JPH0393018A - 磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置 - Google Patents
磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置Info
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- JPH0393018A JPH0393018A JP22836389A JP22836389A JPH0393018A JP H0393018 A JPH0393018 A JP H0393018A JP 22836389 A JP22836389 A JP 22836389A JP 22836389 A JP22836389 A JP 22836389A JP H0393018 A JPH0393018 A JP H0393018A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/37—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices using Hall or Hall-related effect, e.g. planar-Hall effect or pseudo-Hall effect
- G11B5/376—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices using Hall or Hall-related effect, e.g. planar-Hall effect or pseudo-Hall effect in semi-conductors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
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。
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〕
本発明は磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置に
関し，特に計算機の外部記憶装置として中心的な役割を
果たしている磁気ディスク装置などに好適に用いられる
磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置に関する。
関し，特に計算機の外部記憶装置として中心的な役割を
果たしている磁気ディスク装置などに好適に用いられる
磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置に関する。
従来，ａｔ気記録媒体に書き込まれている磁気信号をｅ
Ｐｎ接合により構成される半導体素子（バイポーラトラ
ンジスタ）を用いて高感度に検出する素子は，例えば特
開昭５７−１７７５７３号公報（アルバート・ワトソン
・バイナル：ＩＢＭ）に提案されているごと＜ｙＰｎ接
合よりなるバイポーラトランジスタ中に存在するキャリ
アが，磁界中を運動する時に受けるローレンツカを利用
して，ａ束の方向および大きさを検出するデバイスであ
る．この半導体素子は，磁界に対する感度が高く，現在
，磁気記録装置用として一般的に使用されている電磁誘
導を利用した磁気ヘッドの約５倍，また磁気抵抗効果を
利用した高感度な磁気ヘッドの約３倍以上の感度を有す
ることが実験的に確かめられている．しかし，上記従来
技術に示されている構造のバイポーラトランジスタは，
外部から印加される一様な磁界に対する感度は高いが，
磁気記録媒体に書き込まれている記録信号のような極微
小な領域で極性が反転する磁気信号を高感度に再生する
ことができないという問題があった．なぜならば，上記
従来技術に示されている構造をもつバイボーラトランジ
スタは，エミッタから放出されたキャリアがコレクタに
到達するまでに，ローレンツ力により行程が曲げられる
ことを利用するものであるために，エミッタ・コレクタ
の間隔を原理的にあまり狭めることができないからであ
る。例えば，上記従来技術に示されている磁気ヘッドで
は，エミッタ・コレクタの距離が１０μ膿程度であり，
またキャリアを放出する工こツタ表面の長さも再生感度
に大きく寄与するために，あまり短くすることができず
，一般に１０μ偽前後に設定している。一方，磁気記録
媒体に書き込まれている磁気信号の記録領域の大きさは
，記録の高密度化とともに小さくなってきており，今後
は１ビットの面積がｌμ１以下の記録情報でも高感度に
検出する必要がある。しかし，従来の構造のバイポーラ
トランジスタでは，高分解能で，かつ高感度な再生がで
きないという問題があった。
Ｐｎ接合により構成される半導体素子（バイポーラトラ
ンジスタ）を用いて高感度に検出する素子は，例えば特
開昭５７−１７７５７３号公報（アルバート・ワトソン
・バイナル：ＩＢＭ）に提案されているごと＜ｙＰｎ接
合よりなるバイポーラトランジスタ中に存在するキャリ
アが，磁界中を運動する時に受けるローレンツカを利用
して，ａ束の方向および大きさを検出するデバイスであ
る．この半導体素子は，磁界に対する感度が高く，現在
，磁気記録装置用として一般的に使用されている電磁誘
導を利用した磁気ヘッドの約５倍，また磁気抵抗効果を
利用した高感度な磁気ヘッドの約３倍以上の感度を有す
ることが実験的に確かめられている．しかし，上記従来
技術に示されている構造のバイポーラトランジスタは，
外部から印加される一様な磁界に対する感度は高いが，
磁気記録媒体に書き込まれている記録信号のような極微
小な領域で極性が反転する磁気信号を高感度に再生する
ことができないという問題があった．なぜならば，上記
従来技術に示されている構造をもつバイボーラトランジ
スタは，エミッタから放出されたキャリアがコレクタに
到達するまでに，ローレンツ力により行程が曲げられる
ことを利用するものであるために，エミッタ・コレクタ
の間隔を原理的にあまり狭めることができないからであ
る。例えば，上記従来技術に示されている磁気ヘッドで
は，エミッタ・コレクタの距離が１０μ膿程度であり，
またキャリアを放出する工こツタ表面の長さも再生感度
に大きく寄与するために，あまり短くすることができず
，一般に１０μ偽前後に設定している。一方，磁気記録
媒体に書き込まれている磁気信号の記録領域の大きさは
，記録の高密度化とともに小さくなってきており，今後
は１ビットの面積がｌμ１以下の記録情報でも高感度に
検出する必要がある。しかし，従来の構造のバイポーラ
トランジスタでは，高分解能で，かつ高感度な再生がで
きないという問題があった。
一方，軟磁性体薄膜よりなる磁気回路を設けて，この途
中にバイポーラトランジスタを配置する構造の磁気ヘッ
ドも考えられている。例えば，特開昭６４−７４０２号
公報（アルバート・ワトソン・バイナル：ＩＢＭ）に提
案されている，しかし，この磁気ヘッドは，媒体から吸
い上げた磁束が磁気回路の途中から漏れてしまうため，
結局，再生感度が劣化することになる。このように，従
来のｐｎ接合よりなるバイボーラトランジスタでは，高
密度に書き込まれている信号を検出することが本質的に
難しいという問題があった。
中にバイポーラトランジスタを配置する構造の磁気ヘッ
ドも考えられている。例えば，特開昭６４−７４０２号
公報（アルバート・ワトソン・バイナル：ＩＢＭ）に提
案されている，しかし，この磁気ヘッドは，媒体から吸
い上げた磁束が磁気回路の途中から漏れてしまうため，
結局，再生感度が劣化することになる。このように，従
来のｐｎ接合よりなるバイボーラトランジスタでは，高
密度に書き込まれている信号を検出することが本質的に
難しいという問題があった。
本発明の目的は，従来技術における問題点を解消し，磁
気記録媒体に書き込まれている記録信号（漏洩磁束）を
，高感度で，かつ高分解能な再生を可能とし，その上，
従来の半導体プロセスを用いて容易に作製することがで
きる磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置を提供
することにある。
気記録媒体に書き込まれている記録信号（漏洩磁束）を
，高感度で，かつ高分解能な再生を可能とし，その上，
従来の半導体プロセスを用いて容易に作製することがで
きる磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置を提供
することにある。
上記本発明の目的は，直流電流の流れる導体の一部に極
微小な輪を設けて量子井戸を構成し，磁気記録媒体から
の記録信号である漏洩磁束を，上記の量子井戸内に鎖交
させて検出する構造の磁気ヘッドとなし，かつこの磁気
ヘッドを用いて高分解能で，かつ高感度に磁気記録再生
を行うことのできる磁気記憶装置を構成するものである
。
微小な輪を設けて量子井戸を構成し，磁気記録媒体から
の記録信号である漏洩磁束を，上記の量子井戸内に鎖交
させて検出する構造の磁気ヘッドとなし，かつこの磁気
ヘッドを用いて高分解能で，かつ高感度に磁気記録再生
を行うことのできる磁気記憶装置を構成するものである
。
本発明による磁気ヘッドの動作原理を第１図（ａ），（
ｂ）を用いて説明する．第１図（ａ）に示すごとく，極
微小な金属輪１，および量子井戸２からなるチャンネル
があり，電子波なＡの地点で分割され電子波通路ａ，ｂ
を通り，Ｂの地点で再び一つの電子波となる場合を考え
る．この時，電子波通路ａの電子の透過係数をＴａ，電
子波通路ｂの透過係数をＴｂとすると，Ａ地点からＢ地
点への全透過係数Ｔは， で与えられる．ここで，Ｔａ，Ｔｂは大きさが等し＜Ｔ
ｔであり，その位相差はφであるものとする．また，電
子波通路ａ，ｂで電子は散乱されることなく，位相が揃
ったパリスティックな通過をするものとし，さらに反射
の影響は無視できるものとする。上式から，ＡとＢ地点
間のチャンネルコンダクタンスＧは，次式で与えられる
． Ｇ ＝ Ｇ， （１ ＋ｃｏｓφ） 上式からわかるように，電子波通路ａ，ｂ間の位相差φ
を変化させれば，Ａ，Ｂ地点間のチャンネルコンダクタ
ンスＧを変調させることができる．この位相差φの変化
は，第１図（ａ）に示す垂直方向に磁場Ｂｚを印加する
ことにより実現できる。
ｂ）を用いて説明する．第１図（ａ）に示すごとく，極
微小な金属輪１，および量子井戸２からなるチャンネル
があり，電子波なＡの地点で分割され電子波通路ａ，ｂ
を通り，Ｂの地点で再び一つの電子波となる場合を考え
る．この時，電子波通路ａの電子の透過係数をＴａ，電
子波通路ｂの透過係数をＴｂとすると，Ａ地点からＢ地
点への全透過係数Ｔは， で与えられる．ここで，Ｔａ，Ｔｂは大きさが等し＜Ｔ
ｔであり，その位相差はφであるものとする．また，電
子波通路ａ，ｂで電子は散乱されることなく，位相が揃
ったパリスティックな通過をするものとし，さらに反射
の影響は無視できるものとする。上式から，ＡとＢ地点
間のチャンネルコンダクタンスＧは，次式で与えられる
． Ｇ ＝ Ｇ， （１ ＋ｃｏｓφ） 上式からわかるように，電子波通路ａ，ｂ間の位相差φ
を変化させれば，Ａ，Ｂ地点間のチャンネルコンダクタ
ンスＧを変調させることができる．この位相差φの変化
は，第１図（ａ）に示す垂直方向に磁場Ｂｚを印加する
ことにより実現できる。
この時の位相差φは，次式で与えられる．φ＝２π・ｅ
−ＢＺ−Ｌ−ｄ／ｈ ｅは電子電荷，ｈはブランク定数である．第１図（ｂ）
はチャンネル内の各点での波動関数を簡略化して図示し
たものである．電子波通路ａおよびｂでの波動関数の位
相差φは，量子井戸を鎖交する磁束Ｂｚにより変化する
ため，電子波が再び合流するＢ地点での電子波の振幅の
絶対値が変化することになる．よって，極微小な金属輪
ｌの両端に直流電源を接続することにより，磁束Ｂｚの
変化に対応した電圧変化を検出することが可能となる。
−ＢＺ−Ｌ−ｄ／ｈ ｅは電子電荷，ｈはブランク定数である．第１図（ｂ）
はチャンネル内の各点での波動関数を簡略化して図示し
たものである．電子波通路ａおよびｂでの波動関数の位
相差φは，量子井戸を鎖交する磁束Ｂｚにより変化する
ため，電子波が再び合流するＢ地点での電子波の振幅の
絶対値が変化することになる．よって，極微小な金属輪
ｌの両端に直流電源を接続することにより，磁束Ｂｚの
変化に対応した電圧変化を検出することが可能となる。
なお，このような磁束検出素子を磁気ヘッドに適用する
には，磁気記録媒体からの漏洩磁束の一部分のみを検出
できる構造にしておく必要がある。これは，極微小な金
属輪１の周りに軟磁気特性を有する比透磁率の高い材料
を設け，極微小な金属輪１を磁気的にシールドしておく
ことにより達成できる．また，この原理で動作するヘッ
ドの再生時における直線性を向上させるためには，量子
井戸２を鎖交する直流磁界を印加できる構造にしておく
必要がある。これは，極微小な金属輪１近傍に電流線を
設け，この電流線に直流電流を供給することにより達或
できる． 〔実施例〕 以下本発明の一実施例を図面に基づいてさらに詳細に説
明する． 第２図は，本実施例において作製した磁気ヘッドの磁束
検出部の構成を，磁気記録媒体との攬動面側から見た模
式図である．本実施例では，単結晶Ｇ ａ Ａ ｓ基板
３を用いた．この，単結晶Ｇ ａ Ａ ｓ基板３の（１
００）面上に，まず軟磁気特性を有するＦｅ単結晶シー
ルド層４をＭＢＥ法により約１μ厘の膜厚に形威させる
．このＦｅ単結晶シールド層４は，再生動作時に読み出
したい磁気信号以外から漏れてくる浮遊磁界をシールド
するためのものであり，帯磁されないように保磁力はで
きるだけ小さく，かつ透磁率は高いことが望ましい。本
実施例において，単結晶ＧａＡｓ基板３の（１００）面
上に，ＭＢＥ法により形或したＦｅ単結晶シールド層４
の保磁力Ｈｅを，振動試料型磁束計（ＶＳＭ）で測定し
た結果，１．５０ｅ前後であることが確かめられた．ま
た，その比透磁率をベクトルインピーダンスメータを用
いて測定した結果，１０ＭＩ｛ｚで約７００であり，ほ
ぼ磁気シールド材料としての特性を満足させるものであ
った。
には，磁気記録媒体からの漏洩磁束の一部分のみを検出
できる構造にしておく必要がある。これは，極微小な金
属輪１の周りに軟磁気特性を有する比透磁率の高い材料
を設け，極微小な金属輪１を磁気的にシールドしておく
ことにより達成できる．また，この原理で動作するヘッ
ドの再生時における直線性を向上させるためには，量子
井戸２を鎖交する直流磁界を印加できる構造にしておく
必要がある。これは，極微小な金属輪１近傍に電流線を
設け，この電流線に直流電流を供給することにより達或
できる． 〔実施例〕 以下本発明の一実施例を図面に基づいてさらに詳細に説
明する． 第２図は，本実施例において作製した磁気ヘッドの磁束
検出部の構成を，磁気記録媒体との攬動面側から見た模
式図である．本実施例では，単結晶Ｇ ａ Ａ ｓ基板
３を用いた．この，単結晶Ｇ ａ Ａ ｓ基板３の（１
００）面上に，まず軟磁気特性を有するＦｅ単結晶シー
ルド層４をＭＢＥ法により約１μ厘の膜厚に形威させる
．このＦｅ単結晶シールド層４は，再生動作時に読み出
したい磁気信号以外から漏れてくる浮遊磁界をシールド
するためのものであり，帯磁されないように保磁力はで
きるだけ小さく，かつ透磁率は高いことが望ましい。本
実施例において，単結晶ＧａＡｓ基板３の（１００）面
上に，ＭＢＥ法により形或したＦｅ単結晶シールド層４
の保磁力Ｈｅを，振動試料型磁束計（ＶＳＭ）で測定し
た結果，１．５０ｅ前後であることが確かめられた．ま
た，その比透磁率をベクトルインピーダンスメータを用
いて測定した結果，１０ＭＩ｛ｚで約７００であり，ほ
ぼ磁気シールド材料としての特性を満足させるものであ
った。
次に，Ｆｅ単結晶シールドＮ４を形威した後は，電気的
な絶縁層となるＡＱＧａＡｓ絶縁層６を，上記と同様に
ＭＢＥ法により５０入の厚さに形成し，この上に第一，
第二の電子波の通路となるＧａＡｓ電子波通路７および
８，量子井戸となるＡＱＧａＡｓ量子井戸９を形或した
．電子波の通路となるＧａＡｓ電子波通路７，８の膜厚
は，それぞれ２００人，ＡｕＧａＡｓ量子井戸９の膜厚
は３００人とした．第二の電子波の通路となるＧａＡｓ
電子波通路８を形或した後は，イオンミリング法により
第一，第二の電子波の通路となるＧ ａ Ａ ｓ電子波
通路７および８ ， Ａ Ｑ ＧａＡｓｆｉｋ子井戸９
を，ある一定の＠Ｌを残して除去し，両脇にＡ ｕ Ｇ
ｅコンタクト層１０を形或した。このＡ ｕ Ｇ ｅ
コンタクト層１０は，まずＡ ｕ Ｇ ａをスパッタし
た後，熱処理を施してＧｅを拡散させることにより形或
させた。左右のＡ ｕ Ｇ ｅコンタクト層１０を形威
した後は，再び電気的な絶縁層であるＡＱ２０，をｌＩ
８ａ層１１を，少なくともＡｕＧｅコンタクト層１０上
に形威させる。本実施例では，上記の電気的なＡＩ２２
０，絶縁層１ｌとして，厚さが約１００大のＡＱ２０，
のスパッタ膜を用い，第二のＧａＡｓ電子波通路８上に
も形或させた。ＡＱ，Ｏ，絶縁層１１上には，Ｃｕ導体
１３を，やはりスパッタ法により形或した。このＣｕ導
体１３に直流電流を供給することにより，ＡＱＧａＡｓ
量子井戸９内に直流のバイアス磁界を印加することがで
きる。
な絶縁層となるＡＱＧａＡｓ絶縁層６を，上記と同様に
ＭＢＥ法により５０入の厚さに形成し，この上に第一，
第二の電子波の通路となるＧａＡｓ電子波通路７および
８，量子井戸となるＡＱＧａＡｓ量子井戸９を形或した
．電子波の通路となるＧａＡｓ電子波通路７，８の膜厚
は，それぞれ２００人，ＡｕＧａＡｓ量子井戸９の膜厚
は３００人とした．第二の電子波の通路となるＧａＡｓ
電子波通路８を形或した後は，イオンミリング法により
第一，第二の電子波の通路となるＧ ａ Ａ ｓ電子波
通路７および８ ， Ａ Ｑ ＧａＡｓｆｉｋ子井戸９
を，ある一定の＠Ｌを残して除去し，両脇にＡ ｕ Ｇ
ｅコンタクト層１０を形或した。このＡ ｕ Ｇ ｅ
コンタクト層１０は，まずＡ ｕ Ｇ ａをスパッタし
た後，熱処理を施してＧｅを拡散させることにより形或
させた。左右のＡ ｕ Ｇ ｅコンタクト層１０を形威
した後は，再び電気的な絶縁層であるＡＱ２０，をｌＩ
８ａ層１１を，少なくともＡｕＧｅコンタクト層１０上
に形威させる。本実施例では，上記の電気的なＡＩ２２
０，絶縁層１ｌとして，厚さが約１００大のＡＱ２０，
のスパッタ膜を用い，第二のＧａＡｓ電子波通路８上に
も形或させた。ＡＱ，Ｏ，絶縁層１１上には，Ｃｕ導体
１３を，やはりスパッタ法により形或した。このＣｕ導
体１３に直流電流を供給することにより，ＡＱＧａＡｓ
量子井戸９内に直流のバイアス磁界を印加することがで
きる。
Ｃｕ導体工３の形戒後は，再びＡＱ，○，絶ａ層１２を
スバッタ法により１． Ｏ Ｏ入の膜厚に形或し，最後
に磁気シールドを目的とするＮｉＦｅシールド層５を約
１μｍの膜厚に形或してウエハプロセスを終了した。そ
して，最後に形或したＮｉＦｅシールド層５の磁気特性
を，上記と同様にｖＳＭおよびベクトルインピーダンス
メータを用いて測定した結果，保磁力Ｈｃ＝ ０ ．
３ ０ｅ， １ ０ ＭＨｚにおける比透磁率は１２０
０であり，最初に形戊したＦｅ単結晶シールド層４より
も良好な特性を有していた。
スバッタ法により１． Ｏ Ｏ入の膜厚に形或し，最後
に磁気シールドを目的とするＮｉＦｅシールド層５を約
１μｍの膜厚に形或してウエハプロセスを終了した。そ
して，最後に形或したＮｉＦｅシールド層５の磁気特性
を，上記と同様にｖＳＭおよびベクトルインピーダンス
メータを用いて測定した結果，保磁力Ｈｃ＝ ０ ．
３ ０ｅ， １ ０ ＭＨｚにおける比透磁率は１２０
０であり，最初に形戊したＦｅ単結晶シールド層４より
も良好な特性を有していた。
第３図は，上記実施例で作製した磁気ヘッドの磁束検出
部の，外部磁界に対する応答特性の測定結果を示すもの
である。本実施例では，量子井戸の１Ｌが，２μ重の場
合（曲線１４Ｌ １．２μｍの場合（曲線１５），０．
８μ伽の場合（曲線１６）のそれぞれ異なる３種類の磁
束検出部を作製し，左右に設けられているＡｕＧｅコン
タ２ト層１０間のコンダクタンスを測定した。この測定
は，左右のＡｕＧａコンタクト層１０に直流の定電流電
源を接続し，この直流電流に極微弱な交流電流を乗せ，
この周波数に対応した電圧をロックインアンプで測定す
ることにより行った。第３図に示す結果から，左右のＡ
ｕＧｅコンタクト［１０間のコンダクタンス（規格値）
は，外部磁界Ｂｚに対して正弦波的に変動することが分
かる。また，量子井戸の幅Ｌを長くすることにより，コ
ンダクタンスがＯ（ゼロ）となる磁束密度を大きくする
ことができた。本実施例では，量子井戸の幅Ｌを２μｍ
（曲線１４）まで長くした場合についての測定を行った
が，この場合の外部磁界Ｂｚが２００Ｇでフンダクタン
スがＯ（ゼロ）となった。一方，量子井戸の＠Ｌが２μ
誼を超えると，第一，第二のＧａＡｓ電子波通路７，８
を通過する電子波が大きく減衰したり，途中で散乱され
たりするため，外部磁界Ｂｚに対するコンダクタンスの
変化の仕方が正弦波を示さなくなると同時に，コンダク
タンス変化の絶対値が減衰することが分かった。
部の，外部磁界に対する応答特性の測定結果を示すもの
である。本実施例では，量子井戸の１Ｌが，２μ重の場
合（曲線１４Ｌ １．２μｍの場合（曲線１５），０．
８μ伽の場合（曲線１６）のそれぞれ異なる３種類の磁
束検出部を作製し，左右に設けられているＡｕＧｅコン
タ２ト層１０間のコンダクタンスを測定した。この測定
は，左右のＡｕＧａコンタクト層１０に直流の定電流電
源を接続し，この直流電流に極微弱な交流電流を乗せ，
この周波数に対応した電圧をロックインアンプで測定す
ることにより行った。第３図に示す結果から，左右のＡ
ｕＧｅコンタクト［１０間のコンダクタンス（規格値）
は，外部磁界Ｂｚに対して正弦波的に変動することが分
かる。また，量子井戸の幅Ｌを長くすることにより，コ
ンダクタンスがＯ（ゼロ）となる磁束密度を大きくする
ことができた。本実施例では，量子井戸の幅Ｌを２μｍ
（曲線１４）まで長くした場合についての測定を行った
が，この場合の外部磁界Ｂｚが２００Ｇでフンダクタン
スがＯ（ゼロ）となった。一方，量子井戸の＠Ｌが２μ
誼を超えると，第一，第二のＧａＡｓ電子波通路７，８
を通過する電子波が大きく減衰したり，途中で散乱され
たりするため，外部磁界Ｂｚに対するコンダクタンスの
変化の仕方が正弦波を示さなくなると同時に，コンダク
タンス変化の絶対値が減衰することが分かった。
次に，Ｃｕ導体１３に直流電流を供給しながら，外部磁
界に対するコンダクタンス変化を測定した結果について
述べる。第４図は，量子井戸の幅Ｌを２μａ，第一，第
二の電子波通路の間隔ｄを０．０５μｍとし，量子井戸
に加わるバイアス磁界が１０００ｅとなるように，Ｃｕ
導体ｌ３に直流電流を供給した場合の外部磁界Ｂｚに対
するコンダクタンス（規格値）変化を測定した結果であ
る。
界に対するコンダクタンス変化を測定した結果について
述べる。第４図は，量子井戸の幅Ｌを２μａ，第一，第
二の電子波通路の間隔ｄを０．０５μｍとし，量子井戸
に加わるバイアス磁界が１０００ｅとなるように，Ｃｕ
導体ｌ３に直流電流を供給した場合の外部磁界Ｂｚに対
するコンダクタンス（規格値）変化を測定した結果であ
る。
このように量子井戸内にバイアス磁界を印加することに
より，外部磁界に対するコンダクタンス変化の直線性を
向上させることができる．実際に，外部磁界Ｈに対する
コンタクト層間の再生電圧ΔＶの変化を測定した結果を
第５図（ａ）に示す。
より，外部磁界に対するコンダクタンス変化の直線性を
向上させることができる．実際に，外部磁界Ｈに対する
コンタクト層間の再生電圧ΔＶの変化を測定した結果を
第５図（ａ）に示す。
一方，第５図（ｂ）は，磁気抵抗効果素子を用いた場合
の代表的な外部磁界Ｈに対する再生電圧ΔＶの応答性を
示したものである．磁気抵抗効果素子のような磁性材料
を，磁束の検出部に用いると，磁性膜内にできる磁区構
造が再生特性に大きな影響を及ぼすようになり，第５図
（ｂ）に示すごとく，再生電圧ΔＶは外部磁界Ｈに対し
て不連続に変化するようになる可能性が非常に高い。こ
れが，実際に記録再生を行った場合のノイズの原因とな
る．このような，外部磁化に対する再生感度の不連続性
は，本発明による磁気ヘッドでは全＜ｍｔ察されなかっ
た。
の代表的な外部磁界Ｈに対する再生電圧ΔＶの応答性を
示したものである．磁気抵抗効果素子のような磁性材料
を，磁束の検出部に用いると，磁性膜内にできる磁区構
造が再生特性に大きな影響を及ぼすようになり，第５図
（ｂ）に示すごとく，再生電圧ΔＶは外部磁界Ｈに対し
て不連続に変化するようになる可能性が非常に高い。こ
れが，実際に記録再生を行った場合のノイズの原因とな
る．このような，外部磁化に対する再生感度の不連続性
は，本発明による磁気ヘッドでは全＜ｍｔ察されなかっ
た。
第６図は，本発明による磁束検出部を実際の磁気ヘッド
に組み込んで，磁気記録媒体に書き込まれている記録情
報を再生する場合を示す模式図である。まず，上述の第
２図で説明したウェハプロセスを経て形威された磁束検
出部は，機械加工によりある程度の幅をもたせて切断さ
れる。本実施例における切断後の磁束検出部の幅は１０
μ厘とした．切断後の磁束検出部は，媒体との摺動面と
なる側面がラップされ，その後，耐摺動強度を確保する
ためにアルミナ膜がスバッタされている．そして，必要
なリード線の配線が行われ，スライダの空気流出端の一
部に埋め込まれる。第６図は，本実施例による磁気ヘッ
ドの構成を，再生電圧を検出するためのリード線などを
省略して示した模式図である．このようにして形成した
本発明の磁気ヘッドを，垂直磁気記録媒体と組み合わせ
て再生特性の測定を行った．８１ｇ定に用いた垂直磁気
記録媒体は，磁性層膜厚が０．３μｌで巣直方向の保磁
力Ｈｅ＝５ ０ ０ ０ｅ，飽和磁化Ｍｓ＝ ５ ０
０ ｅ＋ｍｕ／ｃｃの単層膜媒体である。記録は，Ｆｅ
−Ｓｉ−ＡＱがギャップ部に形威されているメタル・イ
ン・ギャップタイプのリング型ヘッドを用いた．このヘ
ッドのギャップ長は０．３μ重，トラック幅は１５μｍ
である．記録再生時のヘッド媒体間の相対速度は２ ０
ｍ ／ ｓ ，この時のヘッド媒体間スベーシングは
０．２μｍであった．測定の結果の一例を第７図に示す
．図中には，比較のために再生のバイボーラトランジス
タ型磁気ヘッドを用いた場合（曲線３１），および磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを用いた場合（曲［３ ２）につ
いて，本発明の磁気ヘッドを用いた場合（曲線３０）を
基準（再生出力を１．０とする）にして示した。この結
果から，記録再生にバイポーラトランジスタ型磁気ヘッ
ドを用いると，再生感度は良いが高密度に記録されてい
る信号を検出することができず，例えば，再生出力が半
滅する記録密度Ｄ，。は１５ｋＰＣＩ程度であった（曲
線３１）。一方，磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いた場
合（曲線３２）には，出力半減記録密度Ｄ，。は４０ｋ
ＰＣＩ以上セなるが再生出力はあまり高くならず，また
周波数に対して再生出力が不安定になることを示してい
る。一方，本発明による磁気ヘッドを用いた場合（曲線
３０）には，高分解能でかつ高出力，また再生出力の変
動も極めて少ないといった非常に優れた特性が得られる
ことが分かる。
に組み込んで，磁気記録媒体に書き込まれている記録情
報を再生する場合を示す模式図である。まず，上述の第
２図で説明したウェハプロセスを経て形威された磁束検
出部は，機械加工によりある程度の幅をもたせて切断さ
れる。本実施例における切断後の磁束検出部の幅は１０
μ厘とした．切断後の磁束検出部は，媒体との摺動面と
なる側面がラップされ，その後，耐摺動強度を確保する
ためにアルミナ膜がスバッタされている．そして，必要
なリード線の配線が行われ，スライダの空気流出端の一
部に埋め込まれる。第６図は，本実施例による磁気ヘッ
ドの構成を，再生電圧を検出するためのリード線などを
省略して示した模式図である．このようにして形成した
本発明の磁気ヘッドを，垂直磁気記録媒体と組み合わせ
て再生特性の測定を行った．８１ｇ定に用いた垂直磁気
記録媒体は，磁性層膜厚が０．３μｌで巣直方向の保磁
力Ｈｅ＝５ ０ ０ ０ｅ，飽和磁化Ｍｓ＝ ５ ０
０ ｅ＋ｍｕ／ｃｃの単層膜媒体である。記録は，Ｆｅ
−Ｓｉ−ＡＱがギャップ部に形威されているメタル・イ
ン・ギャップタイプのリング型ヘッドを用いた．このヘ
ッドのギャップ長は０．３μ重，トラック幅は１５μｍ
である．記録再生時のヘッド媒体間の相対速度は２ ０
ｍ ／ ｓ ，この時のヘッド媒体間スベーシングは
０．２μｍであった．測定の結果の一例を第７図に示す
．図中には，比較のために再生のバイボーラトランジス
タ型磁気ヘッドを用いた場合（曲線３１），および磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを用いた場合（曲［３ ２）につ
いて，本発明の磁気ヘッドを用いた場合（曲線３０）を
基準（再生出力を１．０とする）にして示した。この結
果から，記録再生にバイポーラトランジスタ型磁気ヘッ
ドを用いると，再生感度は良いが高密度に記録されてい
る信号を検出することができず，例えば，再生出力が半
滅する記録密度Ｄ，。は１５ｋＰＣＩ程度であった（曲
線３１）。一方，磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いた場
合（曲線３２）には，出力半減記録密度Ｄ，。は４０ｋ
ＰＣＩ以上セなるが再生出力はあまり高くならず，また
周波数に対して再生出力が不安定になることを示してい
る。一方，本発明による磁気ヘッドを用いた場合（曲線
３０）には，高分解能でかつ高出力，また再生出力の変
動も極めて少ないといった非常に優れた特性が得られる
ことが分かる。
本発明による磁気ヘッドの磁束検出部を，例えばペルチ
ェ素子等で冷却することにより，さらにノイズ或分を減
衰させることができ，Ｓ／Ｎの高い記録再生が可能とな
る．なお，金属あるいは超電導材料よりなる極微小なリ
ングを用いる場合には，磁束検出部を低温状態に保つ必
要がある。この場合には，極微小なリングを摺動面には
出さずに，磁気回路の途中に設ける方がプロセス的にも
実用的にも有利である。
ェ素子等で冷却することにより，さらにノイズ或分を減
衰させることができ，Ｓ／Ｎの高い記録再生が可能とな
る．なお，金属あるいは超電導材料よりなる極微小なリ
ングを用いる場合には，磁束検出部を低温状態に保つ必
要がある。この場合には，極微小なリングを摺動面には
出さずに，磁気回路の途中に設ける方がプロセス的にも
実用的にも有利である。
以上詳細に説明したごとく，本発明による磁気ヘッドは
，直流電流の流れる導体の一部に極微小な輪を設けて量
子井戸を構威し，磁気記録媒体からの記録信号である漏
洩磁束を，上記の量子井戸内に鎖交させて検出する構造
であるために，再生分解能および再生感度が非常に高く
，特に高スぺ一シングで動作させる垂直磁気記録再生に
好適に用いることができる。
，直流電流の流れる導体の一部に極微小な輪を設けて量
子井戸を構威し，磁気記録媒体からの記録信号である漏
洩磁束を，上記の量子井戸内に鎖交させて検出する構造
であるために，再生分解能および再生感度が非常に高く
，特に高スぺ一シングで動作させる垂直磁気記録再生に
好適に用いることができる。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の磁気ヘッドの動作原理
を示す説明図，第２図は本発明の実施例において例示し
た磁気ヘッドの磁束検出部の構成を示す模式図，第３図
は第２図に示す磁気ヘッドの磁束検出部の外部磁界に対
するコンダクタンス変化を示すグラフ，第４図は第２図
に示す磁気ヘッドの磁束検出部に直流のバイアス磁界を
印加した際に得られる外部磁界に対するフンダクタンス
変化を示すグラフ，第５図（ａ）は本発明の実施例にお
いて例示した磁気ヘッドによる印加磁界と再生出力との
関係を示すグラフ，第５図（ｂ）は磁気抵抗効果素子を
用いた磁気ヘッドによる印加磁界と再生出力との関係を
示すグラフ，第６図は本発明の実施例において例示した
磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置の構成を示す模式
図，第７図は本発明の実施例において例示した磁気ヘッ
ドの再生感度を従来の磁気ヘッドと比較して示すグラフ
である． １・・・極微小な金属翰 ２・・・量子井戸 ３・・・単結晶Ｇ ａ Ａ ｓ基板 ４・・・Ｆｅ単結晶シールド層 ５・・・ＮｉＦｅシールド層 ６−ＡＱＧａＡｓ絶ａ層 ７，８・・・ＧａＡｓ電子波通路 ９・・・ＡＱＧａＡｓ量子井戸 １０・・・Ａ ｕ Ｇ ｅコンタクト層１１，１２・・
・ＡＱ，Ｏ，絶縁層 １３・・・Ｃｕ導体 １４，１５，１６・・・外部磁界とコンダクタンスとの
関係 １７・・・垂直磁気記録媒体 １８・・・ＡＱ，Ｏ，保護層 １９・・・単結晶ＧａＡｓ基板 ２０・・・Ｆｅ単結晶シールド層 ２１・・・ＮｉＦｅシールド層 ２２＝−ＡＱＧａＡｓ絶縁層 ３ ３・・・ＧａＡｓ電子波通路 ４・・・Ａ ｎ ＧａＡｓｓ量子井戸 ５・・・ＡｕＧｅコンタクト層 ６，２７・・・Ａ文．０，絶縁層 ８・・・Ｃｕ導体 ９・・・ヘッドスライダ ０・・・本発明の磁気ヘッドによる再生特性１・・・バ
イポーラトランジスタ型磁気ヘッドによる再生特性
を示す説明図，第２図は本発明の実施例において例示し
た磁気ヘッドの磁束検出部の構成を示す模式図，第３図
は第２図に示す磁気ヘッドの磁束検出部の外部磁界に対
するコンダクタンス変化を示すグラフ，第４図は第２図
に示す磁気ヘッドの磁束検出部に直流のバイアス磁界を
印加した際に得られる外部磁界に対するフンダクタンス
変化を示すグラフ，第５図（ａ）は本発明の実施例にお
いて例示した磁気ヘッドによる印加磁界と再生出力との
関係を示すグラフ，第５図（ｂ）は磁気抵抗効果素子を
用いた磁気ヘッドによる印加磁界と再生出力との関係を
示すグラフ，第６図は本発明の実施例において例示した
磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置の構成を示す模式
図，第７図は本発明の実施例において例示した磁気ヘッ
ドの再生感度を従来の磁気ヘッドと比較して示すグラフ
である． １・・・極微小な金属翰 ２・・・量子井戸 ３・・・単結晶Ｇ ａ Ａ ｓ基板 ４・・・Ｆｅ単結晶シールド層 ５・・・ＮｉＦｅシールド層 ６−ＡＱＧａＡｓ絶ａ層 ７，８・・・ＧａＡｓ電子波通路 ９・・・ＡＱＧａＡｓ量子井戸 １０・・・Ａ ｕ Ｇ ｅコンタクト層１１，１２・・
・ＡＱ，Ｏ，絶縁層 １３・・・Ｃｕ導体 １４，１５，１６・・・外部磁界とコンダクタンスとの
関係 １７・・・垂直磁気記録媒体 １８・・・ＡＱ，Ｏ，保護層 １９・・・単結晶ＧａＡｓ基板 ２０・・・Ｆｅ単結晶シールド層 ２１・・・ＮｉＦｅシールド層 ２２＝−ＡＱＧａＡｓ絶縁層 ３ ３・・・ＧａＡｓ電子波通路 ４・・・Ａ ｎ ＧａＡｓｓ量子井戸 ５・・・ＡｕＧｅコンタクト層 ６，２７・・・Ａ文．０，絶縁層 ８・・・Ｃｕ導体 ９・・・ヘッドスライダ ０・・・本発明の磁気ヘッドによる再生特性１・・・バ
イポーラトランジスタ型磁気ヘッドによる再生特性
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電気伝導性を有する導体の一部に量子井戸を構成し
、磁気記録媒体に書き込まれている記録情報である媒体
からの漏洩磁束を、上記量子井戸による量子干渉効果を
利用して検出する手段を設けたことを特徴とする磁気ヘ
ッド。 ２、請求の範囲第１項記載の磁気ヘッドにおいて、量子
井戸は電気伝導性を有する極微小な輪によって構成され
、磁気記録媒体からの漏洩磁束を、上記極微小な輪の中
を鎖交させて検出する構造としたことを特徴とする磁気
ヘッド。 ３、請求の範囲第１項または第２項記載の磁気ヘッドに
おいて、量子井戸を構成する電気伝導性を有する極微小
な輪を、磁気ヘッドの磁気記録媒体との摺動面の一部、
もしくは軟磁性材料で構成された磁気回路の一部に設け
た構造とすることを特徴とする磁気ヘッド。 ４、請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の磁気
ヘッドにおいて、量子井戸は、ｎ＾＋のコンタクト層間
に電子波の通路を分割したチャンネルによって構成され
る極微小な輪からなり、上記量子井戸内を、磁気記録媒
体からの漏洩磁束を鎖交させて検出する構造としたこと
を特徴とする磁気ヘッド。 ５、請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項記
載の磁気ヘッドにおいて、量子井戸を構成する極微小な
輪が、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕのうちから選択される少
なくとも１種の元素によって構成される比抵抗値の小さ
い金属材料からなることを特徴とする磁気ヘッド。 ６、請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項記
載の磁気ヘッドにおいて、量子井戸を構成する極微小な
輪が、超電導材料からなることを特徴とする磁気ヘッド
。 ７、請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項記載
の磁気ヘッドにおいて、量子井戸を構成する極微小な輪
の中には、一様な直流磁界を印加する手段を設けたこと
を特徴とする磁気ヘッド。 ８、請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項記載
の磁気ヘッドにおいて、量子井戸を構成する極微小な輪
の外側には、軟磁性材料もしくは超電導材料からなる磁
気シールド層を設けたことを特徴とする磁気ヘッド。 ９、請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項記載
の磁気ヘッドにおいて、磁気記録媒体からの漏洩磁束を
、極微小な輪からなる量子井戸内を鎖交させ、かつ上記
極微小な輪の両端部における電圧変化をロックインアン
プを用いて検出する手段を設けたことを特徴とする磁気
ヘッド。 １０、請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項記
載の磁気ヘッドを用いて、磁気記録媒体に書き込まれて
いる記録情報である媒体からの漏洩磁束を検出しで、高
分解能で高感度に磁気記録再生を行う手段を有すること
を特徴とする磁気記憶装置。 １１、請求の範囲第１０項記載の磁気記憶装置において
、磁気ヘッドと磁気記録ディスク間のスペーシングを極
小にして高密度記録再生を実現する磁気ディスク装置で
あることを特徴とする磁気記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22836389A JPH0393018A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22836389A JPH0393018A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393018A true JPH0393018A (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=16875287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22836389A Pending JPH0393018A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0393018A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0801379A1 (fr) * | 1996-04-12 | 1997-10-15 | Silmag | Procédé de réalisation d'une tête magnétique à détecteur de champ à champ à semiconducteur et tête obtenue par ce procédé |
| EP0807925A1 (fr) * | 1996-05-15 | 1997-11-19 | Silmag | Tête magnétique à détecteur de champ à semiconducteur placé sous l'entrefer |
| EP0811966A1 (fr) * | 1996-06-06 | 1997-12-10 | Silmag | Tête magnétique d'écriture et de lecture à détecteur de champ à semiconducteur |
| JP2007157325A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-06-21 | Sharp Corp | 位相制御回路及びその制御方法、電磁界検出回路 |
| US8159791B2 (en) | 2008-02-06 | 2012-04-17 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive sensor having quantum well structure and a trapping layer for preventing charge carrier migration |
-
1989
- 1989-09-05 JP JP22836389A patent/JPH0393018A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0801379A1 (fr) * | 1996-04-12 | 1997-10-15 | Silmag | Procédé de réalisation d'une tête magnétique à détecteur de champ à champ à semiconducteur et tête obtenue par ce procédé |
| FR2747498A1 (fr) * | 1996-04-12 | 1997-10-17 | Silmag Sa | Procede de realisation d'une tete magnetique a detecteur de champ a semiconducteur et tete obtenue par ce procede |
| EP0807925A1 (fr) * | 1996-05-15 | 1997-11-19 | Silmag | Tête magnétique à détecteur de champ à semiconducteur placé sous l'entrefer |
| FR2748843A1 (fr) * | 1996-05-15 | 1997-11-21 | Silmag Sa | Tete magnetique a detecteur de champ a semiconducteur place sous l'entrefer |
| EP0811966A1 (fr) * | 1996-06-06 | 1997-12-10 | Silmag | Tête magnétique d'écriture et de lecture à détecteur de champ à semiconducteur |
| FR2749695A1 (fr) * | 1996-06-06 | 1997-12-12 | Silmag Sa | Tete magnetique d'ecriture et de lecture a detecteur de champ a semiconducteur |
| JP2007157325A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-06-21 | Sharp Corp | 位相制御回路及びその制御方法、電磁界検出回路 |
| US8159791B2 (en) | 2008-02-06 | 2012-04-17 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive sensor having quantum well structure and a trapping layer for preventing charge carrier migration |
| US8274763B2 (en) | 2008-02-06 | 2012-09-25 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive sensor having a quantum well structure and a P-doped trapping layer to prevent surface charge carriers from migrating to the quantum well structure |
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