JPH0935216A - 磁気抵抗効果膜及び磁気記録ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果膜及び磁気記録ヘッドInfo
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- JPH0935216A JPH0935216A JP18529095A JP18529095A JPH0935216A JP H0935216 A JPH0935216 A JP H0935216A JP 18529095 A JP18529095 A JP 18529095A JP 18529095 A JP18529095 A JP 18529095A JP H0935216 A JPH0935216 A JP H0935216A
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- 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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- 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
- H01F10/3281—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 only by use of asymmetry of the magnetic film pair itself, i.e. so-called pseudospin valve [PSV] structure, e.g. NiFe/Cu/Co
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- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】多層構造の磁気抵抗効果膜で、組成の異なる２
種類の強磁性層を非強磁性層を挟んで交互に積層する
か、あるいは、結晶構造の異なる２種類の強磁性層を非
強磁性層を挟んで交互に積層し、さらに、各層の結晶配
向を３次元的に揃えた。 【効果】高感度、すなわち、微小磁界の変化に対し磁気
抵抗変化率が大きな磁気抵抗効果膜を形成することがで
きた。このため、磁気ディスク装置等の磁気記録装置の
飛躍的性能向上が可能となる。
種類の強磁性層を非強磁性層を挟んで交互に積層する
か、あるいは、結晶構造の異なる２種類の強磁性層を非
強磁性層を挟んで交互に積層し、さらに、各層の結晶配
向を３次元的に揃えた。 【効果】高感度、すなわち、微小磁界の変化に対し磁気
抵抗変化率が大きな磁気抵抗効果膜を形成することがで
きた。このため、磁気ディスク装置等の磁気記録装置の
飛躍的性能向上が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク等の磁気記
録装置に係り、特に、検出感度の高い情報読出し部分に
関する。
録装置に係り、特に、検出感度の高い情報読出し部分に
関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク等の磁気記録装置における
最大の課題は、記録の高密度化であり、そのために、記
録情報の読出し性能の向上を可能とする磁気抵抗効果を
用いた磁気ヘッドの開発が進められている。磁気抵抗効
果とは、強磁性体の薄膜に磁界が印加された時に電気抵
抗値が変化する現象である。この現象を用いて記録情報
を読出すには、磁気記録媒体からの漏洩磁界を磁気抵抗
効果膜に導き、この膜の磁化の向きを変化させて電気抵
抗値の変化を検出することにより行う。したがって、磁
界の変化に対して電気抵抗値の変化が大きいほど信号対
雑音比が大きく、良好な特性を示す。
最大の課題は、記録の高密度化であり、そのために、記
録情報の読出し性能の向上を可能とする磁気抵抗効果を
用いた磁気ヘッドの開発が進められている。磁気抵抗効
果とは、強磁性体の薄膜に磁界が印加された時に電気抵
抗値が変化する現象である。この現象を用いて記録情報
を読出すには、磁気記録媒体からの漏洩磁界を磁気抵抗
効果膜に導き、この膜の磁化の向きを変化させて電気抵
抗値の変化を検出することにより行う。したがって、磁
界の変化に対して電気抵抗値の変化が大きいほど信号対
雑音比が大きく、良好な特性を示す。
【０００３】従来、この磁気抵抗効果を生じる薄膜とし
てパーマロイ等の薄膜が用いられていたが、磁界印加の
有無による抵抗の変化率は高々４％であった。この変化
率を大きくする試みが、ジャーナル・オブ・マグネティ
ズム・アンド・マグネティック・マテリアルズ第９４
巻，Ｌ１−Ｌ５ページに示され、１.５ｎｍ 厚のコバル
トの薄層と０.９ｎｍ 厚の銅の薄層とを交互に積層した
多層膜が、４８％の磁気抵抗変化率を有することが報告
されている。
てパーマロイ等の薄膜が用いられていたが、磁界印加の
有無による抵抗の変化率は高々４％であった。この変化
率を大きくする試みが、ジャーナル・オブ・マグネティ
ズム・アンド・マグネティック・マテリアルズ第９４
巻，Ｌ１−Ｌ５ページに示され、１.５ｎｍ 厚のコバル
トの薄層と０.９ｎｍ 厚の銅の薄層とを交互に積層した
多層膜が、４８％の磁気抵抗変化率を有することが報告
されている。
【０００４】しかし、この膜では、検出感度が低いとい
う問題がある。すなわち、磁気抵抗変化に必要な磁界が
大きく、抵抗変化率を得るのに４０００エルステッド
（以下Ｏｅ）もの大きな磁界が必要であった。この多層
膜では、隣接する強磁性層の磁化が平行の場合と、反平
行の場合とで電気抵抗の差が大きいことを用いている
が、この反平行となる相互作用が磁界換算で約４０００
Ｏｅと強く、反平行状態から平行状態へ移すのに、大き
な磁界を必要とするのである。磁気ディスク等の磁気記
録装置の磁気ヘッドで、記録情報の読出しを行うには、
数十Ｏｅの磁界で動作する必要があるため、上記膜を直
ちに磁気ヘッドに用いることはできない。
う問題がある。すなわち、磁気抵抗変化に必要な磁界が
大きく、抵抗変化率を得るのに４０００エルステッド
（以下Ｏｅ）もの大きな磁界が必要であった。この多層
膜では、隣接する強磁性層の磁化が平行の場合と、反平
行の場合とで電気抵抗の差が大きいことを用いている
が、この反平行となる相互作用が磁界換算で約４０００
Ｏｅと強く、反平行状態から平行状態へ移すのに、大き
な磁界を必要とするのである。磁気ディスク等の磁気記
録装置の磁気ヘッドで、記録情報の読出しを行うには、
数十Ｏｅの磁界で動作する必要があるため、上記膜を直
ちに磁気ヘッドに用いることはできない。
【０００５】磁化の反平行状態から平行状態への変化に
必要な磁界を弱くする多層膜の試みが、ジャーナル・オ
ブ・ザ・フィジカル・ソサイエティ・オブ・ジャパン第
５９巻，３０６１−３０６４ページに示されたコバルト
（Ｃｏ），パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ合金）および銅（Ｃ
ｕ）の３種類の層から成る膜である。報告された膜は、
Ｎｉ−Ｆｅ（３ｎｍ），Ｃｕ（５ｎｍ），Ｃｏ(３ｎ
ｍ）およびＣｕ(５ｎｍ）の組を１５周期積層したもの
である。
必要な磁界を弱くする多層膜の試みが、ジャーナル・オ
ブ・ザ・フィジカル・ソサイエティ・オブ・ジャパン第
５９巻，３０６１−３０６４ページに示されたコバルト
（Ｃｏ），パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ合金）および銅（Ｃ
ｕ）の３種類の層から成る膜である。報告された膜は、
Ｎｉ−Ｆｅ（３ｎｍ），Ｃｕ（５ｎｍ），Ｃｏ(３ｎ
ｍ）およびＣｕ(５ｎｍ）の組を１５周期積層したもの
である。
【０００６】すなわち、この膜は、磁気的にソフトなＮ
ｉＦｅ層とやや保磁力の大きいＣｏ層が非磁性のＣｕ層
で隔てられた構造のものである。ここで、Ｃｕ層は５ｎ
ｍ厚と十分厚いので、Ｎｉ−Ｆｅ層とＣｏ層との間の磁
気的な結合は弱く、両方の磁性層はそれぞれ独立に振る
舞う。
ｉＦｅ層とやや保磁力の大きいＣｏ層が非磁性のＣｕ層
で隔てられた構造のものである。ここで、Ｃｕ層は５ｎ
ｍ厚と十分厚いので、Ｎｉ−Ｆｅ層とＣｏ層との間の磁
気的な結合は弱く、両方の磁性層はそれぞれ独立に振る
舞う。
【０００７】この膜を十分強い外部磁界によって一旦飽
和させると、Ｎｉ−Ｆｅ層もＣｏ層も磁化方向は磁界印
加方向となり両者の磁化の向きは平行となり、この時の
電気抵抗は低い。この状態から零磁界を通って次第に逆
方向に磁界を増加させていくと、Ｎｉ−Ｆｅ層は弱い磁
界で容易に磁化反転する。これに対し、Ｃｏ層の磁化反
転には数百Ｏｅの磁界が必要であるため、磁界掃引の過
程で両者の磁化の向きが反平行となり、電気抵抗は高く
なる。すなわち、この膜では電気抵抗の変化が生じるた
めには、ＮｉＦｅ層の磁化反転が生じる弱い磁界で十分
である。
和させると、Ｎｉ−Ｆｅ層もＣｏ層も磁化方向は磁界印
加方向となり両者の磁化の向きは平行となり、この時の
電気抵抗は低い。この状態から零磁界を通って次第に逆
方向に磁界を増加させていくと、Ｎｉ−Ｆｅ層は弱い磁
界で容易に磁化反転する。これに対し、Ｃｏ層の磁化反
転には数百Ｏｅの磁界が必要であるため、磁界掃引の過
程で両者の磁化の向きが反平行となり、電気抵抗は高く
なる。すなわち、この膜では電気抵抗の変化が生じるた
めには、ＮｉＦｅ層の磁化反転が生じる弱い磁界で十分
である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記Ｃｕ
／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅ多層膜では、磁化の反平行状
態から平行状態への変化に必要な磁界が弱いという利点
があるが、磁気抵抗変化率の最大値が数％と小さいこと
が問題である。
／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅ多層膜では、磁化の反平行状
態から平行状態への変化に必要な磁界が弱いという利点
があるが、磁気抵抗変化率の最大値が数％と小さいこと
が問題である。
【０００９】本発明の目的は、磁化の反平行状態から平
行状態への変化に必要な磁界が弱いままで、磁気抵抗変
化率の最大値を向上させ、高感度の磁気抵抗効果膜を提
供することにある。
行状態への変化に必要な磁界が弱いままで、磁気抵抗変
化率の最大値を向上させ、高感度の磁気抵抗効果膜を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】２種類の強磁性層と非強
磁性層とから成る多層構造の磁気抵抗効果膜で、膜の各
層の結晶配向を揃え２種類の強磁性層間での異方性磁界
に大きな差をつけることにより上記課題は達成される。
特に、一方の強磁性層がコバルト（Ｃｏ）またはＣｏを
含む強磁性合金であり、その結晶配向を揃えると効果的
である。また、２種類の強磁性層および非強磁性層のす
べてをエピタキシャル成長させると、このような状態が
確実に得られる。
磁性層とから成る多層構造の磁気抵抗効果膜で、膜の各
層の結晶配向を揃え２種類の強磁性層間での異方性磁界
に大きな差をつけることにより上記課題は達成される。
特に、一方の強磁性層がコバルト（Ｃｏ）またはＣｏを
含む強磁性合金であり、その結晶配向を揃えると効果的
である。また、２種類の強磁性層および非強磁性層のす
べてをエピタキシャル成長させると、このような状態が
確実に得られる。
【００１１】
【作用】図３に示す２種類の強磁性層１及び２と非強磁
性層３とから成る多層構造の磁気抵抗効果膜で、結晶配
向が膜面内で一方向に揃っていることにより、一方の強
磁性層１に図中矢印で示した、膜面内での大きな一軸性
の磁気異方性が生じる。
性層３とから成る多層構造の磁気抵抗効果膜で、結晶配
向が膜面内で一方向に揃っていることにより、一方の強
磁性層１に図中矢印で示した、膜面内での大きな一軸性
の磁気異方性が生じる。
【００１２】図４（ａ）に示すように、磁界Ｈをマイナ
ス方向に十分強く印加すると、どちらの強磁性層でも磁
化は磁界印加方向を向く。この時、２種類の強磁性層の
磁化の向きは平行となるため、電気抵抗は低い。
ス方向に十分強く印加すると、どちらの強磁性層でも磁
化は磁界印加方向を向く。この時、２種類の強磁性層の
磁化の向きは平行となるため、電気抵抗は低い。
【００１３】この状態から磁界零を通過し磁界を徐々に
増加させると、図４（ｃ）に示すように、異方性磁界の
小さい強磁性層の磁化は先に反転する。しかし、その時
の磁界が、異方性磁界の大きい強磁性層の異方性磁界Ｈ
ｋより小さければ、異方性磁界の大きい強磁性層の磁化
は、反転しない。しかも、この強磁性層では、結晶配向
が膜面内で一方向に揃っているため全領域で磁化が同一
方向を向いた状態が保たれる。すなわち、この場合には
２種類の強磁性層の磁化方向が確実に反平行となるた
め、電気抵抗は高い。
増加させると、図４（ｃ）に示すように、異方性磁界の
小さい強磁性層の磁化は先に反転する。しかし、その時
の磁界が、異方性磁界の大きい強磁性層の異方性磁界Ｈ
ｋより小さければ、異方性磁界の大きい強磁性層の磁化
は、反転しない。しかも、この強磁性層では、結晶配向
が膜面内で一方向に揃っているため全領域で磁化が同一
方向を向いた状態が保たれる。すなわち、この場合には
２種類の強磁性層の磁化方向が確実に反平行となるた
め、電気抵抗は高い。
【００１４】この膜によれば、異方性磁界が小さい強磁
性層が磁化反転する磁界範囲では、異方性磁界の大きい
強磁性層は全領域で磁化が同一方向を向いた状態が保た
れるため、磁化の平行配置と反平行配置との電気抵抗の
差が大きい。また、磁化配置の変化に必要な磁界が小さ
いため、高い感度が得られる。
性層が磁化反転する磁界範囲では、異方性磁界の大きい
強磁性層は全領域で磁化が同一方向を向いた状態が保た
れるため、磁化の平行配置と反平行配置との電気抵抗の
差が大きい。また、磁化配置の変化に必要な磁界が小さ
いため、高い感度が得られる。
【００１５】比較のため、結晶配向を膜面内で一方向に
揃えない場合、すなわち、強磁性層の結晶配向がランダ
ムな場合を図５に示す。この場合にも、十分強い磁界を
マイナス方向に印加した時には磁化はマイナス方向を向
く。しかし、磁界を零あるいはわずかにでも逆方向に印
加すると、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、結晶
配向がランダムであるため、各結晶粒の結晶配向で決ま
る磁化容易方向もランダムであり、磁化方向が磁界印加
を印加したマイナス方向からずれた結晶粒が存在するよ
うになる。したがって、零磁界を通って逆方向に磁界を
印加し異方性磁界の小さい強磁性層の磁化が反転した時
には、磁化方向がマイナス印加方向からずれた結晶粒が
存在する。したがって、この場合には２種類の強磁性層
の反平行の程度が低下するため、異方性磁界の小さい強
磁性層の磁化の反転前後での電気抵抗の変化が小さい。
揃えない場合、すなわち、強磁性層の結晶配向がランダ
ムな場合を図５に示す。この場合にも、十分強い磁界を
マイナス方向に印加した時には磁化はマイナス方向を向
く。しかし、磁界を零あるいはわずかにでも逆方向に印
加すると、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、結晶
配向がランダムであるため、各結晶粒の結晶配向で決ま
る磁化容易方向もランダムであり、磁化方向が磁界印加
を印加したマイナス方向からずれた結晶粒が存在するよ
うになる。したがって、零磁界を通って逆方向に磁界を
印加し異方性磁界の小さい強磁性層の磁化が反転した時
には、磁化方向がマイナス印加方向からずれた結晶粒が
存在する。したがって、この場合には２種類の強磁性層
の反平行の程度が低下するため、異方性磁界の小さい強
磁性層の磁化の反転前後での電気抵抗の変化が小さい。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例を図１を用いて説明する。
膜形成にはスパッタ法を用い、ＭｇＯ（１１０）単結晶
基板上にまず５ｎｍ厚の体心立方構造のＣｒで下地層４
を形成した。この上にＣｏ（２ｎｍ），Ｃｒ（２.５ｎ
ｍ），Ｃｕ（２.５ｎｍ),Ｎｉ−Ｆｅ合金（１.５ｎ
ｍ），Ｃｕ（２.５ｎｍ），Ｃｒ（２.５ｎｍ)を順に積
層し、この一連の積層を順次繰り返した。このような積
層により各層の結晶配向は以下のようになる。ＭｇＯ
（１１０）基板上に被着したＣｒ層４は基板にエピタキ
シャルに成長し（２１１）に配向する。ここで、Ｃｒの
（２１１）面の原子配列が六方最密構造のＣｏの(１０.
０）面の原子配列に類似しているため、Ｃｒの（２１
１）面上に被着したＣｏ層１は六方最密の結晶構造とな
り、しかも(１０.０）に配向する。この上のＣｒ層３１
の上に被着したＣｕ層３２は面心立方構造で（１１０）
に配向する。したがって、この上に被着した磁気異方性
の小さい面心立方構造のＮｉ−Ｆｅ合金(Ｎｉ７８％，
Ｆｅ２２％)の層２も(１１０)に配向する。この上のＣ
ｕ層３２の上に被着したＣｒ層３１は（２１１）に配向
する。このため、このような積層を繰り返すことによ
り、非強磁性であるＣｒとＣｕの層を挟んで六方最密構
造で（１０．０）に配向したＣｏと面心立方構造のＮｉ
−Ｆｅ合金が交互に積層した膜が形成される。本実施例
では、この１組の積層を１０周期繰り返した。
膜形成にはスパッタ法を用い、ＭｇＯ（１１０）単結晶
基板上にまず５ｎｍ厚の体心立方構造のＣｒで下地層４
を形成した。この上にＣｏ（２ｎｍ），Ｃｒ（２.５ｎ
ｍ），Ｃｕ（２.５ｎｍ),Ｎｉ−Ｆｅ合金（１.５ｎ
ｍ），Ｃｕ（２.５ｎｍ），Ｃｒ（２.５ｎｍ)を順に積
層し、この一連の積層を順次繰り返した。このような積
層により各層の結晶配向は以下のようになる。ＭｇＯ
（１１０）基板上に被着したＣｒ層４は基板にエピタキ
シャルに成長し（２１１）に配向する。ここで、Ｃｒの
（２１１）面の原子配列が六方最密構造のＣｏの(１０.
０）面の原子配列に類似しているため、Ｃｒの（２１
１）面上に被着したＣｏ層１は六方最密の結晶構造とな
り、しかも(１０.０）に配向する。この上のＣｒ層３１
の上に被着したＣｕ層３２は面心立方構造で（１１０）
に配向する。したがって、この上に被着した磁気異方性
の小さい面心立方構造のＮｉ−Ｆｅ合金(Ｎｉ７８％，
Ｆｅ２２％)の層２も(１１０)に配向する。この上のＣ
ｕ層３２の上に被着したＣｒ層３１は（２１１）に配向
する。このため、このような積層を繰り返すことによ
り、非強磁性であるＣｒとＣｕの層を挟んで六方最密構
造で（１０．０）に配向したＣｏと面心立方構造のＮｉ
−Ｆｅ合金が交互に積層した膜が形成される。本実施例
では、この１組の積層を１０周期繰り返した。
【００１７】この膜では、六方最密構造のＣｏが（１
０．０）に配向したことに基づき、Ｃｏ層では、膜面内
の＜００.１＞ 方向を磁化容易方向とする約７ｋＯｅの
大きな異方性磁界が生じている。このため、膜面内でＣ
ｏの＜００.１＞ 方向に十分強い磁界を印加し、一旦、
Ｃｏ層の磁化を飽和させておけば、Ｎｉ−Ｆｅ合金の磁
化が反転する磁界範囲では、Ｃｏ層の磁化方向は＜０
０.１＞ 方向に固定されている。すなわち、この磁界範
囲では、Ｃｏ層の各結晶粒の磁化はすべて平行に揃って
いる。このため、磁界を変化させることによりＣｏ層と
Ｎｉ−Ｆｅ合金層との磁化の平行状態と反平行状態とが
高効率で得られる。
０．０）に配向したことに基づき、Ｃｏ層では、膜面内
の＜００.１＞ 方向を磁化容易方向とする約７ｋＯｅの
大きな異方性磁界が生じている。このため、膜面内でＣ
ｏの＜００.１＞ 方向に十分強い磁界を印加し、一旦、
Ｃｏ層の磁化を飽和させておけば、Ｎｉ−Ｆｅ合金の磁
化が反転する磁界範囲では、Ｃｏ層の磁化方向は＜０
０.１＞ 方向に固定されている。すなわち、この磁界範
囲では、Ｃｏ層の各結晶粒の磁化はすべて平行に揃って
いる。このため、磁界を変化させることによりＣｏ層と
Ｎｉ−Ｆｅ合金層との磁化の平行状態と反平行状態とが
高効率で得られる。
【００１８】この膜における磁気抵抗変化率と印加磁界
との関係は図２のようになり、４０Ｏｅの印加磁界の変
化に対する磁気抵抗変化率が１５％と高い感度が得られ
た。この膜のもう一つの利点は、Ｃｏ層の磁化が実効的
に変化しないため、磁気抵抗変化率の値がＮｉ−Ｆｅ合
金の磁化の向きのみで決まるため、特性の制御性が向上
することにある。
との関係は図２のようになり、４０Ｏｅの印加磁界の変
化に対する磁気抵抗変化率が１５％と高い感度が得られ
た。この膜のもう一つの利点は、Ｃｏ層の磁化が実効的
に変化しないため、磁気抵抗変化率の値がＮｉ−Ｆｅ合
金の磁化の向きのみで決まるため、特性の制御性が向上
することにある。
【００１９】実施例では、良好なエピタキシャル成長を
狙い、六方最密Ｃｏ層の両側にはＣｒ層を配置し、Ｎｉ
−Ｆｅ合金層の両側にはＣｕを配置した。しかし、六方
最密Ｃｏ層の上のＣｒ層およびＮｉ−Ｆｅ合金層の上の
Ｃｕ層がなくとも、六方最密Ｃｏ層の下のＣｒ層および
Ｎｉ−Ｆｅ合金層の下のＣｕ層が存在すれば、磁気抵抗
変化の最大値は劣るものの上記の膜に似た結果が得られ
た。また、実施例では下地層としてＣｒを用いたが、体
心立方構造のＦｅを用いても同じ結果が得られた。さら
に、実施例で、Ｎｉ−Ｆｅ合金の代わりにＮｉ−Ｆｅー
Ｃｏ合金を用いても同様の結果が得られた。
狙い、六方最密Ｃｏ層の両側にはＣｒ層を配置し、Ｎｉ
−Ｆｅ合金層の両側にはＣｕを配置した。しかし、六方
最密Ｃｏ層の上のＣｒ層およびＮｉ−Ｆｅ合金層の上の
Ｃｕ層がなくとも、六方最密Ｃｏ層の下のＣｒ層および
Ｎｉ−Ｆｅ合金層の下のＣｕ層が存在すれば、磁気抵抗
変化の最大値は劣るものの上記の膜に似た結果が得られ
た。また、実施例では下地層としてＣｒを用いたが、体
心立方構造のＦｅを用いても同じ結果が得られた。さら
に、実施例で、Ｎｉ−Ｆｅ合金の代わりにＮｉ−Ｆｅー
Ｃｏ合金を用いても同様の結果が得られた。
【００２０】本発明の一実施例を図６を用いて説明す
る。ここでも、基板にはＭｇＯ（110)単結晶を用い、基
板上にまず５ｎｍ厚の体心立方構造のＣｒで下地層４を
形成した。この上にＣｏ（２ｎｍ），Ｃｒ（５ｎｍ），
Ｆｅ(１.５ｎｍ）およびＣｒ（５ｎｍ）の積層の組を１
０回繰り返した。このような積層により各層の結晶配向
は以下のようになる。ＭｇＯ（１１０）基板上に被着し
たＣｒ層４は基板にエピタキシャルに成長し（２１１）
に配向する。ここで、Ｃｒの（２１１）面の原子配列が
六方最密構造のＣｏの（１０．０）面の原子配列に似て
いるため、Ｃｒの（２１１）面上に被着したＣｏ層１は
六方最密の結晶構造となり、しかも(１０.０）に配向す
る。この上のＣｒ層３はＣｒ下地層４と同様（２１１）
に配向するため、この上に被着されたＦｅもＣｒと同様
に体心立方構造で（２１１）に配向する。したがって、
この膜では、（２１１）配向の体心立方構造の領域と
(１０.０）配向の六方最密構造の領域がエピタキシャル
に積層された膜となる。
る。ここでも、基板にはＭｇＯ（110)単結晶を用い、基
板上にまず５ｎｍ厚の体心立方構造のＣｒで下地層４を
形成した。この上にＣｏ（２ｎｍ），Ｃｒ（５ｎｍ），
Ｆｅ(１.５ｎｍ）およびＣｒ（５ｎｍ）の積層の組を１
０回繰り返した。このような積層により各層の結晶配向
は以下のようになる。ＭｇＯ（１１０）基板上に被着し
たＣｒ層４は基板にエピタキシャルに成長し（２１１）
に配向する。ここで、Ｃｒの（２１１）面の原子配列が
六方最密構造のＣｏの（１０．０）面の原子配列に似て
いるため、Ｃｒの（２１１）面上に被着したＣｏ層１は
六方最密の結晶構造となり、しかも(１０.０）に配向す
る。この上のＣｒ層３はＣｒ下地層４と同様（２１１）
に配向するため、この上に被着されたＦｅもＣｒと同様
に体心立方構造で（２１１）に配向する。したがって、
この膜では、（２１１）配向の体心立方構造の領域と
(１０.０）配向の六方最密構造の領域がエピタキシャル
に積層された膜となる。
【００２１】この膜でも、Ｃｏ層が（１０.０)配向して
いることにより、この層は膜面内の＜００.１＞ 方向を
磁化容易方向とする大きな異方性磁界を有している。こ
れに対し、Ｆｅ層の面内での異方性磁界は数十Ｏｅと小
さいため、Ｆｅ層の磁化が反転する磁界範囲ではＣｏ層
の磁化は変化しない。この結果、この膜では６０Ｏｅの
印加磁界の変化に対し１５％の磁気抵抗変化率が得られ
た。
いることにより、この層は膜面内の＜００.１＞ 方向を
磁化容易方向とする大きな異方性磁界を有している。こ
れに対し、Ｆｅ層の面内での異方性磁界は数十Ｏｅと小
さいため、Ｆｅ層の磁化が反転する磁界範囲ではＣｏ層
の磁化は変化しない。この結果、この膜では６０Ｏｅの
印加磁界の変化に対し１５％の磁気抵抗変化率が得られ
た。
【００２２】本発明の一実施例を図７を用いて説明す
る。これは、強磁性層はすべてＣｏであるが、Ｃｏ結晶
が六方最密構造と面心立方構造と二つの結晶構造をとり
うるという性質を用いたものである。ここでも、ＭｇＯ
（１１０）単結晶基板上にまず５ｎｍ厚の体心立方構造
のＣｒで下地層４を形成した。この上にＣｏ(２ｎｍ),
Ｃｕ（５ｎｍ），Ｃｏ（１.５ｎｍ）およびＣｒ（５ｎ
ｍ)の積層の組を１０回繰り返した。この膜でもＣｒ層
４およびＣｒ層３１の上に被着したＣｏ層１は六方最密
構造で(１０.０）に配向する。しかし、面心立方構造の
Ｃｕ層３２上に被着したＣｏ層は、面心立方構造とな
る。
る。これは、強磁性層はすべてＣｏであるが、Ｃｏ結晶
が六方最密構造と面心立方構造と二つの結晶構造をとり
うるという性質を用いたものである。ここでも、ＭｇＯ
（１１０）単結晶基板上にまず５ｎｍ厚の体心立方構造
のＣｒで下地層４を形成した。この上にＣｏ(２ｎｍ),
Ｃｕ（５ｎｍ），Ｃｏ（１.５ｎｍ）およびＣｒ（５ｎ
ｍ)の積層の組を１０回繰り返した。この膜でもＣｒ層
４およびＣｒ層３１の上に被着したＣｏ層１は六方最密
構造で(１０.０）に配向する。しかし、面心立方構造の
Ｃｕ層３２上に被着したＣｏ層は、面心立方構造とな
る。
【００２３】六方最密構造で(１０.０）に配向したＣｏ
層は、上述のように大きな異方性磁界を有しているが、
同じＣｏでも面心立方構造をとった場合には、異方性磁
界は小さい。このため、この膜でも、面心立方構造のＣ
ｏ層が磁化反転する磁界範囲では六方最密構造のＣｏ層
は磁化反転しない。また、この膜ではすべて強磁性層が
磁気抵抗効果に対する効率の高いＣｏであるため、磁気
抵抗変化率の最大値が大きい。この結果、この膜では１
００Ｏｅの印加磁界の変化に対し２２％の磁気抵抗変化
率が得られた。
層は、上述のように大きな異方性磁界を有しているが、
同じＣｏでも面心立方構造をとった場合には、異方性磁
界は小さい。このため、この膜でも、面心立方構造のＣ
ｏ層が磁化反転する磁界範囲では六方最密構造のＣｏ層
は磁化反転しない。また、この膜ではすべて強磁性層が
磁気抵抗効果に対する効率の高いＣｏであるため、磁気
抵抗変化率の最大値が大きい。この結果、この膜では１
００Ｏｅの印加磁界の変化に対し２２％の磁気抵抗変化
率が得られた。
【００２４】本発明の一実施例を図８を用いて説明す
る。これは、２種類の強磁性層として面心立方構造のＣ
ｏとＮｉ−Ｆｅ合金を用いたものである。ここでは、下
地層を兼ねた第１層のＣｏ層４は、ＭｇＯ（１１０）単
結晶基板上に直接被着した。ＣｏをＭｇＯ（１１０）基
板上に直接被着するとＣｏは面心立方構造となり（１１
０）に配向する。この上にＣｕ（５ｎｍ），ＮｉーＮｅ
合金(１.５ｎｍ),Ｃｕ（５ｎｍ）およびＣｏ(１.５ｎ
ｍ）の積層の組を１０回繰り返した。この膜では、すべ
ての層が面心立方構造であり（１１０）に配向してい
る。面心立方構造のＣｏの異方性磁界は六方最密構造の
Ｃｏに比べ小さいが、Ｎｉ−Ｆｅ層の異方性磁界よりは
大きい。また、配向しているため、印加磁界がＮｉ−Ｆ
ｅ層の異方性磁界より小さい範囲では、Ｃｏ層の各結晶
粒の磁化はすべて平行に揃っている。このため、この膜
でも磁界を変化させることによりＣｏ層とＮｉ−Ｆｅ合
金層との磁化の平行状態と反平行状態とが高効率で得ら
れる。この結果、４０Ｏｅの印加磁界の変化に対し１５
％の磁気抵抗変化率が得られた。
る。これは、２種類の強磁性層として面心立方構造のＣ
ｏとＮｉ−Ｆｅ合金を用いたものである。ここでは、下
地層を兼ねた第１層のＣｏ層４は、ＭｇＯ（１１０）単
結晶基板上に直接被着した。ＣｏをＭｇＯ（１１０）基
板上に直接被着するとＣｏは面心立方構造となり（１１
０）に配向する。この上にＣｕ（５ｎｍ），ＮｉーＮｅ
合金(１.５ｎｍ),Ｃｕ（５ｎｍ）およびＣｏ(１.５ｎ
ｍ）の積層の組を１０回繰り返した。この膜では、すべ
ての層が面心立方構造であり（１１０）に配向してい
る。面心立方構造のＣｏの異方性磁界は六方最密構造の
Ｃｏに比べ小さいが、Ｎｉ−Ｆｅ層の異方性磁界よりは
大きい。また、配向しているため、印加磁界がＮｉ−Ｆ
ｅ層の異方性磁界より小さい範囲では、Ｃｏ層の各結晶
粒の磁化はすべて平行に揃っている。このため、この膜
でも磁界を変化させることによりＣｏ層とＮｉ−Ｆｅ合
金層との磁化の平行状態と反平行状態とが高効率で得ら
れる。この結果、４０Ｏｅの印加磁界の変化に対し１５
％の磁気抵抗変化率が得られた。
【００２５】以上の実施例では、一方の強磁性層にＣｏ
を用いたが、以上に述べたことから明らかなように、Ｃ
ｏに他の元素を添加し、各層の格子定数の差を小さくす
ることはエピタキシャル成長を促進する上で有効であ
る。また、以上の実施例では、いずれも基板としてＭｇ
Ｏ（１１０）単結晶を用いた場合を示したが、これ以外
にＳｒＴｉＯ3(１１０）単結晶，サファイヤ単結晶のａ
面等の基板を用いても同様の結果が得られた。
を用いたが、以上に述べたことから明らかなように、Ｃ
ｏに他の元素を添加し、各層の格子定数の差を小さくす
ることはエピタキシャル成長を促進する上で有効であ
る。また、以上の実施例では、いずれも基板としてＭｇ
Ｏ（１１０）単結晶を用いた場合を示したが、これ以外
にＳｒＴｉＯ3(１１０）単結晶，サファイヤ単結晶のａ
面等の基板を用いても同様の結果が得られた。
【００２６】上記実施例で示した磁気抵抗効果膜を用い
て磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドの斜視図を図９に
示す。実施例で述べた磁気抵抗効果膜５１には、電極５
２が設けられ、さらに、Ａｌ2Ｏ3から成る絶縁層５４を
挾んで永久磁石層５３が対向している。この永久磁石層
は、多層磁気抵抗効果膜５１にバイアスを印加するため
のもので、これにはＣｏ−２０ａｔ％Ｐｔ層を用いた。
そして、これらは、Ｎｉ−Ｆｅ合金の２個のシールド層
５５で挾まれた領域に配置されている。各層の厚さは、
以下のようにした。多層磁気抵抗効果膜は約１２００
Å，永久磁石層は５００Å，絶縁層は２００Å，シール
ド層は１μｍである。
て磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドの斜視図を図９に
示す。実施例で述べた磁気抵抗効果膜５１には、電極５
２が設けられ、さらに、Ａｌ2Ｏ3から成る絶縁層５４を
挾んで永久磁石層５３が対向している。この永久磁石層
は、多層磁気抵抗効果膜５１にバイアスを印加するため
のもので、これにはＣｏ−２０ａｔ％Ｐｔ層を用いた。
そして、これらは、Ｎｉ−Ｆｅ合金の２個のシールド層
５５で挾まれた領域に配置されている。各層の厚さは、
以下のようにした。多層磁気抵抗効果膜は約１２００
Å，永久磁石層は５００Å，絶縁層は２００Å，シール
ド層は１μｍである。
【００２７】さらに、以上述べた構造の磁気ヘッドを用
い、図１０の構造の磁気記録装置を作製した。情報読出
し用の上記磁気ヘッドは、誘導型の書き込みヘッドと共
に磁気ヘッド６３中に組込んだ。書き込みヘッドで磁気
記録媒体６１に書き込みを行った後、磁気ヘッドで再生
を行ったところ、高い再生出力を得た。これは、本発明
の磁気ヘッドに磁気抵抗効果の高い磁気抵抗素子を用い
たためである。
い、図１０の構造の磁気記録装置を作製した。情報読出
し用の上記磁気ヘッドは、誘導型の書き込みヘッドと共
に磁気ヘッド６３中に組込んだ。書き込みヘッドで磁気
記録媒体６１に書き込みを行った後、磁気ヘッドで再生
を行ったところ、高い再生出力を得た。これは、本発明
の磁気ヘッドに磁気抵抗効果の高い磁気抵抗素子を用い
たためである。
【００２８】なお、実施例では、永久磁石を用いたバイ
アス法を示したが、通常の磁気抵抗効果型ヘッドで知ら
れているシャントバイアス，ソフトバイアス，相互バイ
アス等のバイアス法を用いても同様の効果が得られる。
アス法を示したが、通常の磁気抵抗効果型ヘッドで知ら
れているシャントバイアス，ソフトバイアス，相互バイ
アス等のバイアス法を用いても同様の効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、従来の多層膜よりも格
段に磁気抵抗変化率が向上する。また、数十Ｏｅの磁界
の印加の有無でも、１０％以上の磁気抵抗の変化が得ら
れるため、磁気記録装置の情報読出し性能が飛躍的に向
上する。
段に磁気抵抗変化率が向上する。また、数十Ｏｅの磁界
の印加の有無でも、１０％以上の磁気抵抗の変化が得ら
れるため、磁気記録装置の情報読出し性能が飛躍的に向
上する。
【図１】本発明の一実施例の磁気抵抗効果膜の断面図。
【図２】図１に示す実施例の磁気抵抗効果膜の特性図。
【図３】本発明の磁気抵抗効果膜の構造を示す斜視図。
【図４】本発明の磁気抵抗効果膜における磁化状態を示
す説明図。
す説明図。
【図５】本発明とは異なる従来技術の磁気抵抗効果膜に
おける磁化状態を示す説明図。
おける磁化状態を示す説明図。
【図６】本発明の一実施例の磁気抵抗効果膜の断面図。
【図７】本発明の第二実施例の磁気抵抗効果膜の断面
図。
図。
【図８】本発明の第三実施例の磁気抵抗効果膜の断面
図。
図。
【図９】本発明の実施例の磁気ヘッドの構造を示す斜視
図。
図。
【図１０】本発明の実施例の磁気記録装置の構造を示す
説明図。
説明図。
１…磁気異方性の強い強磁性層、２…磁気異方性の弱い
強磁性層、４…下地層、３１…非強磁性層、３２…非強
磁性層。
強磁性層、４…下地層、３１…非強磁性層、３２…非強
磁性層。
Claims (13)
- 【請求項１】２種類の強磁性物質の層が非強磁性層を挟
んで交互に積層された構造の磁気抵抗効果膜において、
強磁性層および前記強磁性層に挟まれた前記非強磁性層
が３次元的に配向していることを特徴とする磁気抵抗効
果膜。 - 【請求項２】結晶構造の異なる２種類の強磁性物質層が
非強磁性層を挟んで交互に積層された構造の磁気抵抗効
果膜において、強磁性層および前記強磁性層に挟まれた
前記非強磁性層が３次元的に配向していることを特徴と
する磁気抵抗効果膜。 - 【請求項３】請求項１または２において、少なくとも一
方の強磁性層がコバルトまたはコバルトを含む強磁性合
金である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項４】請求項３において、一方の強磁性層が六方
最密構造で｛１０.０｝ 配向のコバルトまたはコバルト
を含む強磁性合金である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項５】請求項４において、六方最密構造で｛１
０.０｝ 配向のコバルトまたはコバルトを含む強磁性合
金の層と非強磁性層を挟んで積層するもう一方の強磁性
層の構成物質が面心立方構造である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項６】請求項５において、面心立方構造の強磁性
層の構成物質がニッケルと鉄を含む合金である磁気抵抗
効果膜。 - 【請求項７】請求項５において、面心立方構造の強磁性
層の構成物質が面心立方構造のコバルトまたはコバルト
を含む合金である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項８】請求項４において、六方最密構造で｛１
０.０｝ 配向のコバルトまたはコバルトを含む強磁性合
金の層と非強磁性層を挟んで積層するもう一方の強磁性
層の構成物質が体心立方構造である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項９】請求項４，５，６，７または８において、
六方最密構造で｛１０.０｝ 配向のコバルトまたはコバ
ルトを含む強磁性合金の層が体心立方構造の非強磁性物
質の層上に被着された磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１０】請求項３において、一方の強磁性層が面
心立方構造で｛１１０｝配向のコバルトまたはコバルト
を含む強磁性合金である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１１】請求項１０において、面心立方構造で
｛１１０｝配向のコバルトまたはコバルトを含む強磁性
合金の層と非強磁性層を挟んで積層するもう一方の強磁
性層の構成物質がニッケルと鉄を含む合金である磁気抵
抗効果膜。 - 【請求項１２】請求項１から１１のいずれかに記載の磁
気抵抗素子を少なくとも一部に用いた磁気ヘッド。 - 【請求項１３】請求項１２に記載の磁気ヘッドを用いた
磁気記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18529095A JPH0935216A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 磁気抵抗効果膜及び磁気記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18529095A JPH0935216A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 磁気抵抗効果膜及び磁気記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0935216A true JPH0935216A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16168273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18529095A Pending JPH0935216A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 磁気抵抗効果膜及び磁気記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0935216A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639763B1 (en) * | 2000-03-15 | 2003-10-28 | Tdk Corporation | Magnetic transducer and thin film magnetic head |
| KR100439143B1 (ko) * | 2000-09-26 | 2004-07-05 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 자기 저항 소자와 이것을 이용한 자기 디바이스 |
| US11410278B2 (en) * | 2020-06-24 | 2022-08-09 | Adobe Inc. | Automatic artifact removal in a digital image |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP18529095A patent/JPH0935216A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639763B1 (en) * | 2000-03-15 | 2003-10-28 | Tdk Corporation | Magnetic transducer and thin film magnetic head |
| KR100439143B1 (ko) * | 2000-09-26 | 2004-07-05 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 자기 저항 소자와 이것을 이용한 자기 디바이스 |
| US11410278B2 (en) * | 2020-06-24 | 2022-08-09 | Adobe Inc. | Automatic artifact removal in a digital image |
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