JPH08287417A - 磁気抵抗効果素子,磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気抵抗効果素子,磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置

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JPH08287417A
JPH08287417A JP8364695A JP8364695A JPH08287417A JP H08287417 A JPH08287417 A JP H08287417A JP 8364695 A JP8364695 A JP 8364695A JP 8364695 A JP8364695 A JP 8364695A JP H08287417 A JPH08287417 A JP H08287417A
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JP
Japan
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magnetic
effect element
magnetoresistive effect
head
magnetoresistive
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Pending
Application number
JP8364695A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Nakatani
亮一 中谷
Yoshihiro Hamakawa
佳弘 濱川
Katsumi Hoshino
勝美 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】磁気抵抗効果素子を形成する多層膜のトラック
幅方向の端部に、軟磁性材料あるいは永久磁石22から
成る磁区制御部15を形成した。また、この磁気抵抗効
果素子を磁気ヘッドに用いた。 【効果】磁気抵抗効果素子の多層膜の磁区構造が安定
し、バルクハウゼンノイズの発生を防止でき、高い再生
出力が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高い磁気抵抗効果を有す
る多層膜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。フィジカル・レビュ
ー・レターズ(Pysical Review Letters),第61巻,第
21号,2472〜2475ページに記載の「(001)
Fe/(001)Cr磁性超格子の巨大磁気抵抗効果(Gi
ant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)C
r MagneticSuperlattices)」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)が報告されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記Fe/Cr多層膜
と類似した構造を有するNi−Fe/Cu多層膜は、比
較的高い磁気抵抗変化率を有するが、多層膜を用いた磁
気抵抗効果素子はバルクハウゼンノイズを示すという問
題がある。
【0004】本発明の目的は、磁気抵抗効果素子におけ
るバルクハウゼンノイズの抑制方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、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、上記多層膜の磁気抵
抗効果素子におけるトラック幅方向に磁性材料からなる
磁区制御部を設けることにより、磁気抵抗効果素子のバ
ルクハウゼンノイズの抑制が可能なことを見出し、本発
明を完成するに至った。
【0006】上記のような高い磁気抵抗効果を示す多層
膜では、外部磁界が弱い時には、磁性層間に働く交換相
互作用により磁性層の磁化の向きは交互に反平行にな
る。多層膜の磁気抵抗効果素子におけるトラック幅方向
の端部に軟磁性材料からなる磁区制御部を設けると、多
層膜端部で磁束が還流し、磁化の反平行配列が促進さ
れ、磁区構造が安定するものと思われる。この結果、磁
気抵抗効果素子のバルクハウゼンノイズが抑制される。
【0007】また、多層膜の磁気抵抗効果素子における
トラック幅方向の端部に永久磁石材料からなる磁区制御
部を設けると、多層膜のトラック幅方向に直接、磁界を
印加することができ、その結果、磁気抵抗効果素子のバ
ルクハウゼンノイズが抑制される。
【0008】また、磁気抵抗効果素子は磁気ヘッドなど
に好適であり、この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。
【0009】
【作用】多層膜のトラック幅方向の端部に軟磁性材料か
らなる磁区制御部を設けると、多層膜端部で磁束が還流
し、磁区構造が安定する。この結果、磁気抵抗効果素子
のバルクハウゼンノイズが抑制される。また、永久磁石
による多層膜への磁界印加を行うことにより、バルクハ
ウゼンノイズが抑制される。
【0010】
【実施例】
<実施例1>本発明の一実施例における多層膜の構造を
図2に示す。ガラスからなる基板11の上に、イオンビ
ームスパッタリング装置を用い、厚さ5nmのNi−O
系のバッファ層12を形成した。スパッタリングターゲ
ットには、NiOを用いたが、スパッタリングにより形
成したバッファ層の組成は、化学量論的組成からはずれ
ているものと考えられる。スパッタリング条件は、Ar
圧力0.02Pa,イオンガン加速電圧900V,イオ
ン電流120mAである。
【0011】Ni−O系のバッファ層を形成した基板を
一度、イオンビームスパッタリング装置から出し、再
び、装置内に戻した。さらに、基板11上に形成したN
i−O系のバッファ層12の上に、厚さ1.5 nmのN
i−Fe−Co磁性層13および厚さ2.2 nmのCu
非磁性層14を交互に積層した。磁性層13の層数は1
0層である。スパッタリング条件は、Ar圧力0.02
Pa,イオンガン加速電圧300V,イオン電流30m
Aである。Ni−Fe−Co磁性層形成用のスパッタリ
ングターゲットには、Ni−16at%Fe−18at
%Coの組成の合金ターゲットを用いた。
【0012】図2に示した多層膜をフォト・リソグラフ
ィー工程により、磁気抵抗効果素子の感磁部形状に加工
した。トラック幅方向の多層膜の長さは2μm、トラッ
ク幅方向に垂直な膜面内方向の多層膜の長さは1μmと
した。
【0013】さらに、リフトオフ法により、図1に示す
ように、多層膜の端部に磁区制御部15を形成した。磁
区制御部には、Ni−Fe系合金を用いた。また、Cu
からなる電極16を形成した。
【0014】このような工程より作製した磁気抵抗効果
素子の電圧−磁界曲線を図3に示す。図のように、磁界
による電圧変化はスムーズであり、バルクハウゼンノイ
ズは認められない。
【0015】比較例として、磁区制御部のない磁気抵抗
効果素子を形成した。この素子の電圧−磁界曲線を図4
に示す。図のように、磁界による電圧変化はスムーズで
はなく、バルクハウゼンノイズが観測された。
【0016】磁気抵抗効果材料である多層膜の磁気抵抗
効果素子におけるトラック幅方向の端部に軟磁性材料か
らなる磁区制御部を設けると、多層膜端部で磁束が還流
し、磁化の反平行配列が促進され、磁区構造が安定する
ものと思われる(図5参照)。この結果、磁気抵抗効果素
子のバルクハウゼンノイズが抑制される。
【0017】本実施例では、磁区制御部として、Ni−
Fe系合金からなる軟磁性材料を用いたが、Ni−Fe
−Co系合金などの他の軟磁性材料を用いることもでき
る。また、磁区制御部として、永久磁石材料を用いる
と、多層膜のトラック幅方向に、永久磁石材料からの漏
れ磁界を印加することができ、この結果、磁気抵抗効果
素子のバルクハウゼンノイズを抑制することができる。
永久磁石材料は、比較的容易に高い保磁力を示す材料の
得られるCo−Pt系合金が好ましい。
【0018】<実施例2>本発明の多層膜を用いた磁気
抵抗効果素子を形成した。多層膜には、実施例1で述べ
た多層膜を用いた。本実施例の磁気抵抗効果素子を図6
に示す。磁区制御部15には、Ni−Fe系合金を用い
た。また、電極16には、Cuを用いた。また、多層膜
上に絶縁層21を形成し、さらに永久磁石層22を積層
した。絶縁層21は、電極間の電気的短絡を防ぐために
必要である。また、永久磁石層22は、多層膜にバイア
ス磁界を印加し、磁気抵抗効果素子の動作磁界を制御す
るために用いる。本実施例では、絶縁層21および永久
磁石層22として、それぞれ、Al23およびCo−Pt
合金を用いた。さらに、磁気抵抗効果素子をAl23
らなる絶縁体を介して、2枚のシールド層で挟んだ。
【0019】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、本発明の多層磁気抵抗効
果膜を用いた磁気抵抗効果素子は、2.4kA/m(30
Oe)程度の印加磁界で7%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−Fe単層膜を用いた磁気抵抗効果素子と比較して
2.1 倍であった。
【0020】<実施例3>図7は実施例2で述べた磁気
抵抗効果素子を用いて作製した。記録再生分離型ヘッド
の一部分を切断した場合の斜視図を示す。多層磁気抵抗
効果膜61をシールド層62,63で挾んだ部分が再生
ヘッドとして働き、コイル64を挾む下部磁極65,上
部磁極66の部分が記録ヘッドとして働く。また、電極
68には、Cr/Cu/Crという多層構造の材料を用
いた。また、磁区制御部69には、Ni−Fe系合金を
用いた。
【0021】以下にこのヘッドの作製方法を示す。Al
23・TiCを主成分とする焼結体をスライダ用の基板
67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62,63は
1.0μm、下部磁極65,上部66は3.0μm、各層
間のギャップ材はスパッタリングで形成したAl23
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Al23で形成した。コイル64に
は膜厚3μmのCuを使用した。
【0022】この構造の磁気ヘッドで記録再生を行った
ところ、Ni−Fe単層膜を用いた磁気ヘッドと比較し
て、1.9 倍高い再生出力を得た。これは、本発明の磁
気ヘッドに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。また、再生波形には、大きなノイズは見ら
れなかった。これは、磁区制御部の効果と考えられる。
【0023】<実施例4>実施例3で述べた本発明の磁
気ヘッドを用い、図8に示す磁気ディスク装置を作製し
た。磁気記録媒体71には、残留磁束密度0.75 Tの
Co−Ni−Pt−Ta系合金からなる材料を用いた。
磁気ヘッド73のトラック幅は3μmとした。磁気ヘッ
ド73における磁気抵抗効果素子は、再生出力が高いた
め、信号処理に負担をかけない高性能磁気ディスク装置
が得られた。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、磁気抵抗効果素子に、
高磁気抵抗効果を示す多層膜を用い、さらに多層膜の端
部に磁区制御部を設けることにより、多層膜端部で磁束
が還流し、多層膜の磁区構造が安定する。この結果、バ
ルクハウゼンノイズがなく、高い磁気抵抗効果を示す磁
気抵抗効果素子が得られる。さらに、磁気抵抗効果素子
は、磁界センサ,磁気ヘッドなどに好適である。また、
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気抵抗効果素子の断面図。
【図2】本発明の磁気抵抗効果素子に用いた多層膜の断
面図。
【図3】本発明の磁気抵抗効果素子の磁界・電圧特性
図。
【図4】比較例の磁気抵抗効果素子の磁界・電圧特性
図。
【図5】本発明の磁気抵抗効果素子における磁束の還流
を示す断面図。
【図6】本発明の磁気抵抗効果素子の断面図。
【図7】本発明の磁気ヘッドの斜視図。
【図8】本発明の磁気記録再生装置の説明図。
【符号の説明】
11…基板、12…バッファ層、13…磁性層、14…
非磁性層、15…磁区制御部、16…電極、21…絶縁
層、22…永久磁石層。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁性層と非磁性層とが交互に積層されてい
    る多層膜および一対の電極からなる磁気抵抗効果素子に
    おいて、上記多層膜のトラック幅方向の端部に磁性材料
    からなる磁区制御部が接触していることを特徴とする磁
    気抵抗効果素子。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記磁区制御部が軟磁
    気特性を有する磁気抵抗効果素子。
  3. 【請求項3】請求項2において、上記磁区制御部がNi
    −Fe系合金あるいはNi−Fe−Co系合金である磁
    気抵抗効果素子。
  4. 【請求項4】請求項1において、上記磁区制御部が永久
    磁石材料からなる磁気抵抗効果素子。
  5. 【請求項5】請求項4において、上記磁区制御部がCo
    −Pt系合金である磁気抵抗効果素子。
  6. 【請求項6】請求項1から請求項5のいずれか記載の磁
    気抵抗効果素子とシールド層とからなる磁気抵抗効果型
    ヘッド。
  7. 【請求項7】請求項6に記載の上記磁気抵抗効果型ヘッ
    ドと誘導型磁気ヘッドを組み合わせた複合型磁気ヘッ
    ド。
  8. 【請求項8】請求項6または請求項7に記載の磁気ヘッ
    ドを用いた磁気記録再生装置。
JP8364695A 1995-04-10 1995-04-10 磁気抵抗効果素子,磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 Pending JPH08287417A (ja)

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