JP6219209B2 - 磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
する。
に記録された情報が、例えば磁気抵抗効果型の磁気ヘッドによって読み出される。
。このため、小さな記録ビットで記録された情報の読み出しのためには、できるだけ膜厚
の薄い磁気センサー(信号再生部)を用いた磁気ヘッドの出現が望まれていた。
生装置の提供が望まれていた。
図1(a)、(b)は、この発明の第1の実施形態に係る磁気ヘッド3の磁気センサー
の断面図である。
示している。
が積層されている(図示せず)。磁気ヘッド3は、磁気センサーと記録部を備える。
)及び(b)を用いて説明する。
効果を発現する積層膜(MR膜と称する)10、および磁気シールド機能を兼用する磁性
金属電極層(磁気シールド)21および22を備える。
バンドギャップを有する無機非磁性層(無機層)14、及びキャップ層15を備える。
1の膜厚は、例えば、数nm程度である。
a/Cu等の積層膜を用いることができる。
。ホイスラー規則合金は、例えば、CoFeMnSi, CoFeGaGe, CoMnS
i,又は CoFeAlSin等である。
13と積層されたときにその界面で磁性を発現させることができる。
Coの層を設け、金属磁性層12の下地層11との界面には、ホイスラー規則合金の層を
設けることができる。
信号出力を得ることができる。
保磁力Hc、および低磁気歪を有することが望ましい。そのために、金属磁性層12をN
iFe合金と積層してもよい。
ても良い。例えば、金属磁性層12の膜厚は、5nm程度とすることができる。
24に示されるように、Zinc Methyl phenalenyl (ZMP、 C
l4H10O2Zn)が用いられる。
イ共役電子構造を用いることができる。
合には非磁性である。
(b)に示すように、有機分子層13と金属磁性層12の界面を通した電子交換により、
有機分子層13の一部がラジカル状態に変化して磁性が発現する。この現象を界面誘起磁
性と呼ぶ。
(単分子層、Monomolecular Layer)級の超極薄層でも安定した磁化
を保持することができる。
望ましい。無機層14の膜厚は、例えば、1nm程度である。無機層14の膜厚が2nm
を越えると、低電気抵抗を実現することが難しくなる。小さなバンドギャップエネルギー
、または、小さなバリアーハイトエネルギーの酸化物を無機層14に用いることができる
。
である。
またはバリアーハイトエネルギーが小さな材料を用いることができる。
lO,又はSrTiO等である。
な面積抵抗値を有し、バンドキャップエネルギーが小さい。
している。しかしながら、図4に示した酸化物では、一般に、スピンフィルタリング機能
が小さいので、高MR比の実現が難しい。
スピン分極電流を得ることである。
ピンフィルタリング機能を利用する。このため、低抵抗の無機層14を用いても、原理的
に、高MR比を実現することができる。
無機層14に比べて小さい。このため、主に無機層14が磁気センサーの抵抗値を増大さ
せる。無機層14を用いない場合に、安定なトンネル電流を得るためには、膜厚が30n
m程度の有機分子層13を用いる。
ヤの有機分子層13で、安定したトンネル電流、大きなMR比を実現できることを見出し
た。
電極(例えば、図1、図3の磁気シールド層21、22)を除いた厚さが、20nm未満
の、極薄の磁気センサーが必要となることが予想される。
れるような無機層14を用いることが必要となる。
無機層14を用いると、MgOを用いた現行の磁気ヘッドの抵抗を下回る抵抗値(例えば
、面積抵抗値は0.5μΩm2未満)を実現することができる。
例えば、Ta、Ru、又はCu等の非磁性金属を用いることができる。
層方向及び積層方向に交わる方向において金属磁性層12を覆うように設ける。
1と磁気シールド22を絶縁するために極薄酸化層30(アルミナ等)を設ける。
3(IrMn等)を設ける。
ついて説明する。
で発生する界面誘起磁性の磁化方向が媒体信号磁化と同方向(ハイト方向、Z方向)であ
り、金属磁性層12の磁化方向が記録媒体からの信号磁界と交差する方向(トラック幅方
向、Y方向)である。
である場合について説明する。
度近傍またはそれ以上)で、トラック幅方向(Y方向)の磁界中にて行う。
され、有機分子層13の磁化は、磁気シールド22の側壁部からのバイアス磁界によりト
ラック幅方向に固定される。
高い温度において、ハイト方向に磁界を加えて、熱処理を行う。
録された磁界)と同方向のハイト方向(Z方向)に固定される。
度で、トラック幅方向の磁界中で行う。さらに、金属磁性層12の磁化をシールドからの
バイアス磁界を利用してトラック幅方向に固定した状態で、第2の熱処理をシールドバイ
アス磁界方向が乱れず(反強磁性膜23の磁化が安定な熱処理温度)、且つ界面誘起磁性
が消失する温度にて行うことで、界面誘起磁性の磁化をハイト方向に固定する。
化は一方向に固定される。有機分子層13の磁化は媒体磁界の方向と同方向または反対方
向に固定されるので媒体磁界に感応しない。このとき、媒体磁界は、有機分子層12の保
磁力よりも小さい。金属磁性層12の磁化は、媒体磁界と交わる方向に固定されているの
で、媒体信号磁界に応じて回転することが可能となり変化する。これにより、磁気記録媒
体からの媒体磁界に応じた抵抗変化による再生出力が得られる。
R効果と面積抵抗を示す図である(表2)。
素子のMR比と面積抵抗RAの一例を示している。
層13を用いてもMRは発現しない(MR比0%)。
現することがわかる。
)/Co(1)、有機分子層13にZMP(3モノレーヤ)、キャップ層15にRu(2
)/Ta(2)を用いる例を説明する。括弧は、モノレーヤ数を示す。
ある。無機層14がHfO(1)の場合は、MR比は51%、RAは0.33μΩm2で
ある。無機層14がGaO(1)の場合は、MR比は55%、RAは0.16μΩm2で
ある。無機層14がMgTiO(1.3)の場合は、MR比は61%、RAは0.35μ
Ωm2である。無機層14がMgTiO(2)の場合は、MR比は60%、RAは0.3
5μΩm2である。
)、キャップ層15にRu(2)/Ta(2)、金属磁性層12にCo(5)を用いる例
を説明する。
Ωm2である。
キャップ層15にRu(2)/Ta(2)、金属磁性層12にCoFe(5)を用いた例
を説明する。このとき、無機層14はMgTiO(1)であり、MR比は20%、RAは
0.19μΩm2である。
金属磁性層12にCoFeMnSi(4)/Co(1)、有機層13にZMP(3モノレ
ーヤ)、キャップ層15にRu(2)/Ta(2)を用いる例を説明する。
は0.6μΩm2となる。このため、1Tb/in2の記録密度の再生に必要な30nm
幅の磁気センサーでは、低RAの実施例に比べてSN比が低下してしまう。
ができる。
向(磁気ヘッド3では、概ねトラック幅方向)に配列させて、金属磁性層12の磁化を信
号磁界により磁化が変化させる。ここでは、金属磁性層12は、磁化自由層として機能す
る。
例示する断面図である。
上記説明と同様な構成は、同一の符号を付し、説明を省略する。
合磁界(交換バイアス磁界)を付与するための反強磁性バイアス層26(IrMn等、膜
厚は5〜7nm程度)を設ける。
機分子層13の間に、磁性層261と反強磁性結合機能を有する非磁性層262(Ru等
、膜厚は1nm以下)を設けることができる。
って変化しないように固定される。
また、磁気シールド22、21の構成も同じである。
(b)とは異なっている。
る界面誘起磁性の磁化をトラック幅方向(Y)に規定する。
には、有機分子層13をトラック幅方向に向ける熱処理を行う(第1の熱処理)。
なう(第2の熱処理)。
温度が望ましい。
も低い場合には、第1の熱処理で反強磁性バイアス層26のバイアス方向をハイト方向(
Z)に向ける熱処理を行う。そして、第2の熱処理で第1の熱処理より低い温度にてトラ
ック幅方向(Y)に有機分子層13の磁化を向ける熱処理を行う。
高い温度が望ましい。
有機分子層13の磁化が記録媒体からの信号磁界に応じて変化するように構成することが
できる。
比の信号読み取りが実現可能になる。
備え、磁気記録媒体からの信号磁界が加わる方向に金属磁性層12の磁化を固定するよう
に構成している。また、バイアス付与手段は、金属磁性層12に反強磁性層23を積層し
て、金属磁性層12の磁化を固定するように構成することが望ましい。バイアス付与手段
とは、例えば反強磁性層23を示す。
、MR膜の膜厚が薄い磁気ヘッドを提供することができる。
ュエータを用いた形式の装置である。
れ、駆動装置制御部(図示せず)からの制御信号に応答するモータ(図示せず)により矢
印Aの方向に回転する。
ク)180を備えたものとしても良い。
よる押付け圧力とヘッドスライダーの媒体対向面(ABSともいう)で発生する圧力とが
つりあい、ヘッドスライダーの媒体対向面は、記録用媒体(ハードディスク)180の表
面から所定の浮上量をもって保持される。
示す図である。
クチュエータアーム155の一端に接続されている。
タ156が設けられている。
た駆動コイル(図示せず)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。
ング(図示せず)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。
動することが可能になる。
ベースとした構造を備えている。
い。
構成されることが望ましい。
アス磁界を付与するようにしても良い。
積層構造を備える。金属磁性層12と有機分子層との界面付近側でホイスラー合金の他元
素成分(例えば、SiやMn)が除かれるので、界面誘起磁性の低下を抑えることができ
る。
磁気センサーを用いた磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置を提供す
ることができる。
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、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
。
性層、13…有機分子層、14…無機非磁性層(無機層)、15…キャップ層、21…磁
性金属電極層(下部)、22…磁性金属電極層(上部)、23…反強磁性バイアス層、1
50…磁気記録再生装置、154…サスペンション、155…アクチュエータアーム、1
56…ボイスコイルモータ、157…軸受部180…記録用媒体(ハードディスク)。
Claims (9)
- 非磁性の第1金属層と、
非磁性の第2金属層と、
前記第1金属層と前記第2金属層との間に設けられた金属磁性層と、
前記金属磁性層と前記第2金属層との間に設けられフェナレニル(Phenalenyl)をベースとした構造を有し、磁化を有する有機分子層と、
前記有機分子層と前記第2金属層との間に設けられ、前記第2金属層と接する無機層と、
を備えた磁気ヘッド。 - 前記第1金属層と前記金属磁性層との間に設けられた反強磁性層を更に備えた請求項1に記載の磁気ヘッド。
- 前記磁化は、前記有機分子層と前記金属磁性層との間の界面にある、請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
- 前記有機分子層の膜厚は3モノレーヤ以下である請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
- 前記無機層の膜厚は2nm未満である請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
- 前記無機層に含まれる材料のバンドギャップエネルギーはMgOのバンドギャップエネルギーよりも低い、請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
- 前記金属磁性層は前記金属磁性層と前記有機分子層との界面付近にCoまたはCoFe合金を含む請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
- 請求項1乃至7の何れか1項に記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、
前記サスペンションに接続されるアクチュエータアームと、
を備えた磁気ヘッドアセンブリ。 - 請求項8に記載の磁気ヘッドアセンブリと、
前記磁気ヘッドによって磁気記録されたデータが読みだされるハードディスクと、
を備え、
磁気記録データの再生が行われる磁気記録再生装置。
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