JPH0714710A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- JPH0714710A JPH0714710A JP5154022A JP15402293A JPH0714710A JP H0714710 A JPH0714710 A JP H0714710A JP 5154022 A JP5154022 A JP 5154022A JP 15402293 A JP15402293 A JP 15402293A JP H0714710 A JPH0714710 A JP H0714710A
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
-
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- H01F10/3272—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は磁気抵抗効果型ヘッド等に用いる磁
気抵抗効果素子に関し、非常に微小な信号磁界に対して
も磁気抵抗効果による電気抵抗の変化率が大で、電気抵
抗の変化を電圧の変化として取り出すことが可能な磁気
抵抗効果素子の提供を目的とする。 【構成】 Si基板11上に下地層12を介して磁性膜13と第
１非磁性中間膜21及び第２非磁性中間膜22とが交互に繰
り返して多層に積層され、かつその磁性膜13の磁化方向
を、両側に隣接する二つの磁性膜13の磁化方向に対して
一つは磁性膜間に相互作用による反強磁性結合が生じる
ようにし、他の一つは磁性膜間に反強磁性結合が生じな
いように同一方向にした構成する。
気抵抗効果素子に関し、非常に微小な信号磁界に対して
も磁気抵抗効果による電気抵抗の変化率が大で、電気抵
抗の変化を電圧の変化として取り出すことが可能な磁気
抵抗効果素子の提供を目的とする。 【構成】 Si基板11上に下地層12を介して磁性膜13と第
１非磁性中間膜21及び第２非磁性中間膜22とが交互に繰
り返して多層に積層され、かつその磁性膜13の磁化方向
を、両側に隣接する二つの磁性膜13の磁化方向に対して
一つは磁性膜間に相互作用による反強磁性結合が生じる
ようにし、他の一つは磁性膜間に反強磁性結合が生じな
いように同一方向にした構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気抵抗効果型ヘッド、
磁気センサ等に用いる磁気抵抗効果素子に関するもので
ある。
磁気センサ等に用いる磁気抵抗効果素子に関するもので
ある。
【０００２】近年、磁気ディスク装置等においては、小
型、大容量化に伴って高密度記録化が進められ、その高
密度記録に対して再生出力の大きい磁気ヘッドが要求さ
れている。このため、再生専用の磁気ヘッドとして再生
出力が磁気記録媒体の移動速度に依存せず、しかも大き
な再生出力が得られる磁気抵抗効果型ヘッドが提案され
ている。この磁気抵抗効果型薄膜ヘッドに用いられる磁
気抵抗効果素子としては著しく微弱な信号磁界に対して
も磁気抵抗効果により変化する電気抵抗を電圧の変化と
して取り出すことができる高感度な磁気抵抗効果素子が
必要とされている。
型、大容量化に伴って高密度記録化が進められ、その高
密度記録に対して再生出力の大きい磁気ヘッドが要求さ
れている。このため、再生専用の磁気ヘッドとして再生
出力が磁気記録媒体の移動速度に依存せず、しかも大き
な再生出力が得られる磁気抵抗効果型ヘッドが提案され
ている。この磁気抵抗効果型薄膜ヘッドに用いられる磁
気抵抗効果素子としては著しく微弱な信号磁界に対して
も磁気抵抗効果により変化する電気抵抗を電圧の変化と
して取り出すことができる高感度な磁気抵抗効果素子が
必要とされている。
【０００３】
【従来の技術】従来の主に磁気記録媒体に記録されたデ
ータ信号を再生する磁気抵抗効果型薄膜ヘッドに用いら
れる磁気抵抗効果素子としては、異方性磁気抵抗効果素
子（以下、異方性ＭＲ素子と略称する）と巨大磁気抵抗
効果素子（以下、巨大ＭＲ素子と略称する）がある。
ータ信号を再生する磁気抵抗効果型薄膜ヘッドに用いら
れる磁気抵抗効果素子としては、異方性磁気抵抗効果素
子（以下、異方性ＭＲ素子と略称する）と巨大磁気抵抗
効果素子（以下、巨大ＭＲ素子と略称する）がある。
【０００４】前者の異方性ＭＲ素子はNiFe軟磁性膜によ
り形成されており、記録媒体からの信号磁界の強弱によ
り該異方性ＭＲ素子のセンス電流が流れる方向と同様な
方向に磁化された磁化方向が前記記録媒体からの信号磁
界の印加方向に角度変化することによる磁気抵抗が変化
する磁気抵抗効果により電気抵抗の変化に変換し、それ
を電圧の変化として取り出して信号の再生を行ってい
る。
り形成されており、記録媒体からの信号磁界の強弱によ
り該異方性ＭＲ素子のセンス電流が流れる方向と同様な
方向に磁化された磁化方向が前記記録媒体からの信号磁
界の印加方向に角度変化することによる磁気抵抗が変化
する磁気抵抗効果により電気抵抗の変化に変換し、それ
を電圧の変化として取り出して信号の再生を行ってい
る。
【０００５】また後者の巨大ＭＲ素子は図２に示すよう
に例えば〔１００〕の結晶面を有するSi基板11上にスパ
ッタリング法等により50Åの膜厚のFe膜からなる下地層
12を介して10Åの膜厚のCoFeからなる磁性膜13と20Åの
膜厚のCuからなる非磁性中間膜14とを交互に繰り返して
それぞれ９層ずつ積層形成し、その最上層である非磁性
中間膜14上に更に50Åの膜厚のCuからなる保護膜15を被
着した人工格子膜によって構成されている。
に例えば〔１００〕の結晶面を有するSi基板11上にスパ
ッタリング法等により50Åの膜厚のFe膜からなる下地層
12を介して10Åの膜厚のCoFeからなる磁性膜13と20Åの
膜厚のCuからなる非磁性中間膜14とを交互に繰り返して
それぞれ９層ずつ積層形成し、その最上層である非磁性
中間膜14上に更に50Åの膜厚のCuからなる保護膜15を被
着した人工格子膜によって構成されている。
【０００６】この巨大ＭＲ素子を構成する各磁性膜13の
磁化方向は図中に矢印で示すようにそれぞれ非磁性中間
膜14を挟んで対応する磁性膜13間に作用する反強磁性結
合によって互いに反対方向に向いている。
磁化方向は図中に矢印で示すようにそれぞれ非磁性中間
膜14を挟んで対応する磁性膜13間に作用する反強磁性結
合によって互いに反対方向に向いている。
【０００７】そして記録媒体からの信号磁界により磁化
方向が前記記録媒体からの信号磁界の印加方向に回転す
る間に生じる磁化方向の相対角度の変化による電気抵抗
の変化を電圧の変化として取り出して信号の再生を行っ
ている。
方向が前記記録媒体からの信号磁界の印加方向に回転す
る間に生じる磁化方向の相対角度の変化による電気抵抗
の変化を電圧の変化として取り出して信号の再生を行っ
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の異方性ＭＲ素子は磁気抵抗が小さく、異方性磁気抵
抗効果による電気抵抗の変化率が非常に小さいため、高
密度記録化による磁気記録媒体からの微小な信号磁界を
異方性磁気抵抗効果により再生することが困難になる問
題があった。
来の異方性ＭＲ素子は磁気抵抗が小さく、異方性磁気抵
抗効果による電気抵抗の変化率が非常に小さいため、高
密度記録化による磁気記録媒体からの微小な信号磁界を
異方性磁気抵抗効果により再生することが困難になる問
題があった。
【０００９】一方、従来の巨大ＭＲ素子は前記異方性Ｍ
Ｒ素子よりも一桁大きい磁気抵抗を有しており、それぞ
れ非磁性中間膜14を挟んで対応する磁性膜13間に作用す
る反強磁性結合の合力よりも大きい磁気記録媒体からの
信号磁界に対しては全ての各磁性膜13の磁化方向が信号
磁界方向へ回転し、その磁化方向の相対角度が変化する
際の巨大磁気抵抗効果による電気抵抗が大きく変化し(
変化率は大) 、前記信号磁界を再生することができる
が、前記反強磁性結合の合力よりも小さい微小な信号磁
界には巨大磁気抵抗効果による電気抵抗の変化率が小さ
く、前記信号磁界を再生することができないという問題
があった。
Ｒ素子よりも一桁大きい磁気抵抗を有しており、それぞ
れ非磁性中間膜14を挟んで対応する磁性膜13間に作用す
る反強磁性結合の合力よりも大きい磁気記録媒体からの
信号磁界に対しては全ての各磁性膜13の磁化方向が信号
磁界方向へ回転し、その磁化方向の相対角度が変化する
際の巨大磁気抵抗効果による電気抵抗が大きく変化し(
変化率は大) 、前記信号磁界を再生することができる
が、前記反強磁性結合の合力よりも小さい微小な信号磁
界には巨大磁気抵抗効果による電気抵抗の変化率が小さ
く、前記信号磁界を再生することができないという問題
があった。
【００１０】本発明は上記した従来の問題点に鑑み、非
常に微小な信号磁界に対しても磁気抵抗効果による電気
抵抗の変化率が大きく、変化する電気抵抗を電圧の変化
として取り出すことを可能とする新規な磁気抵抗効果素
子を提供することを目的とするものである。
常に微小な信号磁界に対しても磁気抵抗効果による電気
抵抗の変化率が大きく、変化する電気抵抗を電圧の変化
として取り出すことを可能とする新規な磁気抵抗効果素
子を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、磁性膜と非磁性中間膜とが交互に繰り返
して多層に積層され、かつ一つの磁性膜の磁化方向を、
両側に隣接する二つの磁性膜の磁化方向に対して一つは
磁性膜間に相互作用による反強磁性結合が生じるように
逆向きにし、他の一つは磁性膜間に反強磁性結合が生じ
ないように同一方向にした構成とする。
達成するため、磁性膜と非磁性中間膜とが交互に繰り返
して多層に積層され、かつ一つの磁性膜の磁化方向を、
両側に隣接する二つの磁性膜の磁化方向に対して一つは
磁性膜間に相互作用による反強磁性結合が生じるように
逆向きにし、他の一つは磁性膜間に反強磁性結合が生じ
ないように同一方向にした構成とする。
【００１２】また、前記非磁性中間膜を介して対応する
磁性膜間の相互作用による反強磁性結合の有無は、該非
磁性中間膜の膜厚により規定してなる構成とする。更
に、前記二つの磁性膜間に介在して該磁性膜間に相互作
用による反強磁性結合を生じさせる前記非磁性中間膜の
膜厚が、８〜12Å、若しくは18〜25Åであり、該磁性膜
間に相互作用による反強磁性結合を生じさせない前記非
磁性中間膜の膜厚が、13〜17Å、若しくは26Å以上であ
る構成とする。
磁性膜間の相互作用による反強磁性結合の有無は、該非
磁性中間膜の膜厚により規定してなる構成とする。更
に、前記二つの磁性膜間に介在して該磁性膜間に相互作
用による反強磁性結合を生じさせる前記非磁性中間膜の
膜厚が、８〜12Å、若しくは18〜25Åであり、該磁性膜
間に相互作用による反強磁性結合を生じさせない前記非
磁性中間膜の膜厚が、13〜17Å、若しくは26Å以上であ
る構成とする。
【００１３】
【作用】本発明では、非磁性中間膜を介して対応する二
つの磁性膜間の反強磁性的な相互作用が、該非磁性中間
膜の膜厚に依存することに着目して、一つの磁性膜の両
側に隣接する二つの非磁性中間膜の内の一方の非磁性中
間膜の膜厚を他方の非磁性中間膜よりも薄膜化し、他方
の非磁性中間膜を介して対応する磁性膜間に相互作用に
よる反強磁性結合を生じさせて各磁性膜の磁化方向を交
互に逆向きにすると共に、一方の非磁性中間膜を介して
対応する磁性膜間には反強磁性結合が生じないようにす
ることによって、当該巨大磁気抵抗効果素子を構成する
磁性膜に加わる反強磁性結合の合力が、従来の巨大磁気
抵抗効果素子のそれよりも半減される。その結果、磁気
記録媒体からの微小な信号磁界に対して各磁性膜の磁化
方向の相対的な角度変化が生じ、それに伴って電気抵抗
が大きく変化する。
つの磁性膜間の反強磁性的な相互作用が、該非磁性中間
膜の膜厚に依存することに着目して、一つの磁性膜の両
側に隣接する二つの非磁性中間膜の内の一方の非磁性中
間膜の膜厚を他方の非磁性中間膜よりも薄膜化し、他方
の非磁性中間膜を介して対応する磁性膜間に相互作用に
よる反強磁性結合を生じさせて各磁性膜の磁化方向を交
互に逆向きにすると共に、一方の非磁性中間膜を介して
対応する磁性膜間には反強磁性結合が生じないようにす
ることによって、当該巨大磁気抵抗効果素子を構成する
磁性膜に加わる反強磁性結合の合力が、従来の巨大磁気
抵抗効果素子のそれよりも半減される。その結果、磁気
記録媒体からの微小な信号磁界に対して各磁性膜の磁化
方向の相対的な角度変化が生じ、それに伴って電気抵抗
が大きく変化する。
【００１４】従って、磁気記録媒体からの微小な信号磁
界を巨大磁気抵抗効果により容易に再生することができ
る。
界を巨大磁気抵抗効果により容易に再生することができ
る。
【００１５】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例について詳
細に説明する。図１は本発明の磁気抵抗効果素子（ＭＲ
素子）の一実施例を示す要部断面図である。
細に説明する。図１は本発明の磁気抵抗効果素子（ＭＲ
素子）の一実施例を示す要部断面図である。
【００１６】本実施例では図示のように、例えば〔１０
０〕の結晶面を有するSi基板11上に従来例と同様にスパ
ッタリング法等により50Åの膜厚のFe膜からなる下地層
12を配設する。
０〕の結晶面を有するSi基板11上に従来例と同様にスパ
ッタリング法等により50Åの膜厚のFe膜からなる下地層
12を配設する。
【００１７】その下地層12上にスパッタリング法等によ
り10Åの膜厚のCoFeからなる磁性膜13と18〜25Åの膜
厚、本実施例では20Åの膜厚のCuからなる第１非磁性中
間膜21と10Åの膜厚のCoFeからなる磁性膜13と12〜17Å
の膜厚、本実施例では15Åの膜厚のCuからなる第２非磁
性中間膜22とを順に積層形成し、この第２非磁性中間膜
22上に更に磁性膜13、第１非磁性中間膜21、磁性膜13及
び第２非磁性中間膜22を一組として９組を積層形成し、
その最上層の第２非磁性中間膜22上に50Åの膜厚のCuか
らなる保護膜15を被着した構成としている。
り10Åの膜厚のCoFeからなる磁性膜13と18〜25Åの膜
厚、本実施例では20Åの膜厚のCuからなる第１非磁性中
間膜21と10Åの膜厚のCoFeからなる磁性膜13と12〜17Å
の膜厚、本実施例では15Åの膜厚のCuからなる第２非磁
性中間膜22とを順に積層形成し、この第２非磁性中間膜
22上に更に磁性膜13、第１非磁性中間膜21、磁性膜13及
び第２非磁性中間膜22を一組として９組を積層形成し、
その最上層の第２非磁性中間膜22上に50Åの膜厚のCuか
らなる保護膜15を被着した構成としている。
【００１８】このような構成の巨大ＭＲ素子において
は、20Åの膜厚のCuからなる第１非磁性中間膜21を挟ん
で対応する二つの磁性膜13間には相互作用による反強磁
性結合を生じてその各磁性膜13の磁化方向は交互に逆向
きになると共に、第２非磁性中間膜22を介して対応する
二つの磁性膜13間には該第２非磁性中間膜22の膜厚に起
因して相互作用による反強磁性結合が生じないため、前
記二つの磁性膜13の磁化方向が同方向に向き、当該巨大
ＭＲ素子を構成する各磁性膜間に生じる反強磁性結合の
合力が、従来の巨大ＭＲ素子における各磁性膜間に生じ
る反強磁性結合の合力よりも半減される。
は、20Åの膜厚のCuからなる第１非磁性中間膜21を挟ん
で対応する二つの磁性膜13間には相互作用による反強磁
性結合を生じてその各磁性膜13の磁化方向は交互に逆向
きになると共に、第２非磁性中間膜22を介して対応する
二つの磁性膜13間には該第２非磁性中間膜22の膜厚に起
因して相互作用による反強磁性結合が生じないため、前
記二つの磁性膜13の磁化方向が同方向に向き、当該巨大
ＭＲ素子を構成する各磁性膜間に生じる反強磁性結合の
合力が、従来の巨大ＭＲ素子における各磁性膜間に生じ
る反強磁性結合の合力よりも半減される。
【００１９】従って、十分に小さい信号磁界に対しても
各磁性膜13の磁化方向の相対的な角度変化が容易に生
じ、それに伴って電気抵抗が大きく変化するため、磁気
記録媒体からの微小な信号磁界を巨大磁気抵抗効果によ
り容易に再生することが可能となる。
各磁性膜13の磁化方向の相対的な角度変化が容易に生
じ、それに伴って電気抵抗が大きく変化するため、磁気
記録媒体からの微小な信号磁界を巨大磁気抵抗効果によ
り容易に再生することが可能となる。
【００２０】なお、以上の実施例では第１非磁性中間膜
の膜厚に対して第２非磁性中間膜の膜厚を薄くした場合
の例について説明したが、該第２非磁性中間膜の膜厚を
逆に第１非磁性中間膜の膜厚よりも厚くした構成として
も良く、その場合にも同様な作用効果が得られる。
の膜厚に対して第２非磁性中間膜の膜厚を薄くした場合
の例について説明したが、該第２非磁性中間膜の膜厚を
逆に第１非磁性中間膜の膜厚よりも厚くした構成として
も良く、その場合にも同様な作用効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る磁気抵抗効果素子によれば、十分に小さい信号磁
界によって各磁性層の磁化方向の相対的な角度変化が容
易に生じ、それに伴って電気抵抗が大きく変化するた
め、磁気記録媒体からの微小な信号磁界を巨大磁気抵抗
効果により容易に再生することができる優れた利点を有
し、高密度な磁気記録媒体の再生用磁気抵抗効果型ヘッ
ド等に適用して実用上優れた効果を奏する。
に係る磁気抵抗効果素子によれば、十分に小さい信号磁
界によって各磁性層の磁化方向の相対的な角度変化が容
易に生じ、それに伴って電気抵抗が大きく変化するた
め、磁気記録媒体からの微小な信号磁界を巨大磁気抵抗
効果により容易に再生することができる優れた利点を有
し、高密度な磁気記録媒体の再生用磁気抵抗効果型ヘッ
ド等に適用して実用上優れた効果を奏する。
【図１】 本発明の磁気抵抗効果素子の一実施例を示す
要部断面図である。
要部断面図である。
【図２】 従来の巨大磁気抵抗効果素子を説明するため
の要部断面図である。
の要部断面図である。
１１ Si基板 １２ 下地層 １３ 磁性膜 １５ 保護膜 ２１ 第１非磁性中間層 ２２ 第２非磁性中間膜
Claims (3)
- 【請求項１】 磁性膜(13)と非磁性中間膜(21, 22)とが
交互に繰り返して多層に積層され、かつその磁性膜(13)
の磁化方向を、両側に隣接する二つの磁性膜(13)の磁化
方向に対して一つは磁性膜間に相互作用による反強磁性
結合が生じるように逆向きにし、他の一つは磁性膜間に
反強磁性結合が生じないように同一方向にしたことを特
徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 前記非磁性中間膜(21, 22)を介して対応
する磁性膜間の相互作用による反強磁性結合の有無は、
該非磁性中間膜(21, 22)の膜厚により規定してなること
を特徴とする請求項１の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 前記二つの磁性膜間に介在して該磁性膜
間に相互作用による反強磁性結合を生じさせる前記非磁
性中間膜(21)の膜厚が、８〜12Å、若しくは18〜25Åで
あり、該磁性膜間に相互作用による反強磁性結合を生じ
させない前記非磁性中間膜(22)の膜厚が、13〜17Å、若
しくは26Å以上であることを特徴とする請求項２の磁気
抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5154022A JPH0714710A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5154022A JPH0714710A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0714710A true JPH0714710A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15575198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5154022A Withdrawn JPH0714710A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714710A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0759202A1 (en) * | 1995-03-09 | 1997-02-26 | Quantum Corporation | Shaped spin valve type magnetoresistive transducer and method for fabricating the same incorporating domain stabilization technique |
| EP1061592A2 (en) * | 1999-06-17 | 2000-12-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magneto-resistance effect element, and its use as memory element |
| US11255950B2 (en) | 2018-01-30 | 2022-02-22 | Furuno Electric Co., Ltd. | Radar antenna device, and method for measuring direction |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP5154022A patent/JPH0714710A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0759202A1 (en) * | 1995-03-09 | 1997-02-26 | Quantum Corporation | Shaped spin valve type magnetoresistive transducer and method for fabricating the same incorporating domain stabilization technique |
| EP0759202A4 (en) * | 1995-03-09 | 1999-12-22 | Quantum Corp | ROTATING VALVE TYPE MAGNETORESISTANT TRANSDUCER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, INCLUDING THE DOMAIN STABILIZATION TECHNIQUE |
| EP1061592A2 (en) * | 1999-06-17 | 2000-12-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magneto-resistance effect element, and its use as memory element |
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