JPH09161243A - 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド - Google Patents
多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッドInfo
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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
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】多層膜構造の高磁気抵抗変化率を有する磁気抵
抗効果膜およびそれを用いた磁気記録装置を提供する。 【解決手段】結晶系制御層１２として、面心立方構造を
有し、電気抵抗率の高い材料を用いることにより、結晶
系制御層１２への電流の分流を少なくし、磁気抵抗変化
率を増加させる。
抗効果膜およびそれを用いた磁気記録装置を提供する。 【解決手段】結晶系制御層１２として、面心立方構造を
有し、電気抵抗率の高い材料を用いることにより、結晶
系制御層１２への電流の分流を少なくし、磁気抵抗変化
率を増加させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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およ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。
有する多層磁気抵抗効果膜およ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。そこで、フィジカル
・レビュー・Ｂ(Pysical Review B)，第４３巻，第１
号，１２９７〜１３００ページに記載の「軟磁性多層膜
における巨大磁気抵抗効果」(Giant Magnetoresistance
in Soft Ferromagnetic Multilayers)のように、二層の
磁性層を非磁性層で分離し、一方の磁性層に反強磁性層
からの交換バイアス磁界を印加する方法が考案された。
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。そこで、フィジカル
・レビュー・Ｂ(Pysical Review B)，第４３巻，第１
号，１２９７〜１３００ページに記載の「軟磁性多層膜
における巨大磁気抵抗効果」(Giant Magnetoresistance
in Soft Ferromagnetic Multilayers)のように、二層の
磁性層を非磁性層で分離し、一方の磁性層に反強磁性層
からの交換バイアス磁界を印加する方法が考案された。
【０００３】このような多層膜では、通常、シャパニー
ズ ジャーナル オブ アプライドフィジクスJpn. J.
Appl. Phys.，第３３巻，第１Ａ号，１３３〜１３７ペ
ージに記載の「種々のバッファ層材料を用いたＦｅ−Ｍ
ｎ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅサンドイッチの磁気
抵抗および結晶配向性」(Magnetoresistance andPrefer
red Orientation in Fe-Mn/Ni-Fe/Cu/Ni-Fe Sandwiches
with Various Buffer Layer Materials）で述べられて
いるように、結晶性を制御するために、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｎｂ，Ｔａなどの金属からなるバッファ層上に多層
膜を形成する。これは、多層膜の面心立方構造を有する
磁性層および非磁性層を(１１１)面配向とし、その上に
形成するＭｎ系反強磁性層を面心立方構造とするためで
ある。Ｍｎ系反強磁性層は、面心立方構造を有する時に
のみ室温で反強磁性を示す材料が多い。
ズ ジャーナル オブ アプライドフィジクスJpn. J.
Appl. Phys.，第３３巻，第１Ａ号，１３３〜１３７ペ
ージに記載の「種々のバッファ層材料を用いたＦｅ−Ｍ
ｎ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅサンドイッチの磁気
抵抗および結晶配向性」(Magnetoresistance andPrefer
red Orientation in Fe-Mn/Ni-Fe/Cu/Ni-Fe Sandwiches
with Various Buffer Layer Materials）で述べられて
いるように、結晶性を制御するために、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｎｂ，Ｔａなどの金属からなるバッファ層上に多層
膜を形成する。これは、多層膜の面心立方構造を有する
磁性層および非磁性層を(１１１)面配向とし、その上に
形成するＭｎ系反強磁性層を面心立方構造とするためで
ある。Ｍｎ系反強磁性層は、面心立方構造を有する時に
のみ室温で反強磁性を示す材料が多い。
【０００４】このような多層膜は、通常、基板側から、
結晶性制御層，磁性層，非磁性層，磁性層，反強磁性層
の順に形成する。しかし、磁気抵抗効果素子の構造によ
っては、基板側から、結晶性制御層，反強磁性層，磁性
層，非磁性層，磁性層の順に形成する必要がある可能性
がある。ところが、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａなど
の金属からなる結晶性制御層の上に直接、Ｍｎ系反強磁
性層を形成しても、Jpn. J. Appl. Phys.,第３３巻，第
１０号，５７３４〜５７３８ページに記載の「３層のＮ
ｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層を有するスピンバルブ多層膜の磁気抵
抗効果」（Magneto-resistance Effects in Spin-Valve
Multilayers Including ThreeNi-Fe-Co Layers)で述べ
られているように、Ｍｎ系反強磁性層は面心立方構造と
ならず、室温で反強磁性を示さない。このため、上記文
献のように、結晶性制御層の上にＣｕからなる結晶系制
御層を形成し、結晶系制御層上にＭｎ系反強磁性層を形
成し、Ｍｎ系反強磁性層を面心立方構造とする。また、
この構造は、三層の磁性層を有するスピンバルブにおい
ても使用される。
結晶性制御層，磁性層，非磁性層，磁性層，反強磁性層
の順に形成する。しかし、磁気抵抗効果素子の構造によ
っては、基板側から、結晶性制御層，反強磁性層，磁性
層，非磁性層，磁性層の順に形成する必要がある可能性
がある。ところが、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａなど
の金属からなる結晶性制御層の上に直接、Ｍｎ系反強磁
性層を形成しても、Jpn. J. Appl. Phys.,第３３巻，第
１０号，５７３４〜５７３８ページに記載の「３層のＮ
ｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層を有するスピンバルブ多層膜の磁気抵
抗効果」（Magneto-resistance Effects in Spin-Valve
Multilayers Including ThreeNi-Fe-Co Layers)で述べ
られているように、Ｍｎ系反強磁性層は面心立方構造と
ならず、室温で反強磁性を示さない。このため、上記文
献のように、結晶性制御層の上にＣｕからなる結晶系制
御層を形成し、結晶系制御層上にＭｎ系反強磁性層を形
成し、Ｍｎ系反強磁性層を面心立方構造とする。また、
この構造は、三層の磁性層を有するスピンバルブにおい
ても使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のJpn.
J. Appl. Phys.,第３３巻,第１０号,５７３４〜５７３
８ページ記載のように、結晶系制御層にＣｕを用いる
と、高い磁気抵抗変化率を得ることができない。これ
は、Ｃｕの電気抵抗率が９／１０8 Ωｍ程度と低く、多
層膜に流す電流がＣｕ層に分流してしまうためと考えら
れる。
J. Appl. Phys.,第３３巻,第１０号,５７３４〜５７３
８ページ記載のように、結晶系制御層にＣｕを用いる
と、高い磁気抵抗変化率を得ることができない。これ
は、Ｃｕの電気抵抗率が９／１０8 Ωｍ程度と低く、多
層膜に流す電流がＣｕ層に分流してしまうためと考えら
れる。
【０００６】本発明の目的は、磁気抵抗効果型ヘッド用
の高磁気抵抗効果多層膜における磁気抵抗変化率低下の
解決方法を提供することにある。
の高磁気抵抗効果多層膜における磁気抵抗変化率低下の
解決方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の材
料およ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、上記結晶系制御層として、高い電気抵抗率を
有する材料を用いることにより、結晶系制御層への電流
の分流を少なくし、高い磁気抵抗変化率が得られること
を見出し、本発明を完成するに至った。
料およ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、上記結晶系制御層として、高い電気抵抗率を
有する材料を用いることにより、結晶系制御層への電流
の分流を少なくし、高い磁気抵抗変化率が得られること
を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】但し、Ｍｎ系反強磁性層の結晶の形を制御
する目的からは、結晶系制御層は面心立方格子を有する
ことが必要になる。また、多層膜の主な部分を構成する
磁性層よりも、結晶系制御層の電気抵抗率は高いことが
好ましい。このような条件から、結晶系制御層はＣｕ−
Ｎｉ系合金が好ましい。
する目的からは、結晶系制御層は面心立方格子を有する
ことが必要になる。また、多層膜の主な部分を構成する
磁性層よりも、結晶系制御層の電気抵抗率は高いことが
好ましい。このような条件から、結晶系制御層はＣｕ−
Ｎｉ系合金が好ましい。
【０００９】上述のように、結晶系制御層を面心立方格
子を有する材料とすることにより、Ｍｎ系反強磁性層
を、室温で反強磁性を有する構造とすることができる。
また、結晶系制御層の電気抵抗率を高くすることによ
り、結晶系制御層への電流の分流を減らすことができ、
多層膜の磁気抵抗変化率を高くすることができる。
子を有する材料とすることにより、Ｍｎ系反強磁性層
を、室温で反強磁性を有する構造とすることができる。
また、結晶系制御層の電気抵抗率を高くすることによ
り、結晶系制御層への電流の分流を減らすことができ、
多層膜の磁気抵抗変化率を高くすることができる。
【００１０】また、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、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。
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。
【００１１】
（実施例１）図１は本発明の一実施例の多層膜の断面構
造を示す。
造を示す。
【００１２】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、３／１０5Ｐａ、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、０.０１〜０.０２ｎｍ／ｓである。基板
１１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。また、結晶性
制御層１２として、厚さ５ｎｍのＨｆを用いた。結晶系
制御層１３としては、厚さ５ｎｍのＣｕ−５０at％Ｎｉ
合金層を用いた。反強磁性層１４には、厚さ１０ｎｍの
Ｆｅ−４０at％Ｍｎ合金を用いた。磁性層１５および磁
性層１９には、それぞれ、厚さ３ｎｍおよび９ｎｍのＮ
ｉ−１６at％Ｆｅ−１８at％Ｃｏ合金を用いた。磁性層
１６および磁性層１８には、それぞれ、厚さ２ｎｍおよ
び１ｎｍのＣｏを用いた。また、非磁性層１７には、厚
さ２.５ｎｍのＣｕを用いた。
ング法を用いた。到達真空度は、３／１０5Ｐａ、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、０.０１〜０.０２ｎｍ／ｓである。基板
１１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。また、結晶性
制御層１２として、厚さ５ｎｍのＨｆを用いた。結晶系
制御層１３としては、厚さ５ｎｍのＣｕ−５０at％Ｎｉ
合金層を用いた。反強磁性層１４には、厚さ１０ｎｍの
Ｆｅ−４０at％Ｍｎ合金を用いた。磁性層１５および磁
性層１９には、それぞれ、厚さ３ｎｍおよび９ｎｍのＮ
ｉ−１６at％Ｆｅ−１８at％Ｃｏ合金を用いた。磁性層
１６および磁性層１８には、それぞれ、厚さ２ｎｍおよ
び１ｎｍのＣｏを用いた。また、非磁性層１７には、厚
さ２.５ｎｍのＣｕを用いた。
【００１３】また、比較例として、結晶系制御層１３と
して、厚さ５ｎｍのＣｕ層を用いた多層膜も形成した。
して、厚さ５ｎｍのＣｕ層を用いた多層膜も形成した。
【００１４】上記比較例の多層膜の磁気抵抗変化率は
４.８ ％であった。これに対し、本発明の多層膜の磁気
抵抗変化率は５.５ ％であった。
４.８ ％であった。これに対し、本発明の多層膜の磁気
抵抗変化率は５.５ ％であった。
【００１５】本発明で用いた結晶系制御層１３、すなわ
ち、Ｃｕ−５０at％Ｎｉ合金層の電気抵抗率を測定する
ために、厚さ５０ｎｍのＣｕ−５０at％Ｎｉ合金膜を形
成した。この合金膜の電気抵抗率は６５／１０8 Ωｍで
あった。また、厚さ５０ｎｍのＣｕの電気抵抗率は９／
１０8 Ωｍであった。これらの結果より、本発明の多層
膜では、結晶系制御層の電気抵抗率が高く、電流が結晶
系制御層に流れにくくなったために、磁気抵抗変化率が
高くなったものと考えられる。
ち、Ｃｕ−５０at％Ｎｉ合金層の電気抵抗率を測定する
ために、厚さ５０ｎｍのＣｕ−５０at％Ｎｉ合金膜を形
成した。この合金膜の電気抵抗率は６５／１０8 Ωｍで
あった。また、厚さ５０ｎｍのＣｕの電気抵抗率は９／
１０8 Ωｍであった。これらの結果より、本発明の多層
膜では、結晶系制御層の電気抵抗率が高く、電流が結晶
系制御層に流れにくくなったために、磁気抵抗変化率が
高くなったものと考えられる。
【００１６】本発明の構造は、三層の磁性層を含む多層
膜にも応用できる。すなわち、図２のように、基板２１
上に厚さ５ｎｍのＨｆからなる結晶性制御層２２を形成
し、さらに、厚さ５ｎｍのＣｕ−５０at％Ｎｉ合金から
なる結晶系制御層２３、厚さ１０ｎｍのＦｅ−４０at％
Ｍｎ合金からなる反強磁性層２４を形成した。磁性層２
５および磁性層３３には、厚さ３ｎｍのＮｉ−１６at％
Ｆｅ−１８at％Ｃｏ合金を用いた。磁性層２９には、厚
さ８ｎｍのＮｉ−１６at％Ｆｅ−１８at％Ｃｏ合金を用
いた。磁性層２６および磁性層３２には、厚さ２ｎｍの
Ｃｏを用いた。磁性層２８および磁性層３０には、厚さ
１ｎｍのＣｏを用いた。また、非磁性層２７および非磁
性層３１には、厚さ２.５ ｎｍのＣｕを用いた。また、
反強磁性層３４にも、厚さ１０ｎｍのＦｅ−４０at％Ｍ
ｎ合金層を用いた。この多層膜の磁気抵抗変化率は７.
５ ％であった。
膜にも応用できる。すなわち、図２のように、基板２１
上に厚さ５ｎｍのＨｆからなる結晶性制御層２２を形成
し、さらに、厚さ５ｎｍのＣｕ−５０at％Ｎｉ合金から
なる結晶系制御層２３、厚さ１０ｎｍのＦｅ−４０at％
Ｍｎ合金からなる反強磁性層２４を形成した。磁性層２
５および磁性層３３には、厚さ３ｎｍのＮｉ−１６at％
Ｆｅ−１８at％Ｃｏ合金を用いた。磁性層２９には、厚
さ８ｎｍのＮｉ−１６at％Ｆｅ−１８at％Ｃｏ合金を用
いた。磁性層２６および磁性層３２には、厚さ２ｎｍの
Ｃｏを用いた。磁性層２８および磁性層３０には、厚さ
１ｎｍのＣｏを用いた。また、非磁性層２７および非磁
性層３１には、厚さ２.５ ｎｍのＣｕを用いた。また、
反強磁性層３４にも、厚さ１０ｎｍのＦｅ−４０at％Ｍ
ｎ合金層を用いた。この多層膜の磁気抵抗変化率は７.
５ ％であった。
【００１７】本実施例では、結晶系制御層としてＣｕ−
５０at％Ｎｉ合金層を用いたが、本発明の目的からはＭ
ｎ系反強磁性層を面心立方構造とし、電気抵抗率の高い
材料であれば、結晶系制御層として用いることができ
る。電流の分流の観点からは、多層膜の主な構成要素で
ある磁性層よりも高い電気抵抗率を有する材料が好まし
い。
５０at％Ｎｉ合金層を用いたが、本発明の目的からはＭ
ｎ系反強磁性層を面心立方構造とし、電気抵抗率の高い
材料であれば、結晶系制御層として用いることができ
る。電流の分流の観点からは、多層膜の主な構成要素で
ある磁性層よりも高い電気抵抗率を有する材料が好まし
い。
【００１８】また、本実施例では、結晶性制御層１２ま
たは２２としてＨｆを用いたが、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａから選ばれる金属、あるいは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ相互の合金、あるいは、上記金属を
主成分とする合金を用いても、結晶系制御層の結晶配向
性が（１１１）となり、結晶系制御層上に形成したＭｎ
系反強磁性層を面心立方構造とすることができる。
たは２２としてＨｆを用いたが、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａから選ばれる金属、あるいは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ相互の合金、あるいは、上記金属を
主成分とする合金を用いても、結晶系制御層の結晶配向
性が（１１１）となり、結晶系制御層上に形成したＭｎ
系反強磁性層を面心立方構造とすることができる。
【００１９】また、本実施例では、磁性層として、Ｎｉ
−Ｆｅ−Ｃｏ系合金層とＣｏ層との積層体を用い、非磁
性層と接触している磁性層をＣｏ層とした。これは、多
層膜の磁気抵抗変化率を高くするためである。しかし、
特に磁性層の軟磁気特性を重視する場合は、磁性層とし
てＮｉ−Ｆｅ系合金層、あるいは、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系
合金層を用いることが好ましい。また、Ｃｏ層の代わり
に、Ｃｏを主成分とする合金層を用いることもできる。
−Ｆｅ−Ｃｏ系合金層とＣｏ層との積層体を用い、非磁
性層と接触している磁性層をＣｏ層とした。これは、多
層膜の磁気抵抗変化率を高くするためである。しかし、
特に磁性層の軟磁気特性を重視する場合は、磁性層とし
てＮｉ−Ｆｅ系合金層、あるいは、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系
合金層を用いることが好ましい。また、Ｃｏ層の代わり
に、Ｃｏを主成分とする合金層を用いることもできる。
【００２０】また、本実施例では、Ｍｎを含む反強磁性
層として、Ｆｅ−Ｍｎ系合金層を用いたが、他のＭｎ系
合金を用いても良い。他のＭｎ系合金は、Ｍｎ−Ｉｒ系
合金層，Ｃｏ−Ｍｎ系合金層，Ｃｏ−Ｍｎ−Ｐｔ系合金
層，Ｎｉ−Ｍｎ系合金層，Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｒ系合金層，
Ｃｒ−Ｍｎ系合金層，Ｃｒ−Ｍｎ−Ｐｔ系合金層などが
好ましい。
層として、Ｆｅ−Ｍｎ系合金層を用いたが、他のＭｎ系
合金を用いても良い。他のＭｎ系合金は、Ｍｎ−Ｉｒ系
合金層，Ｃｏ−Ｍｎ系合金層，Ｃｏ−Ｍｎ−Ｐｔ系合金
層，Ｎｉ−Ｍｎ系合金層，Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｒ系合金層，
Ｃｒ−Ｍｎ系合金層，Ｃｒ−Ｍｎ−Ｐｔ系合金層などが
好ましい。
【００２１】また、本実施例では、非磁性層として、Ｃ
ｕ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。
ｕ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。
【００２２】（実施例２）前述のように、面心立方構造
を有し、電気抵抗率の高い材料であれば、結晶系制御層
として用いることができる。しかし、Ｍｎ系反強磁性層
の結晶の形を制御する目的からは、結晶系制御層はＭｎ
系反強磁性層とほぼ同じ格子定数を有することが好まし
い。ＣｕおよびＮｉは面心立方格子を有し、さらに、こ
れらの合金は電気抵抗率が高い。このような条件から、
結晶系制御層はＣｕ−Ｎｉ系合金が好ましい。
を有し、電気抵抗率の高い材料であれば、結晶系制御層
として用いることができる。しかし、Ｍｎ系反強磁性層
の結晶の形を制御する目的からは、結晶系制御層はＭｎ
系反強磁性層とほぼ同じ格子定数を有することが好まし
い。ＣｕおよびＮｉは面心立方格子を有し、さらに、こ
れらの合金は電気抵抗率が高い。このような条件から、
結晶系制御層はＣｕ−Ｎｉ系合金が好ましい。
【００２３】図３に厚さ５０ｎｍのＣｕ−Ｎｉ系合金膜
の電気抵抗率のＮｉ濃度依存性を示す。試料は、実施例
１と同様の方法で形成した。図のように、Ｎｉ濃度が５
０at％近傍の時に、Ｃｕ−Ｎｉ系合金膜の電気抵抗率が
高くなる。Ｎｉ濃度が３０〜７５at％の時に、Ｃｕ−Ｎ
ｉ系合金膜の電気抵抗率は、４０／１０8 Ωｍ以上にな
る。また、Ｎｉ濃度が４６〜５９at％の時に、Ｃｕ−Ｎ
ｉ系合金膜の電気抵抗率は、６０／１０8 Ωｍ以上にな
る。
の電気抵抗率のＮｉ濃度依存性を示す。試料は、実施例
１と同様の方法で形成した。図のように、Ｎｉ濃度が５
０at％近傍の時に、Ｃｕ−Ｎｉ系合金膜の電気抵抗率が
高くなる。Ｎｉ濃度が３０〜７５at％の時に、Ｃｕ−Ｎ
ｉ系合金膜の電気抵抗率は、４０／１０8 Ωｍ以上にな
る。また、Ｎｉ濃度が４６〜５９at％の時に、Ｃｕ−Ｎ
ｉ系合金膜の電気抵抗率は、６０／１０8 Ωｍ以上にな
る。
【００２４】（実施例３）本発明の多層膜を用いた磁気
抵抗効果素子を形成した。本実施例では、実施例１で述
べた三層の磁性層を有する多層膜を用いた。図４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５１および電極５２をシールド層５３，
５４で挟んだ構造を有する。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、１.
６ｋＡ／ｍ（２０Ｏｅ）程度の印加磁界で７.１％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３.４ 倍であった。
抵抗効果素子を形成した。本実施例では、実施例１で述
べた三層の磁性層を有する多層膜を用いた。図４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５１および電極５２をシールド層５３，
５４で挟んだ構造を有する。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、１.
６ｋＡ／ｍ（２０Ｏｅ）程度の印加磁界で７.１％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３.４ 倍であった。
【００２５】（実施例４）図５に実施例３で述べた磁気
抵抗効果素子を用いて作製した磁気ヘッドの構造を示
す。本図は、記録再生分離型ヘッドの一部分を切断した
場合の斜視図である。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／Ｃ
ｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
抵抗効果素子を用いて作製した磁気ヘッドの構造を示
す。本図は、記録再生分離型ヘッドの一部分を切断した
場合の斜視図である。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／Ｃ
ｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
【００２６】以下にこのヘッドの作製方法を示す。Ａｌ
2Ｏ3・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６２，６３、記録磁極６５，６
６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１.０ μｍ、下部磁極６５，上部
６６は３.０ μｍ，各層間のギャップ材（図示せず）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（図示せず）した。コイル６４に
は膜厚３μｍのＣｕを使用した。
2Ｏ3・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６２，６３、記録磁極６５，６
６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１.０ μｍ、下部磁極６５，上部
６６は３.０ μｍ，各層間のギャップ材（図示せず）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（図示せず）した。コイル６４に
は膜厚３μｍのＣｕを使用した。
【００２７】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、３.２ 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。
ところ、Ｎｉ−Ｆｅ単層膜を用いた磁気ヘッドと比較し
て、３.２ 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。
【００２８】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。
ヘッド以外の磁界検出器にも用いることができる。
【００２９】（実施例５）実施例４で述べた本発明の磁
気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。装置の
構造を図６に示す。磁気記録媒体７１には、残留磁束密
度０.７５Ｔ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２.５ μ
ｍとした。ここで、７４はヘッド駆動部、７５は再生信
号処理系を示す。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。
気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。装置の
構造を図６に示す。磁気記録媒体７１には、残留磁束密
度０.７５Ｔ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２.５ μ
ｍとした。ここで、７４はヘッド駆動部、７５は再生信
号処理系を示す。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。
【００３０】
【発明の効果】磁性層／非磁性層／磁性層／Ｍｎ系反強
磁性層／結晶系制御層／結晶性制御層／基板という構造
を有する多層膜、あるいは、Ｍｎ系反強磁性層／磁性層
／非磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層／Ｍｎ系反強磁
性層／結晶系制御層／結晶性制御層／基板という構造を
有する多層膜において、結晶系制御層として電気抵抗率
が高く、面心立方構造を有する材料を用いた。この構造
により、Ｍｎ系反強磁性層は、室温で反強磁性層を示す
結晶構造となり、また、結晶系制御層の電気抵抗率が高
いために、結晶系制御層に電流が流れにくく、その結
果、高い磁気抵抗変化率を示す多層膜を得ることができ
た。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、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。
磁性層／結晶系制御層／結晶性制御層／基板という構造
を有する多層膜、あるいは、Ｍｎ系反強磁性層／磁性層
／非磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層／Ｍｎ系反強磁
性層／結晶系制御層／結晶性制御層／基板という構造を
有する多層膜において、結晶系制御層として電気抵抗率
が高く、面心立方構造を有する材料を用いた。この構造
により、Ｍｎ系反強磁性層は、室温で反強磁性層を示す
結晶構造となり、また、結晶系制御層の電気抵抗率が高
いために、結晶系制御層に電流が流れにくく、その結
果、高い磁気抵抗変化率を示す多層膜を得ることができ
た。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、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】本発明の二層の磁性層を有する多層磁気抵抗効
果膜の断面図。
果膜の断面図。
【図２】本発明の三層の磁性層を有する多層磁気抵抗効
果膜の断面図。
果膜の断面図。
【図３】Ｃｕ−Ｎｉ系合金膜のＮｉ濃度と電気抵抗率と
の関係を示す特性図。
の関係を示す特性図。
【図４】本発明の多層磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗
効果素子の構造を示す斜視図。
効果素子の構造を示す斜視図。
【図５】本発明の磁気ヘッドの構造を示す斜視図。
【図６】本発明の磁気ディスク装置の説明図。
１１…基板、１２…結晶性制御層、１３…結晶系制御
層、１４…反強磁性層、１５，１６，１８，１９…磁性
層、１７…非磁性層。
層、１４…反強磁性層、１５，１６，１８，１９…磁性
層、１７…非磁性層。
Claims (13)
- 【請求項１】結晶性制御層，結晶系制御層，Ｍｎを含む
反強磁性層、ＮｉおよびＦｅを含む磁性層，非磁性層，
ＮｉおよびＦｅを含む磁性層の順に形成されている多層
膜において、上記結晶系制御層が面心立方格子を有し、
上記結晶系制御層の電気抵抗率がＮｉおよびＦｅを含む
磁性層よりも高く、上記非磁性層を挟む磁性層の磁化の
なす相対角度により多層膜の電気抵抗率が変化すること
を特徴とする多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項２】結晶性制御層，結晶系制御層，Ｍｎを含む
反強磁性層、ＮｉおよびＦｅを含む磁性層，非磁性層，
ＮｉおよびＦｅを含む磁性層，非磁性層，ＮｉおよびＦ
ｅを含む磁性層，Ｍｎを含む反強磁性層の順に形成され
ている多層膜において、上記結晶系制御層が面心立方格
子を有し、上記結晶系制御層の電気抵抗率がＮｉおよび
Ｆｅを含む磁性層よりも高く、上記二層の非磁性層を挟
む磁性層の磁化のなす相対角度により多層膜の電気抵抗
率が変化することを特徴とする多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項３】請求項１または２において、上記結晶性制
御層がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａから選ばれる
金属、あるいは、上記金属相互の合金、あるいは、上記
金属を主成分とする合金である多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、上記結晶
系制御層がＣｕ−Ｎｉ系合金である多層磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項５】請求項４において、上記Ｃｕ−Ｎｉ系合金
におけるＮｉ濃度が３０〜７５at％である多層磁気抵抗
効果膜。 - 【請求項６】請求項４において、上記Ｃｕ−Ｎｉ系合金
におけるＮｉ濃度が４６〜５９at％である多層磁気抵抗
効果膜。 - 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、上記ＮｉおよびＦｅを含む磁性層が、Ｎｉ−Ｆｅ系
合金層、あるいは、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金層である多
層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項８】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、上記ＮｉおよびＦｅを含む磁性層が、Ｎｉ−Ｆｅ系
合金層、あるいは、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金層とＣｏ
層、あるいは、Ｃｏを主成分とする合金層との積層体で
あり、Ｃｏ層、あるいは、Ｃｏを主成分とする合金層と
上記非磁性層とが接触している多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７または
８において、上記Ｍｎを含む反強磁性層がＦｅ−Ｍｎ系
合金層，Ｍｎ−Ｉｒ系合金層，Ｃｏ−Ｍｎ系合金層，Ｃ
ｏ−Ｍｎ−Ｐｔ系合金層，Ｎｉ−Ｍｎ系合金層，Ｎｉ−
Ｍｎ−Ｃｒ系合金層，Ｃｒ−Ｍｎ系合金層，Ｃｒ−Ｍｎ
−Ｐｔ系合金層から選ばれる合金層である多層磁気抵抗
効果膜。 - 【請求項１０】請求項１，２，３，４，５，６，７，８
または９に記載の多層磁気抵抗効果膜を含む磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項１１】請求項１０に記載の上記磁気抵抗効果素
子を含む磁気ヘッド。 - 【請求項１２】請求項１１に記載の上記磁気抵抗効果素
子と誘導型磁気ヘッドとを組み合わせた複合型磁気ヘッ
ド。 - 【請求項１３】請求項１１または請求項１２に記載の上
記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 |
|---|---|---|---|
| JP7319982A JPH09161243A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7319982A JPH09161243A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09161243A true JPH09161243A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18116427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7319982A Pending JPH09161243A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09161243A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6090480A (en) * | 1997-04-30 | 2000-07-18 | Nec Corporation | Magnetoresistive device |
| US6313973B1 (en) | 1998-06-30 | 2001-11-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laminated magnetorestrictive element of an exchange coupling film, an antiferromagnetic film and a ferromagnetic film and a magnetic disk drive using same |
| KR100330524B1 (ko) * | 1999-03-30 | 2002-03-28 | 포만 제프리 엘 | 단일 반강자성 층을 채택한 이중 거대 자기저항 센서 |
| US6980405B2 (en) | 2002-01-02 | 2005-12-27 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for providing precise control of magnetic coupling field in NiMn top spin valve heads and amplitude enhancement |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP7319982A patent/JPH09161243A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6090480A (en) * | 1997-04-30 | 2000-07-18 | Nec Corporation | Magnetoresistive device |
| US6313973B1 (en) | 1998-06-30 | 2001-11-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laminated magnetorestrictive element of an exchange coupling film, an antiferromagnetic film and a ferromagnetic film and a magnetic disk drive using same |
| KR100330524B1 (ko) * | 1999-03-30 | 2002-03-28 | 포만 제프리 엘 | 단일 반강자성 층을 채택한 이중 거대 자기저항 센서 |
| US6980405B2 (en) | 2002-01-02 | 2005-12-27 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for providing precise control of magnetic coupling field in NiMn top spin valve heads and amplitude enhancement |
| US7038891B2 (en) | 2002-01-02 | 2006-05-02 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for providing precise control of magnetic coupling field in NiMn top spin valve heads and amplitude enhancement |
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