JPH0765329A - 多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド - Google Patents
多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッドInfo
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- JPH0765329A JPH0765329A JP5214159A JP21415993A JPH0765329A JP H0765329 A JPH0765329 A JP H0765329A JP 5214159 A JP5214159 A JP 5214159A JP 21415993 A JP21415993 A JP 21415993A JP H0765329 A JPH0765329 A JP H0765329A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- 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
- H01F10/3281—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 only by use of asymmetry of the magnetic film pair itself, i.e. so-called pseudospin valve [PSV] structure, e.g. NiFe/Cu/Co
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気記録の高密度化に対応した高い磁気抵抗
変化率を有する多層膜材料を提供する。 【構成】 軟磁性を示すＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金層１４
と硬磁性を示すＣｏ−Ｐｔ系合金層１２で非磁性のＣｕ
層１３を挟んで多層磁気抵抗効果膜を構成する。Ｃｕ膜
厚を１．８ｎｍ〜４．０ｎｍとすることにより２％以上
の磁気抵抗変化率が得られる。また、外部磁界検出方向
とＣｏ−Ｐｔ層１２の磁化の着磁方向を同じにし、Ｎｉ
−Ｆｅ−Ｃｏ層１４の磁化容易軸方向を外部磁化検出方
向に垂直な方向から適度に傾けることにより、外部から
のバイアス磁界が必要なくなる。
変化率を有する多層膜材料を提供する。 【構成】 軟磁性を示すＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金層１４
と硬磁性を示すＣｏ−Ｐｔ系合金層１２で非磁性のＣｕ
層１３を挟んで多層磁気抵抗効果膜を構成する。Ｃｕ膜
厚を１．８ｎｍ〜４．０ｎｍとすることにより２％以上
の磁気抵抗変化率が得られる。また、外部磁界検出方向
とＣｏ−Ｐｔ層１２の磁化の着磁方向を同じにし、Ｎｉ
−Ｆｅ−Ｃｏ層１４の磁化容易軸方向を外部磁化検出方
向に垂直な方向から適度に傾けることにより、外部から
のバイアス磁界が必要なくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い磁気抵抗効果を有
する多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気抵抗効果
素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置に関する。
する多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気抵抗効果
素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、再生用磁気
ヘッドに用いる磁気抵抗効果材料として、高い磁気抵抗
効果を示す材料が求められている。現在、使用されてい
るパーマロイの磁気抵抗変化率は約３％である。最近、
Baibich らによる、フィジカル・レビュー・レターズ
（Physical ReviewLetters）、第６１巻、第２１号、２
４７２〜２４７５頁に記載の「(001)Fe/(001)Cr 磁性超
格子の巨大磁気抵抗効果」のように、多層構造を持つ磁
性膜（Ｆｅ／Ｃｒ多層膜）において、約５０％の磁気抵
抗変化率（４．２Ｋにおいて）が観測されている。しか
し、上記Ｆｅ／Ｃｒ多層膜に十分な磁気抵抗変化を生じ
させるためには、８００ｋＡ／ｍもの高い磁界が必要で
あり、低い磁界で動作する必要がある磁気抵抗効果素子
や磁気ヘッドには用いることができない。
ヘッドに用いる磁気抵抗効果材料として、高い磁気抵抗
効果を示す材料が求められている。現在、使用されてい
るパーマロイの磁気抵抗変化率は約３％である。最近、
Baibich らによる、フィジカル・レビュー・レターズ
（Physical ReviewLetters）、第６１巻、第２１号、２
４７２〜２４７５頁に記載の「(001)Fe/(001)Cr 磁性超
格子の巨大磁気抵抗効果」のように、多層構造を持つ磁
性膜（Ｆｅ／Ｃｒ多層膜）において、約５０％の磁気抵
抗変化率（４．２Ｋにおいて）が観測されている。しか
し、上記Ｆｅ／Ｃｒ多層膜に十分な磁気抵抗変化を生じ
させるためには、８００ｋＡ／ｍもの高い磁界が必要で
あり、低い磁界で動作する必要がある磁気抵抗効果素子
や磁気ヘッドには用いることができない。
【０００３】そこで、新庄等によるジャーナル・オブ・
マグネティズム・アンド・マグネティック・マテリアル
ズ（Journal of Magnetism and Magnetic Materials
）、第９９巻、２４３〜２５２頁に記載の「２種類の
磁性材料を持つ多層膜の磁気抵抗効果」のように２種類
の磁性層の保磁力の差を利用する方法が考案された。上
記の多層膜では２種類の磁性層にＮｉ−ＦｅとＣｏを用
い、磁性層と非磁性層を交互に複数回積層している。し
かし、この多層膜は、磁性層間の相互作用が強く働き、
非磁性層を厚くしないと磁気抵抗効果は現れない。
マグネティズム・アンド・マグネティック・マテリアル
ズ（Journal of Magnetism and Magnetic Materials
）、第９９巻、２４３〜２５２頁に記載の「２種類の
磁性材料を持つ多層膜の磁気抵抗効果」のように２種類
の磁性層の保磁力の差を利用する方法が考案された。上
記の多層膜では２種類の磁性層にＮｉ−ＦｅとＣｏを用
い、磁性層と非磁性層を交互に複数回積層している。し
かし、この多層膜は、磁性層間の相互作用が強く働き、
非磁性層を厚くしないと磁気抵抗効果は現れない。
【０００４】また、Ｎｉ−Ｆｅ等の磁気抵抗効果素子に
バイアス磁界を印加するのに、永久磁石薄膜をＮｉ−Ｆ
ｅ膜と多層にして、永久磁石薄膜をシャント膜として使
用する方法が考案された。この方法は、特開昭５９−２
０７６７５号公報に記載のように、永久磁石であるＣｏ
−Ｐｔ膜を直接Ｎｉ−Ｆｅ膜上に設けるか、あるいはＣ
ｏ−Ｐｔ膜とＮｉ−Ｆｅ膜の間に、拡散防止のために高
融点金属であるＭｏ、反応阻止金属であるＴｉ等を挟ん
だ３層構造を取っている。
バイアス磁界を印加するのに、永久磁石薄膜をＮｉ−Ｆ
ｅ膜と多層にして、永久磁石薄膜をシャント膜として使
用する方法が考案された。この方法は、特開昭５９−２
０７６７５号公報に記載のように、永久磁石であるＣｏ
−Ｐｔ膜を直接Ｎｉ−Ｆｅ膜上に設けるか、あるいはＣ
ｏ−Ｐｔ膜とＮｉ−Ｆｅ膜の間に、拡散防止のために高
融点金属であるＭｏ、反応阻止金属であるＴｉ等を挟ん
だ３層構造を取っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】Ｆｅ／Ｃｒ多層膜のよ
うな磁性層と非磁性層を交互に複数回積層した多層膜で
は、十分な抵抗変化を得るには高い磁界が必要であると
いう問題がある。また、２種類の保磁力の異なる磁性材
料を持つ従来の多層膜では、非磁性層を介して磁性層間
の相互作用が強く働き、高い磁気抵抗変化率を得るため
には非磁性層厚を厚くしなければならない。本発明の目
的は、上述の多層膜を用いた磁気抵抗効果素子の問題の
解決方法を提供することにある。
うな磁性層と非磁性層を交互に複数回積層した多層膜で
は、十分な抵抗変化を得るには高い磁界が必要であると
いう問題がある。また、２種類の保磁力の異なる磁性材
料を持つ従来の多層膜では、非磁性層を介して磁性層間
の相互作用が強く働き、高い磁気抵抗変化率を得るため
には非磁性層厚を厚くしなければならない。本発明の目
的は、上述の多層膜を用いた磁気抵抗効果素子の問題の
解決方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の材
料及び膜厚を有する磁性層、非磁性層を積層した多層磁
性膜を用いた磁気抵抗効果素子について鋭意研究を重ね
た結果、比較的軟磁性を示す磁性層及び比較的硬磁性を
示す磁性層の２層で非磁性層を挟んだ構造を含む多層膜
において、低磁界で高い磁気抵抗変化率を得られること
を見出し、本発明を完成するに至った。
料及び膜厚を有する磁性層、非磁性層を積層した多層磁
性膜を用いた磁気抵抗効果素子について鋭意研究を重ね
た結果、比較的軟磁性を示す磁性層及び比較的硬磁性を
示す磁性層の２層で非磁性層を挟んだ構造を含む多層膜
において、低磁界で高い磁気抵抗変化率を得られること
を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】すなわち、保磁力の異なる２種類の磁性層
で非磁性層を挟んだ構造を含む多層膜において、上記磁
性層に例えばＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金及びＣｏ−Ｐｔ系
合金を選択し、さらに、非磁性層にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕあ
るいはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする合金を選択する
ことにより、低磁界で高い磁気抵抗変化率を示す磁気抵
抗効果膜を得ることができる。
で非磁性層を挟んだ構造を含む多層膜において、上記磁
性層に例えばＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金及びＣｏ−Ｐｔ系
合金を選択し、さらに、非磁性層にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕあ
るいはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする合金を選択する
ことにより、低磁界で高い磁気抵抗変化率を示す磁気抵
抗効果膜を得ることができる。
【０００８】上記非磁性層として膜厚が１．８〜４．０
ｎｍのＣｕを選択すると、２％以上の磁気抵抗変化率が
得られる。Ｃｏ−Ｐｔ系合金は、酸化物層上に直接形成
することが好ましい。これによりＣｏ−Ｐｔ系合金の保
磁力が高くなり、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化の向きとＣ
ｏ−Ｐｔ層の磁化の向きが反平行になる磁界領域が大き
くなる。
ｎｍのＣｕを選択すると、２％以上の磁気抵抗変化率が
得られる。Ｃｏ−Ｐｔ系合金は、酸化物層上に直接形成
することが好ましい。これによりＣｏ−Ｐｔ系合金の保
磁力が高くなり、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化の向きとＣ
ｏ−Ｐｔ層の磁化の向きが反平行になる磁界領域が大き
くなる。
【０００９】さらに、外部磁界検出方向とＣｏ−Ｐｔ層
の磁化の着磁方向を同じにし、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁
化容易軸方向を上記外部磁界検出方向に垂直方向から適
度に傾けることにより、外部からのバイアス磁界が必要
なくなる。本発明による多層磁気抵抗効果膜は、磁気抵
抗効果素子、磁界センサ、磁気ヘッドなどに好適であ
る。また、本発明による多層磁気抵抗効果膜を採用した
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置を得ることができる。
の磁化の着磁方向を同じにし、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁
化容易軸方向を上記外部磁界検出方向に垂直方向から適
度に傾けることにより、外部からのバイアス磁界が必要
なくなる。本発明による多層磁気抵抗効果膜は、磁気抵
抗効果素子、磁界センサ、磁気ヘッドなどに好適であ
る。また、本発明による多層磁気抵抗効果膜を採用した
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置を得ることができる。
【００１０】
【作用】保持力の異なる２種類の磁性層にＮｉ−Ｆｅ−
Ｃｏ合金及びＣｏ−Ｐｔ系合金を用い、非磁性層にＡ
ｕ、Ａｇ、ＣｕあるいはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを主成分とす
る合金を用い、非磁性層厚を１．８〜４．０ｎｍにした
多層磁気抵抗効果膜は、低磁界で高い磁気抵抗変化率を
示す。非磁性層にＣｕを用いると、２％以上の磁気抵抗
変化率が得られる。また、Ｃｏ−Ｐｔ系合金を酸化物上
に直接形成すると、Ｃｏ−Ｐｔ層は高い保磁力を示し、
２種類の磁性層の磁化の向きが反平行になる磁界領域が
大きくなる。
Ｃｏ合金及びＣｏ−Ｐｔ系合金を用い、非磁性層にＡ
ｕ、Ａｇ、ＣｕあるいはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを主成分とす
る合金を用い、非磁性層厚を１．８〜４．０ｎｍにした
多層磁気抵抗効果膜は、低磁界で高い磁気抵抗変化率を
示す。非磁性層にＣｕを用いると、２％以上の磁気抵抗
変化率が得られる。また、Ｃｏ−Ｐｔ系合金を酸化物上
に直接形成すると、Ｃｏ−Ｐｔ層は高い保磁力を示し、
２種類の磁性層の磁化の向きが反平行になる磁界領域が
大きくなる。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例について、図面を参照
して、さらに具体的に説明する。 〔実施例１〕多層膜の作製にはイオンビームスパッタリ
ング法を用いた。到達真空度は３×１０-5Ｐａ、スパッ
タリング時のＡｒ圧力は０．０２Ｐａである。また、膜
形成速度は、０．１〜０．２ｎｍ／ｓである。
して、さらに具体的に説明する。 〔実施例１〕多層膜の作製にはイオンビームスパッタリ
ング法を用いた。到達真空度は３×１０-5Ｐａ、スパッ
タリング時のＡｒ圧力は０．０２Ｐａである。また、膜
形成速度は、０．１〜０．２ｎｍ／ｓである。
【００１２】形成した多層膜の断面構造を図１に示す。
基板１１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。ただし、
Ｓｉ基板は処理を行っていないため、基板表面には酸化
層が形成されている。硬磁性層１２には厚さ８ｎｍのＣ
ｏ−１７ａｔ％Ｐｔを用いた。非磁性層１３にはＣｕを
用い、その膜厚を変化させた。軟磁性層１４には厚さ１
０ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用い
た。
基板１１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。ただし、
Ｓｉ基板は処理を行っていないため、基板表面には酸化
層が形成されている。硬磁性層１２には厚さ８ｎｍのＣ
ｏ−１７ａｔ％Ｐｔを用いた。非磁性層１３にはＣｕを
用い、その膜厚を変化させた。軟磁性層１４には厚さ１
０ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用い
た。
【００１３】図２に、Ｃｕ膜厚に対する上記３層膜の磁
気抵抗変化率の変化を示す。Ｃｕ膜厚が１．５ｎｍ以上
の領域で、磁気抵抗変化率が高くなりはじめる。Ｃｕ膜
厚が２．２ｎｍ付近で最大値が得られ、その値は約３．
５％である。また、Ｃｕ膜厚が１．８ｎｍ〜４．０ｎｍ
の領域では、磁気抵抗変化率の値は２％以上になる。従
って、高い磁気抵抗変化率を得るためには、Ｃｕ膜厚を
１．８ｎｍ〜４．０ｎｍの領域に設定することが好まし
い。また、磁気抵抗変化率を３％以上にするには、Ｃｕ
膜厚を２．０ｎｍ〜３．０ｎｍにする必要がある。
気抵抗変化率の変化を示す。Ｃｕ膜厚が１．５ｎｍ以上
の領域で、磁気抵抗変化率が高くなりはじめる。Ｃｕ膜
厚が２．２ｎｍ付近で最大値が得られ、その値は約３．
５％である。また、Ｃｕ膜厚が１．８ｎｍ〜４．０ｎｍ
の領域では、磁気抵抗変化率の値は２％以上になる。従
って、高い磁気抵抗変化率を得るためには、Ｃｕ膜厚を
１．８ｎｍ〜４．０ｎｍの領域に設定することが好まし
い。また、磁気抵抗変化率を３％以上にするには、Ｃｕ
膜厚を２．０ｎｍ〜３．０ｎｍにする必要がある。
【００１４】また、磁気抵抗効果に寄与しているのは上
記３層膜であるため、上記３層膜に保護膜あるいはＦｅ
−Ｍｎ合金からなる磁区制御膜等を形成しても同様の特
性が得られる。磁気抵抗効果曲線にバルクハウゼンノイ
ズが生じる場合は、多層磁気抵抗効果膜の磁界検出方向
と直角の方向にバイアス磁界を印加する機構を設けるこ
とが、バルクハウゼンノイズの抑止に効果がある。磁気
抵抗効果膜をトラック幅１μｍ以下の狭トラック磁気ヘ
ッドに用いる場合には、トラック幅を厳密に規定する必
要があるため、上記バイアス磁界を印加する方法として
は、軟磁性を示す磁性層の部分に、反強磁性層を接触さ
せる方法が好ましい。
記３層膜であるため、上記３層膜に保護膜あるいはＦｅ
−Ｍｎ合金からなる磁区制御膜等を形成しても同様の特
性が得られる。磁気抵抗効果曲線にバルクハウゼンノイ
ズが生じる場合は、多層磁気抵抗効果膜の磁界検出方向
と直角の方向にバイアス磁界を印加する機構を設けるこ
とが、バルクハウゼンノイズの抑止に効果がある。磁気
抵抗効果膜をトラック幅１μｍ以下の狭トラック磁気ヘ
ッドに用いる場合には、トラック幅を厳密に規定する必
要があるため、上記バイアス磁界を印加する方法として
は、軟磁性を示す磁性層の部分に、反強磁性層を接触さ
せる方法が好ましい。
【００１５】本実施例では、硬磁性を示す材料としてＣ
ｏ−Ｐｔを用いたが、Ｃｏを主成分とする磁性材料であ
るＣｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｔａ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−
Ｔａ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｓｍ系合
金等を用いても同様な特性が得られる。Ｃｏを主成分と
する合金は硬磁性を示し、さらに、Ｃｏを主成分とする
合金を用いることにより、磁性層と非磁性層との界面で
起こる散乱確率が高くなり、高い磁気抵抗変化率が得ら
れる。また、本実施例では、非磁性層としてＣｕを用い
たが、電気抵抗率の低いＡｕ、ＡｇあるいはＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕを主成分とする合金を用いても同様の結果が得
られる。しかし、磁性層として３ｄ遷移金属を用いる場
合には、磁性層とのフェルミ面のマッチングの観点か
ら、非磁性層はＣｕであることが好ましい。
ｏ−Ｐｔを用いたが、Ｃｏを主成分とする磁性材料であ
るＣｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｔａ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−
Ｔａ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｓｍ系合
金等を用いても同様な特性が得られる。Ｃｏを主成分と
する合金は硬磁性を示し、さらに、Ｃｏを主成分とする
合金を用いることにより、磁性層と非磁性層との界面で
起こる散乱確率が高くなり、高い磁気抵抗変化率が得ら
れる。また、本実施例では、非磁性層としてＣｕを用い
たが、電気抵抗率の低いＡｕ、ＡｇあるいはＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕを主成分とする合金を用いても同様の結果が得
られる。しかし、磁性層として３ｄ遷移金属を用いる場
合には、磁性層とのフェルミ面のマッチングの観点か
ら、非磁性層はＣｕであることが好ましい。
【００１６】〔実施例２〕実施例１と同様の構造の多層
膜を形成した。本実施例では、図１の非磁性層１３とし
て厚さ２．５ｎｍのＣｕを用いた。図３に、本実施例の
３層膜の磁化曲線を示す。図中には軟磁性を示すＮｉ−
Ｆｅ−Ｃｏ層と硬磁性を示すＣｏ−Ｐｔ層の磁化の向き
も同時に示す。印加磁界が約１．６ｋＡ／ｍ（２０Ｏ
ｅ）付近において軟磁性を示すＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層が磁
化反転し、Ｃｏ−Ｐｔ層の磁化の向きと反平行になる。
印加磁界が６４ｋＡ／ｍ（８００Ｏｅ）付近になると硬
磁性を示すＣｏ−Ｐｔ層が磁化反転しはじめ、９６ｋＡ
／ｍ（１２００Ｏｅ）でこの３層膜全体の磁化は飽和す
る。従って、上記多層膜のＣｏ−Ｐｔ層の保磁力は約８
０ｋＡ／ｍ（１０００Ｏｅ）であり、２層の磁化の向き
が反平行に向いている磁界領域の大きさは約６２．４ｋ
Ａ／ｍ（７８０Ｏｅ）であることを、この磁化曲線は示
している。
膜を形成した。本実施例では、図１の非磁性層１３とし
て厚さ２．５ｎｍのＣｕを用いた。図３に、本実施例の
３層膜の磁化曲線を示す。図中には軟磁性を示すＮｉ−
Ｆｅ−Ｃｏ層と硬磁性を示すＣｏ−Ｐｔ層の磁化の向き
も同時に示す。印加磁界が約１．６ｋＡ／ｍ（２０Ｏ
ｅ）付近において軟磁性を示すＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層が磁
化反転し、Ｃｏ−Ｐｔ層の磁化の向きと反平行になる。
印加磁界が６４ｋＡ／ｍ（８００Ｏｅ）付近になると硬
磁性を示すＣｏ−Ｐｔ層が磁化反転しはじめ、９６ｋＡ
／ｍ（１２００Ｏｅ）でこの３層膜全体の磁化は飽和す
る。従って、上記多層膜のＣｏ−Ｐｔ層の保磁力は約８
０ｋＡ／ｍ（１０００Ｏｅ）であり、２層の磁化の向き
が反平行に向いている磁界領域の大きさは約６２．４ｋ
Ａ／ｍ（７８０Ｏｅ）であることを、この磁化曲線は示
している。
【００１７】図４には、磁性層１２に厚さ１０ｎｍのＮ
ｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層を用い、磁性層１４に厚さ８ｎｍのＣ
ｏ−Ｐｔ層を用いた３層膜の磁化曲線を示す。印加磁界
が約１．６ｋＡ／ｍ（２０Ｏｅ）付近においてＮｉ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ層が磁化反転し、Ｃｏ−Ｐｔ層の磁化の向きと
反平行になっている。しかし、印加磁界が５．６ｋＡ／
ｍ（７０Ｏｅ）付近においてＣｏ−Ｐｔ層は磁化反転し
てしまい、２層の磁性層の磁化の向きが反平行に向いて
いる磁界領域の大きさは約４．０ｋＡ／ｍ（５０Ｏｅ）
となり、上記図３に示した磁化曲線と比較して５６ｋＡ
／ｍ（７００Ｏｅ）以上も小さい。
ｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層を用い、磁性層１４に厚さ８ｎｍのＣ
ｏ−Ｐｔ層を用いた３層膜の磁化曲線を示す。印加磁界
が約１．６ｋＡ／ｍ（２０Ｏｅ）付近においてＮｉ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ層が磁化反転し、Ｃｏ−Ｐｔ層の磁化の向きと
反平行になっている。しかし、印加磁界が５．６ｋＡ／
ｍ（７０Ｏｅ）付近においてＣｏ−Ｐｔ層は磁化反転し
てしまい、２層の磁性層の磁化の向きが反平行に向いて
いる磁界領域の大きさは約４．０ｋＡ／ｍ（５０Ｏｅ）
となり、上記図３に示した磁化曲線と比較して５６ｋＡ
／ｍ（７００Ｏｅ）以上も小さい。
【００１８】上記の結果から、硬磁性を示すＣｏ−Ｐｔ
層は酸化物層上に直接設けた方が、保磁力が高くなり、
２つの磁性層の磁化の向きが反平行に向いている磁界領
域が大きくなることが分かる。多層膜にはヒステリシス
があり、上記磁界領域を超えると同じ磁化状態には戻ら
なくなるため、２つの磁性層の磁化の向きが反平行に向
いている磁界領域が大きい方が良い。従って、硬磁性を
示すＣｏ−Ｐｔ層は酸化物層上に直接設ける方が好まし
い。
層は酸化物層上に直接設けた方が、保磁力が高くなり、
２つの磁性層の磁化の向きが反平行に向いている磁界領
域が大きくなることが分かる。多層膜にはヒステリシス
があり、上記磁界領域を超えると同じ磁化状態には戻ら
なくなるため、２つの磁性層の磁化の向きが反平行に向
いている磁界領域が大きい方が良い。従って、硬磁性を
示すＣｏ−Ｐｔ層は酸化物層上に直接設ける方が好まし
い。
【００１９】〔実施例３〕実施例１と同様な構造の多層
膜を形成した。図１の非磁性層１３として、厚さ２．５
ｎｍのＣｕ、磁性層１４として厚さ１０ｎｍのＮｉ−１
６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。磁性層１２と
して、厚さ８ｎｍのＣｏ−Ｐｔを用い、Ｐｔ濃度を０〜
３５ａｔ％まで変化させた。その時の磁気抵抗変化率の
Ｐｔ濃度依存性を図５に示す。図のようにＰｔを添加し
ていない場合は１．５％程度の磁気抵抗変化率を示す
が、Ｐｔを添加することにより抵抗変化率は大きくな
る。Ｐｔ濃度が５〜３０ａｔ％の領域で磁気抵抗変化率
が２％以上になっている。このことから磁気抵抗変化率
を２％以上にするためにはＰｔ濃度が５〜３０ａｔ％で
あることが好ましい。
膜を形成した。図１の非磁性層１３として、厚さ２．５
ｎｍのＣｕ、磁性層１４として厚さ１０ｎｍのＮｉ−１
６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。磁性層１２と
して、厚さ８ｎｍのＣｏ−Ｐｔを用い、Ｐｔ濃度を０〜
３５ａｔ％まで変化させた。その時の磁気抵抗変化率の
Ｐｔ濃度依存性を図５に示す。図のようにＰｔを添加し
ていない場合は１．５％程度の磁気抵抗変化率を示す
が、Ｐｔを添加することにより抵抗変化率は大きくな
る。Ｐｔ濃度が５〜３０ａｔ％の領域で磁気抵抗変化率
が２％以上になっている。このことから磁気抵抗変化率
を２％以上にするためにはＰｔ濃度が５〜３０ａｔ％で
あることが好ましい。
【００２０】また、実施例１と同様な方法でＳｉ（１０
０）基板上に厚さ８ｎｍのＣｏ−Ｐｔの単層膜を作製
し、Ｐｔ濃度を変化させた。図６に、Ｃｏ−Ｐｔ単層膜
の保磁力のＰｔ濃度依存性を示す。ＣｏにＰｔを添加す
ることにより、Ｃｏ−Ｐｔの保磁力は増加し、Ｐｔ濃度
が２０ａｔ％付近で最大になる。それ以上Ｐｔを添加す
るとＣｏ−Ｐｔ層の保磁力は低下する。上記多層膜にお
いて、２つの磁性層の磁化の向きが反平行になる磁界領
域を広くするためには、Ｃｏ−Ｐｔ層の保磁力が大きい
ことが好ましい。Ｃｏ−Ｐｔの保磁力が４０ｋＡ／ｍ以
上であるためにはＣｏ−ＰｔのＰｔ濃度が１０〜３５ａ
ｔ％であることが好ましい。以上の結果より、２つの磁
性層の磁化の向きが反平行になる磁界領域が大きく、か
つ、磁気抵抗変化率が２％以上であるためには、Ｐｔ濃
度を１０〜３０ａｔ％とするのが好ましい。
０）基板上に厚さ８ｎｍのＣｏ−Ｐｔの単層膜を作製
し、Ｐｔ濃度を変化させた。図６に、Ｃｏ−Ｐｔ単層膜
の保磁力のＰｔ濃度依存性を示す。ＣｏにＰｔを添加す
ることにより、Ｃｏ−Ｐｔの保磁力は増加し、Ｐｔ濃度
が２０ａｔ％付近で最大になる。それ以上Ｐｔを添加す
るとＣｏ−Ｐｔ層の保磁力は低下する。上記多層膜にお
いて、２つの磁性層の磁化の向きが反平行になる磁界領
域を広くするためには、Ｃｏ−Ｐｔ層の保磁力が大きい
ことが好ましい。Ｃｏ−Ｐｔの保磁力が４０ｋＡ／ｍ以
上であるためにはＣｏ−ＰｔのＰｔ濃度が１０〜３５ａ
ｔ％であることが好ましい。以上の結果より、２つの磁
性層の磁化の向きが反平行になる磁界領域が大きく、か
つ、磁気抵抗変化率が２％以上であるためには、Ｐｔ濃
度を１０〜３０ａｔ％とするのが好ましい。
【００２１】〔実施例４〕実施例１と同様な構造の多層
膜を作製した。図１の基板１１としてＳｉ（１００）を
用いた。磁性層１２には膜厚８ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％
Ｐｔ、磁性層１４には膜厚５ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆ
ｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。非磁性中間層１３とし
て、膜厚が３ｎｍのＣｕ、Ａｕ、Ａｇを用いた。表１に
多層膜の磁気抵抗変化率を示す。表１に示されるよう
に、非磁性中間層としてＣｕ、Ａｕ、Ａｇのいずれを用
いても高い磁気抵抗変化率が得られるが、Ａｕあるいは
Ａｇを用いた場合に比べ、Ｃｕを用いた方が相対的に高
い磁気抵抗変化率が得られる。
膜を作製した。図１の基板１１としてＳｉ（１００）を
用いた。磁性層１２には膜厚８ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％
Ｐｔ、磁性層１４には膜厚５ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆ
ｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。非磁性中間層１３とし
て、膜厚が３ｎｍのＣｕ、Ａｕ、Ａｇを用いた。表１に
多層膜の磁気抵抗変化率を示す。表１に示されるよう
に、非磁性中間層としてＣｕ、Ａｕ、Ａｇのいずれを用
いても高い磁気抵抗変化率が得られるが、Ａｕあるいは
Ａｇを用いた場合に比べ、Ｃｕを用いた方が相対的に高
い磁気抵抗変化率が得られる。
【００２２】
【表１】
【００２３】〔実施例５〕実施例１と同様の方法で、多
層膜を形成した。本実施例では、図１の磁性層１４とし
て、膜厚５ｎｍのＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いた。Ｎ
ｉ及びＦｅの組成比は、８０：２０とし、Ｃｏの濃度を
変化した。基板１１にはＳｉ（１００）単結晶を用い
た。磁性層１２には、厚さ８ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％Ｐ
ｔを用いた。また、非磁性層１３には、厚さ２．５ｎｍ
のＣｕを用いた。
層膜を形成した。本実施例では、図１の磁性層１４とし
て、膜厚５ｎｍのＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いた。Ｎ
ｉ及びＦｅの組成比は、８０：２０とし、Ｃｏの濃度を
変化した。基板１１にはＳｉ（１００）単結晶を用い
た。磁性層１２には、厚さ８ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％Ｐ
ｔを用いた。また、非磁性層１３には、厚さ２．５ｎｍ
のＣｕを用いた。
【００２４】図７に、Ｃｏ濃度と多層膜の磁気抵抗変化
率との関係を示す。この図のように、Ｃｏ濃度の増加に
従い、磁気抵抗変化率が増加する。３．０％以上の磁気
抵抗変化率を得るためには、Ｃｏ濃度が１０％以上であ
ることが必要である。図８に、Ｃｏ濃度と磁性層１４の
異方性磁界との関係を示す。この図のように、Ｃｏ濃度
を高くすると、磁性層１４の異方性磁界が高くなる。磁
性層１４の異方性磁界が高くなると、磁界に対する感度
が低下するという問題がある。図８のように、異方性磁
界を２．４ｋＡ／ｍ（３０Ｏｅ）以下とするためには、
Ｃｏ濃度を２５ａｔ％以下にする必要がある。
率との関係を示す。この図のように、Ｃｏ濃度の増加に
従い、磁気抵抗変化率が増加する。３．０％以上の磁気
抵抗変化率を得るためには、Ｃｏ濃度が１０％以上であ
ることが必要である。図８に、Ｃｏ濃度と磁性層１４の
異方性磁界との関係を示す。この図のように、Ｃｏ濃度
を高くすると、磁性層１４の異方性磁界が高くなる。磁
性層１４の異方性磁界が高くなると、磁界に対する感度
が低下するという問題がある。図８のように、異方性磁
界を２．４ｋＡ／ｍ（３０Ｏｅ）以下とするためには、
Ｃｏ濃度を２５ａｔ％以下にする必要がある。
【００２５】以上のように、高い磁気抵抗変化率及び低
い磁性層の異方性磁界を得るためには、Ｃｏ濃度を１０
〜２５ａｔ％にすることが好ましい。なお、磁性層の結
晶磁気異方性定数を零に近くし、磁性層の保磁力を低く
するためには、ＮｉとＦｅの組成比を７５：２５〜８
５：１５にすることが好ましい。
い磁性層の異方性磁界を得るためには、Ｃｏ濃度を１０
〜２５ａｔ％にすることが好ましい。なお、磁性層の結
晶磁気異方性定数を零に近くし、磁性層の保磁力を低く
するためには、ＮｉとＦｅの組成比を７５：２５〜８
５：１５にすることが好ましい。
【００２６】〔実施例６〕実施例１と同様の方法で、図
９に示す多層膜を形成した。基板２１にはＳｉ（１０
０）単結晶を用いた。また、磁性層２２として、厚さ８
ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％Ｐｔを用いた。非磁性層２３に
は厚さ２．５ｎｍのＣｕを用いた。磁性層２４には、厚
さ２ｎｍのＣｏを用い、磁性層２５には厚さ８ｎｍのＮ
ｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。
９に示す多層膜を形成した。基板２１にはＳｉ（１０
０）単結晶を用いた。また、磁性層２２として、厚さ８
ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％Ｐｔを用いた。非磁性層２３に
は厚さ２．５ｎｍのＣｕを用いた。磁性層２４には、厚
さ２ｎｍのＣｏを用い、磁性層２５には厚さ８ｎｍのＮ
ｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。
【００２７】本実施例のＣｏ層を用いた多層膜は３．４
％の磁気抵抗変化率を示す。一方、Ｃｏ層を用いていな
い多層膜の磁気抵抗変化率は２．８％である。従って、
磁性層の一部にＣｏを用いることにより、高い磁気抵抗
変化率を得ることができる。また、本実施例では、磁性
層２３としてＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を使用したが、磁
性層にＮｉ−Ｆｅ系合金を用いても、同様の結果が得ら
れる。また、本実施例では、非磁性層２４としてＣｕを
用いたが、電気抵抗率の低いＡｕ、Ａｇを用いても同様
の結果が得られる。しかし、磁性層として３ｄ遷移金属
を用いる場合には、磁性層とのフェルミ面のマッチング
の観点から、非磁性層はＣｕであることが好ましい。
％の磁気抵抗変化率を示す。一方、Ｃｏ層を用いていな
い多層膜の磁気抵抗変化率は２．８％である。従って、
磁性層の一部にＣｏを用いることにより、高い磁気抵抗
変化率を得ることができる。また、本実施例では、磁性
層２３としてＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を使用したが、磁
性層にＮｉ−Ｆｅ系合金を用いても、同様の結果が得ら
れる。また、本実施例では、非磁性層２４としてＣｕを
用いたが、電気抵抗率の低いＡｕ、Ａｇを用いても同様
の結果が得られる。しかし、磁性層として３ｄ遷移金属
を用いる場合には、磁性層とのフェルミ面のマッチング
の観点から、非磁性層はＣｕであることが好ましい。
【００２８】〔実施例７〕実施例１と同様の方法で、図
１０に示す多層膜を形成した。基板３１にはＳｉ（１０
０）単結晶を用いた。磁性層３２及び磁性層３６には、
硬磁性を示す厚さ８ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％Ｐｔを用い
た。磁性層３４には、軟磁性を示す厚さ１０ｎｍのＮｉ
−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。非磁
性層３３及び非磁性層３５には、厚さ２．５ｎｍのＣｕ
を用いた。
１０に示す多層膜を形成した。基板３１にはＳｉ（１０
０）単結晶を用いた。磁性層３２及び磁性層３６には、
硬磁性を示す厚さ８ｎｍのＣｏ−１７ａｔ％Ｐｔを用い
た。磁性層３４には、軟磁性を示す厚さ１０ｎｍのＮｉ
−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。非磁
性層３３及び非磁性層３５には、厚さ２．５ｎｍのＣｕ
を用いた。
【００２９】Ｃｏ−Ｐｔ磁性層をさらに１層設けた本実
施例の多層膜は、３．６％の磁気抵抗変化率を示す。Ｃ
ｏ−Ｐｔ層が１層だけの多層膜の磁気抵抗変化率は２．
８％である。従って、Ｃｏ−Ｐｔ層をさらに１層設ける
ことにより、さらに高い磁気抵抗変化率が得ることがで
きる。ただし、Ｃｏ−Ｐｔ層をさらに一層設けたため
に、磁性層間の相互作用が強く働き、高い磁気抵抗変化
率が得られる反面、抵抗変化の急峻性が失われるという
問題がある。
施例の多層膜は、３．６％の磁気抵抗変化率を示す。Ｃ
ｏ−Ｐｔ層が１層だけの多層膜の磁気抵抗変化率は２．
８％である。従って、Ｃｏ−Ｐｔ層をさらに１層設ける
ことにより、さらに高い磁気抵抗変化率が得ることがで
きる。ただし、Ｃｏ−Ｐｔ層をさらに一層設けたため
に、磁性層間の相互作用が強く働き、高い磁気抵抗変化
率が得られる反面、抵抗変化の急峻性が失われるという
問題がある。
【００３０】〔実施例８〕図１に示す３層構造の多層膜
を用いて磁気抵抗効果素子を形成した。本実施例では、
図１の磁性層１２として硬磁性を示す厚さ８ｎｍのＣｏ
−１７ａｔ％Ｐｔを、非磁性層１３として２．５ｎｍの
Ｃｕを、磁性層１４として軟磁性を示す厚さ１０ｎｍの
Ｎｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。
を用いて磁気抵抗効果素子を形成した。本実施例では、
図１の磁性層１２として硬磁性を示す厚さ８ｎｍのＣｏ
−１７ａｔ％Ｐｔを、非磁性層１３として２．５ｎｍの
Ｃｕを、磁性層１４として軟磁性を示す厚さ１０ｎｍの
Ｎｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。
【００３１】図１１に、磁気抵抗効果素子の構造を示
す。磁気抵抗効果素子は、多層磁気抵抗効果膜４１及び
電極４２をシールド層４３、４４で挟んだ構造を有す
る。上記磁気抵抗効果素子に磁界を印加し電気抵抗率の
変化を測定したところ、５．６ｋＡ／ｍ（７０Ｏｅ）程
度の印加磁界で３％程度の磁気抵抗変化率を示した。ま
た、本発明の磁気抵抗効果素子の再生出力は、Ｎｉ−Ｆ
ｅ単層膜を用いた磁気抵抗効果素子と比較して、約３倍
であった。
す。磁気抵抗効果素子は、多層磁気抵抗効果膜４１及び
電極４２をシールド層４３、４４で挟んだ構造を有す
る。上記磁気抵抗効果素子に磁界を印加し電気抵抗率の
変化を測定したところ、５．６ｋＡ／ｍ（７０Ｏｅ）程
度の印加磁界で３％程度の磁気抵抗変化率を示した。ま
た、本発明の磁気抵抗効果素子の再生出力は、Ｎｉ−Ｆ
ｅ単層膜を用いた磁気抵抗効果素子と比較して、約３倍
であった。
【００３２】〔実施例９〕本発明の多層膜を用いた磁気
抵抗効果素子を２枚作製した。１つは硬磁性層の磁化の
着磁方向を外部磁界検出方向と同じにし、軟磁性の磁化
容易軸を外部磁界検出方向に対し直交させた膜であり、
もう一方は、軟磁性層の磁化容易軸を外部磁界検出方向
に垂直な方向から１５度傾けた膜である。本実施例で
は、図１の磁性層１２には膜厚が５ｎｍのＣｏ−１７ａ
ｔ％Ｐｔを、非磁性層１３には膜厚が２．５ｎｍのＣｕ
を、磁性層１４には膜厚が５ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆ
ｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。ここで素子高さは５μ
ｍ、素子長さは１００μｍである。
抵抗効果素子を２枚作製した。１つは硬磁性層の磁化の
着磁方向を外部磁界検出方向と同じにし、軟磁性の磁化
容易軸を外部磁界検出方向に対し直交させた膜であり、
もう一方は、軟磁性層の磁化容易軸を外部磁界検出方向
に垂直な方向から１５度傾けた膜である。本実施例で
は、図１の磁性層１２には膜厚が５ｎｍのＣｏ−１７ａ
ｔ％Ｐｔを、非磁性層１３には膜厚が２．５ｎｍのＣｕ
を、磁性層１４には膜厚が５ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆ
ｅ−１８ａｔ％Ｃｏを用いた。ここで素子高さは５μ
ｍ、素子長さは１００μｍである。
【００３３】図１２に上記２枚の素子の、低磁界での磁
界−電圧変化特性を示す。図中には、Ｃｏ−Ｐｔ層の磁
化の着磁方向とＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸方向の
関係を示す。Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸を磁界検
出方向に直交させた素子では、電圧変化の中心の磁界は
約３ｋＡ／ｍになっている。一方、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層
の磁化容易軸を磁界検出方向に垂直な方向に対し、１５
度傾けた素子では、電圧変化の中心の磁界はほぼ零にな
っている。
界−電圧変化特性を示す。図中には、Ｃｏ−Ｐｔ層の磁
化の着磁方向とＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸方向の
関係を示す。Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸を磁界検
出方向に直交させた素子では、電圧変化の中心の磁界は
約３ｋＡ／ｍになっている。一方、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層
の磁化容易軸を磁界検出方向に垂直な方向に対し、１５
度傾けた素子では、電圧変化の中心の磁界はほぼ零にな
っている。
【００３４】外部磁界の検出方向とＣｏ−Ｐｔ層の着磁
方向を同じにし、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸を外
部磁界検出方向に対して直交させた磁気抵抗効果素子に
おいて、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層には、磁界検出方向に以下
のような影響を受け、磁界が印加される。それは、Ｃｏ
−Ｐｔ層及びＣｕ層内に流れるシャント電流により起こ
る磁界、磁性層間の磁気的な相互作用、形状異方性及び
Ｃｏ−Ｐｔ層のもれ磁界の影響によるものである。そこ
で、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化の磁界検出方向成分が上
記磁界を打ち消すように、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容
易軸を磁界検出方向に対して垂直な方向から数度傾ける
ことにより、外部からのバイアス磁界は必要でなくな
る。
方向を同じにし、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸を外
部磁界検出方向に対して直交させた磁気抵抗効果素子に
おいて、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層には、磁界検出方向に以下
のような影響を受け、磁界が印加される。それは、Ｃｏ
−Ｐｔ層及びＣｕ層内に流れるシャント電流により起こ
る磁界、磁性層間の磁気的な相互作用、形状異方性及び
Ｃｏ−Ｐｔ層のもれ磁界の影響によるものである。そこ
で、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化の磁界検出方向成分が上
記磁界を打ち消すように、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容
易軸を磁界検出方向に対して垂直な方向から数度傾ける
ことにより、外部からのバイアス磁界は必要でなくな
る。
【００３５】〔実施例１０〕実施例８で述べた磁気抵抗
効果素子を用い、図１３に示す構造を有する磁気ヘッド
を作製した。図１３は、記録再生分離型ヘッドの一部分
を切断した斜視図である。多層磁気抵抗効果膜５１をシ
ールド層５２、５３で挾んだ部分が再生ヘッドとして働
き、コイル５４を挾む下部磁極５５、上部磁極５６の部
分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果膜５１は
実施例６に記載の多層膜からなる。また、電極５８に
は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
効果素子を用い、図１３に示す構造を有する磁気ヘッド
を作製した。図１３は、記録再生分離型ヘッドの一部分
を切断した斜視図である。多層磁気抵抗効果膜５１をシ
ールド層５２、５３で挾んだ部分が再生ヘッドとして働
き、コイル５４を挾む下部磁極５５、上部磁極５６の部
分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果膜５１は
実施例６に記載の多層膜からなる。また、電極５８に
は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
【００３６】以下に、このヘッドの作製方法を示す。Ａ
ｌ2Ｏ3・ＴｉＣを主成分とする焼結体をスライダ用の基
板５７とした。シールド層、記録磁極にはスパッタリン
グ法で形成したＮｉ−Ｆｅ合金を用いた。各磁性膜の膜
厚は、以下のようにした。上下のシールド層５２、５３
は１．０μｍ、下部磁極５５、上部５６は３．０μｍ、
各層間のギャップ材としてはスパッタリングで形成した
Ａｌ2Ｏ3 を用いた。ギャップ層の膜厚は、シールド層
と磁気抵抗効果素子間で０．２μｍ、記録磁極間では
０．４μｍとした。さらに再生ヘッドと記録ヘッドの間
隔は約４μｍとし、このギャップもＡｌ2Ｏ3 で形成し
た。コイル５４には膜厚３μｍのＣｕを使用した。
ｌ2Ｏ3・ＴｉＣを主成分とする焼結体をスライダ用の基
板５７とした。シールド層、記録磁極にはスパッタリン
グ法で形成したＮｉ−Ｆｅ合金を用いた。各磁性膜の膜
厚は、以下のようにした。上下のシールド層５２、５３
は１．０μｍ、下部磁極５５、上部５６は３．０μｍ、
各層間のギャップ材としてはスパッタリングで形成した
Ａｌ2Ｏ3 を用いた。ギャップ層の膜厚は、シールド層
と磁気抵抗効果素子間で０．２μｍ、記録磁極間では
０．４μｍとした。さらに再生ヘッドと記録ヘッドの間
隔は約４μｍとし、このギャップもＡｌ2Ｏ3 で形成し
た。コイル５４には膜厚３μｍのＣｕを使用した。
【００３７】以上述べた構造の磁気ヘッドで記録再生を
行ったところ、Ｎｉ−Ｆｅ単層膜を磁気抵抗効果素子に
用いた磁気ヘッドと比較して、約３倍高い再生出力を得
た。これは、磁気ヘッドに本発明による高磁気抵抗効果
を示す多層膜を用いたためと考えられる。上記磁気ヘッ
ドを磁気記録再生装置に用いることにより、高感度で高
性能の磁気記録再生装置が得られる。また、本発明の磁
気抵抗効果素子は、磁気ヘッド以外の磁界検出器にも用
いることができる。
行ったところ、Ｎｉ−Ｆｅ単層膜を磁気抵抗効果素子に
用いた磁気ヘッドと比較して、約３倍高い再生出力を得
た。これは、磁気ヘッドに本発明による高磁気抵抗効果
を示す多層膜を用いたためと考えられる。上記磁気ヘッ
ドを磁気記録再生装置に用いることにより、高感度で高
性能の磁気記録再生装置が得られる。また、本発明の磁
気抵抗効果素子は、磁気ヘッド以外の磁界検出器にも用
いることができる。
【００３８】
【発明の効果】非磁性層を保持力の異なる２種類の磁性
層で挟むことにより高い磁気抵抗変化率を示す多層膜が
得られる。特に、磁性層にＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金及び
Ｃｏ−Ｐｔ系合金を用い、非磁性層にＣｕを用いると、
低い磁界で高い磁気抵抗変化率が得られる。また、外部
磁界検出方向とＣｏ−Ｐｔ層の磁化の着磁方向を同じに
し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸方向を上記外部磁
界検出方向に垂直方向から適度に傾けることにより、外
部からのバイアス磁界が上記多層膜には必要がない。さ
らに、上記多層磁気抵抗効果膜は、磁気抵抗効果素子、
磁界センサ、磁気ヘッドなどに好適である。また、上記
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置を得ることができる。
層で挟むことにより高い磁気抵抗変化率を示す多層膜が
得られる。特に、磁性層にＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金及び
Ｃｏ−Ｐｔ系合金を用い、非磁性層にＣｕを用いると、
低い磁界で高い磁気抵抗変化率が得られる。また、外部
磁界検出方向とＣｏ−Ｐｔ層の磁化の着磁方向を同じに
し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸方向を上記外部磁
界検出方向に垂直方向から適度に傾けることにより、外
部からのバイアス磁界が上記多層膜には必要がない。さ
らに、上記多層磁気抵抗効果膜は、磁気抵抗効果素子、
磁界センサ、磁気ヘッドなどに好適である。また、上記
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置を得ることができる。
【図１】本発明の多層磁気抵抗効果膜の構造を示す断面
図。
図。
【図２】Ｃｕ膜厚と磁気抵抗変化率との関係を示すグラ
フ。
フ。
【図３】Ｃｏ−Ｐｔ層を基板に直接設けたときの磁化曲
線。
線。
【図４】Ｃｏ−Ｐｔ層を基板に直接設けないときの磁化
曲線。
曲線。
【図５】Ｃｏ−Ｐｔ層のＰｔ濃度と磁化抵抗変化率との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図６】Ｃｏ−Ｐｔ単層膜におけるＰｔ濃度と保持力と
の関係を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
【図７】Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金のＣｏ濃度と磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフ。
変化率との関係を示すグラフ。
【図８】Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金のＣｏ濃度と磁性層の
異方性磁界との関係を示すグラフ。
異方性磁界との関係を示すグラフ。
【図９】磁性層の一部にＣｏ層を用いた多層磁気抵抗効
果膜の構造を示す断面図。
果膜の構造を示す断面図。
【図１０】図１に示す多層磁気抵抗効果膜にさらにＣｏ
−Ｐｔ層を設けた多層膜の構造を示す断面図。
−Ｐｔ層を設けた多層膜の構造を示す断面図。
【図１１】本発明による多層磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果素子の斜視図。
気抵抗効果素子の斜視図。
【図１２】Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層の磁化容易軸方向の角度
を変えたときの磁界−電圧変化特性を示す図。
を変えたときの磁界−電圧変化特性を示す図。
【図１３】本発明の磁気ヘッドを示す斜視図。
１１，２１，３１…基板 １２，１４，２２，２４，２５，３２，３４，３６…磁
性層 １３，２３，３３，３５…非磁性層 ４１…多層磁気抵抗効果膜 ４２，５８…電極 ４３，４４，５２，５３…シールド層 ５１…多層磁気抵抗効果膜 ５４…コイル ５５…下部磁極 ５６…上部磁極 ５７…基体
性層 １３，２３，３３，３５…非磁性層 ４１…多層磁気抵抗効果膜 ４２，５８…電極 ４３，４４，５２，５３…シールド層 ５１…多層磁気抵抗効果膜 ５４…コイル ５５…下部磁極 ５６…上部磁極 ５７…基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｚ
Claims (17)
- 【請求項１】 保磁力の異なる２種類の磁性層で非磁性
層を挟んだ構造を含むことを特徴とする多層磁気抵抗効
果膜。 - 【請求項２】 前記非磁性層がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、又は
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする合金であることを特徴
とする請求項１記載の多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項３】 前記非磁性層の膜厚が１．８ｎｍ〜４．
０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の多
層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項４】 前記保持力の異なる２種類の磁性層のう
ち比較的硬磁性を示す磁性材料としてＣｏを主成分とす
る合金を用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項記載の多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項５】 Ｃｏを主成分とする合金としてＣｏ−Ｐ
ｔ系合金を用いたことを特徴とする請求項４記載の多層
磁気抵抗効果膜。 - 【請求項６】 Ｐｔ濃度が１０〜３０ａｔ％であるＣｏ
−Ｐｔ系合金を用いたことを特徴とする請求項５記載の
多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項７】 Ｃｏ−Ｐｔ系合金が基板の酸化物層上に
形成されることを特徴とする請求項５又は６記載の多層
磁気抵抗効果膜。 - 【請求項８】 前記保持力の異なる２種類の磁性層のう
ち比較的軟磁性を示す磁性材料としてＮｉ−Ｆｅ系合金
又はＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いることを特徴とする
請求項１〜７のいずれか１項記載の多層磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項９】 前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金のＣｏ濃度
が１０〜２５ａｔ％であることを特徴とする請求項８記
載の多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１０】 磁性層と非磁性層の界面の少なくとも
１つの界面に、Ｃｏ層を形成したことを特徴とする請求
項１〜９のいずれか１項記載の多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１１】 ３層の磁性層と２層の非磁性層を基板
上に磁性層と非磁性層が交互になるように積層した多層
磁気抵抗効果膜において、基板側から数えて磁性層の１
層目と３層目には比較的硬磁性を示す磁性材料を用い、
磁性層の２層目には比較的軟磁性を示す磁性材料を用い
たことを特徴とする多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１２】 磁性層と非磁性層の界面の少なくとも
１つの界面に、Ｃｏ層を形成したことを特徴とする請求
項１１記載の多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１項記載の
多層磁気抵抗効果膜と電極とを含むことを特徴とする磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項１４】 比較的硬磁性を示す磁性層の磁化の着
磁方向を外部磁界の検出方向と同じにし、比較的軟磁性
を示す磁性層の磁化容易軸をシャント電流による磁界、
磁性層間の磁気的な相互作用、形状異方性及び前記比較
的硬磁性を示す磁性層の漏れ磁界の影響を打ち消すよう
に前記外部磁界の検出方向に垂直な方向に対してわずか
に傾けたことを特徴とする請求項１３記載の磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項１５】 請求項１３又は１４記載の磁気抵抗効
果素子を少なくとも一部に用いた磁気ヘッド。 - 【請求項１６】 請求項１３又は１４記載の磁気抵抗効
果素子と誘導型磁気ヘッドを組み合わせた複合型磁気ヘ
ッド。 - 【請求項１７】 請求項１５又は１６に記載の磁気ヘッ
ドを用いた磁気記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214159A JPH0765329A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214159A JPH0765329A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0765329A true JPH0765329A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16651214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5214159A Pending JPH0765329A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765329A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6198610B1 (en) | 1996-02-22 | 2001-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive device and magnetoresistive head |
| CN102918413A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-02-06 | 艾沃思宾技术公司 | 单芯片三轴磁场传感器的工艺集成 |
| USRE46428E1 (en) | 2009-09-25 | 2017-06-06 | Everspin Technologies, Inc. | Three axis magnetic field sensor |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP5214159A patent/JPH0765329A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6198610B1 (en) | 1996-02-22 | 2001-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive device and magnetoresistive head |
| USRE46428E1 (en) | 2009-09-25 | 2017-06-06 | Everspin Technologies, Inc. | Three axis magnetic field sensor |
| USRE49404E1 (en) | 2009-09-25 | 2023-01-31 | Everspin Technologies, Inc. | Three axis magnetic field sensor |
| CN102918413A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-02-06 | 艾沃思宾技术公司 | 单芯片三轴磁场传感器的工艺集成 |
| US9269891B2 (en) | 2010-03-31 | 2016-02-23 | Everspin Technologies, Inc. | Process integration of a single chip three axis magnetic field sensor |
| US9362491B2 (en) | 2010-03-31 | 2016-06-07 | Everspin Technologies, Inc. | Methods of manufacturing a magnetic field sensor |
| US9525129B2 (en) | 2010-03-31 | 2016-12-20 | Everspin Technologies, Inc. | Methods of manufacturing a magnetic field sensor |
| US9553261B2 (en) | 2010-03-31 | 2017-01-24 | Everspin Technologies, Inc. | Methods of manufacturing a magnetic field sensor |
| US9893274B2 (en) | 2010-03-31 | 2018-02-13 | Everspin Technologies, Inc. | Methods of manufacturing a magnetic field sensor |
| US10276789B2 (en) | 2010-03-31 | 2019-04-30 | Everspin Technologies, Inc. | Methods of manufacturing a magnetic field sensor |
| US11024799B2 (en) | 2010-03-31 | 2021-06-01 | Everspin Technologies, Inc. | Methods of manufacturing a magnetic field sensor |
| US11678584B2 (en) | 2010-03-31 | 2023-06-13 | Everspin Technologies, Inc. | Methods of manufacturing a magnetic field sensor |
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