JPH10302203A - Vertical magnetic recorder - Google Patents

Vertical magnetic recorder

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JPH10302203A
JPH10302203A JP10856497A JP10856497A JPH10302203A JP H10302203 A JPH10302203 A JP H10302203A JP 10856497 A JP10856497 A JP 10856497A JP 10856497 A JP10856497 A JP 10856497A JP H10302203 A JPH10302203 A JP H10302203A
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JP
Japan
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spin valve
film
magnetization
magnetic
valve element
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Pending
Application number
JP10856497A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoji Maruyama
洋治 丸山
Ryoichi Nakatani
亮一 中谷
公史 ▲高▼野
Koji Takano
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high speed high density recording using a medium having an easy axis of magnetization in the direction vertical to the surface of a film and reproducing the recording information of a vertical magnetization film through a reproducing means having a structure where two spin valve elements having a specified difference in the magnetizing direction of a fixed layer are laminated. SOLUTION: A difference of 180 deg. is set in the magnetizing direction between magnetization fixed layers 44, 49 constituting a part of first and second spin valves 34, 33, respectively. The spin valves 34, 33 are laminated through a nonmagnetic film 36. In order to set a soft magnetic layer constituting a giant magnetoresistive element as a single magnetic domain and to arrange the magnetizing direction unidirectionally, the magnet pattern of high coercive force is magnetized in parallel with a line α. According to the structure, a reproduction signal having Gaussian waveform is obtained even when a vertically magnetized film is employed as a recording medium and a similar signal processing can be ensured even when an in-plane magnetization film is employed as a recording medium.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子計算機及び情
報処理装置等に用いられる磁気記録装置に係り、特に高
密度記録を実現する上で好適な垂直磁気記録装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic recording apparatus used for an electronic computer and an information processing apparatus, and more particularly to a perpendicular magnetic recording apparatus suitable for realizing high-density recording.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報機器の記憶(記録)装置には、主に
半導体メモリと磁性体メモリが用いられる。アクセス時
間の観点から内部記憶装置に半導体メモリが用いられ、
大容量かつ不揮発性の観点から外部記録装置に磁性体メ
モリが用いられる。今日、磁性体メモリの主流は、磁気
ディスクと磁気テープにある。これらに用いられる記録
媒体には、Al基板ないしは樹脂製のテープ上に磁性薄
膜が成膜してある。これらの記録媒体に磁気情報を書き
込むため、電磁変換作用を有する機能部が用いられる。
また、磁気情報を再生するため、磁気抵抗現象ないし
は、巨大磁気抵抗現象あるいは電磁誘導現象を利用した
機能部が用いられる。これら機能部は、磁気ヘッドと呼
ばれる入出力用部品に設けられている。
2. Description of the Related Art A semiconductor memory and a magnetic memory are mainly used as storage (recording) devices of information equipment. Semiconductor memory is used for the internal storage device from the viewpoint of access time,
A magnetic memory is used for an external recording device from the viewpoint of large capacity and non-volatility. Today, the mainstream of magnetic memory is on magnetic disks and magnetic tapes. In the recording media used for these, a magnetic thin film is formed on an Al substrate or a resin tape. In order to write magnetic information on these recording media, a functional unit having an electromagnetic conversion function is used.
Further, in order to reproduce magnetic information, a functional unit utilizing a magnetoresistance phenomenon, a giant magnetoresistance phenomenon, or an electromagnetic induction phenomenon is used. These functional units are provided in an input / output component called a magnetic head.

【0003】磁気ヘッドと媒体は、相対的に移動し、媒
体上の任意の位置に磁気情報を書き込み、必要により磁
気情報を電気的に再生する機能を有する。磁気ディスク
装置を例に述べると、磁気ヘッドは、例えば図2に示す
ように磁気情報を書き込み部21と読み出しを行う再生
部22から構成される。書き込み部は、コイル26とこ
れを上下に包みかつ磁気的に結合された磁極27と28
から構成される。再生部22は、磁気抵抗効果素子23
と同素子に定電流を流し、かつ抵抗変化を検出するため
の電極29から構成される。これら書き込み部と再生部
の間には、磁気的なシールド層28(書き込み磁極との
兼用)が設けられている。また、これらの機能部は、磁
気ヘッド本体30上に下地層24を介して形成されてい
る。
The magnetic head and the medium have a function of moving relatively, writing magnetic information at an arbitrary position on the medium, and electrically reproducing the magnetic information as necessary. Taking the magnetic disk device as an example, the magnetic head is composed of a writing unit 21 for reading magnetic information and a reproducing unit 22 for reading magnetic information, as shown in FIG. 2, for example. The writing section includes a coil 26 and magnetic poles 27 and 28 which wrap the coil 26 up and down and are magnetically coupled.
Consists of The reproducing unit 22 includes a magnetoresistive element 23
And an electrode 29 for supplying a constant current to the element and detecting a resistance change. A magnetic shield layer 28 (also used as a write magnetic pole) is provided between the write unit and the read unit. These functional units are formed on the magnetic head main body 30 with the base layer 24 interposed therebetween.

【0004】図2の例は、記録に電磁変換作用、再生に
磁気抵抗効果を利用したものであるが、書き込み部に設
けたコイルに誘導される電磁誘導電流を検出することに
よっても磁気情報の再生は可能である。この場合、記録
と再生は1つの機能部で行うことができる。
In the example of FIG. 2, the electromagnetic conversion effect is used for recording and the magnetoresistive effect is used for reproduction. However, by detecting the electromagnetic induction current induced in the coil provided in the writing section, the magnetic information can be also obtained. Reproduction is possible. In this case, recording and reproduction can be performed by one functional unit.

【0005】記憶装置の性能は、入出力動作時のスピー
ドと記憶容量によって決まり、製品競争力を高めるため
にはアクセス時間の短縮化と大容量化が必須である。ま
た、近年、情報機器の軽薄短小化の要求から記憶装置の
小型化が進められている。これらの要求を満足するため
には、単一の記録媒体内に多くの磁気情報を書き込み、
かつ、再生できる磁気記憶装置の開発が重要となってい
る。
[0005] The performance of a storage device is determined by the speed and storage capacity during input / output operations, and it is essential to shorten the access time and increase the capacity in order to increase product competitiveness. In recent years, storage devices have been reduced in size due to demands for lighter, thinner and smaller information devices. In order to satisfy these demands, a lot of magnetic information is written in a single recording medium,
At the same time, development of a magnetic storage device that can reproduce data has become important.

【0006】この要求を満足させるためには、装置の記
録密度を高める必要がある。高密度記録を実現するため
には、磁気情報となる磁区の大きさを微細化する必要が
ある。これには、図2に示したコイル26に流す書き込
み電流の周波数(書き込み周波数)を高めると共に、書
き込み磁極27の幅を狭くすることにより実現出来る。
[0006] In order to satisfy this demand, it is necessary to increase the recording density of the apparatus. In order to realize high-density recording, it is necessary to reduce the size of a magnetic domain serving as magnetic information. This can be realized by increasing the frequency (write frequency) of the write current flowing through the coil 26 shown in FIG. 2 and reducing the width of the write magnetic pole 27.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】我々の検討によれば、
磁極幅を2.5μm 、書き込み周波数を約90MHzと
することにより、2Gb/in2 級の記憶密度を実現す
ることできた。しかしながら、さらなる高密度化を推し
進めると以下に述べる問題が生じ、高密度化に限界が生
じることが明らかとなった。
According to our studies,
By setting the magnetic pole width to 2.5 μm and the writing frequency to about 90 MHz, a storage density of 2 Gb / in 2 class could be realized. However, it has been clarified that if further densification is promoted, the following problems will occur, and the densification will be limited.

【0008】従来、記録媒体には、磁化方向が面内を向
く面内媒体と呼ばれる磁性膜が用いられる。面内媒体の
場合、磁化は磁区と磁区との境界に主に存在し、その存
在は、磁界強度を検出することにより、読み出すことが
出来る。磁化が集中して分布するため、この際に出力さ
れる信号は、ガウス波形的となる。このため、信号に含
まれる周波数帯域が狭く、隣接信号による信号品質劣化
も少ない。このため、後の信号処理もしやすい特長を有
する。
Conventionally, a magnetic film called an in-plane medium whose magnetization direction is in-plane is used for a recording medium. In the case of an in-plane medium, the magnetization mainly exists at the boundary between magnetic domains, and the presence can be read out by detecting the magnetic field intensity. Since the magnetization is concentrated and distributed, the signal output at this time has a Gaussian waveform. For this reason, the frequency band included in the signal is narrow, and the signal quality deterioration due to the adjacent signal is small. For this reason, it has a feature that the subsequent signal processing is easy.

【0009】しかし、面内媒体にて高密度記録を推し進
めると磁化の熱揺らぎによる問題を避けられなくなる。
熱揺らぎとは、記録媒体中の磁化が熱によって揺らいで
いることに起因し、磁区が微細化すると共に隣接磁区か
らの反磁界の影響が顕著となり、磁化方向が不安定とな
るために生じる。
However, when high-density recording is promoted on an in-plane medium, a problem due to thermal fluctuation of magnetization cannot be avoided.
The thermal fluctuation is caused by the fact that the magnetization in the recording medium fluctuates due to heat, and the magnetic domain becomes finer and the influence of the demagnetizing field from the adjacent magnetic domain becomes remarkable, so that the magnetization direction becomes unstable.

【0010】我々の実験によれば、媒体円周方向に約4
00kBPI(単位インチ当たりのビット数)、媒体半
径方向に約26kTPI(単位インチ当たりのトラック
数)程度まで高密度化を進めると、熱揺らぎ現象により
磁区が消失する場合があることを確認している。
[0010] According to our experiments, about 4 mm in the circumferential direction of the medium.
It has been confirmed that when the density is increased to about 00 kBPI (the number of bits per unit inch) and about 26 kTPI (the number of tracks per unit inch) in the radial direction of the medium, the magnetic domain may disappear due to the thermal fluctuation phenomenon. .

【0011】これを対策する技術に垂直磁気記録があ
る。垂直磁気記録では、隣接する磁区からの反磁界が熱
揺らぎによる磁化の揺れ幅を少なくする方向に作用する
ため、磁区を高密度化しても、熱揺らぎによる磁区の消
失現象は起きにくい。このため、垂直磁気記録は、将来
の高密度記録技術と考えられている。
[0011] There is perpendicular magnetic recording as a technique for solving this. In perpendicular magnetic recording, a demagnetizing field from an adjacent magnetic domain acts in a direction to reduce the fluctuation width of magnetization due to thermal fluctuation. Therefore, even if the magnetic domain is increased in density, the phenomenon of disappearance of the magnetic domain due to thermal fluctuation hardly occurs. For this reason, perpendicular magnetic recording is considered as a future high-density recording technology.

【0012】しかし、垂直磁気記録では、磁化が媒体面
に分布するため、従来の磁界強度を検出する再生器を用
いて読み出すと、磁区幅に依存した台形状の信号(ダイ
パルス)が検出される。台形状の信号は、帯域が広いた
め信号処理が複雑になる。このため、複雑な電気回路を
用いた処理が必要となる。したがって、安価かつ高速な
装置を実現する上で問題が生じ、これが垂直磁気記録の
実用化を遅らせる理由となっていた。この結果として、
高密度の記録装置を開発できなかった。
However, in perpendicular magnetic recording, magnetization is distributed on the medium surface. Therefore, when reading is performed using a conventional reproducing device that detects the magnetic field intensity, a trapezoidal signal (dipulse) depending on the magnetic domain width is detected. . A trapezoidal signal has a wide band, so that signal processing becomes complicated. Therefore, processing using a complicated electric circuit is required. Therefore, a problem arises in realizing an inexpensive and high-speed apparatus, which has been a reason for delaying the practical use of perpendicular magnetic recording. As a result of this,
A high-density recording device could not be developed.

【0013】以上の問題は、垂直磁化膜からの再生信号
がガウス波形状となれば解決される。本発明の目的は、
垂直磁化膜からの再生信号をガウス波形状とする新規再
生手段を開示することにある。これにより、垂直磁気記
録方式を用いた高速かつ高密度の記録装置を可能にする
ことにある。
The above problem can be solved if the reproduction signal from the perpendicular magnetization film has a Gaussian waveform. The purpose of the present invention is
It is an object of the present invention to disclose a novel reproducing means for making a reproduction signal from a perpendicular magnetization film a Gaussian wave shape. Accordingly, a high-speed and high-density recording device using the perpendicular magnetic recording method is made possible.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明では下記の手段を用いた。
In order to achieve the above object, the present invention uses the following means.

【0015】まず、記録媒体として膜面に垂直な方向に
磁化容易軸を有する媒体を用い、さらに情報の書き込み
と、情報の再生機能を少なくとも設けた。特に固定層の
磁化方向に約180度の差がある2つのスピンバルブ素
子を積層した構造を有する再生手段にて垂直磁化膜から
の記録情報を再生した。
First, a medium having an easy axis of magnetization in a direction perpendicular to the film surface was used as a recording medium, and at least a function of writing information and a function of reproducing information were provided. In particular, the recorded information from the perpendicular magnetization film was reproduced by a reproducing means having a structure in which two spin valve elements having a difference of about 180 degrees in the magnetization direction of the fixed layer were stacked.

【0016】上記積層された2つのスピンバルブ素子の
固定層を反強磁性膜から構成し、かつ、各々のブロッキ
ング温度に20℃以上の差をもたせた。
The fixed layers of the two stacked spin valve elements were formed of an antiferromagnetic film, and each had a blocking temperature difference of 20 ° C. or more.

【0017】他に、上記積層された2つのスピンバルブ
素子の固定層を高保磁力膜から構成し、かつそれぞれの
保磁力に100Oe以上の差をもたせた。
In addition, the fixed layers of the two spin-valve elements are formed of a high coercive force film, and each coercive force has a difference of 100 Oe or more.

【0018】上記、第1の機能性薄膜から構成された第
1のスピンバルブ素子の電流端子と第2の機能性薄膜か
ら構成された第2のスピンバルブ素子の電流端子を共通
化させた。
The current terminal of the first spin-valve element composed of the first functional thin film and the current terminal of the second spin-valve element composed of the second functional thin film are shared.

【0019】他に、第1のスピンバルブ素子と第2のス
ピンバルブ素子を電気的絶縁状態に保ち、それらの出力
が差動関係になるよう結線し、かつ通電を行った。
In addition, the first spin valve element and the second spin valve element were kept in an electrically insulated state, their outputs were connected in a differential relationship, and current was supplied.

【0020】上記の場合、第1のスピンバルブ素子と第
2のスピンバルブ素子を単層の酸化物反強磁性膜を挟ん
で位置するデュアルスピンバルブ素子構成とした。
In the above case, the first spin valve element and the second spin valve element have a dual spin valve element structure in which a single-layer oxide antiferromagnetic film is interposed.

【0021】上記の再生手段を磁気ヘッドスライダーに
設け、かつ、その一部を少なくとも垂直磁気記録媒体面
に接近する摺動面に設けた。
The above reproducing means is provided on the magnetic head slider, and a part thereof is provided on at least a sliding surface approaching the surface of the perpendicular magnetic recording medium.

【0022】上記の再生手段に接近させ、かつ、摺動面
に対して離れた位置に軟磁性体パターンを設けた。これ
により、第1のスピンバルブ素子から第2のスピンバル
ブ素子への磁路を実現した。
A soft magnetic material pattern is provided at a position close to the reproducing means and at a distance from the sliding surface. Thus, a magnetic path from the first spin valve element to the second spin valve element was realized.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1を用いて本発明の第1の実施
例を述べる。同図(a)は再生部(図2に示した再生機
能部22に相当)の模式図である。再生部は、磁気抵抗
効果素子32と電極31から構成される。本発明の場
合、磁気抵抗効果素子32に巨大磁気抵抗効果素子ない
しは、従来型の磁気抵抗効果素子のいずれでも適用する
ことができる。本実施例では、巨大磁気抵抗効果素子を
用いた例を述べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a schematic diagram of a reproducing unit (corresponding to the reproducing function unit 22 shown in FIG. 2). The reproducing section includes a magnetoresistive element 32 and an electrode 31. In the case of the present invention, a giant magnetoresistance effect element or a conventional magnetoresistance effect element can be applied to the magnetoresistance effect element 32. In this embodiment, an example using a giant magnetoresistance effect element will be described.

【0024】同図(b)は、図1の線αでの断面構造、
(c)は、線βでの断面構造を示す。順に構造を述べる
と、第1の巨大磁気抵抗効果素子33と第2の巨大磁気
抵抗効果素子34が積層されており、その間に非磁性膜
36を設けた。これら巨大磁気抵抗効果素子を構成する
軟磁性層を単磁区化し、磁化方向を一方向に揃える目的
で高保磁力の磁石パターン35を両端に設けた。磁石パ
ターンの磁化方向は、従来と同様、線αと平行とした。
また、電極31は、磁石パターン35の上に存在し、2
つの巨大磁気抵抗効果素子に同方向の電流を流せる構成
とした。
FIG. 2B is a sectional view taken along line α in FIG.
(C) shows a cross-sectional structure taken along line β. Describing the structure in order, a first giant magnetoresistive element 33 and a second giant magnetoresistive element 34 are stacked, and a nonmagnetic film 36 is provided between them. The soft magnetic layer constituting these giant magnetoresistive elements was made into a single magnetic domain, and magnet patterns 35 having a high coercive force were provided at both ends for the purpose of aligning the magnetization directions in one direction. The magnetization direction of the magnet pattern was parallel to the line α as in the related art.
The electrode 31 exists on the magnet pattern 35 and
The configuration is such that currents in the same direction can flow through the two giant magnetoresistive elements.

【0025】ここまでの構造において、巨大磁気抵抗効
果素子に対応する機能性薄膜が2枚積層される点と、こ
れら2枚の機能性薄膜に共通の電極が接続されている点
に新規性がある。
In the above structure, the novelty is that two functional thin films corresponding to the giant magnetoresistive element are stacked and that a common electrode is connected to these two functional thin films. is there.

【0026】各機能性薄膜は、それが存在する位置での
磁界強度(垂直磁界成分:図1に示す線βに対し平行な
磁界成分)に依存して抵抗が変化する。この変化は、機
能性薄膜に定電流を流すことにより、その両端に電圧の
変化として検出することができる。あるいは、定電圧源
を接続することにより電流の変化として検出することが
できる。空間的に離れた位置に機能性薄膜を設けると空
間的に離れた位置の磁界強度を同時に測定できる。この
磁界強度の差を出力差として検出することにより、空間
的に離れた位置の磁界勾配を求めることができる。
The resistance of each functional thin film changes depending on the magnetic field strength (vertical magnetic field component: a magnetic field component parallel to the line β shown in FIG. 1) at the position where the functional thin film exists. This change can be detected as a change in voltage across both ends by passing a constant current through the functional thin film. Alternatively, a change in current can be detected by connecting a constant voltage source. When a functional thin film is provided at a spatially separated position, the magnetic field strength at a spatially separated position can be measured simultaneously. By detecting this difference in magnetic field strength as an output difference, a magnetic field gradient at a spatially separated position can be obtained.

【0027】まず、離れた位置での磁界強度差を検出す
るため、本実施例では、2つの巨大磁気抵抗効果素子の
それぞれをスピンバルブ素子構成とした。具体的な構造
を図1(d)を用いて述べる。まず、下地膜(Hf:5
nm)41を積層し、以下、軟磁性膜(フリー層:Ni
Fe:6nm))42,非磁性膜(Cu:3nm))43,
磁化固定層(ピン層:NiFe:3nm)44,反強磁
性膜(Fe−Mn:10nm)を積層し、これらから第
1のスピンバルブ素子(広義の巨大磁気抵抗効果素子ま
たは、機能性薄膜)34を構成した。第2のスピンバル
ブ素子33についても、同様に下地膜(Hf:5nm)4
6,軟磁性膜(フリー層:NiFe:6nm))47,非
磁性膜(Cu:3nm))48,磁化固定層(ピン層:N
iFe:3nm)49,反強磁性膜(Fe−Mn:10
nm)50、さらに保護層51として厚さ5nmのHf
を積層した。
First, in order to detect a magnetic field intensity difference at a distant position, in this embodiment, each of the two giant magnetoresistive elements has a spin valve element configuration. A specific structure will be described with reference to FIG. First, a base film (Hf: 5
nm) 41, and a soft magnetic film (free layer: Ni)
Fe: 6 nm)) 42, non-magnetic film (Cu: 3 nm)) 43,
A magnetization fixed layer (pin layer: NiFe: 3 nm) 44 and an antiferromagnetic film (Fe-Mn: 10 nm) are laminated, and a first spin valve element (giant magnetoresistive element in a broad sense or a functional thin film) is formed from these layers. 34 were constructed. Similarly, for the second spin valve element 33, the base film (Hf: 5 nm) 4
6, soft magnetic film (free layer: NiFe: 6 nm)) 47, non-magnetic film (Cu: 3 nm)) 48, magnetization fixed layer (pin layer: N)
iFe: 3 nm) 49, antiferromagnetic film (Fe-Mn: 10)
Hf with a thickness of 5 nm as the protective layer 51.
Were laminated.

【0028】また、上記構成で磁界強度の差(磁界勾
配)を検出するため、第1の素子34の一部を構成する
磁化固定層44と第2の素子33の一部を構成する磁化
固定層49の磁化方向に略180度の差をもたせた。こ
れを実現するため、2つのスピンバルブ素子の各々を構
成する反強磁性膜のブロッキング温度に20℃以上の差
をもたせた。固定層磁化は、反強磁性膜からの交換結合
作用により磁化方向を所定の軸(通常、図1に示す線β
と平行)に対して平行ないしは反平行の向きに規定する
ことができる。平行ないしは反平行への規定は外部から
磁界を印加することにより決定できる。この交換結合作
用は温度依存性があり、所定値以上では消失する性質が
ある。この温度をブロッキング温度と呼ぶ。
Further, in order to detect a difference in magnetic field strength (magnetic field gradient) with the above configuration, the magnetization fixed layer 44 forming a part of the first element 34 and the magnetization fixed layer forming a part of the second element 33 are fixed. The magnetization direction of the layer 49 has a difference of about 180 degrees. In order to realize this, the blocking temperature of the antiferromagnetic films constituting each of the two spin valve elements is given a difference of 20 ° C. or more. The magnetization of the fixed layer changes the magnetization direction by a predetermined axis (usually a line β shown in FIG. 1) by an exchange coupling effect from the antiferromagnetic film.
Parallel) or antiparallel. The definition of parallel or antiparallel can be determined by externally applying a magnetic field. This exchange coupling action is temperature-dependent and has a property of disappearing at a predetermined value or more. This temperature is called the blocking temperature.

【0029】上記に述べたようにブロッキング温度以上
では、固定層磁化を規定することはできない。したがっ
て、スピンバルブ素子を積層した状態でも、各スピンバ
ルブ素子を構成する反強磁性膜のブロッキング温度に差
があれば、外部磁界を印加する際の温度を制御すること
で順次固定層磁化を規定することができる。ブロッキン
グ温度は、NiFe,NiMn,IrMn,NiO等の
反強磁性膜材料ごとに異なり、さらに同一材料でも組
成,成膜条件を変えることでも変化できる。この変化
は、管理が可能であり、ブロッキング温度差を20℃以
上設けることは容易であった。20℃以上の温度差があ
れば、固定層磁化を180度反転させる着磁操作に支障
はなかった。以上の理由から、第1の素子34の一部を
構成する磁化固定層44と第2の素子33の一部を構成
する磁化固定層49の磁化方向を略180度変える(反
平行とする)ことが可能であることが理解出来る。
As described above, above the blocking temperature, the magnetization of the fixed layer cannot be specified. Therefore, even when the spin valve elements are stacked, if there is a difference between the blocking temperatures of the antiferromagnetic films constituting each spin valve element, the magnetization of the fixed layer is sequentially specified by controlling the temperature when an external magnetic field is applied. can do. The blocking temperature differs for each antiferromagnetic film material such as NiFe, NiMn, IrMn, and NiO, and can be changed by changing the composition and film forming conditions even for the same material. This change can be controlled, and it is easy to provide a blocking temperature difference of 20 ° C. or more. If there was a temperature difference of 20 ° C. or more, there was no problem in the magnetization operation for inverting the magnetization of the fixed layer by 180 degrees. For the above reason, the magnetization directions of the magnetization fixed layer 44 forming a part of the first element 34 and the magnetization fixed layer 49 forming a part of the second element 33 are changed by approximately 180 degrees (assumed to be antiparallel). It can be understood that it is possible.

【0030】次に、第1の素子の磁化固定層と第2の素
子の磁化固定層の磁化方向を略180度変える(反平行と
する)ことで磁界強度の差を検出できる理由を述べる。
図6(a)は1つのスピンバルブ素子(広義の巨大磁気
抵抗効果素子)の磁化状態を示す。固定層(ピン層)6
7の磁化は、Y軸(垂直磁界方向)に対して反平行とな
っている。中間層66は非磁性体(Cu)である。この
上にX軸と平行の磁化状態を有する軟磁性層(フリー
層)65が位置する。この膜に磁界(垂直磁界成分:記
録媒体面に対して垂直)68が印加されると、その方向
によって磁化91がα方向ないしはβ方向に回転する。
磁化91がα方向に回転すると固定層67の磁化方向に
対し平行状態に近づく。逆にβ方向に回転すると反平行
状態に近づく。スピンバルブ素子の原理から平行状態の
場合、電気抵抗が小さく、反平行状態では電気抵抗が大
きくなる。
Next, the reason why the magnetic field intensity difference can be detected by changing the magnetization directions of the magnetization fixed layer of the first element and the magnetization fixed layer of the second element by approximately 180 degrees (antiparallel) will be described.
FIG. 6A shows the magnetization state of one spin valve element (giant magnetoresistive element in a broad sense). Fixed layer (pin layer) 6
The magnetization of No. 7 is antiparallel to the Y axis (vertical magnetic field direction). The intermediate layer 66 is a non-magnetic material (Cu). On this, a soft magnetic layer (free layer) 65 having a magnetization state parallel to the X axis is located. When a magnetic field (vertical magnetic field component: perpendicular to the recording medium surface) 68 is applied to this film, the magnetization 91 rotates in the α direction or the β direction depending on the direction.
When the magnetization 91 rotates in the α direction, it approaches a state parallel to the magnetization direction of the fixed layer 67. Conversely, when it rotates in the β direction, it approaches an anti-parallel state. According to the principle of the spin valve element, the electric resistance is small in the parallel state and large in the antiparallel state.

【0031】同図(b)に示すように中間層66−1と
中間層66−2を有するスピンバルブ素子の2つを積層
(図では重なりを模式的に示す)し、第1の素子に磁界
69が印加され、第2の素子に逆向きの磁界70が印加
された状態を考える。図から明らかなように軟磁性層6
5−1の磁化は、β方向に回転するのに対して、軟磁性
層65−2の磁化はα方向に回転する。軟磁性層65−
1の磁化方向と固定層67−1の磁化方向とは反平行状
態となり、軟磁性層65−2の磁化方向と固定層67−
2の磁化方向とは平行状態となる。このため、単に外部
磁界69と70の極性が異なるだけでは、素子のそれぞ
れに抵抗の大小が生じるだけで総合抵抗に変化はない
(厳密には、素子バラツキが存在するため、僅かな変化
が生じる)。
As shown in FIG. 3B, two spin valve elements having an intermediate layer 66-1 and an intermediate layer 66-2 are stacked (in the figure, the overlap is schematically shown), and the first element is formed. Consider a state in which a magnetic field 69 is applied and a magnetic field 70 in the opposite direction is applied to the second element. As is apparent from the figure, the soft magnetic layer 6
The magnetization of 5-1 rotates in the β direction, while the magnetization of the soft magnetic layer 65-2 rotates in the α direction. Soft magnetic layer 65-
1 and the magnetization direction of the fixed layer 67-1 are in an antiparallel state, and the magnetization direction of the soft magnetic layer 65-2 and the magnetization direction of the fixed
2 is parallel to the magnetization direction. Therefore, if the polarities of the external magnetic fields 69 and 70 are simply different, only the magnitude of the resistance is generated in each of the elements, and there is no change in the total resistance. (Strictly speaking, a slight change occurs due to the element variation.) ).

【0032】しかし、同図(c)に示すように固定層6
7−1と固定層67−2の磁化方向が反平行である場
合、第1の素子に磁界69が印加され、第2の素子に逆
向きの磁界70が印加されると、磁化が上記と同様に回
転することで、各固定層67−1,67−2の磁化方向
に対して共に反平行状態(抵抗大)となる、このため、
2つの素子の総合抵抗は、大となる。また、外部磁界6
9,外部磁界70が共に逆向きである場合、軟磁性層の
磁化は、上記例とは逆向きに回転するため、共に電気抵
抗が小さくなる。
However, as shown in FIG.
When the magnetization directions of 7-1 and the fixed layer 67-2 are antiparallel, when the magnetic field 69 is applied to the first element and the magnetic field 70 in the opposite direction is applied to the second element, the magnetization becomes By rotating in the same way, both the magnetization directions of the fixed layers 67-1 and 67-2 are in an anti-parallel state (high resistance).
The total resistance of the two elements is large. In addition, the external magnetic field 6
9. When the external magnetic field 70 is in the opposite direction, the magnetization of the soft magnetic layer rotates in the opposite direction to that in the above example, so that the electrical resistance is reduced in both cases.

【0033】しかし、磁界69と磁界70が共に平行で
あれば、軟磁性層65−1と65−2の磁化は共に同方
向に回転するため、固定層67−1と67−2の磁化方
向に対して、反平行と平行の両状態となる。このため、
総合的な抵抗の変化は生じない。このように、第1の素
子の固定層磁化と第2の素子の固定層磁化の方向を反平
行とすることで、両素子に逆向きの磁界が印加された時
にのみ、抵抗変化を生じさせることができる。
However, if the magnetic field 69 and the magnetic field 70 are both parallel, the magnetizations of the soft magnetic layers 65-1 and 65-2 rotate in the same direction. , Both anti-parallel and parallel states. For this reason,
No change in overall resistance occurs. As described above, by making the magnetization directions of the fixed layer magnetization of the first element and the fixed layer magnetization of the second element antiparallel, a resistance change occurs only when an opposite magnetic field is applied to both elements. be able to.

【0034】2つの素子の間に磁界勾配が存在すると、
上記に述べた2つの素子に外部磁界の差が印加された場
合と同様の状態となる。この差が生じると上記に述べた
理由から、2つの素子の総合抵抗に変化が生じる。この
変化を電流、ないしは電圧の変化として検出できること
は、上記理由から明白である。
If there is a magnetic field gradient between the two elements,
The state is the same as when the difference between the external magnetic fields is applied to the two elements described above. When this difference occurs, a change occurs in the total resistance of the two elements for the reason described above. It is apparent from the above reason that this change can be detected as a change in current or voltage.

【0035】本実施例における特徴は、固定層の磁化方
向を反平行(略180度)とした点にある。他に、固定層
の磁化方向を規定する方法には、α−Fe23膜,Co
Pt膜等の高保磁力膜と強磁性膜との交換結合を用いる
方法がある。この場合、上記の反強磁性膜45,50に
替えて高保磁力膜を積層する(同一の位置に積層す
る)。本発明の場合、2つの素子を積層するため、それ
ぞれの素子における保磁力に100Oe以上の差をもた
せた。保磁力が異なれば、順次着磁磁界を下げながら磁
化方向を規定することができる。これにより、固定層の
磁化方向を任意(本発明の場合、反平行)に設定するこ
とが出来る。保磁力の差としては、大きいほど着磁がし
やすいが、概ね100Oe以上の差があれば、実用上問
題はなかった。保磁力の差は、材料,膜組成,成膜温
度,成膜速度等を管理することで制御可能であることは
良く知られている。よって上記の操作によって、固定層
の磁化方向を反平行に設定することが出来、本発明に適
用することが出来る。
The feature of this embodiment is that the magnetization direction of the fixed layer is made antiparallel (about 180 degrees). Other methods for defining the magnetization direction of the fixed layer include an α-Fe 2 O 3 film, a Co
There is a method using exchange coupling between a high coercivity film such as a Pt film and a ferromagnetic film. In this case, a high coercive force film is laminated instead of the antiferromagnetic films 45 and 50 (laminated at the same position). In the case of the present invention, since two elements are stacked, the coercive force of each element has a difference of 100 Oe or more. If the coercive force is different, the magnetization direction can be defined while sequentially decreasing the magnetization magnetic field. Thereby, the magnetization direction of the fixed layer can be set arbitrarily (in the case of the present invention, antiparallel). The larger the difference in coercive force, the easier the magnetization. However, if there is a difference of about 100 Oe or more, there was no practical problem. It is well known that a difference in coercive force can be controlled by managing a material, a film composition, a film forming temperature, a film forming rate, and the like. Therefore, by the above operation, the magnetization direction of the fixed layer can be set to be antiparallel, and can be applied to the present invention.

【0036】上記、2枚の機能性薄膜から構成された磁
界勾配検出手段を図3に示す従来と同様の磁気ヘッドス
ライダ2に形成した。この磁気ヘッドスライダ2には、
書き込み手段が所定の手段にて設けられていることは言
うまでもない。記録媒体11としては、膜面に垂直な方
向に磁化容易軸を有する垂直媒体を用いた。磁気ヘッド
スライダ2は、サスペンション部材7及びアーム4で支
持した。また、磁気ヘッドスライダ2と記録媒体との位
置決めはロータリアクチュエータ3を用いた。その他、
図には示してないが、記録媒体を回転するモータ,電気
信号を処理する回路基板,装置全体を制御する電気回路
等を用いて本発明である記録装置を完成させた。本発明
の主要部を構成する磁界勾配検出手段を適用することに
より、記録媒体として垂直磁化膜を用いても、再生信号
がガウス波形的となった。このため、面内磁化膜を記録
媒体とした場合と同様の信号処理回路を用いることが出
来た。
The magnetic field gradient detecting means composed of the two functional thin films is formed on the conventional magnetic head slider 2 shown in FIG. This magnetic head slider 2 includes:
It goes without saying that the writing means is provided by a predetermined means. As the recording medium 11, a perpendicular medium having an easy axis of magnetization in a direction perpendicular to the film surface was used. The magnetic head slider 2 was supported by the suspension member 7 and the arm 4. The rotary actuator 3 was used for positioning the magnetic head slider 2 and the recording medium. Others
Although not shown in the drawing, the recording apparatus of the present invention was completed using a motor for rotating the recording medium, a circuit board for processing electric signals, an electric circuit for controlling the entire apparatus, and the like. By applying the magnetic field gradient detecting means constituting the main part of the present invention, the reproduced signal has a Gaussian waveform even when a perpendicular magnetization film is used as the recording medium. For this reason, the same signal processing circuit as in the case where the in-plane magnetized film was used as the recording medium could be used.

【0037】この信号処理回路は、信号検出点数が少な
いため、回路規模も小さく、高速性に優れる特徴を有す
る。このため、記録密度を上昇させた状態でも信号処理
に係る部分での処理時間の損失はない。
Since this signal processing circuit has a small number of signal detection points, it has a feature that the circuit scale is small and the speed is excellent. Therefore, even when the recording density is increased, there is no loss of processing time in a portion related to signal processing.

【0038】上記効果は、本発明により初めて得られる
ものであり、これは、2つの機能性薄膜を積層した磁界
勾配検出手段を垂直磁化膜からの磁気情報の再生手段に
適用することにより可能となるものである。
The above effect can be obtained for the first time by the present invention. This can be realized by applying a magnetic field gradient detecting means in which two functional thin films are stacked to a means for reproducing magnetic information from a perpendicular magnetization film. It becomes.

【0039】この点をさらに明白にするため、図7を用
いて説明を行う。図7(a)は、2つの機能性薄膜を積
層した磁界勾配検出手段と垂直磁化膜の断面(図1の線
βと平行な面での断面)を示す。垂直磁化膜11では、
情報の“1”が存在する場所で磁化状態が上向き81か
ら下向きの磁化状態82に反転する。従って、情報は磁
化反転80の存在から読み取ることができる。
To further clarify this point, description will be made with reference to FIG. FIG. 7A shows a cross section (a cross section in a plane parallel to the line β in FIG. 1) of the magnetic field gradient detecting means and the perpendicular magnetization film in which two functional thin films are stacked. In the perpendicular magnetization film 11,
At the place where the information “1” exists, the magnetization state is inverted from the upward 81 to the downward magnetization state 82. Therefore, information can be read from the presence of the magnetization reversal 80.

【0040】この媒体上にあって、かつ磁化反転80の
直上に第1の機能性薄膜33と第2の機能性薄膜34が
位置する場合を考えると、各磁区から図に示す方向に磁
束が発生し、この磁束は2つの機能性薄膜(詳しくは、
スピンバルブ素子を構成する軟磁性層)に導入される。
磁化反転80を境界として左右の磁化状態は反平行であ
るため、2つの機能性薄膜に作用する磁界も反平行とな
る。すなわち、2つの機能性薄膜に磁界差が生じること
が理解される。このため、上記に述べた理由から2つの
機能性薄膜の総合抵抗に変化が生じ、この変化を電気信
号として検出することが出来る。言うまでもないが、磁
化81,82の向きが反転する場合、2つの機能性薄膜
に作用する磁束の向きが反転する。このため、上記と
は、逆の抵抗変化(抵抗増大もしくは減少)が生じる。
Considering the case where the first functional thin film 33 and the second functional thin film 34 are located on this medium and directly above the magnetization reversal 80, the magnetic flux is generated from each magnetic domain in the direction shown in the figure. This magnetic flux is generated by two functional thin films (more specifically,
To the soft magnetic layer constituting the spin valve element).
Since the left and right magnetization states are antiparallel with respect to the magnetization reversal 80, the magnetic fields acting on the two functional thin films are also antiparallel. That is, it is understood that a magnetic field difference occurs between the two functional thin films. For this reason, a change occurs in the total resistance of the two functional thin films for the reasons described above, and this change can be detected as an electric signal. Needless to say, when the directions of the magnetizations 81 and 82 are reversed, the directions of magnetic fluxes acting on the two functional thin films are reversed. For this reason, a resistance change (resistance increase or decrease) opposite to the above occurs.

【0041】しかし、図7(b)に示すように第1の機
能性薄膜65と第2の機能性薄膜67の直下に磁化反転
がない場合、2つの機能性薄膜には、共に等しく、かつ
微弱な磁束(磁区自身からの反磁界により漏洩磁界が減
少する)しか導入されないため、電気信号は発生しな
い。
However, when there is no magnetization reversal immediately below the first functional thin film 65 and the second functional thin film 67 as shown in FIG. 7B, the two functional thin films are equal, and Since only a weak magnetic flux (a leakage magnetic field is reduced by a demagnetizing field from the magnetic domain itself) is introduced, no electric signal is generated.

【0042】この様に、2つの機能性薄膜には、媒体か
らの磁界差、すなわち、磁界勾配が生じた時にのみ抵抗
が変化する。また、この変化は、磁化反転位置の磁化状
態によって抵抗大と抵抗小に変化するため、単方パルス
の電気信号が得られる。この特徴から垂直磁化膜を用い
ても従来と同様の信号処理が可能となる。
As described above, the resistance of the two functional thin films changes only when a magnetic field difference from the medium, that is, a magnetic field gradient occurs. In addition, since this change changes into a large resistance and a small resistance depending on the magnetization state at the magnetization reversal position, a single-pulse electric signal is obtained. Due to this feature, signal processing similar to that of the related art can be performed using the perpendicular magnetization film.

【0043】上記実施例は、一般的なスピンバルブ素子
の構成を元に説明を行った。本発明は、他のスピンバル
ブ素子構成においても実現可能であることは言うまでも
ない。
The above embodiment has been described based on the structure of a general spin valve element. Needless to say, the present invention can be realized in other spin valve element configurations.

【0044】垂直磁界が作る磁界勾配を検出する他の構
造にニール・バートラム(H. NEALBERTRA
M)著のセオリ オブ マグネティック レコーディン
グ(THEORY OFMAGNETIC RECORDING)の頁194から頁
199に記載されるデュアルMRヘッドがある。この構
造は、図4に示すように2枚の磁気抵抗効果素子61,
63を絶縁層ないしは高抵抗膜62を挟んで積層し、電
流が発生する磁界により2枚の磁気抵抗効果素子61,
63の磁化に開き角を生じさせている。この開き角は、
電流量,素子幅,磁気抵抗効果素子間の距離等によって
決まり。これは軟磁性バイアス膜(SAL)型磁気抵抗
効果素子理論から容易に類推出来る。
Other structures for detecting the magnetic field gradient created by a vertical magnetic field include H. NEALBERTRA.
M), pages 194 to 199 of THEORY OF MAGNETIC RECORDING. This structure includes two magnetoresistive elements 61, as shown in FIG.
63 are laminated with an insulating layer or a high resistance film 62 interposed therebetween, and two magnetoresistive effect elements 61,
An opening angle is generated in the magnetization of 63. This opening angle is
Determined by the amount of current, element width, distance between magnetoresistive elements, and the like. This can easily be inferred from the theory of the soft magnetic bias film (SAL) type magnetoresistance effect element.

【0045】上記構成は、簡単ではあるが、機能性薄膜
に磁気抵抗効果を使っているため、感度が低い問題があ
る。このため、垂直磁化膜を使う必要がある記録密度1
0Gb/in2 以上では再生出力不足が生じた。また、
磁化の開き角は、振幅の対称性に問題は生じない(正極
性振幅と負極性振幅に差がほとんどない)が、時間軸に
対するパルスの対称性に変化が生じた。この現象は、上
記開示技術には記載がない。この時間軸に対するパルス
の対称性の問題は、2つの磁気抵抗効果素子の感度が磁
化の傾き角(磁化の開き角)によってそれぞれ逆向き
(高低)に変化する性質によって生じる。この現象が生
じると感度の高い磁気抵抗効果素子側に磁気情報が位置
する場合に裾が広がったパルスが再生され、逆の場合、
裾が狭いパルスが再生される。
Although the above configuration is simple, there is a problem that the sensitivity is low because the magnetoresistive effect is used for the functional thin film. Therefore, it is necessary to use a perpendicular magnetization film at a recording density of 1
At 0 Gb / in 2 or more, insufficient reproduction output occurred. Also,
The opening angle of the magnetization does not cause any problem in the symmetry of the amplitude (there is almost no difference between the positive amplitude and the negative amplitude), but the symmetry of the pulse with respect to the time axis changes. This phenomenon is not described in the above disclosed technology. The problem of the symmetry of the pulse with respect to the time axis is caused by the property that the sensitivities of the two magnetoresistive elements change in opposite directions (high and low) depending on the inclination angle of magnetization (open angle of magnetization). When this phenomenon occurs, when the magnetic information is located on the high-sensitivity magnetoresistive element side, a pulse with a widened skirt is reproduced, and in the opposite case,
A pulse with a narrow tail is reproduced.

【0046】高密度記録になると、隣接信号との干渉が
顕著になる。この際、信号に非線形な歪が生じている
と、後の信号再生処理ができなくなる。これを避けるた
めには、2つの磁気抵抗効果素子の感度を揃えれば良い
訳であるが、製造時の公差や流す電流の精度(温度等の
外因に対する制御を含む)には限界があり問題が生じて
いた。
In high-density recording, interference with adjacent signals becomes remarkable. At this time, if nonlinear distortion occurs in the signal, subsequent signal reproduction processing cannot be performed. In order to avoid this, the sensitivity of the two magnetoresistive elements should be the same. However, there is a limit to the tolerance at the time of manufacturing and the accuracy of the flowing current (including control for external factors such as temperature), and there is a problem. Had occurred.

【0047】本発明は、スピンバルブ素子を用いるた
め、感度に対する問題はない。また、スピンバルブ構造
は、固定層磁化が反強磁性膜等にて一方向に規定される
ため、非対称性の問題も生じない。このような優れた構
造は、上記従来技術からは導き出されない。
Since the present invention uses a spin valve element, there is no problem in sensitivity. In the spin valve structure, since the fixed layer magnetization is defined in one direction by the antiferromagnetic film or the like, the problem of asymmetry does not occur. Such an excellent structure is not derived from the above prior art.

【0048】2つのスピンバルブ素子を用いることによ
り、垂直磁化膜からの良好な再生機能を実現する他の実
施例について以下に述べる。本実施例では、第1のスピ
ンバルブ素子と第2のスピンバルブ素子を電気的絶縁状
態に保つ。そこで図5(a)に示すようにそれぞれのス
ピンバルブ素子に電極71,73と72,74を接続す
る。これら電極は電気的な絶縁状態であることは言うま
でもない。
Another embodiment in which a good reproduction function from a perpendicular magnetization film is realized by using two spin valve elements will be described below. In this embodiment, the first spin valve element and the second spin valve element are kept in an electrically insulated state. Therefore, as shown in FIG. 5A, the electrodes 71, 73 and 72, 74 are connected to the respective spin valve elements. Needless to say, these electrodes are electrically insulated.

【0049】2つのスピンバルブ素子についても電気的
な絶縁状態を保つため、図5(b)に示すように2つの
スピンバルブ素子の間に酸化物反強磁性膜53を挟ん
だ。この上下に厚さ6nmのNiFe合金膜44,49
を被着し、固定層とした。その更に外側に厚さ3nmの
Cu中間層(非磁性層)43,48、更に厚さ3nmの
NiFe合金膜42,47を被着した。NiFe合金膜
42,47は、スピンバルブ素子におけるフリー層の役
割を果たす。フリー層としての機能を向上させるため、
更に外側に厚さ5nmのHf膜を被着した。このHf膜
は、保護膜としての機能も有する。
As shown in FIG. 5 (b), an oxide antiferromagnetic film 53 is interposed between the two spin valve elements in order to keep the two spin valve elements in an electrically insulated state. NiFe alloy films 44 and 49 having a thickness of 6 nm are formed above and below this.
To form a fixed layer. Further outside, 3 nm thick Cu intermediate layers (non-magnetic layers) 43 and 48 and 3 nm thick NiFe alloy films 42 and 47 were applied. The NiFe alloy films 42 and 47 play a role of a free layer in the spin valve element. In order to improve the function as a free layer,
Further, an Hf film having a thickness of 5 nm was applied to the outside. This Hf film also has a function as a protective film.

【0050】上記に述べたように、第1のスピンバルブ
素子と第2のスピンバルブ素子を電気的絶縁状態にする
ため、各電極を酸化物反強磁性膜53で絶縁しても良
い。この場合、工程の単純化は図られる。ちなみに、上
記構成では、共通材料にて固定層の磁化を規定するた
め、第1の素子と第2の素子で磁化方向を反平行にする
ことは困難である。このため、電極を絶縁する。このよ
うな構成であっても、図5(c)に示すように出力電極
72,74と出力電極71,73を異なる極性のアンプ
回路に接続し、各々の出力を合成するいわゆる差動処理
を施すことにより、垂直磁化膜からの記録情報の再生が
可能となる。この理由は、上記構成においては、2つの
素子に極性が異なる出力が検出される場合においてのみ
最終的に出力が得られることから説明できる。この状態
は、図7に示した状態と等価であり、この理由から垂直
磁化膜の再生が可能となる。
As described above, each electrode may be insulated by the oxide antiferromagnetic film 53 in order to make the first spin valve element and the second spin valve element electrically insulated. In this case, the process is simplified. Incidentally, in the above configuration, since the magnetization of the fixed layer is defined by the common material, it is difficult to make the magnetization directions antiparallel between the first element and the second element. For this reason, the electrodes are insulated. Even with such a configuration, as shown in FIG. 5C, the output electrodes 72 and 74 and the output electrodes 71 and 73 are connected to amplifier circuits having different polarities, and so-called differential processing for combining the respective outputs is performed. By doing so, it becomes possible to reproduce recorded information from the perpendicular magnetization film. The reason for this can be explained because, in the above configuration, an output is finally obtained only when outputs having different polarities are detected in the two elements. This state is equivalent to the state shown in FIG. 7, and for this reason, the perpendicular magnetization film can be reproduced.

【0051】本実施例は、熱変動が生じても影響が各素
子に共通に生じるため、この影響を作動処理回路にて除
去できる点に特長がある。この特長から、電極数が増加
するものの、外乱が大きくなると予想されるコンタクト
記録方式への適用が可能である。
The present embodiment is characterized in that, even if a thermal fluctuation occurs, the effect is generated in each element in common, and this effect can be removed by the operation processing circuit. From this feature, it is possible to apply to a contact recording method in which the disturbance is expected to increase although the number of electrodes increases.

【0052】上記の再生手段のいずれかを磁気ヘッドス
ライダーに設け、かつ、その一部を少なくとも垂直磁気
記録媒体面に接近する摺動面に設けることで再生機能を
実現した。また、この際、図8に示すように、第1のス
ピンバルブ素子33,34に接近させ、かつ、摺動面に
対して離れた位置に軟磁性体パターン38を設けた。軟
磁性体パターン38を設けることにより、スピンバルブ
素子33とスピンバルブ素子34との間に磁路が設けら
れる。この磁路は、記録媒体11中の磁化81および磁
化82からの磁束をスピンバルブ素子33,34に高効
率に誘導する上で効果がある。このパターンがない場
合、磁束は2つのスピンバルブ素子が平行となっている
部分で隣の素子に流入する割合が多い。しかし、媒体面
に対して遠い部分に磁路があると、磁束はこの磁路に向
かって流れる。このため、結果として、素子の多くの領
域に磁束が流れ高効率の出力が得られる。
A reproducing function is realized by providing any one of the above-mentioned reproducing means on the magnetic head slider and at least a part thereof on the sliding surface approaching the surface of the perpendicular magnetic recording medium. At this time, as shown in FIG. 8, a soft magnetic material pattern 38 was provided at a position close to the first spin valve elements 33 and 34 and away from the sliding surface. By providing the soft magnetic pattern 38, a magnetic path is provided between the spin valve element 33 and the spin valve element 34. This magnetic path is effective in guiding magnetic fluxes from the magnetization 81 and the magnetization 82 in the recording medium 11 to the spin valve elements 33 and 34 with high efficiency. In the absence of this pattern, a large proportion of the magnetic flux flows into an adjacent element in a portion where the two spin valve elements are parallel. However, if there is a magnetic path at a portion far from the medium surface, the magnetic flux flows toward this magnetic path. As a result, as a result, magnetic flux flows in many regions of the element, and a highly efficient output is obtained.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、記録媒体と
して垂直磁化膜を用いても、再生信号がガウス波形的と
なる。この効果から、面内磁化膜を記録媒体とした場合
と同様の信号処理回路を用いることが出来る。この信号
処理回路は、信号検出点数が少ないため、回路規模も小
さく、高速性に優れる特徴を有する。このため、記録密
度を上昇させた状態でも信号処理に係る部分での処理時
間の損失はない。
According to the present invention described above, even when a perpendicular magnetization film is used as a recording medium, a reproduced signal has a Gaussian waveform. From this effect, it is possible to use the same signal processing circuit as in the case where the in-plane magnetic film is used as the recording medium. Since this signal processing circuit has a small number of signal detection points, it has features that the circuit scale is small and the speed is excellent. Therefore, even when the recording density is increased, there is no loss of processing time in a portion related to signal processing.

【0054】上記効果は、本発明により初めて得られる
ものであり、これは、2つのスピンバルブ素子を積層し
た検出手段を垂直磁化膜からの磁気情報の再生手段に適
用することにより可能となるものである。以上の効果か
ら、垂直磁化膜を用いた記録密度10Gb/in2 以上
の超高密度記録装置が可能となった。
The above-mentioned effect can be obtained for the first time by the present invention, and can be realized by applying a detecting means in which two spin valve elements are stacked to a means for reproducing magnetic information from a perpendicular magnetization film. It is. From the above effects, an ultra-high-density recording apparatus using a perpendicular magnetization film and having a recording density of 10 Gb / in 2 or more has become possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の再生手段の構成を示す斜視
図および断面図。
FIG. 1 is a perspective view and a cross-sectional view showing a configuration of a reproducing unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の磁気ヘッドにおける再生部および記録部
の斜視図。
FIG. 2 is a perspective view of a reproducing unit and a recording unit in a conventional magnetic head.

【図3】本発明を用いた磁気記録装置の平面図。FIG. 3 is a plan view of a magnetic recording apparatus using the present invention.

【図4】デュアルMRを用いた従来技術の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional technique using dual MR.

【図5】本発明の第2の実施例の再生手段の構成を示す
斜視図および断面図および回路図。
FIG. 5 is a perspective view, a sectional view, and a circuit diagram showing a configuration of a reproducing unit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の再生手段の動作原理を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation principle of the reproducing means of the present invention.

【図7】本発明の一実施例の再生手段の動作原理を示す
説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation principle of the reproducing means according to one embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例の再生手段の動作原理を示
す説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation principle of a reproducing unit according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…磁気ヘッドスライダー、3…ロータリアクチュエー
タ、4…アーム、7…サスペンション、11…記録媒
体、21…記録部(書き込み部)、22…読み出し部
(再生部)、23…磁気抵抗効果素子、24…下地層、
25…下部コアないしは下部磁極、26…コイル、27
…上部コアないしは上部磁極、28…シールド層、29
…電極、30…基板(スライダ材)、33,34…スピ
ンバルブ素子、41,46,51…下地膜(保護膜)、
42,47…軟磁性膜(フリー層)、43,48…中間
層(非磁性層)、44,49…固定層(磁性層)、4
5,50…反強磁性層(高保磁力膜)、53…酸化物反
強磁性膜、61,63…磁気抵抗効果膜、62…絶縁層
(高抵抗膜)、71,72,73,74…電極、80…
磁化遷移領域、81,82…磁化。
2 magnetic head slider, 3 rotary actuator, 4 arm, 7 suspension, 11 recording medium, 21 recording unit (writing unit), 22 reading unit (reproducing unit), 23 magnetoresistive element, 24 ... underlayer,
25: lower core or lower magnetic pole, 26: coil, 27
... upper core or upper magnetic pole, 28 ... shield layer, 29
... electrodes, 30 ... substrate (slider material), 33,34 ... spin valve elements, 41,46,51 ... underlying film (protective film),
42, 47: soft magnetic film (free layer), 43, 48: intermediate layer (nonmagnetic layer), 44, 49: fixed layer (magnetic layer), 4
5, 50: antiferromagnetic layer (high coercive force film), 53: oxide antiferromagnetic film, 61, 63: magnetoresistance effect film, 62: insulating layer (high resistance film), 71, 72, 73, 74 ... Electrodes, 80 ...
Magnetization transition region, 81, 82 ... magnetization.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する記
録媒体を用い、情報の書き込みと、情報の再生機能を少
なくとも有する記録装置にあって、特に固定層の磁化方
向が約180度異なる2つのスピンバルブ素子を積層し
た構造を有する再生手段を用いることを特徴とする垂直
磁気記録装置。
1. A recording apparatus using a recording medium having an easy axis of magnetization in a direction perpendicular to a film surface and having at least a function of writing information and a function of reproducing information, wherein a magnetization direction of a fixed layer is about 180 degrees. A perpendicular magnetic recording apparatus using a reproducing means having a structure in which two different spin valve elements are stacked.
【請求項2】上記、積層された2つのスピンバルブ素子
の固定層が反強磁性膜から構成されており、かつ、各々
の反強磁性膜に20℃以上のブロッキング温度差が設定
されていることを特徴とする第1項記載の垂直磁気記録
装置。
2. The fixed layer of the two stacked spin valve elements is formed of an antiferromagnetic film, and each antiferromagnetic film has a blocking temperature difference of 20 ° C. or more. 2. The perpendicular magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項3】上記、積層された2つのスピンバルブ素子
の固定層が高保磁力膜から構成されており、かつ各高保
磁力膜に100Oe以上の保磁力差が設定されているこ
とを特徴とする第1項記載の垂直磁気記録装置。
3. A method according to claim 1, wherein the fixed layers of the two spin valve elements are formed of a high coercivity film, and a coercive force difference of 100 Oe or more is set in each high coercivity film. 2. The perpendicular magnetic recording device according to claim 1.
【請求項4】上記、第1のスピンバルブ素子の電流端子
と第2のスピンバルブ素子の電流端子が共通化されてい
ることを特徴とする第1項,第2項および第3項記載の
垂直磁気記録装置。
4. The device according to claim 1, wherein the current terminal of the first spin valve element and the current terminal of the second spin valve element are shared. Perpendicular magnetic recording device.
【請求項5】第1のスピンバルブ素子と第2のスピンバ
ルブ素子が、電気的に絶縁状態にあり、かつ、それらの
出力を差動出力することにより垂直記録媒体からの情報
を少なくとも再生する機能を有する再生手段を有してな
ることを特徴とする垂直磁気記録装置。
5. A first spin valve element and a second spin valve element are electrically insulated, and at least reproduce information from a perpendicular recording medium by differentially outputting their outputs. A perpendicular magnetic recording device comprising a reproducing means having a function.
【請求項6】上記第1のスピンバルブ素子と第2のスピ
ンバルブ素子が酸化物反強磁性膜を挟んで位置するデュ
アル型スピンバルブ素子構成であることを特徴とする第
5項記載の垂直磁気記録装置。
6. The vertical spin valve element according to claim 5, wherein said first spin valve element and said second spin valve element have a dual-type spin valve element structure sandwiching an oxide antiferromagnetic film. Magnetic recording device.
【請求項7】上記再生手段を磁気ヘッドスライダーに有
し、かつ、その一部を少なくとも垂直磁気記録媒体面に
接近する摺動面に設けたことを特徴とする第1項及び第
5項記載の垂直磁気記録装置。
7. The magnetic head slider according to claim 1, wherein said reproducing means is provided on a magnetic head slider, and a part thereof is provided on at least a sliding surface approaching a surface of a perpendicular magnetic recording medium. Perpendicular magnetic recording device.
【請求項8】上記再生手段に接近させ、かつ、摺動面に
対して離れた位置に軟磁性体パターンを設け、該軟磁性
パターンにて第1のスピンバルブ素子から第2のスピン
バルブ素子への磁路の機能を実現したことを特徴とする
第1項及び第5項記載の垂直磁気記録装置。
8. A soft magnetic pattern is provided at a position close to the reproducing means and at a distance from the sliding surface, and the first and second spin valve elements are moved by the soft magnetic pattern. 6. The perpendicular magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein a function of a magnetic path to the magnetic recording medium is realized.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003529199A (en) * 1998-11-20 2003-09-30 シーゲート テクノロジー リミテッド ライアビリティ カンパニー Differential VGMR sensor
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US7453671B1 (en) * 2005-10-31 2008-11-18 Stoarge Technology Corporation Magnetic head having a pair of magneto-resistive (MR) readers of the same type with each reader being tuned differently

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