JPH11329838A - 磁気抵抗効果膜 - Google Patents
磁気抵抗効果膜Info
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- JPH11329838A JPH11329838A JP13618198A JP13618198A JPH11329838A JP H11329838 A JPH11329838 A JP H11329838A JP 13618198 A JP13618198 A JP 13618198A JP 13618198 A JP13618198 A JP 13618198A JP H11329838 A JPH11329838 A JP H11329838A
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- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3218—Exchange coupling of magnetic films via an antiferromagnetic interface
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣｒＭｎＰｔ反強磁性層の組成を最適な値と
し、従来にない大きな交換結合磁界が得られる磁気抵抗
効果膜を提供する。 【解決手段】 非磁性層を介して対向して積層されてい
る強磁性体層の内、一方の強磁性体層に隣接して反強磁
性体層が設けられている磁気抵抗効果膜において、前記
反強磁性体層の組成が一般式Ｃｒx Ｍｎy Ｐｔz (x, y,
z: atomic%) で表される合金からなり、このx, y, z
は32≦ x≦ 50 、 36 ≦ y≦ 53 、11 ≦ z≦ 17 、 x+
y+z = 100を満足するものである。
し、従来にない大きな交換結合磁界が得られる磁気抵抗
効果膜を提供する。 【解決手段】 非磁性層を介して対向して積層されてい
る強磁性体層の内、一方の強磁性体層に隣接して反強磁
性体層が設けられている磁気抵抗効果膜において、前記
反強磁性体層の組成が一般式Ｃｒx Ｍｎy Ｐｔz (x, y,
z: atomic%) で表される合金からなり、このx, y, z
は32≦ x≦ 50 、 36 ≦ y≦ 53 、11 ≦ z≦ 17 、 x+
y+z = 100を満足するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に設けられ
ており、Ｃｕ等の非磁性層を介して対向して積層されて
いる強磁性体層と、一方の強磁性体層に隣接して設けら
れている反強磁性体層とを有する磁気抵抗効果膜に関
し、特に交換結合磁界の大きい磁気抵抗効果膜の構成に
関するものである。
ており、Ｃｕ等の非磁性層を介して対向して積層されて
いる強磁性体層と、一方の強磁性体層に隣接して設けら
れている反強磁性体層とを有する磁気抵抗効果膜に関
し、特に交換結合磁界の大きい磁気抵抗効果膜の構成に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録分野における技術の革新には目
を見張るものがある。記録密度の高密度化を例に取って
みても、ここ十年あまりのあいだ、年率約６０％の高い
成長が達成されてきた。さらに、今後ともこの成長率が
続くことが予想されている。磁気ヘッドは磁気記録密度
１Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 前後を越える付近から異方性磁気抵
抗効果膜を検出素子に用いた録再分離型ヘッドであるＭ
Ｒヘッドが急速に適用されるようになってきた。しか
し、３〜４Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 以上の高記録密度化が進む
と、このタイプのＭＲヘッドでは再生出力が不足してし
まうことが懸念され、新しい原理による磁気ヘッドの開
発が始められている。
を見張るものがある。記録密度の高密度化を例に取って
みても、ここ十年あまりのあいだ、年率約６０％の高い
成長が達成されてきた。さらに、今後ともこの成長率が
続くことが予想されている。磁気ヘッドは磁気記録密度
１Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 前後を越える付近から異方性磁気抵
抗効果膜を検出素子に用いた録再分離型ヘッドであるＭ
Ｒヘッドが急速に適用されるようになってきた。しか
し、３〜４Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 以上の高記録密度化が進む
と、このタイプのＭＲヘッドでは再生出力が不足してし
まうことが懸念され、新しい原理による磁気ヘッドの開
発が始められている。
【０００３】そのアプローチの一つとして、ＭＲヘッド
の検出素子を形成する異方性磁気抵抗効果膜の高感度化
が最短の方法と考えられている。異方性磁気抵抗効果膜
の磁気抵抗の変化率は従来技術によると高々２〜３％で
あるが、この変化率を一挙に数倍に高めるには現状の材
料と構成では限界が見えてきた。また、新たな材料開発
を行うには多大な時間と労力を必要とするとみられてい
る。しかし、強磁性体と反強磁性体の薄膜を組み合わせ
ると、従来にない大きな磁気抵抗効果が得られることが
最近報告され、この方面の研究開発が活発化している。
現在もっとも注目されているのは、巨大磁気抵抗効果を
用いたスピンバルブ膜が有力視されているもので、次期
MRヘッドの検出素子としての実用化検討が始まってい
る。
の検出素子を形成する異方性磁気抵抗効果膜の高感度化
が最短の方法と考えられている。異方性磁気抵抗効果膜
の磁気抵抗の変化率は従来技術によると高々２〜３％で
あるが、この変化率を一挙に数倍に高めるには現状の材
料と構成では限界が見えてきた。また、新たな材料開発
を行うには多大な時間と労力を必要とするとみられてい
る。しかし、強磁性体と反強磁性体の薄膜を組み合わせ
ると、従来にない大きな磁気抵抗効果が得られることが
最近報告され、この方面の研究開発が活発化している。
現在もっとも注目されているのは、巨大磁気抵抗効果を
用いたスピンバルブ膜が有力視されているもので、次期
MRヘッドの検出素子としての実用化検討が始まってい
る。
【０００４】スピンバルブ膜は一般に、基板上に第一の
強磁性体層（自由層）、非磁性層、第二の強磁性体層
（固定層）、反強磁性体層の順に積層した基本構造を持
つものである。このような多層膜であるスピンバルブ膜
は、第一と第二の強磁性体層の間に非磁性層を介在さ
せ、強磁性体層のどちらか一方に反強磁性体層を密着さ
せるものである。この構成では、第二の強磁性体層に反
強磁性体層を密着させることにより、第一と第二の強磁
性体層間に巨大磁気抵抗効果を発現させている。この巨
大磁気抵抗効果は、非磁性層により分離された第一の強
磁性体層と第二の強磁性体層間の磁化の相対角度が、外
部印加磁界が加わることによりその外部磁界強さに応じ
て変化し、その結果電気抵抗が増減するものである。こ
のスピンバルブ膜が持つ電気抵抗の変化率、即ち感度は
ＮｉＦｅ膜による異方性磁気抵抗効果より高く、７〜８
％に達することが報告されている。そのうえ、第一の強
磁性体層（自由層）には軟磁気特性の優れたＮｉＦｅ合
金やＣｏ基合金を用いることによって、磁気記録媒体か
らの信号磁界が２０〜３０Ｏｅの弱い磁界でも十分に大
きな磁気抵抗の変化率を得ることができるものである。
強磁性体層（自由層）、非磁性層、第二の強磁性体層
（固定層）、反強磁性体層の順に積層した基本構造を持
つものである。このような多層膜であるスピンバルブ膜
は、第一と第二の強磁性体層の間に非磁性層を介在さ
せ、強磁性体層のどちらか一方に反強磁性体層を密着さ
せるものである。この構成では、第二の強磁性体層に反
強磁性体層を密着させることにより、第一と第二の強磁
性体層間に巨大磁気抵抗効果を発現させている。この巨
大磁気抵抗効果は、非磁性層により分離された第一の強
磁性体層と第二の強磁性体層間の磁化の相対角度が、外
部印加磁界が加わることによりその外部磁界強さに応じ
て変化し、その結果電気抵抗が増減するものである。こ
のスピンバルブ膜が持つ電気抵抗の変化率、即ち感度は
ＮｉＦｅ膜による異方性磁気抵抗効果より高く、７〜８
％に達することが報告されている。そのうえ、第一の強
磁性体層（自由層）には軟磁気特性の優れたＮｉＦｅ合
金やＣｏ基合金を用いることによって、磁気記録媒体か
らの信号磁界が２０〜３０Ｏｅの弱い磁界でも十分に大
きな磁気抵抗の変化率を得ることができるものである。
【０００５】さらに、非常に薄い反強磁性体層を強磁性
体層に隣接して設けると、交換結合作用が生じその強磁
性体層の磁化の向きが固定される。この交換結合作用に
よって生じる磁界は、交換結合磁界Ｈｅｘと呼ばれる一
方向性の異方性磁界である。この交換結合作用が強いこ
と、即ち交換結合磁界Ｈｅｘが高いほどスピンバルブ膜
の特性は良好と評価される。
体層に隣接して設けると、交換結合作用が生じその強磁
性体層の磁化の向きが固定される。この交換結合作用に
よって生じる磁界は、交換結合磁界Ｈｅｘと呼ばれる一
方向性の異方性磁界である。この交換結合作用が強いこ
と、即ち交換結合磁界Ｈｅｘが高いほどスピンバルブ膜
の特性は良好と評価される。
【０００６】反強磁性体層として、特開平2-61572 号公
報に記載されている鉄- マンガン合金膜、特開平6-7624
7 号公報に記載されているニッケル- マンガン合金膜な
どが知られているが、これらには材料上問題がある。磁
気記録再生装置に用いられる反強磁性体材料に必要な特
性は以下の５つである。（１）大きな結合磁界（２）１
５０℃以上の温度上昇に対して特性を保持する（３）５
０ｎｍ以下の厚さの薄膜で特性を発揮する（４）複雑な
異方性化プロセス、例えば長時間の熱処理などを必要と
しない（５）曝される環境に対する十分な耐食性、であ
る。上記の材料は以上の項目に照らし合わせると温度特
性、耐食性、プロセスの簡略さ等の点についての材料的
な問題を解決し切れていない。このような問題は高記録
密度の磁気記録再生装置の実現、特に装置としての信頼
性を実現することを著しく困難にしていた。
報に記載されている鉄- マンガン合金膜、特開平6-7624
7 号公報に記載されているニッケル- マンガン合金膜な
どが知られているが、これらには材料上問題がある。磁
気記録再生装置に用いられる反強磁性体材料に必要な特
性は以下の５つである。（１）大きな結合磁界（２）１
５０℃以上の温度上昇に対して特性を保持する（３）５
０ｎｍ以下の厚さの薄膜で特性を発揮する（４）複雑な
異方性化プロセス、例えば長時間の熱処理などを必要と
しない（５）曝される環境に対する十分な耐食性、であ
る。上記の材料は以上の項目に照らし合わせると温度特
性、耐食性、プロセスの簡略さ等の点についての材料的
な問題を解決し切れていない。このような問題は高記録
密度の磁気記録再生装置の実現、特に装置としての信頼
性を実現することを著しく困難にしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
9-16923 号公報に示されているＣｒ30-70 Ｍｎ30-70 Ｐ
ｔ3-30(atomic %)合金薄膜で耐食性と温度特性に優れた
反強磁性体が見いだされた。しかるに残る課題は上記
（１）の大きな結合磁界である。何となれば公知例によ
るとＣｒＭｎＰｔ合金による結合磁界はＣｒＭｎＰｔ膜
の膜厚を３０ｎｍ以上と厚くしなければ十分な交換結合
磁界を得ることができない。また、磁気抵抗効果膜はそ
の使用状態において、１８０〜２００℃という高温にな
ることがあるので、その温度においても十分に大きな交
換結合磁界を持つ必要がある。従ってＣｒＭｎＰｔ合金
による交換結合磁界を更に向上することができ、しかも
高温においても大きな交換結合磁界を持てば膜厚を薄く
することができ、良好なスピンバルブ特性を得ることが
できる。
9-16923 号公報に示されているＣｒ30-70 Ｍｎ30-70 Ｐ
ｔ3-30(atomic %)合金薄膜で耐食性と温度特性に優れた
反強磁性体が見いだされた。しかるに残る課題は上記
（１）の大きな結合磁界である。何となれば公知例によ
るとＣｒＭｎＰｔ合金による結合磁界はＣｒＭｎＰｔ膜
の膜厚を３０ｎｍ以上と厚くしなければ十分な交換結合
磁界を得ることができない。また、磁気抵抗効果膜はそ
の使用状態において、１８０〜２００℃という高温にな
ることがあるので、その温度においても十分に大きな交
換結合磁界を持つ必要がある。従ってＣｒＭｎＰｔ合金
による交換結合磁界を更に向上することができ、しかも
高温においても大きな交換結合磁界を持てば膜厚を薄く
することができ、良好なスピンバルブ特性を得ることが
できる。
【０００８】従って本発明の目的は、反強磁性体層とし
てＣｒＭｎＰｔを用いたスピンバルブ膜の上に述べた問
題を解決するものであり、特にＣｒＭｎＰｔ反強磁性体
層の組成を最適な値とし、従来にない大きな交換結合磁
界が得られる磁気抵抗効果膜を提供することである。
てＣｒＭｎＰｔを用いたスピンバルブ膜の上に述べた問
題を解決するものであり、特にＣｒＭｎＰｔ反強磁性体
層の組成を最適な値とし、従来にない大きな交換結合磁
界が得られる磁気抵抗効果膜を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果膜
は、非磁性層を介して対向して積層されている強磁性体
層の内、一方の強磁性体層に隣接して反強磁性体層が設
けられているものにおいて、前記反強磁性体層の組成が
一般式Ｃｒx Ｍｎy Ｐｔz (x, y, z: atomic %) で表さ
れる合金からなり、このx, y, z は32≦ x≦ 50 、 36
≦ y≦ 53 、 11 ≦ z≦ 17 、 x+y+z = 100を満足する
ことを特徴とする。
は、非磁性層を介して対向して積層されている強磁性体
層の内、一方の強磁性体層に隣接して反強磁性体層が設
けられているものにおいて、前記反強磁性体層の組成が
一般式Ｃｒx Ｍｎy Ｐｔz (x, y, z: atomic %) で表さ
れる合金からなり、このx, y, z は32≦ x≦ 50 、 36
≦ y≦ 53 、 11 ≦ z≦ 17 、 x+y+z = 100を満足する
ことを特徴とする。
【００１０】本発明の磁気抵抗効果膜において、反強磁
性体層が隣接している前記強磁性体層はＣｏもしくはＣ
ｏ合金であることが好ましい。また、反強磁性体層はそ
の結晶構造が体心立方構造であり、基板面に（１１０）
面が配向していることが好ましい。反強磁性体層の（１
１０）面の面間隔が２．０９Ａ（オングストローム）以
下であることが好適である。
性体層が隣接している前記強磁性体層はＣｏもしくはＣ
ｏ合金であることが好ましい。また、反強磁性体層はそ
の結晶構造が体心立方構造であり、基板面に（１１０）
面が配向していることが好ましい。反強磁性体層の（１
１０）面の面間隔が２．０９Ａ（オングストローム）以
下であることが好適である。
【００１１】また本発明の磁気抵抗効果膜の製造におい
ては、基板上に設けられており、非磁性層を介して対向
して積層されている強磁性体層の内、一方の強磁性体層
に隣接して反強磁性体層が設けられているものにおい
て、前記基板上にＡｌあるいはＳｉターゲットを用いて
ＡＣ電圧を印加してスパッタした後、この基板上に磁気
抵抗効果膜を形成する。
ては、基板上に設けられており、非磁性層を介して対向
して積層されている強磁性体層の内、一方の強磁性体層
に隣接して反強磁性体層が設けられているものにおい
て、前記基板上にＡｌあるいはＳｉターゲットを用いて
ＡＣ電圧を印加してスパッタした後、この基板上に磁気
抵抗効果膜を形成する。
【００１２】また前記のＡｌあるいはＳｉターゲットを
用いてＡＣ電圧を印加してスパッタする際にＡｒとＯ2
の混合ガスを導入してスパッタすることがよい。また、
強磁性体層に隣接して設けられる反強磁性体層がＣｒＭ
ｎＰｔ合金あるいはＩｒＭｎ合金であることがよい。
用いてＡＣ電圧を印加してスパッタする際にＡｒとＯ2
の混合ガスを導入してスパッタすることがよい。また、
強磁性体層に隣接して設けられる反強磁性体層がＣｒＭ
ｎＰｔ合金あるいはＩｒＭｎ合金であることがよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の磁気抵抗効果膜を応用し
た磁気ヘッドの再生部は図１に示すような構造をしてい
る。すなわち、基板の上に下部シールド膜８、ギャップ
アルミナ膜９、磁気抵抗効果膜１０、ギャップアルミナ
膜１１、上部シールド膜１２の順に形成されている。従
って磁気抵抗効果膜１０はアルミナ膜上に成膜されてい
る。磁気抵抗効果膜１０は、図２に示すようにギャップ
アルミナ膜９の上に、Ｔａなどの下地膜層１、第一の強
磁性体層（自由層）２、非磁性層３、第二の強磁性体層
（固定層）４、反強磁性体層５、Ｔａなどの保護膜層６
の積層した基本構造を持つ。
た磁気ヘッドの再生部は図１に示すような構造をしてい
る。すなわち、基板の上に下部シールド膜８、ギャップ
アルミナ膜９、磁気抵抗効果膜１０、ギャップアルミナ
膜１１、上部シールド膜１２の順に形成されている。従
って磁気抵抗効果膜１０はアルミナ膜上に成膜されてい
る。磁気抵抗効果膜１０は、図２に示すようにギャップ
アルミナ膜９の上に、Ｔａなどの下地膜層１、第一の強
磁性体層（自由層）２、非磁性層３、第二の強磁性体層
（固定層）４、反強磁性体層５、Ｔａなどの保護膜層６
の積層した基本構造を持つ。
【００１４】この磁気抵抗効果膜１０は、本発明の一実
施態様としては、５ｎｍ厚のＴａ下地膜層１、５ｎｍ厚
のＮｉ81Ｆｅ19合金からなる第一の強磁性体層（自由
層）２、３ｎｍ厚のＣｕからなる非磁性層３、２．５ｎ
ｍ厚のＣｏからなる第二の強磁性体層（固定層）４、３
０〜４０ｎｍ厚のＣｒＭｎＰｔ合金からなる反強磁性体
層５となっている。
施態様としては、５ｎｍ厚のＴａ下地膜層１、５ｎｍ厚
のＮｉ81Ｆｅ19合金からなる第一の強磁性体層（自由
層）２、３ｎｍ厚のＣｕからなる非磁性層３、２．５ｎ
ｍ厚のＣｏからなる第二の強磁性体層（固定層）４、３
０〜４０ｎｍ厚のＣｒＭｎＰｔ合金からなる反強磁性体
層５となっている。
【００１５】本発明の磁気抵抗効果膜１０では、耐蝕性
の良いＣｒＭｎＰｔ合金を反強磁性体層５としており、
それに隣接する強磁性体層４をＣｏあるいはＣｏ合金と
するとともに、反強磁性体層５の組成を一般式Ｃｒx Ｍ
ｎy Ｐｔz (x, y, z: atomic%) で表される合金からな
り、このx, y, z は32≦ x≦ 50 、 36 ≦ y≦ 53 、11
≦ z≦ 17 、 x+y+z = 100を満足するようにすること
によって、大きな交換結合磁界と高い熱安定性を有する
スピンバルブ型磁気抵抗効果膜を実現し、この結果良好
な感度と信頼性を兼ね備えた磁気抵抗効果膜を持った磁
気ヘッドを得ることができる。反強磁性体層５に隣接し
ている第二の強磁性体層４の膜厚を２〜３．５ｎｍとす
ることが好適である。
の良いＣｒＭｎＰｔ合金を反強磁性体層５としており、
それに隣接する強磁性体層４をＣｏあるいはＣｏ合金と
するとともに、反強磁性体層５の組成を一般式Ｃｒx Ｍ
ｎy Ｐｔz (x, y, z: atomic%) で表される合金からな
り、このx, y, z は32≦ x≦ 50 、 36 ≦ y≦ 53 、11
≦ z≦ 17 、 x+y+z = 100を満足するようにすること
によって、大きな交換結合磁界と高い熱安定性を有する
スピンバルブ型磁気抵抗効果膜を実現し、この結果良好
な感度と信頼性を兼ね備えた磁気抵抗効果膜を持った磁
気ヘッドを得ることができる。反強磁性体層５に隣接し
ている第二の強磁性体層４の膜厚を２〜３．５ｎｍとす
ることが好適である。
【００１６】本発明の磁気抵抗効果膜１０を製造するに
当たって、ギャップアルミナ膜９としてアルミナ膜を８
００Ａ（オングストローム）厚に成膜した基板を用い
る。基板をスパッタチャンバーに搬送後、３×１０-7To
rrまで真空引きした後Ａｒガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガ
スを２０ｓｃｃｍの流量でチャンバー内に導入した。チ
ャンバー内に備えられたＡｌターゲットに１００ＷのＡ
Ｃ電力を投入し、２０秒から２分間放電させた。放電完
了後３分間真空引きした後磁気抵抗効果膜１０を以下の
様にして成膜した。磁気抵抗効果膜１０を構成する膜は
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により以下のように
製作した。アルゴン３mTorr から９mTorrの雰囲気中に
て、以下の材料を順次積層して製作した。スパッタリン
グターゲットとしてタンタル、ニッケル- １９ｗｔ％鉄
合金、銅、コバルト、クロム- マンガン- 白金の各ター
ゲットを用いた。
当たって、ギャップアルミナ膜９としてアルミナ膜を８
００Ａ（オングストローム）厚に成膜した基板を用い
る。基板をスパッタチャンバーに搬送後、３×１０-7To
rrまで真空引きした後Ａｒガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガ
スを２０ｓｃｃｍの流量でチャンバー内に導入した。チ
ャンバー内に備えられたＡｌターゲットに１００ＷのＡ
Ｃ電力を投入し、２０秒から２分間放電させた。放電完
了後３分間真空引きした後磁気抵抗効果膜１０を以下の
様にして成膜した。磁気抵抗効果膜１０を構成する膜は
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により以下のように
製作した。アルゴン３mTorr から９mTorrの雰囲気中に
て、以下の材料を順次積層して製作した。スパッタリン
グターゲットとしてタンタル、ニッケル- １９ｗｔ％鉄
合金、銅、コバルト、クロム- マンガン- 白金の各ター
ゲットを用いた。
【００１７】磁気抵抗効果膜は、各ターゲットを配置し
たカソードに各々高電圧を印加して装置内にプラズマを
発生させ順次各層を形成した。膜形成時には永久磁石を
用いて基板に平行におよそ７０Ｏｅの磁界を印加して一
軸異方性を持たせるとともに、クロム−マンガン−白金
膜の交換結合磁界の方向を印加磁界の方向に誘導した。
各層の形成条件を表１に示す。
たカソードに各々高電圧を印加して装置内にプラズマを
発生させ順次各層を形成した。膜形成時には永久磁石を
用いて基板に平行におよそ７０Ｏｅの磁界を印加して一
軸異方性を持たせるとともに、クロム−マンガン−白金
膜の交換結合磁界の方向を印加磁界の方向に誘導した。
各層の形成条件を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】磁気抵抗効果膜１０は、形成後に真空熱処
理装置内において熱処理を行った。熱処理は室温から所
定の温度たとえば２３０℃まで上昇し、所定の時間たと
えば３時間保持し、室温まで冷却して行った。上記昇
温、保持、および冷却の全工程において、基板の面内に
平行に３ｋＯｅの磁界を印加して行った。上記磁界の方
向は、膜形成時に永久磁石にて印加した磁界と平行な方
向とした。
理装置内において熱処理を行った。熱処理は室温から所
定の温度たとえば２３０℃まで上昇し、所定の時間たと
えば３時間保持し、室温まで冷却して行った。上記昇
温、保持、および冷却の全工程において、基板の面内に
平行に３ｋＯｅの磁界を印加して行った。上記磁界の方
向は、膜形成時に永久磁石にて印加した磁界と平行な方
向とした。
【００２０】
【実施例】２．５ｎｍ厚のＣｏ強磁性体層に隣接してＣ
ｒＭｎＰｔ反強磁性体層（４０ｎｍ厚）を設け、そのＣ
ｒＭｎＰｔ層の組成を変えて、その交換結合磁界Ｈｅｘ
（Ｏｅ）を組成に対してプロットしたものが図３であ
る。この図から明らかなように、交換結合磁界Ｈｅｘの
大きさはＣｒ組成およびＭｎ組成にはあまり依存せず、
白金量に依存して変化する。白金量が減少するに従い交
換結合磁界Ｈｅｘが大きくなっており、白金が１９ ato
mic % で交換結合磁界Ｈｅｘが１５０Ｏｅ程度であるの
に対して、白金が８ %では６５０Ｏｅの交換結合磁界が
得られている。
ｒＭｎＰｔ反強磁性体層（４０ｎｍ厚）を設け、そのＣ
ｒＭｎＰｔ層の組成を変えて、その交換結合磁界Ｈｅｘ
（Ｏｅ）を組成に対してプロットしたものが図３であ
る。この図から明らかなように、交換結合磁界Ｈｅｘの
大きさはＣｒ組成およびＭｎ組成にはあまり依存せず、
白金量に依存して変化する。白金量が減少するに従い交
換結合磁界Ｈｅｘが大きくなっており、白金が１９ ato
mic % で交換結合磁界Ｈｅｘが１５０Ｏｅ程度であるの
に対して、白金が８ %では６５０Ｏｅの交換結合磁界が
得られている。
【００２１】また、本発明のＣｒ43Ｍｎ41Ｐｔ16と、比
較例のＣｒ45Ｍｎ45Ｐｔ10について交換結合磁界Ｈｅｘ
の温度依存性を測定したものが図４である。室温での交
換結合磁界は、本発明の場合３７０Ｏｅ，比較例の場合
４３０Ｏｅと、白金量の少ない比較例の方が高い。しか
し、２００℃における交換結合磁界は白金を１６ atomi
c % 含む本発明の方が高い。また、交換結合磁界が消失
する温度、すなわちブロッキング温度は、本発明の場合
３２０℃であるのに対して、比較例では３００℃であ
る。
較例のＣｒ45Ｍｎ45Ｐｔ10について交換結合磁界Ｈｅｘ
の温度依存性を測定したものが図４である。室温での交
換結合磁界は、本発明の場合３７０Ｏｅ，比較例の場合
４３０Ｏｅと、白金量の少ない比較例の方が高い。しか
し、２００℃における交換結合磁界は白金を１６ atomi
c % 含む本発明の方が高い。また、交換結合磁界が消失
する温度、すなわちブロッキング温度は、本発明の場合
３２０℃であるのに対して、比較例では３００℃であ
る。
【００２２】ＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層の交換結合磁界
Ｈｅｘの厚さ依存性を測定した結果を図５に示してい
る。白金量の低いＣｒ46Ｍｎ46Ｐｔ8 反強磁性体層の場
合、４０ｎｍ以上の厚さで５００Ｏｅを超える交換結合
磁界が得られるが、膜厚を薄くするに従い急激に交換結
合磁界が小さくなり３０ｎｍ以下では、Ｃｒ35Ｍｎ52Ｐ
ｔ13、Ｃｒ43Ｍｎ41Ｐｔ16よりも低くなる。更に詳しく
調べた結果、白金量が１１％以上のときＣｒＭｎＰｔ膜
の膜厚を薄くしても交換結合磁界の減少を小さくでき
る。更に、白金量の高いＣｒ42Ｍｎ39Ｐｔ19反強磁性体
層の場合、膜厚が厚くなっても交換結合磁界は１２０〜
１３０Ｏｅと低いものである。
Ｈｅｘの厚さ依存性を測定した結果を図５に示してい
る。白金量の低いＣｒ46Ｍｎ46Ｐｔ8 反強磁性体層の場
合、４０ｎｍ以上の厚さで５００Ｏｅを超える交換結合
磁界が得られるが、膜厚を薄くするに従い急激に交換結
合磁界が小さくなり３０ｎｍ以下では、Ｃｒ35Ｍｎ52Ｐ
ｔ13、Ｃｒ43Ｍｎ41Ｐｔ16よりも低くなる。更に詳しく
調べた結果、白金量が１１％以上のときＣｒＭｎＰｔ膜
の膜厚を薄くしても交換結合磁界の減少を小さくでき
る。更に、白金量の高いＣｒ42Ｍｎ39Ｐｔ19反強磁性体
層の場合、膜厚が厚くなっても交換結合磁界は１２０〜
１３０Ｏｅと低いものである。
【００２３】これらの結果から、ＣｒＭｎＰｔ反強磁性
体層の白金量が１１〜１７ atomic% の範囲で、交換結
合磁界が大きく、温度が２００℃以上においても大きな
値を示す。また、反強磁性体層の厚さが３０ｎｍ以下に
薄くなっても、大きな値を示すことがわかる。
体層の白金量が１１〜１７ atomic% の範囲で、交換結
合磁界が大きく、温度が２００℃以上においても大きな
値を示す。また、反強磁性体層の厚さが３０ｎｍ以下に
薄くなっても、大きな値を示すことがわかる。
【００２４】次に、Ｍｎ量の影響を調べるために、白金
を１３ atomic % に固定して、Ｍｎ量を３６ atomic %
から５５ atomic % まで変えて、その交換結合磁界Ｈｅ
ｘのＭｎ量依存性を調べた結果を図６に示した。Ｍｎ量
が３６〜５５ atomic % の範囲で交換結合磁界は２５０
Ｏｅ以上となっているが、好ましいＭｎ量の範囲は３７
〜５３ atomic % である。
を１３ atomic % に固定して、Ｍｎ量を３６ atomic %
から５５ atomic % まで変えて、その交換結合磁界Ｈｅ
ｘのＭｎ量依存性を調べた結果を図６に示した。Ｍｎ量
が３６〜５５ atomic % の範囲で交換結合磁界は２５０
Ｏｅ以上となっているが、好ましいＭｎ量の範囲は３７
〜５３ atomic % である。
【００２５】図６の結果を図３に適用することによっ
て、ＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層の組成を一般式Ｃｒx Ｍ
ｎy Ｐｔz (x, y, z: atomic %) で表したとき、このx,
yは32≦ x≦ 50 、 36 ≦ y≦ 53 が好ましく、また上
の結果から白金量は 11 ≦ z≦17 となる。
て、ＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層の組成を一般式Ｃｒx Ｍ
ｎy Ｐｔz (x, y, z: atomic %) で表したとき、このx,
yは32≦ x≦ 50 、 36 ≦ y≦ 53 が好ましく、また上
の結果から白金量は 11 ≦ z≦17 となる。
【００２６】本発明のＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層は熱処
理によって（１１０）面の面間隔が変わる。熱処理後の
Ｘ線回折測定から得られた（１１０）面間隔と交換結合
磁界Ｈｅｘの関係を測定した結果を図７に示す。面間隔
が２．０９Ａ以下で急激に交換結合磁界が大きくなるの
で、２．０９Ａ以下が好ましい。
理によって（１１０）面の面間隔が変わる。熱処理後の
Ｘ線回折測定から得られた（１１０）面間隔と交換結合
磁界Ｈｅｘの関係を測定した結果を図７に示す。面間隔
が２．０９Ａ以下で急激に交換結合磁界が大きくなるの
で、２．０９Ａ以下が好ましい。
【００２７】本発明の磁気抵抗効果膜を成膜するに当た
って、成膜前の基板の表面処理条件による交換結合磁界
Ｈｅｘへの影響を調べた。その結果を表２に示す。アル
ミナ膜を８００Ａ厚に成膜した基板を用い、表面処理と
して、３×１０-7Torrまで真空引きした後Ａｒガスを３
０ｓｃｃｍ、酸素ガスを２０ｓｃｃｍの流量でスパッタ
チャンバー内に導入し、チャンバー内に備えられたＡｌ
ターゲットに１００〜２００ＷのＡＣ電力を投入し、３
０秒から３分間放電させた。放電完了後上に述べたのと
同様にして磁気抵抗効果膜を成膜したものを表２では実
施例としている。同じ基板を用いて、基板の表面処理と
して従来から用いられているイオンミリング法で行った
後、磁気抵抗効果膜を成膜したものを比較例としてい
る。表２から明らかなように、本発明によれば交換結合
磁界が従来例に比べて大きくすることができた。
って、成膜前の基板の表面処理条件による交換結合磁界
Ｈｅｘへの影響を調べた。その結果を表２に示す。アル
ミナ膜を８００Ａ厚に成膜した基板を用い、表面処理と
して、３×１０-7Torrまで真空引きした後Ａｒガスを３
０ｓｃｃｍ、酸素ガスを２０ｓｃｃｍの流量でスパッタ
チャンバー内に導入し、チャンバー内に備えられたＡｌ
ターゲットに１００〜２００ＷのＡＣ電力を投入し、３
０秒から３分間放電させた。放電完了後上に述べたのと
同様にして磁気抵抗効果膜を成膜したものを表２では実
施例としている。同じ基板を用いて、基板の表面処理と
して従来から用いられているイオンミリング法で行った
後、磁気抵抗効果膜を成膜したものを比較例としてい
る。表２から明らかなように、本発明によれば交換結合
磁界が従来例に比べて大きくすることができた。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気抵抗
効果膜によれば反強磁性体層の厚さが３０ｎｍ以下であ
っても大きな交換結合磁界Ｈｅｘが得られ、それが２０
０℃という高温になっても大きく低下しないものであ
る。このように本発明によれば磁気抵抗効果膜は大きな
交換結合磁界を持つので、良好なスピンバルブ特性が得
られ、高密度磁気記録の再生ヘッドとして高出力で特性
の安定したものが実現できる。
効果膜によれば反強磁性体層の厚さが３０ｎｍ以下であ
っても大きな交換結合磁界Ｈｅｘが得られ、それが２０
０℃という高温になっても大きく低下しないものであ
る。このように本発明によれば磁気抵抗効果膜は大きな
交換結合磁界を持つので、良好なスピンバルブ特性が得
られ、高密度磁気記録の再生ヘッドとして高出力で特性
の安定したものが実現できる。
【図１】本発明の磁気抵抗効果膜を応用した磁気ヘッド
の再生部の概略図である。
の再生部の概略図である。
【図２】本発明の磁気抵抗効果膜の一実施態様の概略図
である。
である。
【図３】ＣｒＭｎＰｔ組成と交換結合磁界の関係を示す
図である。
図である。
【図４】ＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層の交換結合磁界の温
度依存性を示すグラフである。
度依存性を示すグラフである。
【図５】ＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層の交換結合磁界の厚
さ依存性を示すグラフである。
さ依存性を示すグラフである。
【図６】ＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層の交換結合磁界のＭ
ｎ量(atomic %)との関係を示すグラフである。
ｎ量(atomic %)との関係を示すグラフである。
【図７】ＣｒＭｎＰｔ反強磁性体層の交換結合磁界の
（１１０）面間隔との関係を示すグラフである。
（１１０）面間隔との関係を示すグラフである。
１ 下地膜層 ２ 第一の強磁性体層（自由層） ３ 非磁性層 ４ 第二の強磁性体層（固定層） ５ 反強磁性体層 ６ 保護膜層 ８ 下部シールド膜 ９、１１ ギャップアルミナ膜 １０ 磁気抵抗効果膜 １２ 上部シールド膜
Claims (4)
- 【請求項１】 非磁性層を介して対向して積層されてい
る強磁性体層の内、一方の強磁性体層に隣接して反強磁
性体層が設けられている磁気抵抗効果膜において、前記
反強磁性体層の組成が一般式Ｃｒx Ｍｎy Ｐｔz (x, y,
z: atomic %) で表される合金からなり、このx, y, z
は32≦ x≦ 50 、 36 ≦ y≦ 53 、 11 ≦ z≦ 17 、 x
+ y+ z = 100を満足することを特徴とする磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項２】 反強磁性体層が隣接している前記強磁性
体層はＣｏもしくはＣｏ合金であることを特徴とする請
求項１記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項３】 前記反強磁性体層はその結晶構造が体心
立方構造であり、基板面に（１１０）面が配向している
ことを特徴とする請求項１あるいは２記載の磁気抵抗効
果膜。 - 【請求項４】 前記反強磁性体層の（１１０）面の面間
隔が２．０９Ａ（オングストローム）以下であることを
特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13618198A JPH11329838A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 磁気抵抗効果膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13618198A JPH11329838A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 磁気抵抗効果膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329838A true JPH11329838A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15169244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13618198A Withdrawn JPH11329838A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 磁気抵抗効果膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11329838A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498707B1 (en) * | 1999-04-20 | 2002-12-24 | Seagate Technology, Llc | Giant magnetoresistive sensor with a CrMnPt pinning layer and a NiFeCr seed layer |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13618198A patent/JPH11329838A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498707B1 (en) * | 1999-04-20 | 2002-12-24 | Seagate Technology, Llc | Giant magnetoresistive sensor with a CrMnPt pinning layer and a NiFeCr seed layer |
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Legal Events
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Effective date: 20040205 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060912 |
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