JPH09180131A

JPH09180131A - 巨大磁気抵抗効果素子とこれを用いた磁気抵抗効果型ヘッド

Info

Publication number: JPH09180131A
Application number: JP33952995A
Authority: JP
Inventors: Junji Matsuzono; 淳史松園
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】縦型の磁気抵抗効果型ヘッドに適用してもバ
イアス点がずれず、充分な出力が得られるスピンバルブ
型の巨大磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】少なくとも一層の硬磁性層３と、硬磁性
層３を挟んで隣接して配置された二層の非磁性導電層２
ａ，２ｂと、非磁性導電層２ａ，２ｂに隣接して配置さ
れた二層の軟磁性層１ａ，１ｂとからなり、センス電流
Ｉｓの方向が磁気媒体平面と略鉛直である巨大磁気抵抗
効果素子１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高密度の磁
気記録装置に用いられる磁気抵抗効果を利用した磁気ヘ
ッドに適用する巨大磁気抵抗効果素子およびこれを用い
た磁気抵抗効果型ヘッドに係わる。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクドライブなどの磁気記録
装置において、面記録密度をより高めるために、磁界感
度の高い磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド（磁
気抵抗効果型ヘッド）が実用化されており、その有効性
が確かめられている。

【０００３】磁気抵抗効果素子は、図５に磁気抵抗効果
素子に印加される外部印加磁界と抵抗との関係を示すよ
うに、外部印加磁界Ｈ_extの変化により抵抗Ｒが変化す
る特性を有し、外部印加磁界Ｈ_extが０のとき抵抗Ｒが
最大値ｒ₀をとる。そして、抵抗Ｒの最大値ｒ₀と最小
値との差をΔｒとし、Δｒ／ｒ₀を抵抗変化率として、
これにより磁気抵抗効果素子の特性値の１つとしてい
る。

【０００４】このような磁気抵抗効果素子を実際に用い
る場合には、図５に示すように、バイアス磁界Ｈ_bを印
加して、抵抗が最大の点ｒ₀からずらしたバイアス点Ｂ
において動作させる。そして、図５に示すように外部印
加磁界Ｈ_extをバイアス点Ｂに相当する磁界Ｈ_bを中心
とした入力磁界信号波形により印加すれば、これに応じ
て抵抗Ｒも変化し、図中右に示す出力波形が得られる。

【０００５】通常バイアス点Ｂにおいて、入力磁界信号
波形と出力波形とが線形の関係にあり、かつ同じ振幅の
入力磁界信号波形に対して、より大きな振幅の出力波形
が得られるように、バイアス磁界Ｈ_bの大きさが選定さ
れる。

【０００６】現在実用化されている磁気抵抗効果素子
は、異方性磁気抵抗効果と呼ばれる効果に基づいてお
り、一般に２％程度の抵抗変化率を示す。この異方性磁
気抵抗効果を用いた素子では、抵抗の変化が磁性層の磁
化Ｍの方向と、磁気抵抗効果を感知する電流、すなわち
センス電流Ｉｓの方向とのなす角度をθとするとき、抵
抗値Ｒは次の数１で表される。

【０００７】

【数１】Ｒ＝Ｒ₀＋ΔＲｃｏｓ²θ（θ＝０°〜１８０°）

【０００８】従って、抵抗値Ｒは、θ＝９０°すなわち
両者Ｍ，Ｉｓの向きが垂直のとき最小となり、θ＝０°
すなわち両者の向きが平行のとき最大となる。そして、
抵抗変化が最大となるのは、ｄＲ／ｄθの絶対値が最大
のときで、ｄＲ／ｄθは次の数２により表される。

【０００９】

【数２】ｄＲ／ｄθ＝＋ΔＲ・２ｃｏｓθ（−ｓｉｎ
θ）＝−ΔＲｓｉｎ２θ

【００１０】ｄＲ／ｄθの絶対値が最大となるのは、ｓ
ｉｎ２θが１または−１すなわちθ＝４５°またはθ＝
１３５°のときである。従って、θ＝４５°となるよう
に、前述のバイアス磁界Ｈ_bを印加するのが好ましい。

【００１１】一方、巨大磁気抵抗効果と呼ばれる全く異
なる原理に基づいて、５％以上の抵抗変化率を示す素子
が種々の構成で提案されている。この巨大磁気抵抗効果
を有する素子を用いて、従来の異方性磁気抵抗効果によ
る磁気抵抗効果素子よりさらに大きな磁界感度を有する
薄膜磁気ヘッドを実現する研究も盛んに行われている。

【００１２】巨大磁気抵抗効果は、ＣｕやＡｇ等の非磁
性導電層によって適当な距離だけ隔てられた二層の磁性
層間のスピン（磁気モーメント）の角度が変化すること
によって発生し、この際の抵抗変化量は、二層の磁性層
のスピンのなす角度をθとするとｃｏｓθに比例する。
従って、巨大磁気抵抗効果を発現するためには、隣接す
る磁性層のスピン同士が、外部磁界に対して異なった動
きをして角度変化を生じる必要がある。

【００１３】この場合には、抵抗値Ｒとθの関係が次の
数３で表される。

【００１４】

【数３】Ｒ＝Ｒ₀−ΔＲｃｏｓθ（θ＝０°〜１８０°）

【００１５】このときｄＲ／ｄθ＝ΔＲｓｉｎθより、
ｓｉｎθ＝１すなわちθ＝９０°のときに絶対値が最大
となる。従って、抵抗変化が最大となるのはθ＝９０°
のときであり、隣接する２層の磁性層のスピンが互いに
直角をなす場合である。

【００１６】ところで、巨大磁気抵抗効果を用いた素子
の膜の構成には、隣接する磁性層のスピンに角度変化を
生じさせるメカニズムに対応して、大きく分類して次の
３つの種類がある。１）磁性層間の交換結合力を負とすることによって、磁
性層が反強磁性的に配列（磁性層のスピンが交互に正反
対の向きになる）するようにした結合型の多層膜２）硬磁性層と軟磁性層とを交互に積層して、軟磁性層
のみが外部磁界に応答するようにした誘導フェリ型の多
層膜３）非磁性導電層を挟んで磁性層を二層配置し、一方の
磁性層に硬磁性層または反強磁性膜の交換バイアス磁界
によりピンニングされた軟磁性膜を用いて、他方の磁性
層のみが外部磁界に応答するようにした、いわゆるスピ
ンバルブ型

【００１７】これらの巨大磁気抵抗効果素子のうち、多
層膜の素子（結合型および誘導フェリ型）は、シート形
状での抵抗変化率は〜１０％と大きいが、素子の形状に
して高電流密度の下で用いた場合には、抵抗変化を感知
するセンス電流によって発生する磁界（センス電流磁
界）により隣接するスピンの向きが揃ってしまうため
に、抵抗変化率が低下してしまうという問題がある。

【００１８】これに対して、スピンバルブ型の素子は、
シート形状での抵抗変化率は〜４％と余り大きくはない
が、外部磁界に応答する磁性層（自由層とされる）が１
層のみであるために、磁化が固定された磁性層（固定層
とされる）からの反磁界とセンス電流による電流磁界
（self field）等を相殺させて、上述のバイアス点Ｂを
より好ましい点、すなわち固定層のスピンと自由層のス
ピンとが直角となる点（θ＝９０°）に落ちつかせるこ
とができ、高電流密度下でも抵抗変化率が低下しない。
また、自己バイアスをかけられるようにも設計ができ
る。

【００１９】このような理由により、実際に素子の試作
研究が行われ、現状で実用になり得るとされているのは
スピンバルブ型の素子のみである。スピンバルブ型の素
子の代表的なものは、自由層と固定層との間の交換結合
を弱めた非結合型としたもので（Ching Tsang et al.,I
EEE Trans.Magn.,30(6)p3801-3806(1994) 参照）、磁界
に対する応答がよく〜１％／Ｏｅもの磁界感度が得られ
ている。

【００２０】このほかにもスピンバルブ型の素子とこれ
を用いた磁気抵抗効果型ヘッドが多数試作され発表され
ているが、いずれもセンス電流を磁気記録媒体面と平行
に流して用いられている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、異方性
磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果型ヘッドにおいて
は、センス電流を磁気記録媒体面に対して略鉛直に流す
構成の素子、いわゆる縦型の磁気抵抗効果型ヘッドが提
案されている（Takuji Shibata et al.,IEEE Trans.Mag
n.,30(6)p3843-3845(1994)参照）。

【００２２】この縦型の磁気抵抗効果型ヘッドは、前述
のセンス電流を磁気記録媒体面と平行に流す場合の、い
わゆる横型の磁気抵抗効果型ヘッドと異なり、一定の電
流密度の下ではトラック幅を減少させても出力が一定で
ある。

【００２３】このため、狭トラック化により横型よりも
相対的に高出力となること、ＡＢＳ（Air Bearing Surf
ace ）面に配置されている全ての導電材を同一電位とす
ることができるため、静電破壊に対して強いこと、セン
ス電流磁界によって磁気抵抗効果を生じる磁性層が磁化
容易軸方向に安定化されるため磁区安定化膜が不要であ
ること等の長所がある。

【００２４】前述のように、現在実用となりうる巨大磁
気抵抗効果素子は、スピンバルブ型であり、一方で磁気
抵抗効果型ヘッド（以下ＭＲヘッドとする）の配置とし
て前述の縦型のＭＲヘッドの配置が優れている点が多
い。従って、スピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果素子を
縦型のＭＲヘッドの配置に用いれば、両者の長所を組み
合わせることができると考えられる。

【００２５】図６に通常の横型に用いたスピンバルブ型
の巨大磁気抵抗効果素子の概略構成図を示す。この巨大
磁気抵抗効果素子２０は、軟磁性層２１、非磁性導電層
２２、硬磁性層２３、反強磁性層２４が順次積層形成さ
れてなる。そして、軟磁性層２１は外部磁界に磁化が応
答する自由層、硬磁性層２３は磁化が固定された固定層
としてそれぞれ機能するものである。

【００２６】さらに図示しないが、この巨大磁気抵抗効
果素子２０の両端部に、磁気抵抗効果を感知するための
センス電流Ｉｓを流すための電極が形成される。これに
より巨大磁気抵抗効果素子２０の長手方向にセンス電流
Ｉｓが流れるようにされる。そして、外部印加磁界Ｈ
_extは、このセンス電流Ｉｓに垂直に作用する。

【００２７】この場合、隣接する反強磁性層２４からの
交換結合磁界によって、固定層２３のスピン（固定層２
３の磁化方向に一致する）Ｍ₃は、磁気記録媒体面に鉛
直な方向、すなわち素子の長手方向に垂直な方向に固定
されており、自由層２１に対しては、異方性磁界Ｈ_kに
より固定層のスピンＭ₃と直交する方向、すなわち素子
の長手方向に異方性が付与される。

【００２８】自由層２１に対しては、異方性磁界Ｈ_kの
他に主として固定層２３の反磁界Ｈ _dとセンス電流Ｉｓ
による磁界（センス電流磁界）Ｈ_iが働くが、これらＨ
_d，Ｈ_iは、大きさが同じで向きを反対にして、互いに
相殺されるように設計されているために、結果として自
由層２１には異方性磁界Ｈ_kのみが働き、自由層２１の
スピンＭ₁は固定層２３のスピンＭ₃と直交する。

【００２９】すなわち、固定層２３のスピンＭ₃は外部
印加磁界Ｈ_extに対して平行で、自由層２１のスピンＭ
₁は外部印加磁界Ｈ_extに対して垂直で、外部印加磁界
Ｈ_ex _tの変化に応答してスピンＭ₁に角度変化φを生じ
ることができる。

【００３０】そのため、外部印加磁界Ｈ_extに対する抵
抗変化の応答は、自由層２１のスピンＭ₁の角度変化を
φとするとき、ｃｏｓ（φ−π／２）＝ｓｉｎφに比例
し、自由層２１の角度変化φに対して線形動作が得ら
れ、バイアスがなされたことになる。

【００３１】尚、センス電流Ｉｓが固定層２３に対し
て、その反磁界Ｈ_dを強めるように働くが、交換バイア
ス磁界に比較して充分に小さいために、固定層２３の磁
化Ｍ₃が反転することはない。

【００３２】次に、先に図６に示した横型のスピンバル
ブ型の巨大磁気抵抗効果素子２０をそのまま前述の縦型
に適用した場合について説明する。この場合、図７に概
略構成図を示すように、センス電流Ｉｓの方向が、先に
示した横型の場合におけるセンス電流の方向と直交した
方向となるために、センス電流磁界Ｈ_iの方向もまた横
型ＭＲヘッドの場合のセンス電流磁界の方向と直交した
方向となり、固定層の反磁界Ｈ_dと打ち消し合うことが
ない。

【００３３】図８および図９に、この図７の磁気抵抗効
果素子２０の動作の概略図を示す。図８に示すように、
センス電流磁界Ｈ_iは自由層２１および固定層２３の周
囲を巻くような向きに作用する。さらに詳しくは、図９
に示すように、図中紙面に垂直に流れるセンス電流Ｉｓ
を軸としてその回りを回転するように作用する。この場
合、センス電流Ｉｓが紙面の向こう側向きのため、図中
時計回りに作用する。このように作用するセンス電流磁
界Ｈ_iは、図８に示すように異方性磁界Ｈ_kと同方向の
ために、自由層２１に対しては異方性磁界Ｈ_kを強める
ように作用し、一方固定層２３に対してはそのスピンＭ
₃を磁気記録媒体面と平行な方向に回転させるように作
用することになる。

【００３４】自由層２１に対して加わるセンス電流磁界
Ｈ_iは自由層２１の磁区を安定化、あるいは単磁区化す
ることになるため、適当な強度の磁界であれば必ずしも
不必要なものではない。しかしながら、固定層２３に作
用するセンス電流磁界Ｈ_iは、固定層２３のスピンＭ₃
を回転させてしまうために、自由層２１と固定層２３の
両者のスピンＭ ₁，Ｍ₃のなす角度θが直角より小さく
なって、両者のスピンＭ₁，Ｍ₃は平行に近づくことに
なる。

【００３５】このことは、一つには前述のバイアス点Ｂ
がずれることを意味し、もう一つには外部磁界Ｈ_extに
対して二つのスピンＭ₁，Ｍ₃が応答する角度や向きが
同じになることにより、出力の減少を来すことを意味す
る。

【００３６】このように、横型のスピンバルブ型の素子
の膜構成をそのまま縦型の配置に適用することには問題
がある。

【００３７】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、縦型の磁気抵抗効果型ヘッドに適用してもバイ
アス点がずれず、充分な出力が得られるスピンバルブ型
の巨大磁気抵抗効果素子とこれを用いた磁気抵抗効果型
ヘッドを提供するものである。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明の巨大磁気抵抗効
果素子は、少なくとも一層の硬磁性層と、硬磁性層を挟
んで隣接して配置された二層の非磁性導電層と、非磁性
導電層に隣接して配置された二層の軟磁性層とからな
り、センス電流の方向が磁気媒体平面と略鉛直であるも
のである。

【００３９】また本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、少
なくとも一層の硬磁性層と、硬磁性層を挟んで隣接して
配置された二層の非磁性導電層と、非磁性導電層に隣接
して配置された二層の軟磁性層とからなりセンス電流の
方向が磁気媒体平面と略鉛直である巨大磁気抵抗効果素
子を磁気抵抗効果素子として用いて構成するものであ
る。

【００４０】上述の本発明の構成によれば、硬磁性層を
中心として両側にそれぞれ非磁性導電層を介して軟磁性
層が配置形成されてなることにより、硬磁性層すなわち
固定層を膜厚方向において中心近傍に配置できるので、
固定層においては、センス電流磁界が打ち消されて作用
しない。従って、固定層のスピンの向き、すなわち固定
層の磁化方向が当初の磁化方向である素子長方向から変
化しない。

【００４１】一方、上方および下方の２層の軟磁性層す
なわち自由層に対して、センス電流磁界が素子幅方向に
印加されるため、異方性磁界を強めるように作用する。
さらにこれら自由層には固定層からの反磁界が素子長方
向に加わるが、素子長方向が素子の長手方向となってい
るために、この反磁界は小さくセンス電流磁界に比して
影響が少ない。従って固定層と自由層のスピンの直交関
係がセンス電流を強めるほど強固となりバイアス点がず
れない。

【００４２】上述の構成の巨大磁気抵抗効果素子を磁気
抵抗効果素子として用いて磁気抵抗効果型ヘッドを構成
することにより、縦型の磁気抵抗効果型ヘッドの長所、
すなわち狭トラック化しても高出力が得られること、静
電破壊に強いこと、磁区安定化膜を必要としないなどの
長所を有し、これらとスピンバルブ型素子の長所である
高磁界感度とを両立させることができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の巨大磁気
抵抗効果素子の実施例を説明する。図１は、本発明の巨
大磁気抵抗効果素子の一例の斜視図である。この巨大磁
気抵抗効果素子１０は、第１の軟磁性層１ａ、第１の非
磁性導電層２ａ、硬磁性層３、第２の非磁性導電層２
ｂ、第２の軟磁性層１ｂが順次積層形成されてなる。

【００４４】そして本発明においては、この巨大磁気抵
抗効果素子１０を、素子の長手方向が磁気媒体平面に略
鉛直、すなわち外部印加磁界Ｈ_extの方向に平行になる
ように配置し、この磁気媒体平面と略鉛直である素子１
０の長手方向に巨大磁気抵抗効果を感知するセンス電流
Ｉｓを流して用いるものである。また、巨大磁気抵抗効
果素子１０の素子幅が磁気媒体への記録や再生を行うト
ラック幅Ｔｗとされる。

【００４５】第１の軟磁性層１ａおよび第２の軟磁性層
１ｂは、例えばＮｉＦｅ，ＮｉＣｏＦｅ等の軟磁性材料
により構成され、ともにその磁化容易方向がセンス電流
Ｉｓの向きと直交させた素子幅方向（素子１０の長手方
向に垂直な方向）とされ、この方向に誘導磁気異方性を
有するように形成される。このとき、第１の軟磁性層１
ａのスピンＭ_1aの向きと第２の軟磁性層１ｂのスピンＭ
_1bの向きが、互いに反平行すなわち正反対の向きとされ
ている（図２参照）。

【００４６】第１の非磁性導電層２ａおよび第２の非磁
性導電層２ｂは、例えばＣｕ，Ａｇ等により構成され
る。

【００４７】また、硬磁性層３は、例えばＣｏ，ＣｏＰ
ｔ等の硬磁性材料により構成され、その磁化方向がセン
ス電流Ｉｓの向きと同一または反対の向き、すなわち平
行または反平行である素子長方向（素子１０の長手方
向）とされる。

【００４８】これら各層の形成方法としては、スパッタ
リング、イオンビームスパッタリング（ＩＢＳ）、分子
線エピタキシー法等を用いることができる。また、各層
の膜厚は抵抗変化率、硬磁性層３の保持力、軟磁性層１
ａ，１ｂの磁界感度等を考慮して決定される。

【００４９】この構成の巨大磁気抵抗効果素子１０を、
磁気抵抗効果型ヘッドに適用する場合には、図示しない
がシールド磁性体を形成し、そのギャップ部に巨大磁気
抵抗効果素子１０全体が配置される。そして線密度方向
の分解能が得られるようにされる。

【００５０】次に図１の巨大磁気抵抗効果素子１０の動
作を説明する。図２および図３に図１の巨大磁気抵抗効
果素子の動作を説明する概略図を示す。

【００５１】図３に示すように、上述の巨大磁気抵抗効
果素子１０によれば、硬磁性層３の上下が共に非磁性導
電層２ａ，２ｂと軟磁性層１ａ，１ｂであるので、硬磁
性層（固定層）３の上下が対称になり、硬磁性層（固定
層）が積層膜の膜厚方向のほぼ中心に配置される。従っ
て、センス電流Ｉｓの中心は固定層３にあり、センス電
流磁界Ｈ_iはこの中心を軸として回転するように作用す
る。

【００５２】このように固定層３を積層膜の膜厚方向の
中心近傍に配置できるので、固定層３にはセンス電流磁
界Ｈ_iが打ち消されて作用しない。従って、図２に示す
ように、固定層３の磁化方向すなわち固定層３のスピン
Ｍ₃の向きが、当初の磁化方向である素子長方向から変
化しない。

【００５３】一方、上方および下方の２層の軟磁性層す
なわち自由層１ａ，１ｂに対して、センス電流磁界Ｈ_i
が素子幅方向、すなわち２層のそれぞれのスピンＭ_1a，
Ｍ_1bと同じ向きに印加されるため、自由層にかかる異方
性磁界Ｈ_kを強めるように作用する。

【００５４】さらに、これら自由層１ａ，１ｂには、固
定層３からの反磁界Ｈ_dが素子長方向に加わるが、素子
長方向が素子の長手方向となっているために、この反磁
界Ｈ _dは小さくセンス電流磁界Ｈ_iに比して影響が少な
い。

【００５５】従って、センス電流Ｉｓを強めるほど、固
定層のスピンＭ₃と自由層のスピンＭ_1a，Ｍ_1bの直交関
係がより強固となり、バイアス点Ｂがずれない。

【００５６】そして、外部印加磁界Ｈ_extの変化に対し
て、自由層１ａ，１ｂのスピンＭ_1a，Ｍ_1bに角度変化φ
を生じて、巨大磁気抵抗効果による抵抗変化を発生させ
ることができる。

【００５７】本発明によれば、このようにスピンバルブ
型の巨大磁気抵抗効果素子を縦型配置の磁気抵抗効果型
ヘッドに用いることができるので、縦型の磁気抵抗効果
型ヘッドの長所、すなわち狭トラック化しても高出力が
得られること、静電破壊に強いこと、磁区安定化膜を必
要としないなどの長所を有し、これらとスピンバルブ型
素子の長所である高磁界感度とを両立させることができ
る。

【００５８】上述の実施例では、非磁性導電層２ａ，２
ｂと、軟磁性層１ａ，１ｂおよび硬磁性層３とを隣接さ
せて形成したが、巨大磁気抵抗効果素子１０の抵抗変化
率を増大させる目的で、これらの界面において例えばＣ
ｏの薄い層を０．５〜２ｎｍ程度配置形成してもよい。

【００５９】また、固定層を単層のＣｏ，ＣｏＰｔ等の
硬磁性層３により形成する代わりに、図４に概略構成図
を示すように、ＦｅＭｎ，ＮｉＯ，ＭｉＭｎ等からなる
反強磁性層４と、これを挟んで両面に配置された例えば
ＮｉＦｅ，Ｃｏ等からなる二層の強磁性層５とによっ
て、複合膜を形成して硬磁性層３を構成してもよい。

【００６０】続いて、この巨大磁気抵抗効果素子１０の
製造方法について説明する。基板上に第１のシールド磁
性体、第１のギャップ材等が順次形成された後、必要に
応じて素子の磁気特性を良好にするための例えばＴａ等
からなるバッファ層を被着形成する。

【００６１】これの上に軟磁性層１ａを、素子幅方向に
誘導磁気異方性を有するように、素子幅方向の磁場Ｈ_k
を印加しながら１〜５ｎｍの厚さに形成する。

【００６２】次に、非磁性導電層２ａを２〜４ｎｍの厚
さに形成し、これの上に硬磁性層３を１〜１５ｎｍの厚
さに被着形成させる。さらに、その上に非磁性導電層２
ｂを２〜４ｎｍの厚さに被着形成し、これの上に軟磁性
層１ｂを、素子幅方向に誘導磁気異方性を有するよう
に、素子幅方向の磁場Ｈ_kを印加しながら１〜５ｎｍの
厚さに形成する。

【００６３】この後、軟磁性層１ａから軟磁性層１ｂま
での積層膜に、フォトリソグラフィとイオンエッチング
を行うことにより、所定の形状に加工して図１に示した
巨大磁気抵抗効果素子１０を形成する。さらに図示しな
いが、巨大磁気抵抗効果素子１０上の素子長方向の両端
に、センス電流Ｉｓを流すための電極を形成する。

【００６４】この巨大磁気抵抗効果素子１０を磁気抵抗
効果型ヘッドとして用いる場合には、この後、素子１０
の上に例えば第２のギャップ材、第２のシールド磁性体
が順次形成され、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）
が構成される。

【００６５】本発明の巨大磁気抵抗効果素子は、上述の
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲でその他様々な構成が取り得る。

【００６６】

【発明の効果】上述の本発明による巨大磁気抵抗効果素
子によれば、硬磁性層すなわち固定層を積層膜の膜厚方
向の中心近傍に配置できるので、固定層にはセンス電流
磁界が打ち消されて作用しない。従って、硬磁性層の磁
化方向が当初の磁化方向である素子長方向から変化しな
い。

【００６７】一方、上方および下方の２層の軟磁性層す
なわち自由層に対して、センス電流磁界が素子幅方向に
印加されるため、異方性磁界を強めるように作用する。
さらにこれら軟磁性層には硬磁性層からの反磁界が素子
長方向に加わるが、素子長方向が素子の長手方向となっ
ているために、この反磁界は小さくセンス電流磁界に比
して影響が少ない。従って硬磁性層と軟磁性層、すなわ
ち固定層と自由層のスピンの直交関係が、センス電流を
強めるほど強固となりバイアス点がずれない。

【００６８】本発明によれば、このようにスピンバルブ
型の巨大磁気抵抗効果素子を縦型配置の磁気抵抗効果型
ヘッドに用いることができるので、縦型の磁気抵抗効果
型ヘッドの長所、すなわち狭トラック化しても高出力が
得られること、静電破壊に強いこと、磁区安定化膜を必
要としないなどの長所を有し、これらとスピンバルブ型
素子の長所である高磁界感度とを両立させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の巨大磁気抵抗効果素子の一例の概略構
成図である。

【図２】図１の巨大磁気抵抗効果素子の動作を説明する
概略図である。

【図３】図１の巨大磁気抵抗効果素子の動作を説明する
側面図である。

【図４】本発明の巨大磁気抵抗効果素子の他の例の概略
構成図である。

【図５】磁気抵抗効果素子における外部印加磁界と抵抗
変化率との関係を示す図である。

【図６】従来の横型配置のスピンバルブ型の巨大磁気抵
抗効果素子の構成図である。

【図７】従来のスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果素子
を縦型配置に適用した場合の構成図である。

【図８】図７の巨大磁気抵抗効果素子の動作を説明する
概略図である。

【図９】図７の巨大磁気抵抗効果素子の動作を説明する
側面図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、２１軟磁性層（自由層）２、２ａ、２ｂ、２２非磁性導電層３、２３硬磁性層（固定層）４、２４反強磁性層５強磁性層１０、２０巨大磁気抵抗効果素子Ｔｗトラック幅Ｉｓセンス電流Ｈ_i センス電流磁界Ｈ_k 異方性磁界Ｈ_ext 外部印加磁界Ｈ_d 反磁界Ｍ₁、Ｍ_1a、Ｍ_1b 自由層の磁化方向Ｍ₃ 固定層の磁化方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一層の硬磁性層と、該硬磁性層を挟んで隣接して配置された二層の非磁性導
電層と、該非磁性導電層に隣接して配置された二層の軟磁性層と
からなり、センス電流の方向が磁気媒体平面と略鉛直であることを
特徴とする巨大磁気抵抗効果素子。
【請求項２】上記硬磁性層の磁化方向を、上記センス
電流の向きと同一または反対の向きとし、上記軟磁性層
の磁化容易方向を上記センス電流の向きと直交させたこ
とを特徴とする請求項１に記載の巨大磁気抵抗効果素
子。
【請求項３】上記硬磁性層が一層の反強磁性膜と該反
強磁性膜を挟んで配置された二層の強磁性膜からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の巨大磁気抵抗効果素
子。
【請求項４】少なくとも一層の硬磁性層と、該硬磁性層を挟んで隣接して配置された二層の非磁性導
電層と、該非磁性導電層に隣接して配置された二層の軟磁性層と
からなり、センス電流の方向が磁気媒体平面と略鉛直である巨大磁
気抵抗効果素子を磁気抵抗効果素子として用いたことを
特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。