JP4358796B2

JP4358796B2 - 磁気検出装置及び磁気検出体

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Publication number: JP4358796B2
Application number: JP2005215229A
Authority: JP
Inventors: 秀樹江藤; 泰史荻本; 純一佐藤; 昇岩田; 善照村上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: JP2007035130A

Description

本発明は、熱磁気再生に用いる磁気検出装置及び磁気検出体に関する。

近年のデジタル技術の進展に伴って、記録密度の極めて高い記録媒体が要求されている。そのような要求のもと、特許文献１には、高密度記録再生技術のひとつとして、略室温に補償点を有するフェリ磁性体の磁気記録媒体およびこれを用いたレーザー光による熱アシスト磁気記録再生方式が開示されている。熱アシスト磁気記録方式は、記録時にはレーザー光によって昇温させて磁気記録媒体における記録領域の保磁力を低下させた状態で記録素子によって外部磁界を印加して磁化情報を前記記録領域に記録する一方、再生時にもレーザー光による昇温で前記記録領域の残留磁化の強度を増大させ、その残留磁化からの磁束を再生素子で検出して情報を再生するものである。そして、特許文献１には、熱アシスト記録再生を実現することを目的として、昇温手段と記録、再生手段を備えた複合ヘッドが提案されている。

特許文献２には、基板（スライダ）上に光照射素子が形成され、その上部に磁気記録素子と磁気センサとが順次形成された複合検出装置が開示されている。

特許文献３には、検出部位に光を照射する光照射手段と、上記被検出部位から磁気を検出する磁気検出手段とを備えた磁気検出装置が開示されている。特許文献３の磁気検出装置において、磁気検出手段は光学的に透明であって、光照射手段から発せられる光が磁気検出手段を介して上記被検出部位に照射される。

特開平４−１７６０３４号公報特開２００１−３１９３６５号公報特開２００４−６２９３０号公報

特許文献１のような熱アシスト再生の場合、媒体の昇温された部分の磁化情報を磁気再生素子によって読み取るので、磁化情報が読み取られる媒体部分が確実に昇温されていなければ、再生感度が低下する。つまり、媒体の磁気再生素子によって磁化情報が読み取られる部分と媒体の昇温部との位置がわずかにずれるだけでも適切な再生ができなくなる。よってレーザー光で媒体の小面積部分を昇温する場合、媒体の磁気再生素子によって磁化情報が読み取られる部分と昇温部となるレーザースポットとの位置あわせは高精度であることが要求される。

また、特許文献２のような複合検出装置では、光照射素子と磁気センサとの間に磁気記録素子が存在しているため、両者は磁気記録素子の幅分に相当する数μ〜１０μｍだけ離れている。また、光照射素子に接するように磁気センサを設けた場合でも、磁気センサは磁気遮蔽層と磁気抵抗効果素子とによって構成されているため、光照射素子と磁気抵抗効果素子とは少なくとも磁気遮蔽層の分だけ離れてしまう。このように、光照射による昇温部と媒体中の磁気再生素子によって磁化情報が読み取られる部分とが離れてしまうので良好な再生が困難である。

特許文献３では光学的に透明な磁気検出手段を用い、磁気検出手段を通過した光を媒体に照射することができるので、媒体中の磁気再生素子によって磁化情報が読み取られる部分と光照射による媒体の昇温部との位置を一致させることができる。しかし、磁気検出手段に透明な磁性体を用いなければならないという制限がある。

そこで、本発明の目的は、高精度な位置合わせを行わなくても、磁気記録媒体の昇温部と磁気記録媒体中の磁気抵抗効果素子による磁化情報の読み取り部とのずれがほとんどなく、しかも磁気抵抗効果素子に使用される材料の制限が緩い磁気検出装置、及び、この磁気検出装置に用いることが可能な磁気検出体を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の磁気検出装置は、媒体の磁化情報を読み取る磁気抵抗効果（ＭＲ）素子と、前記磁気抵抗効果素子と熱的に結合された熱伝導層と、前記熱伝導層を昇温する昇温手段とを備えている。そして、前記磁気抵抗効果素子は、前記熱伝導層の媒体側の端部と同じ位置又は前記熱伝導層の媒体側の前記端部よりも前記媒体に近接した位置に前記媒体に対向する媒体対向面を有していると共に、前記熱伝導層によって昇温させられるものである。

本発明の磁気検出体は、基板と、前記基板上に設けられた熱伝導層と、前記熱伝導層と熱的に結合された、媒体の磁化情報を読み取る磁気抵抗効果素子とを備えている。そして、前記磁気抵抗効果素子は、前記熱伝導層の媒体側の端部と同じ位置又は前記熱伝導層の媒体側の前記端部よりも前記媒体に近接した位置に前記媒体に対向する媒体対向面を有していると共に、前記熱伝導層によって昇温させられるものである。

上記構成であれば、熱伝導層の一部を例えばレーザー光源である昇温手段によって昇温することによって熱伝導層全体の温度が上昇する。そのため、熱伝導層と熱的に結合されたＭＲ素子が昇温することになる。その結果、ＭＲ素子に近接した（例えば１０ｎｍ程度離れた）磁気記録媒体においてＭＲ素子と対向する部分、つまり磁気抵抗効果素子による磁化情報の読み取り部だけが、ＭＲ素子からの輻射熱あるいは熱伝導によって部分的に昇温する。したがって、高精度な位置合わせを行わなくても、磁気記録媒体の昇温部と磁気記録媒体中のＭＲ素子による磁化情報の読み取り部とのずれがほとんど生じない。しかも、ＭＲ素子に使用される材料が過度に制限されることもない。

さらに、通常磁気遮蔽層で覆われているために直接加熱することが難しいＭＲ素子を熱伝導層を介して容易に昇温することができる。

加えて、昇温手段としてレーザー光源を用いた場合に、レーザースポットをＭＲ素子以外の場所である熱伝導層とすることができる。媒体対向面のサイズが縦横共に非常に小さい（例えば１００ｎｍ程度）ＭＲ素子上にレーザースポットを形成した場合、ＭＲ素子だけでなくその周辺部にも跨ってレーザースポットが広範囲に亘って形成されることになる。その結果、媒体の昇温部が磁化情報の読み取り部よりも大きくなってノイズの原因になる。これに対して、本発明によると、レーザースポットを熱伝導層においてＭＲ素子から離れた部分に形成することができるので、ＭＲ素子の周辺部が広範囲に亘って昇温されることがなく、媒体の昇温部を磁化情報の読み取り部よりも小さい範囲とすることができる。したがって、ノイズの発生を抑えることができる。

本発明の磁気検出装置及び磁気検出体は、前記熱伝導層を被覆する断熱層をさらに備えていることが好ましい。これによって、断熱層で被覆された部分からの輻射熱によるエネルギーの発散を抑制し、昇温手段での昇温効率が向上する。

本発明の磁気検出装置は、前記断熱層が、前記昇温手段で昇温された領域と前記磁気抵抗効果素子との間で前記熱伝導層を被覆しているものであることが好ましい。これによって、昇温する手段で昇温された領域と磁気抵抗効果素子との間からの輻射熱によるエネルギーの発散を抑制し、昇温手段での昇温効率がさらに向上する。

本発明の磁気検出装置及び磁気検出体は、前記磁気抵抗効果素子が、前記熱伝導層の媒体側の端部よりも媒体側に近接する位置に媒体対向面を有し、媒体に対向しているものであることが好ましい。これによって、媒体を昇温するのは主にＭＲ素子であり、媒体の昇温される部分はＭＲ素子による媒体の読み取り部分と同程度の範囲とすることができる。これによって、媒体の磁化情報を読み取る際には、ＭＲ素子による媒体の読み取り部分以外の昇温による磁場の発生を抑制できるので、この磁場による再生ノイズを低減することができる。

本発明の磁気検出装置及び磁気検出体は、前記磁気抵抗効果素子が、温度変化によって磁気抵抗効果が出現するものであり、前記熱伝導層が、前記磁気抵抗効果素子よりも幅の小さい部分を媒体側の端部近傍に有しており、前記磁気抵抗効果素子が前記熱伝導層における前記幅の小さい部分と熱的に結合されているものであることが好ましい。

上記構成によれば、ある温度以上で強磁性、ある温度以下で反強磁性を示す物質例えばＦｅＲｈ等をＭＲ素子の材料として用いると、ＭＲ素子の幅よりも小さいＭＲ素子における昇温部のみが磁化を持つので、実効的なＭＲ素子のサイズを小さくでき、その結果として高密度記録が可能となる。また、ＭＲ素子の微細化には微細加工による短絡などの問題があり側面の形状が特性に影響を与えるので、微細加工は容易ではないが、これに対して熱伝導層の幅の小さい部分からの熱伝導によってＭＲ素子の実効部分の幅を限定する場合、微細加工に伴う短絡などを気にする必要がなく、熱伝導層の幅を小さくするだけでよいので容易に加工できる。

本発明の磁気検出装置は、前記昇温手段がレーザー光源であり、前記レーザー光源から発せられるレーザー光線を前記熱伝導層表面に照射する反射鏡をさらに有しているものであることが好ましい。これによって、レーザー光源と熱伝導層との配置の自由度が向上し、磁気検出装置の設計が容易になる。

本発明の磁気検出体は、前記基板に設けられた、前記熱伝導層を昇温する昇温手段をさらに備えているものであることが好ましい。これによって、ＭＲ素子を昇温できる磁気検出体を提供できる。

本発明の磁気検出体は、前記昇温手段がレーザー光源であり、前記レーザー光源から発せられるレーザー光線を前記熱伝導層表面に照射するために前記基板上又は基板内に設けられた反射鏡をさらに有しているものであることが好ましい。これによって、レーザー光源と熱伝導層との配置の自由度が向上し、レーザー光源を備えている場合の磁気検出体の設計が容易になる。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態に係る磁気抵抗効果素子について説明する。図１（ａ）は第１実施形態の磁気検出装置の構成図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の磁気検出装置における磁気検出体を熱伝導層やＭＲ素子などの積層方向から見た正面図である。なお、特に断りがない限り、図１（ｂ）における磁気検出体の紙面左右方向の距離を幅として表現する。後述の実施形態における図６及び図７における磁気検出体においても同様である。

本実施形態の磁気検出装置１００は、磁気検出体１と、レーザー光線を発射可能なレーザー光源である光照射素子２と、レンズ３とを備えている。

磁気検出体１において、基板４の表面上の一部に磁気遮蔽層５が形成されている。また、この磁気遮蔽層５と基板４の一部とを同時に被覆するように熱伝導層６が形成されている。さらに、熱伝導層６における磁気遮蔽層５側の端部近傍の表面上にＭＲ素子７が形成されている。このＭＲ素子７の表面上と、磁気遮蔽層５側の熱伝導層６表面上とを同時に被覆するように絶縁層８がさらに形成され、この絶縁層８の表面上には、磁気遮蔽層９が形成されている。なお、磁気検出体１における各部位の端部（紙面下側）は、一平面上に存在するように形成されており、ＭＲ素子７の端部が露出するように形成されている。

基板４の積層側の面は、平坦面となっている。基板４としては、例えば、Ｓｉ基板や、酸化処理したＳｉ基板、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）基板、ＭｇＯ基板などを用いることができる。

熱伝導層６は、図１（ｂ）に示すように、その幅がＭＲ素子７の幅より広く、磁気遮蔽層５（図１（ｂ）には図示せず）及び磁気遮蔽層９よりも狭く形成されている。また、熱伝導層６は、磁気遮蔽層５などに覆われていない露出部分を有しており、この露出部分において光照射されることが可能なものであればよい。この熱伝導層６は、磁気検出体１中の他の層よりも熱伝導率が大きいものであって、熱伝導率が２〜４．５Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）であるものが望ましい。例えば、熱伝導率の高いＡｇ（４．２９Ｗ／（ｃｍ・Ｋ））、Ａｌ（２．３７Ｗ／（ｃｍ・Ｋ））、Ｃｕ（４．０１Ｗ／（ｃｍ・Ｋ））等を用いることが望ましく、Ａｇは酸化されにくいので特に望ましい。

なお、レーザー光線を照射しやすい位置や大きさに熱伝導層６を形成すれば、レーザー光線照射位置の自由度を向上できる。すなわち、熱伝導層６を好適な位置や大きさに形成すれば、熱伝導層６をレーザー光線によって昇温することは容易となる。また、熱伝導層６の昇温はレーザー光線などの光照射による昇温が望ましいが、熱伝導層６に電流を流し、ジュール熱を発生させることによっても熱伝導層を昇温することが可能である。光照射の方が望ましいのは、光による昇温は昇温時の電気的なノイズをＭＲ素子による再生信号と分離でき、再生信号の安定化が可能なためである。また、レンズなどの集光手段を用いない場合でも、熱伝導層に光を照射することによって熱伝導層を昇温することが可能である。

また、熱伝導層６は物理的にＭＲ素子７に接していなくても熱的にＭＲ素子７と結合されていればよい。つまり、熱伝導層６とＭＲ素子７との間に他の層があっても、熱伝導層６からＭＲ素子７に熱が伝わればよい。

磁気遮蔽層５及び磁気遮蔽層９の材料には、磁気遮蔽効果を有するＮｉＦｅなどの合金などが好ましいが、これに限られない。

ＭＲ素子７は、例えば、電極層、反強磁性層、固定層、非磁性層、自由層、電極層の順に積層形成されたトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子であってよい。なお、ＴＭＲ素子の層構成はこれらに限られない。また、ＴＭＲ素子ではなく、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子などの他の磁気抵抗効果素子でもかまわない。

ＭＲ素子７の電極層は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｆｅ等の導電性金属又はこれらの合金からなる層である。なお、この電極層は複合層でも単一層でもよい。

ＭＲ素子７の反強磁性層は、ＭｎＩｒやＭｎＰｔに代表される反強磁性体からなる層である。固定層は、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢなどの単一層、又は、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＣｏＦｅなどの複合層である。

ＭＲ素子７の非磁性層は、Ｍｇ、Ａｌ等の非磁性金属を酸化したもの、又は、Ｍｇ、Ａｌ等の少なくとも一種を含む非磁性体合金を酸化したものからなる層である。

ＭＲ素子７の自由層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の少なくとも一種を含む金属又は合金からなる層である。例えば、ＮｉＦｅからなる単一層や、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの複合層が挙げられる。

絶縁層８は、スパッタリングによって形成されたＳｉＯ₂やＡｌＯ_X等からなる。

次に、磁気検出装置１００の製造方法の一例を示す。まず、磁気検出体１を作製する。Ｓｉを適切な大きさに切り出して基板４を形成し、その上にＮｉＦｅを磁気遮蔽層５としてスパッタによって成膜する。

続いて、磁気遮蔽層５をリソグラフィー技術によってパターニングした後、後で熱伝導層６を形成するためにパターニングされるＡｇをスパッタによって成膜する。

次に、ＴＭＲ素子であるＭＲ素子７を作製する。電極層としてＣｕ、反強磁性層としてＭｎＩｒ、固定層としてＣｏＦｅ、非磁性層としてＡｌＯ_x、自由層としてＮｉＦｅ、電極層としてＣｕをスパッタによって成膜し、ＴＭＲ素子を形成する。

続いて、ＭＲ素子７に対して、通常のＭＲ素子に対するものと同じ微細加工を行う。微細加工はレジスト層を塗布した後、電子ビーム描画によってパターニングし、イオンエッチングによって加工する。微細加工手段は収束イオンビーム等の他の手段を用いても構わない。

そして、ＭＲ素子７及びＡｇ層の上に、後で絶縁層８を形成するためにパターニングされるＳｉＯ₂をスパッタによって成膜する。なお、絶縁層にはリードギャップを確保する働きがある。

次にＮｉＦｅを磁気遮蔽層９としてスパッタによって成膜する。この後リソグラフィー技術によって熱伝導層６、絶縁層８、磁気遮蔽層９をパターニング形成する。このようにして、磁気検出体１は作製される。

磁気検出体１を作製した後、光照射素子２及びレンズ３と、磁気検出体１の熱伝導層６との位置あわせを行って配置し、レーザー光線の照射位置を熱伝導層６の所定位置に固定することによって、磁気検出装置１００が完成する。

なお、本実施形態において、熱伝導層６として、レーザー光線を当てる部分を大きくし、ＭＲ素子７と接する部分を小さくするなど自由に加工できる材料を用いると、レーザースポット位置の許容範囲が広くなるのでレンズ等の位置あわせが容易になる。したがって、レーザー光線が照射された熱伝導層６を介して、ＭＲ素子７を含む狭い領域を容易に昇温することが可能になる。

次に、磁気検出装置１００の動作について説明する。まず、光照射素子２から照射されるレーザー光線１０をレンズ３によって集光して熱伝導層６の露出部分に照射する。すると、レーザー光線１０が照射された熱伝導層６は昇温され、発生した熱は熱伝導層６からＭＲ素子７に伝導する。ここで、例えば、対向する記録媒体（媒体）とＭＲ素子７との間が１０ｎｍ程度の場合、ＭＲ素子７からの輻射熱又は熱伝導によって記録媒体は昇温されることになるので、記録媒体においてＭＲ素子７によって磁化情報が読み取られる部分が、確実に昇温されることになる。

このような磁気検出装置１００によると、以下の効果を奏する。高密度記録情報を読み取るためのＭＲ素子７の媒体対向面のサイズは、厚さ、幅ともに１００ｎｍ以下と非常に小さいので、記録媒体においてＭＲ素子７によって磁化情報が読み取られる部分は小さい。しかし、レーザー光線などの照射によって記録媒体を直接昇温する場合には、記録媒体の昇温部は光の波長程度の数百ｎｍの円状となる。よってレーザー光線の照射によって記録媒体を直接昇温した場合、記録媒体の昇温部は、上記磁化情報が読み取られる部分から外れる面積が大きくなる。この外れる部分は再生時のノイズとなるので、外れる部分の面積は小さい方がよい。これは、ＭＲ素子７にレーザー光線を直接照射した場合であっても同様である。本実施形態の磁気検出装置１００であれば、熱伝導層６を設け、この熱伝導層６をレーザー光線１０の照射による昇温後、更に熱伝導層６からの熱伝導でＭＲ素子７を昇温し、ＭＲ素子７からの輻射熱又は熱伝導によって記録媒体を昇温するので、高精度な位置合わせを行わなくても、記録媒体においてＭＲ素子７によって磁化情報が読み取られる部分をスポット的に容易かつ確実に昇温することが可能であり、磁気記録媒体の昇温部と読み取り部とのずれがほとんど生じない。しかも、ＭＲ素子７に使用される材料が過度に制限されず、透明材料でなくてもＭＲ素子７の材料として用いることができる。

また、レーザースポットを熱伝導層６においてＭＲ素子７から離れた部分に形成することができるので、ＭＲ素子７の周辺部が広範囲に亘って昇温されることがなく、磁気記録媒体の昇温部を磁化情報の読み取り部よりも小さい範囲とすることができる。したがって、ノイズの発生を抑えることができる。

また、本実施形態のように熱伝導層６を設けると、熱伝導層６の厚さを光の波長よりも薄くすることによって、記録媒体において熱伝導層６からの輻射熱によって昇温された部分に起因した再生時のノイズを、記録媒体にレーザー光線を直接照射する場合よりも低減することができる。なお、この再生時のノイズ低減の原理は以下の通りである。通常、光をレンズにより絞ろうとすると、レーザー光線のスポットのサイズが光の波長程度までしか絞れない。再生すべき記録ビットのサイズは光の波長よりも小さいので、媒体が光の波長程度昇温され、昇温された部分の磁化が大きくなると、再生すべき記録ビットの領域以外の部分からの磁化は、再生時にノイズの原因となる。したがって、上述のように、熱伝導層６の厚さを光の波長より小さくして、熱伝導層６からの輻射熱で媒体が昇温された場合、媒体の昇温される部分のサイズは、レーザー光線により直接媒体が昇温された場合よりも小さくなるため、媒体の磁化が大きくなる領域が小さくなる。その結果として、レーザー光線により直接媒体を昇温した場合に比べて、再生時のノイズが低減されることになる。

さらに、磁気遮蔽層５及び絶縁層８で覆われているために直接加熱することが難しいＭＲ素子７を、熱伝導層６を介して容易に昇温することができる。

また、磁気検出装置１００において、熱伝導層６をＭＲ素子７よりも広い幅で形成し、且つ、熱伝導層６において絶縁層８や磁気遮蔽層９などに覆われていない露出部分が広くなるように形成した場合には、熱伝導層６の露出部分へのレーザー光線１０の照射可能範囲が広くなるので、光照射素子２及びレンズ３と、磁気検出体１の熱伝導層６との位置あわせが容易になる。なお、絶縁層８が透明材料からなる場合には、熱伝導層６におけるレーザー光線１０を照射する部分が、絶縁層８で覆われていてもよい。このとき、レーザー光線１０が絶縁層８を透過できるので、熱伝導層６を昇温することができる。また、絶縁層８の形成工程において、エッチングして熱伝導層６を露出させる必要がなくなるので、磁気検出体１の製造が容易になる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る磁気検出装置について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る磁気検出装置を示す構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同様の部分（符号１１〜２０）については、第１実施形態と符号の１の位の数字を合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。

本実施形態の磁気検出装置２００は、磁気検出体１１と、レーザー光線２０を発射可能な光照射素子１２と、レーザー光線２０を反射できる反射鏡２１とを備えている。光照射素子１２と反射鏡２１とは、レーザー光線２０を熱伝導層１６の露出部分に照射できるように配置されている。なお、磁気検出体１１は、第１実施形態における磁気検出体１と同様の構造を有している。

次に、磁気検出装置２００の動作について説明する。まず、光照射素子１２から照射されるレーザー光線２０を反射鏡２１によって反射して熱伝導層１６の露出部分に照射する。すると、レーザー光線２０が照射された熱伝導層１６は昇温され、発生した熱は熱伝導層１６からＭＲ素子１７に伝導する。ここで、例えば、対向する記録媒体とＭＲ素子１７との間が１０ｎｍ程度の場合、ＭＲ素子１７からの輻射熱又は熱伝導によって記録媒体は昇温されることになるので、記録媒体においてＭＲ素子１７によって磁化情報が読み取られる部分が、確実に昇温されることになる。

このような磁気検出装置２００によると、第１実施形態の磁気検出装置１００と同様の効果を得ることができるとともに、反射鏡２１を設けたことによって、光照射素子１２と熱伝導層１６との配置の自由度が向上するので、設計が容易になる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る磁気検出体について説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係る磁気検出体を示す構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同様の部分（符号３５〜３９）については、第１実施形態と符号の１の位の数字を合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。

本実施形態の磁気検出体３１は、第１実施形態における磁気検出体１の基板４の一部を光照射素子３２に代えた構成とし（図３の基板３４及び光照射素子３２参照）、光照射素子３２を熱伝導層３６に接触させて設けた点以外、第１実施形態における磁気検出体１と同様の構成である。なお、基板３４及び光照射素子３２としては、第１実施形態における基板４及び光照射素子２と同様の材料が用いられている。また、磁気検出体３１は、第１実施形態の基板４の代わりに、基板３４に対し並列（図３の紙面上下方向）に光照射素子３２が貼り合わされている以外、第１実施形態における磁気検出体１と同様の構造を有している。

次に、磁気検出体３１の動作について説明する。まず、光照射素子３２から照射されるレーザー光線を熱伝導層３６に照射する。すると、レーザー光線が照射された熱伝導層３６は昇温され、発生した熱は熱伝導層３６からＭＲ素子３７に伝導する。ここで、例えば、対向する記録媒体とＭＲ素子３７との間が１０ｎｍ程度の場合、ＭＲ素子３７からの輻射熱又は熱伝導によって記録媒体は昇温されることになるので、記録媒体においてＭＲ素子３７によって磁化情報が読み取られる部分が、確実に昇温されることになる。

このような磁気検出体３１によると、第１実施形態の磁気検出装置１００と同様の効果を得ることができる上、熱伝導層３６にレーザー光線を容易に照射できるとともに、光照射素子３２が磁気検出体３１の一部として一体化しているため、集積化できる。

なお、本実施形態の磁気検出体３１は、光照射素子３２を熱伝導層３６に接触させて設けているが、一部又は全く接触せずにレーザー光線を熱伝導層３６に照射できるように近設されているだけでもよい。この場合の磁気検出体３１は、第１実施形態における磁気検出体１を作製した後、基板４における図３の光照射素子３２にあたる部分をエッチングなどして削り、光照射素子３２を基板４の削った部分に貼り合わせることによって作製できる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る磁気検出体について説明する。図４は、本発明の第４実施形態に係る磁気検出体を示す構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同様の部分（符号４５〜４９）については、第１実施形態と符号の１の位の数字を合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。

本実施形態の磁気検出体４１は、第１実施形態における磁気検出体１の基板４を、一体化された光照射素子４２、基板４４、及び反射鏡５１、５２に代えた構成となっている。具体的には、透明な材料で形成された基板４４上に光照射素子４２及び反射鏡５１が形成され、基板４４内には反射鏡５２が形成されている。また、これら光照射素子４２、反射鏡５１、５２は、光照射素子４２から発射されたレーザー光線５０が、反射鏡５１、５２において反射され、かつ、熱伝導層４６に照射されるように配置されている。

基板４４は、Ａｌ₂Ｏ₃ＴｉＣなどのＡｌ、Ｔｉ、Ｃを含む焼結体で形成されており、図示しないが、いわゆるスライダとしての役目を併せ持つように、外形などが加工されている。

次に、磁気検出体４１の動作について説明する。まず、光照射素子４２から照射されたレーザー光線５０は、反射鏡５１で反射され、基板４４内に形成されている反射鏡５２によってさらに反射され、熱伝導層４６に照射される。すると、レーザー光線５０が照射された熱伝導層４６は昇温され、発生した熱は熱伝導層４６からＭＲ素子４７に伝導する。ここで、例えば、対向する記録媒体とＭＲ素子４７との間が１０ｎｍ程度の場合、ＭＲ素子４７からの輻射熱又は熱伝導によって記録媒体は昇温されることになるので、記録媒体においてＭＲ素子４７によって磁化情報が読み取られる部分が、確実に昇温されることになる。

このような磁気検出体４１によると、第１実施形態の磁気検出装置１００と同様の効果を得ることができる上、反射鏡５１、５２を設けたことによって、光照射素子４２と熱伝導層４６との配置の自由度が向上するので、設計が容易になる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態の磁気検出体について説明する。図５は、本発明の第５実施形態に係る磁気検出体を示す構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同様の部分（符号６４〜６９）については、第１実施形態と符号の１の位の数字を合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。

本実施形態の磁気検出体４１は、第１実施形態における磁気検出体に対し、断熱層７０を設けた点で異なる。この断熱層７０はＳｉＯ₂などからなる層であり、図５に示すように、熱伝導層６６の一部を被覆するようにスパッタで形成されている。

このような磁気検出体６１によると、第１実施形態における磁気検出体１と同様の効果が得られるとともに、レーザー光線などが熱伝導層６６に照射され昇熱された際、発生した熱が熱伝導層６６からＭＲ素子６７に伝達される前に大気に発散してしまうのを抑制し、効率のよい熱伝達を行うことができる。特に、本実施形態では、断熱層７０が、レーザースポットが形成されることによって昇温された領域とＭＲ素子６７との間で熱伝導層６６を被覆しているので、さらに効率のよい熱伝導が行われる。

なお、断熱層７０は、図５に示したものに限られず、熱伝導層６６の側面や、熱伝導層６６におけるレーザー光線が照射されない部分などを被覆するものであってもよい。断熱層７０としては、３００Ｋにおける熱伝導率が０．３Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）であるものが好ましい。例えば、ＳｉＯ₂（０．１４Ｗ／（ｃｍ・Ｋ））や、Ａｌ₂Ｏ₃（０．２１Ｗ／（ｃｍ・Ｋ））などが挙げられる。

＜変形例１＞
次に、本発明の第１〜５実施形態の変形例１について説明する。図６は、本発明の変形例１に係る磁気検出体を示す正面構成図である。なお、本変形例において第１実施形態と同様の部分（符号７４、７６、７７、７９）については、第１実施形態と符号の１の位の数字を合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。また、図示していない同様の部分についても説明が省略されることがある。

本変形例の磁気検出体７１は、第１実施形態における磁気検出体１に対し、以下の点で異なる。すなわち、熱伝導層７６の記録媒体対向側（図６における紙面下側）の先端が磁気検出体７１の下端にある記録媒体対向面に達しておらず、ＭＲ素子７７の先端が磁気検出体７１の記録媒体対向面に達している。そして、図中上下方向に関してＭＲ素子７７がその一部分においてのみ熱伝導層７６と重なっており、当該重なり部分において両者が熱的に結合している。なお、第２〜５実施形態においても、図６と同様の構造とすることができる。

このような磁気検出体７１によると、熱伝導層７６からの輻射熱などによる記録媒体の昇温幅が小さくなるので、レーザー光線などが熱伝導層７６に照射され昇熱された際、発生した熱が熱伝導層７６からＭＲ素子７７に伝達され、このＭＲ素子７７からの輻射熱などによって記録媒体が昇温された部分と、この記録媒体におけるＭＲ素子７７によって磁化情報が読み取られる部分とのサイズがほぼ一致する。これによって、記録媒体におけるＭＲ素子７７によって磁化情報が読み取られる部分以外からの再生ノイズを減少させることができる。なお、熱伝導層７６の記録媒体対向側の先端が、部分的に記録媒体対向面に達していてもよい。

＜変形例２＞
次に、本発明の第１〜５実施形態の変形例２について説明する。図７は、本発明の変形例２に係る磁気検出体を示す正面構成図である。なお、本変形例において第１実施形態と同様の部分（符号８４、８６、８９）については、第１実施形態と符号の１の位の数字を合致させて示しており、かかる同様の部分の説明が省略されることがある。また、図示していない同様の部分についても説明が省略されることがある。

本変形例の磁気検出体８１は、第１実施形態における磁気検出体１に対し、以下の点で異なる。すなわち、ＭＲ素子８７が温度変化によって磁気抵抗効果が出現するものであり、熱伝導層８６がＭＲ素子８７よりも幅の小さい部分（細線）を記録媒体側の端部に有している点で異なる。ＭＲ素子８７は、熱伝導層８６における幅の小さい部分と対向しており、当該部分と熱的に結合している。なお、第２〜５実施形態においても、各熱伝導層及びＭＲ素子に代えて、熱伝導層８６及びＭＲ素子８７と同様のものを形成することができる。

ＭＲ素子８７は、例えば、ある温度以上で強磁性、ある温度以下で反強磁性を示す反強磁性−強磁性転移物質（例えばＦｅＲｈ、ＭｎＲｈ等）を磁性層として有している。

また、ＭＲ素子８７は、温度によって磁化方向が面内方向や垂直方向になる、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＨｏＦｅＣｏ等を磁性層としていてもよい。例えば、昇温された際、磁化方向が面内方向になるように組成が調整されたＤｙＦｅＣｏを磁性層として用いる場合、反強磁性層との交換結合等によってＭＲ素子８７の一つの磁性層の磁化方向を面内方向に固定しておき、昇温されても磁化方向が変化しないようにしておくと、もう一方の磁性層は昇温された際、磁化方向が面内方向になり、昇温された部分だけが両磁性層とも面内方向に磁化が向くことになる。両磁性層の磁化方向が面内方向と垂直方向とを向いている場合より、両磁性層の磁化が共に面内方向である場合の方が磁気抵抗効果をより示すので、温度変化によって磁気抵抗効果を示す素子として用いることができる。

このような磁気検出体８１によると、熱伝導層８６のＭＲ素子８７に熱を伝える部分の幅がＭＲ素子８７の幅よりも小さいような構造であり、昇温された際には、ＭＲ素子８７においてその幅よりも小さい昇温部のみが磁化を持つので、実効的なＭＲ素子８７のサイズを小さくでき、その結果として高密度記録が可能となる。

また、ＭＲ素子の微細化には微細加工による短絡などの問題があり側面の形状が特性に影響を与えるので、微細加工は容易ではないが、これに対して熱伝導層８６の幅の小さい部分からの熱伝導によってＭＲ素子８７の実効的な部分の幅を限定する場合、微細加工に伴う短絡などを気にする必要がなく、熱伝導層８６の幅を小さくするだけよいので容易に加工できる。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や変形例に限定されるものではない。例えば昇温手段としては、レーザー光源以外に、熱伝導層内に又は熱伝導層に近接して配置されたヒータを用いることができる。また、熱伝導層内に電流が流れるような回路を構成して、ジュール熱により熱伝導層を昇温してもよい。また、熱伝導層やＭＲ素子の形状は任意の形状に変更可能である。また、本発明は、熱伝導層／ＭＲ素子の順に積層しても、基板側からＭＲ素子／熱伝導層の順に積層しても構わない。また、記録媒体は、磁気により情報が記録された媒体であればよい。一例として、ハードディスク、光磁気記録媒体などがある。また、ＭＲ素子を記録素子に置き換えることで、熱アシスト媒体を用いた熱アシスト記録にも利用できる。

（ａ）は第１実施形態の磁気検出装置の構成図であり、（ｂ）は（ａ）の磁気検出装置における磁気検出体を熱伝導層やＭＲ素子などの積層方向から見た正面図である。本発明の第２実施形態に係る磁気検出装置を示す構成図である。本発明の第３実施形態に係る磁気検出体を示す構成図である。本発明の第４実施形態に係る磁気検出体を示す構成図である。本発明の第５実施形態に係る磁気検出体を示す構成図である。本発明の変形例１に係る磁気検出体を示す正面構成図である。本発明の変形例２に係る磁気検出体を示す正面構成図である。

符号の説明

１、１１、３１、４１、６１、７１、８１磁気検出体
２、１２、３２、４２、光照射素子
３レンズ
４、１４、３４、４４、６４、７４、８４基板
５、９、１５、１９、３５、３９、４５、４９、６５、６９、７９、８９磁気遮蔽層
６、１６、３６、４６、６６、７６、８６熱伝導層
７、１７、３７、４７、６７、７７、８７ＭＲ素子
８、１８、３８、４８、６８絶縁層
１０、２０、５０レーザー光線
２１、５１、５２反射鏡
７０断熱層
１００、２００磁気検出装置

Claims

媒体の磁化情報を読み取る磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と熱的に結合された熱伝導層と、前記熱伝導層を昇温する昇温手段とを備えており、
前記磁気抵抗効果素子は、前記熱伝導層の媒体側の端部と同じ位置又は前記熱伝導層の媒体側の前記端部よりも前記媒体に近接した位置に前記媒体に対向する媒体対向面を有していると共に、前記熱伝導層によって昇温させられるものであることを特徴とする磁気検出装置。
前記熱伝導層を被覆する断熱層をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
前記断熱層が、前記熱伝導層において前記昇温手段で昇温された領域と前記磁気抵抗効果素子との間で前記熱伝導層を被覆していることを特徴とする請求項２記載の磁気検出装置。
前記磁気抵抗効果素子が、前記熱伝導層の媒体側の端部よりも媒体側に近接する位置に前記媒体対向面を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
前記磁気抵抗効果素子が、温度変化によって磁気抵抗効果が出現するものであり、
前記熱伝導層が、前記磁気抵抗効果素子よりも幅の小さい部分を媒体側の端部近傍に有しており、前記磁気抵抗効果素子が前記熱伝導層における前記幅の小さい部分と熱的に結合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
前記昇温手段がレーザー光源であり、
前記レーザー光源から発せられるレーザー光線を前記熱伝導層表面に照射する反射鏡をさらに有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
基板と、
前記基板上に設けられた熱伝導層と、
前記熱伝導層と熱的に結合された、媒体の磁化情報を読み取る磁気抵抗効果素子とを備えており、
前記磁気抵抗効果素子は、前記熱伝導層の媒体側の端部と同じ位置又は前記熱伝導層の媒体側の前記端部よりも前記媒体に近接した位置に前記媒体に対向する媒体対向面を有していると共に、前記熱伝導層によって昇温させられるものであることを特徴とする磁気検出体。
前記熱伝導層を被覆する断熱層をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の磁気検出体。
前記磁気抵抗効果素子が、前記熱伝導層の媒体側の端部よりも媒体側に近接する位置に前記媒体対向面を有していることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の磁気検出体。
前記磁気抵抗効果素子が、温度変化によって磁気抵抗効果が出現するものであり、
前記熱伝導層が、前記磁気抵抗効果素子よりも幅の小さい部分を媒体側の端部近傍に有しており、前記磁気抵抗効果素子が前記熱伝導層における前記幅の小さい部分と熱的に結合されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の磁気検出体。
前記基板に設けられた、前記熱伝導層を昇温する昇温手段をさらに備えていることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の磁気検出体。
前記昇温手段がレーザー光源であり、
前記レーザー光源から発せられるレーザー光線を前記熱伝導層表面に照射するために前記基板上又は基板内に設けられた反射鏡をさらに有していることを特徴とする請求項１１に記載の磁気検出体。