ｎｍまで低減できるこ
とがわかった。
ｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）
／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ
膜厚依存性を白丸で示す。比較のため、従来技術であ
る、ガラス／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２
ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、
ＮｉＯ膜厚依存性を白抜き四角で示した。従来技術で
は、安定した結合磁界を得るための必要最小ＮｉＯ膜厚
は約５０ｎｍであったが、本発明のようにＺｎＯを下地
膜として配置したＺｎＯ／ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3反強磁性膜
積層構造とすることにより、安定した結合磁界を得るた
めの必要最小ＮｉＯ膜厚を約２０ｎｍまで低減できるこ
とがわかった。
【００１９】以上、ＺｎＯをＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3積層膜の
下地膜として配置することにより、高交換結合特性を維
持しつつ、ＮｉＯを約２０ｎｍまで低減できることに成
功した（実質的にはＺｎＯ（５ｎｍ）を配置してあるの
で約２５ｎｍまでの薄膜化に成功した）。
下地膜として配置することにより、高交換結合特性を維
持しつつ、ＮｉＯを約２０ｎｍまで低減できることに成
功した（実質的にはＺｎＯ（５ｎｍ）を配置してあるの
で約２５ｎｍまでの薄膜化に成功した）。
【００２０】同様の方法によって、ガラス／ＺｎＯ（５
ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎ
ｍ）／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換
結合膜及びガラス／ＺｎＯ（５ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜
５０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜を作成し
た。
ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎ
ｍ）／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換
結合膜及びガラス／ＺｎＯ（５ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜
５０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜を作成し
た。
【００２１】図３に、本発明のガラス／ＺｎＯ（５ｎ
ｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）
／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合
膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を白丸で示す。比較
のため、ガラス／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3
（２ｎｍ）／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎ
ｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を白抜
き四角で示した。
ｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）
／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合
膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を白丸で示す。比較
のため、ガラス／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3
（２ｎｍ）／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎ
ｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を白抜
き四角で示した。
【００２２】また、図４に、本発明のガラス／ＺｎＯ
（５ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６
ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を白
丸で示す。比較のため、ガラス／ＮｉＯ（１０〜５０ｎ
ｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、Ｎ
ｉＯ膜厚依存性を白抜き四角で示した。
（５ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜５０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６
ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を白
丸で示す。比較のため、ガラス／ＮｉＯ（１０〜５０ｎ
ｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、Ｎ
ｉＯ膜厚依存性を白抜き四角で示した。
【００２３】図３及び図４から、ＺｎＯを下地膜として
配置することにより、酸化物反強磁性膜としてＮｉＯ／
Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜、あるいはＮｉＯ単層膜を用い
た交換結合膜においても、高交換結合特性を維持しつ
つ、ＮｉＯを約２０ｎｍまで低減できることがわかる。
配置することにより、酸化物反強磁性膜としてＮｉＯ／
Ｆｅ2Ｏ3／ＣｏＯ積層膜、あるいはＮｉＯ単層膜を用い
た交換結合膜においても、高交換結合特性を維持しつ
つ、ＮｉＯを約２０ｎｍまで低減できることがわかる。
【００２４】図５は、本発明による磁気トランスデュー
サーの構造例を示す断面模式図である。この磁気トラン
スデューサーの主要部は、ＺｎＯを下地膜として配置し
た酸化物反強磁性膜／強磁性膜の磁性積層膜（交換結合
膜）と、非磁性膜を介して積層された強磁性膜とからな
る。これは、通称、スピンバルブセンサーとよばれてお
り、図中１００は基板、１はＺｎＯ下地膜、１２１は外
部磁界によって磁化が自由に回転する強磁性膜（自由
層）である。１０１は、酸化物反強磁性膜によって磁化
の方向が固定されている強磁性膜（固定層）である。こ
の例では、自由層１２１及び固定層１０１としてＣｏＦ
ｅ膜を用いた。１２２は固定層と自由層を分離するため
の非磁性膜で、Ｃｕよりなる。１０２は固定層の磁化を
一方向に向けるための酸化物反強磁性膜であり、反強磁
性膜（ＮｉＯ膜）２、反強磁性膜（Ｆｅ2Ｏ3膜）３を順
次積層した層で構成される。なお、酸化物反強磁性膜１
０２は、ＮｉＯ単層膜であってもＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／Ｃ
ｏＯ積層膜であってもよい。１２５はこのトランスデュ
ーサーに検出電流を流すための電極である。
サーの構造例を示す断面模式図である。この磁気トラン
スデューサーの主要部は、ＺｎＯを下地膜として配置し
た酸化物反強磁性膜／強磁性膜の磁性積層膜（交換結合
膜）と、非磁性膜を介して積層された強磁性膜とからな
る。これは、通称、スピンバルブセンサーとよばれてお
り、図中１００は基板、１はＺｎＯ下地膜、１２１は外
部磁界によって磁化が自由に回転する強磁性膜（自由
層）である。１０１は、酸化物反強磁性膜によって磁化
の方向が固定されている強磁性膜（固定層）である。こ
の例では、自由層１２１及び固定層１０１としてＣｏＦ
ｅ膜を用いた。１２２は固定層と自由層を分離するため
の非磁性膜で、Ｃｕよりなる。１０２は固定層の磁化を
一方向に向けるための酸化物反強磁性膜であり、反強磁
性膜（ＮｉＯ膜）２、反強磁性膜（Ｆｅ2Ｏ3膜）３を順
次積層した層で構成される。なお、酸化物反強磁性膜１
０２は、ＮｉＯ単層膜であってもＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／Ｃ
ｏＯ積層膜であってもよい。１２５はこのトランスデュ
ーサーに検出電流を流すための電極である。
【００２５】固定層１０１及び自由層１２１の膜厚はい
ずれも１〜５ｎｍであり、非磁性膜１２２の膜厚は１〜
３ｎｍである。ＺｎＯ下地膜１の膜厚は５ｎｍ、反強磁
性膜（ＮｉＯ膜）２の膜厚は２０〜４０ｎｍ、反強磁性
膜（Ｆｅ2Ｏ3膜）３の膜厚は１〜４ｎｍである。本構成
よりなる磁気トランスデューサーにおいては、高交換結
合特性を維持しつつ、酸化物反強磁性膜を約４０ｎｍ以
下に薄膜化できることから、高密度磁気デイスク装置対
応磁気トランスデューサーを提供できる。
ずれも１〜５ｎｍであり、非磁性膜１２２の膜厚は１〜
３ｎｍである。ＺｎＯ下地膜１の膜厚は５ｎｍ、反強磁
性膜（ＮｉＯ膜）２の膜厚は２０〜４０ｎｍ、反強磁性
膜（Ｆｅ2Ｏ3膜）３の膜厚は１〜４ｎｍである。本構成
よりなる磁気トランスデューサーにおいては、高交換結
合特性を維持しつつ、酸化物反強磁性膜を約４０ｎｍ以
下に薄膜化できることから、高密度磁気デイスク装置対
応磁気トランスデューサーを提供できる。
【００２６】上記実施の形態においては、本発明の磁性
積層膜（交換結合膜）をスピンバルブセンサーに適用し
たが、いわゆる異方性磁気抵抗効果を用いたＭＲヘッド
の磁区制御膜に用いることも可能である。さらに、本発
明の磁性積層膜は所謂トンネル型ＧＭＲセンサーの固定
層及び固定層用反強磁性膜、磁区制御膜にも適用でき
る。さらに、本発明の磁性積層膜は、固定層１０１を強
磁性層／Ｒｕ／強磁性層とした、いわゆる積層フエリ型
スピンバルブセンサーの固定層用反強磁性膜にも適用で
きる。
積層膜（交換結合膜）をスピンバルブセンサーに適用し
たが、いわゆる異方性磁気抵抗効果を用いたＭＲヘッド
の磁区制御膜に用いることも可能である。さらに、本発
明の磁性積層膜は所謂トンネル型ＧＭＲセンサーの固定
層及び固定層用反強磁性膜、磁区制御膜にも適用でき
る。さらに、本発明の磁性積層膜は、固定層１０１を強
磁性層／Ｒｕ／強磁性層とした、いわゆる積層フエリ型
スピンバルブセンサーの固定層用反強磁性膜にも適用で
きる。
【００２７】図６は、本発明による磁気記録再生装置の
概略構成図である。この磁気記録再生装置は、磁気記録
媒体として磁気ディスクを用い、図５に断面模式図を示
した磁気トランスデューサーを再生ヘッドに用いてい
る。ここでは、磁気記録媒体として磁気ディスクを用い
る例について説明するが、本発明の磁気トランスデュー
サーは、磁気記録媒体として磁気テープなどを用いた磁
気記録再生装置にも適用することが可能である。
概略構成図である。この磁気記録再生装置は、磁気記録
媒体として磁気ディスクを用い、図５に断面模式図を示
した磁気トランスデューサーを再生ヘッドに用いてい
る。ここでは、磁気記録媒体として磁気ディスクを用い
る例について説明するが、本発明の磁気トランスデュー
サーは、磁気記録媒体として磁気テープなどを用いた磁
気記録再生装置にも適用することが可能である。
【００２８】図示した磁気記録再生装置は、同心円状の
トラックとよばれる記録領域にデータを記録するため
の、デイスク状に形成された磁気記録媒体としての磁気
デイスク１０と、再生ヘッドとして本発明による磁気ト
ランスデューサーを備え上記データの読み取り、書き込
みを実施するための磁気ヘッド１８と、磁気ヘッド１８
を支え磁気デイスク１０上の所定位置へ移動させるアク
チュエーター手段と、磁気ヘッド１８が読み取り、書き
込みするデータの送受信及びアクチェータ手段の移動な
どを制御する制御手段２６とを含み構成される。
トラックとよばれる記録領域にデータを記録するため
の、デイスク状に形成された磁気記録媒体としての磁気
デイスク１０と、再生ヘッドとして本発明による磁気ト
ランスデューサーを備え上記データの読み取り、書き込
みを実施するための磁気ヘッド１８と、磁気ヘッド１８
を支え磁気デイスク１０上の所定位置へ移動させるアク
チュエーター手段と、磁気ヘッド１８が読み取り、書き
込みするデータの送受信及びアクチェータ手段の移動な
どを制御する制御手段２６とを含み構成される。
【００２９】さらに、構成と動作について以下に説明す
る。少なくとも一枚の回転可能な磁気デイスク１０が回
転軸１２によって支持され、駆動用モーター１４によっ
て回転させられる。少なくとも一個のスライダー１６
が、磁気デイスク１０上に設置され、スライダー１６
は、読み取り、書き込みするための磁気ヘッド１８を支
持している。
る。少なくとも一枚の回転可能な磁気デイスク１０が回
転軸１２によって支持され、駆動用モーター１４によっ
て回転させられる。少なくとも一個のスライダー１６
が、磁気デイスク１０上に設置され、スライダー１６
は、読み取り、書き込みするための磁気ヘッド１８を支
持している。
【００３０】磁気デイスク１０が回転すると同時に、ス
ライダー１６がデイスク表面を移動することによって、
目的とするデータが記録されている所定位置へアクセス
される。スライダ１６は、ジンバル２０によってアーム
２２に取り付けられる。ジンバル２０はわずかな弾力性
を有し、スライダー１６を磁気デイスク１０に密着させ
る。アーム２２はアクチュエーター２４に取り付けられ
る。
ライダー１６がデイスク表面を移動することによって、
目的とするデータが記録されている所定位置へアクセス
される。スライダ１６は、ジンバル２０によってアーム
２２に取り付けられる。ジンバル２０はわずかな弾力性
を有し、スライダー１６を磁気デイスク１０に密着させ
る。アーム２２はアクチュエーター２４に取り付けられ
る。
【００３１】アクチュエーター２４としては、ボイスコ
イルモーター（以下、ＶＣＭと称す。）を用いることが
できる。ＶＣＭは固定された磁界中に置かれた移動可能
なコイルからなり、コイルの移動方向及び移動速度等
は、制御手段２６からライン３０を介して与えられる電
気信号によって制御される。したがって、本実施の形態
におけるアクチュエーター手段は、例えば、スライダ１
６、ジンバル２０、アーム２２、アクチュエーター２
４、及びライン３０を含み構成されるものである。
イルモーター（以下、ＶＣＭと称す。）を用いることが
できる。ＶＣＭは固定された磁界中に置かれた移動可能
なコイルからなり、コイルの移動方向及び移動速度等
は、制御手段２６からライン３０を介して与えられる電
気信号によって制御される。したがって、本実施の形態
におけるアクチュエーター手段は、例えば、スライダ１
６、ジンバル２０、アーム２２、アクチュエーター２
４、及びライン３０を含み構成されるものである。
【００３２】磁気デイスクの動作中、磁気デイスク１０
の回転によってスライダー１６とデイスク表面の間に空
気流によるエアベアリングが生じ、それがスライダー１
６を磁気デイスク１０の表面から浮上させる。したがっ
て、磁気デイスク装置の動作中、本エアベアリングはジ
ンバル２０のわずかな弾性力とバランスをとり、スライ
ダー１６は磁気デイスク表面に触れずに、かつ磁気デイ
スク１０と一定間隔を保って浮上するように維持され
る。
の回転によってスライダー１６とデイスク表面の間に空
気流によるエアベアリングが生じ、それがスライダー１
６を磁気デイスク１０の表面から浮上させる。したがっ
て、磁気デイスク装置の動作中、本エアベアリングはジ
ンバル２０のわずかな弾性力とバランスをとり、スライ
ダー１６は磁気デイスク表面に触れずに、かつ磁気デイ
スク１０と一定間隔を保って浮上するように維持され
る。
【００３３】通常、制御手段２６はロジック回路、メモ
リ、及びマイクロプロセッサなどから構成される。そし
て、制御手段２６は、各ラインを介して制御信号を送受
信し、かつ磁気デイスク装置の種々の構成手段を制御す
る。例えば、モーター１４はライン２８を介し伝達され
るモーター駆動信号によって制御される。アクチュエー
ター２４はライン３０を介したヘッド位置制御信号及び
シーク制御信号等によって、その関連する磁気デイスク
１０上の目的とするデータートラックへ選択されたスラ
イダー１６を最適に移動、位置決めするように制御され
る。
リ、及びマイクロプロセッサなどから構成される。そし
て、制御手段２６は、各ラインを介して制御信号を送受
信し、かつ磁気デイスク装置の種々の構成手段を制御す
る。例えば、モーター１４はライン２８を介し伝達され
るモーター駆動信号によって制御される。アクチュエー
ター２４はライン３０を介したヘッド位置制御信号及び
シーク制御信号等によって、その関連する磁気デイスク
１０上の目的とするデータートラックへ選択されたスラ
イダー１６を最適に移動、位置決めするように制御され
る。
【００３４】そして、制御信号２６は、磁気ヘッド１８
が磁気デイスク１０のデータを読み取り変換した電気信
号を、ライン３２を介して受信し解読する。また、磁気
デイスク１０にデータとして書き込むための電気信号
を、ライン３２を介して磁気ヘッド１８に送信する。す
なわち、制御手段２６は、磁気ヘッド１８が読み取りま
たは書き込みする情報の送受信を制御している。
が磁気デイスク１０のデータを読み取り変換した電気信
号を、ライン３２を介して受信し解読する。また、磁気
デイスク１０にデータとして書き込むための電気信号
を、ライン３２を介して磁気ヘッド１８に送信する。す
なわち、制御手段２６は、磁気ヘッド１８が読み取りま
たは書き込みする情報の送受信を制御している。
【００３５】なお、上記の読み取り、書き込み信号は、
磁気ヘッド１８から直接伝達される手段も可能である。
また、制御信号として例えばアクセス制御信号及びクロ
ック信号などがある。さらに，磁気デイスク装置は複数
の磁気デイスクやアクチュエーター等を有し、アクチュ
エーターが複数の磁気ヘッドを有してもよい。
磁気ヘッド１８から直接伝達される手段も可能である。
また、制御信号として例えばアクセス制御信号及びクロ
ック信号などがある。さらに，磁気デイスク装置は複数
の磁気デイスクやアクチュエーター等を有し、アクチュ
エーターが複数の磁気ヘッドを有してもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上詳術したように、本発明によれば、
ＺｎＯを下地膜として配置することにより、酸化物反強
磁性膜であるＮｉＯ膜を薄膜化できる。従って、ＺｎＯ
を下地膜として配置した、ＺｎＯ／ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3、
ＺｎＯ／ＮｉＯ、あるいはＺｎＯ／ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／
ＣｏＯ酸化物反強磁性積層膜と強磁性膜との交換結合膜
を採用した場合には、高密度磁気デイスク装置対応磁気
トランスデューサー（磁気ヘッド）、及び高記録密度磁
気記録再生装置を提供できる。
ＺｎＯを下地膜として配置することにより、酸化物反強
磁性膜であるＮｉＯ膜を薄膜化できる。従って、ＺｎＯ
を下地膜として配置した、ＺｎＯ／ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3、
ＺｎＯ／ＮｉＯ、あるいはＺｎＯ／ＮｉＯ／Ｆｅ2Ｏ3／
ＣｏＯ酸化物反強磁性積層膜と強磁性膜との交換結合膜
を採用した場合には、高密度磁気デイスク装置対応磁気
トランスデューサー（磁気ヘッド）、及び高記録密度磁
気記録再生装置を提供できる。
【図１】本発明による磁性積層膜（交換結合膜）の断面
模式図。
模式図。
【図２】ガラス／ＺｎＯ（５ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜５
０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交
換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交
換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
【図３】ガラス／ＺｎＯ（５ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜５
０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）
／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ
膜厚依存性を示す図。
０ｎｍ）／Ｆｅ2Ｏ3（２ｎｍ）／ＣｏＯ（０．５ｎｍ）
／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界の、ＮｉＯ
膜厚依存性を示す図。
【図４】ガラス／ＺｎＯ（５ｎｍ）／ＮｉＯ（１０〜５
０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界
の、ＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（６ｎｍ）交換結合膜の結合磁界
の、ＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
【図５】本発明による磁気トランスデューサーの構造例
を示す断面模式図。
を示す断面模式図。
【図６】本発明による磁気記録再生装置の概略構成図。
１…ＺｎＯ下地膜、１０…磁気デイスク、１２…回転
軸、１４…モーター、１６…スライダー、１８…磁気ヘ
ッド、２０…ジンバル、２２…アーム、２４…アクチュ
エーター、２６…制御手段、２８，３０，３２…ライ
ン、１００…基板、１０１…強磁性膜（固定層）、１０
２…酸化物反強磁性膜、１２１…強磁性膜（自由層）、
１２２…非磁性膜、１２５…信号検出電極
軸、１４…モーター、１６…スライダー、１８…磁気ヘ
ッド、２０…ジンバル、２２…アーム、２４…アクチュ
エーター、２６…制御手段、２８，３０，３２…ライ
ン、１００…基板、１０１…強磁性膜（固定層）、１０
２…酸化物反強磁性膜、１２１…強磁性膜（自由層）、
１２２…非磁性膜、１２５…信号検出電極
Claims (4)
- 【請求項１】 反強磁性膜と強磁性膜とを順次積層して
なる磁性積層膜を含む磁気ヘッドにおいて、 前記反強磁性膜はＮｉＯ膜、ＮｉＯからなる膜上にＦｅ
2Ｏ3からなる膜が形成された積層膜、又はＮｉＯからな
る膜上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成されその上にＣｏＯ
からなる膜が形成された積層膜であり、前記反強磁性膜
の下地膜としてＺｎＯ膜を配置したことを特徴とする磁
気ヘッド。 - 【請求項２】 反強磁性膜と、前記反強磁性膜により磁
化方向が固定される第１の強磁性膜と、外部磁界に応じ
て磁化方向が自由に変化する第２の強磁性膜と、前記第
１の強磁性膜と第２の強磁性膜を磁気的に分離する非磁
性膜と、前記第２の強磁性膜上に設けられた一対の電極
とを含む磁気ヘッドにおいて、 前記反強磁性膜はＮｉＯ膜、ＮｉＯからなる膜上にＦｅ
2Ｏ3からなる膜が形成された積層膜、ＮｉＯからなる膜
上にＦｅ2Ｏ3からなる膜が形成されその上にＣｏＯから
なる膜が形成された積層膜のいずれかであり、前記反強
磁性膜の下地膜としてＺｎＯ膜を配置したことを特徴と
する磁気ヘッド。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の磁気ヘッドにおい
て、ＮｉＯ膜の膜厚が２０〜４０ｎｍであることを特徴
とする磁気ヘッド。 - 【請求項４】 情報を記録する磁気記録媒体と、前記磁
気記録媒体に記録された情報を読み取るための磁気ヘッ
ドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上の所定の位
置へ移動させるためのアクチュエーター手段と、前記ア
クチェーター手段を制御する制御手段とを含む磁気記録
再生装置において、 前記磁気ヘッドとして請求項１〜３のいずれか１項記載
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 |
|---|---|---|---|
| JP2000015545A JP3420154B2 (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000015545A JP3420154B2 (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001209912A JP2001209912A (ja) | 2001-08-03 |
| JP3420154B2 true JP3420154B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18542824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000015545A Expired - Fee Related JP3420154B2 (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3420154B2 (ja) |
-
2000
- 2000-01-25 JP JP2000015545A patent/JP3420154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001209912A (ja) | 2001-08-03 |
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