JPH1041562A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents

磁気抵抗効果素子

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JPH1041562A
JPH1041562A JP8197548A JP19754896A JPH1041562A JP H1041562 A JPH1041562 A JP H1041562A JP 8197548 A JP8197548 A JP 8197548A JP 19754896 A JP19754896 A JP 19754896A JP H1041562 A JPH1041562 A JP H1041562A
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magnetoresistive
sense current
film
layer
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Junji Matsuzono
淳史 松園
Satoshi Sasaki
智 佐々木
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気抵抗効果層に作用する実効的異方性磁界
がセンス電流磁界により増大することなく、感度の向上
が図られた磁気抵抗効果素子を提供する。 【解決手段】 磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜を有
し、センス電流が外部磁界に対して略平行に供給される
磁界検出部２と、この磁界検出部２の磁気抵抗効果膜に
隣接して配される反強磁性膜３とを備える。この磁気抵
抗効果素子では、反強磁性膜３から発生する磁界の方向
が、センス電流から発生するセンス電流磁界のうち、上
記磁界検出部２の磁気抵抗効果膜に印可されるセンス電
流磁界の方向に対して略反平行とされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置等に用いて好適な、磁気抵抗効果によって再生信号を
検出する磁気抵抗効果型磁気ヘッド、又は磁気抵抗効果
によって地磁気を検出する磁気センサ等に用いられる磁
気抵抗効果素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスク装置等の磁気記録再生装
置においては、磁気記録媒体の面記録密度をより向上さ
せるために、更なる高密度記録が求められている。そこ
で、近年、高密度記録を進めるために、高い磁界感度を
有する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドである磁気
抵抗効果型薄膜磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドとい
う。）が採用されるようになってきている。
【０００３】このような高密度記録化が達成されたＭＲ
ヘッドに用いられるような磁気抵抗効果素子１００は、
図６に示すように、略矩形に形成された磁気抵抗効果層
１０１と、この磁気抵抗効果層１０１の長手方向の両端
部に配された一対の電極１０２Ａ，１０２Ｂとを有して
構成されている。また、この磁気抵抗効果素子１００で
は、磁気抵抗効果素子１０１を磁気的に安定化する磁気
抵抗効果安定化層や非磁性層等が磁気抵抗効果層の膜厚
方向に積層されている。この磁気抵抗効果素子１００で
は、磁気記録媒体に記録された信号磁界を再生する際、
一対の電極１０２Ａ，１０２Ｂにより挟持された領域が
感磁部Ｒとなり、この感磁部Ｒに一対の電極１０２Ａ，
１０２Ｂから一定量のセンス電流が供給される。
【０００４】上述したように構成された磁気抵抗効果素
子１００では、信号磁界等の外部磁界が印加されると、
磁気抵抗効果層１０１の抵抗値が変化する。そして、磁
気抵抗効果素子１００は、外部磁界を検出する際、磁気
抵抗効果層１０１にセンス電流が供給されることによっ
て、抵抗値の変化をセンス電流の電圧変化として示すこ
ととなる。そして、この磁気抵抗効果素子１００が用い
られたＭＲヘッドでは、このセンス電流の電圧変化を検
出することによって、磁気記録媒体の信号磁界を再生す
ることとなる。
【０００５】一方、このＭＲヘッドには、磁気記録媒体
に対してセンス電流を略平行に通電する、いわゆる横型
ＭＲヘッドと、磁気記録媒体に対してセンス電流を略垂
直に通電する、いわゆる縦型ＭＲヘッドとがある。
【０００６】横型ＭＲヘッドは、上述した磁気抵抗効果
素子の長手方向が磁気記録媒体に対して略平行となるよ
うに配設される。そして、この横型ＭＲヘッドでは、磁
気抵抗効果素子の磁気抵抗効果層が磁気記録媒体に対し
て略平行な方向に磁化され、この磁気抵抗効果層の磁化
方向に対して略垂直な方向から信号磁界が印加される。
【０００７】一方、縦型ＭＲヘッドでは、上述した磁気
抵抗効果素子の長手方向が磁気記録媒体に対して略垂直
となるように配設される。そして、この縦型ＭＲヘッド
では、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果層が磁気記録媒
体に対して略平行な方向に磁化され、この磁気抵抗効果
層の磁化方向に対して略垂直な方向から信号磁界が印加
される。
【０００８】この縦型ＭＲヘッドには、センス電流密度
が一定の条件下ではトラック幅が減少しても出力が一定
であるために、狭トラック幅化の際、横型ＭＲヘッドと
比較して相対的に高出力となるといった特徴がある。ま
た、この縦型ＭＲヘッドには、磁気記録媒体摺動面に配
置される導電材を同一電位とすることができるために、
静電破壊に対して耐性が高いといった特徴がある。さら
に、この縦型ＭＲヘッドには、センス電流を通電するこ
とによりセンス電流磁界が発生し、このセンス電流磁界
が磁化容易軸方向に磁気抵抗効果素子を安定化するため
に、磁区安定化層を必要としないといった特徴がある。
【０００９】ところで、上述したような横型ＭＲヘッド
及び縦型ＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果素子に対してセ
ンス電流が供給されると、このセンス電流からセンス電
流磁界が発生する。このセンス電流磁界は、センス電流
密度分布の最も高密度である部分を中心とした環状の磁
界となる。
【００１０】また、磁気抵抗効果素子では、磁気抵抗効
果層に磁気抵抗効果安定化層や非磁性層等が積層されて
いるために、磁気抵抗効果層の位置とセンス電流磁界の
中心位置とが一致しないような構成とされている。この
ため、磁気抵抗効果層には、環状に発生するセンス電流
磁界が印加されることとなる。
【００１１】横型ＭＲヘッドにおいては、このセンス電
流磁界の方向と磁気抵抗効果層の磁化方向とが略直交す
るために、センス電流磁界が磁気抵抗効果層に対してバ
イアス磁界として作用する。したがって、この横型ＭＲ
ヘッドでは、センス電流磁界をバイアス磁界として利用
することによって、再生感度を向上させることができ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】一方、上述した磁気抵
抗効果素子を用いた縦型ＭＲヘッドにおいては、磁気抵
抗効果層に発生するセンス電流磁界の方向と磁気抵抗効
果層の磁化方向とが略平行となっている。この縦型ＭＲ
ヘッドにおいては、磁気抵抗効果層の磁化方向が磁化容
易軸方向に向いており、このセンス電流磁界によって、
磁気抵抗効果層の異方性磁界と同方向の磁界（以下、こ
の磁界を実効的異方性磁界と呼ぶ。）が増大することと
なる。すなわち、センス電流磁界は、磁気抵抗効果素子
のトラック幅方向に発生して実効的異方性磁界を増大さ
せ、この実効的異方性磁界を磁気抵抗効果層に印加さ
せ、磁化容易軸方向に向いた磁気抵抗効果層の磁化を強
固なものとする。
【００１３】これにより、縦型ＭＲヘッドに用いられた
磁気抵抗効果素子では、磁気記録媒体からの信号磁界が
印加されても磁気抵抗効果層の磁化方向が変化し難く、
磁気抵抗効果特性を劣化させることとなる。すなわち、
縦型ＭＲヘッドでは、センス電流磁界によって、磁気抵
抗効果素子の感度が低下してしまうといった問題点があ
った。
【００１４】また、この縦型ＭＲヘッドに用いられる磁
気抵抗効果素子の感度を向上させるために、センス電流
の電流量を増大させることが考えられる。しかしなが
ら、センス電流の電流量を増大させると、同時に、セン
ス電流磁界も増大させることとなる。その結果、磁気抵
抗効果素子では、実効的異方性磁界が増大してしまうこ
ととなる。したがって、この磁気抵抗効果素子では、セ
ンス電流の電流量を増大させることにより感度を向上さ
せることができず、上述した問題点を解決することはで
きなかった。
【００１５】そこで、本発明は、上述したような問題点
に鑑みて提案されたものであり、センス電流磁界による
実効的異方性磁界が磁気抵抗効果層に印加することな
く、感度の向上が図られた磁気抵抗効果素子の提供を目
的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成した
本発明に係る磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果を示す
磁気抵抗効果膜を有し、センス電流が外部磁界に対して
略平行に供給される磁界検出部と、この磁界検出部の磁
気抵抗効果膜に隣接して配される反強磁性膜とを備え
る。この磁気抵抗効果素子では、反強磁性膜から発生す
る磁界の方向が、センス電流から発生するセンス電流磁
界のうち、上記磁界検出部の磁気抵抗効果膜に印加され
るセンス電流磁界の方向に対して略反平行とされる。
【００１７】以上のように構成された本発明に係る磁気
抵抗効果素子では、反強磁性膜から発生する磁界の方向
と磁気抵抗効果膜に印加されるセンス電流磁界の方向と
が反平行とされている。このため、この磁気抵抗効果素
子では、磁気抵抗効果膜に印加されるセンス電流磁界が
反強磁性膜から発生する磁界により相殺され、磁気抵抗
効果膜に印加されるセンス電流磁界が、見かけ上、略々
存在しない状態となる。これにより、この磁気抵抗効果
素子では、実効的異方性磁界が磁気抵抗効果膜に印加さ
れることがなく、磁気記録媒体の信号磁界等の外部磁界
を高感度に検出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気抵抗効果
素子の好適な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説
明する。
【００１９】先ず、第１の実施の形態に係る磁気抵抗効
果素子１（以下、ＭＲ素子１と呼ぶ。）は、図１に示す
ように、略矩形に形成された磁気抵抗効果層２と、この
磁気抵抗効果層２に積層される反強磁性膜３と、この磁
気抵抗効果層２の長手方向の両端部に設けられた一対の
電極４Ａ，４Ｂとから構成されている。
【００２０】このＭＲ素子１は、磁気記録媒体からの信
号磁界等の外部磁界を検出するものであり、外部磁界を
検出する際に一対の電極４Ａ，４Ｂから一定電流のセン
ス電流が磁気抵抗効果層２に対して供給されるような構
成となっている。このＭＲ素子１は、磁気抵抗効果層２
の長手方向が外部磁界の方向に対して略平行となるよう
に配される。そして、磁気抵抗効果層２には、センス電
流がその長手方向に対して略平行に供給される。
【００２１】本実施の形態では、磁気抵抗効果層２は、
外部磁界を検出する磁界検出部となり、第１の磁気抵抗
効果膜１０と第２の磁気抵抗効果膜１１とが非磁性絶縁
膜１２を介して積層されてなる構成とされる。ここで、
第１の磁気抵抗効果膜１０及び第２の磁気抵抗効果膜１
１は、Ｎｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎ
ｉ−ＦｅとＣｏとの複合形成体等の磁気抵抗効果特性を
有する軟磁性膜からなる。また、非磁性絶縁膜１２は、
Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2等の非磁性絶縁材料からなる。な
お、以下の説明において、第１の磁気抵抗効果膜１０と
第２の磁気抵抗効果膜１１とをまとめて単に「磁気抵抗
効果膜１０，１１」と称する。
【００２２】また、このＭＲ素子１では、後述するよう
にセンス電流から発生するセンス電流磁界を相殺する磁
界を発生するための反強磁性膜３が設けられている。こ
の反強磁性膜３は、センス電流磁界が上述した磁気抵抗
効果膜１０，１１に印加されないように配される膜であ
り、本実施の形態においては、第１の磁気抵抗効果膜１
０及び第２の磁気抵抗効果膜１１に隣接して配される。
【００２３】具体的には、反強磁性膜３は、第１の磁気
抵抗効果膜１０の非磁性絶縁膜１２が配された面に対し
て反対の面と、第２の磁気抵抗効果膜１１の非磁性絶縁
膜１２が配された面に対して反対の面とに、それぞれ膜
厚方向に積層される。すなわち、ＭＲ素子１は、一対の
反強磁性膜３，３により挟持されるように形成されてい
る。
【００２４】本実施の形態では、上述した反強磁性膜３
は、Ｆｅ−Ｍｎ，Ｎｉ−Ｍｎ，Ｉｒ−Ｍｎ等の材料から
なる。そして、この反強磁性膜３は、その方向が後述す
るセンス電流磁界の方向に対して反平行となるように形
成されている。
【００２５】さらに、このＭＲ素子１には、上述した第
１の磁気抵抗効果素子１０及び第２の磁気抵抗効果素子
１１に対してセンス電流を供給するための一対の電極４
Ａ，４Ｂが配されている。これら一対の電極４Ａ，４Ｂ
は、Ｃｕ等の非磁性導電材料からなり、ＭＲ素子１の長
手方向の両端部に電気的に接続されてなる。このとき、
一対の電極４Ａ，４Ｂは、図１に示すように、上述した
反強磁性膜３とともに第１の磁気抵抗効果膜１０及び第
２の磁気抵抗効果膜１１と接続される。
【００２６】しかしながら、一対の電極４Ａ，４Ｂは、
反強磁性膜３とは接続されず、磁気抵抗効果層２にのみ
接続されるような構成であってもよい。すなわち、反強
磁性膜３は、一対の電極４Ａ，４Ｂに挟持される領域に
のみ成膜され、一対の電極４Ａ，４Ｂに対して非接触で
あってもよい。
【００２７】以上のように構成されたＭＲ素子１は、磁
気記録媒体からの信号磁界や地磁気等の外部磁界を検出
する。
【００２８】ＭＲ素子１は、外部磁界を検出する際、磁
気抵抗効果層２に対して一定電流のセンス電流が供給さ
れる。このセンス電流は、図１中矢印Ａで示すように、
磁気抵抗効果層２の長手方向に対して略平行な方向に通
電される。
【００２９】一方、磁気抵抗効果膜１０，１１は、図１
中矢印Ｂで示すように、その長手方向に対して略直交す
る方向に磁化されており、この方向を磁化容易軸とす
る。また、この磁気抵抗効果膜１０，１１では、その磁
化方向が互いに反平行となるように形成されている。こ
の磁気抵抗効果膜１０，１１では、その磁化方向に対し
て略直交する方向に外部磁界が印加されると、外部磁界
がＭＲ素子１の異方性磁界に抗して磁気抵抗効果膜１
０，１１の磁化の向きを変化させる。
【００３０】磁気抵抗効果膜１０，１１では、その磁化
方向とセンス電流が通電される方向とのなす角度に応じ
て電気抵抗が変化する。外部磁界が印加されない状態で
は、磁気抵抗効果膜１０，１１の磁化方向とセンス電流
が通電される方向とが略直交しており、この場合、セン
ス電流に対する抵抗値は最小値をとる。そして、外部磁
界が印加された状態では、磁気抵抗効果膜１０，１１の
磁化方向とセンス電流が通電される方向とのなす角度が
直交しない状態となる。このとき、磁気抵抗効果膜１
０，１１では、センス電流に対する抵抗値が、外部磁界
が印加されない場合と比較して大となる。
【００３１】そして、ＭＲ素子１では、一定電流のセン
ス電流が供給されているために、上述のようにセンス電
流に対する抵抗値の変化をセンス電流の電圧変化として
示すこととなる。すなわち、このＭＲ素子１は、外部磁
界をセンス電流の電圧変化として出力することによっ
て、外部磁界を検出することができる。
【００３２】また、ＭＲ素子１には、磁気抵抗効果層２
に対してセンス電流が通電されることによって、センス
電流磁界が発生する。このセンス電流磁界は、センス電
流が図１中矢印Ａで示した方向に通電されているため、
図１中矢印Ｃで示すように、磁気抵抗効果膜１０，１１
の磁化方向と略平行な方向に発生する。このセンス電流
磁界は、その磁界の方向が上述した磁気抵抗効果膜１
０，１１の磁化方向Ｂと略平行な方向であるために実効
的異方性磁界を増大させる。この実効的異方性磁界は、
磁気抵抗効果膜１０，１１の磁化を強固なものとするこ
とによって、ＭＲ素子１の感度を劣化させることとな
る。
【００３３】一方、上述した一対の反強磁性膜３，３
は、スパッタリング、ＩＢＳ（Ion Besm Sputterin
g）、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）等の手法を用
い、所定の方向及び大きさの磁場中、例えば、１００Ｏ
ｅ（エルステッド）程度の磁場中で成膜される。このた
め、一対の反強磁性膜３，３は、図１中Ｄで示すよう
に、矢印Ｃで示すセンス電流磁界に対して反平行な方向
の交換バイアス磁界を発生することとなる。このとき、
一対の反強磁性膜３，３は、交換バイアス磁界の大きさ
がセンス電流磁界の大きさに対して略同程度となるよう
に成膜される。この一対の反強磁性膜３，３において、
交換バイアス磁界の大きさは、例えば、材料、膜厚、等
を考慮することにより制御される。
【００３４】そして、この交換バイアス磁界は、磁気抵
抗効果層１０，１１に対して一方向異方性を付与すると
ともに、上述したセンス電流磁界を相殺することができ
る。すなわち、このＭＲ素子１では、交換バイアス磁界
が磁気抵抗効果膜１０，１１に対して一方向異方性を付
与することにより磁気抵抗効果膜１０，１１を磁気的に
安定化する。また、このＭＲ素子１では、交換バイアス
磁界がセンス電流磁界を相殺することにより磁気抵抗効
果膜１０，１１に対して実効的異方性磁界を増大しない
ように作用する。
【００３５】また、このＭＲ素子１では、磁気抵抗効果
膜１０，１１が上述した反強磁性膜３と同様な手法を用
いて成膜されるため、磁気抵抗効果膜１０，１１に一軸
磁気異方性もまた付与されることとなる。
【００３６】さらに、このＭＲ素子１では、非磁性絶縁
膜１２もまた上述した反強磁性膜３と同様に成膜され
る。そして、この非磁性絶縁膜１２は、第１の磁気抵抗
効果膜１０と第２の磁気抵抗効果膜１１とを絶縁するた
め、これら層間に交換結合を発生させずに静磁結合を形
成させる。そして、第１の磁気抵抗効果膜１０と第２の
磁気抵抗効果膜１１とは、その層間に静磁結合が形成さ
れることによって、互いに磁気的安定性を向上させるこ
ととなる。
【００３７】ここで、上述したＭＲ素子１に関して、上
述した一対の反強磁性膜３，３から発生する交換バイア
ス磁界が実効的異方性磁界を相殺して、ＭＲ素子１の感
度が向上するか否かを検証する実験を示す。
【００３８】この実験は、磁気抵抗効果膜１０，１１に
対して反強磁性膜３からの交換バイアス磁界を印加した
状態で、これと平行又は反平行にセンス電流磁界に相当
する外部バイアス磁界を印加して、交換バイアス磁界と
直交する方向からＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetmet
er）により磁気特性を測定することにより行った。すな
わち、この実験では、より急峻な傾きを有する磁化曲線
を示す場合、交換バイアス磁界と外部バイアス磁界とが
相殺されたものとする。
【００３９】なお、本実験において、外部バイアス磁界
の方向は、交換バイアス磁界に対して反平行である場合
にはマイナスとし、交換バイアス磁界に対して平行であ
る場合にはプラスとする。また、本実験では、−３４
（Ｏｅ），０（Ｏｅ），＋３４（Ｏｅ）の３種の外部バ
イアス磁界を用いて行い、それぞれの場合について、磁
気特性を調べた。
【００４０】この実験の結果を図２に示す。この図２か
ら明らかなように、外部バイアス磁界が−３４（Ｏｅ）
である場合、磁気抵抗効果膜１０，１１は、最も急峻な
磁化曲線を示した。そして、磁気抵抗効果膜１０，１１
は、外部バイアス磁界が＋３４（Ｏｅ）である場合、最
も緩やかな磁化曲線を示した。
【００４１】このことから、交換バイアス磁界と外部バ
イアス磁界とは、互いの磁化方向が反平行である場合に
は相殺し合うことが明らかとなった。すなわち、本発明
に係るＭＲ素子１においても、反強磁性膜３から発生す
る交換バイアス磁界の方向が、センス電流磁界の方向と
反平行とされることによって、センス電流磁界を打ち消
すことができる。これによって、このＭＲ素子１は、磁
気抵抗効果膜１０，１１に対する実効的異方性磁界を打
ち消すことができ、より高感度なものとなることが判
る。
【００４２】このとき、反強磁性膜３から発生する交換
バイアス磁界の大きさは、センス電流磁界よりも大とさ
れることが好ましい。交換バイアス磁界は、その大きさ
がセンス電流磁界よりも大とされることによって、ＭＲ
素子１全体を磁気的に安定化することができる。
【００４３】以上のように構成された本発明に係る磁気
抵抗効果素子１は、例えば、以下に記載するように磁気
記録媒体に記録された信号磁界を再生する磁気抵抗効果
型磁気ヘッド２０（以下、ＭＲヘッドとよぶ。）に用い
られる。
【００４４】このＭＲ素子１を用いたＭＲヘッド２０
は、図３に示すように、下層シールド２１と、この下層
シールド２１上に積層された下部ギャップ２２と、この
下部ギャップ２２上に積層され、先端部電極２３と後端
部電極２４とからなる一対の電極４Ａ，４Ｂを有するＭ
Ｒ素子１と、ＭＲ素子１上に積層された上層シールド２
５とを備える。また、このＭＲヘッド２０には、ＭＲ素
子１の上方にバイアス磁界を発生させるバイアス磁界導
体層２６が設けられている。なお、このＭＲヘッド２０
は、ＭＲ素子１の上面にＡｌ2Ｏ3等よりなる保護層２７
を備える。
【００４５】そして、このＭＲヘッド２０は、磁気記録
媒体に記録された磁気信号を再生するものである。この
ＭＲヘッド２０では、図３中矢印Ａで示す側面に磁気記
録媒体が摺動し、磁気記録媒体に記録された信号磁界が
入力する。このとき、ＭＲヘッド２０では、ＭＲ素子１
がこの信号磁界の感磁部となる。
【００４６】また、ＭＲヘッド２０において、下層シー
ルド２１と上層シールド２５とは磁性材料からなり、下
部ギャップ２２は非磁性絶縁材料からなり、後端部電極
２４は電気的に良導体である非磁性材料からなる。そし
て、下層シールド２１、上層シールド２５、下部ギャッ
プ２２及び先端部電極２３は、磁気記録媒体からの信号
磁界のうち、再生対象外の磁界がＭＲ素子１に引き込ま
れないように機能する。すなわち、このＭＲヘッド２０
では、下部ギャップ２２及び先端部電極２３がＭＲ素子
１の上下方向に配されているため、磁気記録媒体からの
信号磁界のうち、再生対象外の磁界は下層シールド２１
及び上層シールド２５に導かれる。これにより、ＭＲ素
子１は、再生対象の磁界だけを引き込むことができる。
【００４７】さらに、このＭＲヘッド２０において、バ
イアス磁界導体層２６は、信号磁界を再生する際に所定
の電流が供給されることによって、バイアス磁界を発生
する。そして、バイアス磁界導体層２６は、ＭＲ素子１
に対して所定のバイアス磁界を印加することによって、
ＭＲ素子１の抵抗変化が信号磁界の変化に対して線形性
を有するようにする。これにより、ＭＲ素子１を有する
ＭＲヘッド２０は、信号磁界に対して歪みが小さく高感
度なものとなる。
【００４８】そして、ＭＲ素子１は、ＭＲヘッド２０に
磁気記録媒体が対接した状態で、その長手方向が磁気記
録媒体に垂直となるように配されている。このＭＲ素子
１は、この状態で非磁性絶縁体内に埋め込まれて構成さ
れている。また、このＭＲ素子１は、長手方向の両端部
に先端部電極２３と後端部電極２４とからなる一対の電
極４Ａ，４Ｂを有している。この一対の電極４Ａ，４Ｂ
は、磁気記録媒体摺動面側の先端部４Ａを先端部電極２
３とし、その反対側の後端部４Ｂを後端部電極２４とす
る。
【００４９】以上のように構成された本発明に係るＭＲ
素子１を備えるＭＲヘッド２０は、磁気記録媒体からの
信号磁界を再生する際、ＭＲ素子１が上述したような構
成とされているために、信号磁界を高感度に再生するこ
とができる。すなわち、このＭＲヘッド２０では、ＭＲ
素子１に供給されるセンス電流から発生するセンス電流
磁界を一対の反強磁性膜３，３から発生する交換バイア
ス磁界により相殺することができ、ＭＲ素子１に対して
実効的異方性磁界を増大することがない。したがって、
このＭＲヘッド２０は、信号磁界を高感度に再生するこ
とができる。しかも、このＭＲヘッド２０では、より大
きな再生出力を得るためにセンス電流密度を増大したと
しても、交換バイアス磁界をセンス電流磁界の大きさに
応じて大きくすることにより実効的異方性磁界を低減さ
せることができるため、信号磁界を高感度に再生するこ
とができる。
【００５０】上述した第１の実施の形態に係るＭＲ素子
１では、磁界検出部が磁気抵抗効果層２として一対の磁
気抵抗効果膜１０，１１を有するものとしたが、本発明
は、このような構成に限定されるものではない。すなわ
ち、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、図４に示すよう
に、第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子３０（以
下、ＭＲ素子３０とする。）であってもよい。
【００５１】この第２の実施の形態に係るＭＲ素子３０
は、磁界検出部が１層の磁気抵抗効果膜３１を有するよ
うな構成とされる。なお、この第２の実施の形態に係る
ＭＲ素子３０において、上述した第１の実施の形態に係
るＭＲ素子１と同一の部材に関しては、同一の符号を付
することによりその構成及び動作の詳細な説明を省略す
る。
【００５２】このＭＲ素子３０は、図４に示すように、
略矩形に形成された磁気抵抗効果層２と、この磁気抵抗
効果層２に隣接して配される反強磁性膜３と、この磁気
抵抗効果層２の長手方向の両端部に設けられた一対の電
極４Ａ，４Ｂとから構成されている。
【００５３】このＭＲ素子３０において、磁界検出部
は、磁気抵抗効果安定化膜３２と、この磁気抵抗効果安
定化膜３２上に積層された非磁性絶縁膜３３と、この非
磁性絶縁膜３３上に積層された磁気抵抗効果膜３１とか
ら構成されている。この磁気抵抗効果安定化層３２は、
Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ等のアモルファス磁性体、又はＣｏ−
Ｃｒ−Ｐｔ等の硬磁性体からなり、磁気抵抗効果膜３１
を磁気的に安定化するように作用する。
【００５４】そして、このＭＲ素子３０では、磁気抵抗
効果膜３１の非磁性絶縁膜３３と接する面とは反対の面
側に反強磁性膜３が設けられている。この反強磁性膜３
は、上述した第１の実施の形態に係るＭＲ素子の場合と
同様に成膜される。このため、反強磁性膜３は、図４中
Ｃで示す方向の交換バイアス磁界を発生することとな
る。このとき、反強磁性膜３は、交換バイアス磁界の大
きさがセンス電流磁界の大きさに対して略同程度となる
ように成膜される。
【００５５】そして、この交換バイアス磁界は、磁気抵
抗効果層２に対して一方向異方性を付与するとともに、
センス電流磁界を相殺することができる。すなわち、こ
のＭＲ素子３０では、交換バイアス磁界が磁気抵抗効果
膜３１に対して一方向異方性を付与することにより磁気
抵抗効果膜３１を磁気的に安定化する。また、このＭＲ
素子３０では、交換バイアス磁界がセンス電流磁界を相
殺することにより磁気抵抗効果膜３１に対して実効的異
方性磁界を印加しないように作用する。
【００５６】このＭＲ素子３０では、磁気抵抗効果膜３
１が上述した反強磁性膜３と同様な手法を用いて成膜さ
れるため、磁気抵抗効果膜３１に一軸磁気異方性もまた
付与されることとなる。
【００５７】以上のように構成された第２の実施の形態
に係るＭＲ素子３０は、上述した第１の実施の形態に係
るＭＲ素子１と同様に、信号磁界等の外部磁界を高感度
に検出することができる。また、このＭＲ素子３０は、
上述した第１の実施の形態に係るＭＲ素子１と同様に、
磁気記録媒体に記録された信号磁界を再生する磁気抵抗
効果型磁気ヘッドに用いられることができる。
【００５８】また、本発明に係る実施の形態は、上述し
たような異方性磁気抵抗効果を用いたものに限定され
ず、第３の実施の形態として示すような巨大磁気抵抗効
果を用いた磁気抵抗効果素子であってもよい。なお、こ
の第３の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子において、
上述した実施の形態と同一の部材に関しては、同一の符
号を付することによりその構成及び動作の詳細な説明は
省略する。
【００５９】この第３の実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子４０（以下、ＭＲ素子４０と呼ぶ。）は、図５に示
すように、略矩形に形成された磁気抵抗効果層２と、こ
の磁気抵抗効果層２に隣接して配される反強磁性膜３，
３と、この磁気抵抗効果層２の長手方向の両端部に設け
られた一対の電極４Ａ，４Ｂとから構成されている。
【００６０】ここで、磁気抵抗効果層２は、巨大磁気抵
抗効果を利用したスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果層
４１であり、固定層４２と、この固定層４２上に積層さ
れた非磁性導電層４３と、非磁性導電層４３上に積層さ
れた軟磁性層４４とから構成される磁界検出部である。
この巨大磁気抵抗効果層４１において、固定層４２は、
ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、或いはＮｉＦｅと
Ｃｏとの複合磁性層等からなる。また、非磁性導電層４
３は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｒｕ等の非磁性導電材料からなる。
さらに、軟磁性層４４は、ＮｉＦｅ等の軟磁性材料から
なる。
【００６１】この巨大磁気抵抗効果層４１は、一対の反
強磁性膜により膜厚方向に挟持されている。このとき、
固定層４２に接して配される反強磁性膜３は、その磁化
方向が固定層４２の磁化方向と略同一とされてなる。ま
た、軟磁性層４４に接して配される反強磁性膜３は、そ
の磁化方向が軟磁性膜４４の磁化方向と略反平行とされ
てなる。
【００６２】これにより、固定層４２に接して配される
反強磁性膜３は、交換バイアス磁界により固定層４２の
磁化方向を巨大磁気抵抗効果層４１の長手方向に固定す
る。そして、軟磁性層４４に接して配される反強磁性膜
３は、交換バイアス磁界により軟磁性層４４に対して交
換バイアス磁界を印加することによって、センス電流磁
界を相殺して、実効的異方性磁界を低減させる。
【００６３】この巨大磁気抵抗効果層４１からなる磁気
抵抗効果層２では、信号磁界等の外部磁界に対して軟磁
性層４４の磁化方向が変化し、固定層４２の磁化方向は
変化しない。そして、この巨大磁気抵抗効果層４１で
は、固定層の磁化方向と軟磁性層の磁化方向とのなす角
度に応じて、センス電流に対する抵抗値が変化する。こ
れにより、このＭＲ素子４０は、外部磁界を検出するこ
とができる。
【００６４】したがって、この第３の実施の形態に係る
ＭＲ素子４０は、上述した第１の実施の形態に係るＭＲ
素子１と同様に、信号磁界等の外部磁界を高感度に検出
することができる。また、このＭＲ素子４０は、上述し
た第１の実施の形態に係るＭＲ素子１と同様に、磁気記
録媒体に記録された信号磁界を再生するＭＲヘッドに用
いることができる。
【００６５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明に係
る磁気抵抗効果素子は、反強磁性膜から発生する交換バ
イアス磁界により磁気抵抗効果層に供給されるセンス電
流から発生するセンス電流磁界のうち、磁気抵抗効果膜
に印加されるセンス電流磁界を相殺することができる。
これにより、この磁気抵抗効果素子は、センス電流磁界
による実効的な異方性磁界が磁気抵抗効果層において増
大されることなく、外部磁界を高感度に検出することが
できる。
【００６６】また、本発明に係る磁気抵抗効果素子で
は、高密度なセンス電流を用いて外部磁界を検出する際
にも、交換バイアス磁界がセンス電流磁界を少なくとも
一部相殺している。このため、この磁気抵抗効果素子
は、実効的な異方性磁界による磁気抵抗効果層への影響
を低くすることができ、外部磁界を高感度に検出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気抵抗効果素子の要部斜視図で
ある。
【図２】交換バイアス磁界がセンス電流磁界を相殺する
ことを説明するための特性図である。
【図３】本発明に係る磁気抵抗効果素子を備える磁気抵
抗効果型磁気ヘッドの要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子の要部斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子の要部斜視図である。
【図６】従来の磁気抵抗効果素子の一例を模式的に表す
平面図である。
【符号の説明】
１，３０，４０ 磁気抵抗効果素子、２ 磁気抵抗効果
層、３ 反強磁性膜 ４電極、２０ 磁気抵抗効果型磁
気ヘッド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜を有
    し、センス電流が外部磁界に対して略平行に供給される
    磁界検出部と、 上記磁界検出部の磁気抵抗効果膜に隣接して配される反
    強磁性膜とを備え、 上記反強磁性膜から発生する磁界の方向は、センス電流
    から発生するセンス電流磁界のうち、上記磁界検出部の
    磁気抵抗効果膜に印加されるセンス電流磁界の方向に対
    して略反平行とされることを特徴とする磁気抵抗効果素
    子。
  2. 【請求項２】 上記磁界検出部は、非磁性絶縁層を介し
    て積層される一対の磁気抵抗効果膜からなることを特徴
    とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
  3. 【請求項３】 上記磁界検出部は、非磁性絶縁層を介し
    て硬磁性膜と磁気抵抗効果膜とが積層されてなることを
    特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
  4. 【請求項４】 上記磁界検出部は、非磁性絶縁層を介し
    て固定層と自由層とが積層されてなるスピンバルブ型の
    巨大磁気抵抗効果膜であることを特徴とする請求項１記
    載の磁気抵抗効果素子。
  5. 【請求項５】 上記反強磁性膜から発生する磁界は、上
    記磁界検出部に供給されるセンス電流から発生する磁界
    よりも大とされることを特徴とする請求項１記載の磁気
    抵抗効果素子。
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