JPH09185812A - 磁気抵抗性多層により被覆されたマイクロスタイラス記録デバイス - Google Patents
磁気抵抗性多層により被覆されたマイクロスタイラス記録デバイスInfo
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- JPH09185812A JPH09185812A JP8334284A JP33428496A JPH09185812A JP H09185812 A JPH09185812 A JP H09185812A JP 8334284 A JP8334284 A JP 8334284A JP 33428496 A JP33428496 A JP 33428496A JP H09185812 A JPH09185812 A JP H09185812A
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- magnetoresistive multilayer
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- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- G11B2005/0005—Arrangements, methods or circuits
- G11B2005/0021—Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/865—Magnetic force probe
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- Hall/Mr Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の磁気マイクロスタイラスを利用したデ
バイスにおいては、製作が困難であり、また、感度が悪
いという欠点があった。 【解決手段】 −少なくとも１つのマイクロスタイラス
１２と、−磁気フィルム３５を備えた記録支持体と、−
マイクロスタイラス１２および支持体３０の相対移動手
段と、−スタイラス１２に対向配置された領域３７の磁
化方向を変更することができる書込手段と、−領域３７
の磁化方向を決定することができる読取手段と、を具備
する記録デバイスであって、マイクロスタイラス１２
は、非磁性材料でありかつ磁気抵抗性多層４６により被
覆され、読取手段は、磁気抵抗性多層４６の抵抗変化
（ΔＲ／Ｒ）を測定することができ、書込手段は、磁気
抵抗性多層４６を通して磁気フィルム３５内へと電流ｉ
を循環させることができる。
バイスにおいては、製作が困難であり、また、感度が悪
いという欠点があった。 【解決手段】 −少なくとも１つのマイクロスタイラス
１２と、−磁気フィルム３５を備えた記録支持体と、−
マイクロスタイラス１２および支持体３０の相対移動手
段と、−スタイラス１２に対向配置された領域３７の磁
化方向を変更することができる書込手段と、−領域３７
の磁化方向を決定することができる読取手段と、を具備
する記録デバイスであって、マイクロスタイラス１２
は、非磁性材料でありかつ磁気抵抗性多層４６により被
覆され、読取手段は、磁気抵抗性多層４６の抵抗変化
（ΔＲ／Ｒ）を測定することができ、書込手段は、磁気
抵抗性多層４６を通して磁気フィルム３５内へと電流ｉ
を循環させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗性層によ
り被覆されたマイクロスタイラス記録デバイスに関する
ものである。本発明は、テレビジョンまたはコンピュー
タメモリにおいて使用可能な支持体に情報を記録するこ
とに応用することができる。
り被覆されたマイクロスタイラス記録デバイスに関する
ものである。本発明は、テレビジョンまたはコンピュー
タメモリにおいて使用可能な支持体に情報を記録するこ
とに応用することができる。
【０００２】
【従来の技術】マイクロスタイラスを適切な支持体上に
作用させて情報を記録することは、既に知られてい
る。”マイクロスタイラス”という用語は、ここでは、
サイズが約１μｍよりも小さい機械的な（光学的ではな
い）スタイラスを意味するものとして理解される。これ
らスタイラスは、通常、電気導通可能である。このよう
なスタイラスと支持体との間を循環する電流は、前記支
持体の局所加熱を引き起こす。これにより支持体の構造
を変更することができる。例えば、結晶からアモルファ
スへの状態移行を引き起こす。これは、書込操作として
知られている。引き続く材料の特性の測定、例えば導電
率の測定は、読取操作をなす。
作用させて情報を記録することは、既に知られてい
る。”マイクロスタイラス”という用語は、ここでは、
サイズが約１μｍよりも小さい機械的な（光学的ではな
い）スタイラスを意味するものとして理解される。これ
らスタイラスは、通常、電気導通可能である。このよう
なスタイラスと支持体との間を循環する電流は、前記支
持体の局所加熱を引き起こす。これにより支持体の構造
を変更することができる。例えば、結晶からアモルファ
スへの状態移行を引き起こす。これは、書込操作として
知られている。引き続く材料の特性の測定、例えば導電
率の測定は、読取操作をなす。
【０００３】この手法は、”相シフト記録”と称され
る。この場合に使用されるスタイラスは、原子間力マイ
クロスコープ（Atomic Force Microscopes、略してＡＦ
Ｍ）のプローブにおいて発見された種類のものである。
る。この場合に使用されるスタイラスは、原子間力マイ
クロスコープ（Atomic Force Microscopes、略してＡＦ
Ｍ）のプローブにおいて発見された種類のものである。
【０００４】他の手法においては、磁気フィルムを備え
た記録支持体、および、走査トンネルマイクロスコープ
（Scanning Tunneling Microscopes、略してＳＴＭ）に
おいて発見された種類のプローブを使用している。イン
パルス電流は、なお、スタイラス中を流通し、磁気フィ
ルムを流通する。磁性材料は、ジュール効果により加熱
される。永久磁界が外部手段により印加され、ある方向
性を有した磁化方向を生成することができる。フィルム
が材料のキュリー温度を超えて加熱された場合には、初
期磁化方向は、破壊される。
た記録支持体、および、走査トンネルマイクロスコープ
（Scanning Tunneling Microscopes、略してＳＴＭ）に
おいて発見された種類のプローブを使用している。イン
パルス電流は、なお、スタイラス中を流通し、磁気フィ
ルムを流通する。磁性材料は、ジュール効果により加熱
される。永久磁界が外部手段により印加され、ある方向
性を有した磁化方向を生成することができる。フィルム
が材料のキュリー温度を超えて加熱された場合には、初
期磁化方向は、破壊される。
【０００５】読取の際は、このように処理されたスタイ
ラスは、磁化方向により他のものと区別される。
ラスは、磁化方向により他のものと区別される。
【０００６】さらに他の機構においては、磁界内におい
て、材料の保持力強度よりも大きな磁界を作り、したが
って、新たな磁化配向をもたらすために、磁気マイクロ
スタイラス、および、スタイラスの漏洩磁界（leakage
magnetic field）を、外部磁界と組み合わせて使用する
ことができる。その場合、読取は、フィルム内の磁界の
配向を検出することにより行われる。この検出は、レー
ザビームの偏光面の回転を測定することにより、光学的
に達成することができる。
て、材料の保持力強度よりも大きな磁界を作り、したが
って、新たな磁化配向をもたらすために、磁気マイクロ
スタイラス、および、スタイラスの漏洩磁界（leakage
magnetic field）を、外部磁界と組み合わせて使用する
ことができる。その場合、読取は、フィルム内の磁界の
配向を検出することにより行われる。この検出は、レー
ザビームの偏光面の回転を測定することにより、光学的
に達成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】磁気マイクロスタイラ
スを利用した従来のデバイスは、様々な観点において満
足のいくものではあるけれども、特に、製作が困難であ
ること、および、感度が悪いことにより、ある種の欠点
を有している。
スを利用した従来のデバイスは、様々な観点において満
足のいくものではあるけれども、特に、製作が困難であ
ること、および、感度が悪いことにより、ある種の欠点
を有している。
【０００８】したがって、本発明は、これら欠点を克服
することを目的としている。
することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目標に対して、本発
明は、マイクロスタイラスが格別に製造容易でありかつ
高感度な種類のものであるような記録デバイスを提供す
る。本発明においては、マイクロスタイラスは、磁気抵
抗性多層により被覆された非磁性スタイラスから構成さ
れる。そのような多層は、磁界のいかなる変化に対して
も、抵抗値がΔＲだけ変化する抵抗Ｒを備えている。よ
って、マイクロスタイラスを記録支持体の表面に沿って
移動させた場合には、マイクロスタイラスの抵抗の変化
ΔＲを測定することにより、磁界変化を測定することが
できる。これは、標準的手段（電流源または電圧源、お
よび、電圧測定手段または電流測定手段）のみを使用す
るだけで済む周知の測定方法である。書込時には、電流
が、例えばパルスの形態で多層内を循環し、記録支持体
を貫通する。この時、材料の局所加熱が引き起こされ、
キュリー温度を超える程度の温度上昇がもたらされる。
同時に磁界を印加することにより、支持体内に情報ビッ
トを書き込むことができる。したがって、本発明におい
ては、磁気抵抗性多層は、読取操作および書込操作の両
方にために機能する。
明は、マイクロスタイラスが格別に製造容易でありかつ
高感度な種類のものであるような記録デバイスを提供す
る。本発明においては、マイクロスタイラスは、磁気抵
抗性多層により被覆された非磁性スタイラスから構成さ
れる。そのような多層は、磁界のいかなる変化に対して
も、抵抗値がΔＲだけ変化する抵抗Ｒを備えている。よ
って、マイクロスタイラスを記録支持体の表面に沿って
移動させた場合には、マイクロスタイラスの抵抗の変化
ΔＲを測定することにより、磁界変化を測定することが
できる。これは、標準的手段（電流源または電圧源、お
よび、電圧測定手段または電流測定手段）のみを使用す
るだけで済む周知の測定方法である。書込時には、電流
が、例えばパルスの形態で多層内を循環し、記録支持体
を貫通する。この時、材料の局所加熱が引き起こされ、
キュリー温度を超える程度の温度上昇がもたらされる。
同時に磁界を印加することにより、支持体内に情報ビッ
トを書き込むことができる。したがって、本発明におい
ては、磁気抵抗性多層は、読取操作および書込操作の両
方にために機能する。
【００１０】詳細には、本発明は、 −少なくとも１つのマイクロスタイラスと、 −ある磁化方向を有する磁気フィルムを備えた記録支持
体と、 −マイクロスタイラスおよび支持体の相対移動手段と、 −磁気フィルムを加熱することができ、かつ、フィルム
のうちのスタイラスに対向配置された領域の磁化方向を
変更することができる書込手段と、 −マイクロスタイラスに対向配置された領域の磁化方向
を決定することができる読取手段と、を具備する記録デ
バイスに関するものであって、マイクロスタイラスは、
非磁性材料であり、かつ、磁気抵抗性多層により被覆さ
れ、読取手段は、磁気抵抗性多層の抵抗変化を測定する
ことができ、書込手段は、磁気抵抗性多層を通して磁気
フィルム内へと電流を循環させることができることを特
徴としている。
体と、 −マイクロスタイラスおよび支持体の相対移動手段と、 −磁気フィルムを加熱することができ、かつ、フィルム
のうちのスタイラスに対向配置された領域の磁化方向を
変更することができる書込手段と、 −マイクロスタイラスに対向配置された領域の磁化方向
を決定することができる読取手段と、を具備する記録デ
バイスに関するものであって、マイクロスタイラスは、
非磁性材料であり、かつ、磁気抵抗性多層により被覆さ
れ、読取手段は、磁気抵抗性多層の抵抗変化を測定する
ことができ、書込手段は、磁気抵抗性多層を通して磁気
フィルム内へと電流を循環させることができることを特
徴としている。
【００１１】磁気抵抗性層は、多層であることが好まし
い。
い。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、マイクロスタイラス記録
デバイスの構造を全体的に示す図である。図２（ａ）
は、本発明における書込操作を概略的に示す図であり、
図２（ｂ）は、本発明における読取操作を概略的に示す
図である。図３は、本発明におけるマイクロスタイラス
を示す断面図である。図４（ａ）は、磁気抵抗性多層の
例を示す図であり、図４（ｂ）は、印加磁界の関数とし
て抵抗の相対変化を示す図である。
デバイスの構造を全体的に示す図である。図２（ａ）
は、本発明における書込操作を概略的に示す図であり、
図２（ｂ）は、本発明における読取操作を概略的に示す
図である。図３は、本発明におけるマイクロスタイラス
を示す断面図である。図４（ａ）は、磁気抵抗性多層の
例を示す図であり、図４（ｂ）は、印加磁界の関数とし
て抵抗の相対変化を示す図である。
【００１３】図１は、記録デバイスを示す図である。図
において、記録デバイスは、フレキシブルアーム１０の
先端に、マイクロスタイラス１２を備えている。フレキ
シブルアーム１０およびマイクロスタイラス１２は、全
体として、手段１４により一次元的にあるいは二次元的
に移動可能とされている。電源および測定回路２０が、
アーム１０に接続されている。記録支持体３０が、マイ
クロスタイラス１２の下に配置されている。書込は、各
読取後においてスタイラスを移動させることにより、支
持体上において１点ずつ行われる。読取は、また、横方
向移動とともに１点ずつおこなわれる。
において、記録デバイスは、フレキシブルアーム１０の
先端に、マイクロスタイラス１２を備えている。フレキ
シブルアーム１０およびマイクロスタイラス１２は、全
体として、手段１４により一次元的にあるいは二次元的
に移動可能とされている。電源および測定回路２０が、
アーム１０に接続されている。記録支持体３０が、マイ
クロスタイラス１２の下に配置されている。書込は、各
読取後においてスタイラスを移動させることにより、支
持体上において１点ずつ行われる。読取は、また、横方
向移動とともに１点ずつおこなわれる。
【００１４】図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の
範疇における書込および読取操作を示している。図２
（ａ）には、磁気抵抗性多層４６により被覆された非磁
性スタイラス１２を示している。このスタイラスは、磁
気フィルム３５で被覆された基板３２からなる記録支持
体３０に向けて配置されている。外部磁界Ｈが、常に印
加されている。層３５の磁化方向は、磁界Ｈと平行であ
るか、あるいは、そうでないかのどちらかである。この
磁化方向は、多層４６および層３５に電流を循環させる
ことにより得られる。この電流は、フィルム３５に局所
加熱をもたらす。これにより、前記フィルムは、キュリ
ー温度を超える温度とされる。この時、外部磁界Ｈが、
外部磁界Ｈと同一の向きの磁界をフィルムに押し付け
る。
範疇における書込および読取操作を示している。図２
（ａ）には、磁気抵抗性多層４６により被覆された非磁
性スタイラス１２を示している。このスタイラスは、磁
気フィルム３５で被覆された基板３２からなる記録支持
体３０に向けて配置されている。外部磁界Ｈが、常に印
加されている。層３５の磁化方向は、磁界Ｈと平行であ
るか、あるいは、そうでないかのどちらかである。この
磁化方向は、多層４６および層３５に電流を循環させる
ことにより得られる。この電流は、フィルム３５に局所
加熱をもたらす。これにより、前記フィルムは、キュリ
ー温度を超える温度とされる。この時、外部磁界Ｈが、
外部磁界Ｈと同一の向きの磁界をフィルムに押し付け
る。
【００１５】本発明の特徴点においては、そのような支
持体から情報を読み取るに際して、記録支持体の漏洩磁
界（leakage magnetic field）が、磁気抵抗性多層によ
り、検出される。磁気抵抗性多層の相対抵抗変化、すな
わちΔＲ／Ｒは、スタイラスに対向するフィルム３５の
磁化方向が、ある方向であるか他の方向であるかによっ
て、正または負となる。よって、図２（ｂ）は、磁化方
向が互いに逆向きである２つの領域３７、３９を示して
いる。この場合、２つの領域３７、３９における多層４
６のΔＲ／Ｒの変化は、また、逆となる。
持体から情報を読み取るに際して、記録支持体の漏洩磁
界（leakage magnetic field）が、磁気抵抗性多層によ
り、検出される。磁気抵抗性多層の相対抵抗変化、すな
わちΔＲ／Ｒは、スタイラスに対向するフィルム３５の
磁化方向が、ある方向であるか他の方向であるかによっ
て、正または負となる。よって、図２（ｂ）は、磁化方
向が互いに逆向きである２つの領域３７、３９を示して
いる。この場合、２つの領域３７、３９における多層４
６のΔＲ／Ｒの変化は、また、逆となる。
【００１６】図３は、磁気抵抗性多層を備えるスタイラ
スの構造を、より詳細に示している。図示の例において
は、アーム１０は、例えば、部分的には、結晶平面に沿
ってエッチングされたシリコンである。シリコンがこの
ように結晶平面に沿ってエッチングされていることによ
り、ピラミッド状非磁性マイクロスタイラス４２が形成
されている。例えばＳｉＯ2 あるいはＳｉ3Ｎ4等の絶縁
層４４が、このマイクロスタイラス上に、既に成膜され
ている。この絶縁層自身は、磁気抵抗性多層４６で被覆
されている。各マイクロスタイラスの基部には、書込に
必要な電流ｉの注入を可能とする電気接続のためのコン
タクトブロック４８が設けられている。
スの構造を、より詳細に示している。図示の例において
は、アーム１０は、例えば、部分的には、結晶平面に沿
ってエッチングされたシリコンである。シリコンがこの
ように結晶平面に沿ってエッチングされていることによ
り、ピラミッド状非磁性マイクロスタイラス４２が形成
されている。例えばＳｉＯ2 あるいはＳｉ3Ｎ4等の絶縁
層４４が、このマイクロスタイラス上に、既に成膜され
ている。この絶縁層自身は、磁気抵抗性多層４６で被覆
されている。各マイクロスタイラスの基部には、書込に
必要な電流ｉの注入を可能とする電気接続のためのコン
タクトブロック４８が設けられている。
【００１７】磁気抵抗性層４６は、好ましくは、巨大磁
気抵抗として知られているスピン−バルブタイプ（spin
-valve type）の多層である。この多層は、例えば、Ｎ
ｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ／Ｆｅからなる積層
体とすることができる。
気抵抗として知られているスピン−バルブタイプ（spin
-valve type）の多層である。この多層は、例えば、Ｎ
ｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ／Ｆｅからなる積層
体とすることができる。
【００１８】図４（ａ）および図４（ｂ）により、その
ような磁気抵抗性多層を備えるスタイラスの作用が、よ
り明瞭に理解されるであろう。図４（ａ）においては、
磁気抵抗性多層は、機能別に図示されている。すなわ
ち、基板８０、ソフトな第１磁性材料からなる第１層８
１、絶縁性の第２層８５、ソフトな第２磁性材料からな
る第３層８２、そして、反強磁性タイプの第３磁性材料
からなる最終層８３である。
ような磁気抵抗性多層を備えるスタイラスの作用が、よ
り明瞭に理解されるであろう。図４（ａ）においては、
磁気抵抗性多層は、機能別に図示されている。すなわ
ち、基板８０、ソフトな第１磁性材料からなる第１層８
１、絶縁性の第２層８５、ソフトな第２磁性材料からな
る第３層８２、そして、反強磁性タイプの第３磁性材料
からなる最終層８３である。
【００１９】図４（ｂ）には、相対抵抗変化ΔＲ／Ｒ
が、印加磁界Ｈおよび記録支持体からくる磁界の関数と
して示されている。符号１、２、３が付された矢印は、
図４（ａ）に図示された層８１、８２、８３内の磁化方
向に対応している。磁界が強力である場合、または、負
である場合には、３つの磁化方向は、平行である（強磁
性領域、ＦＭ）。中間領域においては、層８１の磁化方
向は、他のものとは逆である（反強磁性領域、ＡＦ
Ｍ）。この場合、Ｈの関数としてのΔＲ／Ｒサイクル
は、階段状の形態を呈しており、弱くかつわずかに正の
臨界磁界Ｈｃ1 （１＜Ｈｃ1 ＜１エルステッド）付近に
おける値ＲFMから他の値ＲAFM への急激なΔＲ／Ｒのス
イッチングを伴っている。記録媒体の漏洩磁界は、少な
くともこの臨界磁界Ｈｃ1 に等しい。すなわち、ΔＲ／
Ｒの変化が磁気抵抗層により読み取られる。
が、印加磁界Ｈおよび記録支持体からくる磁界の関数と
して示されている。符号１、２、３が付された矢印は、
図４（ａ）に図示された層８１、８２、８３内の磁化方
向に対応している。磁界が強力である場合、または、負
である場合には、３つの磁化方向は、平行である（強磁
性領域、ＦＭ）。中間領域においては、層８１の磁化方
向は、他のものとは逆である（反強磁性領域、ＡＦ
Ｍ）。この場合、Ｈの関数としてのΔＲ／Ｒサイクル
は、階段状の形態を呈しており、弱くかつわずかに正の
臨界磁界Ｈｃ1 （１＜Ｈｃ1 ＜１エルステッド）付近に
おける値ＲFMから他の値ＲAFM への急激なΔＲ／Ｒのス
イッチングを伴っている。記録媒体の漏洩磁界は、少な
くともこの臨界磁界Ｈｃ1 に等しい。すなわち、ΔＲ／
Ｒの変化が磁気抵抗層により読み取られる。
【００２０】上記において説明した本発明は、どんな構
造にも適用でき、また、任意数のマイクロスタイラスに
適用できる。特に、一直線状にあるいはマトリクス状に
配列された複数のマイクロスタイラスを備えるデバイス
において使用することができる。
造にも適用でき、また、任意数のマイクロスタイラスに
適用できる。特に、一直線状にあるいはマトリクス状に
配列された複数のマイクロスタイラスを備えるデバイス
において使用することができる。
【図１】 マイクロスタイラス記録デバイスの構造を全
体的に示す図である。
体的に示す図である。
【図２】 図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明にお
ける書込操作および読取操作を概略的に示す図である。
ける書込操作および読取操作を概略的に示す図である。
【図３】 本発明におけるマイクロスタイラスを示す断
面図である。
面図である。
【図４】 図４（ａ）は、磁気抵抗性多層の例を示す図
であり、図４（ｂ）は、印加磁界の関数として抵抗の相
対変化を示す図である。
であり、図４（ｂ）は、印加磁界の関数として抵抗の相
対変化を示す図である。
１２ マイクロスタイラス １４ 相対移動手段 ２０ 電源および測定回路（書込手段、読取手段） ３０ 記録支持体 ３５ 磁気フィルム ３７ 領域 ３９ 領域 ４６ 磁気抵抗性多層
Claims (2)
- 【請求項１】 −少なくとも１つのマイクロスタイラス
（１２）と、 −ある磁化方向を有する磁気フィルム（３５）を備えた
記録支持体（３０）と、 −前記マイクロスタイラス（１２）および前記支持体
（３０）の相対移動手段（１４）と、 −前記磁気フィルムを加熱することができ、かつ、前記
フィルム（３５）のうちのスタイラスに対向配置された
領域（３７、３９）の磁化方向を変更することができる
書込手段（２０）と、 −前記マイクロスタイラス（１２）に対向配置された前
記領域（３７、３９）の磁化方向を決定することができ
る読取手段（２０）と、を具備する記録デバイスであっ
て、 前記マイクロスタイラス（１２）は、非磁性材料であ
り、かつ、磁気抵抗性多層（４６）により被覆され、 前記読取手段は、前記磁気抵抗性多層（４６）の抵抗変
化（ΔＲ／Ｒ）を測定することができ、 前記書込手段は、前記磁気抵抗性多層（４６）を通して
前記磁気フィルム（３５）内へと電流（ｉ）を循環させ
ることができることを特徴とする記録デバイス。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗性多層（４６）は、スピン
−バルブタイプからなることを特徴とする請求項１記載
のデバイス。
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