JP4811497B2 - 一対のシールド層に結合する一対の自由層を有する磁気抵抗効果素子 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図13を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを含むスライダ210について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ210は、回転駆動される円盤状の記録媒体(磁気ディスク)に対向するように配置される。図13において、X方向は記録媒体のトラック横断方向であり、Y方向は記録媒体の表面に垂直な方向であり、Z方向はスライダ210から見た記録媒体の進行方向である。X方向、Y方向、Z方向は互いに直交している。スライダ210は、基体211を備えている。基体211は、ほぼ六面体形状をなしている。基体211の六面のうちの一面は、記録媒体の表面に対向するようになっている。この一面には、記録媒体に対向する媒体対向面40が形成されている。記録媒体が回転してZ方向に進行すると、記録媒体とスライダ210との間を通過する空気流によって、スライダ210に、図13におけるY方向の下方に揚力が生じる。スライダ210は、この揚力によって記録媒体の表面から浮上するようになっている。スライダ210の空気流出側の端部(図13における左下の端部)の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド100が形成されている。
第1の実験では、図1および表1に示した構成の実施例のMR素子と、図9および表2に示した構成の第1の比較例のMR素子とを作製し、それらの電磁変換特性を比較した。実施例のMR素子では、第1の磁化制御層75が、第1の強磁性層76、非磁性中間層77および第3の強磁性層78を含むのに対し、第1の比較例のMR素子では、図9に示したように、第1の磁化制御層75は、第1の反強磁性層74と交換結合する第1の強磁性層76のみを含んでいる。第1の比較例のMR素子において、第1の結合層51の非磁性導電層51aは、第1の強磁性層76に接している。
次に、第2の実験について説明する。第2の実験では、まず、下地層73がない場合における第3の強磁性層78の厚みと第3の強磁性層78に作用する交換結合磁界の関係について調べた。交換結合磁界は、以下のようにして形成した複数の試料を用いて測定した。試料は、第1の主シールド層71の上に、表1に示した構成の第1の反強磁性層74、第1の強磁性層76、非磁性中間層77、第3の強磁性層78を順に積層し、第3の強磁性層78の上に、Cuよりなるスペーサ層と、CoFe層とNiFe層の積層膜よりなる自由層を順に積層して形成した。なお、試料毎に、第3の強磁性層78の厚みは異なる。第3の強磁性層78の厚みは、2つの厚み1nmのCoFe層に挟まれたNiFe層の厚みを変えることによって変えた。
第3の実験では、表5に示した第7の試料に、非磁性キャップ層83を加えた第9の試料を作製し、そのアシンメトリの標準偏差を求めた。第9の試料のアシンメトリの標準偏差は、第7の試料のアシンメトリの標準偏差よりも小さい10%であった。このことから、非磁性キャップ層83を設けることにより、アシンメトリの標準偏差を小さくすることができることが分かる。非磁性キャップ層83を設けることによりアシンメトリの標準偏差が小さくなるのは、第2の主シールド層81の磁気的挙動が第2の反強磁性層84に伝わらないことにより、第2の反強磁性層84が磁気的に安定し、その結果、第2の強磁性層86の磁化方向の変動が抑制され、最終的には第2の自由層54の磁化方向の変動が抑制されるためと考えられる。
次に、図17および図18を参照して、本発明の第2の実施の形態に係るMR素子について説明する。図17は、本実施の形態に係るMR素子の媒体対向面40に平行な断面を示す断面図である。図18は、本実施の形態に係るMR素子の媒体対向面40および基板1の上面に垂直な断面を示す断面図である。図17および図18には、図13に示したX,Y,Zの各方向も示している。なお、図17において、Y方向はX方向およびZ方向に直交する方向であり、図18において、X方向はY方向およびZ方向に直交する方向である。図17において記号TWで示す矢印は、トラック幅方向を表している。
Claims (14)
- 第1および第2のシールド部と、
前記第1および第2のシールド部の間に配置されたMR積層体とを備えた磁気抵抗効果素子であって、
前記MR積層体と前記第2のシールド部は、前記第1のシールド部の上に順に積層されており、
前記第1のシールド部は、第1の主シールド層と、前記第1の主シールド層と前記MR積層体との間に配置された第1の交換結合シールド層とを有し、
前記第2のシールド部は、第2の主シールド層と、前記第2の主シールド層と前記MR積層体との間に配置された第2の交換結合シールド層とを有し、
前記第1の交換結合シールド層は、前記第1の主シールド層の上に配置された非磁性導電材料よりなる下地層と、前記下地層の上に配置された第1の反強磁性層と、前記第1の反強磁性層と前記MR積層体との間に配置された第1の磁化制御層とを有し、
前記第2の交換結合シールド層は、第2の反強磁性層と、前記第2の反強磁性層と前記MR積層体との間に配置された第2の磁化制御層とを有し、
前記MR積層体は、前記第1の磁化制御層と磁気的に結合して、磁化の方向が制御された第1の自由層と、前記第2の磁化制御層と磁気的に結合して、磁化の方向が制御された第2の自由層と、前記第1および第2の自由層の間に配置された非磁性材料よりなるスペーサ層とを含み、
前記第1の磁化制御層は、前記第1の反強磁性層と交換結合する第1の強磁性層を含み、
前記第2の磁化制御層は、前記第2の反強磁性層と交換結合する第2の強磁性層を含み、
前記第1の磁化制御層と前記第2の磁化制御層の一方のみが、更に、前記第1または第2の強磁性層と前記MR積層体との間に配置された非磁性導電材料よりなる非磁性中間層と、前記非磁性中間層と前記MR積層体との間に配置され、前記非磁性中間層を介して前記第1または第2の強磁性層と反強磁性的に交換結合する第3の強磁性層とを含み、
前記第1または第2のシールド部に含まれる第1の主シールド層、下地層、第1の反強磁性層、第1の強磁性層、第2の主シールド層、第2の反強磁性層、第2の強磁性層、非磁性中間層および第3の強磁性層は、いずれも、前記MR積層体よりも平面形状が大きいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
- 前記下地層は、TaとRuの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記非磁性中間層は、Ru、Rh、Ir、Cr、Cu、Ag、Au、Pt、Pdからなる群のうち少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第2の交換結合シールド層は、更に、前記第2の反強磁性層と前記第2の主シールド層との間に配置された非磁性導電材料よりなる非磁性キャップ層を有することを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記MR積層体は、更に、前記第1の磁化制御層と前記第1の自由層との間に配置され、前記第1の磁化制御層と前記第1の自由層を磁気的に結合させる第1の結合層と、前記第2の磁化制御層と前記第2の自由層との間に配置され、前記第2の磁化制御層と前記第2の自由層を磁気的に結合させる第2の結合層とを含むことを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1および第2の結合層は、いずれも、非磁性導電層と、この非磁性導電層を挟む2つの磁性層とを含むことを特徴とする請求項5記載の磁気抵抗効果素子。
- 更に、前記第1および第2のシールド部の間において、前記MR積層体に対して、前記MR積層体を構成する複数の層の積層方向に直交する方向に隣接するように配置され、前記第1および第2の自由層に対してバイアス磁界が印加されない状態と比較して、前記第1の自由層の磁化の方向と第2の自由層の磁化の方向が変化するように、前記第1および第2の自由層に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加層を備えたことを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記バイアス磁界印加層は、前記第1の自由層の磁化の方向と第2の自由層の磁化の方向が直交するように、前記第1および第2の自由層に対してバイアス磁界を印加することを特徴とする請求項7記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1の磁化制御層は、上面と下面とを有し、前記上面は、前記MR積層体に接する第1の部分と、前記バイアス磁界印加層の下方に凹部が形成されるように、前記第1の部分に比べて前記下面の近くに位置する第2の部分とを含み、
磁気抵抗効果素子は、更に、前記第2の部分の上に配置された絶縁膜を備え、
前記バイアス磁界印加層は、前記絶縁膜の上に配置されていることを特徴とする請求項7記載の磁気抵抗効果素子。 - 前記第1の磁化制御層が、前記非磁性中間層と前記第3の強磁性層とを含み、
前記第3の強磁性層は、前記第1の磁化制御層の上面を構成する上面と、前記非磁性中間層に接する下面とを有し、
前記凹部の深さは、前記第1の部分と前記第3の強磁性層の下面との間の距離の2分の1以下であることを特徴とする請求項9記載の磁気抵抗効果素子。 - 前記第2の磁化制御層が、前記非磁性中間層と前記第3の強磁性層とを含み、
前記第1の強磁性層は、前記第1の磁化制御層の上面を構成する上面と、前記第1の反強磁性層に接する下面とを有し、
前記凹部の深さは、前記第1の部分と前記第1の強磁性層の下面の間の距離の2分の1以下であることを特徴とする請求項9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記載の磁気抵抗効果素子とを備えた薄膜磁気ヘッド。
- 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支持装置とを備えたヘッドアセンブリであって、
前記薄膜磁気ヘッドは、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記載の磁気抵抗効果素子とを備えたことを特徴とするヘッドアセンブリ。 - 薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される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共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た磁気ディスク装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、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記載の気抵抗効果素子とを備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
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