JPH0337813A - ホール効果を用いた磁気読取りヘッド - Google Patents

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、記録の読取りのための磁気ヘッド、さらに詳
しくはホール効果を用いた単一トラックまたはマルチト
ラック読取りヘッドに関する。

従来の技術 現在、単一トラックまたはマルチトラック磁気記録ヘッ
ドを製造するために一般に使用される材料は、パーマロ
イ、即ち７８％のニッケルを含むフェロニッケル合金等
の材料である。

発明が解決しようとする課題 現在、これら磁気ヘッドの主な欠点の１つは雑音に関す
るものである。この雑音は、磁化領域の特性によるもの
である。というのは、読取りヘッドの材料である合金が
単結晶ではないためである。

従って、本発明は、この問題を解決するため、単結晶を
得ることを可能にする記録読取りのためのホール効果磁
気ヘッドのための新しい構造を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 そこで、本発明によれば、ホール効果を用いた磁気読取
りヘッドであって、該ヘッドのアクティブ要素が、磁性
材料と非磁性材料層が積み重なって形成された磁性金属
多重層と電子移動度の高い半導体材料層とがエピタキシ
ャル成長により形成された基板と、上記半導体材料層と
接触した電流供給およびホール電圧検出用の電極とを備
え、上記半導体材料と多重層が電気的に互いに絶縁され
ていることを特徴とする読取りヘッドが提供される。

半導体材料に磁性金属層をエピタキシャル成長させるこ
とにより、単結晶が成長する。この構造の磁化は従って
、雑音を抑制する単一領域の磁化である。

さらに、上記構造を磁気読取りヘッドとして使用するた
めに、多重層は垂直な異方性を有する。

さらに、この多重層の全体厚さは１００〜１０００人の
、間である。従って、界面異方性を利用し、個々の層の
厚さが充分に小さい多重層を作製することにより、多重
層に垂直で、この多重層が特に読取りヘッドとしての用
途に好ましい磁化が得られる。

上記の構造では、主に垂直磁化を有する多重層のため、
磁束線が集中することになる。この磁束線の集中は、多
重層がエピタキシャル成長された半導体層に磁界を発生
する。従って、磁気テープ等の磁気記録基板の磁化が変
化する間、半導体層に誘導されたホール電圧の変化を検
出することができる。

本発明の別の特徴により、ホール電圧の検出を妨害しな
いように、ホール効果を用いた磁気読取りヘッドは半導
体材料層と多重層の間に絶縁層を備える。この絶縁層は
、絶縁性酸化物またはＧａＡ　ＩＡｓ等のギャップ高さ
の充分な半導体材料から作製されるのが望ましい。絶縁
層を全く含まないホール効果磁気読取りヘッドは、多重
層と半導体層の間にショットキダイオードが形成されて
漏れを生じないような材料で作製される。そのため、多
重層の第一金属層と半導体材料層の間に充分な障壁高さ
がなければならない。

本発明のその他の特徴ならびに利点は、添付の図面を参
照にして以下に行うホール効果磁気読取りヘッドの様々
な実施例の説明から理解されることであろう。

尚、添付の図面では、説明を単純にするため、同じ要素
には同じ参照番号および記号を用いた。

さらに、図面をさらにわかり易くするため、様々な厚さ
の層を拡大して示した。

実施例 第１図に示されるように、本発明に従うホール効果磁気
ヘッドは、主に基板１の上に、次の層を順次エピタキシ
ャル成長させることにより構成される。即ち、電子移動
度の高い半導体材料から成る層２と、絶縁層３と、磁性
材料および非磁性材料の積み重なった層から構成される
多重層４である。雑音を減らすことができる単結晶構造
を得るため、分子線エピタキシーのような特殊なエピタ
キシャル技術を用いて上記の構造を形成する。さらに、
エピタキシーが可能となるように、基板１は、格子パラ
メータが付着させる材料と適合するように選択しなけれ
ばならない。高い電子移動度を備える半導体材料は、ガ
リウム砒素（ＧａＡｓ）等の元素の周期表の■族および
Ｖ族の元素の化合物から選択するか、あるいはこの材料
はドープされたシリコンである。

従って、第１および第２図の上部に示した構造は、ドー
プされていないガリウム砒素製の基板１と、所望の電子
移動度を得るようにドープされたガリウム砒素製の層２
から形成されることができる。この場合、絶縁層３は、
例えば、ＧａＡｌＡｓ等の充分な障壁高さを有する半導
体材料を用いて作製することができる。他のタイプの絶
縁層、特に酸化物を基材とする絶縁層を使用することも
可能である。読取りヘッドのアクティブ部分を形成する
磁気多重層４は、この多重層に垂直な磁化による磁気記
録の情報を転写できるようにされていなければならない
。その結果、この磁気多重層４は磁性層と非磁性層を積
み重ねることにより形成され、磁性層４１はコバルトも
しくはコバルト合金から作製されるのが望ましいのに対
し、非磁性層４２はクロム、銀またはこれら金属の合金
から作製される。

さらに、個々の層の厚さは充分小さく、数オングストロ
ームから３０人〜６０人の間にあり、多重層全体の厚さ
は１００〜１０００人である。

従って、多重層の各層間の面内異方性を利用し、多重層
の厚さによって、多重層に垂直な磁化が得られる。この
磁化により、多重層を磁気記録媒体の読取りに使用する
ことが可能になる。

実際、使用される多重層の構造は、異方エネルギ： Ｅａ　＝に＠（（ｓ　１　ｎ”θ。

ここで、Ｋ−ｔｔ　”Ｋ　　２πＭ２　（Ｋ：異方性の
係数） （ただし、θは磁化方向と多重層に対する垂線の間の角
度であり、Ｍは磁化である） を有する垂直異方性を備えなければならない。このよう
な多重層のヒステリシス周期は主に矩形であり、磁界の
保磁力は： Ｈｃ＝２に、ｒｔ　／Ｍ に等しい。この磁界Ｈｃは、所与の領域から磁化が反転
している領域に移行するとき、記録により生じた磁界の
影響下で多重層の磁化が反転するように充分小さくなけ
ればならない（実際には、記緑のタイプに応じてＨ，＝
１００〜５０００ｅである）多重層の厚さｔは、記録へ
の影響が無視できる程度となるように充分小さくし、ま
た、この記録を変更しないように充分小さくしなければ
ならない（即ち、ｔ　ＭＨｃ＜　ｔ’　Ｍ’　Ｈｃ’、
ただし、ｔｏ、Ｍ′、Ｈｃｌ　　はそれぞれ磁気テープ
の厚さ、磁化および保磁力を指す）。

本発明のもう１つの実施例によれば、半導体層２と多重
層４の間に備えられる絶縁層３が取り除かれる。この場
合、このようにして得たショットキダイオードが漏れを
生じてはならない。これは、多重層４の第一磁気層と半
導体層２の間の障壁高さが充分でなければならないこと
を意味する。

この絶縁は、以下に詳しく説明するように、半導体層に
誘導されたホール効果の測定により多重層の磁化の検出
を乱さないために必要である。

再び第２および第３図に示すように、多重層４を保護層
５で被覆することもできる。この保護層は窒化物を基材
とする層または非磁性耐摩耗層により懲戒される。

第４図に示すように、読取りヘッドは、それぞれ電流引
き込み線用と、ホール電圧コネクタＶＨ−およびＶＨ十
用の２つの電極対６．６および７．７を備える。これら
の電極は、半導体層２の表面に金属層を付着することに
より得られる。絶縁層を備える読取りヘッドの場合、絶
縁層をエツチング除去することが必要である。エツチン
グの後、抵抗が非常に低いコンタクトを半導体層２に付
着させる。

第５Ａ図および第５Ｂ図に示すように、本発明に従う読
取りヘッドは、第５Ａ図に示すような水平方向記録のテ
ープ１０上と、第５Ｂ図に示すような垂直方向記録のテ
ープ１０上の両方に用いることができる。前者の場合に
は、読取りヘッドはテープに対して垂直に配置される。

次に、磁束線を点線で示したように方向付ける。ここで
は、２つの矢印が、それぞれテープおよびヘッドの多重
層における磁化の方向を示している。

後者の場合には、読取りヘッドはテープに平行に配置す
る。

このタイプのヘッドを用いて、読取りは、２つの現象を
組み合わせる、即ち： 磁気記録に示された情報を第５Ａ図および第５Ｂ図の矢
印Ｆで表すように多重層に垂直な磁化に転写し、 一半導体層２に誘導されたホール効果の測定により多重
層の磁化を検出する ことにより行われる。

第６図に示すように、テープ１０上での矢印Ｆで示され
る反対方向の磁化により、２種類の情報が磁気テープ１
Ｇに記録される。この磁気テープの磁化領域の変化によ
って、磁性金属多重層における磁化方向の変化、従って
、第６図のグラフに示すように半導体層で測定されたホ
ール電圧ＶＨの符号の変化が起こる。従って、磁気ヘッ
ドの下方でテープの流れから起こるホール電圧は容易に
使用することのできるデジタル型電圧である。

第７図に示すように、前述の読取りヘッドの構造はマル
チトラック読取りヘッド用にも使用することができる。

この場合、共通の基板１の上に、半導体層２が作製され
る。この半導体層２は絶縁層３と多重層４で被覆されて
いる。マルチトラックを得るためには、多重層、絶縁層
および半導体層を基板に達するまでエツチングして、エ
ツチング２０を施し、ヘッドを互いに隔てさせる。

従って、パーマロイタイプの標準材料の代わりに多重層
構造を利用し、垂直な磁気を与える垂直異方性を得るよ
うに多重層を形成する磁気および非磁気層の成分と厚さ
を選択し、さらにまた、単結晶を得るように多重層を作
製するための特殊な方法を用いることにより、単結晶の
読取りヘッドが得られ、従って、雑音をかなり減少させ
ることが可能になる。このようにして、誘導ホール電圧
のデジタル型検出を提供する読取りヘッドが実現される
ことになる。

４、簡単な図面の説明 第１図は、ホール効果の単一トラック磁気読取りヘッド
の実施例を斜めから見た概略図であり、第２図は、第１
図に示した実施例を線Ａ−Ａで切断した断面図であり、 第３図は、本発明に従うホール効果磁気ヘッドの別の実
施例を示す第２図と同様な断面図であり、第４図は、コ
ンタクトの配置を示す上面図であり、 第５Ａ図および第５Ｂ図は、本発明に従う読取りヘッド
の動作を説明するための概略的な図であり、 第６図は、読取りヘッドにより読み取られるテープの磁
化に応じたホール電圧信号の範囲を示し、第７図は、本
発明に従うマルチトラックホール効果読取りヘッドを斜
めから見た概略図である。

（主な参照番号） １・・基板、　　　２・・°半導体層、３・・絶縁層、
　　　　４・・多重層、４１・・磁性層、　　　４２・
・非磁性層、５・・保護層、　　　６．７・・電極、１
０Ａ、ＩＯＢ・・テープ、 ２０・・エツチング、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ホール効果を用いた磁気読取りヘッドであって、
   該ヘッドのアクティブ要素が、磁性材料と非磁性材料の
   層が積み重なって形成された磁性金属の多重層と電子移
   動度の高い半導体材料層とがエピタキシャル成長により
   形成された基板と、上記半導体材料層と接触する電流供
   給およびホール電圧検出用の電極とを備え、上記半導体
   材料と多重層が電気的に互いに絶縁されていることを特
   徴とする読取りヘッド。 （２）上記多重層が垂直異方性を有することを特徴とす
   る請求項１記載の読取りヘッド。（３）上記多重層を形
   成する層の非磁性材料が、クロム、銀またはこれら金属
   の合金から選択されることを特徴とする請求項１記載の
   読取りヘッド。 （４）上記多重層を形成する層の磁性材料が、コバルト
   またはコバルト合金から選択されることを特徴とする請
   求項１記載の読取りヘッド。 （５）上記多重層が１００〜１０００Åの厚さであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の読取りヘッド。 （６）上記電子移動度の高い半導体材料が、ＧａＡｓ等
   の元素周期表のIII族及びＶ族の元素の化合物から選択
   されることを特徴とする請求項１記載の読取りヘッド。 （７）上記電子移動度の高い半導体材料が、ドープされ
   たシリコンから成ることを特徴とする請求項１記載の読
   取りヘッド。 （８）上記基板が、半導体層の定着を可能にすることを
   特徴とする請求項１記載の読取りヘッド。 （９）上記基板が、半導体材料層と同じ材料から成るが
   、ドープされていないことを特徴とする請求項１記載の
   読取りヘッド。 （１０）上記基板、半導体材料層、ならびに多重層が、
   互いに適合する格子パラメータを有する材料から成るこ
   とを特徴とする請求項１記載の読取りヘッド。 （１１）上記半導体材料層と多重層の間に、絶縁層を備
   えることを特徴とする請求項１記載の読取りヘッド。 （１２）上記絶縁層が絶縁性酸化物、あるいは、ＧａＡ
   ｌＡｓ等のギャップ高さが充分な半導体材料から成るこ
   とを特徴とする請求項１１記載の読取りヘッド。 （１３）上記多重層が保護層で被覆されることを特徴と
   する請求項１記載の読取りヘッド。 （１４）上記保護層が、窒化物を基材とする層、または
   耐摩耗性非磁性層で形成されることを特徴とする請求項
   １３記載の読取りヘッド。 （１５）少なくとも半導体層と多重層が分子線エピタキ
   シーにより作製されることを特徴とする請求項１記載の
   読取りヘッド。 （１６）共通の基板上に形成され、エッチングにより互
   いに隔てられた請求項１記載のいくつかの読取りヘッド
   を備えることを特徴とするマルチトラック読取りヘッド
   。