JPH02306412A

JPH02306412A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH02306412A
Application number: JP12658689A
Authority: JP
Inventors: Shuji Hasegawa; 長谷川　修司
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1990-12-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は、電子（クーパ一対を形成している電子でも形
成していない電子でも良い）、正孔、励起子、イオン等
の電荷を持つ粒子の物質波としての波動性を利用して、
磁気記録媒体から漏洩する磁束を検出する読み出し専用
の磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

従来、磁気記録媒体の記録情報を読み出す磁気ヘッドと
して、電磁誘導現象を利用した誘導型磁　′気ヘッドと
、磁界による固体の電気的性質の変化を利用した固体磁
気ヘッドが利用されている。

誘導型磁気ヘッドによる記録媒体からの情報の読み出し
は、第２図に示す如く、磁気記録媒体２１からの漏洩磁
束２２を磁気ヘッド２３でコイル２４内に導き、記録媒
体の走行に伴って漏洩磁束２２の向きが変動した時にコ
イル２４に誘起される誘導電流２５を検出して行なわれ
る。

一方、固体磁気ヘッドには大別してホール効果を利用し
たヘッドと磁気抵抗効果を利用したヘッドがある。ホー
ル効果型固体磁気ヘッドでは、第３図（ａ）に示す如く
、半導体３１に電流３２を流し、これと直角方向に磁気
記録媒体から漏洩する磁界３３を印加すると、これら両
者と直交する方向に起電力３４が生じ、この起電力を測
定することにより記録情報を読み出すことができる。ま
た、第３図（ｂ）に示す如く、ソース電極３５から半導
体３１に流れ込む電流を２つのドレイン電極３６．３７
で受け、磁界３３によって生じる電流■１と■２の差を
検出することにより、記録情報を読みだす変形ホール効
果型固体磁気ヘッドも提案されている。

磁気抵抗型磁気ヘッドでは、第４図（ｂ）に示、す如く
、磁気記録媒体から漏洩する磁界３３を抵抗体４１に印
加すると、第４図（ａ）に示した磁界が存在しない場合
と比較して、抵抗体４１中を流れる電流４４の経路が伸
びて、抵抗体４１の中心と縁に取付けられた電極４２間
の抵抗が増大することを利用して漏洩磁界を検出し、記
録情報を読み出す。

なお、後者の技術に関連するものとしては「最新磁気解
析・遮蔽設計と磁性応用技術」　（株）総合技術センタ
ー発行第４３４〜４４２頁（昭和６１年）がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記誘導型磁気ヘッドは現在まで非常に広範囲に利用さ
れているが、次のような問題点がある。

（１）電磁誘導現象を利用するため、静止磁界の検出が
できない。そのため、磁気記録媒体からの読み出し信号
の強度が、磁気ディスクや磁気テープ等の記録媒体の走
行速度に依存し、一定ではない。

（２）微弱な磁界に対する感度が低い。

（３）ヘッド自体のサイズを小さくし難い。そのため、
高密度磁気記録に対応できない。

（４）コイルの断線等の事故が起きやすい。

（５）バッジ式生産ができないため、コスト高になる。

一方、ホール効果や磁気抵抗効果等を利用した上記固体
磁気ヘッドには次のような問題がある。

（１）静止磁界に感応するが、出方レベルが小さい。つ
まり、微弱な磁界に対する感度が低い。

（２）出力信号が安定でない。

（３）誘導型磁気ヘッドに比較すれば、ヘッド自体のサ
イズを小さくできるが、高密度磁気記録に十分対応でき
るほどではない。また、サイズを小さくすればするほど
磁界に対する感度が低下して特性が悪化する。

４一本発明の目的は、全く新しい原理に基づいた下記の特徴
を有する磁気ヘッドを提供することにある。

（１）磁界の時間変化ではなく、静止磁界に感応する。

（２）微弱な磁界に対して非常に高感度であり、しかも
、安定に信号を出力できる。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、（１）電荷を持つ物質波を複数の物質波に
分割し、進行させ、さらに該複数の物質波を重畳、干渉
させる手段と、該複数の物質波の進路によって囲まれる
空間を貫通する磁束の量により変化する該複数の物質波
の位相差を測定する手段とを有することを特徴とする磁
気ヘッド、（２）上記複数の物質波の進路によって囲ま
れる空間に高透磁率を有する物質を配置したことを特徴
とする上記１記載の磁気ヘッド、（３）上記複数の物質
波の進路によって囲まれる空間を貫通する磁束に重畳す
るための磁束を発生する手段を有することを特徴とする
上記１記載の磁気ヘッド、（４）電荷を持つ物質波が、
可干渉性を維持したまま入射し、分岐し、再び合流する
ための導波路と、該分岐した物質波の進路によって囲ま
れる空間を貫通する磁束の量により変化する該分岐した
物質波の位相差を測定する手段とを有することを特徴と
する磁気ヘッド、（５）上記分岐した物質波の進路によ
って囲まれる空間に高透磁率を有する物質を配置したこ
とを特徴とする上記４記載の磁気ヘッド、（６）上記分
岐した物質波の進路によって囲まれる空間を貫通する磁
束に重畳するための磁束を発生する手段を有することを
特徴とする上記４記載の磁気ヘッドにより達成できる。

以下、上記物質波の内、最も取り扱い易い電子波を例に
説明する。他の物質波に置き換えても全く同様の説明が
成り立つ。

本発明の磁気ヘッドには、可干渉性を維持したまま入射
した電子波が、分岐点で２つの分岐路に分かれて伝播し
、合流点でその２つの分岐路からの電子波が重畳、干渉
して出射路から出て行くという′″干干渉型電子導波路
槽構造有する。ここで、分岐点から合流点までの距離を
、分岐路を形成する物質内での電子の位相コヒーレンス
距離程度以下にすることにより、２つの分岐路を伝播す
る電子波の可干渉性を維持することができる。このとき
、磁気記録媒体から漏洩する磁束を、上記２つの分岐路
によって囲まれる空間に貫通させる構造とする。

物質波の位相差を測定する手段としては電流や電圧を測
定する手段を用いればよい。

〔作用〕

フィジカル・レビュー　（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉ
ｅｗ）第１１５号（１９５９）　４８５ページに記載の
アハラノフ・ボーム効果によれば、電子波が可干渉性を
維持したまま二つの電子波に分割されて伝播する時、そ
の二つの電子波の進路によって囲まれる空間を貫通する
磁束の量によって、その二つの電子波の位相差が変化を
受ける。この効果によって、上記磁気記録媒体からの漏
洩磁束を上記二つの電子波の分岐路によって囲まれる空
間に貫通させることにより、磁気ヘッドの入射路から出
射路に伝播する電子波の強度、すなわち、電流値が変化
する。これにより記録情報を読み出すことができる。

〔実施例〕

第１図（ａ）に本発明の一実施例の概略図を示す。本発
明の磁気ヘッドは、電子波の入射路１１、分岐点１２、
二つの分岐路１３．１４、合流点１５、出射路１６から
構成され、外部電源１７から電流１１１１が送り込まれ
る。このとき、二つの分岐路１３．１４に囲まれる空間
に磁気記録媒体２１からの漏洩磁束２２を貫通させる。

そうすると、第１図（ｂ）に示す磁束Φ対電流Ｉ特性曲
線のように、アハラノフ・ボーム効果により磁束Φの量
によって入射路１１から出射路１６に流れる電流工が変
化する。第１図（ａ）に示す如く、磁化しているビット
と磁化していないビットを２値論理の“ＯＩｔと１１１
”に対応させて情報をデジタル記録している場合、磁化
しているビットからの漏洩磁束量を例えばΦ。（第１図
（ｂ）参照）にすると、論理値″０′″とＩｔ　Ｉ　Ｉ
ｔを電流値■。と■１として読み出すことができる。こ
のとき、磁化しているビットからの漏洩磁束をΦ。に限
定する必要は無く、適当な閾値電流工２以下に対応する
量の磁束ならば、論理値″０”とｔｔ　１　ｕを区別す
ることができる。また、磁束Φは二つの分岐路１３．１
４に囲まれる部分の面積にも依存するので、その面積を
調節することによって、分岐路１３と分岐路１４によっ
て囲まれる空間を貫通する磁束の量を１１０”と“１”
が明確に判別できる量にすることができる。

このように本発明の磁気ヘッドでは、二つの分岐路１３
．１４によって囲まれる空間を貫通する磁束の量を検出
するものであって、誘導型磁気ヘッドのように、磁束量
の時間変化に感応するものではないため、出力信号の強
度は磁気テープや磁気ディスク等の記録媒体の走行速度
に依存せず一定である。また、第１図（ｂ）のΦ。は、
２×１Ｏ−１５１Ｎｂ程度の非常に小さい磁束であるた
め、二つの分岐路１３．１４によって囲まれる空間の面
積を小さくしても磁束に対する感度が高く、よって高密
度磁気記録に十分対応できる。また、誘導型や従来の固
体磁気ヘッドに比べ、構造及び外部回路との接続が簡単
である等の特長がある。

第１図（ａ）に示した実施例において、二つの分岐路１
３．１４によって囲まれる空間に高透磁率を有する物質
を配置すると、磁気記録媒体からの漏洩磁束が二つの分
岐路１３．１４に囲まれる空間に集中し、磁束に対する
感度が更に向上することになる。

以下、第７図（ａ）（ｂ）を用いて、第１図（ａ）に示
した素子の製造方法を説明する。ＧａＡｓ基板７１上に
、化学気相成長法（以下ＣＶＤ法という）でノンドープ
ＧａＡｓ層７２を１μｍの厚みに形成し、ついでＳｅド
ープＧ　ａ　Ａ　ｓ層（ドープ量ＩＸ　１０”ｃｍ−３
）７３をＣＶＤ法で１５０人の厚みに形成し、さらにノ
ンドープＧａＡｓ層７４を１５０人の厚みに形成する（
第７図（ａ））、ホトレジストのパターン（図示せず）
を形成し、これをマスクとしてドライエツチングにより
、二つの分岐路によって囲まれる直径約１μｍの円形の
空間を有するパターンを形成する。

上記ＳｅドープＧ　ａ　Ａ　ｓ層が二つの分岐路１３．
１４を構成する（第７図（ｂ））。ホトレジストを除き
、配線層を形成後、素子を保護膜（図示せず）の中に埋
め込み、磁気ヘッドとする。

第５図（ａ）は、本発明の別の実施例の概略図である。

この実施例は、現在使用されている垂直磁気記録媒体の
記録形式に対応するためのものである。すなわち、論理
値゛′０″′とＩＩ　Ｉ　ＩＩに対応して記録磁化が上
向きと下向きとなる記録方式である。この方式では、漏
洩磁束の量（Φ２とする）は一定だが、記録磁化の向き
によって漏洩磁束の向きが反転する、すなわち、漏洩磁
束量Φ２又は−Φ２となる。この場合、第１図（、）の
構造の磁気ヘッドでは、漏洩磁束量Φ２と−Φ２に対す
る電流値が等しいので両者を区別することができない。

そこで、第５図（ａ）の実施例では、磁気ヘッド内の電
子波の二つの分岐路１３．１４によって囲まれる空間に
磁性体５１を配置する。この磁性体は、例えば、上向き
の磁化を持っており、その磁束をΦ□とする。ここに、
磁気記録媒体からの漏洩磁束２２（Φ２）を貫通させる
。第５図（ｂ）に示す磁気ヘッドの磁束対電流特性曲線
において１、磁束Φ、とΦ２が電流１１と１２に対応す
るように設定すれば、記録磁化が上向きのビットの時の
全貫通磁束は（Φ□＋Φ２）となり、下向きのビットの
時の全貫通磁束は（Φ１−Φ２）となるので、それぞれ
に対応する電流が工、と工、となり、論理値“０″と１
′１”を区別して読み出すことができる。このとき、電
流Ｉ３とＩ４の差が検出できればよいので、磁束Φ□と
Φ２の量には、ある程度の任意性がある。このようにし
て、本発明の磁気ヘッドを垂直磁気記録媒体の読み出し
専用磁気ヘッドとして用いることができる。この実施例
において、磁性体の５１の代わりにコイルによって磁束
Φ□を作り出してもよい。また、同様の方法で、面内磁
気記録媒体からの漏洩磁束の媒体表面に対する垂直成分
を検出できることから、本発明の磁気ヘッドは面内磁気
記録媒体に対しても有効である。

第７図（ｃ）を用いて第５図（ａ）に示した素子の製造
方法を説明する。Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板上に、ノンドープ
Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層、ＳｅドープＧ　ａ　Ａ　ｓ層、ノン
ドープＧａＡｓ層を形成し、ホトレジストのパターンを
マスクとしてドライエツチングにより、二つの分岐路に
よって囲まれる空間を有するパターンを形成するまでは
前記実施例と同じである。

ホトレジストを除き、他のマスクによりＣｕＣ。

Ｎｉ合金の磁性体５１を蒸着により二つの分岐路によっ
て囲まれる空間に拾成後、前記と同じように磁気ヘッド
とする。

第６図（ａ）は、垂直磁気記録方式に対応するための本
発明のさらに他の実施例の概略図である。

上述の如く、記録磁化の向きに対応して、漏洩磁界をΦ
１と一Φ１とすると、それらに対応する電流が両者とも
に１１となり区別がつかない（第６図（ｂ））。そこで
、磁気ヘッドの二つの分岐路１３．１４によって囲まれ
る空間にコイル６１によって作られる微弱な交流磁束Δ
Φ６２を磁気記録媒体からの漏洩磁束２２（Φ１）に重
畳する。

そうすると、磁気ヘッドの入射路１１から出射路１６に
流れる電流■１１１は、第６図（ｂ）に示す■□±Δ工
の範囲で変動する。その電流Ｔの変動とコイルによる磁
束の変動の位相を検出することにより、第６図（ｂ）の
磁束対電流特性曲線の勾配の符号を知ることができ、よ
って漏洩磁束がΦ、か−Φ１かを知ることができる。こ
のようにして論理値ＩＩ　ＯＨと１１１　Ｉ＋を区別し
て読み出すことができる。

以上述べた本発明の磁気ヘッドは、磁気記録媒体からの
漏洩磁束の量そのものに感応するため、磁気記録媒体の
走行速度に依存せず、一定強度の出力信号を得ることが
できる。また、磁気ヘット自体のサイズを非常に小さく
でき、高密度磁気記録に十分対応でき、さらに、微弱な
磁束に対して非常に高感度であり、しかも安定に読み出
し信号を出力できる。そのため、本発明の磁気ヘッドは
、例えば、高密度・大容量磁気記録システム等で読み出
し専用磁気ヘッドとして利用することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、全く新しい原理に基づく読み出し専用磁気ヘ
ッドに関するもので、磁気記録媒体からの漏洩磁束の量
の時間変化ではなく、漏洩磁束の量そのものに感応する
ため、磁気記録媒体の走行速度に依存せず、一定強度の
出力信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例である磁気ヘッドの概
略図、第１図（ｂ）はその磁気ヘッドの磁束対電流特性
曲線図、第２図は従来の誘導型磁気ヘッドの概略図、第
３図（ａ）は従来のホール効果を利用した磁気ヘッドの
概略図、第３図（ｂ）はホール効果を利用した従来の他
の磁気ヘッドの概略図、第４図（ａ）（ｂ）は磁気抵抗
効果を利用した従来の磁気ヘッドに磁界が印加されてい
ない場合といる場合の電流の流れ方を示す模式図、第５
図（ａ）は本発明の他の実施例の磁気ヘッドの概略図、
第５図（ｂ）はその磁気ヘッドの磁束対電流特性曲線図
、第６図（ａ）は本発明のさらに他の実施例の磁気ヘッ
ドの概略図、第６図（ｂ）はその磁気ヘッドの磁束対電
流特性曲線図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実
施例の磁気ヘッドの製造方法を示す図である。１１・・・入射路　　　　１２・・・分岐点１３．１４
・・・分岐路　１５・・・合流点１６・・・出射路　　
　　１７・・・外部電源１９・・・磁束Φ　　　　２１
・・・磁気記録媒体２２・・・漏洩磁束　　　２３・・
・磁気ヘッド２４．６１・・コイル　２５．・・・誘導
電流２６・・・記録磁化　　　３１・・・半導体３２．
４４・・・電流　　３３・・・磁界３４・・・起電力　
　　　３５・・・ソース電極３６．３７・・・ドレイン
電極４１・・・抵抗体　　　　４２・・・電極４３・・・電
ｇ　　　　　５１・・・磁性体６２・・・交流磁束ΔΦ
　７１・・・Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板７２．７４−・・ノン
ドープＧ　ａ　Ａ　ｓ　Ｍ７３−　Ｓ　ｅドープＧ　ａ
　Ａ　ｓ層１１１・・・電流Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】１、電荷を持つ物質波を複数の物質波に分割し、進行さ
せ、さらに該複数の物質波を重畳、干渉させる手段と、
該複数の物質波の進路によって囲まれる空間を貫通する
磁束の量により変化する該複数の物質波の位相差を測定
する手段とを有することを特徴とする磁気ヘッド。２、上記複数の物質波の進路によって囲まれる空間に高
透磁率を有する物質を配置したことを特徴とする請求項
１記載の磁気ヘッド。３、上記複数の物質波の進路によって囲まれる空間を貫
通する磁束に重畳するための磁束を発生する手段を有す
ることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。４、電荷を持つ物質波が、可干渉性を維持したまま入射
し、分岐し、再び合流するための導波路と、該分岐した
物質波の進路によって囲まれる空間を貫通する磁束の量
により変化する該分岐した物質波の位相差を測定する手
段とを有することを特徴とする磁気ヘッド。５、上記分岐した物質波の進路によって囲まれる空間に
高透磁率を有する物質を配置したことを特徴とする請求
項４記載の磁気ヘッド。６、上記分岐した物質波の進路によって囲まれる空間を
貫通する磁束に重畳するための磁束を発生する手段を有
することを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッド。