JP4686616B2 - 磁気再生ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
図2は、図1で示した作動型スピン蓄積素子の動作原理図である。第一の非磁性導電体101から、固定層105を介して第二の非磁性導電体103へと定常的に電流Iを流した場合、第一および第二の非磁性導電体101、103中にはスピン電子Is1、Is2が注入される。
工程1:第一自由層の作製
図5(a)、(aa)は、直径が3インチで熱酸化膜が形成されたSi基板500上にRFマグネトロンスパッタリング装置で、コンタクト用非磁性導電体501を形成した後、第一の自由層102を積層した製造工程を示す図である。図5(a)は正面図、図5(aa)は底面図(記録媒体側から見た図)である。尚、電極用の配線膜501−1としてAuを用いた。また、自由層102に用いた磁性材料はNiFeであり、実用性が高い。その他、上述した材料が候補である。
工程2:第一非磁性細線および固定層の作製
次いで、第一の非磁性導電体101となる膜及び固定層105となる膜を形成する(図5(d)、(dd))。第一の非磁性導電体101としてCu、固定層105としてMnIr/NiFeを実用性が高いため採用したが、材料に関しては、図1で説明したものが候補である。尚、Cu細線を真空中で240℃、50分間の条件で焼き鈍している。
工程3:第二の非磁性層および自由層の作製
次に、第二の非磁性導電体103となる膜、第二の自由層104となる膜および配線用電極501−2となる膜を固定層105上に積層する(図6(a)、(aa))。第二の非磁性導電体103としてCu、第二の自由層104としてNiFeを用いた。他の候補材料は、図1で示したのもが挙げられる。次に、配線用電極501−2と第二の自由層104を加工する(図6(b)、(bb))。
工程4:細線加工
以上の工程で作られた素子を構成する第一、第二の自由層102、104、第一、第二の非磁性導電体101、103、層間絶縁膜503−1、503−2、503−3、配線用電極501−2、501−3等々の積層膜を、今度は、トラック方向に微細加工する。微細加工は、電子線描画法とドライエッチングによって行った(図7(a)、(aa))。また、微細化加工後、層間絶縁膜503−4を積層した(図7(b)、(bb))。
工程5:コンタクト部作製
工程4で形成された素子の電圧端子、および、電流端子部分を作製するために、層間絶縁膜503−4にコンタクトホールを形成し(図7(c)、(cc))、その後、電極用配線膜501−4を製膜する。最小で、電圧端子4個、電流端子2個の計4つの電極パターンを光学式の露光器で作製し、ミリングによって加工する(図7(d)、(dd))。
以上の工程を経て、第一差動型スピン蓄積素子が完成する。
102、102−1、102−2、102−3…第一の自由層、
103…第二の非磁性導電体、
104、104−1、104−2、104−3…第二の自由層、
105、105−1、105−2…固定層、
308、408、808…反強磁性導電体、
302、305、310、311、402、405、410、411…障壁層、
503−1、503−2、503−3、503−4…層間絶縁膜、
501−1、501−2、501−3、501−4、1502、1503、1504…配線用電極、
1501、1603…差動型スピン蓄積再生ヘッド、
1505…電流源、
1506、1507…電圧増幅器、
1508…信号処理器、
1509、1510…磁区制御用磁石、
1601、1702…スライダアーム、
1602、1703…磁気ヘッド、
1604…記録ヘッド、
1701…アクチュエータ、
1704…磁気記録媒体、
1705…駆動部、
1716…信号処理部、
1717…制御部。
Claims (11)
- 第一の非磁性導電体と前記第一の非磁性導電体の上に積層された第一の自由層と、第二の非磁性導電体と前記第二の非磁性導電体上に積層された第二の自由層と、その両端が前記第一と前記第二の非磁性導電体に接する第三の磁性導電体からなり、前記第一の非磁性導電体から、前記第三の磁性導電体方向に、前記第二の非磁性導電体に向けて電流を印加する、前記第一および前記第二の非磁性導電体中にスピン電子を蓄積させる電極端子とを備え、磁気記録媒体からの漏洩磁界を検出する場合、前記第一の非磁性導電体と前記第一の自由層の電位差と、前記第二の非磁性導電体と前記第二の自由層の電位差を検出する電圧端子を有し、前記第一の非磁性導電体と前記第一の自由層の電位差と、前記第二の非磁性導電体と前記第二の自由層の電位差の差分を検出できる電気回路を持つことを特徴とする磁気再生ヘッド。
- 請求項1記載の磁気再生ヘッドにおいて、
前記第一および前記第二の非磁性導電体の膜厚方向に流れる電流は、前記第三の磁性導電体を貫く共通の電流とし、前記電流によって、前記第三の磁性導電体からそれに接する前記第一及び前記第二の非磁性導電体へとスピン電子が同時に注入されることを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 請求項1記載の磁気再生ヘッドにおいて、
前記第一の非磁性導電体と前記第一の自由層との間、あるいは、第二の非磁性導電体と前記第二の自由層との間、あるいは、前記第一の非磁性導電体と前記第一の自由層との間、かつ、前記第二の非磁性導電体と前記第二の自由層との間、に障壁層を備えたことを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 請求項3記載の磁気再生ヘッドにおいて、
前記第一および前記第二の自由層が積層フェリ構造を備えたことを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 請求項1記載の磁気再生ヘッドにおいて、
前記第一の非磁性導電体と前記第一の自由層の電位差と、前記第二の非磁性導電体と前記第二の自由層の電位差の最大値が等しくなるように電圧を補正する補正機能を有することを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 長手記録連続媒体、垂直記録連続媒体、ディスクリート媒体、パターン媒体のうち少なくとも1個の磁気記録層を有する磁気記録媒体と、前記記録媒体を駆動する駆動部と、請求項1に記載の磁気再生ヘッドと磁気記録ヘッドとを組み合わせた磁気ヘッドと、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アクチュエータと、前記磁気ヘッドからの出力信号を処理する手段とを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
- 磁性導電体を含む第一の自由層と、第一の非磁性導電体と、第二の非磁性導電体と、磁性導電体を含む第二の自由層とが磁気ヘッドの走査方向に沿うように順次配置され、
前記第一の非磁性導電体と前記第二の非磁性導電体は、前記磁気記録媒体側では互いに離間するように配置され、前記磁気記録媒体の反対となる側で磁性導電体を含む固定層を挟んで配置され、
前記固定層を介して前記第一の非磁性導電体と前記第二の非磁性導電体との間に電流を流す手段と、
前記第一の自由層と前記第一の非磁性導電体との間の電位差と、前記第二の自由層と前記第二の非磁性導電体との間の電位差との差分を検出する手段とを有することを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 請求項7記載の磁気再生ヘッドにおいて、
前記第一の自由層と前記固定層との最短距離は、スピン電子が前記第一の非磁性導電体中を拡散するときのスピン拡散長の範囲内であり、
前記第二の自由層と前記固定層との最短距離は、スピン電子が前記第二の非磁性導電体中を拡散するときのスピン拡散長の範囲内であることを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 請求項7又は8記載の磁気再生ヘッドにおいて、
前記第一の非磁性導電体と前記第二の非磁気導電体との距離は、前記固定層側と前記磁気記録媒体側とで等しいことを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 請求項7又は8記載の磁気再生ヘッドにおいて、
前記第一の非磁性導電体と前記第二の非磁気導電体との距離は、前記固定層側よりも前記磁気記録媒体側で短いことを特徴とする磁気再生ヘッド。 - 磁気記録媒体を駆動する駆動部と、前記磁気記録媒体への書き込みを行なう磁気記録ヘッド及び前記磁気記録媒体へ書き込まれた情報を再生するための請求項7記載の磁気再生ヘッドが組み込まれた磁気ヘッドと、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アクチュエータと、前記磁気ヘッドからの出力信号を処理する手段とを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
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