JP5636468B2 - 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置に関する。
磁気記録再生装置において、ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体に保存された情報が、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドによって読み出される。記録密度が向上したときに、高感度の再生が必要になる。このためには、高いＭＲ比（抵抗変化率）を有するとともに大きな電流密度を供給できる再生センサが必要になる。
本実施形態は、高いＭＲ比を有するとともに大きな電流密度を供給できる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置を提供する。
本実施形態の磁気抵抗効果素子は、第１磁性膜と、
第２磁性膜と、
前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられた非磁性の中間膜と、
を有する磁気抵抗効果膜を備え、
Ａを少なくともＦｅとＭｎとを含む合金、Ｂを少なくともＳｉ、Ａｌ、およびＧｅを含む合金とするとき、前記第１および第２磁性膜の少なくとも一方は、Ｃｏ１００−ｘ（ＡｙＢ１．０−ｙ ） ｘ （４０ａｔ％≦ｘ≦６０ａｔ％、０．３≦ｙ≦０．７）と表されたホイスラー合金であり、
前記少なくとも一方の磁性膜は、前記中間膜との界面に近接し膜厚方向に設けられた第１領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が６０％未満であり、前記第１領域に比べて前記界面から遠く膜厚方向に設けられた第２領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が６０％以上であるように膜厚方向に組成が変調される。
第２磁性膜と、
前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられた非磁性の中間膜と、
を有する磁気抵抗効果膜を備え、
Ａを少なくともＦｅとＭｎとを含む合金、Ｂを少なくともＳｉ、Ａｌ、およびＧｅを含む合金とするとき、前記第１および第２磁性膜の少なくとも一方は、Ｃｏ１００−ｘ（ＡｙＢ１．０−ｙ ） ｘ （４０ａｔ％≦ｘ≦６０ａｔ％、０．３≦ｙ≦０．７）と表されたホイスラー合金であり、
前記少なくとも一方の磁性膜は、前記中間膜との界面に近接し膜厚方向に設けられた第１領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が６０％未満であり、前記第１領域に比べて前記界面から遠く膜厚方向に設けられた第２領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が６０％以上であるように膜厚方向に組成が変調される。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態による磁気ヘッドについて図１を参照して説明する。この実施形態の磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部を図１に示す。図１は磁気記録媒体から見た再生部１の平面図、すなわち媒体対向面（以下、ＡＢＳ(Air Bearing Surface)ともいう）から見た平面図である。図１において、ｘ方向は再生部１から図示しない磁気記録媒体に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体のトラックの幅方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体のトラックの長手方向を示す。この再生部１は、磁気抵抗効果を発現する磁性体の積層構造を含む磁気抵抗膜（以下、ＭＲ膜ともいう）１０と、ＭＲ膜１０を挟むように設けられた磁気シールド層２１、２２と、を備えている。ＭＲ膜１０は、下地層１１、磁性層１２、非磁性の中間層１３、磁性層１４、およびキャップ層１５がこの順序で積層された構成を有している。磁気シールド２１、２２は、磁気シールドの機能の他に、ＭＲ膜１０に電流を流すための電極としても機能する。したがって、再生部１は、磁気抵抗効果素子として機能する。なお、本実施形態では、ＭＲ膜１０のトラック幅方向（ｙ方向）の端部に図示しない絶縁層を介してサイドシールド２３が設けられている。
第１実施形態による磁気ヘッドについて図１を参照して説明する。この実施形態の磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部を図１に示す。図１は磁気記録媒体から見た再生部１の平面図、すなわち媒体対向面（以下、ＡＢＳ(Air Bearing Surface)ともいう）から見た平面図である。図１において、ｘ方向は再生部１から図示しない磁気記録媒体に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体のトラックの幅方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体のトラックの長手方向を示す。この再生部１は、磁気抵抗効果を発現する磁性体の積層構造を含む磁気抵抗膜（以下、ＭＲ膜ともいう）１０と、ＭＲ膜１０を挟むように設けられた磁気シールド層２１、２２と、を備えている。ＭＲ膜１０は、下地層１１、磁性層１２、非磁性の中間層１３、磁性層１４、およびキャップ層１５がこの順序で積層された構成を有している。磁気シールド２１、２２は、磁気シールドの機能の他に、ＭＲ膜１０に電流を流すための電極としても機能する。したがって、再生部１は、磁気抵抗効果素子として機能する。なお、本実施形態では、ＭＲ膜１０のトラック幅方向（ｙ方向）の端部に図示しない絶縁層を介してサイドシールド２３が設けられている。
この実施形態の再生部１においては、磁性層１２、１４がともにフリー層として機能することにより磁気記録媒体からの磁界の検出を行う。すなわち、磁気記録媒体からの磁界に応じて、磁性層１２の磁化方向と、磁性層１４の磁化方向とのなす角度が変化し、この変化により再生部１の電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化を磁気シールド２１、２２間に一定電流を流して磁気シールド２１、２２間の電圧を測定することにより、または一定電圧を磁気シールド２１、２２間に印加して磁気シールド２１、２２間に流れる電流を測定することによって検知する。
下地層１１としては、例えばＴａ、Ｒｕ、Ｃｕなどの非磁性金属が用いられる。また、複数の材料を積層した構成でも良い。例えば、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ等でもよい。
磁性層１２、１４としては、Ｃｏ１００−ｘ（ＡｙＢ１．０−ｙ）ｘ（４０ａｔ％≦ｘ≦６０ａｔ％、０．３≦ｙ≦０．７）の組成からなるホイスラー規則化合金が用いられる。ここで、Ａは、少なくともＦｅとＭｎとを含む合金であり、Ｂは少なくともＳｉ、Ａｌ、およびＧｅを含む合金である。その合金組成は、膜厚方向に変調されている。本実施形態においては、磁性層１２、１４の中間層１３との界面近傍の領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率は６０％未満であり、中間層１３との界面近傍から離れた領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が６０％以上であるように変化する。なお、ＦｅおよびＭｎの一部または全部をＣｒで置き換えてもよい。この場合も、置き換えたＣｒも考慮して上記比率を保つことが好ましい。また、磁性層１２、１４の中間層１３との界面近傍から離れるにつれてＦｅの濃度が緩やかに増加することが好ましい。
また、磁性層１２、１４の合金組成としては、中間層１３との界面近傍の領域におけるＡｌ／（Ｓｉ＋Ｇｅ＋Ａｌ）の比率は４０％未満であり、上記界面近傍から離れた領域におけるＡｌ／（Ｓｉ＋Ｇｅ＋Ａｌ）の比率は４０％以上であるように変化してもよい。なお、ＧｅおよびＡｌの一部または全部をＧａで置き換えてもよい。この場合も、置き換えたＧａも考慮して上記比率を保つことが好ましい。また、磁性層１２，１４の中間層１３との界面近傍から離れるにつれてＡｌの濃度が緩やかに増加することが好ましい。
磁性層１２、１４の厚みは３ｎｍ〜８ｎｍが望ましい。高分解能再生が必要な場合には薄い厚みを用いて、磁気シールド２１と磁気シールド２２の間隔（キャップ長）を狭くすることが望ましい。例えば、下地層１１として厚さが２ｎｍのＴａ層と厚さが１ｎｍのＣｕ層を積層した構造とし、中間層１３として厚さが２ｎｍのＣｕ、キャップ層１５として厚さが１ｎｍのＣｕ層と厚さが２ｎｍのＴａ層とを積層した構造とすると、磁性層１２、１４の厚さをそれぞれ４ｎｍとすることにより、１６ｎｍの狭いギャップ長が実現できて、２Ｔｂ／ｉｎ２〜４Ｔｂ／ｉｎ２の記録密度の再生に必要な高分解能の再生が可能となる。
磁性層１２、１４の各厚さが３ｎｍよりも薄くなると、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）の低減、熱揺らぎによる磁気ノイズの増大が顕著となり、高いＳＮ比の再生が困難になる。また、磁性層１２、１４の各厚さが８ｎｍを越えると、ギャップ長は現行の再生ヘッドと同程度の２４ｎｍとなり、本実施形態と同様の効果を得ることができる。しかし、２Ｔｂ／ｉｎ２〜４Ｔｂ／ｉｎ２の高記録密度媒体用の再生ヘッドに要求されるギャップ長を超過してしまう。
非磁性の中間層１３としては、Ｃｕ，Ａｇなどの金属膜、ＭｇＯ、ＧａＯ、ＺｎＯなどの酸化膜、あるいは絶縁膜中に磁性金属（Ｆｅ、Ｃｏなど）あるいは非磁性金属（Ｃｕなど）からなる微細導電領域が設けられた構造の膜、または例えばＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴａＮ等の窒化物の薄膜が用いられる。
キャップ層１５としては、例えばＴａ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの非磁性金属が用いられる。
磁気シールド層２１、２２としては、例えばＮｉＦｅ合金が用いられる。磁気シールド層２１、２２は、分解能向上の目的以外に、ＭＲ膜１０に通電するための電極の役割も有する。
次に、磁性層１２、１４の構成についてさらに詳しく説明する。磁性層１２、１４の詳細な構成の第１具体例を図２に示す。磁性層１２は磁性層１２１と磁性層１２２とのの積層構造を有し、磁性層１４は磁性層１４１と磁性層１４２との積層構造を有している。中間層１３と接する磁性層１２１、１４１としてはそれぞれ、厚さが２ｎｍのＣｏ５０（Ｆｅ０．４Ｍｎ０．６）２５Ｓｉ２５が用いられる。ここで、（Ｆｅ０．４Ｍｎ０．６）２５は、Ｆｅが１０ａｔ％（＝０．４×２５ａｔ％）、Ｍｎが１５ａｔ％（＝０．６×２５ａｔ％）であることを意味する。磁性層１２２、１４２としては、ＦｅとＭｎの組成比を変えた、厚さが４ｎｍのＣｏ（ＦｅＭｎ）２５Ｓｉ２５が用いられる。３００℃の温度で熱処理することにより、磁性層１２１、１２２の界面および磁性層１４１、１４２の界面では相互拡散が発生するものの、中間層との界面近傍ではＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が５０％未満の領域が、中間層との界面から離れた領域では、Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が成膜直後の組成領域が維持される。
磁性層１２２、１４２のＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）組成比を１００％、８０％、６０％、４０％、２０％、０％としたＭＲ膜のサンプルを作成する。そして、３００℃の熱処理後に５０ｎｍ×１００ｎｍのサイズにＭＲ膜をパターニングし、下部電極および上部電極を設けたＭＲ素子を試作した。これらのＭＲ素子のＭＲ比および最大投入可能電流密度Ｊｃを調べ、ＭＲ比、電圧Ｖｂ、および予想再生出力Ｖ（ＭＲ比×Ｊｃ）を図３に示す。電圧ＶｂはＭＲ素子に最大投入可能電流密度Ｊｃを流したときのＭＲ素子の電極間に発生する電圧である。なお、図３では、横軸はＭｎ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率を示している。最大投入可能電流密度Ｊｃは、図４（ａ）、４（ｂ）に示すように、磁気抵抗効果を示すＲ−Ｈ曲線の形状が乱れない限界の電流密度とした。投入電流密度Ｊが臨界値Ｊｃを越えると、スピントランスファートルクノイズが顕著となり、磁化方向が乱れるために線形応答動作範囲が狭まり、結果として再生出力の低下を招いてしまう。
上記ＭＲ素子を用いて磁気ヘッドを試作した場合の再生出力Ｖは、原理的に、ＭＲ比とＪｃの積に比例するので、この積が大きなＭＲ素子が高感度再生に必要である。上記ＭＲ素子において、ＣＦＭＳ膜のＳｉの一部をＡｌで置換し、置換したＡｌの濃度が０ａｔ％、２０ａｔ％、４０ａｔ％、５０ａｔ％、８０ａｔ％、１００ａｔ％であるＭＲ素子を作成し、これらのＭＲ素子のＭＲ比および最大投入可能電流密度Ｊｃを調べ、ＭＲ比、電圧Ｖｂ、および予想再生出力Ｖ（ＭＲ比×Ｊｃ）を図５に示す。図５から分かるように、Ａｌ濃度が４０％以上になると、ＭＲ比は若干低下するものの、最大投入可能電流密度Ｊｃが増大して、再生出力Ｖは増大する。最大投入可能電流密度Ｊｃが増大した理由は、Ｆｅリッチ領域のダンピングが大きいので、その結果、スピントランスファートルクノイズの発生が抑制されたと考えられる。なお、Ｆｅリッチ領域のダンピングが大きいことは、例えば、Appl. Phys. Lett. 94, 122504 (2009)に開示されている。
比較例として、磁性層１２、１４が単層のＣｏＦｅＳｉからなるＭＲ素子も試作したが、最大投入可能電流密度Ｊｃは増大するものの、ＭＲ比が大幅に低下した。
以上のことから、磁性層１２、１４を積層構造とすることで、高いＭＲ比と高いＪｃを得ることができる。
なお、図２では、磁性層１２，１４がそれぞれ、２層の積層構造を有していたが、３層以上の積層構造としてもよい。この場合、Ｆｅ濃度を中間層１３の近傍から徐々に増大するようにしてもよい。ＳｉをＧｅに置換しても同様な効果が得られた。またＡサイトの一部の元素をＣｒで置換しても同様な効果が得られた。Ｂサイトの一部の元素をＧａで置換しても同様な効果が得られた。
次に、本実施形態における磁性層１２、１４の詳細な構成の第２具体例について説明する。この第２具体例においては、磁性層１２１、１４１としては、Ｃｏ５０（Ｆｅ０．４Ｍｎ０．６）２５Ｓｉ２５合金を用いた。磁性層１２２、１４２としては、ＳｉをＡｌで置換した厚さが０．５ｎｍのＣｏＦｅＭｎＡｌＳｉ合金とした。図５に、磁性層１２２、１４２のＡｌ／（Ｓｉ＋Ａｌ）比率と、ＭＲ比、最大投入可能電流密度Ｊｃ、再生出力Ｖの関係を示す。Ａｌ濃度が４０％以上で、出力が向上する効果が認められた。
以上説明したように、本実施形態によれば、高いＭＲ比を有するとともに大きな電流密度を供給できる磁気抵抗効果素子および磁気ヘッドを提供することができる。
（第２実施形態）
第２実施形態による磁気ヘッドについて図６を参照して説明する。この実施形態の磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部を図６に示す。図６は再生部１Ａを媒体対向面から見た平面図である。この再生部１Ａは、図１に示す第１実施形態の再生部１においてＭＲ膜１０をＭＲ膜１０Ａに置き換えた構成を有している。このＭＲ膜１０Ａは、ＭＲ膜１０において下地層１１と磁性層１２との間に、反強磁性層１６、磁性層１７、および交換結合層１８を設けた構成を有している。磁性層１７の磁化方向は反強磁性層１６によって一方向に固定される。磁性層１２と磁性層１７とは、交換結合層１８を介して交換結合される。
第２実施形態による磁気ヘッドについて図６を参照して説明する。この実施形態の磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部を図６に示す。図６は再生部１Ａを媒体対向面から見た平面図である。この再生部１Ａは、図１に示す第１実施形態の再生部１においてＭＲ膜１０をＭＲ膜１０Ａに置き換えた構成を有している。このＭＲ膜１０Ａは、ＭＲ膜１０において下地層１１と磁性層１２との間に、反強磁性層１６、磁性層１７、および交換結合層１８を設けた構成を有している。磁性層１７の磁化方向は反強磁性層１６によって一方向に固定される。磁性層１２と磁性層１７とは、交換結合層１８を介して交換結合される。
下地層１１、非磁性中間層１３、キャップ層１５としては、第１実施形態と同様の材料が用いられるとともに、同様の厚さを有している。
反強磁性層１６としては、例えば厚さが５ｎｍ〜７ｎｍのＩｒＭｎ合金などが用いられる。磁化方向が固定される磁性層１７としては、例えばＣｏＦｅ合金を用いる。交換結合層１８としては、例えばＲｕなどを用いる。
磁性層１２、磁性層１４の少なくとも一方の磁性層としては、第１実施形態で説明したホイスラー合金を用いる。
また、磁性層１２と交換結合層１８との界面には、十分な交換結合を確保するために厚さが０．５ｎｍ程度のＣｏＦｅ合金層（図示せず）を設けて良い。安定した磁化固定のために必要な強い交換結合の確保、および狭い上下シールド間隔による高分解能な再生を実現するために、磁性層１２の厚さは２ｎｍ程度の極薄が望ましい。例えば、図２で示した磁性層１２１、１２２の厚さをそれぞれ１ｎｍ程度にして、第１実施形態で説明したホイスラー合金を用いる。
また、本実施形態においては、磁性層１４としては、例えば磁性層１２と同様な構成のホイスラー合金と、拡散バリアー層（Ｃｕ、Ｔａ、Ｒｕなど、モノレーヤから１ｎｍの範囲の厚み）を介して負の磁気歪みを有するＮｉＦｅ層または厚さが２ｎｍ〜４ｎｍのＦｅ層を積層した積層構造を用いことができる。ここで、モノレーヤとは、０．１２５ｎｍを想定している。通常、ホイスラー合金は正の磁気歪を有するので、磁性層１４は媒体磁界に応じて磁化がスムーズに変化して低ノイズとなる特性が必要であり、そのためには磁気歪の低減が望ましく、負の磁気歪を有するＮｉＦｅ層またはＦｅ層を積層して、正と負の磁気歪の相殺効果により低磁気歪を実現することができる。
この第２実施形態も第１実施形態と同様に、高いＭＲ比を有するとともに大きな電流密度を供給できる磁気抵抗効果素子および磁気ヘッドを提供することができる。
（第３実施形態）
第３実施形態による磁気ヘッドについて図７を参照して説明する。この実施形態の磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部１Ｂを図７に示す。図７は、ＡＢＳに垂直な平面で再生部１Ｂを切断した断面図である。図７において、ｘ方向は再生部１Ｂから磁気記録媒体４０に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体４０のトラックの幅方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体４０のトラックの長手方向を示す。この再生部１Ｂは、磁気抵抗効果（以下、ＭＲともいう）を発現する磁性体の積層構造を含む磁気抵抗膜１０Ｂと、このＭＲ膜１０Ｂを挟むように設けられた磁気シールド層２１、２２と、を備えている。磁気シールド２１には、ＡＢＳと反対側でかつＭＲ膜１０Ｂ側に位置する領域に凹部２１ａが設けられている。この凹部２１ａは、ＡＢＳから２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度後退した領域に設けられる。
第３実施形態による磁気ヘッドについて図７を参照して説明する。この実施形態の磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部１Ｂを図７に示す。図７は、ＡＢＳに垂直な平面で再生部１Ｂを切断した断面図である。図７において、ｘ方向は再生部１Ｂから磁気記録媒体４０に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体４０のトラックの幅方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体４０のトラックの長手方向を示す。この再生部１Ｂは、磁気抵抗効果（以下、ＭＲともいう）を発現する磁性体の積層構造を含む磁気抵抗膜１０Ｂと、このＭＲ膜１０Ｂを挟むように設けられた磁気シールド層２１、２２と、を備えている。磁気シールド２１には、ＡＢＳと反対側でかつＭＲ膜１０Ｂ側に位置する領域に凹部２１ａが設けられている。この凹部２１ａは、ＡＢＳから２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度後退した領域に設けられる。
ＭＲ膜１０Ａは、下地層１１と、磁性層１２と、非磁性の中間層１３と、磁性層１４と、キャップ層１５と、反強磁性層１６と、磁性層１７と、交換結合層１８と、を有している。下地層１１、磁性層１７、交換結合層１８、磁性層１２、中間層１３、磁性層１４、およびキャップ層１５はこの順序で磁気シールド２１の磁気シールド２２に対向する面上に積層される。下地層１１は、磁気シールド２１の磁気シールド２２に対向する面のうち凹部２１ａを除いた領域に設けられる。そして、磁性層１７、交換結合層１８、磁性層１２、中間層１３、磁性層１４、およびキャップ層１５の積層構造は、下地層１１上の設けられるとともに、磁気シールド２１の凹部２１ａの上方に延在するように設けられている。磁性層１７の磁化方向を一軸方向に固定するために、凹部２１ａ内に磁性層１７に近接して反強磁性層１６が設けられる。なお、反強磁性層１６と磁気シールド２１との間には図示しない絶縁膜が設けられている。
下地層１１、磁性層１７、交換結合層１８、磁性層１２、中間層１３、磁性層１４、キャップ層１５、および反強磁性層１６としては、第２実施形態で説明したと同じ材料が用いられる。
この第３実施形態の再生部１Ｂは、第２実施形態の再生部１Ａに比べて、磁気シールド２１、２２の間の距離を狭めることが可能となり、再生分解能が向上する。なお、磁気記録媒体４０から離れた箇所には反強磁性層１６が存在するので、磁性層１２の磁化の固定を維持できる。
この第３実施形態も第２実施形態と同様に、高いＭＲ比を有するとともに大きな電流密度を供給できる磁気抵抗効果素子および磁気ヘッドを提供することができる。
（第４実施形態）
第４実施形態による磁気記録再生装置について説明する。
第４実施形態による磁気記録再生装置について説明する。
上述した第１乃至第３実施形態のいずれかに記載の磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生装置に搭載することができる。なお、本実施形態による磁気記録再生装置は、再生機能を有することもできるし、記録機能と再生機能の両方を有することもできる。
図８は、第４実施形態による磁気記録再生装置の構成を例示する模式的斜視図である。図８に示すように、本実施形態による磁気記録装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えたものとしても良い。
記録用媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ１５３は、例えば、前述した実施形態のいずれかによる磁気ヘッドを、磁気シールドとともに、その先端付近に搭載している。
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。なお、ヘッドスライダ１５３が記録再生用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成することができる。
アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
図９は、本実施形態に係る磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリ１６０をディスク側から眺めた拡大斜視図である。図９に示したように、磁気ヘッドアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、この軸受部１５７から延出したヘッドジンバルアセンブリ（以下、ＨＧＡと称する）１５８と、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出しているとともにボイスコイルモータのコイルを支持した支持フレームを有している。ＨＧＡは、軸受部１５７から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション１５４と、を有する。
サスペンション１５４の先端には、既に説明した第１乃至第３実施形態のいずれかによる磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。
すなわち、本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ１６０は、第１乃至第３実施形態のいずれかによる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備えている。
サスペンション１５４は信号の書き込み及び読み取り用のリード線（図示しない）を有し、このリード線とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気記録ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。また、図示しない電極パッドが、磁気ヘッドアセンブリ１６０に設けられる。
そして、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う、図示しない信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図８に示した磁気記録装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、電極パッドに接続され、磁気記録ヘッドと電気的に結合される。
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、第１乃至第３実施形態のいずれかによる磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動部（移動制御部）と、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする位置制御部と、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。すなわち、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。上記の可動部は、ヘッドスライダ１５３を含むことができる。また、上記の位置制御部は、磁気ヘッドアセンブリ１６０を含むことができる。
磁気ディスク１８０を回転させ、ボイスコイルモータ１５６にアクチュエータアーム１５５を回転させてヘッドスライダ１５３を磁気ディスク１８０上にロードすると、磁気ヘッドに搭載したヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）が磁気ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。この状態で、上述したような原理に基づいて、磁気ディスク１８０に記録された情報を読み出すことができる。
以上説明したように、第４実施形態によれば、高いＭＲ比を有するとともに大きな電流密度を供給できる磁気記録再生装置を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１、１Ａ、１Ｂ 再生部
１０、１０Ａ、１０Ｂ 磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）
１１ 下地層
１２ 磁性層
１３ 非磁性の中間層
１４ 磁性層
１５ キャップ層
１６ 反強磁性層
１７ 磁性層
１８ 交換結合層
２１ 磁気シールド
２２ 磁気シールド
２３ サイドシールド
４０ 磁気記録媒体
１０、１０Ａ、１０Ｂ 磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）
１１ 下地層
１２ 磁性層
１３ 非磁性の中間層
１４ 磁性層
１５ キャップ層
１６ 反強磁性層
１７ 磁性層
１８ 交換結合層
２１ 磁気シールド
２２ 磁気シールド
２３ サイドシールド
４０ 磁気記録媒体
Claims (8)
- 第１磁性膜と、
第２磁性膜と、
前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられた非磁性の中間膜と、
を有する磁気抵抗効果膜を備え、
Ａを少なくともＦｅとＭｎとを含む合金、Ｂを少なくともＳｉ、Ａｌ、およびＧｅを含む合金とするとき、前記第１および第２磁性膜の少なくとも一方は、Ｃｏ１００−ｘ（ＡｙＢ１．０−ｙ ） ｘ （４０ａｔ％≦ｘ≦６０ａｔ％、０．３≦ｙ≦０．７）と表されたホイスラー合金であり、
前記少なくとも一方の磁性膜は、前記中間膜との界面に近接し膜厚方向に設けられた第１領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が６０％未満であり、前記第１領域に比べて前記界面から遠く膜厚方向に設けられた第２領域におけるＦｅ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）の比率が６０％以上であるように膜厚方向に組成が変調される磁気抵抗効果素子。 - 前記少なくとも一方の磁性膜の前記第２領域においては、前記界面から離れるにつれてＦｅの濃度が増加する請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
- 第１磁性膜と、
第２磁性膜と、
前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられた非磁性の中間膜と、
を有する磁気抵抗効果膜を備え、
Ａを少なくともＦｅとＭｎとを含む合金、Ｂを少なくともＳｉ、Ａｌ、およびＧｅを含む合金とするとき、前記第１および第２磁性膜の少なくとも一方は、Ｃｏ１００−ｘ（ＡｙＢ１．０−ｙ ） ｘ （４０ａｔ％≦ｘ≦６０ａｔ％、０．３≦ｙ≦０．７）と表されたホイスラー合金であり、
前記少なくとも一方の磁性膜は、前記中間膜との界面に近接し膜厚方向に設けられた第１領域におけるＡｌ／（Ｓｉ＋Ｇｅ＋Ａｌ）の比率が４０％未満であり、前記第１領域に比べて前記界面から遠く膜厚方向に設けられた第２領域におけるＡｌ／（Ｓｉ＋Ｇｅ＋Ａｌ）の比率が４０％以上であるように膜厚方向に組成が変調される磁気抵抗効果素子。 - 前記少なくとも一方の磁性膜の前記第２領域においては、前記界面から離れるにつれてＡｌの濃度が増加する請求項２記載の磁気抵抗効果素子。
- 対向する第１および第２磁気シールドと、
前記第１磁気シールドと前記第２磁気シールドとの間に設けられた請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
を備えた磁気ヘッド。 - 前記第１および第２磁気シールド間に設けられ前記第１および第２磁性膜のうちの他方の磁性膜の磁化を固定する反強磁性膜を更に備えている請求項５記載の磁気ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果膜は、前記第１磁気シールドから前記第２磁気シールドに向かう方向に沿って延在し、
前記反強磁性膜は、前記第１および第２磁性膜のうちの他方の磁性膜の延在している部分に近接して設けられる請求項６記載の磁気ヘッド。 - 磁気記録媒体と、
請求項５乃至７のいずれかに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとが浮上または接触の状態で対峙しながら相対的に移動するように制御する移動制御部と、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置するように制御する位置制御部と、
前記磁気ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への書き込み信号および前記磁気記録媒体からの読み出し信号を処理する信号処理部と、
を備えている磁気記録再生装置。
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