JPH08329423A - シールド型磁気抵抗効果素子 - Google Patents
シールド型磁気抵抗効果素子Info
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- JPH08329423A JPH08329423A JP13539695A JP13539695A JPH08329423A JP H08329423 A JPH08329423 A JP H08329423A JP 13539695 A JP13539695 A JP 13539695A JP 13539695 A JP13539695 A JP 13539695A JP H08329423 A JPH08329423 A JP H08329423A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い再生出力、および再生信号対称性に優れ
た再生信号が得られるシールド型磁気抵抗効果素子を提
供すること。 【構成】 磁性薄膜層５と非磁性薄膜層４が積層された
人工格子磁気抵抗効果膜１が厚さ１００Å〜１μｍ、比
抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層２と隣接あるい
は、薄い絶縁層９を介して隣接しており、人工格子磁気
抵抗効果膜をパターニングして微細な形状にしても人工
格子膜の膜端での静磁結合の影響およびセンス電流磁界
の影響が小さくなり、その結果再生出力が大きく、再生
信号波形の対称性に優れた磁気抵抗効果素子が実現でき
る。
た再生信号が得られるシールド型磁気抵抗効果素子を提
供すること。 【構成】 磁性薄膜層５と非磁性薄膜層４が積層された
人工格子磁気抵抗効果膜１が厚さ１００Å〜１μｍ、比
抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層２と隣接あるい
は、薄い絶縁層９を介して隣接しており、人工格子磁気
抵抗効果膜をパターニングして微細な形状にしても人工
格子膜の膜端での静磁結合の影響およびセンス電流磁界
の影響が小さくなり、その結果再生出力が大きく、再生
信号波形の対称性に優れた磁気抵抗効果素子が実現でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気媒体等において、
磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子
に関するものである。特に小さい外部磁場で抵抗変化率
が大きく、複数の磁性薄膜層が非磁性薄膜層を介して積
層された人工格子磁気抵抗効果膜を使ったシールド型磁
気抵抗効果素子に関するものである。
磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子
に関するものである。特に小さい外部磁場で抵抗変化率
が大きく、複数の磁性薄膜層が非磁性薄膜層を介して積
層された人工格子磁気抵抗効果膜を使ったシールド型磁
気抵抗効果素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気センサーの高感度化、および
磁気記録における高密度化が進められており、これにと
もない磁気抵抗効果型磁気センサー（以下、ＭＲセンサ
ーという）および磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、Ｍ
Ｒヘッドという）の開発が盛んに進められている。ＭＲ
センサーもＭＲヘッドも、磁性材料からなる読み取りセ
ンサー部の抵抗変化により、外部磁界信号を読み出す訳
であるが、ＭＲセンサーおよびＭＲヘッドは、記録媒体
との相対速度が再生出力に依存しないことから、ＭＲセ
ンサーでは高感度が、ＭＲヘッドでは高密度磁気記録に
おいても高い出力が得られるという特長がある。
磁気記録における高密度化が進められており、これにと
もない磁気抵抗効果型磁気センサー（以下、ＭＲセンサ
ーという）および磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、Ｍ
Ｒヘッドという）の開発が盛んに進められている。ＭＲ
センサーもＭＲヘッドも、磁性材料からなる読み取りセ
ンサー部の抵抗変化により、外部磁界信号を読み出す訳
であるが、ＭＲセンサーおよびＭＲヘッドは、記録媒体
との相対速度が再生出力に依存しないことから、ＭＲセ
ンサーでは高感度が、ＭＲヘッドでは高密度磁気記録に
おいても高い出力が得られるという特長がある。
【０００３】高密度磁気記録用ＭＲヘッドとしては、前
後のビット信号磁界によりＭＲ膜が抵抗変化しないよい
うに、ＭＲ膜の両側にシールドと呼ばれる高透磁率磁性
薄膜が絶縁層を介して積層されており、記録ビット分解
能を高めた構造のシールド型ＭＲヘッドが従来一般的に
用いられている。
後のビット信号磁界によりＭＲ膜が抵抗変化しないよい
うに、ＭＲ膜の両側にシールドと呼ばれる高透磁率磁性
薄膜が絶縁層を介して積層されており、記録ビット分解
能を高めた構造のシールド型ＭＲヘッドが従来一般的に
用いられている。
【０００４】最近、非磁性層を介した２層以上の複数の
磁性薄膜からなり、外部磁場で大きな磁気抵抗変化を示
す人工格子磁気抵抗効果膜が発表された（フィジカル
レビュー レター（Phys. Rev. Lett.）第６１巻、２４
７２頁、１９８８年）、（フィジカル レビュー Ｂ
（Phys. Rev. B）第４３巻、１２９７頁、１９９１
年）、（特開平４−２１８９８２号公報、発明の名称：
磁気抵抗効果素子）。この磁気抵抗効果素子は、外部磁
場により数％〜数十％の大きい抵抗変化率を示す。
磁性薄膜からなり、外部磁場で大きな磁気抵抗変化を示
す人工格子磁気抵抗効果膜が発表された（フィジカル
レビュー レター（Phys. Rev. Lett.）第６１巻、２４
７２頁、１９８８年）、（フィジカル レビュー Ｂ
（Phys. Rev. B）第４３巻、１２９７頁、１９９１
年）、（特開平４−２１８９８２号公報、発明の名称：
磁気抵抗効果素子）。この磁気抵抗効果素子は、外部磁
場により数％〜数十％の大きい抵抗変化率を示す。
【０００５】この人工格子磁気抵抗効果膜を使った高感
度で高出力な高密度磁気記録用シールドＭＲヘッドが提
案されている。
度で高出力な高密度磁気記録用シールドＭＲヘッドが提
案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先願の磁
気抵抗効果素子においても、人工格子磁気抵抗効果膜端
での磁性薄膜層同士の静磁結合、および人工格子磁気抵
抗効果膜中に流すセンス電流による電流磁界の影響で、
隣合った磁性薄膜層の磁化の向きが充分平行、反平行に
ならないことから、磁性媒体からの再生信号の波形対称
性が悪く、また再生出力もそれほど大きくならないとい
う問題があった。
気抵抗効果素子においても、人工格子磁気抵抗効果膜端
での磁性薄膜層同士の静磁結合、および人工格子磁気抵
抗効果膜中に流すセンス電流による電流磁界の影響で、
隣合った磁性薄膜層の磁化の向きが充分平行、反平行に
ならないことから、磁性媒体からの再生信号の波形対称
性が悪く、また再生出力もそれほど大きくならないとい
う問題があった。
【０００７】本発明の目的は、人工格子磁気抵抗効果膜
を使い、再生信号の対称性がよく、再生出力も大きなＭ
Ｒヘッドを提案することにある。
を使い、再生信号の対称性がよく、再生出力も大きなＭ
Ｒヘッドを提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば磁性薄膜
層と非磁性薄膜層を互いに積層した人工格子磁気抵抗効
果膜を使用した磁気抵抗効果素子において、厚み１００
Å〜１μｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層
が人工格子磁気抵抗効果膜と隣接あるいは、薄い絶縁層
を介して隣接されていることを特徴とする。
層と非磁性薄膜層を互いに積層した人工格子磁気抵抗効
果膜を使用した磁気抵抗効果素子において、厚み１００
Å〜１μｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層
が人工格子磁気抵抗効果膜と隣接あるいは、薄い絶縁層
を介して隣接されていることを特徴とする。
【０００９】また本発明によれば磁性薄膜と非磁性薄膜
を互いに積層した人工格子磁気抵抗効果膜を使用した磁
気抵抗効果素子において、ＡＢＳ面に対し人工格子磁気
抵抗効果膜から後退した位置に、厚み１００Å〜１μ
ｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層が成膜あ
るいは、薄い絶縁層を介して成膜されていることを特徴
とする。
を互いに積層した人工格子磁気抵抗効果膜を使用した磁
気抵抗効果素子において、ＡＢＳ面に対し人工格子磁気
抵抗効果膜から後退した位置に、厚み１００Å〜１μ
ｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層が成膜あ
るいは、薄い絶縁層を介して成膜されていることを特徴
とする。
【００１０】本発明はシールド型ＭＲヘッドの２層以上
の磁性薄膜層と非磁性薄膜層が積層された人工格子磁気
抵抗効果膜と、厚み１００Å〜１μｍ、比抵抗値が５０
μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層が隣接しており、この人工
格子磁気抵抗効果膜の非磁性層を介して隣合った磁性薄
膜層の磁化向きを平行、反平行と制御することで抵抗変
化が生じる。この人工格子磁気抵抗効果素子の磁性薄膜
層と比抵抗値の高い補助磁性層が、積層または絶縁層を
介して積層されているか、あるいはＡＢＳ面に対しこの
人工格子磁気抵抗効果膜から後退した位置にこの補助磁
性層が成膜されているため、人工格子磁気抵抗効果膜の
膜端の静磁結合やセンス電流磁界の影響が小さくなり、
再生出力が大きく、再生信号の対称性の良いＭＲヘッド
が実現できる。
の磁性薄膜層と非磁性薄膜層が積層された人工格子磁気
抵抗効果膜と、厚み１００Å〜１μｍ、比抵抗値が５０
μΩ・ｃｍ以上の補助磁性層が隣接しており、この人工
格子磁気抵抗効果膜の非磁性層を介して隣合った磁性薄
膜層の磁化向きを平行、反平行と制御することで抵抗変
化が生じる。この人工格子磁気抵抗効果素子の磁性薄膜
層と比抵抗値の高い補助磁性層が、積層または絶縁層を
介して積層されているか、あるいはＡＢＳ面に対しこの
人工格子磁気抵抗効果膜から後退した位置にこの補助磁
性層が成膜されているため、人工格子磁気抵抗効果膜の
膜端の静磁結合やセンス電流磁界の影響が小さくなり、
再生出力が大きく、再生信号の対称性の良いＭＲヘッド
が実現できる。
【００１１】
【作用】本発明の人工格子磁気効果素子では、両側から
シールドで挟み込まれた人工格子磁気抵抗効果膜が、厚
さ１００Å〜１μｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補
助磁性層と隣接、あるいは薄い絶縁層を介して隣接して
いることが必須である。人工格子磁気抵抗効果膜が補助
磁性層と隣接していることにより、人工格子磁気抵抗効
果膜をパターニングして微細な形状にしても、人工格子
膜の膜端での静磁結合の影響およびセンス電流磁界の影
響が小さくなり、その結果、再生出力が大きく、再生信
号波形の対称性に優れたＭＲヘッドが実現できる。
シールドで挟み込まれた人工格子磁気抵抗効果膜が、厚
さ１００Å〜１μｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以上の補
助磁性層と隣接、あるいは薄い絶縁層を介して隣接して
いることが必須である。人工格子磁気抵抗効果膜が補助
磁性層と隣接していることにより、人工格子磁気抵抗効
果膜をパターニングして微細な形状にしても、人工格子
膜の膜端での静磁結合の影響およびセンス電流磁界の影
響が小さくなり、その結果、再生出力が大きく、再生信
号波形の対称性に優れたＭＲヘッドが実現できる。
【００１２】ここで、本発明の内容を説明する。ハード
ディスクドライブヘッドでは、高密度磁気記録、小型化
が進み、それと共に媒体上で読み書きされる磁気信号エ
リアが小さくなってきている。これに伴い、この信号を
読み取るためのＭＲヘッドのトラック幅は小さくなり、
ＭＲ素子寸法も小さくなる。人工格子磁気抵抗効果膜で
は、非磁性層を介して磁性層同士が膜端で静磁結合して
いて、この静磁結合の影響は、ＭＲ素子寸法が小さくな
ればなるほど、相対的に大きくなる。
ディスクドライブヘッドでは、高密度磁気記録、小型化
が進み、それと共に媒体上で読み書きされる磁気信号エ
リアが小さくなってきている。これに伴い、この信号を
読み取るためのＭＲヘッドのトラック幅は小さくなり、
ＭＲ素子寸法も小さくなる。人工格子磁気抵抗効果膜で
は、非磁性層を介して磁性層同士が膜端で静磁結合して
いて、この静磁結合の影響は、ＭＲ素子寸法が小さくな
ればなるほど、相対的に大きくなる。
【００１３】この静磁結合は、磁性層同士の磁化の向き
が反平行になるように働き、膜端では媒体からの発生磁
界によって磁性層の磁化回転が起こらなくなるため、Ｍ
Ｒ素子寸法が小さくなれば、磁気抵抗効果素子の再生出
力は小さくなってしまう。本発明の磁気抵抗効果素子で
は、人工格子磁気抵抗効果膜が補助磁性層と隣接あるい
は、薄い絶縁層を介して隣接していることにより、この
静磁結合の影響が小さくなり再生信号の出力および対称
性を大きく向上させる。
が反平行になるように働き、膜端では媒体からの発生磁
界によって磁性層の磁化回転が起こらなくなるため、Ｍ
Ｒ素子寸法が小さくなれば、磁気抵抗効果素子の再生出
力は小さくなってしまう。本発明の磁気抵抗効果素子で
は、人工格子磁気抵抗効果膜が補助磁性層と隣接あるい
は、薄い絶縁層を介して隣接していることにより、この
静磁結合の影響が小さくなり再生信号の出力および対称
性を大きく向上させる。
【００１４】この人工格子磁気抵抗効果膜はシールドと
呼ばれる高透磁率磁性薄膜で、両側に絶縁層を介して積
層されているので、前後のビット信号磁界により抵抗変
化することはない。そのため本発明の人工格子磁気抵抗
効果素子では、狭トラック幅、高ビット分解能を兼ね備
えた高密度磁気記録が実現できる。
呼ばれる高透磁率磁性薄膜で、両側に絶縁層を介して積
層されているので、前後のビット信号磁界により抵抗変
化することはない。そのため本発明の人工格子磁気抵抗
効果素子では、狭トラック幅、高ビット分解能を兼ね備
えた高密度磁気記録が実現できる。
【００１５】
【実施例】本発明の人工格子磁気抵抗効果素子を添付図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１６】図１、２、３、が本発明の磁気抵抗効果素
子の模式断面図である。
子の模式断面図である。
【００１７】磁性薄膜層と非磁性層が互いに積層された
構造の人工格子磁気抵抗効果膜１が、比抵抗値の高い補
助磁性層２と隣接あるいは薄い絶縁層を介して隣接して
いる。なお、人工格子磁気抵抗効果膜はビット分解能を
高めるため絶縁層９を介して両側からシールド３で積層
されている。
構造の人工格子磁気抵抗効果膜１が、比抵抗値の高い補
助磁性層２と隣接あるいは薄い絶縁層を介して隣接して
いる。なお、人工格子磁気抵抗効果膜はビット分解能を
高めるため絶縁層９を介して両側からシールド３で積層
されている。
【００１８】図１は人工格子膜と比抵抗値の高い補助磁
性層が積層あるいは、薄い絶縁層を介して積層されてい
て、フォトリソグラフィー工程により所定の寸法までエ
ッチングされているシールド型ＭＲヘッドである。
性層が積層あるいは、薄い絶縁層を介して積層されてい
て、フォトリソグラフィー工程により所定の寸法までエ
ッチングされているシールド型ＭＲヘッドである。
【００１９】図２は人工格子膜と比抵抗値の高い補助磁
性層が積層あるいは、薄い絶縁層を介して積層されてい
て、フォトリソグラフィー工程により人工格子膜のみ
が、所定の寸法までエッチングされているタイプのシー
ルド型ＭＲヘッドである。
性層が積層あるいは、薄い絶縁層を介して積層されてい
て、フォトリソグラフィー工程により人工格子膜のみ
が、所定の寸法までエッチングされているタイプのシー
ルド型ＭＲヘッドである。
【００２０】図３は人工格子膜から後退した位置に比抵
抗値の高い補助磁性層が成膜あるいは、薄い絶縁層を介
して成膜されているタイプのシールド型ＭＲヘッドであ
る。
抗値の高い補助磁性層が成膜あるいは、薄い絶縁層を介
して成膜されているタイプのシールド型ＭＲヘッドであ
る。
【００２１】図５において、人工格子磁気抵抗効果膜は
磁性層５と非磁性層４が互いに積層されていて、非磁性
層４を介して隣合った磁性層５の相対的な磁化の向きの
角度差により膜の抵抗値が変化する。
磁性層５と非磁性層４が互いに積層されていて、非磁性
層４を介して隣合った磁性層５の相対的な磁化の向きの
角度差により膜の抵抗値が変化する。
【００２２】図４は非磁性体、たとえばＣｕと磁性体、
たとえばＮｉＦｅが積層されており非磁性層４を通じて
磁性層５の磁化が反強磁性的相互作用している人工格子
を用いた場合の素子断面模式図である。
たとえばＮｉＦｅが積層されており非磁性層４を通じて
磁性層５の磁化が反強磁性的相互作用している人工格子
を用いた場合の素子断面模式図である。
【００２３】図５は非磁性体４、たとえばＣｕをはさん
で２層の軟磁性体５、たとえばＮｉＦｅが積層されてお
り、反強磁性体６、たとえばＦｅＭｎと隣接されている
ことにより、交換結合磁界ＨＥＸだけ磁化カーブがシフ
トすることによりゼロ磁場とＨＥＸの間で他方の軟磁性
体５の磁化と交換結合された磁性層の磁化の向きが反平
行になることにより、抵抗値が大きくなるスピンバルブ
と呼ばれている人工格子を用いた場合の素子断面模式図
である。
で２層の軟磁性体５、たとえばＮｉＦｅが積層されてお
り、反強磁性体６、たとえばＦｅＭｎと隣接されている
ことにより、交換結合磁界ＨＥＸだけ磁化カーブがシフ
トすることによりゼロ磁場とＨＥＸの間で他方の軟磁性
体５の磁化と交換結合された磁性層の磁化の向きが反平
行になることにより、抵抗値が大きくなるスピンバルブ
と呼ばれている人工格子を用いた場合の素子断面模式図
である。
【００２４】図６は２種類の磁性体を用いた人工格子磁
気抵抗効果膜と補助磁性層が隣接したシールド型磁気抵
抗効果素子断面模式図である。
気抵抗効果膜と補助磁性層が隣接したシールド型磁気抵
抗効果素子断面模式図である。
【００２５】図６では２種類の保磁力の異なった磁性層
７、８たとえばＣｏとＮｉＦｅと非磁性層４、たとえば
Ｃｕが積層されている人工格子を用いた場合の素子断面
模式図である。この素子では２種類の磁性層７、８の磁
化の向きが互いに平行、反平行に反転し、この膜の抵抗
値が変化する。
７、８たとえばＣｏとＮｉＦｅと非磁性層４、たとえば
Ｃｕが積層されている人工格子を用いた場合の素子断面
模式図である。この素子では２種類の磁性層７、８の磁
化の向きが互いに平行、反平行に反転し、この膜の抵抗
値が変化する。
【００２６】本発明の磁気抵抗効果素子では、人工格子
膜１に隣接した補助磁性層２の比抵抗値が５０μΩ・ｃ
ｍ以上と大きいので、磁気抵抗効果膜１に流すセンス電
流は、この補助磁性層２にあまり流れ込まないため磁気
抵抗変化率はそれほど減少しない。またさらに補助磁性
層２にセンス電流を流さないようにするため、人工格子
１と補助磁性層２の間に薄く絶縁層を入れてもよい。た
だしこの場合には、人工格子１の静磁結合を軽減する効
果が少し小さくなってしまう。
膜１に隣接した補助磁性層２の比抵抗値が５０μΩ・ｃ
ｍ以上と大きいので、磁気抵抗効果膜１に流すセンス電
流は、この補助磁性層２にあまり流れ込まないため磁気
抵抗変化率はそれほど減少しない。またさらに補助磁性
層２にセンス電流を流さないようにするため、人工格子
１と補助磁性層２の間に薄く絶縁層を入れてもよい。た
だしこの場合には、人工格子１の静磁結合を軽減する効
果が少し小さくなってしまう。
【００２７】本発明の磁性薄膜に用いる磁性体の種類は
特に制限されないが、具体的には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｇｅ、Ｇ
ｄ等が好ましい。また、これらの元素を含む合金や化合
物としては、たとえばＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−
Ｃｏ、Ｆｅ−Ｇｄ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍ
ｏ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト）、Ｆｅ−Ｙ、Ｆｅ
−Ｍｎ，Ｃｒ−Ｓｂ，Ｃｏ系アモルファス、Ｃｏ−Ｐ
ｔ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃ、Ｍｎ−Ｓｂ、Ｎｉ−Ｍｎ、
Ｃｏ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｆ、フェライト
等が好ましい。
特に制限されないが、具体的には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｇｅ、Ｇ
ｄ等が好ましい。また、これらの元素を含む合金や化合
物としては、たとえばＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−
Ｃｏ、Ｆｅ−Ｇｄ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍ
ｏ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト）、Ｆｅ−Ｙ、Ｆｅ
−Ｍｎ，Ｃｒ−Ｓｂ，Ｃｏ系アモルファス、Ｃｏ−Ｐ
ｔ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃ、Ｍｎ−Ｓｂ、Ｎｉ−Ｍｎ、
Ｃｏ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｆ、フェライト
等が好ましい。
【００２８】各磁性薄膜層の膜厚の上限は、２００オン
グストロームである。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特
にないが、４オングストローム以下はキュリー点が室温
より低くなって実用性がなくなる。また、厚さ４オング
ストローム以上とすれば、膜厚を均一に保つことが容易
となり、膜厚も良好となる。また、飽和磁化の大きさが
小さくなり過ぎることもない。膜厚を２００オングスト
ローム以上としても効果は落ちないが、膜厚の増加に伴
って効果が増大することもなく、膜の作製上無駄が多
く、不経済である。
グストロームである。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特
にないが、４オングストローム以下はキュリー点が室温
より低くなって実用性がなくなる。また、厚さ４オング
ストローム以上とすれば、膜厚を均一に保つことが容易
となり、膜厚も良好となる。また、飽和磁化の大きさが
小さくなり過ぎることもない。膜厚を２００オングスト
ローム以上としても効果は落ちないが、膜厚の増加に伴
って効果が増大することもなく、膜の作製上無駄が多
く、不経済である。
【００２９】補助磁性層に用いる磁性体の種類は比抵抗
値が５０μΩ・ｃｍ以上の磁性体である。具体的には、
たとえばＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−
Ｇｄ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ（センダスト）、Ｆｅ−Ｙ、Ｆｅ−Ｍｎ，Ｃｒ
−Ｓｂ，Ｃｏ系アモルファス、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ａ
ｌ、Ｆｅ−Ｃ、Ｍｎ−Ｓｂ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｏ、Ｎ
ｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｆ、フェライト等が好まし
い。
値が５０μΩ・ｃｍ以上の磁性体である。具体的には、
たとえばＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−
Ｇｄ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ（センダスト）、Ｆｅ−Ｙ、Ｆｅ−Ｍｎ，Ｃｒ
−Ｓｂ，Ｃｏ系アモルファス、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ａ
ｌ、Ｆｅ−Ｃ、Ｍｎ−Ｓｂ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｏ、Ｎ
ｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｆ、フェライト等が好まし
い。
【００３０】補助磁性層に用いる磁性層の厚みは１００
Å〜１μｍである。この補助磁性層の厚みが１００Å以
下であると、人工格子磁気抵抗効果膜を微細な寸法にエ
ッチングした時の静磁結合の影響がそれほど小さくでき
ない。また１μｍ以上にすると、シールド層間の距離が
１μｍ以上離れてしまい高密度磁気記録に適さなくな
る。
Å〜１μｍである。この補助磁性層の厚みが１００Å以
下であると、人工格子磁気抵抗効果膜を微細な寸法にエ
ッチングした時の静磁結合の影響がそれほど小さくでき
ない。また１μｍ以上にすると、シールド層間の距離が
１μｍ以上離れてしまい高密度磁気記録に適さなくな
る。
【００３１】なお、磁気抵抗効果素子中に存在する磁性
薄膜の磁気特性を直接測定することはできないので、通
常、下記のようにして測定する。測定すべき磁性薄膜
を、磁性薄膜の合計厚さが２００〜４００オングストロ
ーム程度になるまで非磁性薄膜と交互に蒸着して測定用
サンプルを作製し、これについて磁気特性を測定する。
この場合、磁性薄膜の厚さ、非磁性薄膜の厚さおよび非
磁性薄膜の組成は、磁気抵抗効果測定素子におけるもの
と同じにする。
薄膜の磁気特性を直接測定することはできないので、通
常、下記のようにして測定する。測定すべき磁性薄膜
を、磁性薄膜の合計厚さが２００〜４００オングストロ
ーム程度になるまで非磁性薄膜と交互に蒸着して測定用
サンプルを作製し、これについて磁気特性を測定する。
この場合、磁性薄膜の厚さ、非磁性薄膜の厚さおよび非
磁性薄膜の組成は、磁気抵抗効果測定素子におけるもの
と同じにする。
【００３２】金属非磁性体としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、
Ｈｆ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐｂ等およびこ
れらの合金が好ましい。半金属非磁性体としては、Ｓｉ
Ｏ2 、ＳｉＯ、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｇＯ、
ＴｉＮ等およびこれらに別の元素を添加したものが好ま
しい。
ｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、
Ｈｆ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐｂ等およびこ
れらの合金が好ましい。半金属非磁性体としては、Ｓｉ
Ｏ2 、ＳｉＯ、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｇＯ、
ＴｉＮ等およびこれらに別の元素を添加したものが好ま
しい。
【００３３】非磁性薄膜の厚さは、５０オングストロー
ム以下が望ましい。一般に膜厚が５０オングストローム
を越えると、非磁性薄膜により抵抗が決まってしまい、
スピンに依存する散乱効果が相対的に小さくなってしま
い、その結果、磁気抵抗変化率が小さくなってしまう。
一方、膜厚が４オングストローム以下になると、磁性薄
膜間の磁気相互作用が大きくなりすぎ、また、磁気的な
直接接触状態（ピンホール）の発生が避けられないこと
から、両磁性薄膜の磁化方向の反平行状態が生じにくく
なる。
ム以下が望ましい。一般に膜厚が５０オングストローム
を越えると、非磁性薄膜により抵抗が決まってしまい、
スピンに依存する散乱効果が相対的に小さくなってしま
い、その結果、磁気抵抗変化率が小さくなってしまう。
一方、膜厚が４オングストローム以下になると、磁性薄
膜間の磁気相互作用が大きくなりすぎ、また、磁気的な
直接接触状態（ピンホール）の発生が避けられないこと
から、両磁性薄膜の磁化方向の反平行状態が生じにくく
なる。
【００３４】磁性または非磁性薄膜の膜厚は、透過型電
子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析等
により測定することができる。また、薄膜の結晶構造
は、Ｘ線回折や高速電子線回折等により確認することが
できる。
子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析等
により測定することができる。また、薄膜の結晶構造
は、Ｘ線回折や高速電子線回折等により確認することが
できる。
【００３５】シールドは高透磁率磁性材料で、ＮｉＦ
ｅ、ＦｅＡｌＳｉ、Ｃｏ系アモルファス等で構成されて
おり、シールドとシールド間の距離（ギャップ長）は
０．１〜０．５μｍである。ギャップ長はビット分解能
により決まり、０．５μｍより大きくなると高ビット密
度が得られない。０．１μｍより小さくなるとＭＲ膜に
信号磁界がかからなくなり、再生出力が小さくなるの
と、ＭＲ膜とシールド間の絶縁性が悪くなるので好まし
くない。
ｅ、ＦｅＡｌＳｉ、Ｃｏ系アモルファス等で構成されて
おり、シールドとシールド間の距離（ギャップ長）は
０．１〜０．５μｍである。ギャップ長はビット分解能
により決まり、０．５μｍより大きくなると高ビット密
度が得られない。０．１μｍより小さくなるとＭＲ膜に
信号磁界がかからなくなり、再生出力が小さくなるの
と、ＭＲ膜とシールド間の絶縁性が悪くなるので好まし
くない。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、両
側からシールドで挟み込まれた人工格子磁気抵抗効果膜
が、厚さ１００Å〜１μｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以
上の補助磁性層と積層、または薄い絶縁層を介して積層
されている、あるいはＡＢＳ面に対しこの人工格子磁気
抵抗効果膜から後退した位置にこの補助磁性膜が成膜さ
れていて、人工格子磁気抵抗効果素子をパターニングし
て微細な形状にしても、人工格子の膜端での静磁結合の
影響およびセンス電流磁界の影響が小さくなり、その結
果再生出力が大きく、再生信号波形の対称性に優れた高
密度磁気記録用シールド磁気抵抗効果素子が実現でき
る。
側からシールドで挟み込まれた人工格子磁気抵抗効果膜
が、厚さ１００Å〜１μｍ、比抵抗値５０μΩ・ｃｍ以
上の補助磁性層と積層、または薄い絶縁層を介して積層
されている、あるいはＡＢＳ面に対しこの人工格子磁気
抵抗効果膜から後退した位置にこの補助磁性膜が成膜さ
れていて、人工格子磁気抵抗効果素子をパターニングし
て微細な形状にしても、人工格子の膜端での静磁結合の
影響およびセンス電流磁界の影響が小さくなり、その結
果再生出力が大きく、再生信号波形の対称性に優れた高
密度磁気記録用シールド磁気抵抗効果素子が実現でき
る。
【図１】本発明による人工格子磁気抵抗効果膜と補助磁
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子の断面模式
図である。
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子の断面模式
図である。
【図２】本発明による人工格子磁気抵抗効果膜と補助磁
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子の断面模式
図である。
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子の断面模式
図である。
【図３】本発明による人工格子磁気抵抗効果膜と補助磁
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子の断面模式
図である。
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子の断面模式
図である。
【図４】反強磁性的結合した人工格子磁気抵抗効果膜と
補助磁性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子断面
模式図である。
補助磁性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子断面
模式図である。
【図５】スピンバルブ人工格子磁気抵抗効果膜と補助磁
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子断面模式図
である。
性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子断面模式図
である。
【図６】２種類の磁性体を用いた人工格子抵抗効果膜と
補助磁性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子断面
模式図である。
補助磁性層が隣接したシールド型磁気抵抗効果素子断面
模式図である。
１ 人工格子磁気抵抗効果膜 ２ 補助磁性層 ３ シールド ４ 非磁性薄膜層 ５ 磁性薄膜層 ６ 反強磁性層 ７、８ 磁性層 ９ 絶縁層
フロントページの続き (72)発明者 藤方 潤一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 磁性薄膜層と非磁性薄膜層を互いに積層
した人工格子磁気抵抗効果膜を使用した磁気抵抗効果素
子において、厚み１００Å〜１μｍ、比抵抗値５０μΩ
・ｃｍ以上の補助磁性層が人工格子磁気抵抗効果膜と隣
接あるいは、薄い絶縁層を介して隣接されていることを
特徴とするシールド型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 磁性薄膜と非磁性薄膜を互いに積層した
人工格子磁気抵抗効果膜を使用した磁気抵抗効果素子に
おいて、ＡＢＳ面に対し人工格子磁気抵抗効果膜から後
退した位置に、厚み１００Å〜１μｍ、比抵抗値５０μ
Ω・ｃｍ以上の補助磁性層が成膜あるいは、薄い絶縁層
を介して成膜されていることを特徴とするシールド型磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 磁性薄膜層が互いに反強磁性的結合した
人工格子磁気抵抗効果膜を使用したことを特徴とする請
求項１または２に記載のシールド型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 一方の磁性薄膜層が反強磁性層と隣接し
た人工格子磁気抵抗効果膜を使用したことを特徴とする
請求項１または２に記載のシールド型磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項５】 ２種類以上の保磁力の異なった磁性体を
含む人工格子磁気抵抗効果膜を使用したことを特徴とす
る請求項１または２に記載のシールド型磁気抵抗効果素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13539695A JPH08329423A (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | シールド型磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13539695A JPH08329423A (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | シールド型磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08329423A true JPH08329423A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15150742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13539695A Pending JPH08329423A (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | シールド型磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08329423A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6738234B1 (en) * | 2000-03-15 | 2004-05-18 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head and magnetic transducer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0512627A (ja) * | 1991-07-01 | 1993-01-22 | Hitachi Ltd | 磁界検出装置 |
-
1995
- 1995-06-01 JP JP13539695A patent/JPH08329423A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0512627A (ja) * | 1991-07-01 | 1993-01-22 | Hitachi Ltd | 磁界検出装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6738234B1 (en) * | 2000-03-15 | 2004-05-18 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head and magnetic transducer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990112 |