JPH0969209A - 磁気抵抗効果膜 - Google Patents
磁気抵抗効果膜Info
- Publication number
- JPH0969209A JPH0969209A JP7221472A JP22147295A JPH0969209A JP H0969209 A JPH0969209 A JP H0969209A JP 7221472 A JP7221472 A JP 7221472A JP 22147295 A JP22147295 A JP 22147295A JP H0969209 A JPH0969209 A JP H0969209A
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- JP
- Japan
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- film
- antiferromagnetic
- magnetic field
- thickness
- layer
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来より高感度な磁気抵抗効果膜を得る。
【構成】 膜厚が薄くても大きな交換結合磁界を発生さ
せるように、磁化を固定するための反強磁性層と磁化が
固定された強磁性層の結晶粒径が１５ｎｍ以下で、反強
磁性層の膜厚が３〜１０ｎｍであるスピンバルブ磁気抵
抗効果膜。
せるように、磁化を固定するための反強磁性層と磁化が
固定された強磁性層の結晶粒径が１５ｎｍ以下で、反強
磁性層の膜厚が３〜１０ｎｍであるスピンバルブ磁気抵
抗効果膜。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気記録媒体からの漏洩
磁束を検知し、その磁束の変化を電気的手段の変化とし
て変換する機能素子に関する。
磁束を検知し、その磁束の変化を電気的手段の変化とし
て変換する機能素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的な信号を磁気的信号に変換し情報
として磁性媒体に記録し、その磁気的情報を電気的信号
として再生する手段としては従来磁気ヘッドが使用され
てきた。再生時は磁気ヘッドは透磁率の高い強磁性体に
流れる磁束を、前記録時に該記強磁性体を励磁するコイ
ルに誘起される電圧として検出していた。このような、
検出素子としてはメタルインギャップ構造のフェライト
ヘッドや磁性薄膜を使用した薄膜ヘッドなどがあり、誘
導型ヘッドと呼称されている。ところが、これらは記録
媒体からの磁束が小さくなるにつれ再生感度が低下する
ため、高記録密度化が進み記録ビットが小さくなり、従
って漏洩磁束が小さくなった場合には対応出来ないと考
えられている。
として磁性媒体に記録し、その磁気的情報を電気的信号
として再生する手段としては従来磁気ヘッドが使用され
てきた。再生時は磁気ヘッドは透磁率の高い強磁性体に
流れる磁束を、前記録時に該記強磁性体を励磁するコイ
ルに誘起される電圧として検出していた。このような、
検出素子としてはメタルインギャップ構造のフェライト
ヘッドや磁性薄膜を使用した薄膜ヘッドなどがあり、誘
導型ヘッドと呼称されている。ところが、これらは記録
媒体からの磁束が小さくなるにつれ再生感度が低下する
ため、高記録密度化が進み記録ビットが小さくなり、従
って漏洩磁束が小さくなった場合には対応出来ないと考
えられている。
【０００３】ところが、最近この不具合を解消するた
め、より再生感度の高い磁気抵抗効果素子が磁気ヘッド
の再生部に使用されるようになってきた。この磁気抵抗
効果素子には磁束の変化により電気抵抗が変化するパー
マロイ強磁性膜が供されており、誘導型ヘッドに比較し
３倍以上の再生感度が期待できる。しかし、この素子に
おいてはパーマロイ膜の磁化方向によって電気抵抗が変
化する性質を利用しているため、再生感度の指標となる
電気抵抗の変化は高々２％に過ぎない。
め、より再生感度の高い磁気抵抗効果素子が磁気ヘッド
の再生部に使用されるようになってきた。この磁気抵抗
効果素子には磁束の変化により電気抵抗が変化するパー
マロイ強磁性膜が供されており、誘導型ヘッドに比較し
３倍以上の再生感度が期待できる。しかし、この素子に
おいてはパーマロイ膜の磁化方向によって電気抵抗が変
化する性質を利用しているため、再生感度の指標となる
電気抵抗の変化は高々２％に過ぎない。
【０００４】ところが、最近このような材料固有の性質
を利用するのではなく膜を積層し膜と膜との界面での散
乱を利用したスピンバルブ多層膜が提唱されてきている
（Journal of Magnetism and Magnetic Materials,93(1
991)101）。この素子では、前記パーマロイ素子に比べ
数倍の磁気抵抗変化が得られる。この多層膜では、反強
磁性層によって磁化方向が固定された強磁性層と、非磁
性層によって分離された強磁性層から構成される。この
とき、反強磁性層と磁化が固定された強磁性層との間に
は交換結合磁界が働くが、その大きさにより再生感度が
変化するため、この結合磁界を制御する必要が指摘され
ている。
を利用するのではなく膜を積層し膜と膜との界面での散
乱を利用したスピンバルブ多層膜が提唱されてきている
（Journal of Magnetism and Magnetic Materials,93(1
991)101）。この素子では、前記パーマロイ素子に比べ
数倍の磁気抵抗変化が得られる。この多層膜では、反強
磁性層によって磁化方向が固定された強磁性層と、非磁
性層によって分離された強磁性層から構成される。この
とき、反強磁性層と磁化が固定された強磁性層との間に
は交換結合磁界が働くが、その大きさにより再生感度が
変化するため、この結合磁界を制御する必要が指摘され
ている。
【０００５】しかし、この結合磁界の大きさは反強磁性
膜の膜厚に依存するため、前記膜厚を正確に制御する必
要があった。結合磁界が異なる場合は出力信号の歪を誘
発するという不具合となって現れる。充分な結合磁界を
発生させるためには所定以上の膜厚を必要とするが、前
記反強磁性層は電気抵抗が高く磁気ヘッドの再生素子と
して使用する場合は、電流による発熱量が大きくなり膜
厚を厚くすることは好ましくない。
膜の膜厚に依存するため、前記膜厚を正確に制御する必
要があった。結合磁界が異なる場合は出力信号の歪を誘
発するという不具合となって現れる。充分な結合磁界を
発生させるためには所定以上の膜厚を必要とするが、前
記反強磁性層は電気抵抗が高く磁気ヘッドの再生素子と
して使用する場合は、電流による発熱量が大きくなり膜
厚を厚くすることは好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記反強磁性
層とこれによって磁化が固定された強磁性層との交換結
合磁界の強度を反強磁性層の膜厚に依らずほぼ一定と
し、出力信号に歪のない高出力の磁気抵抗効果素子を与
える。また、反強磁性膜の膜厚が薄くても充分な効果を
与えることを目的とする。
層とこれによって磁化が固定された強磁性層との交換結
合磁界の強度を反強磁性層の膜厚に依らずほぼ一定と
し、出力信号に歪のない高出力の磁気抵抗効果素子を与
える。また、反強磁性膜の膜厚が薄くても充分な効果を
与えることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では反強磁性層によって磁化方向が固定され
た強磁性層と、非磁性層によって分離された磁化方向の
固定されない強磁性層の組合せから成る多層膜におい
て、反強磁性層によって磁化方向が固定された強磁性層
は１５ｎｍ以下の結晶粒径から成り、また反強磁性層の
膜厚は３〜１０ｎｍであることを特徴とする。
め、本発明では反強磁性層によって磁化方向が固定され
た強磁性層と、非磁性層によって分離された磁化方向の
固定されない強磁性層の組合せから成る多層膜におい
て、反強磁性層によって磁化方向が固定された強磁性層
は１５ｎｍ以下の結晶粒径から成り、また反強磁性層の
膜厚は３〜１０ｎｍであることを特徴とする。
【０００５】
【作用】本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、上記反強
磁性層と強磁性層との間の結晶成長には二次元的な結晶
方位の関係が存在することを見い出した。このため、反
強磁性層あるいは強磁性層の成膜順序如何に拘らずいず
れの場合も先に形成された層の結晶粒径が二つの層の結
晶粒径を支配する。そして、強磁性層に誘導される交換
結合磁界は結晶粒径に依存することを確認した。すなわ
ち、両者の膜には生来結晶格子の不整合が存在するた
め、結晶粒径が１５nm以上と大きい場合は、膜に存在す
る結晶欠陥のために反強磁性層の結晶性が悪く、膜厚の
薄いときには充分な結合磁界が発現できない。膜厚が厚
くなり結晶性が改善することにより強磁性層に与える結
合磁界が増加する。
磁性層と強磁性層との間の結晶成長には二次元的な結晶
方位の関係が存在することを見い出した。このため、反
強磁性層あるいは強磁性層の成膜順序如何に拘らずいず
れの場合も先に形成された層の結晶粒径が二つの層の結
晶粒径を支配する。そして、強磁性層に誘導される交換
結合磁界は結晶粒径に依存することを確認した。すなわ
ち、両者の膜には生来結晶格子の不整合が存在するた
め、結晶粒径が１５nm以上と大きい場合は、膜に存在す
る結晶欠陥のために反強磁性層の結晶性が悪く、膜厚の
薄いときには充分な結合磁界が発現できない。膜厚が厚
くなり結晶性が改善することにより強磁性層に与える結
合磁界が増加する。
【０００９】これに対し、結晶粒径が１５ｎｍ以下の場
合は反強磁性層に存在する結晶欠陥が少なくなるため、
結晶性が良くしたがって膜厚が薄くても充分な結合磁界
を発現することができる。また、このとき結合磁界は反
強磁性膜の膜厚に依存せずほぼ均一な磁界を誘導でき
る。このため膜厚の変動により素子の再生感度がバラツ
キを抑制できる。
合は反強磁性層に存在する結晶欠陥が少なくなるため、
結晶性が良くしたがって膜厚が薄くても充分な結合磁界
を発現することができる。また、このとき結合磁界は反
強磁性膜の膜厚に依存せずほぼ均一な磁界を誘導でき
る。このため膜厚の変動により素子の再生感度がバラツ
キを抑制できる。
【００１０】一方、本発明の膜を磁気ヘッド素子に適用
する場合は、膜に一定電流が供給される。膜は抵抗体で
あるからこの際発熱するが、発熱による温度上昇によっ
て磁気特性の劣化を引き起こし好ましくない。これを減
じる手段としては、強磁性膜に比べ比抵抗の高い強磁性
層の磁化方向を固定する反強磁性層の膜厚を減じること
が有効である。
する場合は、膜に一定電流が供給される。膜は抵抗体で
あるからこの際発熱するが、発熱による温度上昇によっ
て磁気特性の劣化を引き起こし好ましくない。これを減
じる手段としては、強磁性膜に比べ比抵抗の高い強磁性
層の磁化方向を固定する反強磁性層の膜厚を減じること
が有効である。
【００１１】本発明では該記反強磁性膜は１０ｎｍ以下
で充分効果を発現するため、この膜厚以下とすることが
できる。しかしながら、３ｎｍに満たない膜厚では強磁
性層との充分な結合磁界が発現しない。なお、本発明の
多層膜を磁気ヘッド再生素子として供するためには１６
ｋＡ／ｍ以上の結合磁界を必要としている。ここに、本
発明における結晶粒径はＸ線回折法や電子顕微鏡などの
観察手段によって評価されたものとする。以下本発明の
効果を実施例に従って説明する。
で充分効果を発現するため、この膜厚以下とすることが
できる。しかしながら、３ｎｍに満たない膜厚では強磁
性層との充分な結合磁界が発現しない。なお、本発明の
多層膜を磁気ヘッド再生素子として供するためには１６
ｋＡ／ｍ以上の結合磁界を必要としている。ここに、本
発明における結晶粒径はＸ線回折法や電子顕微鏡などの
観察手段によって評価されたものとする。以下本発明の
効果を実施例に従って説明する。
【０００６】
（実施例１）イオン電流６mA、加速電圧1000〜1800Vの
もとガラス基板上にTa下地膜５nm形成する。次に同じ条
件でNi-Fe強磁性膜を５nm、Cu膜を２nm、Ni-Fe膜４nmを
順次形成する。さらに、Fe-Mn反強磁性膜を膜厚５nmと
なるよう形成する。このとき、Cu線源を用いたＸ線回折
の半値幅から求めたNi-Fe層の結晶粒径と振動式磁力計
から求めた交換結合磁界の大きさを表１に示す。
もとガラス基板上にTa下地膜５nm形成する。次に同じ条
件でNi-Fe強磁性膜を５nm、Cu膜を２nm、Ni-Fe膜４nmを
順次形成する。さらに、Fe-Mn反強磁性膜を膜厚５nmと
なるよう形成する。このとき、Cu線源を用いたＸ線回折
の半値幅から求めたNi-Fe層の結晶粒径と振動式磁力計
から求めた交換結合磁界の大きさを表１に示す。
【表１】
【０００７】（実施例２）イオン電流６mA、加速電圧15
00Vのもとガラス基盤上にTa下地膜５nm、Ni-Fe強磁性膜
を５nm、Cu膜を２nm、Ni-Fe膜４nmを順次形成する。さ
らに、同一条件でFe-Mn反強磁性膜を１〜２０nmの膜厚
範囲で形成する。Fe-Mn膜厚に対する振動式磁力計から
求めた交換結合磁界の大きさを図１に示す。
00Vのもとガラス基盤上にTa下地膜５nm、Ni-Fe強磁性膜
を５nm、Cu膜を２nm、Ni-Fe膜４nmを順次形成する。さ
らに、同一条件でFe-Mn反強磁性膜を１〜２０nmの膜厚
範囲で形成する。Fe-Mn膜厚に対する振動式磁力計から
求めた交換結合磁界の大きさを図１に示す。
【０００８】（比較例１）イオン電流６mA、加速電圧20
0〜800Vのもとガラス基盤上にTa下地膜５nm形成する。
次に同じ条件でNi-Fe強磁性膜を５nm、Cu膜を２nm、Ni-
Fe膜４nmを順次形成する。さらに、Fe-Mn反強磁性膜を
膜厚５nmとなるよう形成する。このとき、Cu線源を用い
たＸ線回折の半値幅から求めたNi-Fe層の結晶粒径と振
動式磁力計から求めた交換結合磁界の大きさを表１に示
す。
0〜800Vのもとガラス基盤上にTa下地膜５nm形成する。
次に同じ条件でNi-Fe強磁性膜を５nm、Cu膜を２nm、Ni-
Fe膜４nmを順次形成する。さらに、Fe-Mn反強磁性膜を
膜厚５nmとなるよう形成する。このとき、Cu線源を用い
たＸ線回折の半値幅から求めたNi-Fe層の結晶粒径と振
動式磁力計から求めた交換結合磁界の大きさを表１に示
す。
【０００９】（比較例２）イオン電流６mA、加速電圧50
0Vのもとガラス基盤上にTa下地膜５nm、Ni-Fe強磁性膜
を５ｎｍ、Cu膜を２nm、Ni-Fe膜４nmを順次形成する。
さらに、同一条件でFe-Mn反強磁性膜を１〜２０nmの範
囲で形成する。Fe-Mn膜厚に対する振動式磁力計から求
めた交換結合磁界の大きさを図１に示す。
0Vのもとガラス基盤上にTa下地膜５nm、Ni-Fe強磁性膜
を５ｎｍ、Cu膜を２nm、Ni-Fe膜４nmを順次形成する。
さらに、同一条件でFe-Mn反強磁性膜を１〜２０nmの範
囲で形成する。Fe-Mn膜厚に対する振動式磁力計から求
めた交換結合磁界の大きさを図１に示す。
【００１０】
【発明の効果】図１より明かなごとく、本発明のように
強磁性層の磁化方向を固定するFe-Mnのような反強磁性
層の結晶粒径を15nm以下とすることにより、従来反強磁
性層の膜厚に依存していた強磁性層と反強磁性層との結
合磁界が、３nm以上の膜厚では膜厚に依らずほぼ一定の
値を示すことがわかる。また、１５nm以上の膜厚では従
来技術に比べ結合磁界は低くなるものの、１０nm以下の
薄い膜厚では大きな結合磁界が得られることも明かであ
る。なお、本実施例ではイオンビームスパッタ装置を用
い、かつ加速電圧によって結晶粒径を制御した結果を例
示したが、他の条件を変化させることは勿論のこと、他
の成膜装置を使用しても良いことは当然である。さらに
反強磁性膜およびそれによって磁化方向が固定される強
磁性層をそれぞれFe-Mn、Ni-FeとしたがNi-Mn、Ni-O、C
o-Oなどの他の反強磁性層、およびCo、Ni-Fe-Co、Fe-Co
などFe、Ni、Coのいずれか一種以上を含む他の強磁性層
としても同様な効果が期待できる。
強磁性層の磁化方向を固定するFe-Mnのような反強磁性
層の結晶粒径を15nm以下とすることにより、従来反強磁
性層の膜厚に依存していた強磁性層と反強磁性層との結
合磁界が、３nm以上の膜厚では膜厚に依らずほぼ一定の
値を示すことがわかる。また、１５nm以上の膜厚では従
来技術に比べ結合磁界は低くなるものの、１０nm以下の
薄い膜厚では大きな結合磁界が得られることも明かであ
る。なお、本実施例ではイオンビームスパッタ装置を用
い、かつ加速電圧によって結晶粒径を制御した結果を例
示したが、他の条件を変化させることは勿論のこと、他
の成膜装置を使用しても良いことは当然である。さらに
反強磁性膜およびそれによって磁化方向が固定される強
磁性層をそれぞれFe-Mn、Ni-FeとしたがNi-Mn、Ni-O、C
o-Oなどの他の反強磁性層、およびCo、Ni-Fe-Co、Fe-Co
などFe、Ni、Coのいずれか一種以上を含む他の強磁性層
としても同様な効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動式磁力計から求めたFe-Mn反強磁性層とNi-
Fe強磁性層との結合磁界のFe-Mn膜厚依存性について本
発明と、従来法の比較結果である。
Fe強磁性層との結合磁界のFe-Mn膜厚依存性について本
発明と、従来法の比較結果である。
Claims (2)
- 【請求項１】 反強磁性層によって磁化方向が固定され
た強磁性層と、非磁性層によって分離された磁化方向の
固定されない強磁性層の組合せから成る多層膜におい
て、前記反強磁性層によって磁化方向が固定された前記
強磁性層は15nm以下の結晶粒径から成ることを特徴とす
る磁気抵抗効果膜。 - 【請求項２】 前記反強磁性層の膜厚は３〜１０nmであ
ることを特徴とする特許請求第一項に記載の磁気抵抗効
果膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7221472A JPH0969209A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 磁気抵抗効果膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7221472A JPH0969209A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 磁気抵抗効果膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969209A true JPH0969209A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16767259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7221472A Pending JPH0969209A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 磁気抵抗効果膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0969209A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5976713A (en) * | 1997-04-03 | 1999-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exchange-coupling film and, magneto-resistance effect element and magnetic head using thereof |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP7221472A patent/JPH0969209A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5976713A (en) * | 1997-04-03 | 1999-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exchange-coupling film and, magneto-resistance effect element and magnetic head using thereof |
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