JPH09237410A - 多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置 - Google Patents
多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置Info
- Publication number
- JPH09237410A JPH09237410A JP4580996A JP4580996A JPH09237410A JP H09237410 A JPH09237410 A JP H09237410A JP 4580996 A JP4580996 A JP 4580996A JP 4580996 A JP4580996 A JP 4580996A JP H09237410 A JPH09237410 A JP H09237410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- magnetic
- magnetic layer
- magnetoresistive effect
- multilayer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】磁気抵抗効果型ヘッド用の高磁気抵抗効果多層
膜における交換バイアス磁界が不釣合である。 【解決手段】磁性層の磁化の値を、磁性層に印加される
一方向異方性エネルギーの大きさに比例させる。これに
より、安定に高い交換バイアス磁界が磁性層に印加され
る。 【効果】本発明の多層磁気抵抗効果膜はヒステリシスが
少なく、優れた特性を示す。また、上記多層磁気抵抗効
果膜を使用した磁気ヘッドは、優れた再生特性を示し、
この磁気ヘッドを磁気記録再生装置に用いることによ
り、高性能磁気記録再生装置が得られた。
膜における交換バイアス磁界が不釣合である。 【解決手段】磁性層の磁化の値を、磁性層に印加される
一方向異方性エネルギーの大きさに比例させる。これに
より、安定に高い交換バイアス磁界が磁性層に印加され
る。 【効果】本発明の多層磁気抵抗効果膜はヒステリシスが
少なく、優れた特性を示す。また、上記多層磁気抵抗効
果膜を使用した磁気ヘッドは、優れた再生特性を示し、
この磁気ヘッドを磁気記録再生装置に用いることによ
り、高性能磁気記録再生装置が得られた。
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
有する膜及び素子に係り、特に、多層磁気抵抗効果膜及
びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置に
関する。
有する膜及び素子に係り、特に、多層磁気抵抗効果膜及
びこれを用いた磁気ヘッド、並びに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、Dienyらに
よるフィジカル・レビュ−・Ｂ(Pysical Review B)、第
43巻、第1号、1297〜1300ペ−ジに記載の「軟磁性多層
膜における巨大磁気抵抗効果」(Giant Magnetoresistanc
e in Soft Ferromagnetic Multilayers)のように２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。
また、上記のような多層膜の磁気抵抗変化率を高くする
ために、星屋等により、磁性層の数を増加した多層膜が
考案されており、日本応用磁気学会誌、第18巻、355〜3
57ペ−ジに記載されている。星屋等により考案された多
層膜では、反強磁性層としてＮｉＯが用いられている
が、実用される磁気抵抗効果素子では、Ｍｎを含む金属
系の反強磁性層が用いられるものと考えられる。
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、Dienyらに
よるフィジカル・レビュ−・Ｂ(Pysical Review B)、第
43巻、第1号、1297〜1300ペ−ジに記載の「軟磁性多層
膜における巨大磁気抵抗効果」(Giant Magnetoresistanc
e in Soft Ferromagnetic Multilayers)のように２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。
また、上記のような多層膜の磁気抵抗変化率を高くする
ために、星屋等により、磁性層の数を増加した多層膜が
考案されており、日本応用磁気学会誌、第18巻、355〜3
57ペ−ジに記載されている。星屋等により考案された多
層膜では、反強磁性層としてＮｉＯが用いられている
が、実用される磁気抵抗効果素子では、Ｍｎを含む金属
系の反強磁性層が用いられるものと考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような磁性層数
の増加した多層膜は、反強磁性層としてＭｎを含む金属
系の反強磁性層を用いると、基板に近い側から、Ｍｎを
含む反強磁性層、磁性層Ａ、非磁性層、磁性層Ｂ、非磁
性層、磁性層Ｃ、Ｍｎを含む反強磁性層の順に積層され
ている。一般的に、Noguchi等によるジャパニーズジャ
ーナルオブアップライドフィジックス(Jpn. J. Appl. P
hys.)第33巻、第10号、5434〜5738ページに記載の「３
層のNi-Fe-Co層を含むスピンバルブ多層膜の磁気抵抗効
果」(Magnetoresistance Effects in Spin-Valve Multi
layers Including Three Ni-Fe-Co Layers)のように、
磁性層上に反強磁性層を積層した場合と、反強磁性層上
に磁性層を積層した場合とでは、磁性層と反強磁性層と
の交換相互作用の大きさが異なる。すなわち、Ｍｎを含
む反強磁性層から磁性層Ｃに印加される交換相互作用に
よる一方向異方性エネルギーと比較して、Ｍｎを含む反
強磁性層から磁性層Ａに印加される一方向異方性エネル
ギーは低くなる。このため、磁性層Ａおよび磁性層Ｃの
磁化が同じである場合、磁性層Ａに印加される交換バイ
アス磁界は、磁性層Ｃに印加される交換バイアス磁界よ
りも低くなる。多層膜に上記の交換バイアス磁界よりも
高い磁界を印加すると、磁気抵抗効果曲線にヒステリシ
スが生じるため、交換バイアス磁界は高いことが望まれ
る。
の増加した多層膜は、反強磁性層としてＭｎを含む金属
系の反強磁性層を用いると、基板に近い側から、Ｍｎを
含む反強磁性層、磁性層Ａ、非磁性層、磁性層Ｂ、非磁
性層、磁性層Ｃ、Ｍｎを含む反強磁性層の順に積層され
ている。一般的に、Noguchi等によるジャパニーズジャ
ーナルオブアップライドフィジックス(Jpn. J. Appl. P
hys.)第33巻、第10号、5434〜5738ページに記載の「３
層のNi-Fe-Co層を含むスピンバルブ多層膜の磁気抵抗効
果」(Magnetoresistance Effects in Spin-Valve Multi
layers Including Three Ni-Fe-Co Layers)のように、
磁性層上に反強磁性層を積層した場合と、反強磁性層上
に磁性層を積層した場合とでは、磁性層と反強磁性層と
の交換相互作用の大きさが異なる。すなわち、Ｍｎを含
む反強磁性層から磁性層Ｃに印加される交換相互作用に
よる一方向異方性エネルギーと比較して、Ｍｎを含む反
強磁性層から磁性層Ａに印加される一方向異方性エネル
ギーは低くなる。このため、磁性層Ａおよび磁性層Ｃの
磁化が同じである場合、磁性層Ａに印加される交換バイ
アス磁界は、磁性層Ｃに印加される交換バイアス磁界よ
りも低くなる。多層膜に上記の交換バイアス磁界よりも
高い磁界を印加すると、磁気抵抗効果曲線にヒステリシ
スが生じるため、交換バイアス磁界は高いことが望まれ
る。
【０００４】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、現在、使用され
ているパ−マロイよりも高い磁気抵抗効果を示す材料が
求められている。最近、反強磁性層／磁性層／非磁性層
／磁性層／非磁性層／磁性層／反強磁性層という構造を
有する高磁気抵抗効果を示す多層膜が報告されている。
しかし、反強磁性層上に形成した磁性層に印加される交
換相互作用による一方向異方性エネルギーが低いとの問
題がある。
ッドに用いる磁気抵抗効果材料として、現在、使用され
ているパ−マロイよりも高い磁気抵抗効果を示す材料が
求められている。最近、反強磁性層／磁性層／非磁性層
／磁性層／非磁性層／磁性層／反強磁性層という構造を
有する高磁気抵抗効果を示す多層膜が報告されている。
しかし、反強磁性層上に形成した磁性層に印加される交
換相互作用による一方向異方性エネルギーが低いとの問
題がある。
【０００５】本発明の目的は、上述の磁気抵抗効果型ヘ
ッド用の高磁気抵抗効果多層膜における交換バイアス磁
界の不釣合の解決方法を提供することにある。
ッド用の高磁気抵抗効果多層膜における交換バイアス磁
界の不釣合の解決方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の材
料および層厚を有する磁性層を有する多層磁性膜を用い
た磁気抵抗効果素子について鋭意研究を重ねた結果、２
つの磁性層の磁化の値を調節することにより、それぞれ
の磁性層に印加される交換バイアス磁界の値がほぼ等し
くなることを確認し、本発明を完成するに至った。
料および層厚を有する磁性層を有する多層磁性膜を用い
た磁気抵抗効果素子について鋭意研究を重ねた結果、２
つの磁性層の磁化の値を調節することにより、それぞれ
の磁性層に印加される交換バイアス磁界の値がほぼ等し
くなることを確認し、本発明を完成するに至った。
【０００７】上述のように、磁性層上に反強磁性層を積
層した場合と、反強磁性層上に磁性層を積層した場合と
では、磁性層と反強磁性層との交換相互作用の大きさが
異なる。しかし、この問題は材料学的に解決することは
困難である。そこで、本発明では、実質的に、磁性層に
印加される交換バイアス磁界が等しくなるように、磁性
層の磁化の値を調節する。例えば、磁性層Ａおよび磁性
層Ｂの材料が全く同じである場合、磁性層Ａの厚さと磁
性層Ｂの厚さとを異なる値にする。磁性層Ｃに印加され
る一方向異方性エネルギーＥCを磁性層Ａに印加される
一方向異方性エネルギーＥAで除した値、すなわちＥC／
ＥAが１．５である場合、磁性層Ｃの層厚ｔCを磁性層Ａ
の層厚ｔAで除した値を１．５にすると、磁性層Ａおよ
び磁性層Ｃに印加される交換バイアス磁界は等しくな
る。磁性層Ａの材料と磁性層Ｃの材料とが異なる場合に
は、磁性層Ｃの磁化ＭCを磁性層Ａの磁化ＭAで除した値
を１．５にすれば、磁性層Ａおよび磁性層Ｃに印加され
る交換バイアス磁界は等しくなる。このようにして得ら
れた多層膜に比較的高い磁界を印加しても、磁気抵抗効
果曲線にヒステリシスが生じにくいため、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、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。
層した場合と、反強磁性層上に磁性層を積層した場合と
では、磁性層と反強磁性層との交換相互作用の大きさが
異なる。しかし、この問題は材料学的に解決することは
困難である。そこで、本発明では、実質的に、磁性層に
印加される交換バイアス磁界が等しくなるように、磁性
層の磁化の値を調節する。例えば、磁性層Ａおよび磁性
層Ｂの材料が全く同じである場合、磁性層Ａの厚さと磁
性層Ｂの厚さとを異なる値にする。磁性層Ｃに印加され
る一方向異方性エネルギーＥCを磁性層Ａに印加される
一方向異方性エネルギーＥAで除した値、すなわちＥC／
ＥAが１．５である場合、磁性層Ｃの層厚ｔCを磁性層Ａ
の層厚ｔAで除した値を１．５にすると、磁性層Ａおよ
び磁性層Ｃに印加される交換バイアス磁界は等しくな
る。磁性層Ａの材料と磁性層Ｃの材料とが異なる場合に
は、磁性層Ｃの磁化ＭCを磁性層Ａの磁化ＭAで除した値
を１．５にすれば、磁性層Ａおよび磁性層Ｃに印加され
る交換バイアス磁界は等しくなる。このようにして得ら
れた多層膜に比較的高い磁界を印加しても、磁気抵抗効
果曲線にヒステリシスが生じにくいため、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、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。
【０００８】
［実施例］多層膜の作製にはイオンビ−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。形成
した多層膜の断面構造を図１に示す。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３ｎｍのＨｆを用いた。結晶系制御層１３と
しては、厚さ３ｎｍのＣｕを用いた。反強磁性層１４お
よび２０には、厚さ１０ｎｍのＦｅ−４０ａｔ％Ｍｎ合
金を用いた。磁性層１５および１９には、厚さ３ｎｍの
Ｎｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。
非磁性層１６および１８には、厚さ３ｎｍのＣｕを用い
た。磁性層１７には、種々の厚さのＮｉ−１６ａｔ％Ｆ
ｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。多層膜の最上部に
は、保護層２１として厚さ３ｎｍのＨｆ層を形成した。
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。形成
した多層膜の断面構造を図１に示す。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３ｎｍのＨｆを用いた。結晶系制御層１３と
しては、厚さ３ｎｍのＣｕを用いた。反強磁性層１４お
よび２０には、厚さ１０ｎｍのＦｅ−４０ａｔ％Ｍｎ合
金を用いた。磁性層１５および１９には、厚さ３ｎｍの
Ｎｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。
非磁性層１６および１８には、厚さ３ｎｍのＣｕを用い
た。磁性層１７には、種々の厚さのＮｉ−１６ａｔ％Ｆ
ｅ−１８ａｔ％Ｃｏ合金を用いた。多層膜の最上部に
は、保護層２１として厚さ３ｎｍのＨｆ層を形成した。
【０００９】上述の従来例の多層膜の磁化曲線を図２に
示す。負の向きから正の向きに磁界を増加すると、磁界
が零の近傍で、大きな磁化変化が見られる。これは、磁
性層１７の磁化回転による磁化の変化である。さらに、
磁界を増加すると、２段階に分かれて、磁化の変化が生
じる。図のように、この現象は、磁性層１７の厚さが７
ｎｍおよび１０ｎｍの時に、特に明瞭に観測される。
示す。負の向きから正の向きに磁界を増加すると、磁界
が零の近傍で、大きな磁化変化が見られる。これは、磁
性層１７の磁化回転による磁化の変化である。さらに、
磁界を増加すると、２段階に分かれて、磁化の変化が生
じる。図のように、この現象は、磁性層１７の厚さが７
ｎｍおよび１０ｎｍの時に、特に明瞭に観測される。
【００１０】２段階に分かれて磁化の変化が生じる原因
は、反強磁性層１４から磁性層１５に印加される交換バ
イアス磁界と、反強磁性層２０から磁性層１９に印加さ
れる交換バイアス磁界が異なるためである。磁性層上に
反強磁性層を積層した場合と比較して、反強磁性層上に
磁性層を積層した場合では、磁性層に印加される一方向
異方性エネルギーが低い。このため、磁性層１５と磁性
層１９の磁化の大きさが等しい場合、磁性層１５は比較
的低い磁界で磁化回転を生じ、磁性層１９は比較的高い
磁界で磁化回転する。
は、反強磁性層１４から磁性層１５に印加される交換バ
イアス磁界と、反強磁性層２０から磁性層１９に印加さ
れる交換バイアス磁界が異なるためである。磁性層上に
反強磁性層を積層した場合と比較して、反強磁性層上に
磁性層を積層した場合では、磁性層に印加される一方向
異方性エネルギーが低い。このため、磁性層１５と磁性
層１９の磁化の大きさが等しい場合、磁性層１５は比較
的低い磁界で磁化回転を生じ、磁性層１９は比較的高い
磁界で磁化回転する。
【００１１】上記多層膜の磁気抵抗効果曲線を図３に示
す。磁性層の磁化の向きに対応して、多層膜の電気抵抗
率が変化する。磁界が例の近傍で急激な電気抵抗率の変
化が生じる。これは、磁性層１７の磁化回転による電気
抵抗率の変化である。さらに、高い磁界を印加すると、
磁化の変化が２段階で生じるため、電気抵抗率の変化も
２段階で生じる。このような高い磁界を多層膜に印加す
ると、磁気抵抗効果曲線にヒステリシスが生じる。多層
膜を磁気抵抗効果素子に用いる場合、上記ヒステリシス
が生じると、素子の出力の線形性が損なわれたり、ノイ
ズが生じるなどの問題が生じる。従って、反強磁性層か
ら磁性層に印加される交換バイアス磁界は高い方が好ま
しい。反強磁性層に接している磁性層の磁化を低下させ
ると、交換バイアス磁界は増加する。磁性層の磁化を低
下させるためには、磁性層厚を薄くする方法が容易であ
る。しかし、磁性層厚を薄くすると、多層膜の組織が不
安定になり、多層膜の特性が劣化する可能性がある。こ
れらの観点から、磁性層１５の層厚を薄くし、磁性層１
５に印加される交換バイアス磁界を増加し、磁性層１９
に印加されている交換バイアス磁界と同じ値にすること
が好ましい。
す。磁性層の磁化の向きに対応して、多層膜の電気抵抗
率が変化する。磁界が例の近傍で急激な電気抵抗率の変
化が生じる。これは、磁性層１７の磁化回転による電気
抵抗率の変化である。さらに、高い磁界を印加すると、
磁化の変化が２段階で生じるため、電気抵抗率の変化も
２段階で生じる。このような高い磁界を多層膜に印加す
ると、磁気抵抗効果曲線にヒステリシスが生じる。多層
膜を磁気抵抗効果素子に用いる場合、上記ヒステリシス
が生じると、素子の出力の線形性が損なわれたり、ノイ
ズが生じるなどの問題が生じる。従って、反強磁性層か
ら磁性層に印加される交換バイアス磁界は高い方が好ま
しい。反強磁性層に接している磁性層の磁化を低下させ
ると、交換バイアス磁界は増加する。磁性層の磁化を低
下させるためには、磁性層厚を薄くする方法が容易であ
る。しかし、磁性層厚を薄くすると、多層膜の組織が不
安定になり、多層膜の特性が劣化する可能性がある。こ
れらの観点から、磁性層１５の層厚を薄くし、磁性層１
５に印加される交換バイアス磁界を増加し、磁性層１９
に印加されている交換バイアス磁界と同じ値にすること
が好ましい。
【００１２】磁性層に印加される交換バイアス磁界は、
磁性層の磁化に反比例する。従って、磁性層１９に印加
される一方向異方性エネルギーを磁性層１５に印加され
る一方向異方性エネルギーで除した値をＲとすると、磁
性層１９の層厚を磁性層１５の層厚で除した値をＲにす
ることにより、磁性層１５および磁性層１９に印加され
る交換バイアス磁界は等しくなる。
磁性層の磁化に反比例する。従って、磁性層１９に印加
される一方向異方性エネルギーを磁性層１５に印加され
る一方向異方性エネルギーで除した値をＲとすると、磁
性層１９の層厚を磁性層１５の層厚で除した値をＲにす
ることにより、磁性層１５および磁性層１９に印加され
る交換バイアス磁界は等しくなる。
【００１３】図２より磁性層に印加されている交換バイ
アス磁界を読み取り、Ｒの値を調べた。図４に結果を示
す。Ｒの値は１．２４〜１．４８であった。種々の実験
を行った結果、Ｒの値は１．２〜１．５であることがわ
かった。このことから、磁性層１９の磁化を磁性層１５
の磁化で除した値を１．２〜１．５にすることにより、
ヒステリシスの生じにくい磁気抵抗効果膜を得ることが
できる。
アス磁界を読み取り、Ｒの値を調べた。図４に結果を示
す。Ｒの値は１．２４〜１．４８であった。種々の実験
を行った結果、Ｒの値は１．２〜１．５であることがわ
かった。このことから、磁性層１９の磁化を磁性層１５
の磁化で除した値を１．２〜１．５にすることにより、
ヒステリシスの生じにくい磁気抵抗効果膜を得ることが
できる。
【００１４】本発明の実施例として、Ｈｆ（３ｎｍ）／
Ｆｅ−Ｍｎ（１０ｎｍ）／Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ（３ｎｍ）
／Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ（７ｎｍ）／Ｃｕ
（３ｎｍ）／Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ（２ｎｍ）／Ｆｅ−Ｍｎ
（１０ｎｍ）／Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｈｆ（３ｎｍ）／Ｓｉ
基板という構造の多層膜を形成した。図５に多層膜の磁
気抵抗効果曲線を示す。図のように、高磁界領域での電
気抵抗率の変化は２段階ではなく、１段階で生じてい
る。また、磁性層１５に印加されている交換バイアス磁
界も増加していることがわかる。
Ｆｅ−Ｍｎ（１０ｎｍ）／Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ（３ｎｍ）
／Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ（７ｎｍ）／Ｃｕ
（３ｎｍ）／Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ（２ｎｍ）／Ｆｅ−Ｍｎ
（１０ｎｍ）／Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｈｆ（３ｎｍ）／Ｓｉ
基板という構造の多層膜を形成した。図５に多層膜の磁
気抵抗効果曲線を示す。図のように、高磁界領域での電
気抵抗率の変化は２段階ではなく、１段階で生じてい
る。また、磁性層１５に印加されている交換バイアス磁
界も増加していることがわかる。
【００１５】本実施例では、磁性層としてＮｉ−Ｆｅ−
Ｃｏ系合金を用いたが、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ、Ｃｏ
を主成分とする合金を用いても良い。Ｎｉ−Ｆｅ系合金
を用いると、軟磁気特性の優れた多層膜を得ることがで
きる。また、ＣｏあるいはＣｏを主成分とする合金を用
いると、多層膜の磁気抵抗変化率が増加する。従って、
Ｆｅ−Ｍｎ系合金層と接触する部分をＮｉ−Ｆｅ系合金
層とし、Ｃｕ層と接する部分をＣｏ層あるいはＣｏを主
成分とする合金層とすると、軟磁気特性および磁気抵抗
変化率の優れた多層膜を得ることができる。
Ｃｏ系合金を用いたが、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ、Ｃｏ
を主成分とする合金を用いても良い。Ｎｉ−Ｆｅ系合金
を用いると、軟磁気特性の優れた多層膜を得ることがで
きる。また、ＣｏあるいはＣｏを主成分とする合金を用
いると、多層膜の磁気抵抗変化率が増加する。従って、
Ｆｅ−Ｍｎ系合金層と接触する部分をＮｉ−Ｆｅ系合金
層とし、Ｃｕ層と接する部分をＣｏ層あるいはＣｏを主
成分とする合金層とすると、軟磁気特性および磁気抵抗
変化率の優れた多層膜を得ることができる。
【００１６】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系合金としては、Ｍｎ−
Ｉｒ系合金層、Ｃｏ−Ｍｎ系合金層、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｐｔ
系合金層、Ｃｒ−Ｍｎ系合金層、Ｃｒ−Ｍｎ系合金に貴
金属を添加した合金層から選ばれる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系合金としては、Ｍｎ−
Ｉｒ系合金層、Ｃｏ−Ｍｎ系合金層、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｐｔ
系合金層、Ｃｒ−Ｍｎ系合金層、Ｃｒ−Ｍｎ系合金に貴
金属を添加した合金層から選ばれる合金層などが好まし
い。
【００１７】また、本実施例では、結晶系制御層１３と
してＣｕを用いたが、面心立方構造を有し、格子定数が
Ｍｎ系反強磁性層とほぼ等しければ、Ｍｎ系反強磁性層
を面心立方構造とすることができ、Ｍｎ系反強磁性層が
室温で反強磁性層を示す。
してＣｕを用いたが、面心立方構造を有し、格子定数が
Ｍｎ系反強磁性層とほぼ等しければ、Ｍｎ系反強磁性層
を面心立方構造とすることができ、Ｍｎ系反強磁性層が
室温で反強磁性層を示す。
【００１８】また、本実施例では、結晶性制御層１２と
してＨｆを用いたが、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａから
選ばれる金属、あるいは、上記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，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（１
１１）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。
してＨｆを用いたが、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａから
選ばれる金属、あるいは、上記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，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（１
１１）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、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。
【００２０】［実施例２］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３層の磁性層を有する多層膜を用いた。図６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６１および電極６２をシールド層６３、
６４で挟んだ構造を有する。上記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２．９％
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２．８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３層の磁性層を有する多層膜を用いた。図６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６１および電極６２をシールド層６３、
６４で挟んだ構造を有する。上記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２．９％
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２．８倍であった。
【００２１】［実施例３］実施例２で述べた磁気抵抗効
果素子を用い、磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドの構
造を以下に示す。図７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
７１をシ−ルド層７２、７３で挾んだ部分が再生ヘッド
として働き、コイル７４を挾む下部磁極７５、上部磁極
７６の部分が記録ヘッドとして働く。また、電極７８に
は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
果素子を用い、磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドの構
造を以下に示す。図７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
７１をシ−ルド層７２、７３で挾んだ部分が再生ヘッド
として働き、コイル７４を挾む下部磁極７５、上部磁極
７６の部分が記録ヘッドとして働く。また、電極７８に
は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
【００２２】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
７７とした。シ−ルド層、記録磁極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−ルド層７２、７３は
１．０μｍ、下部磁極７５、上部７６は３．０μｍ、各
層間のギャップ材としてはスパッタリングで形成したＡ
ｌ2Ｏ3を用いた。ギャップ層の膜厚は、シ−ルド層と磁
気抵抗効果素子間で０．２μｍ、記録磁極間では０．４
μｍ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で形成した。コイ
ル７４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
７７とした。シ−ルド層、記録磁極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−ルド層７２、７３は
１．０μｍ、下部磁極７５、上部７６は３．０μｍ、各
層間のギャップ材としてはスパッタリングで形成したＡ
ｌ2Ｏ3を用いた。ギャップ層の膜厚は、シ−ルド層と磁
気抵抗効果素子間で０．２μｍ、記録磁極間では０．４
μｍ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で形成した。コイ
ル７４には膜厚３μｍのＣｕを使用した。
【００２３】以上述べた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、２．６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。
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、２．６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。
【００２４】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。
【００２５】［実施例４］実施例３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８に示す。磁気記録媒体８１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８３のトラック幅は２．５μ
ｍとした。磁気ヘッド８３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８に示す。磁気記録媒体８１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８３のトラック幅は２．５μ
ｍとした。磁気ヘッド８３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。
【００２６】
【発明の効果】上述のように、磁性層上に反強磁性層を
積層した場合と、反強磁性層上に磁性層を積層した場合
とでは、磁性層と反強磁性層との交換相互作用の大きさ
が異なる。本発明では、磁性層の磁化の値を調節するこ
とにより、実質的に、磁性層に印加される交換バイアス
磁界を等しくする。これにより、多層膜に比較的高い磁
界を印加しても、磁気抵抗効果曲線にヒステリシスが生
じにくくすることができる。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、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。
積層した場合と、反強磁性層上に磁性層を積層した場合
とでは、磁性層と反強磁性層との交換相互作用の大きさ
が異なる。本発明では、磁性層の磁化の値を調節するこ
とにより、実質的に、磁性層に印加される交換バイアス
磁界を等しくする。これにより、多層膜に比較的高い磁
界を印加しても、磁気抵抗効果曲線にヒステリシスが生
じにくくすることができる。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、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。
【図１】本発明の３層の磁性層を有する多層磁気抵抗効
果膜の構造を示す断面図。
果膜の構造を示す断面図。
【図２】従来例の多層膜の磁化曲線図。
【図３】従来例の多層膜の磁気抵抗効果曲線図。
【図４】従来例の多層膜における磁性層に印加される交
換バイアス磁界の比を示す線図。
換バイアス磁界の比を示す線図。
【図５】本発明の多層膜の磁気抵抗効果曲線図。
【図６】本発明の磁気抵抗効果素子の構造を示す斜視
図。
図。
【図７】本発明の磁気ヘッドの構造を示す斜視図。
【図８】本発明の磁気ディスク装置の構造を示す概略
図。
図。
１１…基板、１２…結晶性制御層、１３…結晶系制御
層、１４，２０…反強磁性層、１５，１７，１９…磁性
層、１６，１８…非磁性層、２１…保護層、６１…多層
磁気抵抗効果膜、６２…電極、６３，６４…シ−ルド
層、７１…多層磁気抵抗効果膜、７２，７３…シ−ルド
層、７４…コイル、７５…下部磁極、７６…上部磁極、
７７…基板、７８…電極、８１…磁気記録媒体、８２…
磁気記録媒体駆動部、８３…磁気ヘッド、８４…磁気ヘ
ッド駆動部、８５…記録再生信号処理系。
層、１４，２０…反強磁性層、１５，１７，１９…磁性
層、１６，１８…非磁性層、２１…保護層、６１…多層
磁気抵抗効果膜、６２…電極、６３，６４…シ−ルド
層、７１…多層磁気抵抗効果膜、７２，７３…シ−ルド
層、７４…コイル、７５…下部磁極、７６…上部磁極、
７７…基板、７８…電極、８１…磁気記録媒体、８２…
磁気記録媒体駆動部、８３…磁気ヘッド、８４…磁気ヘ
ッド駆動部、８５…記録再生信号処理系。
Claims (9)
- 【請求項１】基板上に形成された多層膜において、基板
に近い側から、Ｍｎを含む反強磁性層、磁性層Ａ、非磁
性層、磁性層Ｂ、非磁性層、磁性層Ｃ、Ｍｎを含む反強
磁性層の順に多層膜が形成されており、磁性層Ｃの磁化
を磁性層Ａの磁化で除した値が１．２〜１．５であるこ
とを特徴とする多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項２】磁性層Ａ、磁性層Ｂ、磁性層Ｃの中から選
ばれる少なくとも１層が組成の異なる２種類の磁性層の
積層体であることを特徴とする請求項１記載の多層磁気
抵抗効果膜。 - 【請求項３】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、Ｃｒ−Ｍｎ系合金層、Ｃｒ−
Ｍｎ系合金に貴金属を添加した合金層から選ばれる合金
層であることを特徴とする請求項１記載の多層磁気抵抗
効果膜。 - 【請求項４】基板上に形成された多層膜において、基板
に近い側から、Ｍｎを含む反強磁性層、磁性層Ａ、非磁
性層、磁性層Ｂ、非磁性層、磁性層Ｃ、Ｍｎを含む反強
磁性層の順に多層膜が形成されており、Ｍｎを含む反強
磁性層から磁性層Ａに印加される交換バイアス磁界の高
さとＭｎを含む反強磁性層から磁性層Ｃに印加される交
換バイアス磁界の高さとがほぼ同じ値であることを特徴
とする多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項５】磁性層Ａ、磁性層Ｂ、磁性層Ｃの中から選
ばれる少なくとも１層が組成の異なる２種類の磁性層の
積層体であることを特徴とする請求項１記載の多層磁気
抵抗効果膜。 - 【請求項６】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、Ｃｒ−Ｍｎ系合金層、Ｃｒ−
Ｍｎ系合金に貴金属を添加した合金層から選ばれる合金
層であることを特徴とする請求項１記載の多層磁気抵抗
効果膜。 - 【請求項７】請求項１から６に記載の多層磁気抵抗効果
膜を少なくとも一部に用いた磁気抵抗効果素子を有する
ことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項８】請求項１から６に記載の多層磁気抵抗効果
膜を少なくとも一部に用いた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ことを特徴とする複合型磁
気ヘッド。 - 【請求項９】請求項７または８に記載の磁気ヘッドを有
することを特徴とする磁気記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4580996A JPH09237410A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4580996A JPH09237410A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237410A true JPH09237410A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12729595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4580996A Pending JPH09237410A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09237410A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US6493258B1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-12-10 | Micron Technology, Inc. | Magneto-resistive memory array |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP4580996A patent/JPH09237410A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US6493258B1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-12-10 | Micron Technology, Inc. | Magneto-resistive memory array |
| US6522576B2 (en) | 2000-07-18 | 2003-02-18 | Micron Technology, Inc. | Magneto-resistive memory array |
| US6765820B2 (en) | 2000-07-18 | 2004-07-20 | Micron Technology, Inc. | Magneto-resistive memory array |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001014616A (ja) | 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法 | |
| JPH0969211A (ja) | 磁気抵抗効果膜，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 | |
| JP3527786B2 (ja) | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド | |
| JPH0950612A (ja) | 磁気抵抗効果膜，磁気抵抗効果素子，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 | |
| JPH076329A (ja) | 磁気抵抗効果素子並びにそれを用いた磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 | |
| JPH07220246A (ja) | 磁気抵抗効果膜、磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置 | |
| JP3575672B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜及び磁気抵抗効果素子 | |
| JP3083237B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド | |
| JPH09237410A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置 | |
| JP3634997B2 (ja) | 磁気ヘッドの製造方法 | |
| JPH06310329A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド | |
| JPH0774022A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド | |
| US5828528A (en) | MR sensors with selected resistances for the sensing and biasing layers to enhance reading capabilities | |
| JPH09161243A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド | |
| JPH05175572A (ja) | 磁気抵抗効果素子とそれを用いた磁気ヘッドおよび記録再生装置 | |
| JPH08241506A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド | |
| JPH09245320A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置 | |
| JPH0661048A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド | |
| JP2907805B1 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 | |
| JPH09237411A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜及びこれを用いた磁気ヘッド、並びに磁気記録再生装置 | |
| JP2856387B2 (ja) | 反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッド | |
| JP2983492B2 (ja) | 反強磁性層と磁性層の積層体及びその積層体を用いた磁気ヘッド | |
| JPH0766036A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜、それを用いた磁気抵抗効果素子および磁気ヘッド | |
| JPH07254118A (ja) | 磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記録再生装置 | |
| JPH0765329A (ja) | 多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド |