JP4670890B2 - Cpp構造の磁気抵抗効果素子および磁気ディスク装置 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本発明のCPP構造の巨大磁気抵抗効果素子(CPP−GMR素子)を有する再生ヘッドの構成について、詳細に説明する。
本発明における磁化固定層30は、第1のシールド層3の上に形成された下地層21を介して形成されたピンニング作用を果たす反強磁性層22の上に形成されている。
フリー層50は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層であり、保磁力が小さい強磁性層(軟磁性層)により構成されている。フリー層50の厚さは、例えば2〜10nm程度とされる。単層のみで構成することもできるが、積層された複数の強磁性層を含んだ多層膜としてもよい。また、フリー層50には、ホイスラー合金層を含んでいてもよい。
本発明におけるスペーサー層40は、第1の非磁性金属層41および第2の非磁性金属層43と、これらの第1および第2の非磁性金属層41,43の間に介在された半導体酸化物層42を有し構成される。
本発明におけるスペーサー層40を構成する半導体酸化物層42は、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、および酸化インジウム錫(ITO:Indium Tin Oxide)のグループから選択された少なくとも1つから構成される。以下、各態様ごとに説明する。
スペーサー層40を構成する半導体酸化物層42は、その主成分が酸化亜鉛(ZnO)から構成される。酸化亜鉛(ZnO)の層は、例えば、ZnOをターゲットとしてスパッタ成膜すればよい。また、Znをスパッタ形成後、酸化処理を行なって形成してもよい。
前記スペーサー層を構成する半導体酸化物層は、酸化インジウム(In2O3)から構成される。
前記スペーサー層を構成する半導体酸化物層は、酸化錫(SnO2)から構成される。
酸化錫層の形成は、例えば、酸化錫(SnO2)のターゲットを用いて、スパッタ成膜すればよい。
酸化インジウム錫(ITO)は、酸化インジウム(In2O3)に数%の酸化錫(SnO2)を添加した化合物である。酸化錫(SnO2)の含有量は、0.1〜20.0モル%、好ましくは0.3〜10.0モル%とされる。成膜方法としては、例えば、酸化インジウム(In2O3)のターゲットに、SnO2のチップを貼り付けて所定の複合ターゲットを作製した後に、スパッタ成膜するようにすればよい。また、酸化インジウム(In2O3)に所定量のSnO2を混合させた後に、焼成したターゲットを用いて、通常のスパッタ成膜をするようにしてもよい。また、酸化インジウム(In2O3)と酸化錫(SnO2)のターゲットを同時放電させて作製してもよい。
本発明における第1の非磁性金属層41は、Cuから構成される。
反強磁性層22は、上述したように磁化固定層30との交換結合により、磁化固定層30の磁化の方向を固定するように作用している。
次いで、上述してきた磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドの全体構成について説明する。前述したように図2および図3は本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明するための図面であり、図2は、薄膜磁気ヘッドのABSおよび基板に垂直な断面を示している。図3は、薄膜磁気ヘッドの磁極部分のABSに平行な断面を示している。
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。
ヘッドスタックアセンブリ250は、複数のアーム252を有するキャリッジ251を有している。複数のアーム252には、複数のヘッドジンバルアセンブリ220が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ251においてアーム252とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル253が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ250は、磁気ディスク装置に組み込まれる。
下記表1に示されるような積層構造からなる本発明のCPP−GMR素子サンプル、並びに参考例および比較例となるCPP−GMR素子サンプルを、それぞれスパッタ法にて成膜して準備した。第1および第2の非磁性金属層、ならびに半導体酸化物層の具体的構成は下記表2を参照されたい。なおバイアス磁界印加層6としては、CoPtを用いた。
ZnO層は、ZnOのターゲットを用いて半導体酸化物層をスパッタ成膜した。
SnO2ターゲットを用いて、半導体酸化物層をスパッタ成膜した。
In2O3ターゲットを用いて、半導体酸化物層をスパッタ成膜した。
In2O3に所定量のSnO2を混合させ、焼成したターゲットを用いて半導体酸化物層をスパッタ成膜した。表2に示される添加の状態では、成膜された膜中に、5モル%のSnO2が含有されるようにした。
通常の直流4端子法でMR比を測定した。MR比は、抵抗の変化量ΔRを、抵抗値Rで割った値であり、ΔR/Rで表される。数値が小さいために%表示に換算した。
直流4端子法で測定した。
結果を下記表2に示した。
上記表2の中から選定した下記表3に示されるようなCPP−GMR素子サンプルを用いて、耐熱性の実験を行なった。すなわち、素子形成後に、再度、270℃、3時間の加熱処理(アニール)を行うことによって、素子の特性がどのように変化するかを確認する実験を行った。測定項目は上記のMR比、および素子の面積抵抗ARとした。
結果を下記表3に示した。
40…スペーサー層
41…第1の非磁性金属層
42…半導体酸化物層
43…第2の非磁性金属層
50…磁性層
Claims (11)
- スペーサー層と、
前記スペーサー層を挟むようにして積層形成される2つの磁性層を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるCPP(Current Perpendicular to Plane)構造の磁気抵抗効果素子であって、
前記スペーサー層は、非磁性金属材料から形成された第1の非磁性金属層および第2の非磁性金属層と、これらの第1の非磁性金属層および第2の非磁性金属層の間に介在された半導体酸化物層を有し、
前記スペーサー層を構成する半導体酸化物層は、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、および酸化インジウム錫(ITO:Indium Tin Oxide)のグループから選択された少なくとも1つから構成され、
前記第1の非磁性金属層は、Cuから構成され、
前記第2の非磁性金属層は、実質的にZnから構成されてなることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 前記2つの磁性層は、磁化固定層およびフリー層であり、この積層方向にセンス電流が印加されてなるCPP(Current Perpendicular to Plane)構造の巨大磁気抵抗効果素子(CPP−GMR素子)であって、
前記フリー層は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するように機能してなる請求項1に記載の磁気抵抗効果素子。 - 前記第1の非磁性金属層は前記磁化固定層と接し、かつ、
前記第2の非磁性金属層は前記フリー層と接するように、前記スペーサー層が配置されてなる請求項2に記載の磁気抵抗効果素子。 - 前記第1の非磁性金属層は前記フリー層と接し、かつ、
前記第2の非磁性金属層は前記磁化固定層と接するように、前記スペーサー層が配置されてなる請求項2に記載の磁気抵抗効果素子。 - 前記第1の非磁性金属層の膜厚は、0.1〜1.2nmであり、前記第2の非磁性金属層の膜厚は、0.1〜1.2nmであり、前記スペーサー層を構成する半導体酸化物層の厚さは、1.0〜4.0nmである請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第2の非磁性金属層は、Znの単層、ZnとGaとの合金層、あるいはZnとGaOとの積層体から構成されてなる請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
- 磁気抵抗効果素子の面積抵抗が、0.1〜0.3Ω・μm2である請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記スペーサー層の導電率が、133〜432(S/cm)である請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
- 記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項1ないし請求項8のいずれかに記載された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すための一対の電極と、
を有してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 請求項9に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。 - 請求項9に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
を備えてなることを特徴とする磁気ディスク装置。
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