JPH1186225A

JPH1186225A - 磁気抵抗効果型ヘッド

Info

Publication number: JPH1186225A
Application number: JP23956597A
Authority: JP
Inventors: Haruki Yamane; 治起山根; Mitsuro Mita; 充郎見田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】高検出感度の磁気抵抗効果型ヘッドの実現を
図る。【解決手段】第１ＧＭＲ素子１０ａおよび第２ＧＭＲ
素子１０ｂの各々は、基板１６の上に反強磁性体層２
８、第１強磁性体層２２、非磁性体層２４および第２強
磁性体層２６を順次に積層させて具えている。第１強磁
性体層の磁化は、反強磁性体層により向きが固定されて
いる。第２強磁性体層の磁化は、記録媒体の漏洩磁界に
従い向きを変化させる。第１および第２ＧＭＲ素子は、
これら第１強磁性体層の磁化と第２強磁性体層の磁化と
のなす角度に応じて異なる電気抵抗を示す。また、これ
ら第１および第２ＧＭＲ素子の電気抵抗の和を出力する
抵抗検出回路１４が具えられている。さらに、第１およ
び第２ＧＭＲ素子の各々に交流磁界を印加するバイアス
磁界発生源１２が具えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、巨大磁気抵抗効
果を利用した磁気抵抗効果型ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効
果型ヘッドは、例えば文献１「特開平６−１１１２５
２」および文献２「特開平５−１１４７６１」に開示さ
れている。文献１に開示されている磁気抵抗効果型ヘッ
ドは、順次に積層した反強磁性体層、第１強磁性体層、
非磁性体層および第２強磁性体層の構造を具えている。
反強磁性体層は、交換バイアス磁界により、接触する第
１強磁性体層の磁化を固定する。また、文献２に開示さ
れている磁気抵抗効果型ヘッドは、順次に積層した第１
強磁性体層、非磁性体層および第２強磁性体層の構造を
具えている。第１強磁性体層の保磁力は、第２強磁性体
層の保磁力に比べて大きくしてある。

【０００３】これら磁気抵抗効果型ヘッドでは、第１強
磁性体層の磁化の向きが固定されており、第２強磁性体
層の磁化が外部の磁界に応じて自在に向きを変える。こ
の場合、両者の磁化のなす角度に応じて、これら各層中
の伝導電子のスピン散乱の割合が変化する。従って、磁
気抵抗効果型ヘッドの電気抵抗値は外部から加えられる
磁界に応答して変化する。

【０００４】このように、磁気抵抗効果型ヘッドを用い
ると、記録媒体の漏洩磁界の変化を電気抵抗値の変化と
して検出することができる。通常の磁気抵抗効果型ヘッ
ドの検出感度は、第２強磁性体層の磁気特性によって決
定される。一般に、第２強磁性体層として軟磁気特性の
優れた材料が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大きな
電気抵抗値および高い検出感度を示すヘッド材料の開発
は非常に困難である。また、記録媒体の漏洩磁界は記録
密度の増大に伴い減少する。従って、記録密度を向上さ
せるには、比較的検出感度の高いヘッドが不可欠であ
る。

【０００６】このように、従来より、高検出感度の磁気
抵抗効果型ヘッドの出現が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の磁気
抵抗効果型ヘッドによれば、第１巨大磁気抵抗効果素子
と、第２巨大磁気抵抗効果素子と、抵抗検出回路と、バ
イアス磁界発生源とを具えることを特徴とする。第１お
よび第２巨大磁気抵抗効果素子の各々は、順次に積層し
た第１強磁性体層、非磁性体層および第２強磁性体層を
具えており、向きが固定された第１強磁性体層の磁化と
記録媒体の漏洩磁界に従い向きが変化する第２強磁性体
層の磁化とのなす角度に応じて異なる電気抵抗を示す素
子である。また、抵抗検出回路は、第１および第２巨大
磁気抵抗効果素子の各々の電気抵抗の和を検出する回路
である。また、バイアス磁界発生源は、第１および第２
巨大磁気抵抗効果素子の各々に互いに逆位相の交流磁界
をそれぞれ印加する装置である。

【０００８】通常の記録媒体には複数の記録領域が画成
されている。データは、これら記録領域の磁化の向きを
制御することにより記録される。再生動作時の磁気抵抗
効果型ヘッドは、これら所定の記録領域を順次に走査す
る。そして、磁気抵抗効果型ヘッドは、記録されている
データに応じた漏洩磁界を電気抵抗の変化として検出す
る。

【０００９】また、磁気抵抗効果型ヘッドの電気抵抗
は、第２強磁性体層の磁化の向きの変化に応じて変化す
る。従って、電気抵抗の変化は、外部から印加される磁
界に対してヒステリシス特性を示す。

【００１０】この発明の磁気抵抗効果型ヘッドでは、デ
ータ再生時に、第１および第２巨大磁気抵抗効果素子に
対して交流磁界が印加される。この交流磁界がバイアス
磁界として作用するので、記録媒体の漏洩磁界の変化が
小さくても、比較的大きな電気抵抗の変化として検出す
ることができる。従って、高検出感度の磁気抵抗効果型
ヘッドが実現される。

【００１１】尚、交流磁界を印加しているのは、漏洩磁
界によって変化した磁気抵抗効果型ヘッドの（第２強磁
性体層の）磁化を元の状態に戻して、次のデータの読み
出しに備えるためである。

【００１２】さらに、この発明の磁気抵抗効果型ヘッド
では、第１および第２巨大磁気抵抗効果素子に対して、
互いに逆位相の交流磁界がそれぞれ印加される。このよ
うに構成してあるので、磁気抵抗効果型ヘッドは、少な
くとも２つの漏洩磁界の状態を検出することができる。
よって、一つの巨大磁気抵抗効果素子を具える構成に比
べて、記録媒体の記録容量が実効的に向上するという効
果を奏する。

【００１３】この発明の磁気抵抗効果型ヘッドにおい
て、好ましくは、第１および第２強磁性体層の各々の磁
化が平行であるか反平行であるかに応じた２値のディジ
タル情報を、電気抵抗の変化の検出によって記録媒体か
ら読み出すように構成しておくのが良い。

【００１４】また、バイアス磁界発生源が発生させる交
流磁界は、第１強磁性体層の磁化の方向に沿って印加さ
れる磁界であって、第１および第２強磁性体層の各々の
磁化の状態を変えない大きさの磁界とするのが良い。こ
のような交流磁界により、電気抵抗に対する漏洩磁界の
作用が強められる。

【００１５】また、好ましくは、交換バイアス磁界によ
り第１強磁性体層の磁化の向きを固定する反強磁性体層
を当該第１強磁性体層に接触させて具えているのが良
い。

【００１６】あるいは、また、第１強磁性体層の保磁力
が第２強磁性体層の保磁力に比べて大きくなるように構
成してもよい。この場合には、反強磁性体層が不要とな
るので、作製が容易になる。

【００１７】また、バイアス磁界発生源は、交流電流を
流すことにより、第１強磁性体層の磁化の方向に沿って
印加される交流磁界を発生させるバイアス電流層を具え
ているのが好適である。この交流電流によってバイアス
電流層の周囲に磁界が発生する。従って、巨大磁気抵抗
効果素子に対してバイアス磁界が印加される。

【００１８】さらに、第１強磁性体層とバイアス電流層
との間に、交換バイアス磁界により当該第１強磁性体層
の磁化の向きを固定する絶縁性の反強磁性体層を具えて
いるのが良い。従って、第１強磁性体層の磁化の向きを
交換バイアス磁界により固定する一方で、第１強磁性体
層とバイアス電流層との間を絶縁分離させることができ
る。

【００１９】また、この発明の磁気抵抗効果型ヘッドに
おいて、好ましくは、第１巨大磁気抵抗効果素子の上に
第１絶縁体層、バイアス電流層および第２絶縁体層を順
次に積層させて設けてあり、この第２絶縁体層の上に第
２巨大磁気抵抗効果素子を積層させてあるのが良い。こ
のように構成してあるので、素子面積の小面積化が図れ
る。

【００２０】また、第１および第２絶縁体層として、絶
縁性の反強磁性体層をそれぞれ具えているのが良い。こ
のように設計すると、作製が容易であり、しかも素子の
小型化が図れる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に、構成、配置関係および大きさが概略的に
示されているに過ぎない。また、以下に記載する数値等
の条件や材料は単なる一例に過ぎない。従って、この発
明は、この実施の形態に何ら限定されることがない。

【００２２】［第１の実施の形態］図１は、磁気抵抗効
果型ヘッドの構成を示す平面図である。磁気抵抗効果型
ヘッド３０は、第１巨大磁気抵抗効果素子（以下、第１
ＧＭＲ素子と略称する。）１０ａと、第２巨大磁気抵抗
効果素子（以下、第２ＧＭＲ素子と略称する。）１０ｂ
と、バイアス磁界発生源１２と、抵抗検出回路１４とを
具えている。これら各構成要素は基板１６の上に設けら
れている。基板１６はガラス基板である。

【００２３】磁気抵抗効果型ヘッド３０は、記録媒体に
記録されている磁気データを再生するための装置であ
る。磁気データは、記録媒体に画成されている記録領域
の磁化の向きを制御することにより記録される。磁気デ
ータを再生する（読み出す）ためには、第１ＧＭＲ素子
１０ａおよび第２ＧＭＲ素子１０ｂにより記録媒体の漏
洩磁界を検出する。これら第１ＧＭＲ素子１０ａおよび
第２ＧＭＲ素子１０ｂの各々は、この漏洩磁界の変化を
電気抵抗の変化として検出する。

【００２４】また、これら第１ＧＭＲ素子１０ａおよび
第２ＧＭＲ素子１０ｂには、抵抗検出回路１４が導線に
よって結合されている。抵抗検出回路１４は、この導線
を通して第１ＧＭＲ素子１０ａおよび第２ＧＭＲ素子１
０ｂに電流を流す。そして、その電流の変化に基づいて
これら第１ＧＭＲ素子１０ａおよび第２ＧＭＲ素子１０
ｂの電気抵抗を検出する。これら第１ＧＭＲ素子１０ａ
および第２ＧＭＲ素子１０ｂは、各々の側面１１ａおよ
び１１ｂを基板１６の端縁１６ａにそろえた状態にして
設けられている。磁気抵抗効果型ヘッド３０は、磁気デ
ータの再生時に、上述の側面１１ａおよび１１ｂを記録
媒体の主面に近接させて用いられる。

【００２５】また、第１ＧＭＲ素子１０ａおよび第２Ｇ
ＭＲ素子１０ｂの、これら側面１１ａおよび１１ｂと対
向する反対側の各側面に近接させて、バイアス磁界発生
源１２を設けてある。このバイアス磁界発生源１２は、
交流電源１８と２つのソレノイドコイル２０ａおよび２
０ｂとを具えている。ソレノイドコイル２０ａは第１Ｇ
ＭＲ素子１０ａに近接させて配置され、ソレノイドコイ
ル２０ｂは第２ＧＭＲ素子１０ｂに近接させて配置され
ている。これら交流電源１８とソレノイドコイル２０ａ
および２０ｂとの間は導線によって結合されている。そ
して、再生動作時に、交流電源１８によりこれらソレノ
イドコイル２０ａおよび２０ｂに電流を流して、それぞ
れを電磁石として機能させる。従って、バイアス磁界発
生源１２ａにより、ＧＭＲ素子１０ａに対して一定の方
向（図１の矢印ａで示す方向）に交流磁界が印加され
る。

【００２６】また、バイアス磁界発生源１２は、第１Ｇ
ＭＲ素子１０ａおよび第２ＧＭＲ素子１０ｂの各々に、
互いに逆位相の交流磁界がそれぞれ印加されるように構
成してある。この例では、ソレノイドコイル２０ａおよ
びソレノイドコイル２０ｂの各々のコイルの巻き方を違
えてある。ソレノイドコイル２０ａは、図中の右側から
左側に向けて、コイルが反時計回りに巻かれている。一
方、ソレノイドコイル２０ｂは、図中の右側から左側に
向けて、コイルが時計回りに巻かれている。

【００２７】次に、第１ＧＭＲ素子１０ａおよび第２Ｇ
ＭＲ素子１０ｂの構成について説明する。これら第１Ｇ
ＭＲ素子１０ａおよび第２ＧＭＲ素子１０ｂは共に同じ
構造である。そこで、第１ＧＭＲ素子１０ａを例にして
その構成を説明する。図２は、ＧＭＲ素子の第１構造を
示す断面図である。図２は、図１に示すＩ−Ｉ線の位置
の切り口の断面を示す図である。

【００２８】この第１ＧＭＲ素子１０ａは、基板１６の
上に反強磁性体層２８、第１強磁性体層２２、非磁性体
層２４および第２強磁性体層２６を順次に積層させて具
えている。反強磁性体層２８として、２７．０ｎｍの膜
厚のＮｉＯ層を用いている。第１強磁性体層２２は、
２．０ｎｍの膜厚のＮｉ₃₅Ｆｅ₂₀Ｃｏ₄₅層である。非磁
性体層２４は、２．０ｎｍの膜厚のＣｕ層である。第２
強磁性体層２６は、１０．０ｎｍの膜厚のＮｉ₃₅Ｆｅ₂₀
Ｃｏ₄₅層である。

【００２９】これら各層は、スパッタ法により成膜す
る。そして、フォトリソグラフィ技術を用いる微細加工
を施すことにより、直方体形状の積層構造を形成する。
各層の主面形状は、長辺が５０μｍおよび短辺が３０μ
ｍの長方形形状とする。

【００３０】尚、第１強磁性体層２２および第２強磁性
体層２６の各々の磁化容易軸が上述の長辺に沿う方向に
配向されるように形成する。そして、上述の短辺が基板
１６の端縁１６ａに平行となるように、第１ＧＭＲ素子
１０ａを配置してある。

【００３１】また、第２ＧＭＲ素子１０ｂを構成する第
１強磁性体層および第２強磁性体層の各々の磁化容易軸
が、長辺に沿う方向となるようにしてある。そして、第
２ＧＭＲ素子１０ｂの短辺が基板１６の端縁１６ａと平
行になるようにしてある。

【００３２】尚、上述した第１ＧＭＲ素子１０ａの構造
は単なる一例に過ぎない。第１ＧＭＲ素子１０ａ（およ
び第２ＧＭＲ素子１０ｂ）として、他の従来構造を用い
ても構わない。例えば、積層順を逆にして、基板１６の
上に第２強磁性体層２６、非磁性体層２４、第１強磁性
体層２２および反強磁性体層２８をこの順序で積層させ
たものを用いてもよい。あるいは、また、反強磁性体層
２８、第１強磁性体層２２、非磁性体層２４および第２
強磁性体層２６の積層構造を積層単位とし、複数の積層
単位を順次に積層させた構造としてもよい。

【００３３】このように構成してあるので、上述の反強
磁性体層２８は、交換バイアス磁界を発生させ、隣接す
る第１強磁性体層２２の磁化の向きを固定する。一方、
第２強磁性体層２６と反強磁性体層２８との間には、第
１強磁性体層２２および非磁性体層２４が設けられてい
る。従って、第２強磁性体層２６に対する交換バイアス
磁界の影響は、第１強磁性体層２２に比べると小さい。

【００３４】よって、第１ＧＭＲ素子１０ａに印加され
る外部磁界に応じて第２強磁性体層２６の磁化だけが自
在に向きを変化させる。第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵
抗は、第１強磁性体層２２の磁化と第２強磁性体層２６
の磁化とのなす角度に応じて変化する。つまり、外部磁
界によって第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵抗が変化する
ので、所定の磁気データを再生することができる。

【００３５】尚、第１強磁性体層２２の磁化と第２強磁
性体層２６の磁化とが同一の向きのとき（以下、この状
態を「平行」と称する。）、第１ＧＭＲ素子１０ａの電
気抵抗は最小となる。また、第１強磁性体層２２の磁化
と第２強磁性体層２６の磁化とが平行でかつ互いに反対
の向きのとき（以下、この状態を「反平行」と称す
る。）、第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵抗は最大とな
る。

【００３６】従って、磁気抵抗効果型ヘッド３０は、第
１強磁性体層２２の磁化と第２強磁性体層２６の磁化と
が平行であるか反平行であるかに応じて異なる２値のデ
ィジタル情報を選択的に検出するように構成するとよ
い。この構成例の磁気抵抗効果型ヘッド３０は、第１Ｇ
ＭＲ素子１０ａおよび第２ＧＭＲ素子１０ｂの電気抵抗
が高抵抗であるか低抵抗であるかによって、それぞれ
「１」および「０」のいずれかのディジタル情報を記録
媒体から読み出すように構成されている。

【００３７】次に、抵抗検出回路１４の構成につき、図
３を参照して説明する。図３は、抵抗検出回路１４の構
成を示すブロック図である。この抵抗検出回路１４は、
第１検出素子３２ａと、第２検出素子３２ｂと、加算器
３４とを具えている。加算器３４は、２つの入力端子と
１つの出力端子３５とを具えている。加算器３４は、各
入力端子に入力された電気信号を加算する回路であっ
て、その加算結果の電気信号を出力端子３５へと出力す
る。この加算器３４の一方の入力端子に第１検出素子３
２ａの出力端子が結合されている。また、加算器３４の
他方の入力端子には、第２検出素子３２ｂの出力端子が
結合されている。第１検出素子３２ａは、第１ＧＭＲ素
子１０ａの電気抵抗値を検出するための素子である。第
１検出素子３２ａの２つの入力端子は、それぞれ抵抗検
出回路１４の入力端子ｐおよびｑを介して第１ＧＭＲ素
子１０ａに結合されている。また、第２検出素子３２ｂ
は、第２ＧＭＲ素子１０ｂの電気抵抗値を検出するため
の素子である。第２抵抗検出素子３２ｂの２つの入力端
子は、それぞれ抵抗検出回路１４の入力端子ｑおよびｒ
を介して第２ＧＭＲ素子１０ｂに結合されている。従っ
て、加算器３４の出力端子３５からは、第１ＧＭＲ素子
１０ａの電気抵抗値と第２ＧＭＲ素子１０ｂの電気抵抗
値との和に比例した大きさの電気信号が出力される。

【００３８】次に、第１ＧＭＲ素子１０ａの磁気抵抗特
性について説明する。図４は、第１ＧＭＲ素子１０ａの
磁気抵抗曲線を示すグラフである。グラフの横軸には、
第１ＧＭＲ素子１０ａに印加される磁界の強度を取って
ある。磁界はエルステッド（Ｏｅ）単位で表し、−４０
Ｏｅ〜４０Ｏｅの範囲を１０Ｏｅごとに目盛って示して
ある。尚、磁界の正負は、第１強磁性体層２２の磁化の
向きを正として定めている。

【００３９】また、グラフの縦軸は、第１ＧＭＲ素子１
０ａの電気抵抗値の増加率を示している。この増加率を
縦軸に（％）表示で表し、０．０％〜３．０％の範囲を
０．５％ごとに目盛って示してある。そして、第１強磁
性体層２２の磁化と第２強磁性体層２６の磁化とが平行
であるときを基準すなわち０％としている。

【００４０】図４に示す測定結果は、通常の直流４端子
法に従って得たものである。各測定データは白丸記号で
示してある。測定の開始前に予め−５００Ｏｅ以下の磁
界を印加することにより、第１強磁性体層２２の磁化の
向きを固定しておく。そして、４０Ｏｅ〜−４０Ｏｅの
範囲の大きさの交流磁界を印加しながら、第１ＧＭＲ素
子１０ａの電気抵抗値を測定する。

【００４１】図４に示すように、第１ＧＭＲ素子１０ａ
の磁気抵抗特性はほぼ矩形形状のヒステリシス曲線を描
く。第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵抗は、２０Ｏｅ程度
の大きさの磁界が印加されるときに、低抵抗状態（０．
１％程度）から高抵抗状態（２．３％程度）へと変化す
る。また、第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵抗は、−２０
Ｏｅ程度の大きさの磁界が印加されるときに、高抵抗状
態から低抵抗状態へと変化する。

【００４２】次に、磁気抵抗効果型ヘッド３０の再生原
理につき、図５を参照して説明する。図５は、再生原理
の説明に供するグラフである。図５（Ａ）は、第１ＧＭ
Ｒ素子１０ａの磁気抵抗特性を示すグラフであり、図５
（Ｂ）は第２ＧＭＲ素子１０ｂの磁気抵抗特性を示すグ
ラフである。各グラフの横軸に磁界を取り、縦軸に電気
抵抗値を取って示す。図中の曲線ａが第１ＧＭＲ素子１
０ａの電気抵抗のヒステリシス特性を示している。ま
た、図中の曲線ｄが第２ＧＭＲ素子１０ｂの電気抵抗の
ヒステリシス特性を示している。

【００４３】先ず、図５（Ａ）を参照して、第１ＧＭＲ
素子１０ａの動作につき説明する。この構成例の磁気抵
抗効果型ヘッド３０では、第１ＧＭＲ素子１０ａに対し
て、バイアス磁界発生源１２を構成するソレノイドコイ
ル２０ａにより、パルス状の波形の磁界が印加される。
ソレノイドコイル２０ａが発生させる磁界は、−Ｈ
_a（但し、Ｈ_a は正の整数）の低磁界とＨ_b （但し、Ｈ_b
は正の整数）の高磁界との間で振動するパルス状の交
流磁界である。このパルス磁界の周期は、一定の繰り返
し周期の記録クロック信号に同期させてある。

【００４４】また、ソレノイドコイル２０ａが発生させ
る交流磁界は、第１強磁性体層２２の磁化の方向に沿っ
て印加される。その大きさは、電気抵抗に対する漏洩磁
界の作用を強める大きさとしてある。しかしながら、バ
イアス磁界のみでは第１強磁性体層２２および第２強磁
性体層２６の各々の磁化が変化しないようにその大きさ
を設定してある。この構成例の第１ＧＭＲ素子１０ａの
場合では、磁界−Ｈ_aを−３０Ｏｅとし、磁界Ｈ_b を２
１Ｏｅとするのが好適である。

【００４５】図５（Ａ）に示すように、−Ｈ_a 〜Ｈ_b の
範囲（図中の矢印ｂで示す範囲）の磁界を印加している
限りにおいては、第１ＧＭＲ素子１０ａは一定の低抵抗
状態（抵抗値Ｒ_L ）のままである。このときの磁化の様
子が図６（Ａ）に示されている。図６は、再生動作時の
第１ＧＭＲ素子１０ａの磁化の向きを示す断面図であ
る。図６（Ａ）は、低抵抗状態のときの磁化の様子を示
している。また、図６（Ｂ）は、高抵抗状態のときの磁
化の様子を示している。図６（Ａ）に示すように、低抵
抗状態の場合には、第１強磁性体層２２の磁化と第２強
磁性体層２６の磁化とは平行の状態である。

【００４６】次に、第１ＧＭＲ素子１０ａに対して、バ
イアス磁界以外の外部磁界△ｈが印加される場合につい
て説明する。この外部磁界△ｈは例えば記録媒体のデー
タ「１」が記録されている箇所から漏洩する磁界であ
る。

【００４７】例えば、２０Ｏｅ程度の大きさの外部磁界
△ｈが加えられるとき、第１ＧＭＲ素子１０ａには（Ｈ
_b ＋△ｈ）から（−Ｈ_a ＋△ｈ）の範囲（図中の矢印ｃ
で示す範囲）で大きさが振動する交流磁界が印加され
る。このとき、第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵抗は抵抗
値Ｒ_L から抵抗値Ｒ_H へと変化する。図６（Ｂ）に示す
ように、高抵抗状態の場合には、第１強磁性体層２２の
磁化と第２強磁性体層２６の磁化とが反平行の状態とな
る。

【００４８】例えば、バイアス磁界の大きさがＨ_b のと
きは、第１ＧＭＲ素子１０ａに対して（Ｈ_b ＋△ｈ）の
磁界が印加される。このとき、第１ＧＭＲ素子１０ａの
電気抵抗値はＲ_H の値となる。

【００４９】続いて、−Ｈ_a の大きさのバイアス磁界が
印加されると、第１ＧＭＲ素子１０ａには（−Ｈ_a ＋△
ｈ）の磁界が印加される。このとき、第１ＧＭＲ素子１
０ａの電気抵抗値はＲ_H からＲ_L に変化して、元の低抵
抗状態に戻る。

【００５０】従って、外部磁界△ｈが印加される場合に
は、検出された第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵抗値はバ
イアス磁界の周期に同期したパルス波形を示す。この外
部磁界△ｈを記録媒体の漏洩磁界とすれば、電気抵抗値
のパルス波形を検出することによりデータの読み出しが
行える。

【００５１】次に、図５（Ｂ）を参照して、第２ＧＭＲ
素子１０ｂの動作につき説明する。第２ＧＭＲ素子１０
ｂに対しては、バイアス磁界発生源１２を構成するソレ
ノイドコイル２０ｂによって、パルス状の波形の磁界が
印加される。ソレノイドコイル２０ｂが発生させる磁界
は、−Ｈ_b の低磁界とＨ_a の高磁界との間で振動するパ
ルス状の交流磁界である。このパルス磁界の周期は、一
定の繰り返し周期の記録クロック信号に同期させてあ
る。

【００５２】また、ソレノイドコイル２０ｂが発生させ
る交流磁界は、第１強磁性体層の磁化の方向に沿って印
加される。その大きさは、上述した理由から、磁界Ｈ_a
＝３０Ｏｅとし、磁界−Ｈ_b ＝−２１Ｏｅとしている。

【００５３】図５（Ｂ）に示すように、−Ｈ_b 〜Ｈ_a の
範囲（図中の矢印ｅで示す範囲）の磁界を印加している
限りにおいては、第２ＧＭＲ素子１０ｂは一定の高抵抗
状態（抵抗値Ｒ_H ）のままである。このときの磁化の様
子は、図６（Ｂ）に示した通りである。

【００５４】次に、第２ＧＭＲ素子１０ｂに対して、バ
イアス磁界以外の外部磁界−△ｈが印加される場合につ
いて説明する。この外部磁界−△ｈは、例えば記録媒体
のデータ「−１」が記録されている箇所から漏洩する磁
界である。

【００５５】例えば、−２０Ｏｅ程度の大きさの外部磁
界−△ｈが加えられるとき、第２ＧＭＲ素子１０ｂには
（−Ｈ_b −△ｈ）から（Ｈ_a −△ｈ）の範囲（図中の矢
印ｆで示す範囲）で大きさが振動する交流磁界が印加さ
れる。このとき、第２ＧＭＲ素子１０ｂの電気抵抗は高
抵抗Ｒ_H から低抵抗Ｒ_L へと変化する。すなわち、第２
ＧＭＲ素子１０ｂは、図６（Ａ）に示す磁化状態とな
る。

【００５６】例えば、バイアス磁界の大きさが−Ｈ_b の
ときは、第２ＧＭＲ素子１０ｂに対して（−Ｈ_b −△
ｈ）の大きさの磁界が印加される。このとき第２ＧＭＲ
素子１０ｂの電気抵抗値はＲ_L の大きさとなる。

【００５７】続いて、Ｈ_a の大きさのバイアス磁界が印
加されると、第２ＧＭＲ素子１０ｂには（Ｈ_a −△ｈ）
の磁界が印加される。このとき、第２ＧＭＲ素子１０ｂ
の電気抵抗はＲ_L からＲ_H の大きさへと変化して、元の
高抵抗状態に戻る。

【００５８】従って、外部磁界−△ｈが印加される場合
には、検出された第２ＧＭＲ素子１０ｂの電気抵抗値は
バイアス磁界の周期に同期したパルス波形を示す。

【００５９】このように、バイアス磁界発生源１２で発
生させた交流磁界は漏洩磁界に対してバイアス磁界とし
て作用する。従って、従来に比べると、記録媒体の漏洩
磁界の大きさが比較的小さくても十分な検出感度が得ら
れる。このため、記録媒体の記録密度を向上させること
が可能となる。

【００６０】次に、磁気抵抗効果型ヘッド３０の再生動
作につき、図７を参照して説明する。図７は、再生動作
の説明に供する図である。図中上部に記録媒体３６の切
り口の断面を示してある。その下側部分には、記録クロ
ック信号、ソレノイドコイル２０ａで発生させるバイア
ス磁界、第１ＧＭＲ素子１０ａの抵抗値、ソレノイドコ
イル２０ｂで発生させるバイアス磁界、第２ＧＭＲ素子
１０ｂの抵抗値および出力端子３５から出力される電気
信号の各波形を示すグラフを順次に示してある。各グラ
フの横軸には磁気抵抗効果型ヘッド３０の移動距離を取
り、図中上側の記録媒体３６の位置と対応させてある。

【００６１】再生動作時の磁気抵抗効果型ヘッド３０
は、記録媒体３６の主面３６ａに第１ＧＭＲ素子１０ａ
の側面１１ａおよび第２ＧＭＲ素子１０ｂの側面１１ｂ
を対向させた状態で、この主面３６ａに沿って移動す
る。あるいは、磁気抵抗効果型ヘッド３０を固定して、
記録媒体３６の方が移動するように構成してもよい。

【００６２】再生対象の記録媒体３６は通常の磁気記録
媒体である。この記録媒体３６には複数の記録領域４０
が画成されている。そして、各記録領域４０の磁化の向
きが制御されてデータが記録されている。磁気抵抗効果
型ヘッド３０は、図中の移動方向３８に沿って実効的に
移動し、各記録領域４０を順次に走査する。そして、上
述した再生原理に従い、記録されているデータを順次に
読み出してゆく。図中、記録媒体３６中に示す矢印記号
は磁化の向きを表している。尚、互いに磁化が向き合う
記録領域４０のところに、データ「１」が記録されてい
る。また、隣接する磁化が互いに反対向きである境界位
置には、データ「−１」が記録されている。その他の記
録媒体３６の位置には、データ「０」が記録されてい
る。

【００６３】次に、各グラフに示す信号特性について説
明する。先ず、１段目のグラフには記録クロック信号の
波形（図中の実線ａ）を示してある。縦軸には、電圧を
取ってある。この記録クロック信号は、「Ｈ」および
「Ｌ」の電圧の間を一定の繰り返し周期で振動するパル
ス波形である。この繰り返し周期は、磁気抵抗効果型ヘ
ッド３０の移動速度と記録領域４０のサイズとから決め
られる。

【００６４】次に、２段目のグラフには、ソレノイドコ
イル２０ａで発生したバイアス磁界の波形（図中の実線
ｂ）が示されている。縦軸には磁界を取ってある。バイ
アス磁界の繰り返し周期は、記録クロック信号の繰り返
し周期に同期させてある。ここでは、記録クロック信号
が「Ｈ」のときにＨ_b の大きさのバイアス磁界が発生す
るようにしてある。

【００６５】次に、３段目のグラフに示す波形（図中の
実線ｃ）は、第１ＧＭＲ素子１０ａの電気抵抗の変化を
示している。縦軸には抵抗値を取ってある。図中に示す
ように、第１ＧＭＲ素子１０ａは、データ「１」が記録
されている記録媒体３６の位置を走査したときに抵抗値
Ｒ_H を検出する。一方、他のデータ「０」および「−
１」が記録されている位置では抵抗値Ｒ_L を検出する。

【００６６】次に、４段目のグラフには、ソレノイドコ
イル２０ｂで発生したバイアス磁界の波形（図中の実線
ｄ）が示されている。縦軸には磁界を取ってある。この
バイアス磁界の繰り返し周期は、記録クロック信号の繰
り返し周期に同期させてある。ここでは、記録クロック
信号が「Ｈ」のときに、−Ｈ_b の大きさのバイアス磁界
が発生するようにしてある。従って、ソレノイドコイル
２０ａで発生させる交流磁界と、ソレノイドコイル２０
ｂで発生させる交流磁界とは、互いに逆位相の関係とな
っている。

【００６７】次に、５段目のグラフに示す波形（図中の
実線ｅ）は、第２ＧＭＲ素子１０ｂの電気抵抗の変化を
示している。縦軸には抵抗値を取ってある。図中に示す
ように、第２ＧＭＲ素子１０ｂは、データ「−１」が記
録されている記録媒体３６の位置を走査したときに抵抗
値Ｒ_L を検出する。一方、他のデータ「１」および
「０」が記録されている記録媒体３６の位置では抵抗値
Ｒ_H を検出する。

【００６８】そして、６段目のグラフに示す波形（図中
の実線ｆ）は、出力端子３５から出力される電気信号の
波形である。縦軸には電圧を取ってある。図中に示すよ
うに、電気信号は、データ「１」および「−１」が記録
されている位置で高電圧状態「１」を示す。

【００６９】このように、この構成例では、再生動作時
に第１ＧＭＲ素子１０ａおよび第２ＧＭＲ素子１０ｂに
対して交流磁界が印加される。この結果、比較的小さな
漏洩磁界が検出可能となるので、検出感度の向上および
記録密度の向上が図れる。この例では、Ｈ_a ＝３０Ｏｅ
およびＨ_b ＝２１Ｏｅの大きさのバイアス磁界を印加し
ているので、２Ｏｅ程度の大きさの漏洩磁界△ｈであっ
ても検出することができる。従って、バイアス磁界を印
加しない場合の検出感度（約２２Ｏｅ）に比較して、検
出感度を格段に向上させることができる。

【００７０】また、磁化が互いに向き合う位置の漏洩磁
界に応答して第１ＧＭＲ素子１０ａが高抵抗値Ｒ_H を示
し、このとき磁気抵抗効果型ヘッド３０は信号「１」を
出力する。一方、互いに磁化が反対向きである位置の漏
洩磁界に応答して第２ＧＭＲ素子１０ｂが低抵抗値を示
し、このとき磁気抵抗効果型ヘッド３０は信号「１」を
出力する。従って、この構成の磁気抵抗効果型ヘッド３
０を用いれば、記録媒体の記録領域を有効に利用するこ
とができる。よって、記録媒体の記録密度を向上させる
ことができる。

【００７１】尚、この実施の形態では、バイアス磁界発
生源１２で発生させる交流磁界をパルス波形としたが、
これに限らなくてもよい。例えば、正弦波や三角波など
の波形の交流磁界としてもよい。

【００７２】また、第１強磁性体層２２および第２強磁
性体層２６として、例えばＦｅやＮｉやＣｏやこれらの
合金を用いてもよい。さらに、反強磁性体層２８とし
て、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＣｏＯ、アモルフ
ァスＦｅ₂ Ｏ₃ などを用いてもよい。

【００７３】［第２の実施の形態］次に、磁気抵抗効果
型ヘッドの第２構造について説明する。この構成例は、
第１の実施の形態で説明した第１ＧＭＲ素子１０ａおよ
び第２ＧＭＲ素子１０ｂの代わりにそれぞれ別構造のＧ
ＭＲ素子４１を具えている。

【００７４】図８は、ＧＭＲ素子の第２構造を示す断面
図である。ＧＭＲ素子４１は、基板１６の上に複数の積
層単位４０ｆ、４０ｅ、４０ｄ、４０ｃ、４０ｂおよび
４０ａをこの順序で積層させて具えている（図８
（Ａ））。各積層単位４０ａ〜４０ｆはそれぞれ同じ構
造である。図８（Ｂ）に、積層単位４０ａの構造の一例
を示してある。

【００７５】積層単位４０ａは、順次に積層した第２強
磁性体層４２、非磁性体層４４、第１強磁性体層４６お
よび非磁性体層４８を有する積層構造である。そして、
第１強磁性体層４６の保磁力を第２強磁性体層４２の保
磁力に比べて大きくしてある。第２強磁性体層４２とし
て、１０．０ｎｍの膜厚のＮｉ₃₅Ｆｅ₂₀Ｃｏ₄₅層を用い
ている。また、第１強磁性体層４６として、６．０ｎｍ
の膜厚のＣｏ層を用いている。非磁性体層４４および４
８の各々は、それぞれ２．８ｎｍの膜厚のＣｕ層であ
る。

【００７６】上述した各層はスパッタ法により成膜す
る。そして、フォトリソグラフィ技術を用いる微細加工
を施して、第１構造と同様の直方体形状とする。各層の
平面形状は、第１構造と同様の５０μｍ×３０μｍの長
方形形状である。

【００７７】尚、この第２構造のＧＭＲ素子４１は６層
の積層単位を積層させて構成してあるが、この層数に限
らない。また、各積層単位を構成する層の積層順は逆に
してもよい。

【００７８】この第２構造のＧＭＲ素子４１では、第１
強磁性体層４６の保磁力と第２強磁性体層４２の保磁力
との間に差をもたせてある。従って、第１構造の第１Ｇ
ＭＲ素子１０ａが具えるような反強磁性体層は不要であ
る。すなわち、第１強磁性体層４６の保磁力が比較的大
きいので、この第１強磁性体層４６の磁化の向きは一方
向に固定される。そして、第２強磁性体層４２の保磁力
は比較的弱く設定してあるので、外部磁界に応じて第２
強磁性体層４２の磁化だけが自在に向きを変える。

【００７９】図９は、第２構造のＧＭＲ素子４１の磁気
抵抗曲線を示すグラフである。図９に示すグラフの横軸
には、ＧＭＲ素子４１に印加される磁界の強度を取って
いる。磁界はエルステッド（Ｏｅ）単位で表し、−４０
Ｏｅ〜４０Ｏｅの範囲を１０Ｏｅごとに目盛って示して
ある。尚、磁界の正負は、第１強磁性体層４６の磁化の
向きを正として定めている。

【００８０】また、図９に示すグラフの縦軸は、ＧＭＲ
素子４１の電気抵抗値の増加率を示している。この増加
率を縦軸に（％）表示で表し、０．０％〜２．５％の範
囲を０．５％ごとに目盛って示してある。そして、第１
強磁性体層４６の磁化と第２強磁性体層４２の磁化とが
平行のときを基準すなわち０％としている。

【００８１】図９に示す測定結果は、通常の直流４端子
法に従って得たものである。各測定データは白丸記号で
示してある。測定の開始前に予め−５００Ｏｅ以下の大
きさの磁界を印加することにより、第１強磁性体層４６
の磁化の向きを固定している。そして、４０Ｏｅ〜−４
０Ｏｅの範囲の大きさの交流磁界を印加しながら、ＧＭ
Ｒ素子４１の電気抵抗値を測定する。

【００８２】図９に示すように、ＧＭＲ素子４１の磁気
抵抗特性はほぼ矩形形状のヒステリシス曲線を描く。Ｇ
ＭＲ素子４１の電気抵抗は、２０Ｏｅ程度の大きさの磁
界が印加されるときに、低抵抗状態（０．１％程度）か
ら高抵抗状態（２．２％程度）に変化する。また、ＧＭ
Ｒ素子４１の電気抵抗は、−３０Ｏｅ程度の大きさの磁
界が印加されるときに、高抵抗状態から低抵抗状態に変
化する。

【００８３】尚、この第２構造のＧＭＲ素子４１を用い
た磁気抵抗効果型ヘッドの動作は、第１の実施の形態と
同様であるので、説明を省略する。

【００８４】また、この構成例では、バイアス磁界とし
て、Ｈ_b ＝１８ＯｅおよびＨ_a ＝３０Ｏｅ間で振動する
交流磁界を印加するようにするとよい。このような大き
さのバイアス磁界をバイアス磁界発生源１２により発生
させれば、２Ｏｅ程度の大きさの漏洩磁界△ｈであって
も検出することができる。従って、バイアス磁界を印加
しない場合の検出感度（約１９Ｏｅ）に比較して、検出
感度を格段に向上させることができる。

【００８５】また、上述したように、この構成例のＧＭ
Ｒ素子４１は反強磁性体層が不要であるから比較的作製
が容易である。

【００８６】［第３の実施の形態］次に、磁気抵抗効果
型ヘッドの第３構造について説明する。この構成例は、
第１および第２の実施の形態で説明したバイアス磁界発
生源１２の代わりに別構造のバイアス磁界発生源５６を
具えている。

【００８７】図１０は、この実施の形態の磁気抵抗効果
型ヘッドの構成を示す平面図である。また、図１１は、
ＧＭＲ素子の第３構造を示す断面図である。図１１は、
図１０に示すＪ−Ｊ線の位置の切り口の断面を示す図で
ある。

【００８８】この構成例のバイアス磁界発生源５６は、
交流電源１８とバイアス電流層５４ａおよび５４ｂとを
具えている。これらバイアス電流層５４ａおよび５４ｂ
は、交流電流を流すことにより、第１強磁性体層２２の
磁化の方向に沿って印加される交流磁界を発生させる膜
体である。これらバイアス電流層５４ａおよび５４ｂ
は、それぞれ第１ＧＭＲ素子５０ａおよび第２ＧＭＲ素
子５０ｂの上に設けてある。これらバイアス電流層５４
ａおよび５４ｂには、再生動作時に、交流電源１８によ
って電流が流される。これらバイアス電流層５４ａおよ
び５４ｂは、それぞれ１．０μｍの膜厚のＣｕ層であ
る。

【００８９】図１１に示すように、第１ＧＭＲ素子５０
ａは、基板１６の上に反強磁性体層２８、第１強磁性体
層２２、非磁性体層２４および第２強磁性体層２６を順
次に積層させて具えている。また、第１ＧＭＲ素子５０
ａは、第２強磁性体層２６の上に絶縁体層６０を具えて
いる。そして、この絶縁体層６０の上にバイアス電流層
５４ａが設けられている。従って、バイアス電流層５４
ａと第１ＧＭＲ素子５０ａとは絶縁体層６０によって絶
縁分離されている。

【００９０】また、第１ＧＭＲ素子５０ａは、反強磁性
体層２８、第１強磁性体層２２、非磁性体層２４および
第２強磁性体層２６の各々の側面に接触させて抵抗検出
用電極５８を具えている。この抵抗検出用電極５８は、
導線によって抵抗検出回路１４に結合されている。この
抵抗検出用電極５８とバイアス電流層５４ａとは、非接
触の状態となるように設計してある。

【００９１】尚、反強磁性体層２８、第１強磁性体層２
２、非磁性体層２４および第２強磁性体層２６の積層構
造は、第１構造の第１ＧＭＲ素子１０ａと同一の構造で
ある。絶縁体層６０は、１．０μｍの膜厚のＳｉＯ₂ 層
である。このＳｉＯ₂ 層は、スパッタ法により第２強磁
性体層２６の上面に成膜される。そして、フォトリソグ
ラフィ技術を用いてパタン形成することにより、所定形
状の絶縁体層６０を完成させている。絶縁体層６０は、
直方体形状の膜体である。絶縁体層６０は、下側の積層
構造に比べてＪ−Ｊ線に沿う方向のサイズが小さく形成
されている。

【００９２】上述の抵抗検出用電極５８は、第２強磁性
体層２６の露出している上面の部分から基板１６の上面
の一部にわたって設けられている。２つの抵抗検出用電
極５８は、積層構造の長辺に沿う側の側面にそれぞれ形
成されている。抵抗検出用電極５８は、Ｃｕ層をスパッ
タ法により成膜して形成する。このＣｕ層の膜厚は１．
０μｍである。図１１に示すように、絶縁体層６０の上
面が抵抗検出用電極５８の上面より高くなるように形成
してある。従って、絶縁体層６０の上面に設けられるバ
イアス電流層５４ａは、抵抗検出用電極５８と絶縁分離
される。

【００９３】尚、抵抗検出用電極５８を形成した後に絶
縁体層６０の形成を行うようにしてもよい。この場合に
は、抵抗検出用電極５８としてのＣｕ層の成膜を行った
後に所定の微細加工を施す。すなわち、第２強磁性体層
２６の上面の一部が露出されるように、このＣｕ層の一
部分を除去する。その後に、この加工されたＣｕ層およ
び第２強磁性体層２６の上に絶縁体層６０としてのＳｉ
Ｏ₂ 層を成膜すればよい。

【００９４】また、各層は、逆の順に積層させてもよ
い。すなわち、基板１６の上にバイアス電流層５４ａ、
絶縁体層６０、第２強磁性体層２６、非磁性体層２４、
第１強磁性体層２２および反強磁性体層２８をこの順序
で積層させる。

【００９５】この第３構造の第１ＧＭＲ素子５０ａの磁
気抵抗特性は、第１構造の第１ＧＭＲ素子１０ａの磁気
抵抗特性（図４）と同じであるから説明を省略する。

【００９６】上述のバイアス電流層５４ａには、図１１
の矢印で示される方向に沿ってバイアス電流６２が流れ
る。従って、バイアス電流層５４ａの周囲に磁界が発生
する。この磁界は、第１強磁性体層２２の磁化の方向に
沿って印加される。この磁界が記録媒体の漏洩磁界に対
してバイアス磁界として作用するので、検出感度の向上
が図れる。

【００９７】そして、バイアス電流６２は交流電流であ
るから、バイアス電流層５４ａの周囲に交流磁界が発生
する。このように、バイアス磁界発生源５６は第１構造
のバイアス磁界発生源１２と実質的に等価の働きをす
る。尚、再生原理や再生動作は、第１の実施の形態と同
じであるから説明を省略する。

【００９８】［第４の実施の形態］次に、磁気抵抗効果
型ヘッドの第４構造について説明する。この構成例の磁
気抵抗効果型ヘッドは、第３の実施の形態で説明した磁
気抵抗効果型ヘッド５２の第１ＧＭＲ素子５０ａの代わ
りに別構造のＧＭＲ素子６４を具えている。

【００９９】図１２は、ＧＭＲ素子の第４構造を示す断
面図である。ＧＭＲ素子６４は、第２構造のＧＭＲ素子
４１と同様に、基板１６の上に複数の積層単位４０ｆ、
４０ｅ、４０ｄ、４０ｃ、４０ｂおよび４０ａを順次に
積層させて具えている。各積層単位４０ａ〜４０ｆは、
それぞれ同じ構造である。積層単位４０ａの構造は、図
８（Ｂ）に示した構造と同じである。

【０１００】第２の実施の形態で説明したように、各積
層単位を構成する第１強磁性体層４６の保磁力を第２強
磁性体層４２の保磁力に比べて大きくしてある。従っ
て、反強磁性体層が不要であり、作製が容易である。

【０１０１】そして、これら６層の積層単位４０ａ〜４
０ｆの積層構造の上に絶縁体層６０を具えている。すな
わち、絶縁体層６０は、積層単位４０ａの上に設けられ
ている。この絶縁体層６０の上にバイアス電流層５４ａ
が設けられている。また、ＧＭＲ素子６４は、第３の実
施の形態の構成と同様に抵抗検出用電極５８を具えてい
る。この抵抗検出用電極５８は、各積層単位４０ａ〜４
０ｆの側面に接触させた状態で設けられている。

【０１０２】尚、このＧＭＲ素子６４の磁気抵抗特性
は、ＧＭＲ素子４１の磁気抵抗特性（図９）と同じであ
るから、説明を省略する。また、再生原理や再生動作も
第１および第２の実施の形態の構成例と同様である。

【０１０３】また、ＧＭＲ素子６４は、基板１６の上に
バイアス電流層５４ａおよび絶縁体層６０をこの順序で
積層させて、この上側に各積層単位４０ａ〜４０ｆを順
次に積層させた構造としてもよい。

【０１０４】［第５の実施の形態］次に、磁気抵抗効果
型ヘッドの第５構造について説明する。この構成例の磁
気抵抗効果型ヘッドは、第３の実施の形態で説明した磁
気抵抗効果型ヘッド５２のＧＭＲ素子５０ａの代わりに
別構造のＧＭＲ素子６８を具えている。

【０１０５】図１３は、ＧＭＲ素子の第５構造を示す断
面図である。ＧＭＲ素子６８は、基板１６の上に第２強
磁性体層２６、非磁性体層２４および第１強磁性体層２
２を順次に積層させて具えている。そして、この第１強
磁性体層２２の上に絶縁性の反強磁性体層６６が設けら
れている。さらに、この絶縁性の反強磁性体層６６の上
にバイアス電流層５４ａを具えている。また、第２強磁
性体層２６、非磁性体層２４および第１強磁性体層２２
の側面に接触させて抵抗検出用電極５８を具えている。

【０１０６】このように、この第５構造のＧＭＲ素子６
８は、反強磁性体層（例えば第３構造を構成する反強磁
性体層２８）と絶縁体層（例えば第３構造の絶縁体層６
０）とを共通の膜体として構成している。従って、絶縁
性の反強磁性体層６６は、交換バイアス磁界により第１
強磁性体層２２の磁化の向きを固定する。また、絶縁性
の反強磁性体層６６は、バイアス電流層５４ａと第１強
磁性体層２２との間を絶縁分離させる。

【０１０７】よって、この構成は、例えば第３構造のＧ
ＭＲ素子５０ａに比べると層数を少なくできるから、作
製が容易である。絶縁性の反強磁性体層６６として、Ｃ
ｏＯやアモルファスＦｅ₂ Ｏ₃ などを用いるのが好適で
ある。

【０１０８】［第６の実施の形態］次に、磁気抵抗効果
型ヘッドの第６構造について説明する。図１４は、磁気
抵抗効果型ヘッドの構成を示す平面図である。この構成
例の磁気抵抗効果型ヘッドは、第１ＧＭＲ素子７４ａ
と、第２ＧＭＲ素子７４ｂと、バイアス磁界発生源７２
と、抵抗検出回路１４とを具えている。これら各構成成
分は基板１６の上に設けられている。この構成例では、
第２ＧＭＲ素子７４ｂを第１ＧＭＲ素子７４ａの上に設
けてある。また、バイアス磁界発生源７２は、バイアス
電流層５４と交流電源１８とを具えている。このバイア
ス電流層５４は、第１ＧＭＲ素子７４ａと第２ＧＭＲ素
子７４ｂとの間に設けられている。

【０１０９】図１５は、ＧＭＲ素子の第６構造を示す断
面図である。図１５は、図１４のＫ−Ｋ線の位置の切り
口の断面を示す図である。第１ＧＭＲ素子７４ａは、第
３の実施の形態で説明した第１ＧＭＲ素子５０ａの構造
（図１１）と同一である。第２ＧＭＲ素子７４ｂも第１
ＧＭＲ素子７４ａと実質的に同一構造である。第１ＧＭ
Ｒ素子７４ａは基板１６の上に設けられており、この第
２ＧＭＲ素子７４ａの上に第２ＧＭＲ素子７４ｂが設け
られている。第１ＧＭＲ素子７４ａと第２ＧＭＲ素子７
４ｂとは、第１絶縁体層、バイアス電流層５４および第
２絶縁体層からなる積層構造を介して結合されている。
この構成例では、第１絶縁体層として第１ＧＭＲ素子７
４ａの絶縁体層６０が利用されており、第２絶縁体層と
して第２ＧＭＲ素子７４ｂの絶縁体層６０が利用されて
いる。

【０１１０】従って、第１ＧＭＲ素子７４ａを構成する
第２強磁性体層２６の上に、第１絶縁体層としての絶縁
体層６０と、バイアス電流層５４と、第２絶縁体層とし
ての絶縁体層６０とが順次に積層されている。この第２
絶縁体層としての絶縁体層６０の上に、第２ＧＭＲ素子
７４ｂの反強磁性体層２８が設けられている。

【０１１１】このように構成してあるので、第１ＧＭＲ
素子７４ａおよび第２ＧＭＲ素子７４ｂには、互いに逆
向きの磁界が印加される。従って、第１ＧＭＲ素子７４
ａおよび第２ＧＭＲ素子７４ｂに対して、１層のバイア
ス電流層５４により所定の磁界が印加される。

【０１１２】以上説明したように、この構成例では、第
１ＧＭＲ素子７４ａおよび第２ＧＭＲ素子７４ｂを積層
させて構成してある。従って、素子面積を小さくするこ
とができる。

【０１１３】［第７の実施の形態］次に、磁気抵抗効果
型ヘッドの第７構造について説明する。この構成例の磁
気抵抗効果型ヘッドは、第６の実施の形態で説明した第
１ＧＭＲ素子７４ａおよび第２ＧＭＲ素子７４ｂの代わ
りに、別構造の第１ＧＭＲ素子７６ａおよび第２ＧＭＲ
素子７６ｂをそれぞれ具えている。

【０１１４】図１６は、ＧＭＲ素子の第７構造を示す断
面図である。第１ＧＭＲ素子７６ａは、第５の実施の形
態で説明したＧＭＲ素子６８の構造（図１３）と同一で
ある。第２ＧＭＲ素子７６ｂも第１ＧＭＲ素子７６ａと
実質的に同一構造である。第１ＧＭＲ素子７６ａは基板
１６の上に設けられており、この第２ＧＭＲ素子７６ａ
の上に第２ＧＭＲ素子７６ｂが設けられている。第１Ｇ
ＭＲ素子７６ａと第２ＧＭＲ素子７６ｂとは、第１絶縁
体層、バイアス電流層５４および第２絶縁体層からなる
積層構造を介して結合されている。この構成例では、第
１絶縁体層として第１ＧＭＲ素子７６ａを構成する絶縁
性の反強磁性体層６６が利用されており、第２絶縁体層
として第２ＧＭＲ素子７６ｂを構成する絶縁性の反強磁
性体層６６が利用されている。

【０１１５】従って、第１ＧＭＲ素子７６ａを構成する
第１強磁性体層２２の上に、第１絶縁体層としての絶縁
性の反強磁性体層６６と、バイアス電流層５４と、第２
絶縁体層としての絶縁性の反強磁性体層６６とが順次に
積層されている。この第２絶縁体層としての絶縁性の反
強磁性体層６６の上に、第２ＧＭＲ素子７６ｂの第１強
磁性体層２２が設けられている。第２ＧＭＲ素子７６ｂ
は、絶縁性の反強磁性体層６６、第１強磁性体層２２、
非磁性体層２４および第２強磁性体層２６を順次に積層
させて構成されている。

【０１１６】このように、この構成例では、第１ＧＭＲ
素子７６ａおよび第２ＧＭＲ素子７６ｂを積層させて構
成してある。そして、これら第１ＧＭＲ素子７６ａおよ
び第２ＧＭＲ素子７６ｂに対して、１層のバイアス電流
層５４により所定の磁界が印加される。従って、素子面
積を小さくすることができる。しかも、層数を少なくで
きるので、作成が比較的容易である。

【０１１７】

【発明の効果】この発明の磁気抵抗効果型ヘッドによれ
ば、データ再生時に、巨大磁気抵抗効果素子に対して交
流磁界が印加される。この交流磁界がバイアス磁界とし
て作用するので、記録媒体の漏洩磁界の変化が比較的小
さくても、比較的大きな電気抵抗の変化が検出される。
従って、高検出感度の磁気抵抗効果型ヘッドが実現され
る。

【０１１８】さらに、この発明の磁気抵抗効果型ヘッド
では、第１および第２巨大磁気抵抗効果素子に対して、
互いに逆位相の交流磁界がそれぞれ印加される。このよ
うに構成してあるので、磁気抵抗効果型ヘッドは、少な
くとも２つの漏洩磁界の状態を検出することができる。
よって、一つの巨大磁気抵抗効果素子を具える構成に比
べて、記録媒体の記録容量が実効的に向上するという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す図である。

【図２】ＧＭＲ素子の第１構造を示す図である。

【図３】抵抗検出回路の構成を示す図である。

【図４】ＧＭＲ素子の磁気抵抗曲線を示す図である。

【図５】再生原理の説明に供する図である。

【図６】再生動作時の磁化の様子を示す図である。

【図７】再生動作の説明に供する図である。

【図８】ＧＭＲ素子の第２構造を示す図である。

【図９】ＧＭＲ素子の磁気抵抗曲線を示す図である。

【図１０】磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す図であ
る。

【図１１】ＧＭＲ素子の第３構造を示す図である。

【図１２】ＧＭＲ素子の第４構造を示す図である。

【図１３】ＧＭＲ素子の第５構造を示す図である。

【図１４】磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す図であ
る。

【図１５】ＧＭＲ素子の第６構造を示す図である。

【図１６】ＧＭＲ素子の第７構造を示す図である。

【符号の説明】

１０ａ：第１ＧＭＲ素子１０ｂ：第２ＧＭＲ素子１２：バイアス磁界発生源１４：抵抗検出回路１６：基板１８：交流電源２０ａ，２０ｂ：ソレノイドコイル２２：第１強磁性体層２４：非磁性体層２６：第２強磁性体層２８：反強磁性体層３０：磁気抵抗効果型ヘッド３２ａ：第１検出素子３２ｂ：第２検出素子３４：加算器３５：出力端子３６：記録媒体３８：移動方向４０：記録領域４１：ＧＭＲ素子４０ａ〜４０ｆ：積層単位４２：第２強磁性体層４４：非磁性体層４６：第１強磁性体層４８：非磁性体層５０ａ：第１ＧＭＲ素子５０ｂ：第２ＧＭＲ素子５２：磁気抵抗効果型ヘッド５４ａ，５４ｂ：バイアス電流層５６：バイアス磁界発生源５８：抵抗検出用電極６０：絶縁体層６２：バイアス電流６４：ＧＭＲ素子６８：ＧＭＲ素子６６：絶縁性の反強磁性体層７２：バイアス磁界発生源５４：バイアス電流層７４ａ：第１ＧＭＲ素子７４ｂ：第２ＧＭＲ素子７６ａ：第１ＧＭＲ素子７６ｂ：第２ＧＭＲ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１巨大磁気抵抗効果素子と、第２巨大
磁気抵抗効果素子と、抵抗検出回路と、バイアス磁界発
生源とを具えており、前記第１および第２巨大磁気抵抗効果素子の各々は、順
次に積層した第１強磁性体層、非磁性体層および第２強
磁性体層を具えており、向きが固定された前記第１強磁
性体層の磁化と記録媒体の漏洩磁界に従い向きが変化す
る前記第２強磁性体層の磁化とのなす角度に応じて異な
る電気抵抗を示す素子であり、前記抵抗検出回路は、前記第１および第２巨大磁気抵抗
効果素子の各々の電気抵抗の和を検出する回路であり、前記バイアス磁界発生源は、前記第１および第２巨大磁
気抵抗効果素子の各々に互いに逆位相の交流磁界をそれ
ぞれ印加する装置であることを特徴とする磁気抵抗効果
型ヘッド。
【請求項２】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記第１および第２強磁性体層の各々の磁化が平行であ
るか反平行であるかに応じた２値のディジタル情報を、
前記電気抵抗の変化の検出によって前記記録媒体から読
み出すことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記交流磁界は、前記第１強磁性体層の磁化の方向に沿
って印加される磁界であって、前記第１および第２強磁
性体層の各々の磁化の状態を変えない大きさの磁界であ
ることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、交換バイアス磁界により前記第１強磁性体層の磁化の向
きを固定する反強磁性体層を当該第１強磁性体層に接触
させて具えていることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
【請求項５】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記第１強磁性体層の保磁力が前記第２強磁性体層の保
磁力に比べて大きいことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘ
ッド。
【請求項６】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記バイアス磁界発生源は、交流電流を流すことによ
り、前記第１強磁性体層の磁化の方向に沿って印加され
る交流磁界を発生させるバイアス電流層を具えているこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】請求項６に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記第１強磁性体層と前記バイアス電流層との間に、交
換バイアス磁界により当該第１強磁性体層の磁化の向き
を固定する絶縁性の反強磁性体層を具えていることを特
徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項８】請求項６に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記第１巨大磁気抵抗効果素子の上に第１絶縁体層、前
記バイアス電流層および第２絶縁体層を順次に積層させ
て設けてあり、該第２絶縁体層の上に前記第２巨大磁気抵抗効果素子を
積層させてあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
【請求項９】請求項８に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記第１および第２絶縁体層として、絶縁性の反強磁性
体層をそれぞれ具えていることを特徴とする磁気抵抗効
果型ヘッド。