JPH09147326A - 磁気ディスク記録装置およびデュアル磁気抵抗センサ - Google Patents
磁気ディスク記録装置およびデュアル磁気抵抗センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デュアル差動スピン・バルブ構造を有する磁
気抵抗（ＭＲ）センサを提供する。 【解決手段】 スピン・バルブ３２，３４の各々が、非
磁性材料の薄膜３３，３９によって分離された、第１の
（自由）層３１，３９と、第２の（束縛）層３５，４３
とを有する。各スピン・バルブ３２，３４の強磁性材料
の束縛層３５，４３の磁化の方向を一定にし、それらの
配向を互いに逆平行に設定する。電流は、ＭＲセンサ３
０によって発生され、ＭＲセンサ３０の電圧の変化は、
検知される磁界の関数としての、強磁性材料の自由層３
１，３９の磁化の回転によって起こるＭＲセンサ３０の
抵抗の変化によって検知される。
気抵抗（ＭＲ）センサを提供する。 【解決手段】 スピン・バルブ３２，３４の各々が、非
磁性材料の薄膜３３，３９によって分離された、第１の
（自由）層３１，３９と、第２の（束縛）層３５，４３
とを有する。各スピン・バルブ３２，３４の強磁性材料
の束縛層３５，４３の磁化の方向を一定にし、それらの
配向を互いに逆平行に設定する。電流は、ＭＲセンサ３
０によって発生され、ＭＲセンサ３０の電圧の変化は、
検知される磁界の関数としての、強磁性材料の自由層３
１，３９の磁化の回転によって起こるＭＲセンサ３０の
抵抗の変化によって検知される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、磁気媒体
に記憶される読み取り情報信号用の磁気センサに関し、
特に、デュアル・スピン・バルブ構造を用いた、改善さ
れた磁気抵抗読み取りセンサに関する。
に記憶される読み取り情報信号用の磁気センサに関し、
特に、デュアル・スピン・バルブ構造を用いた、改善さ
れた磁気抵抗読み取りセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術では、磁気表面からのデータを
大きな線密度で読み取ることのできることがわかってい
る、磁気抵抗（ＭＲ）センサあるいはヘッドと呼ばれ
る、磁気読み取りトランスデューサを開示している。Ｍ
Ｒセンサは、磁気材料で作製される読み取りエレメント
の抵抗の変化によって、磁界信号を、読み取りエレメン
トによって検出される磁束の強度と方向の関数として検
出する。最近は、層状磁気センサの抵抗の変化が、非磁
性体層を経る磁性体層間の伝導電子のスピン依存性伝達
と、それに伴うスピン依存性散乱に起因する、様々なか
つさらに顕著な磁気抵抗効果が示されている。この磁気
抵抗効果は、時々、“巨大磁気抵抗（ｇｉａｎｔ ｍａ
ｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）”効果，あるいは単に
“巨大磁気抵抗（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉ
ｓｔａｎｃｅ）”と呼ばれている。
大きな線密度で読み取ることのできることがわかってい
る、磁気抵抗（ＭＲ）センサあるいはヘッドと呼ばれ
る、磁気読み取りトランスデューサを開示している。Ｍ
Ｒセンサは、磁気材料で作製される読み取りエレメント
の抵抗の変化によって、磁界信号を、読み取りエレメン
トによって検出される磁束の強度と方向の関数として検
出する。最近は、層状磁気センサの抵抗の変化が、非磁
性体層を経る磁性体層間の伝導電子のスピン依存性伝達
と、それに伴うスピン依存性散乱に起因する、様々なか
つさらに顕著な磁気抵抗効果が示されている。この磁気
抵抗効果は、時々、“巨大磁気抵抗（ｇｉａｎｔ ｍａ
ｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）”効果，あるいは単に
“巨大磁気抵抗（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉ
ｓｔａｎｃｅ）”と呼ばれている。
【０００３】米国特許第５，２０６，５９０号明細書で
は、非磁性体層によって分離される２つの非結合強磁性
体層間の抵抗が、この２つの磁性層の磁化の間の角度の
余弦（ｃｏｓｉｎｅ）によって変化し、また、強磁性体
層の１つの磁化の方向が一定である、ＭＲセンサを開示
している。このＭＲセンサは、“スピン・バルブ（ｓｐ
ｉｎ ｖａｌｖｅ）”と呼ばれ、巨大磁気抵抗効果に基
づいている。
は、非磁性体層によって分離される２つの非結合強磁性
体層間の抵抗が、この２つの磁性層の磁化の間の角度の
余弦（ｃｏｓｉｎｅ）によって変化し、また、強磁性体
層の１つの磁化の方向が一定である、ＭＲセンサを開示
している。このＭＲセンサは、“スピン・バルブ（ｓｐ
ｉｎ ｖａｌｖｅ）”と呼ばれ、巨大磁気抵抗効果に基
づいている。
【０００４】米国特許第５，２８７，２３８号明細書
は、多層デュアル・スピン・バルブ構造を有するＭＲセ
ンサを記載している。この構造は、磁化が一定の方向で
ある、強磁性材料の２つの外側層と、磁化が外部印加磁
界に応じて、自由に回転する強磁性材料の中間層とを有
する。
は、多層デュアル・スピン・バルブ構造を有するＭＲセ
ンサを記載している。この構造は、磁化が一定の方向で
ある、強磁性材料の２つの外側層と、磁化が外部印加磁
界に応じて、自由に回転する強磁性材料の中間層とを有
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、コ
モン・モード励起の下で、反対極性の信号を発生し、コ
モン・モード・ノイズを除去するデュアル・エレメント
磁気抵抗（ＭＲ）センサを提供することにある。
モン・モード励起の下で、反対極性の信号を発生し、コ
モン・モード・ノイズを除去するデュアル・エレメント
磁気抵抗（ＭＲ）センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるデュアルＭ
Ｒセンサは、第１および第２の層構造からなる。層構造
の各々は、非磁性材料の薄膜層によって分離された、第
１および第２の強磁性材料の薄膜層を有する。第１の層
における磁化の方向は、印加される外部磁界に応じて、
自由に回転する。第２の層における磁化の方向は、一定
の位置に保持され、外部磁界がＭＲセンサに印加される
ときに回転しない。層構造の各々は、各層構造に、第２
の強磁性材料層（“束縛層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅ
ｒ）”）の磁化の方向を一定にする手段をさらに有す
る。第１の層構造における強磁性材料の束縛層の磁化の
方向は、第２の層構造における強磁性材料の束縛層の磁
化方向に対して逆平行の方向に一定となる。ＭＲセンサ
にセンス電流を流すと、その変化が、層構造の各々の第
１の強磁性材料層（“自由層（ｆｒｅｅｌａｙｅ
ｒ）”）の磁化の回転により、外部磁界に応じたＭＲセ
ンサの抵抗率の変化を検知することができる。
Ｒセンサは、第１および第２の層構造からなる。層構造
の各々は、非磁性材料の薄膜層によって分離された、第
１および第２の強磁性材料の薄膜層を有する。第１の層
における磁化の方向は、印加される外部磁界に応じて、
自由に回転する。第２の層における磁化の方向は、一定
の位置に保持され、外部磁界がＭＲセンサに印加される
ときに回転しない。層構造の各々は、各層構造に、第２
の強磁性材料層（“束縛層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅ
ｒ）”）の磁化の方向を一定にする手段をさらに有す
る。第１の層構造における強磁性材料の束縛層の磁化の
方向は、第２の層構造における強磁性材料の束縛層の磁
化方向に対して逆平行の方向に一定となる。ＭＲセンサ
にセンス電流を流すと、その変化が、層構造の各々の第
１の強磁性材料層（“自由層（ｆｒｅｅｌａｙｅ
ｒ）”）の磁化の回転により、外部磁界に応じたＭＲセ
ンサの抵抗率の変化を検知することができる。
【０００７】第１および第２の層構造は、それぞれスピ
ン・バルブ構造からなり、第１の実施例においては、各
スピン・バルブ構造における強磁性材料の自由層は、Ｍ
Ｒ構造の外側層である。他の実施例においては、強磁性
材料の自由層は、ＭＲセンサの中央部にある。この２つ
のスピン・バルブ構造は、デュアルＭＲセンサの読み取
りギャップとして働く、比較的厚い非磁性スペーサ層に
よって分離されている。
ン・バルブ構造からなり、第１の実施例においては、各
スピン・バルブ構造における強磁性材料の自由層は、Ｍ
Ｒ構造の外側層である。他の実施例においては、強磁性
材料の自由層は、ＭＲセンサの中央部にある。この２つ
のスピン・バルブ構造は、デュアルＭＲセンサの読み取
りギャップとして働く、比較的厚い非磁性スペーサ層に
よって分離されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１においては、本発明が、図１
に示される磁気ディスク記憶装置において実施されたも
のとして説明されているが、本発明がまた、例えば磁気
テープ記録装置のような他の磁気記録装置、あるいはセ
ンサが磁界検出用に使用される、他のアプリケーション
に適用できることは明らかである。磁気ディスク記憶装
置は、スピンドル１４に支持され、ディスク駆動モータ
１８によって回転される、少なくとも１つの回転可能な
磁気ディスク１２を有している。各ディスク上の磁気記
録媒体は、ディスク１２上の同心のデータ・トラックの
環状パターン（図示されていない）の形状である。
に示される磁気ディスク記憶装置において実施されたも
のとして説明されているが、本発明がまた、例えば磁気
テープ記録装置のような他の磁気記録装置、あるいはセ
ンサが磁界検出用に使用される、他のアプリケーション
に適用できることは明らかである。磁気ディスク記憶装
置は、スピンドル１４に支持され、ディスク駆動モータ
１８によって回転される、少なくとも１つの回転可能な
磁気ディスク１２を有している。各ディスク上の磁気記
録媒体は、ディスク１２上の同心のデータ・トラックの
環状パターン（図示されていない）の形状である。
【０００９】ディスク１２には、少なくとも１つのスラ
イダ１３が配置され、各スライダ１３は、一般的に読み
取り／書き込みヘッドと呼ばれている、１つ以上の磁気
読み取り／書き込みトランスデューサ２１を支持する。
ディスク１２が回転する際、スライダ１３は、ディスク
表面２２の上を、半径方向内方および外方に移動し、ヘ
ッド２１は、必要なデータが記録されているディスクの
全ての部分にアクセスできる。各スライダ１３は、サス
ペンション１５によって、アクチュエータ・アーム１９
に取り付けられる。サスペンション１５は、スライダ１
３をディスク表面２２にバイアスする、小さなばね力を
有する。各アクチュエータ・アーム１９は、アクチュエ
ータ手段２７に取り付けられる。図１に示すアクチュエ
ータ手段は、例えば、ボイス・コイル・モータ（ＶＣ
Ｍ）とすることができる。ＶＣＭは、一定磁界内を移動
可能なコイルを有し、コイル移動の方向と速度とは、コ
ントローラにより供給されるモータ電流信号によって制
御される。
イダ１３が配置され、各スライダ１３は、一般的に読み
取り／書き込みヘッドと呼ばれている、１つ以上の磁気
読み取り／書き込みトランスデューサ２１を支持する。
ディスク１２が回転する際、スライダ１３は、ディスク
表面２２の上を、半径方向内方および外方に移動し、ヘ
ッド２１は、必要なデータが記録されているディスクの
全ての部分にアクセスできる。各スライダ１３は、サス
ペンション１５によって、アクチュエータ・アーム１９
に取り付けられる。サスペンション１５は、スライダ１
３をディスク表面２２にバイアスする、小さなばね力を
有する。各アクチュエータ・アーム１９は、アクチュエ
ータ手段２７に取り付けられる。図１に示すアクチュエ
ータ手段は、例えば、ボイス・コイル・モータ（ＶＣ
Ｍ）とすることができる。ＶＣＭは、一定磁界内を移動
可能なコイルを有し、コイル移動の方向と速度とは、コ
ントローラにより供給されるモータ電流信号によって制
御される。
【００１０】ディスク記憶装置の作動の際、ディスク１
２の回転は、スライダ１３とディスク表面２２との間
に、空気ベアリングを生成し、この空気ベアリングがス
ライダに上方向の力，すなわち揚力を与える。従って、
空気ベアリングは、サスペンション１５の小さなばね力
の平衡をとり、作動中は、小さなほぼ一定の空間だけ、
スライダ１３をディスク表面から離し、すぐ上方で支持
する。
２の回転は、スライダ１３とディスク表面２２との間
に、空気ベアリングを生成し、この空気ベアリングがス
ライダに上方向の力，すなわち揚力を与える。従って、
空気ベアリングは、サスペンション１５の小さなばね力
の平衡をとり、作動中は、小さなほぼ一定の空間だけ、
スライダ１３をディスク表面から離し、すぐ上方で支持
する。
【００１１】ディスク記憶装置の様々な構成部品は、ア
クセス制御信号および内部クロック信号のような、コン
トローラ２９によって発生される制御信号によって作動
を制御されている。一般的には、コントローラ２９は、
例えば論理制御回路，記憶手段，マイクロプロセッサか
ら成る。コントローラ２９は、ライン２３の駆動モータ
制御信号およびライン２８のシーク制御信号のような、
様々な装置の作動を制御する制御信号を発生する。ライ
ン２８の制御信号は、必要な電流プロファイルを与え、
関連するディスク１２上の必要なデータ・トラックに、
選択されたスライダ１３を最適に移動して配置する。読
み取りおよび書き込み信号は、記録チャンネル２５によ
って、読み取り／書き込みヘッド２１へ／から伝送され
る。
クセス制御信号および内部クロック信号のような、コン
トローラ２９によって発生される制御信号によって作動
を制御されている。一般的には、コントローラ２９は、
例えば論理制御回路，記憶手段，マイクロプロセッサか
ら成る。コントローラ２９は、ライン２３の駆動モータ
制御信号およびライン２８のシーク制御信号のような、
様々な装置の作動を制御する制御信号を発生する。ライ
ン２８の制御信号は、必要な電流プロファイルを与え、
関連するディスク１２上の必要なデータ・トラックに、
選択されたスライダ１３を最適に移動して配置する。読
み取りおよび書き込み信号は、記録チャンネル２５によ
って、読み取り／書き込みヘッド２１へ／から伝送され
る。
【００１２】上述した、一般的な磁気ディスク記憶装置
の説明と、それに伴う図１の説明は、単なる一般的な説
明である。ディスク記憶装置が多数のスライダを有する
ことができることは明らかである。
の説明と、それに伴う図１の説明は、単なる一般的な説
明である。ディスク記憶装置が多数のスライダを有する
ことができることは明らかである。
【００１３】次に、図２においては、本発明によるデュ
アル磁気抵抗（ＭＲ）読み取りセンサ３０が、第１およ
び第２の層構造を有し、この層構造の各々が、スピン・
バルブ構造３２，３４からなる。このスピン・バルブ構
造では、第１の，すなわち“自由（ｆｒｅｅ）”強磁性
体層３１，３９が、薄い非磁性体スペーサ層３３，４１
によって、磁化の方向が一定の第２の，すなわち“束縛
（ｐｉｎｎｅｄ）”強磁性体層３５，４３から分離され
ている。反強磁性材料層３７，４５は、束縛強磁性体層
３５，４３に隣接して、かつ、接触して付着され、束縛
層における磁化の方向を、交換結合によって一定にす
る。２つのスピン・バルブ構造は、基板上に形成され、
絶縁材料４７の薄層によって互いに分離されている。２
つの束縛層３５，４３における磁化の方向は、逆平行に
設定され（矢印３８，４４に示す）、その結果、外部磁
界に応じて磁気抵抗センサ３０の抵抗率の変化を、層構
造の各々の自由層３１，３９における磁化の回転によっ
て、差動的に検出できる。センサ読み取りエレメント
が、強磁性体／非磁性体／強磁性体の層構造を有する、
スピン・バルブ効果に基づくＭＲセンサは、上述した米
国特許第５，２０６，５９０号明細書に非常に詳細に記
載されており、その内容は本明細書に含まれる。
アル磁気抵抗（ＭＲ）読み取りセンサ３０が、第１およ
び第２の層構造を有し、この層構造の各々が、スピン・
バルブ構造３２，３４からなる。このスピン・バルブ構
造では、第１の，すなわち“自由（ｆｒｅｅ）”強磁性
体層３１，３９が、薄い非磁性体スペーサ層３３，４１
によって、磁化の方向が一定の第２の，すなわち“束縛
（ｐｉｎｎｅｄ）”強磁性体層３５，４３から分離され
ている。反強磁性材料層３７，４５は、束縛強磁性体層
３５，４３に隣接して、かつ、接触して付着され、束縛
層における磁化の方向を、交換結合によって一定にす
る。２つのスピン・バルブ構造は、基板上に形成され、
絶縁材料４７の薄層によって互いに分離されている。２
つの束縛層３５，４３における磁化の方向は、逆平行に
設定され（矢印３８，４４に示す）、その結果、外部磁
界に応じて磁気抵抗センサ３０の抵抗率の変化を、層構
造の各々の自由層３１，３９における磁化の回転によっ
て、差動的に検出できる。センサ読み取りエレメント
が、強磁性体／非磁性体／強磁性体の層構造を有する、
スピン・バルブ効果に基づくＭＲセンサは、上述した米
国特許第５，２０６，５９０号明細書に非常に詳細に記
載されており、その内容は本明細書に含まれる。
【００１４】強磁性材料の自由層３１，３９の磁化は、
互いに平行，すなわち同じ方向に向いており、また、外
部印加磁界がないときは、矢印３６，４２によって示す
ように、強磁性材料の束縛層３５，４３の磁化の方向に
対して、約９０度の角度に向いている。強磁性材料の束
縛層３５，４３の磁化の方向は、矢印３８，４４に示す
ように逆平行に一定である。従って強磁性材料の束縛層
３５，４３の磁化の方向は一定のままであるが、強磁性
材料の自由層３１，３９における磁化は、図２の自由層
３１，３９の矢印によって示されるように、外部印加磁
界（図２に示す磁界ｈのような）に応じて、その方向を
自由に回転する。
互いに平行，すなわち同じ方向に向いており、また、外
部印加磁界がないときは、矢印３６，４２によって示す
ように、強磁性材料の束縛層３５，４３の磁化の方向に
対して、約９０度の角度に向いている。強磁性材料の束
縛層３５，４３の磁化の方向は、矢印３８，４４に示す
ように逆平行に一定である。従って強磁性材料の束縛層
３５，４３の磁化の方向は一定のままであるが、強磁性
材料の自由層３１，３９における磁化は、図２の自由層
３１，３９の矢印によって示されるように、外部印加磁
界（図２に示す磁界ｈのような）に応じて、その方向を
自由に回転する。
【００１５】強磁性材料の自由層３１，３９における磁
化は、外部印加磁界がないときは、図２に示すように、
強磁性材料の束縛層３５および４３の磁化方向に対し
て、ほぼ９０度に向けられるのが好ましい。この配向
は、図２の矢印によって示されるように、磁化の回転の
両方向に対して等しく偏位するため、ＭＲセンサに対し
て、最大の感度を与える。この方向を生成するために
は、自由層３１，３９における磁化の方向に影響を与え
る、３つの競合する磁界を平衡させる必要がある。これ
らの磁界の１つは、自由層に到達する束縛層からの静磁
界であり、他の磁界は、束縛層と自由層との間の層間結
合磁界であり、第３の磁界は、センサを流れるセンス電
流ＩS （図６に示される）による磁界である。自由層の
磁化と束縛層の磁化との間で、ほぼ９０度の配向を実現
するのに必要なセンス電流は、そのセンサが使用される
アプリケーションに適した値となるように、層の材料と
厚さとを選択するのが望ましい。
化は、外部印加磁界がないときは、図２に示すように、
強磁性材料の束縛層３５および４３の磁化方向に対し
て、ほぼ９０度に向けられるのが好ましい。この配向
は、図２の矢印によって示されるように、磁化の回転の
両方向に対して等しく偏位するため、ＭＲセンサに対し
て、最大の感度を与える。この方向を生成するために
は、自由層３１，３９における磁化の方向に影響を与え
る、３つの競合する磁界を平衡させる必要がある。これ
らの磁界の１つは、自由層に到達する束縛層からの静磁
界であり、他の磁界は、束縛層と自由層との間の層間結
合磁界であり、第３の磁界は、センサを流れるセンス電
流ＩS （図６に示される）による磁界である。自由層の
磁化と束縛層の磁化との間で、ほぼ９０度の配向を実現
するのに必要なセンス電流は、そのセンサが使用される
アプリケーションに適した値となるように、層の材料と
厚さとを選択するのが望ましい。
【００１６】次に、図３，４，５には、図２のデュアル
ＭＲセンサの好適な実施例が示されている。デュアルＭ
Ｒセンサ３０は、適切な基板５０上に第１の層３２と第
２の層３４の層構造を有し、これら層構造３２，３４の
各々は、スピン・バルブ構造からなる。スピン・バルブ
構造３２，３４は、一方のスピン・バルブ構造を、他方
のスピン・バルブ構造から電気的に絶縁する絶縁材料か
らなる、比較的厚いスペーサ層４７によって分離され
る。２つのスピン・バルブ構造３２，３４は、絶縁材料
からなる２つのギャップ層Ｇ１，Ｇ２の間に形成され、
さらに、磁性材料からなる２つの磁気シールド層Ｓ１，
Ｓ２の間に形成されている。デュアルＭＲセンサ３０
は、周知の真空蒸着およびめっき技術を用いて作製され
る。例えば、第１のシールド層４９は、基板５０の表面
上にめっきすることができる。次に、第１のギャップ層
５１，第１のスピン・バルブ構造３２を形成する種々の
層，絶縁層４７，第２のスピン・バルブ３４を形成する
種々の層，第２のギャップ層５３が、例えば、スパッタ
リングによって付着されている。最後に、第２の磁気シ
ールド層５５が、第２のギャップ層５３の上にめっきさ
れる。
ＭＲセンサの好適な実施例が示されている。デュアルＭ
Ｒセンサ３０は、適切な基板５０上に第１の層３２と第
２の層３４の層構造を有し、これら層構造３２，３４の
各々は、スピン・バルブ構造からなる。スピン・バルブ
構造３２，３４は、一方のスピン・バルブ構造を、他方
のスピン・バルブ構造から電気的に絶縁する絶縁材料か
らなる、比較的厚いスペーサ層４７によって分離され
る。２つのスピン・バルブ構造３２，３４は、絶縁材料
からなる２つのギャップ層Ｇ１，Ｇ２の間に形成され、
さらに、磁性材料からなる２つの磁気シールド層Ｓ１，
Ｓ２の間に形成されている。デュアルＭＲセンサ３０
は、周知の真空蒸着およびめっき技術を用いて作製され
る。例えば、第１のシールド層４９は、基板５０の表面
上にめっきすることができる。次に、第１のギャップ層
５１，第１のスピン・バルブ構造３２を形成する種々の
層，絶縁層４７，第２のスピン・バルブ３４を形成する
種々の層，第２のギャップ層５３が、例えば、スパッタ
リングによって付着されている。最後に、第２の磁気シ
ールド層５５が、第２のギャップ層５３の上にめっきさ
れる。
【００１７】第１のスピン・バルブ構造３２は、第１の
強磁性材料薄膜層（自由層）３１と、第１の非磁性導電
材料薄膜層３３と、第２の強磁性材料薄膜層３５とから
なる。図３に示す特定の実施例においては、第２の強磁
性材料薄膜層（束縛層）３５の磁化の方向を一定にする
手段は、第１の反強磁性材料薄膜層３７からなる。すな
わち、第２の強磁性材料薄膜層３５における磁化は、反
強磁性体／強磁性体の交換結合によって一定となる。ス
ピン・バルブ構造３２の種々の連続層の適切な成長を促
進するために、シード層６１が、第１の強磁性体層３１
を付着する前に付着される。スピン・バルブ構造３２の
対向端部に形成された電気リード線５７は、外部回路へ
の電気的接続を与え、スピン・バルブ構造３２の中央活
性領域を定める。
強磁性材料薄膜層（自由層）３１と、第１の非磁性導電
材料薄膜層３３と、第２の強磁性材料薄膜層３５とから
なる。図３に示す特定の実施例においては、第２の強磁
性材料薄膜層（束縛層）３５の磁化の方向を一定にする
手段は、第１の反強磁性材料薄膜層３７からなる。すな
わち、第２の強磁性材料薄膜層３５における磁化は、反
強磁性体／強磁性体の交換結合によって一定となる。ス
ピン・バルブ構造３２の種々の連続層の適切な成長を促
進するために、シード層６１が、第１の強磁性体層３１
を付着する前に付着される。スピン・バルブ構造３２の
対向端部に形成された電気リード線５７は、外部回路へ
の電気的接続を与え、スピン・バルブ構造３２の中央活
性領域を定める。
【００１８】第２のスピン・バルブ構造３４は、第３の
強磁性材料薄膜層（自由層）３９と、第２の非磁性導電
性材料薄膜層４１と、第４の強磁性材料薄膜層（束縛
層）４３とからなる。図３，４，５に示す特定の実施例
においては、第４の強磁性材料の薄膜層４３の磁化の方
向を一定にする手段は、第２の反強磁性材料薄膜層４５
からなる。すなわち、第４の強磁性体層４３における磁
化は、反強磁性体／強磁性体の交換結合によって一定と
なる。第１のスピン・バルブ構造３２に関して上述した
様に、第２のシード層６３が、第３の強磁性体層３９を
付着する前に付着される。同様に、電気リード線５９
は、スピン・バルブ構造３４の対向する端部に形成され
る。
強磁性材料薄膜層（自由層）３９と、第２の非磁性導電
性材料薄膜層４１と、第４の強磁性材料薄膜層（束縛
層）４３とからなる。図３，４，５に示す特定の実施例
においては、第４の強磁性材料の薄膜層４３の磁化の方
向を一定にする手段は、第２の反強磁性材料薄膜層４５
からなる。すなわち、第４の強磁性体層４３における磁
化は、反強磁性体／強磁性体の交換結合によって一定と
なる。第１のスピン・バルブ構造３２に関して上述した
様に、第２のシード層６３が、第３の強磁性体層３９を
付着する前に付着される。同様に、電気リード線５９
は、スピン・バルブ構造３４の対向する端部に形成され
る。
【００１９】２つのスピン・バルブ構造３２，３４は、
一方のスピン・バルブ構造を他方のスピン・バルブ構造
から電気的に絶縁するため、非磁性の絶縁材料からなる
スペーサ層４７によって分離されている。酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），あるいは二酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ）のような材料が、この目的に適している。非磁性体
のスペーサ層４７は、また、２つのスピン・バルブ構造
３２，３４の自由層３１，３９を磁気的に減結合する働
きをする。スペーサ層４７は、さらに、デュアルＭＲセ
ンサ３０の読み取りギャップとなる。
一方のスピン・バルブ構造を他方のスピン・バルブ構造
から電気的に絶縁するため、非磁性の絶縁材料からなる
スペーサ層４７によって分離されている。酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），あるいは二酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ）のような材料が、この目的に適している。非磁性体
のスペーサ層４７は、また、２つのスピン・バルブ構造
３２，３４の自由層３１，３９を磁気的に減結合する働
きをする。スペーサ層４７は、さらに、デュアルＭＲセ
ンサ３０の読み取りギャップとなる。
【００２０】図２について上述した様に、自由層３１，
３９の磁化が、束縛層３５，４３の磁化に対して直角で
あり、さらに、束縛層３５，４３の磁化が、互いに逆平
行でなければならない。束縛層３５，４３における交換
結合磁界の方向，すなわち配向は、所望の方向を有する
磁界の存在下で、反強磁性材料のネール温度より高い温
度までその構造を加熱し、次に、その構造を冷却するこ
とによって設定されるので、著しく異なるネール温度を
有する種々の反強磁性材料が、２つの反強磁性体層３
７，４５のそれぞれに使用されることが必要である。図
３に示す好適な実施例では、第１の反強磁性体層３７の
材料は、例えば、比較的低いネール温度を有する、鉄マ
ンガン（ＦｅＭｎ），あるいは酸化ニッケル（ＮｉＯ）
とすることができ、第２の反強磁性体層４５の材料は、
例えば、比較的高いネール温度を有するニッケルマンガ
ン（ＮｉＭｎ）とすることができる。
３９の磁化が、束縛層３５，４３の磁化に対して直角で
あり、さらに、束縛層３５，４３の磁化が、互いに逆平
行でなければならない。束縛層３５，４３における交換
結合磁界の方向，すなわち配向は、所望の方向を有する
磁界の存在下で、反強磁性材料のネール温度より高い温
度までその構造を加熱し、次に、その構造を冷却するこ
とによって設定されるので、著しく異なるネール温度を
有する種々の反強磁性材料が、２つの反強磁性体層３
７，４５のそれぞれに使用されることが必要である。図
３に示す好適な実施例では、第１の反強磁性体層３７の
材料は、例えば、比較的低いネール温度を有する、鉄マ
ンガン（ＦｅＭｎ），あるいは酸化ニッケル（ＮｉＯ）
とすることができ、第２の反強磁性体層４５の材料は、
例えば、比較的高いネール温度を有するニッケルマンガ
ン（ＮｉＭｎ）とすることができる。
【００２１】第２のスピン・バルブ構造３４では、交換
結合磁界の配向は、所望の方向を有する印加磁界内で、
例えば、第２の反強磁性体層４５の材料ＮｉＭｎのネー
ル温度よりも高い温度からセンサ３０を冷却することに
よって設定される。次に、センサ３０は、１回目のアニ
ール処理の間に印加された磁界に対して、逆平行（１８
０度）に向けられた磁界を印加しながら、第１の反強磁
性体層３７の材料のネール温度よりも高い温度で、しか
し、第２の反強磁性体層４５のネール温度よりも低い温
度で、２回目のアニールが行われる。束縛層３５，４３
の磁化が、センサの空気ベアリングの表面，および媒体
の表面に対して直角であり、自由層３１，３９の磁化
が、静止状態（すなわち、印加される外部磁界がないと
き）において、センサの空気ベアリングの表面，および
媒体の表面に対して平行であることが好ましい。
結合磁界の配向は、所望の方向を有する印加磁界内で、
例えば、第２の反強磁性体層４５の材料ＮｉＭｎのネー
ル温度よりも高い温度からセンサ３０を冷却することに
よって設定される。次に、センサ３０は、１回目のアニ
ール処理の間に印加された磁界に対して、逆平行（１８
０度）に向けられた磁界を印加しながら、第１の反強磁
性体層３７の材料のネール温度よりも高い温度で、しか
し、第２の反強磁性体層４５のネール温度よりも低い温
度で、２回目のアニールが行われる。束縛層３５，４３
の磁化が、センサの空気ベアリングの表面，および媒体
の表面に対して直角であり、自由層３１，３９の磁化
が、静止状態（すなわち、印加される外部磁界がないと
き）において、センサの空気ベアリングの表面，および
媒体の表面に対して平行であることが好ましい。
【００２２】好適な実施例においては、強磁性体層３
１，３５，３９，４３は、コバルト（Ｃｏ），鉄（Ｆ
ｅ），ニッケル（Ｎｉ），およびそれらの合金、例え
ば、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ，一般にパーマロイと呼ばれ
る），ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ），鉄コバルト（Ｆ
ｅＣｏ）などの適切な磁性材料で作製できる。導電性ス
ペーサ層３３および４１は、例えば、銅（Ｃｕ），金
（Ｆｅ），銀（Ａｇ）などの非磁性の導電材料で作製で
きる。導電リード線５７，５９は、低い抵抗率の材料
（すなわち、良好な導体）で作製すべきであり、さら
に、リード線材料がセンサの空気ベアリング表面で露出
できるように、硬度と耐食性を有するべきである。例え
ば、タンタル（Ｔａ）が、リード線５７，５９に適した
材料である。第１と第２のギャップ層５１，５３は、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ，あるいはＳｉＯ2 などの非磁性の絶縁材料か
らなる。磁気シールド層４９，５５は、ＮｉＦｅ，ある
いはセンダスト（ＡｌＳｉＦｅ）などの高透磁率の磁性
材料からなる。好適な実施例では、第１のシールド・ギ
ャップＧ１は、ＮｉＦｅ，あるいはＡｌＳｉＦｅのいず
れかからなり、第２のシールド・ギャップＧ２は、Ｎｉ
Ｆｅからなる。図３に示すデュアルＭＲセンサ３０の特
定の実施例は、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０Å）／
Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／ＦｅＭｎ（１５０
Å）／Ａｌ2 Ｏ3 （５００Å）／Ｔａ（５０Å）／Ｎｉ
Ｆｅ（９０Å）／Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／Ｎ
ｉＭｎ（３００Å）の構造を有する。
１，３５，３９，４３は、コバルト（Ｃｏ），鉄（Ｆ
ｅ），ニッケル（Ｎｉ），およびそれらの合金、例え
ば、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ，一般にパーマロイと呼ばれ
る），ニッケルコバルト（ＮｉＣｏ），鉄コバルト（Ｆ
ｅＣｏ）などの適切な磁性材料で作製できる。導電性ス
ペーサ層３３および４１は、例えば、銅（Ｃｕ），金
（Ｆｅ），銀（Ａｇ）などの非磁性の導電材料で作製で
きる。導電リード線５７，５９は、低い抵抗率の材料
（すなわち、良好な導体）で作製すべきであり、さら
に、リード線材料がセンサの空気ベアリング表面で露出
できるように、硬度と耐食性を有するべきである。例え
ば、タンタル（Ｔａ）が、リード線５７，５９に適した
材料である。第１と第２のギャップ層５１，５３は、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ，あるいはＳｉＯ2 などの非磁性の絶縁材料か
らなる。磁気シールド層４９，５５は、ＮｉＦｅ，ある
いはセンダスト（ＡｌＳｉＦｅ）などの高透磁率の磁性
材料からなる。好適な実施例では、第１のシールド・ギ
ャップＧ１は、ＮｉＦｅ，あるいはＡｌＳｉＦｅのいず
れかからなり、第２のシールド・ギャップＧ２は、Ｎｉ
Ｆｅからなる。図３に示すデュアルＭＲセンサ３０の特
定の実施例は、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０Å）／
Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／ＦｅＭｎ（１５０
Å）／Ａｌ2 Ｏ3 （５００Å）／Ｔａ（５０Å）／Ｎｉ
Ｆｅ（９０Å）／Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／Ｎ
ｉＭｎ（３００Å）の構造を有する。
【００２３】次に、図４には、デュアルＭＲセンサ３０
の他の好適な実施例を示す。この実施例は、上述した図
３の実施例と類似している。図４に示すセンサ３０は、
非磁性体の絶縁スペーサ層４７によって、第２のスピン
・バルブ構造３８から電気的に絶縁された、第１のスピ
ン・バルブ構造３６を有している。第２のスピン・バル
ブ構造３８は、図３に示す第２のスピン・バルブ構造３
４と同じであるが、第１のスピン・バルブ構造３６は、
束縛層６５において磁化を実現する手段が、図３に示す
第１のスピン・バルブ構造３２とは異なる。
の他の好適な実施例を示す。この実施例は、上述した図
３の実施例と類似している。図４に示すセンサ３０は、
非磁性体の絶縁スペーサ層４７によって、第２のスピン
・バルブ構造３８から電気的に絶縁された、第１のスピ
ン・バルブ構造３６を有している。第２のスピン・バル
ブ構造３８は、図３に示す第２のスピン・バルブ構造３
４と同じであるが、第１のスピン・バルブ構造３６は、
束縛層６５において磁化を実現する手段が、図３に示す
第１のスピン・バルブ構造３２とは異なる。
【００２４】第１のスピン・バルブ構造３６は、シード
層６１，第１の強磁性体層（自由層）３１，第１の導電
性スペーサ層３３，第２の強磁性体層（束縛層）６５を
有する。束縛層６５は、第１の強磁性材料層６７，非磁
性材料の反強磁性体結合層６９，第２の強磁性材料層７
１を有する層構造である。スペーサ層４７は、第２の強
磁性体層７１の上に接触して付着される反強磁性材料か
らなる。強磁性体層７１と、反強磁性材料のスペーサ層
４７との間の交換結合によって、束縛層の第２の強磁性
体層７１内に有効磁界が誘導される。束縛層の第１の強
磁性体層６７は、束縛層の第２の強磁性体層７１と、反
強磁性的に結合されるので、両層は反強磁性体スペーサ
層４７に交換結合され、小さなかつ適度な外部印加磁界
により磁化が一定となる強磁性体層６７に有効磁界を与
える。
層６１，第１の強磁性体層（自由層）３１，第１の導電
性スペーサ層３３，第２の強磁性体層（束縛層）６５を
有する。束縛層６５は、第１の強磁性材料層６７，非磁
性材料の反強磁性体結合層６９，第２の強磁性材料層７
１を有する層構造である。スペーサ層４７は、第２の強
磁性体層７１の上に接触して付着される反強磁性材料か
らなる。強磁性体層７１と、反強磁性材料のスペーサ層
４７との間の交換結合によって、束縛層の第２の強磁性
体層７１内に有効磁界が誘導される。束縛層の第１の強
磁性体層６７は、束縛層の第２の強磁性体層７１と、反
強磁性的に結合されるので、両層は反強磁性体スペーサ
層４７に交換結合され、小さなかつ適度な外部印加磁界
により磁化が一定となる強磁性体層６７に有効磁界を与
える。
【００２５】上述した様に、この好適な実施例では、強
磁性体層は、適切な磁性材料からなり、導電性スペーサ
層３３および４１は、適切な非磁性の導電性材料からな
る。第１のスピン・バルブの束縛層６５の中では、反強
磁性体の結合層６９は、強磁性体層の間の逆平行結合を
促進するのに既知の、ルチニウム（Ｒｕ），クロム（Ｃ
ｒ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉｒ），または
他の材料，あるいはそれらの合金のような適切な非磁性
材料で作製できる。スペーサ層４７は、また、第２のス
ピン・バルブ構造３８から、第１のスピン・バルブ構造
３６を電気的に絶縁するので、スペーサ層４７は、Ｎｉ
Ｏのような反強磁性材料であり、かつ電気的絶縁材料で
なければならない。
磁性体層は、適切な磁性材料からなり、導電性スペーサ
層３３および４１は、適切な非磁性の導電性材料からな
る。第１のスピン・バルブの束縛層６５の中では、反強
磁性体の結合層６９は、強磁性体層の間の逆平行結合を
促進するのに既知の、ルチニウム（Ｒｕ），クロム（Ｃ
ｒ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉｒ），または
他の材料，あるいはそれらの合金のような適切な非磁性
材料で作製できる。スペーサ層４７は、また、第２のス
ピン・バルブ構造３８から、第１のスピン・バルブ構造
３６を電気的に絶縁するので、スペーサ層４７は、Ｎｉ
Ｏのような反強磁性材料であり、かつ電気的絶縁材料で
なければならない。
【００２６】反強磁性体スペーサ層４７と組合わせて、
層状の束縛層６５を使用することは、センサ内で使用さ
れる２つの反強磁性材料のネール温度よりも高い温度で
１回の加熱／冷却処理だけを用いて、第１および第２の
スピン・バルブ構造３６，３８の束縛層６５，４３内に
それぞれ逆平行な磁界をそれぞれ誘導することを可能に
する。従って、束縛層の第２の強磁性体層７１において
交換結合によって誘導される磁界は、束縛層４３におい
て誘導される磁界に対して平行であるが、導電性スペー
サ層３３に隣接する、束縛層の第１の強磁性体層６７に
おいて静磁気結合によって誘導される磁界は、束縛層４
３の磁界に対して逆平行となる。
層状の束縛層６５を使用することは、センサ内で使用さ
れる２つの反強磁性材料のネール温度よりも高い温度で
１回の加熱／冷却処理だけを用いて、第１および第２の
スピン・バルブ構造３６，３８の束縛層６５，４３内に
それぞれ逆平行な磁界をそれぞれ誘導することを可能に
する。従って、束縛層の第２の強磁性体層７１において
交換結合によって誘導される磁界は、束縛層４３におい
て誘導される磁界に対して平行であるが、導電性スペー
サ層３３に隣接する、束縛層の第１の強磁性体層６７に
おいて静磁気結合によって誘導される磁界は、束縛層４
３の磁界に対して逆平行となる。
【００２７】図４に示すデュアルＭＲセンサ３０の特定
の実施例は、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０Å）／Ｃ
ｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／Ｒｕ（４Å）／Ｃｏ
（４０）Å／ＮｉＯ（４００Å）／Ｔａ（５０Å）／Ｎ
ｉＦｅ（９０Å）／Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／
ＦｅＭｎ（１５０Å）の構造を有する。束縛層６５，４
３の磁化の所望の逆平行の配向を実現するためには、Ｒ
ｕの反強磁性体結合層６９の厚さを、４〜６Åの範囲と
し、第１および第２のＣｏ層６７，７１の厚さを、約１
０Åほど異ならせるべきである。好適な実施例では、Ｒ
ｕの結合層６９の厚さは４〜６Åに選択され、Ｃｏ層６
７，７１の間で、大きな反強磁性体の交換結合を行う。
この処理のさらに詳細な説明としては、本明細書の内容
に含まれるＰａｒｋｉｎらのＰｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔ
ｔ．，Ｖｏｌ．６４，第２０３４頁（１９９０）を参照
されたい。２つのＣｏ層６７，７１の間の厚さの差は、
本明細書の内容に含まれる米国特許第５，４０８，３７
７号明細書にさらに詳細に説明されているように、束縛
層６５の磁化および磁気異方性を決定する。束縛層６
５，４３の正味の磁化の大きさは、センサの自由層３
１，３９に働く、減磁界の大きさを決定する。減磁界
は、非磁性スペーサ層３３，４１をそれぞれ横切る、自
由層，束縛層間、３１，６５間，および３９，４３間の
強磁性結合を伴う減磁界と、センサのバイアス電流（セ
ンス電流）によって発生される磁界とが、静止バイアス
点を決定する（すなわち、外部磁界のないときの、自由
層の磁化の配向）。従って、２つのＣｏ層６７，７１間
の厚さの差は、最適のバイアス点を実現するように選択
される。
の実施例は、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０Å）／Ｃ
ｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／Ｒｕ（４Å）／Ｃｏ
（４０）Å／ＮｉＯ（４００Å）／Ｔａ（５０Å）／Ｎ
ｉＦｅ（９０Å）／Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／
ＦｅＭｎ（１５０Å）の構造を有する。束縛層６５，４
３の磁化の所望の逆平行の配向を実現するためには、Ｒ
ｕの反強磁性体結合層６９の厚さを、４〜６Åの範囲と
し、第１および第２のＣｏ層６７，７１の厚さを、約１
０Åほど異ならせるべきである。好適な実施例では、Ｒ
ｕの結合層６９の厚さは４〜６Åに選択され、Ｃｏ層６
７，７１の間で、大きな反強磁性体の交換結合を行う。
この処理のさらに詳細な説明としては、本明細書の内容
に含まれるＰａｒｋｉｎらのＰｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔ
ｔ．，Ｖｏｌ．６４，第２０３４頁（１９９０）を参照
されたい。２つのＣｏ層６７，７１の間の厚さの差は、
本明細書の内容に含まれる米国特許第５，４０８，３７
７号明細書にさらに詳細に説明されているように、束縛
層６５の磁化および磁気異方性を決定する。束縛層６
５，４３の正味の磁化の大きさは、センサの自由層３
１，３９に働く、減磁界の大きさを決定する。減磁界
は、非磁性スペーサ層３３，４１をそれぞれ横切る、自
由層，束縛層間、３１，６５間，および３９，４３間の
強磁性結合を伴う減磁界と、センサのバイアス電流（セ
ンス電流）によって発生される磁界とが、静止バイアス
点を決定する（すなわち、外部磁界のないときの、自由
層の磁化の配向）。従って、２つのＣｏ層６７，７１間
の厚さの差は、最適のバイアス点を実現するように選択
される。
【００２８】続いて、図５には、デュアルＭＲセンサ３
０の他の好適な実施例を示す。この実施例は、上述した
図４の実施例に類似している。図５に示すセンサ３０
は、非磁性体の絶縁スペーサ層４７によって、第２のス
ピン・バルブ構造４４から電気的に絶縁された、第１の
スピン・バルブ構造４２を有し、第１のスピン・バルブ
構造４２は、束縛層７３に交換結合磁界を与える材料を
使用する点で、図４の第１のスピン・バルブ構造３６と
は異なっている。
０の他の好適な実施例を示す。この実施例は、上述した
図４の実施例に類似している。図５に示すセンサ３０
は、非磁性体の絶縁スペーサ層４７によって、第２のス
ピン・バルブ構造４４から電気的に絶縁された、第１の
スピン・バルブ構造４２を有し、第１のスピン・バルブ
構造４２は、束縛層７３に交換結合磁界を与える材料を
使用する点で、図４の第１のスピン・バルブ構造３６と
は異なっている。
【００２９】第１のスピン・バルブ構造４２は、シード
層６１，第１の強磁性体層（自由層）３１，第１の導電
性スペーサ層３３，第２の層状強磁性体層（束縛層）７
３，第１の反強磁性体層３７を有している。束縛層７３
は、第１の強磁性体層７５，第２の強磁性体層７９，第
１および第２の強磁性体層７５，７９を分離する減結合
層７７を有する。第１の反強磁性体層３７は、束縛層の
第２の強磁性体層７９の上に直接接触して付着されてい
る。第１の反強磁性体層３７との交換結合によって、第
２の強磁性体層７９に有効磁界が誘導される。次に、束
縛層の第２の強磁性体層７９との反強磁性体結合によっ
て、束縛層の第１の強磁性体層７５内に有効磁界が誘導
され、有効磁界は、小さなかつ適度な外部印加磁界内
で、強磁性体層７５の磁化を一定にする。
層６１，第１の強磁性体層（自由層）３１，第１の導電
性スペーサ層３３，第２の層状強磁性体層（束縛層）７
３，第１の反強磁性体層３７を有している。束縛層７３
は、第１の強磁性体層７５，第２の強磁性体層７９，第
１および第２の強磁性体層７５，７９を分離する減結合
層７７を有する。第１の反強磁性体層３７は、束縛層の
第２の強磁性体層７９の上に直接接触して付着されてい
る。第１の反強磁性体層３７との交換結合によって、第
２の強磁性体層７９に有効磁界が誘導される。次に、束
縛層の第２の強磁性体層７９との反強磁性体結合によっ
て、束縛層の第１の強磁性体層７５内に有効磁界が誘導
され、有効磁界は、小さなかつ適度な外部印加磁界内
で、強磁性体層７５の磁化を一定にする。
【００３０】図４について上述したように、層状の束縛
層７３を第１の反強磁性体層３７と組み合わせて使用す
ると、１回の加熱／冷却処理のみを行って、束縛層の第
１の強磁性体層７５内と、第２のスピン・バルブ構造４
４の束縛層４３内とに、一定の逆平行の磁界が誘導でき
る。
層７３を第１の反強磁性体層３７と組み合わせて使用す
ると、１回の加熱／冷却処理のみを行って、束縛層の第
１の強磁性体層７５内と、第２のスピン・バルブ構造４
４の束縛層４３内とに、一定の逆平行の磁界が誘導でき
る。
【００３１】図５に示すデュアルＭＲセンサ３０の特定
の実施例においては、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０
Å）／Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／Ｒｕ（４Å）
／Ｃｏ（４０Å）／ＦｅＭｎ（１５０Å）／Ａｌ2 Ｏ3
（５００Å）／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０Å）／
Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／ＦｅＭｎ（１５０
Å）の構造を有する。束縛層７３，４３に磁化を設定す
る、一回のアニール処理のみを行うと、第１および第２
の反強磁性体層３７，４５に対して、ネール温度が異な
る、異なる材料を使用する必要がない。この実施例にお
いて、スペーサ層４７は、２つのスピン・バルブ構造４
２，４４を電気的に絶縁するだけであるので、スペーサ
層は、Ａｌ2 Ｏ3 ，あるいはＳｉＯ2 などの適切な絶縁
材料で形成できる。
の実施例においては、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０
Å）／Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／Ｒｕ（４Å）
／Ｃｏ（４０Å）／ＦｅＭｎ（１５０Å）／Ａｌ2 Ｏ3
（５００Å）／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（９０Å）／
Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（３０Å）／ＦｅＭｎ（１５０
Å）の構造を有する。束縛層７３，４３に磁化を設定す
る、一回のアニール処理のみを行うと、第１および第２
の反強磁性体層３７，４５に対して、ネール温度が異な
る、異なる材料を使用する必要がない。この実施例にお
いて、スペーサ層４７は、２つのスピン・バルブ構造４
２，４４を電気的に絶縁するだけであるので、スペーサ
層は、Ａｌ2 Ｏ3 ，あるいはＳｉＯ2 などの適切な絶縁
材料で形成できる。
【００３２】次に、図６には、図３，４，５に関して上
述したデュアルＭＲセンサ３０を用いた、差動検出回路
を示すブロック図が示される。電流源８１は、第１のス
ピン・バルブ構造に一定のバイアス電流，すなわちセン
ス電流ＩS を与える。同様に、電流源８３は、第２のス
ピン・バルブ構造に一定のセンス電流ＩS を与える。こ
れらの電流は、両スピン・バルブ構造を同方向に流れ
る。各スピン・バルブ構造の出力信号は、差動増幅器８
５の反対極性の入力にそれぞれ送られる。両スピン・バ
ルブ構造における、束縛層の逆平行の磁化は、磁気ディ
スク上に記憶される磁気データ信号のような、印加され
た外部磁界に応じて、この２つのスピン・バルブ構造
で、反対の抵抗の変化を与える。抵抗の変化、従って出
力信号は、差動検出器８５で加算され、より大きな感度
を与える。差動検出器８５を使用すると、熱変動（ｔｈ
ｅｒｍａｌ ａｓｐｅｒｉｔｉｅｓ）などによる、コモ
ン・モード・ノイズが除去される。
述したデュアルＭＲセンサ３０を用いた、差動検出回路
を示すブロック図が示される。電流源８１は、第１のス
ピン・バルブ構造に一定のバイアス電流，すなわちセン
ス電流ＩS を与える。同様に、電流源８３は、第２のス
ピン・バルブ構造に一定のセンス電流ＩS を与える。こ
れらの電流は、両スピン・バルブ構造を同方向に流れ
る。各スピン・バルブ構造の出力信号は、差動増幅器８
５の反対極性の入力にそれぞれ送られる。両スピン・バ
ルブ構造における、束縛層の逆平行の磁化は、磁気ディ
スク上に記憶される磁気データ信号のような、印加され
た外部磁界に応じて、この２つのスピン・バルブ構造
で、反対の抵抗の変化を与える。抵抗の変化、従って出
力信号は、差動検出器８５で加算され、より大きな感度
を与える。差動検出器８５を使用すると、熱変動（ｔｈ
ｅｒｍａｌ ａｓｐｅｒｉｔｉｅｓ）などによる、コモ
ン・モード・ノイズが除去される。
【００３３】次に、図７にはまた、本発明によるデュア
ルＭＲセンサの他の好適な実施例が示される。デュアル
ＭＲセンサ９０は、導電材料，あるいは絶縁材料のいず
れかで形成できる非磁性体のスペーサ層９９によって分
離された、第１のスピン・バルブ構造９２，第２のスピ
ン・バルブ構造９４を有している。各スピン・バルブ構
造９２，９４は、第１の（自由）強磁性体層９７，１０
１を有し、薄い非磁性体の導電体層９５，１０３によっ
て、第２の（束縛）強磁性体層９３，１０５から分離さ
れる。束縛する層９１，１０７は、それぞれ束縛強磁性
体層９３，１０５に隣接して形成され、束縛層の強磁性
体層９３，１０５の各々において磁化の方向を一定にす
る手段を与える。図２について上述した様に、各束縛層
９３，１０５における磁化の方向が、他の束縛層に対し
て、逆平行に一定となる（それぞれ矢印１０９，１１
７）。自由層の強磁性体層９７，１０１の各々における
磁化の方向は、束縛層９３，１０５における磁化の方向
に対して直角に設定され（それぞれ矢印１１１，１１
３）、印加される外部磁界に応じて、自由に回転され
る。
ルＭＲセンサの他の好適な実施例が示される。デュアル
ＭＲセンサ９０は、導電材料，あるいは絶縁材料のいず
れかで形成できる非磁性体のスペーサ層９９によって分
離された、第１のスピン・バルブ構造９２，第２のスピ
ン・バルブ構造９４を有している。各スピン・バルブ構
造９２，９４は、第１の（自由）強磁性体層９７，１０
１を有し、薄い非磁性体の導電体層９５，１０３によっ
て、第２の（束縛）強磁性体層９３，１０５から分離さ
れる。束縛する層９１，１０７は、それぞれ束縛強磁性
体層９３，１０５に隣接して形成され、束縛層の強磁性
体層９３，１０５の各々において磁化の方向を一定にす
る手段を与える。図２について上述した様に、各束縛層
９３，１０５における磁化の方向が、他の束縛層に対し
て、逆平行に一定となる（それぞれ矢印１０９，１１
７）。自由層の強磁性体層９７，１０１の各々における
磁化の方向は、束縛層９３，１０５における磁化の方向
に対して直角に設定され（それぞれ矢印１１１，１１
３）、印加される外部磁界に応じて、自由に回転され
る。
【００３４】次に、図８には、図７のデュアルＭＲセン
サ９０の特定の実施例が示される。第１および第２のス
ピン・バルブ構造９２，９４は、絶縁スペーサ層９９に
よってそれぞれ分離され、適切な基板８７上に形成され
る絶縁体層８９上に、真空蒸着技術によって形成され
る。絶縁体層８９は、図３に示すような第１のギャップ
層Ｇ１に類似している。
サ９０の特定の実施例が示される。第１および第２のス
ピン・バルブ構造９２，９４は、絶縁スペーサ層９９に
よってそれぞれ分離され、適切な基板８７上に形成され
る絶縁体層８９上に、真空蒸着技術によって形成され
る。絶縁体層８９は、図３に示すような第１のギャップ
層Ｇ１に類似している。
【００３５】基板８７は、図３に示された第１の磁気シ
ールド層Ｓ１のような、従来上既知の付加的な層を有す
る。第１のスピン・バルブ構造９２は、非磁性の導電性
スペーサ層９５によって分離されている、第１の強磁性
体層９７（自由層）と、第２の強磁性体層９３（束縛
層）からなる。図４と図５について上述したように、図
４と図５では、束縛層９３は、薄い非磁性体の減結合層
１２３によってそれぞれ分離された、第１および第２の
強磁性体層１２１，１２５を有する。
ールド層Ｓ１のような、従来上既知の付加的な層を有す
る。第１のスピン・バルブ構造９２は、非磁性の導電性
スペーサ層９５によって分離されている、第１の強磁性
体層９７（自由層）と、第２の強磁性体層９３（束縛
層）からなる。図４と図５について上述したように、図
４と図５では、束縛層９３は、薄い非磁性体の減結合層
１２３によってそれぞれ分離された、第１および第２の
強磁性体層１２１，１２５を有する。
【００３６】絶縁体層８９は、ＮｉＯなどの反強磁性材
料よりなる。束縛層の第１の強磁性体層１２１は、反強
磁性体の絶縁層８９の表面上に直接接触して付着され
る。反強磁性材料の絶縁層８９との交換結合によって、
強磁性体層１２１に磁界が誘導され、静磁気結合によっ
て、第２の強磁性体層１２５に磁界を与える。第２のス
ピン・バルブ構造は、非磁性の導電性スペーサ層１０３
によって分離された、第１の強磁性体層１０１（自由
層）と、第２の強磁性体層１０５（束縛層）とを有す
る。反強磁性体層１０７は、第２の強磁性体層１０５の
上に接触して形成され、交換結合によって、束縛層に磁
界を与える。各スピン・バルブ構造の自由層９７，１０
１は、センサ構造の中央の絶縁スペーサ層９９の対向す
る側に隣接して付着される。スペーサ層９９は、非磁性
（電気的絶縁）材料でできており、２つのスピンバルブ
構造９２，９４の自由層９７，１０１の間で、それぞれ
磁気減結合を与える。
料よりなる。束縛層の第１の強磁性体層１２１は、反強
磁性体の絶縁層８９の表面上に直接接触して付着され
る。反強磁性材料の絶縁層８９との交換結合によって、
強磁性体層１２１に磁界が誘導され、静磁気結合によっ
て、第２の強磁性体層１２５に磁界を与える。第２のス
ピン・バルブ構造は、非磁性の導電性スペーサ層１０３
によって分離された、第１の強磁性体層１０１（自由
層）と、第２の強磁性体層１０５（束縛層）とを有す
る。反強磁性体層１０７は、第２の強磁性体層１０５の
上に接触して形成され、交換結合によって、束縛層に磁
界を与える。各スピン・バルブ構造の自由層９７，１０
１は、センサ構造の中央の絶縁スペーサ層９９の対向す
る側に隣接して付着される。スペーサ層９９は、非磁性
（電気的絶縁）材料でできており、２つのスピンバルブ
構造９２，９４の自由層９７，１０１の間で、それぞれ
磁気減結合を与える。
【００３７】導電リード線１１９は、スピン・バルブ構
造９２，９４の対向する端部に形成され、各端部におい
て共にスピン・バルブ構造９２，９４を短絡し、センサ
９０の中央活性領域（すなわち、印加される磁気信号に
応答するセンサ９０の領域）を定める。センサ活性領域
は、また、センサのトラックの幅を定める。導電リード
線１１９は、電流手段１２９およびセンス手段１２７の
ような外部回路に、センサ９０を結合する。電流手段１
２９は、センサ９０にセンス電流Ｉｓを流す。センス手
段１２７は、印加される外部磁界に応じて、センサ９０
の出力信号を検出する。
造９２，９４の対向する端部に形成され、各端部におい
て共にスピン・バルブ構造９２，９４を短絡し、センサ
９０の中央活性領域（すなわち、印加される磁気信号に
応答するセンサ９０の領域）を定める。センサ活性領域
は、また、センサのトラックの幅を定める。導電リード
線１１９は、電流手段１２９およびセンス手段１２７の
ような外部回路に、センサ９０を結合する。電流手段１
２９は、センサ９０にセンス電流Ｉｓを流す。センス手
段１２７は、印加される外部磁界に応じて、センサ９０
の出力信号を検出する。
【００３８】本発明の実施例によると、強磁性体層９
３，９７，１０１，１０５は、例えば、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎ
ｉのような適切な磁性材料、およびＮｉＦｅ，ＮｉＣ
ｏ，ＦｅＣｏのようなそれらの合金で作製できる。層状
の強磁性体層９３については、上述したように作製され
る。図８に示す特定の実施例においては、強磁性体層９
３，９７，１０１，１０５は、あるいはまた、例えばＮ
ｉＦｅのような第１の強磁性材料層、および例えば、Ｃ
ｏのような第２の強磁性材料の“ナノ層”と呼ばれる薄
層を有することができる。ナノ層の構造は、米国特許第
５，３４１，２６１号明細書に記載されており、その内
容は本明細書に含まれる。第２の強磁性材料のナノ層
は、第１の強磁性材料層と、非磁性体のスペーサ層との
間の界面に付着される。好適な強磁性体層は、ＮｉＦｅ
の薄膜層９３、およびＣｏの約７〜２０Åの厚さのナノ
層９３ａである。強磁性材料層９７，９７ａ，１０１，
１０１ａ，１０５，１０５ａもまた、このデュアル層構
造を有する。このデュアル層構造は、抵抗の大きな変化
と、低い飽和保磁力と、低い磁気異方性とを有する。さ
らに、この磁気パラメータの組み合わせは、いずれかの
強磁性材料の単一層によっては得られないものである。
３，９７，１０１，１０５は、例えば、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎ
ｉのような適切な磁性材料、およびＮｉＦｅ，ＮｉＣ
ｏ，ＦｅＣｏのようなそれらの合金で作製できる。層状
の強磁性体層９３については、上述したように作製され
る。図８に示す特定の実施例においては、強磁性体層９
３，９７，１０１，１０５は、あるいはまた、例えばＮ
ｉＦｅのような第１の強磁性材料層、および例えば、Ｃ
ｏのような第２の強磁性材料の“ナノ層”と呼ばれる薄
層を有することができる。ナノ層の構造は、米国特許第
５，３４１，２６１号明細書に記載されており、その内
容は本明細書に含まれる。第２の強磁性材料のナノ層
は、第１の強磁性材料層と、非磁性体のスペーサ層との
間の界面に付着される。好適な強磁性体層は、ＮｉＦｅ
の薄膜層９３、およびＣｏの約７〜２０Åの厚さのナノ
層９３ａである。強磁性材料層９７，９７ａ，１０１，
１０１ａ，１０５，１０５ａもまた、このデュアル層構
造を有する。このデュアル層構造は、抵抗の大きな変化
と、低い飽和保磁力と、低い磁気異方性とを有する。さ
らに、この磁気パラメータの組み合わせは、いずれかの
強磁性材料の単一層によっては得られないものである。
【００３９】非磁性体スペーサ層３３，３８は、例えば
Ｃｕ，あるいはＡｇ，Ａｕ，またはそれらの合金のよう
な他の適切な導電金属からなる。導電リード線１１９
は、Ｔａのような適切な導電材料で作製できる。反強磁
性材料層１０７は、例えば、ＦｅＭｎ，あるいはＭｉＭ
ｎで作製できる。絶縁層８９は、またＮｉＯのような電
気的絶縁を行う反強磁性材料で作製できる。第１のスピ
ン・バルブ構造９２内に、層状の束縛層９３を使用する
と、束縛層９３，１０５内の磁化の方向を、１回の加熱
／冷却処理のみを行って、互いに対して逆平行に設定で
きる。あるいはまた、束縛強磁性体層９３，１０５の磁
化の方向は、隣接する硬質磁性体層を使用して、あるい
は束縛層９３，１０５に対して十分高い飽和保磁力を有
する材料を使用して一定にすることができる。
Ｃｕ，あるいはＡｇ，Ａｕ，またはそれらの合金のよう
な他の適切な導電金属からなる。導電リード線１１９
は、Ｔａのような適切な導電材料で作製できる。反強磁
性材料層１０７は、例えば、ＦｅＭｎ，あるいはＭｉＭ
ｎで作製できる。絶縁層８９は、またＮｉＯのような電
気的絶縁を行う反強磁性材料で作製できる。第１のスピ
ン・バルブ構造９２内に、層状の束縛層９３を使用する
と、束縛層９３，１０５内の磁化の方向を、１回の加熱
／冷却処理のみを行って、互いに対して逆平行に設定で
きる。あるいはまた、束縛強磁性体層９３，１０５の磁
化の方向は、隣接する硬質磁性体層を使用して、あるい
は束縛層９３，１０５に対して十分高い飽和保磁力を有
する材料を使用して一定にすることができる。
【００４０】図９には、図７，図８に示されたデュアル
ＭＲセンサについて、センサを横断する位置に対する計
算されたセンサ電流密度を示す、一連の３つの関係する
グラフが示されている。デュアルＭＲセンサ９０のこの
特定の実施例では、ＮｉＯ（４００Å）／Ｃｏ（３０
Å）／Ｒｕ（６Å）／Ｃｏ（４０Å）／Ｃｕ（２５Å）
／Ｃｏ（２０Å）／ＮｉＦｅ（７０Å）／Ｔａ（５００
Å）／ＮｉＦｅ（７０Å）／Ｃｏ（２０Å）／Ｃｕ（２
５Å）／Ｃｏ（２０Å）／ＮｉＦｅ（３０Å）／ＦｅＭ
ｎ（２００Å）の構造を有する。上段のグラフにおい
て、自由層と束縛層との間に、逆平行のアライメントが
推定される。スピン・アップ曲線を点線として示し、ス
ピン・ダウン曲線を実線で示し、総電流密度を一点鎖線
で示す。中段のグラフは、逆平行アライメント（一点鎖
線）と平行アライメント（実線）との両方について全電
流密度を示し、下段のグラフは、中段のグラフによって
示された２つの曲線間の差を示したものである。
ＭＲセンサについて、センサを横断する位置に対する計
算されたセンサ電流密度を示す、一連の３つの関係する
グラフが示されている。デュアルＭＲセンサ９０のこの
特定の実施例では、ＮｉＯ（４００Å）／Ｃｏ（３０
Å）／Ｒｕ（６Å）／Ｃｏ（４０Å）／Ｃｕ（２５Å）
／Ｃｏ（２０Å）／ＮｉＦｅ（７０Å）／Ｔａ（５００
Å）／ＮｉＦｅ（７０Å）／Ｃｏ（２０Å）／Ｃｕ（２
５Å）／Ｃｏ（２０Å）／ＮｉＦｅ（３０Å）／ＦｅＭ
ｎ（２００Å）の構造を有する。上段のグラフにおい
て、自由層と束縛層との間に、逆平行のアライメントが
推定される。スピン・アップ曲線を点線として示し、ス
ピン・ダウン曲線を実線で示し、総電流密度を一点鎖線
で示す。中段のグラフは、逆平行アライメント（一点鎖
線）と平行アライメント（実線）との両方について全電
流密度を示し、下段のグラフは、中段のグラフによって
示された２つの曲線間の差を示したものである。
【００４１】図１０はさらに、図９の実施例の１つのス
ピン・バルブ構造の電流密度を示した、拡大グラフであ
る。このグラフは、ＮｉＯ層の後から始まり、スピン・
バルブ構造について、全電流密度に対する各層の寄与の
程度を示したものである。図９，１０に示すグラフは代
表的なバルブであり、スピン・バルブ・センサの作動を
説明している。特定の実施例についてのバルブは、スピ
ン・バルブ構造の種々の層の厚さと材料の関数として変
化する。
ピン・バルブ構造の電流密度を示した、拡大グラフであ
る。このグラフは、ＮｉＯ層の後から始まり、スピン・
バルブ構造について、全電流密度に対する各層の寄与の
程度を示したものである。図９，１０に示すグラフは代
表的なバルブであり、スピン・バルブ・センサの作動を
説明している。特定の実施例についてのバルブは、スピ
ン・バルブ構造の種々の層の厚さと材料の関数として変
化する。
【００４２】次に、図１１および図１２は、本発明によ
るＭＲセンサの他の好適な実施例を示している。デュア
ルＭＲセンサ１３０は、絶縁体スペーサ層１３７によっ
て分離される、第１のスピン・バルブ構造１４２および
第２のスピン・バルブ構造１４４を有する。
るＭＲセンサの他の好適な実施例を示している。デュア
ルＭＲセンサ１３０は、絶縁体スペーサ層１３７によっ
て分離される、第１のスピン・バルブ構造１４２および
第２のスピン・バルブ構造１４４を有する。
【００４３】デュアルＭＲセンサ１３０のこの実施例に
おいては、スピン・バルブ構造１４２，１４４の第１の
強磁性材料、すなわち自由層１３１，１４３が、この構
造の端部に（あるいは、上部，底部）付着され、第２の
強磁性材料、すなわち束縛層１３５，１３９が、層構造
の中央付近の絶縁スペーサ層１３７の対向する側に隣接
して付着される。絶縁スペーサ層１３７は、交換結合に
よって、束縛層１３５，１３９の磁化を一定にする、反
強磁性材料で作製できる。この配列は、以下に説明する
様に、センサ１３０内で、さらに有効な電流分布を与え
る。
おいては、スピン・バルブ構造１４２，１４４の第１の
強磁性材料、すなわち自由層１３１，１４３が、この構
造の端部に（あるいは、上部，底部）付着され、第２の
強磁性材料、すなわち束縛層１３５，１３９が、層構造
の中央付近の絶縁スペーサ層１３７の対向する側に隣接
して付着される。絶縁スペーサ層１３７は、交換結合に
よって、束縛層１３５，１３９の磁化を一定にする、反
強磁性材料で作製できる。この配列は、以下に説明する
様に、センサ１３０内で、さらに有効な電流分布を与え
る。
【００４４】スピン・バルブ構造１４２，１４４は、適
切な基板１２９および絶縁層１２８の上に付着される。
例えば、Ｔａ，Ｒｕ，ＣｒＶのような適切な下層１４５
を、第１の強磁性体層１３１の付着の前に、絶縁体層１
２８に付着することができる。下層１４５は、連続層の
テクスチャ，結晶粒度，形態を最適化するためにある。
絶縁体層１２８が、適切な特性を有する材料であるな
ら、下層１４５は省略できる。第１の非磁性導電スペー
サ層１３３および第２の強磁性体層１３５の付着が、第
１のスピン・バルブ構造１４２を完成する。次に、反強
磁性スペーサ層１３７が、第２の強磁性体層１３５の上
に接触して付着される。この実施例において、第２の強
磁性材料層１３５の磁化の方向は、図１１の矢印１３４
によって示されるように、反強磁性材料のスペーサの薄
膜１３７との交換結合によってその位置が一定になる。
切な基板１２９および絶縁層１２８の上に付着される。
例えば、Ｔａ，Ｒｕ，ＣｒＶのような適切な下層１４５
を、第１の強磁性体層１３１の付着の前に、絶縁体層１
２８に付着することができる。下層１４５は、連続層の
テクスチャ，結晶粒度，形態を最適化するためにある。
絶縁体層１２８が、適切な特性を有する材料であるな
ら、下層１４５は省略できる。第１の非磁性導電スペー
サ層１３３および第２の強磁性体層１３５の付着が、第
１のスピン・バルブ構造１４２を完成する。次に、反強
磁性スペーサ層１３７が、第２の強磁性体層１３５の上
に接触して付着される。この実施例において、第２の強
磁性材料層１３５の磁化の方向は、図１１の矢印１３４
によって示されるように、反強磁性材料のスペーサの薄
膜１３７との交換結合によってその位置が一定になる。
【００４５】第２のスピン・バルブ構造１４４は、反強
磁性スペーサ層１３７の上に接触して形成される第３の
強磁性材料層（束縛層）１３９と、第２の非磁性の導電
性材料の薄膜スペーサ層１４１と、強磁性材料の第４層
（自由層）１４３とからなる。この実施例においては、
強磁性材料１３９の第３の層の磁化の方向は、図１１の
矢印１３６によって示されるように、反強磁性スペーサ
層１３７との交換結合によって一定となる。
磁性スペーサ層１３７の上に接触して形成される第３の
強磁性材料層（束縛層）１３９と、第２の非磁性の導電
性材料の薄膜スペーサ層１４１と、強磁性材料の第４層
（自由層）１４３とからなる。この実施例においては、
強磁性材料１３９の第３の層の磁化の方向は、図１１の
矢印１３６によって示されるように、反強磁性スペーサ
層１３７との交換結合によって一定となる。
【００４６】図８について上述した様に、第１のスピン
・バルブ構造１４２の束縛層１３５が、薄い非磁性体の
減結合層１５７によって分離される、第１および第２の
強磁性体層１５５，１５９からなる。束縛層１３５のこ
の構造は、束縛層１３５，１３９における所望の逆平行
の磁化の方向が、１つの反強磁性体層１３７および１回
の加熱／冷却処理を用いて実現されることを可能にす
る。
・バルブ構造１４２の束縛層１３５が、薄い非磁性体の
減結合層１５７によって分離される、第１および第２の
強磁性体層１５５，１５９からなる。束縛層１３５のこ
の構造は、束縛層１３５，１３９における所望の逆平行
の磁化の方向が、１つの反強磁性体層１３７および１回
の加熱／冷却処理を用いて実現されることを可能にす
る。
【００４７】強磁性体層１３１，１３５，１３９，１４
３は、例えば、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉのような適切な磁性材
料、およびＮｉＦｅ，ＮｉＣｏ，ＦｅＣｏのようなそれ
らの合金で形成することができる。層状の強磁性体層１
３５については、上述したように作製される。あるいは
また、強磁性体層１３１，１３５，１３９，１４３は、
図８について上述したされた異なる強磁性材料のナノ層
を有することができる。非磁性導電層１３３，１４１
は、例えばＣｕ、あるいはＡｇ，Ａｕ，またはそれらの
合金のような他の適切な導電金属からなる。絶縁体スペ
ーサ層１３７は、ＮｉＯのような高い電気抵抗率を有す
る、適切な反強磁性材料からなる。
３は、例えば、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉのような適切な磁性材
料、およびＮｉＦｅ，ＮｉＣｏ，ＦｅＣｏのようなそれ
らの合金で形成することができる。層状の強磁性体層１
３５については、上述したように作製される。あるいは
また、強磁性体層１３１，１３５，１３９，１４３は、
図８について上述したされた異なる強磁性材料のナノ層
を有することができる。非磁性導電層１３３，１４１
は、例えばＣｕ、あるいはＡｇ，Ａｕ，またはそれらの
合金のような他の適切な導電金属からなる。絶縁体スペ
ーサ層１３７は、ＮｉＯのような高い電気抵抗率を有す
る、適切な反強磁性材料からなる。
【００４８】導電リード線１４９は、デュアルＭＲセン
サ１３０と、電流源１５３と、センス手段１５１との間
に、回路パスを形成するのに設けられる。図８について
上述した様に、導電リード線１４９は、各端部で２つの
スピン・バルブ構造１４２，１４４を互いに短絡し、セ
ンサ１３０の中央活性領域とトラックの幅とを定める。
デュアルＭＲセンサ１３０は、また、Ｔａよりなるキャ
ップ層１４７のような他の種々の層、さらに例えば縦長
バイアス層のようなバイアス層（図示されていない）を
有することができることは、当業者にはわかるであろ
う。
サ１３０と、電流源１５３と、センス手段１５１との間
に、回路パスを形成するのに設けられる。図８について
上述した様に、導電リード線１４９は、各端部で２つの
スピン・バルブ構造１４２，１４４を互いに短絡し、セ
ンサ１３０の中央活性領域とトラックの幅とを定める。
デュアルＭＲセンサ１３０は、また、Ｔａよりなるキャ
ップ層１４７のような他の種々の層、さらに例えば縦長
バイアス層のようなバイアス層（図示されていない）を
有することができることは、当業者にはわかるであろ
う。
【００４９】図１１では、強磁性材料の自由層１３１，
１４３の磁化は、互いに平行、すなわち同じ方向に向け
られており、矢印１３４，１３６によって示されるよう
に外部印加磁界が存在しないときは、強磁性材料の束縛
層１３５，１３９の磁化方向に対して約９０°の角度に
向いている。従って、強磁性材料の束縛層１３５，１３
９の磁化の方向は、一定のままであるが、強磁性材料の
自由層１３１，１４３における磁化は、自由層１３１，
１４３のそれぞれの矢印１３２，１３８に示されるよう
に、外部印加磁界（図１１に示す磁界ｈなど）に応じ
て、その方向を自由に回転する。
１４３の磁化は、互いに平行、すなわち同じ方向に向け
られており、矢印１３４，１３６によって示されるよう
に外部印加磁界が存在しないときは、強磁性材料の束縛
層１３５，１３９の磁化方向に対して約９０°の角度に
向いている。従って、強磁性材料の束縛層１３５，１３
９の磁化の方向は、一定のままであるが、強磁性材料の
自由層１３１，１４３における磁化は、自由層１３１，
１４３のそれぞれの矢印１３２，１３８に示されるよう
に、外部印加磁界（図１１に示す磁界ｈなど）に応じ
て、その方向を自由に回転する。
【００５０】図１３には、図１１および図１２に示され
たＭＲセンサについて、センサを横断する位置に対する
計算されたセンサ電流密度対を示す、一連の３つの関連
するグラフが示されている。ＭＲセンサの特定の実施例
では、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（５０Å）／Ｃｕ（２
５Å）／Ｃｏ（４０Å）／Ｒｕ（６Å）／Ｃｏ（３０）
Å／ＮｉＯ（４００Å）／Ｃｏ（５０Å）／Ｃｕ（２５
Å）／ＮｉＦｅ（５０Å）／Ｔａ（５０Å）の構造を有
する。上段のグラフにおいて、自由層と束縛層との間
に、逆平行アライメントが推定される。スピン・アップ
曲線は、点線で示され、スピン・ダウン曲線は実線で示
され、全電流密度は一点鎖線で示される。中段のグラフ
は、逆平行アライメント（一点鎖線）と平行アライメン
ト（実線）との両方についての全電流密度を示し、下段
のグラフは中段のグラフによって示される２つの曲線間
の差を示している。
たＭＲセンサについて、センサを横断する位置に対する
計算されたセンサ電流密度対を示す、一連の３つの関連
するグラフが示されている。ＭＲセンサの特定の実施例
では、Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（５０Å）／Ｃｕ（２
５Å）／Ｃｏ（４０Å）／Ｒｕ（６Å）／Ｃｏ（３０）
Å／ＮｉＯ（４００Å）／Ｃｏ（５０Å）／Ｃｕ（２５
Å）／ＮｉＦｅ（５０Å）／Ｔａ（５０Å）の構造を有
する。上段のグラフにおいて、自由層と束縛層との間
に、逆平行アライメントが推定される。スピン・アップ
曲線は、点線で示され、スピン・ダウン曲線は実線で示
され、全電流密度は一点鎖線で示される。中段のグラフ
は、逆平行アライメント（一点鎖線）と平行アライメン
ト（実線）との両方についての全電流密度を示し、下段
のグラフは中段のグラフによって示される２つの曲線間
の差を示している。
【００５１】自由層がデュアルＭＲセンサの中央付近に
配置される（図７，図８に示す）場合と、自由層がデュ
アルＭＲセンサの端部付近に配置される（図１１，図１
２に示す）場合とでは、センサの作動が著しく異なる。
この２つの場合において、作動中にセンサを流れるセン
ス電流によって生成される磁界は、自由層に異なって作
用する。センサの最も対照的な作動と最大の信号出力の
ために、センサを常に適切にバイアスするのに正確な電
流を決定する際に、前記磁界が含まれる（束縛層と中間
層との結合の静磁界，および自由層上に作用する有効的
なあるいは実際の磁界と共に）。
配置される（図７，図８に示す）場合と、自由層がデュ
アルＭＲセンサの端部付近に配置される（図１１，図１
２に示す）場合とでは、センサの作動が著しく異なる。
この２つの場合において、作動中にセンサを流れるセン
ス電流によって生成される磁界は、自由層に異なって作
用する。センサの最も対照的な作動と最大の信号出力の
ために、センサを常に適切にバイアスするのに正確な電
流を決定する際に、前記磁界が含まれる（束縛層と中間
層との結合の静磁界，および自由層上に作用する有効的
なあるいは実際の磁界と共に）。
【００５２】自由層が、センサの中央付近にあるとき、
センス電流の多くは、各自由層の両側を流れる。自由層
の一方の側を流れる電流によって発生される磁界は、反
対側を流れる電流によって発生される磁界に逆に作用す
るので、自由層がＭＲ構造の中心付近にあるときに、そ
の電流によってより小さい正味の磁界が発生される。自
由層が、センサ構造の外側端部の付近に配置されると
き、電流によって発生される自由層に働く磁界がより大
きくなる。自由層に働く他の磁界の和によっては、一方
あるいは他方の実施例が好適である。２５Åの厚さのＮ
ｉ80Ｆｅ20層の等価モーメントよりも大きい磁気モーメ
ントを有する束縛層に対して、あるいは自由層と束縛層
との間の強磁性結合が、約１０Ｏｅよりも大きい構造に
対しては、図７および図８に示すＭＲ構造が好適であ
る。その他に対しては、図１１および図１２に示される
ＭＲ構造が好適である。用いられる最適の構造は部分的
には、センス電流によって発生される全磁界によって決
定される。センサ構造における電流密度は、図９，図１
０，図１３で示されるように計算できる。自由層の右お
よび左への電流によって発生される磁界の平衡の便宜な
測定値は、‘Ｑ’である。すなわち、全電流が自由層の
一方の側にあるならば存在するであろう磁界の比率であ
る。‘Ｑ’の値は、層の厚さと、材料の選択と、作製条
件との関数である。例えば、図１１および１２に示すよ
うな典型的な構造では、Ｑ＝０．８５の値が得られ、一
方、図７および８に示すような典型的な構造では、Ｑ＝
０．３６が得られる。磁界の平衡におけるシールドの影
響は、技術上既知のように、重要であり、また、あらゆ
るマイクロ磁気モデリングに含まれなければならない。
センス電流の多くは、各自由層の両側を流れる。自由層
の一方の側を流れる電流によって発生される磁界は、反
対側を流れる電流によって発生される磁界に逆に作用す
るので、自由層がＭＲ構造の中心付近にあるときに、そ
の電流によってより小さい正味の磁界が発生される。自
由層が、センサ構造の外側端部の付近に配置されると
き、電流によって発生される自由層に働く磁界がより大
きくなる。自由層に働く他の磁界の和によっては、一方
あるいは他方の実施例が好適である。２５Åの厚さのＮ
ｉ80Ｆｅ20層の等価モーメントよりも大きい磁気モーメ
ントを有する束縛層に対して、あるいは自由層と束縛層
との間の強磁性結合が、約１０Ｏｅよりも大きい構造に
対しては、図７および図８に示すＭＲ構造が好適であ
る。その他に対しては、図１１および図１２に示される
ＭＲ構造が好適である。用いられる最適の構造は部分的
には、センス電流によって発生される全磁界によって決
定される。センサ構造における電流密度は、図９，図１
０，図１３で示されるように計算できる。自由層の右お
よび左への電流によって発生される磁界の平衡の便宜な
測定値は、‘Ｑ’である。すなわち、全電流が自由層の
一方の側にあるならば存在するであろう磁界の比率であ
る。‘Ｑ’の値は、層の厚さと、材料の選択と、作製条
件との関数である。例えば、図１１および１２に示すよ
うな典型的な構造では、Ｑ＝０．８５の値が得られ、一
方、図７および８に示すような典型的な構造では、Ｑ＝
０．３６が得られる。磁界の平衡におけるシールドの影
響は、技術上既知のように、重要であり、また、あらゆ
るマイクロ磁気モデリングに含まれなければならない。
【００５３】以上好適な実施例によって本発明を特に開
示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨と
範囲と教示から離れることなく、形態と細部の様々な変
形が行えることが理解できるであろう。従って、ここに
開示された本発明は、単なる例示にすぎないと考えるべ
きである。
示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨と
範囲と教示から離れることなく、形態と細部の様々な変
形が行えることが理解できるであろう。従って、ここに
開示された本発明は、単なる例示にすぎないと考えるべ
きである。
【００５４】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）データを記録する複数のトラックを有する磁気記
憶媒体と、磁気抵抗読み取りセンサを有し、前記磁気記
憶媒体との間の相対的移動の際前記磁気記憶媒体に対し
て近接して間隔を置いた位置に保持される磁気トランス
デューサとを具備し、前記磁気抵抗読み取りセンサが、
スペーサ層によって分離される第１および第２の層構造
を具備し、前記層構造の各々が、非磁性材料層によって
分離される第１および第２の強磁性材料層を有し、前記
層構造の各々の前記第２の強磁性材料層の磁化の方向を
一定にする手段を具備し、前記第１の層構造の前記第２
の強磁性材料層の前記磁化の方向が、前記第２の層構造
の前記第２の強磁性材料層の磁化の方向に対して、逆平
行の方向に一定となり、前記磁気抵抗読み取りセンサを
流れる電流を発生する手段を具備し、前記磁気抵抗読み
取りセンサは、前記層構造の各々の前記第１の強磁性材
料層の磁化の回転によって、外部磁界に応じて抵抗率を
変化させ、前記磁気トランスデューサに結合され、前記
磁気記録媒体上の選択されたトラックに対して前記磁気
トランスデューサを移動するアクチュエータ手段を具備
し、前記磁気抵抗読み取りセンサに結合され、前記磁気
抵抗読み取りセンサによって検出される前記磁気記憶媒
体に記録されたデータ・ビットを表す磁界に応じた前記
磁気抵抗材料の抵抗の変化を検出する検出手段を具備す
る、磁気ディスク記録装置。 （２）前記第１および第２の層構造の各々の前記第２の
強磁性材料層の前記磁化の方向を一定にする手段が、前
記第２の強磁性材料層と接触する反強磁性材料層よりな
る、上記（１）に記載の磁気ディスク記録装置。 （３）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層の前
記磁化の方向を一定にする手段が前記スペーサ層よりな
り、前記スペーサ層が高い抵抗率を有する反強磁性材料
よりなり、前記スペーサ層が前記第１の層構造の前記第
２の強磁性材料層と接触する、上記（１）に記載の磁気
ディスク記録装置。 （４）前記スペーサ層が酸化ニッケルよりなる、上記
（３）に記載の磁気ディスク記録装置。 （５）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層と接
触する前記反強磁性材料層が第１の反強磁性材料よりな
り、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料層と接触
する前記反強磁性材料層が第２の反強磁性材料よりな
り、前記第１および第２の反強磁性材料が異なるネール
温度を有する、上記（２）に記載の磁気ディスク記録装
置。 （６）前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガンよりな
り、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよりな
る、上記（５）に記載の磁気ディスク記録装置。 （７）前記スペーサ層が絶縁材料層よりなり、前記第１
および第２の層構造の各々を前記電流を発生する手段に
結合するために、前記第１および第２の層構造の各々が
前記層構造の対向する端部に形成される導電性のリード
線をさらに有する、上記（２）に記載の磁気ディスク記
録装置。 （８）前記電流を発生する手段が前記第１および第２の
層構造の各々に結合される第１および第２の定電流源を
それぞれ有し、前記第１および第２の層構造がそれぞれ
差動増幅回路の異なる入力端子に接続される、上記
（７）に記載の磁気ディスク記録装置。 （９）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層が反
強磁性結合層によって分離される第１および第２の強磁
性材料層よりなり、前記第１および第２の強磁性材料層
の一方が前記反強磁性材料層と接触し、前記第１および
第２の強磁性材料層の他方が前記非磁性材料層と接触す
る、上記（２）に記載の磁気ディスク記録装置。 （１０）前記第２の強磁性材料層の前記第１および第２
の強磁性材料層がコバルトよりなり、前記反強磁性結合
層がルチニウムよりなる、上記（９）に記載の磁気ディ
スク記録装置。 （１１）デュアル磁気抵抗センサにおいて、スペーサ層
によって分離される第１および第２の層構造を具備し、
前記層構造の各々が、非磁性材料層によって分離される
第１および第２の強磁性材料層を具備し、前記層構造の
各々の前記第２の強磁性材料層の磁化の方向を一定にす
る手段を具備し、前記第１の層構造の前記第２の強磁性
材料層の磁化の方向が、前記第２の層構造の前記第２の
強磁性材料層の前記磁化の方向に対して、逆平行の方向
に一定となり、前記デュアル磁気抵抗センサを流れる電
流を発生する手段を具備し、前記層構造の各々の前記第
１の強磁性材料層の磁化の回転によって、外部磁界に応
じた前記デュアル磁気抵抗センサの抵抗率の変化を検知
する手段を具備する、デュアル磁気抵抗センサ。 （１２）前記層構造の各々の前記第２の強磁性材料層の
前記磁化の方向を一定にする手段が、前記第２の強磁性
材料層と接触する反強磁性材料層よりなる、上記（１
１）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１３）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層の
前記磁化の方向を一定にする手段が前記スペーサ層より
なり、前記スペーサ層が高い抵抗率を有する反強磁性材
料よりなり、前記スペーサ層が前記第１の層構造の前記
第２の強磁性材料層と接触する、上記（１２）に記載の
デュアル磁気抵抗センサ。 （１４）前記スペーサ層が酸化ニッケルよりなる、上記
（１３）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１５）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層と
接触する前記反強磁性材料層が第１の反強磁性材料より
なり、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料層と接
触する前記反強磁性材料層が第２の反強磁性材料よりな
り、前記第１および第２の反強磁性材料が異なるネール
温度を有する、上記（１２）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （１６）前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガンよりな
り、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよりな
る、上記（１５）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１７）前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁性材料
の層と、前記第１の強磁性材料の層と接触する第２の強
磁性材料の薄層とを有するデュアル層構造よりなり、前
記第２の強磁性材料の薄層が、前記強磁性材料層と前記
非磁性材料層との間の界面に配置される、上記（１１）
に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１８）前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であり、前
記第２の強磁性材料がコバルトである、上記（１７）に
記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１９）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層
が、反強磁性結合層によって分離される第１および第２
の強磁性材料層よりなり、前記第１および第２の強磁性
材料層の一方が、前記反強磁性材料層と接触し、前記第
１および第２の強磁性材料層の他方が、前記非磁性材料
層と接触する、上記（１２）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （２０）前記反強磁性結合層が、ルチニウム，クロム，
ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグループ
から選択される材料である、上記（１９）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （２１）前記第１および第２の強磁性材料層がコバルト
よりなり、前記反強磁性結合層がルチニウムよりなる、
上記（１９）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （２２）前記反強磁性結合層が、約３Å〜６Åの範囲の
厚さを有する、上記（１９）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （２３）デュアル磁気抵抗センサにおいて、基板を具備
し、前記基板上に形成される第１のスピン・バルブ構造
を具備し、前記第１のスピン・バルブ構造が、非磁性材
料層によって分離される第１および第２の強磁性材料層
を有し、前記第２の強磁性材料層の磁化の方向を一定に
する手段を具備し、前記磁化の方向を一定にする手段が
前記基板と前記第２の強磁性材料層との間にあり、前記
第１の強磁性材料層と接触する前記第１のスピン・バル
ブ構造上に形成された非磁性の減結合層を具備し、前記
減結合層上に形成される第２のスピン・バルブ構造を具
備し、前記第２のスピン・バルブ構造が、非磁性材料層
によって分離される第３および第４の強磁性材料層を有
し、前記第３の強磁性材料層が前記減結合層と接触し、
前記第４の強磁性材料層の磁化の方向を一定にする手段
を具備し、前記磁化の方向を一定にする手段が前記第４
の強磁性材料層と接触し、前記第１のスピン・バルブ構
造の前記第２の強磁性材料層の前記磁化の方向が、前記
第２のスピン・バルブ構造の前記第４の強磁性材料層の
磁化の方向に対して逆平行の方向に一定となり、前記磁
気抵抗センサを流れる電流を発生する手段を具備し、前
記第１および第３の強磁性材料層の磁化の回転によっ
て、外部磁界に応じた前記デュアル磁気抵抗センサの抵
抗率の変化を検知する手段を具備する、デュアル磁気抵
抗センサ。 （２４）前記スピン・バルブ構造の前記第２および第４
の強磁性材料層の前記磁化の方向を一定にする手段が、
前記第２および第４の強磁性材料層の各々と接触する反
強磁性材料層よりなる、上記（２３）に記載のデュアル
磁気抵抗センサ。 （２５）前記第２の強磁性材料層と接触する前記反強磁
性材料層が第１の反強磁性材料よりなり、前記第４の強
磁性材料層と接触する前記反強磁性材料層が第２の反強
磁性材料よりなり、前記第１および第２の反強磁性材料
が異なるネール温度を有する、上記（２４）に記載のデ
ュアル磁気抵抗センサ。 （２６）前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガンよりな
り、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよりな
る、上記（２５）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （２７）前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁性材料
層と、前記第１の強磁性材料層と接触する第２の強磁性
材料の薄層とよりなり、前記第２の強磁性材料の薄層
が、前記強磁性材料層と前記非磁性材料層との間の界面
に配置される、上記（２３）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （２８）前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であり、前
記第２の強磁性材料がコバルトである、上記（２７）に
記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （２９）前記第１のスピン・バルブ構造の前記第２の強
磁性材料層が、反強磁性材料の結合層によって分離され
る第１および第２の強磁性材料層よりなり、前記第１お
よび第２の強磁性材料層の一方が前記反強磁性材料層と
接触し、前記第１および第２の強磁性材料層の他方が前
記非磁性材料層と接触する、上記（２４）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （３０）前記反強磁性結合層が、ルチニウム，クロム，
ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグループ
から選択される材料である、上記（２９）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （３１）前記第２の強磁性材料層の前記第１および第２
の強磁性材料層がコバルトよりなり、前記反強磁性結合
層がルチニウムよりなる、上記（３０）に記載のデュア
ル磁気抵抗センサ。 （３２）デュアル磁気抵抗センサにおいて、基板を具備
し、前記基板上に形成される第１のスピン・バルブ構造
を具備し、前記第１のスピン・バルブ構造が、非磁性材
料層によって分離される第１および第２の強磁性材料層
を有し、前記第１の強磁性材料層が前記基板と接触し、
前記第１のスピン・バルブ構造に隣接して形成される第
２のスピン・バルブ構造を具備し、前記第２のスピン・
バルブ構造が非磁性材料層によって分離される第３およ
び第４強磁性材料の層を有し、前記第４の強磁性材料層
が前記第２の強磁性材料層に隣接し、前記第２および前
記第４の強磁性材料層の磁化の方向を一定にする手段を
具備し、前記第２および第４の強磁性材料層の前記磁化
を一定にする手段が、前記第２の強磁性材料層と前記第
４の強磁性材料層との間に配置され、前記第２の強磁性
材料層の前記磁化の方向が、前記第４の強磁性材料層の
磁化の方向に対して逆平行の方向に一定となり、前記磁
気抵抗センサを流れる電流を発生する手段を具備し、前
記第１および第３の強磁性材料層における磁化の回転に
よって、外部磁界に応じた前記磁気抵抗センサの抵抗率
の変化を検知する手段を具備する、デュアル磁気抵抗セ
ンサ。 （３３）前記第２および第４の強磁性材料層の前記磁化
の方向を一定にする手段が、前記第２および第４の強磁
性材料層と接触する反強磁性体材料層よりなり、前記反
強磁性材料が、高い抵抗率を有する、上記（３２）に記
載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３４）前記反強磁性材料層が酸化ニッケルよりなる、
上記（３３）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３５）前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁性材料
の層と、前記第１の強磁性材料の層と接触する第２の強
磁性材料の薄層とを有するデュアル層構造よりなり、前
記第２の強磁性材料の薄層が、前記強磁性材料層と前記
非磁性材料層との間の界面に配置される、上記（３２）
に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３６）前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であり、前
記第２の強磁性材料がコバルトである、上記（３５）に
記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３７）前記第２の強磁性材料層が反強磁性結合層によ
って分離される第１および第２の強磁性材料層よりな
り、前記第１および第２の強磁性材料層の一方が前記反
強磁性材料層と接触し、前記第１および第２の強磁性材
料層の他方が前記非磁性材料層と接触する、上記（３
３）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３８）前記第１および第２の強磁性材料層がコバルト
よりなり、前記反強磁性結合層がルチニウムよりなる、
上記（３７）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３９）前記反強磁性結合層が、ルチニウム，クロム，
ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグループ
から選択される材料である、上記（３７）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （４０）前記反強磁性結合層が約３Å〜６Åの範囲の厚
さを有する、上記（３７）に記載のデュアル磁気抵抗セ
ンサ。
の事項を開示する。 （１）データを記録する複数のトラックを有する磁気記
憶媒体と、磁気抵抗読み取りセンサを有し、前記磁気記
憶媒体との間の相対的移動の際前記磁気記憶媒体に対し
て近接して間隔を置いた位置に保持される磁気トランス
デューサとを具備し、前記磁気抵抗読み取りセンサが、
スペーサ層によって分離される第１および第２の層構造
を具備し、前記層構造の各々が、非磁性材料層によって
分離される第１および第２の強磁性材料層を有し、前記
層構造の各々の前記第２の強磁性材料層の磁化の方向を
一定にする手段を具備し、前記第１の層構造の前記第２
の強磁性材料層の前記磁化の方向が、前記第２の層構造
の前記第２の強磁性材料層の磁化の方向に対して、逆平
行の方向に一定となり、前記磁気抵抗読み取りセンサを
流れる電流を発生する手段を具備し、前記磁気抵抗読み
取りセンサは、前記層構造の各々の前記第１の強磁性材
料層の磁化の回転によって、外部磁界に応じて抵抗率を
変化させ、前記磁気トランスデューサに結合され、前記
磁気記録媒体上の選択されたトラックに対して前記磁気
トランスデューサを移動するアクチュエータ手段を具備
し、前記磁気抵抗読み取りセンサに結合され、前記磁気
抵抗読み取りセンサによって検出される前記磁気記憶媒
体に記録されたデータ・ビットを表す磁界に応じた前記
磁気抵抗材料の抵抗の変化を検出する検出手段を具備す
る、磁気ディスク記録装置。 （２）前記第１および第２の層構造の各々の前記第２の
強磁性材料層の前記磁化の方向を一定にする手段が、前
記第２の強磁性材料層と接触する反強磁性材料層よりな
る、上記（１）に記載の磁気ディスク記録装置。 （３）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層の前
記磁化の方向を一定にする手段が前記スペーサ層よりな
り、前記スペーサ層が高い抵抗率を有する反強磁性材料
よりなり、前記スペーサ層が前記第１の層構造の前記第
２の強磁性材料層と接触する、上記（１）に記載の磁気
ディスク記録装置。 （４）前記スペーサ層が酸化ニッケルよりなる、上記
（３）に記載の磁気ディスク記録装置。 （５）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層と接
触する前記反強磁性材料層が第１の反強磁性材料よりな
り、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料層と接触
する前記反強磁性材料層が第２の反強磁性材料よりな
り、前記第１および第２の反強磁性材料が異なるネール
温度を有する、上記（２）に記載の磁気ディスク記録装
置。 （６）前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガンよりな
り、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよりな
る、上記（５）に記載の磁気ディスク記録装置。 （７）前記スペーサ層が絶縁材料層よりなり、前記第１
および第２の層構造の各々を前記電流を発生する手段に
結合するために、前記第１および第２の層構造の各々が
前記層構造の対向する端部に形成される導電性のリード
線をさらに有する、上記（２）に記載の磁気ディスク記
録装置。 （８）前記電流を発生する手段が前記第１および第２の
層構造の各々に結合される第１および第２の定電流源を
それぞれ有し、前記第１および第２の層構造がそれぞれ
差動増幅回路の異なる入力端子に接続される、上記
（７）に記載の磁気ディスク記録装置。 （９）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層が反
強磁性結合層によって分離される第１および第２の強磁
性材料層よりなり、前記第１および第２の強磁性材料層
の一方が前記反強磁性材料層と接触し、前記第１および
第２の強磁性材料層の他方が前記非磁性材料層と接触す
る、上記（２）に記載の磁気ディスク記録装置。 （１０）前記第２の強磁性材料層の前記第１および第２
の強磁性材料層がコバルトよりなり、前記反強磁性結合
層がルチニウムよりなる、上記（９）に記載の磁気ディ
スク記録装置。 （１１）デュアル磁気抵抗センサにおいて、スペーサ層
によって分離される第１および第２の層構造を具備し、
前記層構造の各々が、非磁性材料層によって分離される
第１および第２の強磁性材料層を具備し、前記層構造の
各々の前記第２の強磁性材料層の磁化の方向を一定にす
る手段を具備し、前記第１の層構造の前記第２の強磁性
材料層の磁化の方向が、前記第２の層構造の前記第２の
強磁性材料層の前記磁化の方向に対して、逆平行の方向
に一定となり、前記デュアル磁気抵抗センサを流れる電
流を発生する手段を具備し、前記層構造の各々の前記第
１の強磁性材料層の磁化の回転によって、外部磁界に応
じた前記デュアル磁気抵抗センサの抵抗率の変化を検知
する手段を具備する、デュアル磁気抵抗センサ。 （１２）前記層構造の各々の前記第２の強磁性材料層の
前記磁化の方向を一定にする手段が、前記第２の強磁性
材料層と接触する反強磁性材料層よりなる、上記（１
１）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１３）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層の
前記磁化の方向を一定にする手段が前記スペーサ層より
なり、前記スペーサ層が高い抵抗率を有する反強磁性材
料よりなり、前記スペーサ層が前記第１の層構造の前記
第２の強磁性材料層と接触する、上記（１２）に記載の
デュアル磁気抵抗センサ。 （１４）前記スペーサ層が酸化ニッケルよりなる、上記
（１３）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１５）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層と
接触する前記反強磁性材料層が第１の反強磁性材料より
なり、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料層と接
触する前記反強磁性材料層が第２の反強磁性材料よりな
り、前記第１および第２の反強磁性材料が異なるネール
温度を有する、上記（１２）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （１６）前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガンよりな
り、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよりな
る、上記（１５）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１７）前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁性材料
の層と、前記第１の強磁性材料の層と接触する第２の強
磁性材料の薄層とを有するデュアル層構造よりなり、前
記第２の強磁性材料の薄層が、前記強磁性材料層と前記
非磁性材料層との間の界面に配置される、上記（１１）
に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１８）前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であり、前
記第２の強磁性材料がコバルトである、上記（１７）に
記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （１９）前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層
が、反強磁性結合層によって分離される第１および第２
の強磁性材料層よりなり、前記第１および第２の強磁性
材料層の一方が、前記反強磁性材料層と接触し、前記第
１および第２の強磁性材料層の他方が、前記非磁性材料
層と接触する、上記（１２）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （２０）前記反強磁性結合層が、ルチニウム，クロム，
ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグループ
から選択される材料である、上記（１９）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （２１）前記第１および第２の強磁性材料層がコバルト
よりなり、前記反強磁性結合層がルチニウムよりなる、
上記（１９）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （２２）前記反強磁性結合層が、約３Å〜６Åの範囲の
厚さを有する、上記（１９）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （２３）デュアル磁気抵抗センサにおいて、基板を具備
し、前記基板上に形成される第１のスピン・バルブ構造
を具備し、前記第１のスピン・バルブ構造が、非磁性材
料層によって分離される第１および第２の強磁性材料層
を有し、前記第２の強磁性材料層の磁化の方向を一定に
する手段を具備し、前記磁化の方向を一定にする手段が
前記基板と前記第２の強磁性材料層との間にあり、前記
第１の強磁性材料層と接触する前記第１のスピン・バル
ブ構造上に形成された非磁性の減結合層を具備し、前記
減結合層上に形成される第２のスピン・バルブ構造を具
備し、前記第２のスピン・バルブ構造が、非磁性材料層
によって分離される第３および第４の強磁性材料層を有
し、前記第３の強磁性材料層が前記減結合層と接触し、
前記第４の強磁性材料層の磁化の方向を一定にする手段
を具備し、前記磁化の方向を一定にする手段が前記第４
の強磁性材料層と接触し、前記第１のスピン・バルブ構
造の前記第２の強磁性材料層の前記磁化の方向が、前記
第２のスピン・バルブ構造の前記第４の強磁性材料層の
磁化の方向に対して逆平行の方向に一定となり、前記磁
気抵抗センサを流れる電流を発生する手段を具備し、前
記第１および第３の強磁性材料層の磁化の回転によっ
て、外部磁界に応じた前記デュアル磁気抵抗センサの抵
抗率の変化を検知する手段を具備する、デュアル磁気抵
抗センサ。 （２４）前記スピン・バルブ構造の前記第２および第４
の強磁性材料層の前記磁化の方向を一定にする手段が、
前記第２および第４の強磁性材料層の各々と接触する反
強磁性材料層よりなる、上記（２３）に記載のデュアル
磁気抵抗センサ。 （２５）前記第２の強磁性材料層と接触する前記反強磁
性材料層が第１の反強磁性材料よりなり、前記第４の強
磁性材料層と接触する前記反強磁性材料層が第２の反強
磁性材料よりなり、前記第１および第２の反強磁性材料
が異なるネール温度を有する、上記（２４）に記載のデ
ュアル磁気抵抗センサ。 （２６）前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガンよりな
り、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよりな
る、上記（２５）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （２７）前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁性材料
層と、前記第１の強磁性材料層と接触する第２の強磁性
材料の薄層とよりなり、前記第２の強磁性材料の薄層
が、前記強磁性材料層と前記非磁性材料層との間の界面
に配置される、上記（２３）に記載のデュアル磁気抵抗
センサ。 （２８）前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であり、前
記第２の強磁性材料がコバルトである、上記（２７）に
記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （２９）前記第１のスピン・バルブ構造の前記第２の強
磁性材料層が、反強磁性材料の結合層によって分離され
る第１および第２の強磁性材料層よりなり、前記第１お
よび第２の強磁性材料層の一方が前記反強磁性材料層と
接触し、前記第１および第２の強磁性材料層の他方が前
記非磁性材料層と接触する、上記（２４）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （３０）前記反強磁性結合層が、ルチニウム，クロム，
ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグループ
から選択される材料である、上記（２９）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （３１）前記第２の強磁性材料層の前記第１および第２
の強磁性材料層がコバルトよりなり、前記反強磁性結合
層がルチニウムよりなる、上記（３０）に記載のデュア
ル磁気抵抗センサ。 （３２）デュアル磁気抵抗センサにおいて、基板を具備
し、前記基板上に形成される第１のスピン・バルブ構造
を具備し、前記第１のスピン・バルブ構造が、非磁性材
料層によって分離される第１および第２の強磁性材料層
を有し、前記第１の強磁性材料層が前記基板と接触し、
前記第１のスピン・バルブ構造に隣接して形成される第
２のスピン・バルブ構造を具備し、前記第２のスピン・
バルブ構造が非磁性材料層によって分離される第３およ
び第４強磁性材料の層を有し、前記第４の強磁性材料層
が前記第２の強磁性材料層に隣接し、前記第２および前
記第４の強磁性材料層の磁化の方向を一定にする手段を
具備し、前記第２および第４の強磁性材料層の前記磁化
を一定にする手段が、前記第２の強磁性材料層と前記第
４の強磁性材料層との間に配置され、前記第２の強磁性
材料層の前記磁化の方向が、前記第４の強磁性材料層の
磁化の方向に対して逆平行の方向に一定となり、前記磁
気抵抗センサを流れる電流を発生する手段を具備し、前
記第１および第３の強磁性材料層における磁化の回転に
よって、外部磁界に応じた前記磁気抵抗センサの抵抗率
の変化を検知する手段を具備する、デュアル磁気抵抗セ
ンサ。 （３３）前記第２および第４の強磁性材料層の前記磁化
の方向を一定にする手段が、前記第２および第４の強磁
性材料層と接触する反強磁性体材料層よりなり、前記反
強磁性材料が、高い抵抗率を有する、上記（３２）に記
載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３４）前記反強磁性材料層が酸化ニッケルよりなる、
上記（３３）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３５）前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁性材料
の層と、前記第１の強磁性材料の層と接触する第２の強
磁性材料の薄層とを有するデュアル層構造よりなり、前
記第２の強磁性材料の薄層が、前記強磁性材料層と前記
非磁性材料層との間の界面に配置される、上記（３２）
に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３６）前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であり、前
記第２の強磁性材料がコバルトである、上記（３５）に
記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３７）前記第２の強磁性材料層が反強磁性結合層によ
って分離される第１および第２の強磁性材料層よりな
り、前記第１および第２の強磁性材料層の一方が前記反
強磁性材料層と接触し、前記第１および第２の強磁性材
料層の他方が前記非磁性材料層と接触する、上記（３
３）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３８）前記第１および第２の強磁性材料層がコバルト
よりなり、前記反強磁性結合層がルチニウムよりなる、
上記（３７）に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 （３９）前記反強磁性結合層が、ルチニウム，クロム，
ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグループ
から選択される材料である、上記（３７）に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 （４０）前記反強磁性結合層が約３Å〜６Åの範囲の厚
さを有する、上記（３７）に記載のデュアル磁気抵抗セ
ンサ。
【図１】本発明を実施する磁気ディスク記憶装置の簡単
なブロック図である。
なブロック図である。
【図２】本発明の原理によるデュアル磁気抵抗センサの
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図３】図２に示すデュアル磁気抵抗センサの好適な実
施例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
施例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
【図４】図２に示すデュアル磁気抵抗センサの好適な実
施例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
施例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
【図５】図２に示すデュアル磁気抵抗センサの好適な実
施例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
施例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
【図６】図３，４，５に示すデュアル磁気抵抗センサを
使用する、差動検出回路のブロック図である。
使用する、差動検出回路のブロック図である。
【図７】本発明の原理によるデュアル磁気抵抗センサの
他の実施例の分解斜視図である。
他の実施例の分解斜視図である。
【図８】図７に示すデュアル磁気抵抗センサの実施例の
センサ空気ベアリング側の端面図である。
センサ空気ベアリング側の端面図である。
【図９】図７，８に示すデュアル磁気抵抗センサについ
て、センサを横断する位置に対する、計算された電流密
度を示す、３つの関連するグラフである。
て、センサを横断する位置に対する、計算された電流密
度を示す、３つの関連するグラフである。
【図１０】図９に示すグラフの一部の拡大図である。
【図１１】本発明の原理によるデュアル磁気抵抗センサ
の他の実施例の分解斜視図である。
の他の実施例の分解斜視図である。
【図１２】図１１に示すデュアル磁気抵抗センサの実施
例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
例の、センサ空気ベアリング側の端面図である。
【図１３】図１１，図１２に示すデュアル磁気抵抗セン
サについて、センサを横断する位置に対する計算された
電流密度を示す、３つの関連するグラフである。
サについて、センサを横断する位置に対する計算された
電流密度を示す、３つの関連するグラフである。
１２ 磁気ディスク １３ スライダ １４ スピンドル １５ サスペンション １８ ディスク駆動モータ １９ アクチュエータ・アーム ２１ 磁気読み取り／書き込みトランスデューサ ２２ ディスク表面 ２５ 記録チャンネル ２７ アクチュエータ手段 ２９ コントローラ ３０ ＭＲセンサ ３２，３４ スピン・バルブ構造 ３１，３９ 自由層 ３３，４１ 非磁性スペーサ層 ３５，４３ 束縛層 ３７，４５ 反強磁性材料層 ４７ 絶縁材料層 ３８，４４ 矢印 ４９，５５ 磁気シールド層 ５０ 基板 ５１ ギャップ層 ５３ 第２のギャップ層 ５７，５９ 導電リード線 ６１ シード層 ６９ 結合層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルース・エイ・ガーニー アメリカ合衆国 95051 カリフォルニア 州 サンタクララ フローラ ヴィスタ アヴェニュー ナンバー1308 3770
Claims (40)
- 【請求項１】データを記録する複数のトラックを有する
磁気記憶媒体と、 磁気抵抗読み取りセンサを有し、前記磁気記憶媒体との
間の相対的移動の際前記磁気記憶媒体に対して近接して
間隔を置いた位置に保持される磁気トランスデューサと
を具備し、 前記磁気抵抗読み取りセンサが、 スペーサ層によって分離される第１および第２の層構造
を具備し、 前記層構造の各々が、非磁性材料層によって分離される
第１および第２の強磁性材料層を有し、 前記層構造の各々の前記第２の強磁性材料層の磁化の方
向を一定にする手段を具備し、 前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層の前記磁化
の方向が、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料層
の磁化の方向に対して、逆平行の方向に一定となり、 前記磁気抵抗読み取りセンサを流れる電流を発生する手
段を具備し、 前記磁気抵抗読み取りセンサは、前記層構造の各々の前
記第１の強磁性材料層の磁化の回転によって、外部磁界
に応じて抵抗率を変化させ、 前記磁気トランスデューサに結合され、前記磁気記録媒
体上の選択されたトラックに対して前記磁気トランスデ
ューサを移動するアクチュエータ手段を具備し、 前記磁気抵抗読み取りセンサに結合され、前記磁気抵抗
読み取りセンサによって検出される前記磁気記憶媒体に
記録されたデータ・ビットを表す磁界に応じた前記磁気
抵抗材料の抵抗の変化を検出する検出手段を具備する、 磁気ディスク記録装置。 - 【請求項２】前記第１および第２の層構造の各々の前記
第２の強磁性材料層の前記磁化の方向を一定にする手段
が、前記第２の強磁性材料層と接触する反強磁性材料層
よりなる、請求項１に記載の磁気ディスク記録装置。 - 【請求項３】前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料
層の前記磁化の方向を一定にする手段が前記スペーサ層
よりなり、前記スペーサ層が高い抵抗率を有する反強磁
性材料よりなり、前記スペーサ層が前記第１の層構造の
前記第２の強磁性材料層と接触する、請求項１に記載の
磁気ディスク記録装置。 - 【請求項４】前記スペーサ層が酸化ニッケルよりなる、
請求項３に記載の磁気ディスク記録装置。 - 【請求項５】前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料
層と接触する前記反強磁性材料層が第１の反強磁性材料
よりなり、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料層
と接触する前記反強磁性材料層が第２の反強磁性材料よ
りなり、前記第１および第２の反強磁性材料が異なるネ
ール温度を有する、請求項２に記載の磁気ディスク記録
装置。 - 【請求項６】前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガンよ
りなり、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルより
なる、請求項５に記載の磁気ディスク記録装置。 - 【請求項７】前記スペーサ層が絶縁材料層よりなり、前
記第１および第２の層構造の各々を前記電流を発生する
手段に結合するために、前記第１および第２の層構造の
各々が前記層構造の対向する端部に形成される導電性の
リード線をさらに有する、請求項２に記載の磁気ディス
ク記録装置。 - 【請求項８】前記電流を発生する手段が前記第１および
第２の層構造の各々に結合される第１および第２の定電
流源をそれぞれ有し、前記第１および第２の層構造がそ
れぞれ差動増幅回路の異なる入力端子に接続される、請
求項７に記載の磁気ディスク記録装置。 - 【請求項９】前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料
層が反強磁性結合層によって分離される第１および第２
の強磁性材料層よりなり、前記第１および第２の強磁性
材料層の一方が前記反強磁性材料層と接触し、前記第１
および第２の強磁性材料層の他方が前記非磁性材料層と
接触する、請求項２に記載の磁気ディスク記録装置。 - 【請求項１０】前記第２の強磁性材料層の前記第１およ
び第２の強磁性材料層がコバルトよりなり、前記反強磁
性結合層がルチニウムよりなる、請求項９に記載の磁気
ディスク記録装置。 - 【請求項１１】デュアル磁気抵抗センサにおいて、 スペーサ層によって分離される第１および第２の層構造
を具備し、 前記層構造の各々が、非磁性材料層によって分離される
第１および第２の強磁性材料層を具備し、 前記層構造の各々の前記第２の強磁性材料層の磁化の方
向を一定にする手段を具備し、 前記第１の層構造の前記第２の強磁性材料層の磁化の方
向が、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料層の前
記磁化の方向に対して、逆平行の方向に一定となり、 前記デュアル磁気抵抗センサを流れる電流を発生する手
段を具備し、 前記層構造の各々の前記第１の強磁性材料層の磁化の回
転によって、外部磁界に応じた前記デュアル磁気抵抗セ
ンサの抵抗率の変化を検知する手段を具備する、 デュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項１２】前記層構造の各々の前記第２の強磁性材
料層の前記磁化の方向を一定にする手段が、前記第２の
強磁性材料層と接触する反強磁性材料層よりなる、請求
項１１に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項１３】前記第１の層構造の前記第２の強磁性材
料層の前記磁化の方向を一定にする手段が前記スペーサ
層よりなり、前記スペーサ層が高い抵抗率を有する反強
磁性材料よりなり、前記スペーサ層が前記第１の層構造
の前記第２の強磁性材料層と接触する、請求項１２に記
載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項１４】前記スペーサ層が酸化ニッケルよりな
る、請求項１３に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項１５】前記第１の層構造の前記第２の強磁性材
料層と接触する前記反強磁性材料層が第１の反強磁性材
料よりなり、前記第２の層構造の前記第２の強磁性材料
層と接触する前記反強磁性材料層が第２の反強磁性材料
よりなり、前記第１および第２の反強磁性材料が異なる
ネール温度を有する、請求項１２に記載のデュアル磁気
抵抗センサ。 - 【請求項１６】前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガン
よりなり、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよ
りなる、請求項１５に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項１７】前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁
性材料の層と、前記第１の強磁性材料の層と接触する第
２の強磁性材料の薄層とを有するデュアル層構造よりな
り、前記第２の強磁性材料の薄層が、前記強磁性材料層
と前記非磁性材料層との間の界面に配置される、請求項
１１に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項１８】前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であ
り、前記第２の強磁性材料がコバルトである、請求項１
７に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項１９】前記第１の層構造の前記第２の強磁性材
料層が、反強磁性結合層によって分離される第１および
第２の強磁性材料層よりなり、前記第１および第２の強
磁性材料層の一方が、前記反強磁性材料層と接触し、前
記第１および第２の強磁性材料層の他方が、前記非磁性
材料層と接触する、請求項１２に記載のデュアル磁気抵
抗センサ。 - 【請求項２０】前記反強磁性結合層が、ルチニウム，ク
ロム，ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグ
ループから選択される材料である、請求項１９に記載の
デュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項２１】前記第１および第２の強磁性材料層がコ
バルトよりなり、前記反強磁性結合層がルチニウムより
なる、請求項１９に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項２２】前記反強磁性結合層が、約３Å〜６Åの
範囲の厚さを有する、請求項１９に記載のデュアル磁気
抵抗センサ。 - 【請求項２３】デュアル磁気抵抗センサにおいて、 基板を具備し、 前記基板上に形成される第１のスピン・バルブ構造を具
備し、 前記第１のスピン・バルブ構造が、非磁性材料層によっ
て分離される第１および第２の強磁性材料層を有し、 前記第２の強磁性材料層の磁化の方向を一定にする手段
を具備し、前記磁化の方向を一定にする手段が前記基板
と前記第２の強磁性材料層との間にあり、 前記第１の強磁性材料層と接触する前記第１のスピン・
バルブ構造上に形成された非磁性の減結合層を具備し、 前記減結合層上に形成される第２のスピン・バルブ構造
を具備し、 前記第２のスピン・バルブ構造が、非磁性材料層によっ
て分離される第３および第４の強磁性材料層を有し、前
記第３の強磁性材料層が前記減結合層と接触し、 前記第４の強磁性材料層の磁化の方向を一定にする手段
を具備し、前記磁化の方向を一定にする手段が前記第４
の強磁性材料層と接触し、 前記第１のスピン・バルブ構造の前記第２の強磁性材料
層の前記磁化の方向が、前記第２のスピン・バルブ構造
の前記第４の強磁性材料層の磁化の方向に対して逆平行
の方向に一定となり、 前記磁気抵抗センサを流れる電流を発生する手段を具備
し、 前記第１および第３の強磁性材料層の磁化の回転によっ
て、外部磁界に応じた前記デュアル磁気抵抗センサの抵
抗率の変化を検知する手段を具備する、 デュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項２４】前記スピン・バルブ構造の前記第２およ
び第４の強磁性材料層の前記磁化の方向を一定にする手
段が、前記第２および第４の強磁性材料層の各々と接触
する反強磁性材料層よりなる、請求項２３に記載のデュ
アル磁気抵抗センサ。 - 【請求項２５】前記第２の強磁性材料層と接触する前記
反強磁性材料層が第１の反強磁性材料よりなり、前記第
４の強磁性材料層と接触する前記反強磁性材料層が第２
の反強磁性材料よりなり、前記第１および第２の反強磁
性材料が異なるネール温度を有する、請求項２４に記載
のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項２６】前記第１の反強磁性材料層が鉄マンガン
よりなり、前記第２の反強磁性材料層が酸化ニッケルよ
りなる、請求項２５に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項２７】前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁
性材料層と、前記第１の強磁性材料層と接触する第２の
強磁性材料の薄層とよりなり、前記第２の強磁性材料の
薄層が、前記強磁性材料層と前記非磁性材料層との間の
界面に配置される、請求項２３に記載のデュアル磁気抵
抗センサ。 - 【請求項２８】前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であ
り、前記第２の強磁性材料がコバルトである、請求項２
７に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項２９】前記第１のスピン・バルブ構造の前記第
２の強磁性材料層が、反強磁性材料の結合層によって分
離される第１および第２の強磁性材料層よりなり、前記
第１および第２の強磁性材料層の一方が前記反強磁性材
料層と接触し、前記第１および第２の強磁性材料層の他
方が前記非磁性材料層と接触する、請求項２４に記載の
デュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３０】前記反強磁性結合層が、ルチニウム，ク
ロム，ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグ
ループから選択される材料である、請求項２９に記載の
デュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３１】前記第２の強磁性材料層の前記第１およ
び第２の強磁性材料層がコバルトよりなり、前記反強磁
性結合層がルチニウムよりなる、請求項３０に記載のデ
ュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３２】デュアル磁気抵抗センサにおいて、 基板を具備し、 前記基板上に形成される第１のスピン・バルブ構造を具
備し、 前記第１のスピン・バルブ構造が、非磁性材料層によっ
て分離される第１および第２の強磁性材料層を有し、前
記第１の強磁性材料層が前記基板と接触し、 前記第１のスピン・バルブ構造に隣接して形成される第
２のスピン・バルブ構造を具備し、 前記第２のスピン・バルブ構造が非磁性材料層によって
分離される第３および第４強磁性材料の層を有し、前記
第４の強磁性材料層が前記第２の強磁性材料層に隣接
し、 前記第２および前記第４の強磁性材料層の磁化の方向を
一定にする手段を具備し、前記第２および第４の強磁性
材料層の前記磁化を一定にする手段が、前記第２の強磁
性材料層と前記第４の強磁性材料層との間に配置され、 前記第２の強磁性材料層の前記磁化の方向が、前記第４
の強磁性材料層の磁化の方向に対して逆平行の方向に一
定となり、 前記磁気抵抗センサを流れる電流を発生する手段を具備
し、 前記第１および第３の強磁性材料層における磁化の回転
によって、外部磁界に応じた前記磁気抵抗センサの抵抗
率の変化を検知する手段を具備する、 デュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３３】前記第２および第４の強磁性材料層の前
記磁化の方向を一定にする手段が、前記第２および第４
の強磁性材料層と接触する反強磁性体材料層よりなり、
前記反強磁性材料が、高い抵抗率を有する、請求項３２
に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３４】前記反強磁性材料層が酸化ニッケルより
なる、請求項３３に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３５】前記強磁性材料層の各々が、第１の強磁
性材料の層と、前記第１の強磁性材料の層と接触する第
２の強磁性材料の薄層とを有するデュアル層構造よりな
り、前記第２の強磁性材料の薄層が、前記強磁性材料層
と前記非磁性材料層との間の界面に配置される、請求項
３２に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３６】前記第１の強磁性材料がニッケル鉄であ
り、前記第２の強磁性材料がコバルトである、請求項３
５に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３７】前記第２の強磁性材料層が反強磁性結合
層によって分離される第１および第２の強磁性材料層よ
りなり、前記第１および第２の強磁性材料層の一方が前
記反強磁性材料層と接触し、前記第１および第２の強磁
性材料層の他方が前記非磁性材料層と接触する、請求項
３３に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３８】前記第１および第２の強磁性材料層がコ
バルトよりなり、前記反強磁性結合層がルチニウムより
なる、請求項３７に記載のデュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項３９】前記反強磁性結合層が、ルチニウム，ク
ロム，ロジウム，イリジウム，それらの合金からなるグ
ループから選択される材料である、請求項３７に記載の
デュアル磁気抵抗センサ。 - 【請求項４０】前記反強磁性結合層が約３Å〜６Åの範
囲の厚さを有する、請求項３７に記載のデュアル磁気抵
抗センサ。
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