JPH10283615A - 磁気抵抗型変換器 - Google Patents
磁気抵抗型変換器Info
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- JPH10283615A JPH10283615A JP10108739A JP10873998A JPH10283615A JP H10283615 A JPH10283615 A JP H10283615A JP 10108739 A JP10108739 A JP 10108739A JP 10873998 A JP10873998 A JP 10873998A JP H10283615 A JPH10283615 A JP H10283615A
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- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
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- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3945—Heads comprising more than one sensitive element
- G11B5/3948—Heads comprising more than one sensitive element the sensitive elements being active read-out elements
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 アサーティブ即ち表明形信号とコンプリ
メンタリ即ち相補形信号とを供給し得る共通の磁気変換
層を有する磁気変換器。表明形変換器部分6と相補形変
換器部分8とを有し、その間に、各変換器部分に異なる
向きのバイアス磁場を与える反強磁性層10からなる共
通バイアス部分4が配置される。通常の動作では、各変
換器部分を電流が流れる。或る方向に磁気バイアスされ
た表明形変換器部分には、表明形電気信号として電圧変
化が生じる。別の方向に磁気バイアスされた相補形変換
器部分には、相補形電気信号として電圧変化が生じる。
これら変換器部分は、実際には異方性MR(AMR)セ
ンサとして、又は巨大MR(GMR)センサ、スピンバ
ルブセンサとして動作する。 【効果】 狭データトラック幅及び高記録密度の小型再
生用磁気変換器を安価に実現する。
メンタリ即ち相補形信号とを供給し得る共通の磁気変換
層を有する磁気変換器。表明形変換器部分6と相補形変
換器部分8とを有し、その間に、各変換器部分に異なる
向きのバイアス磁場を与える反強磁性層10からなる共
通バイアス部分4が配置される。通常の動作では、各変
換器部分を電流が流れる。或る方向に磁気バイアスされ
た表明形変換器部分には、表明形電気信号として電圧変
化が生じる。別の方向に磁気バイアスされた相補形変換
器部分には、相補形電気信号として電圧変化が生じる。
これら変換器部分は、実際には異方性MR(AMR)セ
ンサとして、又は巨大MR(GMR)センサ、スピンバ
ルブセンサとして動作する。 【効果】 狭データトラック幅及び高記録密度の小型再
生用磁気変換器を安価に実現する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体から感知
した磁束の変化を表明形電気信号及び相補形電気信号に
変換することができる磁気読取り変換器に関する。
した磁束の変化を表明形電気信号及び相補形電気信号に
変換することができる磁気読取り変換器に関する。
【0002】また、エム・タン(M. Tan)他により1996
年8月14日に出願されかつ本願出願人に譲渡された米国
特許出願第08/696,656号:発明の名称「A Me
thodof Forming A Thin Film Magnetic Structure Havi
ng Ferromagnetic and Antiferromagnetic Layers」の
明細書には、膜層の磁化配向が異なる薄膜磁気ヘッドを
製造する方法が開示されており、反強磁性(AFM)層
により磁気バイアスが与えられる。この米国特許出願を
本明細書において参照するものとする。
年8月14日に出願されかつ本願出願人に譲渡された米国
特許出願第08/696,656号:発明の名称「A Me
thodof Forming A Thin Film Magnetic Structure Havi
ng Ferromagnetic and Antiferromagnetic Layers」の
明細書には、膜層の磁化配向が異なる薄膜磁気ヘッドを
製造する方法が開示されており、反強磁性(AFM)層
により磁気バイアスが与えられる。この米国特許出願を
本明細書において参照するものとする。
【0003】
【従来の技術】データの記録及び読出しを行うために誘
導型磁気ヘッドが一般に用いられている。より小型化、
より大きい記憶容量、より高性能な高記録密度ディスク
ドライブに対する要求が常にあることから、製造者は、
より狭いデータトラック幅でかつより大きい線記録密度
でデータを記録することができる記録素子を作ることを
要求されている。これは、磁気変換器の設計及び製造に
様々な技術的問題を生じさせている。
導型磁気ヘッドが一般に用いられている。より小型化、
より大きい記憶容量、より高性能な高記録密度ディスク
ドライブに対する要求が常にあることから、製造者は、
より狭いデータトラック幅でかつより大きい線記録密度
でデータを記録することができる記録素子を作ることを
要求されている。これは、磁気変換器の設計及び製造に
様々な技術的問題を生じさせている。
【0004】磁気抵抗型(MR)ヘッドは、記録媒体上
の情報をより狭いデータトラック幅で読み取ることがで
き、かつより優れた信号対雑音比を実現する。データの
読取り過程において発生する出力信号は、記録媒体の移
動速度に依存しない。一般的なMRヘッドは、2つの磁
気シールド層間に挟まれたMRセンサを有する。MRセ
ンサと磁気シールド層との間には絶縁層が配置される。
の情報をより狭いデータトラック幅で読み取ることがで
き、かつより優れた信号対雑音比を実現する。データの
読取り過程において発生する出力信号は、記録媒体の移
動速度に依存しない。一般的なMRヘッドは、2つの磁
気シールド層間に挟まれたMRセンサを有する。MRセ
ンサと磁気シールド層との間には絶縁層が配置される。
【0005】データ読取りモードでは、前記磁気シール
ドが、記録媒体から発生する磁束を制限する磁束ガイド
として機能し、選択した磁束をMRセンサが感知できる
ようにする。磁束の変化は、これに対応してMRセンサ
の抵抗を変化させる。次に、MRセンサを流れる直流電
流が、記録媒体に記憶されている情報を表す電圧の変化
を生じさせる。
ドが、記録媒体から発生する磁束を制限する磁束ガイド
として機能し、選択した磁束をMRセンサが感知できる
ようにする。磁束の変化は、これに対応してMRセンサ
の抵抗を変化させる。次に、MRセンサを流れる直流電
流が、記録媒体に記憶されている情報を表す電圧の変化
を生じさせる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】実際、MR読取りヘッ
ドの小型化は様々な実施上の問題に直面する。例えば、
磁気ヘッドにおけるMR層は適当にバイアスする必要が
ある。強磁性MR層は、その自然状態において、磁壁に
より分離された多数の磁区を有する。これらの磁壁は非
常に不安定である。通常の動作時には、磁壁の併合及び
分離が、磁気ヘッドの性能を低下させる一般にバルクハ
ウゼンノイズといわれる好ましくない信号雑音を生じさ
せる。この信号雑音を抑制するために、通常ハード磁気
バイアス層が、磁区を単磁区化するために強磁性層に取
り付けられる。
ドの小型化は様々な実施上の問題に直面する。例えば、
磁気ヘッドにおけるMR層は適当にバイアスする必要が
ある。強磁性MR層は、その自然状態において、磁壁に
より分離された多数の磁区を有する。これらの磁壁は非
常に不安定である。通常の動作時には、磁壁の併合及び
分離が、磁気ヘッドの性能を低下させる一般にバルクハ
ウゼンノイズといわれる好ましくない信号雑音を生じさ
せる。この信号雑音を抑制するために、通常ハード磁気
バイアス層が、磁区を単磁区化するために強磁性層に取
り付けられる。
【0007】更に、強磁性層を線形動作領域内に置くた
めに、横バイアスと呼ばれる別のバイアスを強磁性層に
与える必要がある。抵抗率が比較的高くかつMR応答が
最小の材料で形成された軟隣接層を強磁性層から離隔し
てその付近に配置し、横バイアスを与える。
めに、横バイアスと呼ばれる別のバイアスを強磁性層に
与える必要がある。抵抗率が比較的高くかつMR応答が
最小の材料で形成された軟隣接層を強磁性層から離隔し
てその付近に配置し、横バイアスを与える。
【0008】上述した理由により、狭データトラックの
記録媒体と高線記録密度で相互作用し、かつ好ましくな
い信号雑音なしに記録磁気媒体から読み取られるデータ
信号のみを感知する十分な感度を有する磁気変換器を提
供する必要がある。
記録媒体と高線記録密度で相互作用し、かつ好ましくな
い信号雑音なしに記録磁気媒体から読み取られるデータ
信号のみを感知する十分な感度を有する磁気変換器を提
供する必要がある。
【0009】本発明の目的は、寸法において小型化さ
れ、かつ狭いデータトラック幅及び高い線記録密度の記
録媒体と相互作用し得る磁気変換器を提供することにあ
る。
れ、かつ狭いデータトラック幅及び高い線記録密度の記
録媒体と相互作用し得る磁気変換器を提供することにあ
る。
【0010】本発明の別の目的は、信号感知のために高
い感度を有し、かつ好ましくない信号雑音を選択除去す
ることができる磁気読取り変換器を提供することにあ
る。
い感度を有し、かつ好ましくない信号雑音を選択除去す
ることができる磁気読取り変換器を提供することにあ
る。
【0011】本発明の更に別の目的は、構成が簡単で製
造工程を少なくでき、それにより製造コストを低減し得
る磁気読取り変換器を提供することにある。
造工程を少なくでき、それにより製造コストを低減し得
る磁気読取り変換器を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁気変
換器はアサーティブ(assertive)即ち表明形変換器部
分とコンプリメンタリ(complementary)即ち相補形変
換器部分とを有する。前記両変換器部分の間には、それ
らに異なるバイアス磁場を与える反強磁性層からなるバ
イアス部分が配置される。第1実施例では、前記両変換
器部分が異方性MR(AMR)モードで実現されかつ動
作する。第2実施例では、前記両変換器部分が巨大MR
(GMR)センサ又はスピンバルブセンサとして動作す
る。
換器はアサーティブ(assertive)即ち表明形変換器部
分とコンプリメンタリ(complementary)即ち相補形変
換器部分とを有する。前記両変換器部分の間には、それ
らに異なるバイアス磁場を与える反強磁性層からなるバ
イアス部分が配置される。第1実施例では、前記両変換
器部分が異方性MR(AMR)モードで実現されかつ動
作する。第2実施例では、前記両変換器部分が巨大MR
(GMR)センサ又はスピンバルブセンサとして動作す
る。
【0013】第1実施例において、前記バイアス部分は
反強磁性層を有する。前記表明形及び相補形変換器部分
はそれぞれ第1及び第2強磁性材料層を有する。前記反
強磁性層は、前記第1及び第2強磁性層の間にかつそれ
らに接して配置される。前記第1及び第2強磁性層に
は、製造時に異なる向きの一軸異方性が付与される。第
1及び第2強磁性層における異なる向きの磁化は、その
間に挟まれた反強磁性層により交換結合の作用で維持さ
れる。
反強磁性層を有する。前記表明形及び相補形変換器部分
はそれぞれ第1及び第2強磁性材料層を有する。前記反
強磁性層は、前記第1及び第2強磁性層の間にかつそれ
らに接して配置される。前記第1及び第2強磁性層に
は、製造時に異なる向きの一軸異方性が付与される。第
1及び第2強磁性層における異なる向きの磁化は、その
間に挟まれた反強磁性層により交換結合の作用で維持さ
れる。
【0014】前記バイアス層により異なる向きに別個に
バイアスされた第1及び第2強磁性材料層は、変換器が
捉える磁束の変化に応答してその抵抗がそれぞれ別個に
変化する。バイアス電流を印加すると、前記第1及び第
2強磁性層は、それぞれ表明形の電気信号及び相補形の
電気信号として対応する電圧の変化を生じさせる。
バイアスされた第1及び第2強磁性材料層は、変換器が
捉える磁束の変化に応答してその抵抗がそれぞれ別個に
変化する。バイアス電流を印加すると、前記第1及び第
2強磁性層は、それぞれ表明形の電気信号及び相補形の
電気信号として対応する電圧の変化を生じさせる。
【0015】第2実施例では、前記バイアス部分が反強
磁性層を有する。前記表明形変換器部分は第1及び第3
強磁性材料層を有する。第1強磁性材料層をピン層と称
し、かつ第3強磁性材料層は能動層と称する。第1及び
第3強磁性層は非磁性層を介して互いに離隔される。前
記相補形変換器部分は第2及び第4強磁性材料層を有す
る。第2強磁性材料層をピン層とし、かつ第4強磁性材
料層を能動層とする。第2及び第4強磁性材料層は同様
に別の非磁性層を介して互いに分離される。
磁性層を有する。前記表明形変換器部分は第1及び第3
強磁性材料層を有する。第1強磁性材料層をピン層と称
し、かつ第3強磁性材料層は能動層と称する。第1及び
第3強磁性層は非磁性層を介して互いに離隔される。前
記相補形変換器部分は第2及び第4強磁性材料層を有す
る。第2強磁性材料層をピン層とし、かつ第4強磁性材
料層を能動層とする。第2及び第4強磁性材料層は同様
に別の非磁性層を介して互いに分離される。
【0016】第1及び第2強磁性材料層と接して配置さ
れる前記反強磁性材料層は、前記第1及び第2ピン層を
異なる向きにバイアスする。しかしながら、一軸異方性
の初期方向がそれぞれ前記第1及び第2ピン層の磁化に
関して異なる向きの角度をなす第3及び第4能動層は、
変換器が捉える磁束の変化に応答してその抵抗が別個に
変化する。バイアス電流を印加すると、前記第3及び第
4強磁性材料層は、それぞれ対応する電圧の変化を表明
形及び相補形電気信号として発生させる。
れる前記反強磁性材料層は、前記第1及び第2ピン層を
異なる向きにバイアスする。しかしながら、一軸異方性
の初期方向がそれぞれ前記第1及び第2ピン層の磁化に
関して異なる向きの角度をなす第3及び第4能動層は、
変換器が捉える磁束の変化に応答してその抵抗が別個に
変化する。バイアス電流を印加すると、前記第3及び第
4強磁性材料層は、それぞれ対応する電圧の変化を表明
形及び相補形電気信号として発生させる。
【0017】本発明による変換器は、同相分雑音除去
(common mode noise rejection)により雑音の選択除
去を行いつつ表明形信号及び相補形信号を発生させるこ
とができる。表明形信号及び相補形信号は互いに重ね合
わせられ、感知した信号の振幅が基本的に2倍になる。
実際上、本発明の変換器から発生する出力電気信号は、
振幅がほぼ2倍で実質的に雑音がない。
(common mode noise rejection)により雑音の選択除
去を行いつつ表明形信号及び相補形信号を発生させるこ
とができる。表明形信号及び相補形信号は互いに重ね合
わせられ、感知した信号の振幅が基本的に2倍になる。
実際上、本発明の変換器から発生する出力電気信号は、
振幅がほぼ2倍で実質的に雑音がない。
【0018】更に、唯一の層即ち前記反強磁性層が、前
記表明形センサ及び相補形センサの磁気バイアス層及び
絶縁層の様々な機能を発揮する。この新規な特徴によ
り、簡単な製造工程で全体の厚みを小さくした読取り変
換器を製造することができる。本発明の変換器は、狭デ
ータトラック幅かつ高記録密度で良好に動作する。
記表明形センサ及び相補形センサの磁気バイアス層及び
絶縁層の様々な機能を発揮する。この新規な特徴によ
り、簡単な製造工程で全体の厚みを小さくした読取り変
換器を製造することができる。本発明の変換器は、狭デ
ータトラック幅かつ高記録密度で良好に動作する。
【0019】上述した及びその他の本発明の特徴及び利
点については、添付図面及び以下の詳細な説明から当業
者には明らかである。尚、添付図面において類似の構成
要素には同様の参照符号を付して説明する。
点については、添付図面及び以下の詳細な説明から当業
者には明らかである。尚、添付図面において類似の構成
要素には同様の参照符号を付して説明する。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は、表明形変換器部分6と相
補形変換器部分8との間に配置されたバイアス部分4か
らなる変換器2を示している。本実施例では、バイアス
部分4が、電気的絶縁性を有しかつ反強磁性材料で形成
されたバイアス層10を有する。このような反強磁性材
料の例として、ニッケル−コバルト合金の酸化物(Ni
Co−OX)がある。これに代えて、酸化鉄(Fe
2O3)及びネオジム酸化鉄(NdFeO3)のような他
の非導電性反強磁性材料を代替物に用いることができ
る。
補形変換器部分8との間に配置されたバイアス部分4か
らなる変換器2を示している。本実施例では、バイアス
部分4が、電気的絶縁性を有しかつ反強磁性材料で形成
されたバイアス層10を有する。このような反強磁性材
料の例として、ニッケル−コバルト合金の酸化物(Ni
Co−OX)がある。これに代えて、酸化鉄(Fe
2O3)及びネオジム酸化鉄(NdFeO3)のような他
の非導電性反強磁性材料を代替物に用いることができ
る。
【0021】表明形変換器部分6及び相補形変換器部分
8は、それぞれ第1及び第2強磁性層12、14を備え
る。両強磁性層12、14は、高透磁率及び低保磁力の
軟磁性材料で形成されると好都合である。本実施例で
は、強磁性層12、14はパーマロイ即ちニッケル−鉄
合金(NiFe)で形成される。各強磁性層12、14
について、一方の端部は接地電位に接続され、かつ他方
の端部は差動増幅器16の入力に接続されている。
8は、それぞれ第1及び第2強磁性層12、14を備え
る。両強磁性層12、14は、高透磁率及び低保磁力の
軟磁性材料で形成されると好都合である。本実施例で
は、強磁性層12、14はパーマロイ即ちニッケル−鉄
合金(NiFe)で形成される。各強磁性層12、14
について、一方の端部は接地電位に接続され、かつ他方
の端部は差動増幅器16の入力に接続されている。
【0022】通常の動作時には、変換器2は、空隙20
により分離された記録媒体18の上を浮上する。記録媒
体18は、磁気記録が得られる磁気材料で被覆されたテ
ープ又はディスクを用いることができる。記録媒体18
は、記録された情報又はデータに対応する磁束のパター
ンで磁化されている。
により分離された記録媒体18の上を浮上する。記録媒
体18は、磁気記録が得られる磁気材料で被覆されたテ
ープ又はディスクを用いることができる。記録媒体18
は、記録された情報又はデータに対応する磁束のパター
ンで磁化されている。
【0023】データ読取りモードでは、記録媒体18が
例えば矢印24の向きに移動する。記録媒体18上の磁
束遷移は、磁束の変化として変換器2により感知され、
これが次に強磁性層12、14の抵抗を動的に変化させ
る。強磁性層12、14の抵抗の変化は、記録媒体18
から読み出される情報に対応している。この抵抗の変化
が電気信号に変換される。
例えば矢印24の向きに移動する。記録媒体18上の磁
束遷移は、磁束の変化として変換器2により感知され、
これが次に強磁性層12、14の抵抗を動的に変化させ
る。強磁性層12、14の抵抗の変化は、記録媒体18
から読み出される情報に対応している。この抵抗の変化
が電気信号に変換される。
【0024】図2は、薄膜構造の変換器2を示す断面図
である。変換器2は、好適には非磁性かつ非導電性のセ
ラミック製基板26上に形成される。基板26の上に
は、絶縁層29により分離された第1強磁性層12が配
置される。バイアス層10は、第1強磁性層12と第2
強磁性層14との間に挟まれる。
である。変換器2は、好適には非磁性かつ非導電性のセ
ラミック製基板26上に形成される。基板26の上に
は、絶縁層29により分離された第1強磁性層12が配
置される。バイアス層10は、第1強磁性層12と第2
強磁性層14との間に挟まれる。
【0025】2つの導電リード即ち電気リード34、3
6が、第1強磁性層12の各端部と接して配置される。
同様に、導電材料で形成された別の1対の電気リード3
0、32が、第2強磁性層14の各端部に接して配置さ
れる。電気リード32、36は、それぞれ差動増幅器1
6(図1)の入力70、68に電気的に接続される。本
実施例では、電気リード30、34が接地電位に短絡さ
れている。
6が、第1強磁性層12の各端部と接して配置される。
同様に、導電材料で形成された別の1対の電気リード3
0、32が、第2強磁性層14の各端部に接して配置さ
れる。電気リード32、36は、それぞれ差動増幅器1
6(図1)の入力70、68に電気的に接続される。本
実施例では、電気リード30、34が接地電位に短絡さ
れている。
【0026】変換器2の製造方法は、上述した米国特許
出願第08/696,656号明細書に開示されてい
る。本実施例では、各層10、12、14はそれぞれ約
250Å、50Å、及び50Åの膜厚で付着される。
出願第08/696,656号明細書に開示されてい
る。本実施例では、各層10、12、14はそれぞれ約
250Å、50Å、及び50Åの膜厚で付着される。
【0027】当業者に良く知られているように、外力が
存在しない状態で、反強磁性材料において隣接するイオ
ンの磁気モーメントは、向きが互いに反平行である。し
かしながら、上述した米国特許出願明細書に開示される
ように、交換結合のプロセスを通じて、反強磁性材料層
の表面における磁化の向きは条件付きで維持することが
でき、その結果隣接する強磁性材料の磁化が方向付けさ
れる。
存在しない状態で、反強磁性材料において隣接するイオ
ンの磁気モーメントは、向きが互いに反平行である。し
かしながら、上述した米国特許出願明細書に開示される
ように、交換結合のプロセスを通じて、反強磁性材料層
の表面における磁化の向きは条件付きで維持することが
でき、その結果隣接する強磁性材料の磁化が方向付けさ
れる。
【0028】通常、強磁性材料片を磁化すると、該材料
の磁区において隣接するイオンの磁気モーメントは単一
方向に整合する。強磁性材料の総体的な磁化は主要磁区
の磁化により決定される。反強磁性材料によって隣接す
るイオンの磁気モーメントが互いに反平行であるので、
反強磁性材料片の総体的な磁化は常に0である。
の磁区において隣接するイオンの磁気モーメントは単一
方向に整合する。強磁性材料の総体的な磁化は主要磁区
の磁化により決定される。反強磁性材料によって隣接す
るイオンの磁気モーメントが互いに反平行であるので、
反強磁性材料片の総体的な磁化は常に0である。
【0029】しかしながら、一軸異方性を有する強磁性
材料の表面を反強磁性材料の表面と密接に接触させる
と、反強磁性材料における同じ磁気モーメントを有する
イオンの部分が材料の境界に向けて引き寄せられ、それ
により材料界面における表面磁化が維持される。この表
面磁化は、磁気モーメントを特定の形で積み重ねた結果
である。一軸異方性を有する前記強磁性材料を取り除く
と、前記イオンが再配置されかつ表面磁化を失うことに
なる。従って、本明細書中において、反強磁性材料につ
いて説明する際に使用する「磁化」又はこれと同等の文
言は、上述した意味を含むものである。
材料の表面を反強磁性材料の表面と密接に接触させる
と、反強磁性材料における同じ磁気モーメントを有する
イオンの部分が材料の境界に向けて引き寄せられ、それ
により材料界面における表面磁化が維持される。この表
面磁化は、磁気モーメントを特定の形で積み重ねた結果
である。一軸異方性を有する前記強磁性材料を取り除く
と、前記イオンが再配置されかつ表面磁化を失うことに
なる。従って、本明細書中において、反強磁性材料につ
いて説明する際に使用する「磁化」又はこれと同等の文
言は、上述した意味を含むものである。
【0030】図1及び図2に関連して、変換器2の第1
強磁性層12は、最初に基板26の上に初期方向の一軸
異方性50をもって配置される。反強磁性層10の第1
面40と密接する第1強磁性層12は、交換結合して反
強磁性層10の第2面40における磁化を磁化方向38
に配向する。同様にして、反強磁性層10の第2面と密
接する第2強磁性層14は、同様に交換結合のプロセス
により、第2面44における反強磁性層10の表面磁化
を磁化方向42に配向する。表面磁化ベクトル38、4
2は共存することができ、上述したように層10を構成
する反強磁性材料の固有の特性により、反強磁性層10
内において互いに相対的な角度をもって配向される。
強磁性層12は、最初に基板26の上に初期方向の一軸
異方性50をもって配置される。反強磁性層10の第1
面40と密接する第1強磁性層12は、交換結合して反
強磁性層10の第2面40における磁化を磁化方向38
に配向する。同様にして、反強磁性層10の第2面と密
接する第2強磁性層14は、同様に交換結合のプロセス
により、第2面44における反強磁性層10の表面磁化
を磁化方向42に配向する。表面磁化ベクトル38、4
2は共存することができ、上述したように層10を構成
する反強磁性材料の固有の特性により、反強磁性層10
内において互いに相対的な角度をもって配向される。
【0031】表面磁化38、42が、それぞれ強磁性層
12、14の一軸異方性50、52の向きを補強する。
この補強過程は反復性を有する。外部の影響が無い場
合、この構成(コンフィギュレーション)は最低の維持
可能なエネルギー状態である。磁化ベクトル38、42
が、第1及び第2強磁性層12、14にそれぞれ必要な
磁気バイアスを与える。図1に示すように説明のため
に、表面磁化38、42の方向は相互に2θに置かれて
いる。
12、14の一軸異方性50、52の向きを補強する。
この補強過程は反復性を有する。外部の影響が無い場
合、この構成(コンフィギュレーション)は最低の維持
可能なエネルギー状態である。磁化ベクトル38、42
が、第1及び第2強磁性層12、14にそれぞれ必要な
磁気バイアスを与える。図1に示すように説明のため
に、表面磁化38、42の方向は相互に2θに置かれて
いる。
【0032】しかしながら、最終的に安定した磁化状態
は、他の磁場により影響を受ける可能性がある。バイア
ス電流供給源56が第1及び第2強磁性層12、14に
それぞれ電流I1、I2を流す。縦軸54の向きに沿っ
て流れる電流I1、I2は、それぞれアンペアの法則に
従って磁場58、60を発生させる。磁場58、60
は、一軸異方性52、50の向きを回転させることによ
り、角度θをそれぞれ逆方向に変化させることができ
る。静止動作点として最適角度θを選択する際に、各電
流I2、I1により発生する磁場58、60を考慮する
必要がある。
は、他の磁場により影響を受ける可能性がある。バイア
ス電流供給源56が第1及び第2強磁性層12、14に
それぞれ電流I1、I2を流す。縦軸54の向きに沿っ
て流れる電流I1、I2は、それぞれアンペアの法則に
従って磁場58、60を発生させる。磁場58、60
は、一軸異方性52、50の向きを回転させることによ
り、角度θをそれぞれ逆方向に変化させることができ
る。静止動作点として最適角度θを選択する際に、各電
流I2、I1により発生する磁場58、60を考慮する
必要がある。
【0033】前記静止状態におけるθの最適値は、第1
及び第2強磁性層12、14双方が線形動作領域内に置
かれる45゜付近である。図3は、いずれかの強磁性層
12又は14の正規化抵抗率を角度θの角度配向の関数
として示している。バイアス電流が適当な場合には、一
軸異方性50の向きは、それ自身を縦軸54に関して4
5゜の角度θに配置することにより最適に配向され、強
磁性層12は、図3に示す磁気抵抗率曲線62の線形領
域内に十分入る静止動作点Qで動作することになる。同
様にして、一軸異方性52の向きが縦軸方向54に関し
て−45゜の角度にある場合、第2強磁性層の動作点
は、図3で示される磁気抵抗率曲線62の静止点−Qに
置かれる。
及び第2強磁性層12、14双方が線形動作領域内に置
かれる45゜付近である。図3は、いずれかの強磁性層
12又は14の正規化抵抗率を角度θの角度配向の関数
として示している。バイアス電流が適当な場合には、一
軸異方性50の向きは、それ自身を縦軸54に関して4
5゜の角度θに配置することにより最適に配向され、強
磁性層12は、図3に示す磁気抵抗率曲線62の線形領
域内に十分入る静止動作点Qで動作することになる。同
様にして、一軸異方性52の向きが縦軸方向54に関し
て−45゜の角度にある場合、第2強磁性層の動作点
は、図3で示される磁気抵抗率曲線62の静止点−Qに
置かれる。
【0034】当業者に良く知られるように、強磁性材料
の抵抗率は、磁化の向きと電流の流れる方向との角度の
コサインの平方として変化する。記録媒体18が図1に
示す方向24に移動する場合、ディスク面上に磁化され
た磁束は変換器2を通過し、次に該変換器は磁束の変化
を受ける。表明形変換器部分2に関して、磁束の変化が
図3において符号64で示されるように正弦曲線である
場合、第1MR層12は抵抗率曲線62に沿って抵抗率
が変化する。基本的に、角度θは曲線64で表される磁
束の変化によって変化する。
の抵抗率は、磁化の向きと電流の流れる方向との角度の
コサインの平方として変化する。記録媒体18が図1に
示す方向24に移動する場合、ディスク面上に磁化され
た磁束は変換器2を通過し、次に該変換器は磁束の変化
を受ける。表明形変換器部分2に関して、磁束の変化が
図3において符号64で示されるように正弦曲線である
場合、第1MR層12は抵抗率曲線62に沿って抵抗率
が変化する。基本的に、角度θは曲線64で表される磁
束の変化によって変化する。
【0035】静止点Qは線形領域付近に置かれる。第1
MR層12の抵抗は同様に、曲線66で示されるように
正弦曲線を描いて変化する。上述したように、バイアス
電流I2は一定で、差動増幅器16の表明形入力68へ
の電圧は、図4に曲線72で示されるように、オームの
法則に一致して正弦曲線をもって変化する。同様の特性
が、相補形変換器部分8についても適用される。即ち、
磁束変化64′が第2強磁性層14の抵抗変化66′を
引き起こし、これが次ぎに相補形入力70において、図
4に示されるように逆の極性を有する電圧曲線72′を
生じさせる。
MR層12の抵抗は同様に、曲線66で示されるように
正弦曲線を描いて変化する。上述したように、バイアス
電流I2は一定で、差動増幅器16の表明形入力68へ
の電圧は、図4に曲線72で示されるように、オームの
法則に一致して正弦曲線をもって変化する。同様の特性
が、相補形変換器部分8についても適用される。即ち、
磁束変化64′が第2強磁性層14の抵抗変化66′を
引き起こし、これが次ぎに相補形入力70において、図
4に示されるように逆の極性を有する電圧曲線72′を
生じさせる。
【0036】図4では、表明形電圧曲線72と相補形電
圧曲線72′とを時間領域で一つに重ね合わせる。差動
増幅器16は図4に示すような差動信号を受信し、表明
形入力68及び相補形入力70にそれぞれ送られる電圧
差は実質的に2倍になる。この信号伝送モードは、磁気
変換器について通常関連するポップコーンノイズのよう
な雑音の影響を従来に比してあまり受けない。
圧曲線72′とを時間領域で一つに重ね合わせる。差動
増幅器16は図4に示すような差動信号を受信し、表明
形入力68及び相補形入力70にそれぞれ送られる電圧
差は実質的に2倍になる。この信号伝送モードは、磁気
変換器について通常関連するポップコーンノイズのよう
な雑音の影響を従来に比してあまり受けない。
【0037】その理由は、このような雑音が発生する
と、それが表明形変換器部分6及び相補形変換器部分8
双方に同時に影響を及ぼすからである。例えば、図4に
示すように、雑音スパイク74、74′はそれぞれ表明
形変換器部分6及び相補形変換器部分8に影響を与え
る。雑音発生時間tの間、差動増幅器16が受ける差動
電圧は、あたかも雑音の事象が存在しないかのように同
じ値のままである。
と、それが表明形変換器部分6及び相補形変換器部分8
双方に同時に影響を及ぼすからである。例えば、図4に
示すように、雑音スパイク74、74′はそれぞれ表明
形変換器部分6及び相補形変換器部分8に影響を与え
る。雑音発生時間tの間、差動増幅器16が受ける差動
電圧は、あたかも雑音の事象が存在しないかのように同
じ値のままである。
【0038】この特徴により、変換器2は弱い信号に対
して高い感度を有するが、好ましくない雑音を選択除去
することができる。このように構成された変換器は、雑
音の多い環境下で弱い磁束を発生する狭データトラック
の記録媒体と相互作用することができる。
して高い感度を有するが、好ましくない雑音を選択除去
することができる。このように構成された変換器は、雑
音の多い環境下で弱い磁束を発生する狭データトラック
の記録媒体と相互作用することができる。
【0039】更に、変換器2が発生する出力信号は、変
換器2の構成が元々対称的なことにより、比較的対称で
ある。磁気バイアスは、中央バイアス層10から直接発
生する。二つのMR層12、14は互いに直接影響を与
えない。その結果、出力信号は実質的に対称である。
換器2の構成が元々対称的なことにより、比較的対称で
ある。磁気バイアスは、中央バイアス層10から直接発
生する。二つのMR層12、14は互いに直接影響を与
えない。その結果、出力信号は実質的に対称である。
【0040】図5には、直線78により表される両変換
器部分6、8の合成出力が示されている。y軸は磁化角
度θのコサインの平方であり、かつx軸は記録媒体から
発生する磁束である。曲線76は、相補形変換器部分8
とは単独で動作する表明形変換器部分の応答である。同
様に曲線76′は、表明形変換器部分6とは単独で動作
する相補形変換器部分の応答である。合成出力78が対
称的になることは、他の出力と比較して図5から明らか
である。
器部分6、8の合成出力が示されている。y軸は磁化角
度θのコサインの平方であり、かつx軸は記録媒体から
発生する磁束である。曲線76は、相補形変換器部分8
とは単独で動作する表明形変換器部分の応答である。同
様に曲線76′は、表明形変換器部分6とは単独で動作
する相補形変換器部分の応答である。合成出力78が対
称的になることは、他の出力と比較して図5から明らか
である。
【0041】従来の大部分のMR変換器は、縦磁気バイ
アス及び横磁気バイアスが別個にかつ独立して能動読取
り層に与えられる。縦バイアスは、能動読取り層を単磁
区状態に整合させてバルクハウゼンノイズを除去するの
に用いられ、かつ横バイアスは能動読取り層を能動的線
形領域に配向するために用いられる。対照的に、本発明
の変換器2では、バイアス層10が表明形読取り層12
の縦磁気バイアス及び横磁気バイアス双方を与えるだけ
でなく、相補形バイアス層14に様々なタイプのバイア
スを与える。その結果、変換器2は構造がより簡単にな
り、かつ製造コストが安価になる。
アス及び横磁気バイアスが別個にかつ独立して能動読取
り層に与えられる。縦バイアスは、能動読取り層を単磁
区状態に整合させてバルクハウゼンノイズを除去するの
に用いられ、かつ横バイアスは能動読取り層を能動的線
形領域に配向するために用いられる。対照的に、本発明
の変換器2では、バイアス層10が表明形読取り層12
の縦磁気バイアス及び横磁気バイアス双方を与えるだけ
でなく、相補形バイアス層14に様々なタイプのバイア
スを与える。その結果、変換器2は構造がより簡単にな
り、かつ製造コストが安価になる。
【0042】上述した変換器は異方性MR(AMR)と
呼ばれている。別のクラスの変換器に、異なる構造及び
動作原理に基づいた巨大MR(GMR)変換器と呼ばれ
るものがあり、その実施例について以下に説明する。
呼ばれている。別のクラスの変換器に、異なる構造及び
動作原理に基づいた巨大MR(GMR)変換器と呼ばれ
るものがあり、その実施例について以下に説明する。
【0043】図6は、本発明の第2実施例である変換器
102を概略的に示しており、2つのスピンバルブ部分
106、108の間に挟まれた交換ピン止め層部分4を
有する。上述した実施例と同様に、交換ピン止め層部分
4は、電気的絶縁性及び反強磁性を有する材料で形成さ
れたバイアス層10を有する。バイアス層10として適
当な材料には、ニッケル−コバルト合金の酸化物(Ni
Co−OX)、酸化鉄(Fe2O3)又は酸化ニッケル
(NiO)が含まれる。
102を概略的に示しており、2つのスピンバルブ部分
106、108の間に挟まれた交換ピン止め層部分4を
有する。上述した実施例と同様に、交換ピン止め層部分
4は、電気的絶縁性及び反強磁性を有する材料で形成さ
れたバイアス層10を有する。バイアス層10として適
当な材料には、ニッケル−コバルト合金の酸化物(Ni
Co−OX)、酸化鉄(Fe2O3)又は酸化ニッケル
(NiO)が含まれる。
【0044】スピンバルブ106はピン層106A、ス
ペーサ層106B及びフリー層106Cからなる。スペ
ーサ層106Bは、ピン層106Aとフリー層106C
との間に配置される。ピン層106Aとフリー層106
Cとは、高透磁率及び低保磁力を有する軟強磁性材料で
形成することが好ましい。スペーサ層106Bは、銅
(Cu)、金(Au)又は銀(Ag)のような非磁性導
電材料で形成される。
ペーサ層106B及びフリー層106Cからなる。スペ
ーサ層106Bは、ピン層106Aとフリー層106C
との間に配置される。ピン層106Aとフリー層106
Cとは、高透磁率及び低保磁力を有する軟強磁性材料で
形成することが好ましい。スペーサ層106Bは、銅
(Cu)、金(Au)又は銀(Ag)のような非磁性導
電材料で形成される。
【0045】スペーサ層106B、108Bの膜厚が変
換器102の設計において重要である点に注意すべきで
ある。例えば、表明形変換器部分106について、スペ
ーサ層106Bの膜厚は、ピン層106Aと能動的なフ
リー層106Cとの間の交換結合を最小にするべく十分
に厚く、かつスピンバルブ効果を増大させるべく十分に
薄くしなければならない。即ち、スペーサ層106Bの
膜厚は、ピン層106Aから能動フリー層106Cに通
過する伝導電子の平均自由行程より小さくする必要があ
る。同じ考え方により、相補形変換器部分108のスペ
ーサ層108Bの膜厚について同様の制限が適用され
る。
換器102の設計において重要である点に注意すべきで
ある。例えば、表明形変換器部分106について、スペ
ーサ層106Bの膜厚は、ピン層106Aと能動的なフ
リー層106Cとの間の交換結合を最小にするべく十分
に厚く、かつスピンバルブ効果を増大させるべく十分に
薄くしなければならない。即ち、スペーサ層106Bの
膜厚は、ピン層106Aから能動フリー層106Cに通
過する伝導電子の平均自由行程より小さくする必要があ
る。同じ考え方により、相補形変換器部分108のスペ
ーサ層108Bの膜厚について同様の制限が適用され
る。
【0046】同様にして、相補形変換器部分108は、
ピン層108Aと能動層108Cとの間に配置されたス
ペーサ層108Bを有する。相補形変換器部分108
は、本実施例では、交換結合部分4に関する表明形変換
器部分106のミラーイメージである。説明を簡単にす
るために、相補形変換器部分108の構造の詳細な説明
は省略する。
ピン層108Aと能動層108Cとの間に配置されたス
ペーサ層108Bを有する。相補形変換器部分108
は、本実施例では、交換結合部分4に関する表明形変換
器部分106のミラーイメージである。説明を簡単にす
るために、相補形変換器部分108の構造の詳細な説明
は省略する。
【0047】変換器102の磁気抵抗率は、外部の磁束
変化に対して高い感度を有する。磁気抵抗率は、ピン層
の磁化方向と能動層の磁化方向との角度のコサインの関
数として変化することが分かっている。本実施例では、
変換器102は、GMR効果に基づいて動作し、又はス
ピンバルブ効果に基づいて動作する。
変化に対して高い感度を有する。磁気抵抗率は、ピン層
の磁化方向と能動層の磁化方向との角度のコサインの関
数として変化することが分かっている。本実施例では、
変換器102は、GMR効果に基づいて動作し、又はス
ピンバルブ効果に基づいて動作する。
【0048】図7は、薄膜構造の変換器102を示す断
面図である。上述した実施例と同様に、変換器102
は、セラミックスのような非磁性非導電性基板26の上
に形成することが好ましい。基板26の上には、絶縁層
29により分離して能動層106C、スペーサ層106
B及びピン層106Aを有する表明形変換器部分106
が設けられる。ピン層106Aの上には、交換結合層1
0が配置される。バイアス層の上面には、相補形変換器
部分108が形成される。相補形変換器部分108は、
能動層108C、スペーサ層108B及びピン層108
Aを有する。
面図である。上述した実施例と同様に、変換器102
は、セラミックスのような非磁性非導電性基板26の上
に形成することが好ましい。基板26の上には、絶縁層
29により分離して能動層106C、スペーサ層106
B及びピン層106Aを有する表明形変換器部分106
が設けられる。ピン層106Aの上には、交換結合層1
0が配置される。バイアス層の上面には、相補形変換器
部分108が形成される。相補形変換器部分108は、
能動層108C、スペーサ層108B及びピン層108
Aを有する。
【0049】2つの導電リード即ち電気リード30、3
2が、能動層108Cの各端部に接して配置される。同
様に導電材料で形成された別の1対の電気リード34、
36が、別の能動層106Cの各端部に接して配置され
る。電気リード32、36は差動増幅16(図6)に電
気的に接続されている。電気リード30、34は本実施
例では接地されている。
2が、能動層108Cの各端部に接して配置される。同
様に導電材料で形成された別の1対の電気リード34、
36が、別の能動層106Cの各端部に接して配置され
る。電気リード32、36は差動増幅16(図6)に電
気的に接続されている。電気リード30、34は本実施
例では接地されている。
【0050】変換器102の製造方法は、上述した米国
特許出願明細書に開示されている。本実施例において、
各膜層108C、108B、108A、10、106
A、106B、106Cの膜厚は、それぞれ20〜10
0Å、10〜50Å、10〜100Å、50〜500
Å、10〜100Å、10〜50Å、20〜100Åで
ある。
特許出願明細書に開示されている。本実施例において、
各膜層108C、108B、108A、10、106
A、106B、106Cの膜厚は、それぞれ20〜10
0Å、10〜50Å、10〜100Å、50〜500
Å、10〜100Å、10〜50Å、20〜100Åで
ある。
【0051】図6は、前記各層間の磁化方向を示してい
る。ピン層106A、108Aは、それぞれ初期方向1
18、120の一軸異方性で形成される。しかしなが
ら、ピン層106A、108Aは、バイアス層の面11
4、116とそれぞれ密接している。上述したように、
表面磁化110、112はバイアス層10の各主面11
4、116においてそれぞれ維持される。
る。ピン層106A、108Aは、それぞれ初期方向1
18、120の一軸異方性で形成される。しかしなが
ら、ピン層106A、108Aは、バイアス層の面11
4、116とそれぞれ密接している。上述したように、
表面磁化110、112はバイアス層10の各主面11
4、116においてそれぞれ維持される。
【0052】その代わりに、ピン層106Aにおいて、
磁化118の向きは交換結合作用によりバイアス層10
におけるベクトル110と平行にピン止めされている。
同様に、ピン108Aでは、磁化120の向きがバイア
ス層10のベクトル112と平行にピン止めされてい
る。上述したように、ピン層106A、108Aは、摂
動を少なくして外部磁場の変化に耐えるように比較的高
い保磁力を有する強磁性材料で形成される。
磁化118の向きは交換結合作用によりバイアス層10
におけるベクトル110と平行にピン止めされている。
同様に、ピン108Aでは、磁化120の向きがバイア
ス層10のベクトル112と平行にピン止めされてい
る。上述したように、ピン層106A、108Aは、摂
動を少なくして外部磁場の変化に耐えるように比較的高
い保磁力を有する強磁性材料で形成される。
【0053】以下の説明はピン止め部分106に関する
ものである。相補形変換器部分108の動作は、小さい
修正があるが実質的に同様である。フリー層106C
は、スペーサ層106Bを介してピン層106Aから離
隔してかつそれと平行に配置される。フリー層106C
は、最初に一軸異方性の向きが符号122Aで示される
横軸55に関して垂直な状態で製造される。
ものである。相補形変換器部分108の動作は、小さい
修正があるが実質的に同様である。フリー層106C
は、スペーサ層106Bを介してピン層106Aから離
隔してかつそれと平行に配置される。フリー層106C
は、最初に一軸異方性の向きが符号122Aで示される
横軸55に関して垂直な状態で製造される。
【0054】上述したように、スピンバルブ層106、
108の抵抗率は、それぞれピン層106A、106B
とフリー層106C、108Cとの間の磁化方向の角度
α、−αのコサインとしてそれぞれ変化する。変換器1
02を記録媒体18の上方に配置したとき、記録媒体1
08から発生する磁束の変化が磁化方向122、124
を回転させ、従って角度αが変化する。図8は、いずれ
かの能動層106C又は108Cの正規化抵抗率を角度
αの角度配向の関数として示している。
108の抵抗率は、それぞれピン層106A、106B
とフリー層106C、108Cとの間の磁化方向の角度
α、−αのコサインとしてそれぞれ変化する。変換器1
02を記録媒体18の上方に配置したとき、記録媒体1
08から発生する磁束の変化が磁化方向122、124
を回転させ、従って角度αが変化する。図8は、いずれ
かの能動層106C又は108Cの正規化抵抗率を角度
αの角度配向の関数として示している。
【0055】磁化方向122がそれ自体を横軸55に関
して90゜に配置することにより最適に配向されている
場合には、能動層106Cは、図8に示すように磁気抵
抗率曲線126の線形領域内に十分入る静止動作点Qに
おいて動作する。同様に、相補形変換器回路部分108
において、磁化方向124が横軸55に関して−90゜
の角度にある場合、能動層108Cの動作点は図8に示
される磁気抵抗率曲線126の静止点−Qに置かれる。
して90゜に配置することにより最適に配向されている
場合には、能動層106Cは、図8に示すように磁気抵
抗率曲線126の線形領域内に十分入る静止動作点Qに
おいて動作する。同様に、相補形変換器回路部分108
において、磁化方向124が横軸55に関して−90゜
の角度にある場合、能動層108Cの動作点は図8に示
される磁気抵抗率曲線126の静止点−Qに置かれる。
【0056】記録媒体18が図6に示す方向に移動する
と、ディスク表面化に磁化されている磁束が変換器10
2を通過し、次に該変換器は磁束の変化を受ける。磁束
の変化が、図8において符号64で示される曲線のよう
に正弦曲線であると、これに応答して、スピンバルブ1
06は、磁気抵抗率曲線126に沿って抵抗率が変化す
る。基本的に、角度αは磁気抵抗率曲線126で表され
る磁束変化により変化する。静止点Qが線形領域付近に
配置されているので、スピンバルブ106の抵抗も同様
に、曲線128で表されるように正弦曲線をもって変化
する。
と、ディスク表面化に磁化されている磁束が変換器10
2を通過し、次に該変換器は磁束の変化を受ける。磁束
の変化が、図8において符号64で示される曲線のよう
に正弦曲線であると、これに応答して、スピンバルブ1
06は、磁気抵抗率曲線126に沿って抵抗率が変化す
る。基本的に、角度αは磁気抵抗率曲線126で表され
る磁束変化により変化する。静止点Qが線形領域付近に
配置されているので、スピンバルブ106の抵抗も同様
に、曲線128で表されるように正弦曲線をもって変化
する。
【0057】上述したように、電流I1は一定であり、
差動増幅器16の入力68への電圧も同様に、オームの
法則に従って、図5の曲線132で示すような正弦曲線
をもって変化する。同様の説明が相補形変換器部分につ
いて適用される。即ち、磁束変化64′がスピンバルブ
108における抵抗の変化を引き起こし、該スピンバル
ブが次に、差動増幅器16の相補形入力70において、
図9に示すような電圧132′を発生させる。
差動増幅器16の入力68への電圧も同様に、オームの
法則に従って、図5の曲線132で示すような正弦曲線
をもって変化する。同様の説明が相補形変換器部分につ
いて適用される。即ち、磁束変化64′がスピンバルブ
108における抵抗の変化を引き起こし、該スピンバル
ブが次に、差動増幅器16の相補形入力70において、
図9に示すような電圧132′を発生させる。
【0058】図9において、電圧曲線132、132′
を同じ時間領域で一つに重ね合わせる。差動増幅器16
は、図9に見られるような差動信号を受信し、各入力6
8、70に送られる電圧差が実質的に2倍になる。上述
したように、この信号伝送モードでは、磁気変換器に関
連して共通するポップコーンノイズのような雑音の影響
が少なくなる。変換器2への雑音スパイクは、スピンバ
ルブ106及びスピンバルブ108が同等に受ける。
を同じ時間領域で一つに重ね合わせる。差動増幅器16
は、図9に見られるような差動信号を受信し、各入力6
8、70に送られる電圧差が実質的に2倍になる。上述
したように、この信号伝送モードでは、磁気変換器に関
連して共通するポップコーンノイズのような雑音の影響
が少なくなる。変換器2への雑音スパイクは、スピンバ
ルブ106及びスピンバルブ108が同等に受ける。
【0059】雑音発生時間tの間、差動増幅器16が受
ける差動電圧は、あたかも雑音が存在しないかのように
同じ状態を維持する。従って、変換器102は、好まし
くない雑音を選択除去することができると同時に、弱い
信号に対して高い感度を維持する。このように製造され
た変換器102は、雑音の存在する環境下で、発生する
磁束が弱い狭データトラックの記録媒体と相互作用する
ことができる。
ける差動電圧は、あたかも雑音が存在しないかのように
同じ状態を維持する。従って、変換器102は、好まし
くない雑音を選択除去することができると同時に、弱い
信号に対して高い感度を維持する。このように製造され
た変換器102は、雑音の存在する環境下で、発生する
磁束が弱い狭データトラックの記録媒体と相互作用する
ことができる。
【0060】これらに加えて、変換器102から発生す
る信号は、変換器102の設計が元々対称的であること
により、比較的対称的である。図10には、曲線136
で表される両スピンバルブ106、108の合成出力が
示されている。y軸は磁化角度αのコサインであり、か
つx軸は記録媒体から発生する磁束である。
る信号は、変換器102の設計が元々対称的であること
により、比較的対称的である。図10には、曲線136
で表される両スピンバルブ106、108の合成出力が
示されている。y軸は磁化角度αのコサインであり、か
つx軸は記録媒体から発生する磁束である。
【0061】本発明が、その技術的範囲内において、上
述した実施例に様々な変形・変更を加えて実施し得るこ
とは明らかである。例えば、図11には、上述した実施
例のバイアス部分4に置き換えて使用し得る別の実施例
のバイアス部分4′が示されている。バイアス部分4′
は、2つの導電部分層(sublayer)4B、4Cの間に挟
まれた絶縁部分層4Aを有する複合層である。各部分層
4B、4Cに接して反強磁性部分層4E、4Fがそれぞ
れ配置される。
述した実施例に様々な変形・変更を加えて実施し得るこ
とは明らかである。例えば、図11には、上述した実施
例のバイアス部分4に置き換えて使用し得る別の実施例
のバイアス部分4′が示されている。バイアス部分4′
は、2つの導電部分層(sublayer)4B、4Cの間に挟
まれた絶縁部分層4Aを有する複合層である。各部分層
4B、4Cに接して反強磁性部分層4E、4Fがそれぞ
れ配置される。
【0062】絶縁部分層4Aは、アルミナ(Al2O3)
のような電気的絶縁性非磁性材料で形成することができ
る。導電部分層4B、4Cは、導電性非磁性材料で形成
される。導電部分層4B、4Cとして適当な材料の例と
して、銅、金及び銀がある。反強磁性部分層4E、4F
は、マンガン鉄(FeMn)のような反強磁性材料で形
成することができる。
のような電気的絶縁性非磁性材料で形成することができ
る。導電部分層4B、4Cは、導電性非磁性材料で形成
される。導電部分層4B、4Cとして適当な材料の例と
して、銅、金及び銀がある。反強磁性部分層4E、4F
は、マンガン鉄(FeMn)のような反強磁性材料で形
成することができる。
【0063】様々な実施例について適用できるようにす
るために、バイアス部分4′の表面における磁化の向き
は、上述した米国特許出願明細書に記載されているよう
に、製造時にあらゆる方向に配向することができる。こ
れら以外にも、その形態及び細かな部分において様々な
変更が可能である。
るために、バイアス部分4′の表面における磁化の向き
は、上述した米国特許出願明細書に記載されているよう
に、製造時にあらゆる方向に配向することができる。こ
れら以外にも、その形態及び細かな部分において様々な
変更が可能である。
【0064】
【発明の効果】本発明によれば、狭データトラック幅で
かつ高記録密度で良好に動作する高性能の磁気抵抗型変
換器を製造することができ、かつその製造工程を少なく
して製造コストを低減することができる。
かつ高記録密度で良好に動作する高性能の磁気抵抗型変
換器を製造することができ、かつその製造工程を少なく
して製造コストを低減することができる。
【図1】異方性MR変換器の各層における磁化ベクトル
の相対的位置を示す分解斜視図である。
の相対的位置を示す分解斜視図である。
【図2】図1に示す異方性MR変換器の薄膜構造を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図3】図1に示す異方性MR変換器の各変換器部分の
能動層の正規化抵抗率を示す線図である。
能動層の正規化抵抗率を示す線図である。
【図4】図1に示す異方性MR変換器から発生する表明
形電気信号及び相補形電気信号を示す波形図である。
形電気信号及び相補形電気信号を示す波形図である。
【図5】図1に示す異方性MR変換器が捉えた磁束と出
力信号の向きとの実質的な線形関係を示す線図である。
力信号の向きとの実質的な線形関係を示す線図である。
【図6】巨大MR変換器の各層における磁化ベクトルの
相対的位置を示す分解斜視図である。
相対的位置を示す分解斜視図である。
【図7】図6に示す巨大MR変換器の薄膜構造を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図8】図6に示す巨大MR変換器の各変換器部分の能
動層の正規化抵抗率を示す線図である。
動層の正規化抵抗率を示す線図である。
【図9】図6に示す巨大MR変換器から発生する表明形
電気信号及び相補形電気信号を示す波形図である。
電気信号及び相補形電気信号を示す波形図である。
【図10】図6に示す巨大MR変換器が感知した磁束と
出力信号との実質的な線形関係を示す線図である。
出力信号との実質的な線形関係を示す線図である。
【図11】図1及び図6に示す本発明の変換器のバイア
ス層の別の実施例を示す斜視図である。
ス層の別の実施例を示す斜視図である。
2 変換器 4、4′ バイアス部分 4A 絶縁部分層 4B、4C 導電部分層 4E、4F 反強磁性部分層 6 表明形変換器部分 8 相補形変換器部分 10 バイアス層 12 第1強磁性層 14 第2強磁性層 16 差動増幅器 18 記録媒体 20 空隙 24 矢印 26 基板 29 絶縁層 30、32、34、36 電気リード 38 磁化方向 40 第1面 42 磁化方向 44 第2面 50、52 一軸異方性 54 縦軸 55 横軸 56 バイアス電流供給源 58、60 磁場 62 磁気抵抗率曲線 64、64′、66 曲線 68、70 入力 72 表明形電圧曲線 72′ 相補形電圧曲線 74、74′ 雑音スパイク 76、76′、78 曲線 102 変換器 106 スピンバルブ、表明形変換器部分 106A、108A ピン層 106B、108Bスペーサ層 106C、108C フリー層、能動層 108 スピンバルブ、相補形変換器部分 110、112 表面磁化 114、116 主面 118、120、122、124 磁化方向 126 磁気抵抗率曲線 128、132、132′、136 電圧曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランシス・エイチ・リュウ アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94555,フリーモント,オニール・テラ ス・34220 (72)発明者 ミンシェン・タン・ アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94555,フリーモント,メイバード・サー クル・34447 (72)発明者 ロバート・アール・ロットメイヤー アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94539,フリーモント,オカソ・カミノ・ 2181 (72)発明者 ジアンギャン・ズー アメリカ合衆国・ミネソタ州・55113,ロ ーズビル,スキルマン・アベニュー・1871 (72)発明者 サミュエル・ダブリュ・ユーアン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94070,サン・カルロス,オークビュー・ ドライブ・160
Claims (30)
- 【請求項1】 表明形(assertive)信号と相補形(com
plementary)信号とを供給する磁気抵抗型変換器であっ
て、 第1方向に磁化された第1面と第2方向に磁化された第
2面とを有する共通の反強磁性材料層と、 前記第1面に接するように配置され、前記共通反強磁性
材料層により実質的に前記第1方向に沿って磁気バイア
スされた第1強磁性材料層を有する表明形変換器部分
と、 前記第2面と接するように配置され、前記共通反強磁性
材料層により実質的に前記第2方向に沿って磁気バイア
スされた第2強磁性材料層を有する相補形変換器部分と
からなることを特徴とする磁気抵抗型変換器。 - 【請求項2】 前記共通反強磁性材料層が、異方性磁気
抵抗型ヘッドにおいて使用するために交換バイアスされ
た手段であることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵
抗型変換器。 - 【請求項3】 前記共通反強磁性材料層が、スピンバル
ブセンサ又は巨大磁気抵抗型センサにおいて使用するた
めに交換ピン止め手段であることを特徴とする請求項1
に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項4】 前記第1及び第2強磁性材料層に接続さ
れた電源を有することを特徴とする請求項1に記載の磁
気抵抗型変換器。 - 【請求項5】 前記第1及び第2強磁性材料層にそれぞ
れ接続された第1及び第2入力を有する増幅器を更に備
えることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗型変換
器。 - 【請求項6】 前記反強磁性材料が電気的絶縁性を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗型変換
器。 - 【請求項7】 前記反強磁性材料が、ニッケル及びコバ
ルトを含む合金の酸化物からなることを特徴とする請求
項6に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項8】 前記共通反強磁性材料層が、その間に非
磁性部分層(sublayer)を配置し、かつ前記非磁性部分
層とそれぞれ平行に配置された第1及び第2反強磁性材
料部分層と、前記両反強磁性材料部分層と前記非磁性部
分層との間に配置された導電層とからなることを特徴と
する請求項1に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項9】 前記第1及び第2反強磁性材料部分層が
鉄及びマンガンからなり、前記非磁性部分層が絶縁酸化
物からなり、かつ前記導電層が銅からなることを特徴と
する請求項8に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項10】 前記第1及び第2方向が実質的に互い
に反平行であることを特徴とする請求項1に記載の磁気
抵抗型変換器。 - 【請求項11】 第1スペーサ層と、前記第1スペーサ
層により前記第1強磁性材料層から離隔してそれと平行
に配置された第3強磁性材料層と、第2スペーサ層と、
前記第2スペーサ層により前記第2強磁性材料層から離
隔してそれと平行に配置された第4強磁性材料層とから
なることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗型変換
器。 - 【請求項12】 第1及び第2出力を有する増幅器手段
を備えることを特徴とする請求項11に記載の磁気抵抗
型変換器。 - 【請求項13】 前記共通反強磁性材料層が電気的絶縁
性を有することを特徴とする請求項11に記載の磁気抵
抗型変換器。 - 【請求項14】 前記共通反強磁性材料層が、ニッケル
及びコバルトを含む合金の酸化物からなることを特徴と
する請求項13に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項15】 前記反強磁性材料層が、 第1及び第2反強磁性部分層間に配置された非磁性部分
層を有し、かつ前記各反強磁性部分層が前記絶縁性非磁
性部分層と平行に配置されており、 前記各反強磁性材料部分層と前記非磁性部分層との間に
配置された導電層を更に有することを特徴とする請求項
11に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項16】 前記第1及び第2反強磁性材料部分層
が鉄及びマンガンからなり、前記非磁性部分層が絶縁酸
化物からなり、かつ前記導電層が銅からなることを特徴
とする請求項15に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項17】 前記第1及び第2方向が実質的に互い
に反平行であることを特徴とする請求項11に記載の磁
気抵抗型変換器。 - 【請求項18】 前記スペーサ層が導電性非磁性材料で
形成されていることを特徴とする請求項11に記載の磁
気抵抗型変換器。 - 【請求項19】 記録媒体から感知した磁束の変化を、
表明形電気信号及び相補形電気信号に変換するための薄
膜磁気抵抗型変換器であって、 反強磁性材料で形成され、第1方向に磁化された第1面
と第2方向に磁化された第2面とを有するバイアス層
と、 前記第1面に接して配置され、前記バイアス層により実
質的に前記第1方向に沿って磁気バイアスされた第1強
磁性材料層と、 前記第2面に接して配置され、前記バイアス層により実
質的に前記第2方向に沿って磁気バイアスされた第2強
磁性材料層とからなり、 前記第1強磁性材料層を電流が流れた時、前記第1強磁
性材料層が対応する電圧の変化を表明形電気信号として
発生し、かつ前記第2強磁性材料層を別の電流が流れた
時、前記第2強磁性材料層が対応する別の電圧の変化を
相補形電気信号として発生させるように、前記各強磁性
材料層が、前記バイアス層により異なる方向に別個にバ
イアスされ、かつその抵抗が、前記変換器が捉えた磁束
の変化に応答して別個に変化することを特徴とする磁気
抵抗型変換器。 - 【請求項20】 前記第1及び第2方向が静止状態で互
いに平行であることを特徴とする請求項19に記載の磁
気抵抗型変換器。 - 【請求項21】 前記反強磁性材料のバイアス層がニッ
ケル及びコバルトを含む合金の酸化物からなることを特
徴とする請求項19に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項22】 前記第1及び第2強磁性材料層がニッ
ケル−鉄合金からなり、かつ前記反強磁性材料のバイア
ス層がニッケル及びコバルトを含む合金の酸化物からな
ることを特徴とする請求項19に記載の磁気抵抗型変換
器。 - 【請求項23】 前記反強磁性材料層が、 第1及び第2反強磁性部分層間に配置された絶縁性非磁
性部分層を有し、前記各反強磁性部分層が前記絶縁性非
磁性部分層と平行に配置されており、かつ前記各反強磁
性材料部分層と前記絶縁性非磁性部分層との間に配置さ
れた導電層を更に有することを特徴とする請求項11に
記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項24】 反強磁性材料で形成され、第1方向に
磁化された第1面と第2方向に磁化された第2面とを有
するバイアス層と、 前記第1面と接して配置されかつ前記第1方向に沿って
磁気バイアスされた第1強磁性材料層、及び前記第2面
に接して配置されかつ前記第2方向に沿って磁気バイア
スされた第2強磁性材料層と、 第1及び第2導電性非磁性スペーサ層によりそれぞれ前
記第1及び第2強磁性材料層から離隔してかつそれと平
行に配置され、それぞれに一軸異方性の初期方向が前記
第2方向と平行である第3及び第4強磁性材料層とから
なり、 前記第3及び第4強磁性材料層の各抵抗が、前記変換器
が捉えた磁束の変化に応答して別個に変化することを特
徴とする磁気抵抗型変換器。 - 【請求項25】 前記第1及び第2方向が実質的に互い
に反平行であることを特徴とする請求項24に記載の磁
気抵抗型変換器。 - 【請求項26】 前記反強磁性材料バイアス層が、ニッ
ケル及びコバルトを含む合金の酸化物からなることを特
徴とする請求項24に記載の磁気抵抗型変換器。 - 【請求項27】 前記第1、第2、第3及び第4強磁性
材料層がニッケル−鉄合金からなり、前記反強磁性材料
バイアス層がニッケル及びコバルトを含む合金の酸化物
からなることを特徴とする請求項24に記載の磁気抵抗
型変換器。 - 【請求項28】 前記第1及び第2導電性非磁性スペー
サ層が金、銅及び銀からなる群から選択した材料で形成
されていることを特徴とする請求項27に記載の磁気抵
抗型変換器。 - 【請求項29】 前記反強磁性材料バイアス層が、 第1及び第2反強磁性部分層間に配置された非磁性部分
層を有し、前記各反強磁性部分層が前記非磁性部分層と
平行に配置されており、かつ前記各反強磁性材料部分層
と前記非磁性部分層との間に配置された導電層を更に有
することを特徴とする請求項26に記載の磁気抵抗型変
換器。 - 【請求項30】 前記第1及び第2反強磁性材料部分層
が鉄及びマンガンからなり、前記非磁性部分層がアルミ
ナからなり、かつ前記導電層が銅からなることを特徴と
する請求項29に記載の磁気抵抗型変換器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/833,058 US5859754A (en) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Magnetoresistive transducer having a common magnetic bias using assertive and complementary signals |
US08/833,058 | 1997-04-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10283615A true JPH10283615A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=25263307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10108739A Pending JPH10283615A (ja) | 1997-04-03 | 1998-04-03 | 磁気抵抗型変換器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5859754A (ja) |
JP (1) | JPH10283615A (ja) |
Families Citing this family (160)
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---|---|---|---|---|
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US20030002230A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Storage Technology Corporation | Apparatus and method of making a reduced sensitivity spin valve sensor apparatus in which a basic magnetic sensitivity is reduced |
US20030002232A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Storage Technology Corporation | Apparatus and method of making a reduced sensitivity spin valve sensor apparatus in which a flux carrying capacity is increased |
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