JPH0855312A - 磁気抵抗センサ装置 - Google Patents
磁気抵抗センサ装置Info
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- JPH0855312A JPH0855312A JP6106322A JP10632294A JPH0855312A JP H0855312 A JPH0855312 A JP H0855312A JP 6106322 A JP6106322 A JP 6106322A JP 10632294 A JP10632294 A JP 10632294A JP H0855312 A JPH0855312 A JP H0855312A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
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- 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
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スピンバルブ構造の磁気抵抗センサ装置を
提供する。 【構成】 (1)層状のスピンバルブ構造を備え、非磁性
金属物質の薄層で隔てられた第１及び第２の強磁性体物
質の薄層を有し、ゼロ印加磁界で第１層の磁化方向がセ
ンサの長手軸に平行で第２層の固定磁化方向に垂直であ
り、さらに、スピンバルブ構造から薄いスペーサ層で隔
てられ、第２層の磁化方向とは逆の固定磁化方向と、第
２層からの静磁界を相殺するため、第２層のものに実質
的に等しいモーメントと厚さの積を持つ薄いキーパ層を
有する磁気抵抗センサと、(2)第１及び第２の層の間の
強磁性体交換結合を相殺する磁界を生ずるように、磁気
抵抗センサを介して電流を流す手段と、(3)第１及び第
２の層の磁界の回転の差による磁気抵抗センサの抵抗の
変動を検出する手段、とを有するセンサ装置。
提供する。 【構成】 (1)層状のスピンバルブ構造を備え、非磁性
金属物質の薄層で隔てられた第１及び第２の強磁性体物
質の薄層を有し、ゼロ印加磁界で第１層の磁化方向がセ
ンサの長手軸に平行で第２層の固定磁化方向に垂直であ
り、さらに、スピンバルブ構造から薄いスペーサ層で隔
てられ、第２層の磁化方向とは逆の固定磁化方向と、第
２層からの静磁界を相殺するため、第２層のものに実質
的に等しいモーメントと厚さの積を持つ薄いキーパ層を
有する磁気抵抗センサと、(2)第１及び第２の層の間の
強磁性体交換結合を相殺する磁界を生ずるように、磁気
抵抗センサを介して電流を流す手段と、(3)第１及び第
２の層の磁界の回転の差による磁気抵抗センサの抵抗の
変動を検出する手段、とを有するセンサ装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高性能磁気ランダムアク
セス・ディスク装置、具体的には、スピンバルブ構成を
備えた磁気抵抗センサ装置を持つディスク装置に関す
る。
セス・ディスク装置、具体的には、スピンバルブ構成を
備えた磁気抵抗センサ装置を持つディスク装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】米国特許5,159,513にはスピンバルブ（s
pin valve）効果を利用した磁気抵抗検出器の記載があ
る。この検出器（以下センサ）は、ガラスあるいは他の
適切な基板上に付着された矩形の多層構造を持ってい
る。この多層構造は軟磁性体物質の「自由な」層（以下
自由層）と、第１の層に硬性の磁性体物質を使用する
か、あるいは、交換結合により第１層を固定するために
反強磁性体の層を使用することにより、磁化がセンサの
横幅方向に平行に「固定している」層（以下固定層）と
からなっている。自由層と固定層は、非磁性金属（例え
ば銅）の薄いスペーサ層によって隔てられている。自由
層は通常センサの長手方向に磁化されるが、検出中の磁
界の大きさで決まる角度で正または負の遷移方向に回転
することもできる。
pin valve）効果を利用した磁気抵抗検出器の記載があ
る。この検出器（以下センサ）は、ガラスあるいは他の
適切な基板上に付着された矩形の多層構造を持ってい
る。この多層構造は軟磁性体物質の「自由な」層（以下
自由層）と、第１の層に硬性の磁性体物質を使用する
か、あるいは、交換結合により第１層を固定するために
反強磁性体の層を使用することにより、磁化がセンサの
横幅方向に平行に「固定している」層（以下固定層）と
からなっている。自由層と固定層は、非磁性金属（例え
ば銅）の薄いスペーサ層によって隔てられている。自由
層は通常センサの長手方向に磁化されるが、検出中の磁
界の大きさで決まる角度で正または負の遷移方向に回転
することもできる。
【０００３】スピンバルブ構造では、抵抗の変化は、２
つの磁性層（自由層と固定層）の磁化方向の間の角度の
変化に比例する。さらに、一定のバックグラウンド値に
対するこの多層構造の抵抗の変化は、センサの高さで平
均したsin θに比例する。前述したように、θはセンサ
の長手軸に対しての自由層の磁化の角度である。抵抗の
変化がsinθに比例するので、センサによって得られた
信号は、小さなフィールド値に対しては適用されたフィ
ールド全体を通して線形である。しかし、適用されたフ
ィールドが正または負の偏位運動をしている間に自由層
が磁気的に飽和すると、センサ出力は非線形になり、セ
ンサが発生するピークからピークの信号が制限される。
つの磁性層（自由層と固定層）の磁化方向の間の角度の
変化に比例する。さらに、一定のバックグラウンド値に
対するこの多層構造の抵抗の変化は、センサの高さで平
均したsin θに比例する。前述したように、θはセンサ
の長手軸に対しての自由層の磁化の角度である。抵抗の
変化がsinθに比例するので、センサによって得られた
信号は、小さなフィールド値に対しては適用されたフィ
ールド全体を通して線形である。しかし、適用されたフ
ィールドが正または負の偏位運動をしている間に自由層
が磁気的に飽和すると、センサ出力は非線形になり、セ
ンサが発生するピークからピークの信号が制限される。
【０００４】センサにとって理想的な静止した磁性状態
は、自由層の高さ全体に対してθ＝０のときに達成され
る。理想的静止状態とは、正および負のフィールド励起
下において磁気飽和から最も遠い状態である。その状態
のときに、より大きな信号出力、および／または、向上
した直線性を供する線形ダイナミック・レンジを最大に
する理想的バイアス・プロファイルが生成される。しか
し、この理想的バイアス・プロファイルは、上述の米国
特許あるいは公知の技術のスピンバルブ構造では達成で
きない。理想的なバイアス・プロファイルが得られない
主な理由は、固定層と自由層との間の磁束結合、およ
び、スピンバルブ構造の各種の層を通って流れる電流に
よって生じるフィールドのためである。電流の方向を調
整し、ギャップにスピンバルブ構造を置くことによっ
て、これらの望ましくない効果を相殺する試みが行われ
ているが、結果は均一性を欠くバイアス・プロファイル
が得られただけである。
は、自由層の高さ全体に対してθ＝０のときに達成され
る。理想的静止状態とは、正および負のフィールド励起
下において磁気飽和から最も遠い状態である。その状態
のときに、より大きな信号出力、および／または、向上
した直線性を供する線形ダイナミック・レンジを最大に
する理想的バイアス・プロファイルが生成される。しか
し、この理想的バイアス・プロファイルは、上述の米国
特許あるいは公知の技術のスピンバルブ構造では達成で
きない。理想的なバイアス・プロファイルが得られない
主な理由は、固定層と自由層との間の磁束結合、およ
び、スピンバルブ構造の各種の層を通って流れる電流に
よって生じるフィールドのためである。電流の方向を調
整し、ギャップにスピンバルブ構造を置くことによっ
て、これらの望ましくない効果を相殺する試みが行われ
ているが、結果は均一性を欠くバイアス・プロファイル
が得られただけである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、スピンバルブ
構造を備えた磁気抵抗センサ要素を持ち、強磁性交換結
合、及び、電流により発生されたフィールドが、磁気抵
抗センサ要素全体にわたって一定であり、その結果これ
らの影響が適切に相殺できる磁気ディスク記憶装置が必
要である。
構造を備えた磁気抵抗センサ要素を持ち、強磁性交換結
合、及び、電流により発生されたフィールドが、磁気抵
抗センサ要素全体にわたって一定であり、その結果これ
らの影響が適切に相殺できる磁気ディスク記憶装置が必
要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以下に、非磁性金属物質
の薄層で隔てられ、強磁性体物質の第１および第２の薄
層を有する層状のスピンバルブ構造を備えた磁気抵抗セ
ンサを有する磁気抵抗センサ装置を記述する。ゼロ印加
磁界（zero applied magnetic field）における第１層
の磁化方向は、磁気抵抗センサの長手方向に実質的に平
行で、第２層の固定された磁化方向に実質的に垂直であ
る。
の薄層で隔てられ、強磁性体物質の第１および第２の薄
層を有する層状のスピンバルブ構造を備えた磁気抵抗セ
ンサを有する磁気抵抗センサ装置を記述する。ゼロ印加
磁界（zero applied magnetic field）における第１層
の磁化方向は、磁気抵抗センサの長手方向に実質的に平
行で、第２層の固定された磁化方向に実質的に垂直であ
る。
【０００７】強磁性体の薄いキーパ層（keeper layer）
は、層状のスピンバルブ構造から薄いスペーサ層によっ
て隔てられている。このキーパ層は第２層の磁化方向と
実質的に逆の固定磁化方向を持っていて、第２層からの
静磁界を相殺するため、第２層のものに実質的に等しい
モーメントと厚さの積 （momentーthickness product）
を持っている。磁気抵抗センサを介して電流が発生し、
第１層と第２層の間の強磁性体交換結合を相殺する符号
（sign）と大きさの磁界ができる。第１層と第２層の磁
化の回転の差による磁気抵抗センサの抵抗の変動が、磁
界の関数として検出される。
は、層状のスピンバルブ構造から薄いスペーサ層によっ
て隔てられている。このキーパ層は第２層の磁化方向と
実質的に逆の固定磁化方向を持っていて、第２層からの
静磁界を相殺するため、第２層のものに実質的に等しい
モーメントと厚さの積 （momentーthickness product）
を持っている。磁気抵抗センサを介して電流が発生し、
第１層と第２層の間の強磁性体交換結合を相殺する符号
（sign）と大きさの磁界ができる。第１層と第２層の磁
化の回転の差による磁気抵抗センサの抵抗の変動が、磁
界の関数として検出される。
【０００８】第１層がキーパ層と第２層の間にある場合
には、キーパ層は硬性あるいは軟性の強磁性体のどちら
でもよい。第２層がキーパ層と第１層の間にある場合に
は、キーパ層は硬性の強磁性体でなければならない。
には、キーパ層は硬性あるいは軟性の強磁性体のどちら
でもよい。第２層がキーパ層と第１層の間にある場合に
は、キーパ層は硬性の強磁性体でなければならない。
【０００９】図１は、前述の従来技術のスピンバルブ構
造を持つ磁気読み取りヘッドによって発生された磁気プ
ロファイルを示したもので、エア・ベアリング表面から
始まるセンサの高さに対するsinθの値をプロットした
ものである。磁化プロファイルＡとＢは、それぞれ、デ
ィスク上の磁化遷移の検出中の正および負の励起の間に
発生した磁化プロファイルを示す。中央の線Ｃは静止し
たバイアス状態を示し、最適な磁気プロファイルを示
す。励起のぞれぞれの極性のある特定のポイント、即ち
sinθ＝±１のところで、自由層は飽和し始める。
造を持つ磁気読み取りヘッドによって発生された磁気プ
ロファイルを示したもので、エア・ベアリング表面から
始まるセンサの高さに対するsinθの値をプロットした
ものである。磁化プロファイルＡとＢは、それぞれ、デ
ィスク上の磁化遷移の検出中の正および負の励起の間に
発生した磁化プロファイルを示す。中央の線Ｃは静止し
たバイアス状態を示し、最適な磁気プロファイルを示
す。励起のぞれぞれの極性のある特定のポイント、即ち
sinθ＝±１のところで、自由層は飽和し始める。
【００１０】図２は、図１のスピンバルブ・センサの転
送曲線を示したもので、検出中の磁界に対してのsinθ
の変化の平均をプロットしたものである。この構成は、
飽和が始まる前に、ピークからピークの変動のsinθが
0.77で最大になる。曲線は飽和が始まると急に非線形に
なり、ピークからピークの信号が制限されたものにな
る。
送曲線を示したもので、検出中の磁界に対してのsinθ
の変化の平均をプロットしたものである。この構成は、
飽和が始まる前に、ピークからピークの変動のsinθが
0.77で最大になる。曲線は飽和が始まると急に非線形に
なり、ピークからピークの信号が制限されたものにな
る。
【００１１】
【実施例】図３に本発明による、スピンドル１２に支持
され、ディスクドライブ・モータ１３によって回転する
磁気ディスク１１を有する磁気ディスク記憶装置１０を
示す。磁気誘導書き込みおよび磁気抵抗読み取りの複合
ヘッド１４が、アクチュエータ手段によってディスク面
に対して動くようにとりつけられ、ディスク上のトラッ
クの磁気データを読み書きする。アクチュエータ手段
は、アクチュエータ・アーム１６、ボイスコイル・モー
タ１５、サスペンション１７、およびスライダ１８を介
して、ヘッド１４をディスク上を放射状に動かす。
され、ディスクドライブ・モータ１３によって回転する
磁気ディスク１１を有する磁気ディスク記憶装置１０を
示す。磁気誘導書き込みおよび磁気抵抗読み取りの複合
ヘッド１４が、アクチュエータ手段によってディスク面
に対して動くようにとりつけられ、ディスク上のトラッ
クの磁気データを読み書きする。アクチュエータ手段
は、アクチュエータ・アーム１６、ボイスコイル・モー
タ１５、サスペンション１７、およびスライダ１８を介
して、ヘッド１４をディスク上を放射状に動かす。
【００１２】複合ヘッド１４は、図４に示すように矩形
の磁気抵抗センサ要素２０を持っている。磁気抵抗セン
サ要素２０は、ガラス、セラミック、あるいは、適切な
半導体物質の基板２２の上に、硬性の（例えばCoCr）あ
るいは軟性の（例えばNiFe）強磁性体の磁束キーパ層
（flux keeper layer）２４、非磁性物質（例えばTa）
のスペーサ層２６、および、軟性の強磁性体（例えばNi
Fe）の自由層２８を付着させたものである。自由層２８
の磁化容易方向はセンサ要素の長辺に沿い、即ち、矢印
３０の方向である。しかし、層２８の磁化方向は、検出
中の磁界の大きさによる角度により、その磁化容易方向
から正または負の遷移方向に回転し得る。
の磁気抵抗センサ要素２０を持っている。磁気抵抗セン
サ要素２０は、ガラス、セラミック、あるいは、適切な
半導体物質の基板２２の上に、硬性の（例えばCoCr）あ
るいは軟性の（例えばNiFe）強磁性体の磁束キーパ層
（flux keeper layer）２４、非磁性物質（例えばTa）
のスペーサ層２６、および、軟性の強磁性体（例えばNi
Fe）の自由層２８を付着させたものである。自由層２８
の磁化容易方向はセンサ要素の長辺に沿い、即ち、矢印
３０の方向である。しかし、層２８の磁化方向は、検出
中の磁界の大きさによる角度により、その磁化容易方向
から正または負の遷移方向に回転し得る。
【００１３】非磁性金属物質（例えば銅）のスペーサ層
３２によって、自由層２８と固定層３４とが隔てられて
いる。層３４の磁化方向は、例えば反強磁性体の層３８
との交換結合によって、センサ要素２０の高さの寸法
（即ち短い寸法）の方向に平行に固定されている（矢印
３６）。この場合、キーパ層２４の飽和保磁力は、固定
層３４の飽和保磁力と実質的に等しく、また、自由層２
８のそれより実質的に高くすべきである。しかし、層３
４が十分に硬性の磁性物質であるか、あるいは、状態切
り換え動作中に磁化を保持できるだけの十分に高い異方
性があるならば、層３８をなくしてもよい。この場合、
キーパ層２４の飽和保磁力は、自由層２８の飽和保磁力
と実質的に等しく、固定層３４のそれより実質的に低く
なければならない。
３２によって、自由層２８と固定層３４とが隔てられて
いる。層３４の磁化方向は、例えば反強磁性体の層３８
との交換結合によって、センサ要素２０の高さの寸法
（即ち短い寸法）の方向に平行に固定されている（矢印
３６）。この場合、キーパ層２４の飽和保磁力は、固定
層３４の飽和保磁力と実質的に等しく、また、自由層２
８のそれより実質的に高くすべきである。しかし、層３
４が十分に硬性の磁性物質であるか、あるいは、状態切
り換え動作中に磁化を保持できるだけの十分に高い異方
性があるならば、層３８をなくしてもよい。この場合、
キーパ層２４の飽和保磁力は、自由層２８の飽和保磁力
と実質的に等しく、固定層３４のそれより実質的に低く
なければならない。
【００１４】上述したセンサ要素２０は、キーパ層２４
とスペーサ層２６をスピンバルブ構造に追加した点以外
では、先述の米国特許のセンサ要素と基本的に同じもの
である。
とスペーサ層２６をスピンバルブ構造に追加した点以外
では、先述の米国特許のセンサ要素と基本的に同じもの
である。
【００１５】本発明では、磁気キーパ層２４は、固定層
３４の磁化方向とは逆の磁化方向を持ち、そのモーメン
トと厚さの積は、固定層３４のそれと実質的に等しいも
のが選択される。層２４は飽和した固定層３４に対し磁
気を保つキーパ層の役目をし、固定層からの静磁界を相
殺する。
３４の磁化方向とは逆の磁化方向を持ち、そのモーメン
トと厚さの積は、固定層３４のそれと実質的に等しいも
のが選択される。層２４は飽和した固定層３４に対し磁
気を保つキーパ層の役目をし、固定層からの静磁界を相
殺する。
【００１６】自由層２８と固定層３４の間の強磁性交換
結合は、自由層の上で、固定層の磁化と同じ方向の有効
フィールドとしてはたらく。
結合は、自由層の上で、固定層の磁化と同じ方向の有効
フィールドとしてはたらく。
【００１７】電源４８（図５）からの電流の符号は、自
由層２８にフィールドを生成するように選択され、この
交換フィールドが相殺される。従って、図示したよう
に、電流は、自由層２８の上にはたらくフィールドが、
有効強磁性交換フィールドの方向の逆になるように、矢
印４０の方向でなくてはならない。電流からのフィール
ドの大きさは、電流の大きさと、読み返し信号の解像度
を減らす漂遊磁束の効果を最小にする通常の磁気シール
ド（図示せず）の間のギャップに置かれたセンサ要素２
０の場所／配置に依存する。有効交換フィールドを相殺
する所望の度合いを発生させるために、電流の大きさと
センサ要素の配置位置とを適切に組み合わせて調整する
ことができる。
由層２８にフィールドを生成するように選択され、この
交換フィールドが相殺される。従って、図示したよう
に、電流は、自由層２８の上にはたらくフィールドが、
有効強磁性交換フィールドの方向の逆になるように、矢
印４０の方向でなくてはならない。電流からのフィール
ドの大きさは、電流の大きさと、読み返し信号の解像度
を減らす漂遊磁束の効果を最小にする通常の磁気シール
ド（図示せず）の間のギャップに置かれたセンサ要素２
０の場所／配置に依存する。有効交換フィールドを相殺
する所望の度合いを発生させるために、電流の大きさと
センサ要素の配置位置とを適切に組み合わせて調整する
ことができる。
【００１８】固定層３４からの静磁界がキーパ層２４に
より相殺され、強磁性交換および検出電流フィールドも
相殺されているので、自由層２８には、その上にはたら
く有効バイアスフィールドが存在しない。従って、自由
層２８は、均一でバイアスのない（即ち実質的に角度ゼ
ロのバイアス）状態を達成する。その結果、センサ要素
２０は、磁気飽和する前に、磁気ディスク１１からのよ
り大きな励起によって駆動され、これにより、従来技術
の磁気抵抗センサで可能であったよりも大きなピークか
らピークの信号を供することができる。
より相殺され、強磁性交換および検出電流フィールドも
相殺されているので、自由層２８には、その上にはたら
く有効バイアスフィールドが存在しない。従って、自由
層２８は、均一でバイアスのない（即ち実質的に角度ゼ
ロのバイアス）状態を達成する。その結果、センサ要素
２０は、磁気飽和する前に、磁気ディスク１１からのよ
り大きな励起によって駆動され、これにより、従来技術
の磁気抵抗センサで可能であったよりも大きなピークか
らピークの信号を供することができる。
【００１９】図４で示したセンサ要素２０では、キーパ
層２４は基板２２に隣接しており、前述したように、キ
ーパ層２４は軟性の強磁性体あるいは硬性の強磁性体の
どちらでもよい。矢印４０の方向の電流からの磁界によ
り、固定層３４との磁束閉構成（flux closed configur
ation）において、軟磁性体のキーパ層が飽和される。
しかし、一方、キーパ層が硬性の磁性体であれば、図４
の矢印４１に示すように、キーパ層は、固定層の磁化方
向と逆の磁化方向を持たなければならない。磁性体が軟
性か硬性かは、磁性体の磁化方向を変えやすいか否かと
いう相対的な違いであり、基本的には、物質の異方性フ
ィールド（Hk）、飽和保磁力（Hc）、および、より少な
い度合いであるが、残留磁気（Mr）に関連する。硬性の
磁性体は基本的には永久磁石で、高い飽和保磁力を持
ち、異方性フィールドも比較的高い。これに対し、軟性
の磁性体は飽和保磁力が低く異方性フィールドも低い。
ある物質の残留磁気量は所望の用途でのその物質の目的
によって定めることができる。硬性の磁性体はある程度
の残留磁気量を持つことができるが、軟性の磁性体は残
留磁気を持つことができないか、持ててもごく僅かであ
る。
層２４は基板２２に隣接しており、前述したように、キ
ーパ層２４は軟性の強磁性体あるいは硬性の強磁性体の
どちらでもよい。矢印４０の方向の電流からの磁界によ
り、固定層３４との磁束閉構成（flux closed configur
ation）において、軟磁性体のキーパ層が飽和される。
しかし、一方、キーパ層が硬性の磁性体であれば、図４
の矢印４１に示すように、キーパ層は、固定層の磁化方
向と逆の磁化方向を持たなければならない。磁性体が軟
性か硬性かは、磁性体の磁化方向を変えやすいか否かと
いう相対的な違いであり、基本的には、物質の異方性フ
ィールド（Hk）、飽和保磁力（Hc）、および、より少な
い度合いであるが、残留磁気（Mr）に関連する。硬性の
磁性体は基本的には永久磁石で、高い飽和保磁力を持
ち、異方性フィールドも比較的高い。これに対し、軟性
の磁性体は飽和保磁力が低く異方性フィールドも低い。
ある物質の残留磁気量は所望の用途でのその物質の目的
によって定めることができる。硬性の磁性体はある程度
の残留磁気量を持つことができるが、軟性の磁性体は残
留磁気を持つことができないか、持ててもごく僅かであ
る。
【００２０】図５に示すように、高抵抗性物質（例えば
Ta）のキャップ層４２が、磁気抵抗センサ要素２０の反
強磁性体層３８の上に付着される。次に、電気的引き出
し部４４と４６がキャップ層４２の上に作られ、磁気抵
抗センサ要素２０、電源４８、および、検出手段５０の
間の回路が形成される。
Ta）のキャップ層４２が、磁気抵抗センサ要素２０の反
強磁性体層３８の上に付着される。次に、電気的引き出
し部４４と４６がキャップ層４２の上に作られ、磁気抵
抗センサ要素２０、電源４８、および、検出手段５０の
間の回路が形成される。
【００２１】電源４８から磁気抵抗センサ要素２０を介
して電流が流れ、自由層２８と固定層３４の間の強磁性
交換結合を相殺する大きさと強さの磁界が発生する。検
出手段５０は、検出される磁界の関数として、自由層２
８および固定層３４それぞれの磁化の回転の差による磁
気抵抗センサ要素２０の抵抗の変動を検出する。
して電流が流れ、自由層２８と固定層３４の間の強磁性
交換結合を相殺する大きさと強さの磁界が発生する。検
出手段５０は、検出される磁界の関数として、自由層２
８および固定層３４それぞれの磁化の回転の差による磁
気抵抗センサ要素２０の抵抗の変動を検出する。
【００２２】図６に、本発明の別の具体化のセンサ要素
２０’を示す。ここでは、キーパ層２４とスペーサ層２
６が基板２２から離れて（隣接ではなく）位置してい
る。この場合、矢印４０の方向の電流が、固定層３４の
磁化方向と同じ方向のフィールドをキーパ層２４の中に
発生させるので、キーパ層２４は固定層３４の飽和保磁
力と実質的に同じ飽和保磁力を持つ硬性の磁性体物質
（例えばCoCr）であるか、あるいは、高い異方性を持つ
物質であるか、あるいは、このフィールドに対抗する反
対方向の磁化を保持するように適切に固定されなければ
ならない。この具体化では、キャップ層４２は、キーパ
層２４および引き出し部４４と４６の間に置かれる。
２０’を示す。ここでは、キーパ層２４とスペーサ層２
６が基板２２から離れて（隣接ではなく）位置してい
る。この場合、矢印４０の方向の電流が、固定層３４の
磁化方向と同じ方向のフィールドをキーパ層２４の中に
発生させるので、キーパ層２４は固定層３４の飽和保磁
力と実質的に同じ飽和保磁力を持つ硬性の磁性体物質
（例えばCoCr）であるか、あるいは、高い異方性を持つ
物質であるか、あるいは、このフィールドに対抗する反
対方向の磁化を保持するように適切に固定されなければ
ならない。この具体化では、キャップ層４２は、キーパ
層２４および引き出し部４４と４６の間に置かれる。
【００２３】図７は、上述の両具体化での、スピンバル
ブ構造を持つ磁気抵抗センサ要素の転送曲線を示す。こ
の曲線は、検出している磁界に対するsinθの平均をプ
ロットしたもので、ピークからピークの信号変化の最大
値が0.77（図２に示した従来技術）から1.02に向上した
ことを示している。シールドされたスピンバルブを備え
たディスクのエア・ベアリング表面で、平均sinθ＝１
が、達成できる最良のものであることが実証された。上
記では、説明を簡単にするために、１つのディスクを備
えた磁気ディスク記憶装置での具体化を示したが、複数
のディスクを備えた装置でも具体化できるものである。
ブ構造を持つ磁気抵抗センサ要素の転送曲線を示す。こ
の曲線は、検出している磁界に対するsinθの平均をプ
ロットしたもので、ピークからピークの信号変化の最大
値が0.77（図２に示した従来技術）から1.02に向上した
ことを示している。シールドされたスピンバルブを備え
たディスクのエア・ベアリング表面で、平均sinθ＝１
が、達成できる最良のものであることが実証された。上
記では、説明を簡単にするために、１つのディスクを備
えた磁気ディスク記憶装置での具体化を示したが、複数
のディスクを備えた装置でも具体化できるものである。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、スピンバルブ構造にキーパ層
とスペーサ層を追加し、これにより、センサ要素が磁気
ディスクからのより大きな励起によって駆動され、従来
技術で可能であったよりも、より大きなピークからピー
クの信号変化を供する磁気抵抗センサ装置、およびそれ
を使用した高性能磁気ディスク装置を提供するものであ
る。
とスペーサ層を追加し、これにより、センサ要素が磁気
ディスクからのより大きな励起によって駆動され、従来
技術で可能であったよりも、より大きなピークからピー
クの信号変化を供する磁気抵抗センサ装置、およびそれ
を使用した高性能磁気ディスク装置を提供するものであ
る。
【図１】従来技術のスピンバルブ構造の磁化プロファイ
ルの曲線。
ルの曲線。
【図２】図１のスピンバルブ・センサの転送曲線。
【図３】本発明を具体化した磁気ディスク記憶装置。
【図４】本発明具体化の磁気抵抗センサの１つの構成を
示す透視図。
示す透視図。
【図５】図４のセンサを持った磁気抵抗センサ装置。
【図６】本発明具体化の、もう１つの磁気抵抗センサ構
成を示す透視図。
成を示す透視図。
【図７】本発明によって構成されたスピンバルブ・セン
サで得られる転送曲線。
サで得られる転送曲線。
１０ 磁気ディスク記憶装置 １１ 磁気ディスク １２ スピンドル １３ ディスク駆動モータ １４ 読み取り／書き取り複合ヘ
ッド １５ ボイスコイル・モータ １６ アクチュエータ・アーム １７ サスペンション １８ スライダー ２０ 磁気抵抗センサ要素 ２２ 基板 ２４ 磁束キーパ層 ２６、３２ スペーサ層 ２８ 自由層 ３４ 固定層 ３８ 反強磁性体層 ３０、３６、４０、４１ 磁化方向 ４２ キャップ層 ４４、４６ 引き出し部 ４８ 電源 ５０ 検出手段
ッド １５ ボイスコイル・モータ １６ アクチュエータ・アーム １７ サスペンション １８ スライダー ２０ 磁気抵抗センサ要素 ２２ 基板 ２４ 磁束キーパ層 ２６、３２ スペーサ層 ２８ 自由層 ３４ 固定層 ３８ 反強磁性体層 ３０、３６、４０、４１ 磁化方向 ４２ キャップ層 ４４、４６ 引き出し部 ４８ 電源 ５０ 検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド ユージーン ヘイム アメリカ合衆国 94062 カリフォルニア 州 レッドウッドシティー グランドスト リート 502 (72)発明者 ポー・カン ワン アメリカ合衆国 95120 カリフォルニア 州 サンホゼ シャドウブルックドライブ 1007
Claims (9)
- 【請求項１】 層状のスピンバルブ構造を備えた磁気抵
抗センサが、非磁性金属物質の薄層によって隔てられた
第１と第２の強磁性体物質の薄層を有し、ゼロ印加磁界
において上記第１層の磁化方向が上記磁気抵抗センサの
長手軸に実質的に平行で上記第２層の固定磁化方向に実
質的に垂直であり、さらに、上記層状のスピンバルブ構
造から薄いスペーサ層によって隔てられ、上記第２層の
磁化方向とは逆の固定磁化方向と上記第２層からの静磁
界を相殺するため第２層のものに実質的に等しいモーメ
ントと厚さの積を持つ薄いキーパ層を有する磁気抵抗セ
ンサと、 上記第１及び第２の層の間の強磁性体交換結合を相殺す
る符号と大きさの磁界を生ずるように、上記磁気抵抗セ
ンサに電流を流す手段と、 上記第１及び第２の層の磁界の回転の差による上記磁気
抵抗センサの抵抗の変動を、検出される磁界の関数とし
て検出する手段と、 を有する磁気抵抗センサ装置。 - 【請求項２】 基板を持ち、上記キーパ層が、上記第２
層の飽和保磁力と実質的に等しく上記第１層の飽和保磁
力より実質的に高い飽和保磁力を持ち、基板と第１層の
間に配置された請求項１に記載の磁気抵抗センサ装置。 - 【請求項３】 基板を持ち、上記キーパ層が、上記第１
層の飽和保磁力と実質的に等しく上記第２層の飽和保磁
力より実質的に低い飽和保磁力を持ち、基板と第１層の
間に配置された請求項１に記載の磁気抵抗センサ装置。 - 【請求項４】 上記第２層が上記第１層と上記キーパ層
の間に配置され、上記キーパ層が上記第２層の飽和保磁
力と実質的に等しい飽和保磁力を持つ磁性物質でできて
いる請求項１に記載の磁気抵抗センサ装置。 - 【請求項５】 磁気抵抗センサであって、 非磁性体金属の薄層によって隔てられた強磁性体物質の
第１及び第２の薄層を有し、ゼロ印加磁界において上記
第１層の磁化方向が上記磁気抵抗センサの長手軸と実質
的に平行であり上記第２層の固定磁化方向に実質的に垂
直である、層状のスピンバルブ構造と、 非磁性物質の薄いスペーサ層と、 上記層状のスピンバルブ構造から上記スペーサ層によっ
て隔てられ、上記第２層の磁化方向とは実質的に逆の固
定磁化方向と、上記第２層からの静磁界を相殺するため
上記第２層のものに実質的に等しいモーメントと厚さの
積を持つ、強磁性体物質でできた薄いキーパ層と、 を有する磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】 基板を持ち、上記キーパ層が上記第２層
の飽和保磁力と実質的に等しく上記第１層の飽和保磁力
より実質的に高い飽和保磁力を持ち、基板と第１層の間
に配置された請求項５に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項７】 基板を持ち、上記キーパ層が上記第１層
の飽和保磁力と実質的に等しく上記第２層の飽和保磁力
より実質的に低い飽和保磁力を持ち、基板と第１層の間
に配置された請求項５に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項８】 上記第２層が上記第１層と上記キーパ層
の間に配置され、上記キーパ層が上記第２層の飽和保磁
力と実質的に等しい飽和保磁力を持つ磁性物質でできて
いる請求項５に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項９】 データの書き込みと読み取りができる少
なくとも１つの磁気記憶ディスクと、 層状のスピンバルブ構造を備えた磁気抵抗センサが、非
磁性金属物質の薄層によって隔てられた第１と第２の強
磁性体物質の薄層を有し、ゼロ印加磁界において上記第
１層の磁化方向が上記磁気抵抗センサの長手軸に実質的
に平行で第２層の固定磁化方向に実質的に垂直であり、
さらに、上記層状のスピンバルブ構造から薄いスペーサ
層によって隔てられ、上記第２層の磁化方向とは逆の固
定磁化方向と上記第２層からの静磁界を相殺するため第
２層のものに実質的に等しいモーメントと厚さの積を持
つ薄いキーパ層を有する磁気抵抗センサを備えた磁気ト
ランスデューサと、 上記磁気トランスデューサに接続され、回転している上
記ディスクに対して上記トランスデューサを駆動するア
クチュエータ手段と、 上記第１及び第２の層の間の強磁性体交換結合を相殺す
る符号と大きさの磁界を生ずるように、上記磁気抵抗セ
ンサに電流を流す手段と、 上記ディスクから読み取ったデータから、検出される磁
界の関数として、上記第１及び第２の層の磁界の回転の
差による上記磁気抵抗センサの抵抗の変動を検出する手
段と、 を有する磁気記憶装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US7661793A | 1993-06-11 | 1993-06-11 | |
| US08/076,617 | 1993-06-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0855312A true JPH0855312A (ja) | 1996-02-27 |
| JP2784457B2 JP2784457B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=22133169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6106322A Expired - Fee Related JP2784457B2 (ja) | 1993-06-11 | 1994-04-22 | 磁気抵抗センサ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5508867A (ja) |
| EP (1) | EP0628835A3 (ja) |
| JP (1) | JP2784457B2 (ja) |
| SG (1) | SG44674A1 (ja) |
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