JPH1197764A - 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置

Info

Publication number
JPH1197764A
JPH1197764A JP9253832A JP25383297A JPH1197764A JP H1197764 A JPH1197764 A JP H1197764A JP 9253832 A JP9253832 A JP 9253832A JP 25383297 A JP25383297 A JP 25383297A JP H1197764 A JPH1197764 A JP H1197764A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
atomic
magnetoresistive
irrhmn
hua
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9253832A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Aoshima
賢一 青島
Hitoshi Kanai
均 金井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP9253832A priority Critical patent/JPH1197764A/ja
Priority to US09/007,151 priority patent/US6010781A/en
Publication of JPH1197764A publication Critical patent/JPH1197764A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices
    • G01R33/093Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3929Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
    • G11B5/3932Magnetic biasing films
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3218Exchange coupling of magnetic films via an antiferromagnetic interface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange 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
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B2005/3996Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/012Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/90Magnetic feature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/11Magnetic recording head
    • Y10T428/1107Magnetoresistive
    • Y10T428/1121Multilayer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の磁気抵抗効果素子に比して優れた特性
を有する磁気抵抗効果素子を提供する。 【解決手段】 例えば、磁気抵抗効果型ヘッド14の構
成要素として用いられる磁気抵抗効果素子11を製造す
るに際して、反強磁性層24の形成に、IrとRhとM
nとからなる材料であって、Irの含有率が2〜6原子
%であり、かつ、Mnの含有率が71〜78原子%であ
る材料、或いは、Irの含有率が2〜12原子%であ
り、かつ、Mnの含有率が78〜84原子%である材料
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素
子、磁気抵抗効果型ヘッド並びに磁気記録再生装置に関
し、特に、反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、その
ような磁気抵抗効果素子が用いられた磁気抵抗効果型ヘ
ッドと磁気記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気抵抗効果型ヘッドなどに用いられる
磁気抵抗効果素子の中には、磁性層と交換結合する反強
磁性層を備えたものが存在している。
【0003】図10に、そのような素子の一つであるス
ピンバブル素子(いわゆる、スピンバブルヘッドのセン
サー部)の構造を示す。図示したように、スピンバブル
素子は、下地31上に、自由層32、中間層33、固定
層34、反強磁性層35が積層された構成を有する。こ
れらの層のうち、自由層32と固定層34は、異方性磁
界が小さな強磁性材料(通常、NiFe(ニッケル・鉄)
合金;パーマロイ)を用いて形成され、中間層33は、
例えば、Cu(銅)のような非磁性の金属を用いて形成さ
れる。そして、反強磁性層35としては、スピンバブル
素子を優れた磁場検出特性を有するものとするために、
固定層34と原子レベルで密に接触して固定層34との
間に強い交換結合をもたらす反強磁性材料からなる層が
用いられている。
【0004】また、単一の磁性層と反強磁性層を有する
磁気抵抗効果素子も知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したような構成の
磁気抵抗効果素子の反強磁性層を形成するための材料に
は、磁性層との間に強い交換結合をもたらすものである
こと(磁性層と形成される反強磁性層との間の結合磁界
が大きいこと)が要求されるのは当然として、耐食性並
びに熱安定性が良いこと、反強磁性層を形成しやすいこ
とも要求される。
【0006】しかしながら、従来、反強磁性層の形成に
用いられていた材料(FeMn、IrMn、RhMn、
NiO、NiMn、PtMn等)は、反強磁性層用材料
として何らかの点で欠点を有するものとなっていた。例
えば、NiMn、PtMnは、成膜したままの状態では
所望の特性を示さない。このため、これらの材料を用い
る場合、成膜後に高温(300℃程度)の熱処理が必要
となり、その結果として、磁気抵抗効果素子の製造プロ
セスが複雑になる、特性の均一な磁気抵抗効果素子が得
られにくいといった問題が生じていた。また、NiO
は、成膜したままの状態で反強磁性を示し、耐食性も良
いが、熱安定性が悪い、膜厚を厚くしなければ磁性層と
の間の結合磁界を大きくできないといった問題があっ
た。
【0007】FeMn、IrMn、RhMnは、成膜し
たままの状態で反強磁性を示し、比較的良い熱安定性を
示すが、強磁性層と強く交換結合する組成における耐食
性が悪いという問題があった。このため、例えば、特開
平8−249616号公報に記載の技術では、スピンバ
ブル素子の反強磁性層を形成するに際して、NiFe磁
性層との結合磁界が、IrMn2元系反強磁性材料によ
って実現可能な最大結合磁界のおよそ1/2となる組成
(Irの含有率が30〜45原子%)のIrMn2元系
反強磁性材料を用いている。
【0008】また、上記公報では、IrMnに、Pt、
Ru、Rhを添加することにより、得られる結合磁界の
大きさは小さくなるものの、耐食性を向上できることも
報告されている。具体的には、(Mn60Ir40100-d
Ptdで表される反強磁性材料において(添字は、原子
%)、d=5とすると、結合磁界は、Mn60Ir40より
も小さくなるものの、耐食性Mn60Ir40よりも優れた
耐食性を示すことが報告されている。そして、Irの代
わりにRu、Rhを用いても同様の結果が得られるとし
ている。
【0009】このように、この公報に記載の技術では、
耐食性を良くするために、IrMn2元系合金に第3元
素を加えた3元系合金を用いているが、3元系合金とし
た結果、結合磁界が小さくなってしまっている。すなわ
ち、上記公報に記載の3元系合金は、磁気抵抗効果素子
の反強磁性層材料として適したものとはなっていない。
何故ならば、2元系合金を用いる場合にも、結合磁界の
大きさを小さくして良いのならば耐食性を向上させるこ
とが可能であることを考えると、反強磁性層に3元系合
金を用いる場合、その3元系合金には、ある2元系合金
を用いた場合と同等の大きさの結合磁界が得られ、か
つ、その2元系合金よりも優れた耐食性を示すことが望
まれるからである。
【0010】そこで、本発明の課題は、上記要求を満た
す3元系合金からなる反強磁性層を備える磁気抵抗効果
素子、すなわち、従来の、磁界検出性能を優先させた磁
気抵抗効果素子と同等の磁界検出性能を有し、かつ、そ
の磁気抵抗効果素子よりも優れた耐食性を有する磁気抵
抗効果素子を提供することにある。
【0011】また、本発明の他の課題は、優れた磁界検
出性能を持ち、かつ、耐食性等の耐久性が高い磁気抵抗
効果型ヘッド並びに磁気記録再生装置を提供することに
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に鋭意研究を行った結果、本発明者らは、IrとRhと
Mnとからなる材料であって、Irの含有率が2〜6原
子%であり、かつ、Mnの含有率が71〜78原子%で
ある材料、或いは、Irの含有率が2〜12原子%であ
り、かつ、Mnの含有率が78〜84原子%である材料
を用いて反強磁性層を形成すると、IrMn2元系合金
或いはRhMn2元系合金を用いて最も大きな結合磁界
を有するように形成された磁気抵抗効果素子と同程度の
大きさの結合磁界を有し、かつ、それらの磁気抵抗効果
素子よりも優れた耐食性を示す磁気抵抗効果素子、すな
わち、従来の磁気抵抗効果素子よりも優れた特性を示す
磁気抵抗効果素子を得ることができることを見い出し
た。
【0013】また、Rh含有率を12〜16原子%とし
た材料(すなわち、Ir、Rh、Mnの組成比(原子
%)が、およそ、6:14:80である材料)を用いる
と、IrMn2元系合金或いはRhMn2元系合金では
実現不可能な大きさの結合磁界を有する磁気抵抗効果素
子が得られることも見出した。
【0014】さらに、反強磁性層の膜厚を、6〜12n
m、より好ましくは、8〜10nmとすると、特に熱安
定性に優れた磁気抵抗効果素子が得られることも分かっ
た。なお、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁性層を1つ
しかもたない構成で実現しても良く、非磁性層を挟んだ
2つの磁性層を持つ構成で実現しても良い。また、本発
明の磁気抵抗効果素子を、磁界センサとして用いても良
く、磁気抵抗効果型ヘッドのセンサ部として用いても良
い。
【0015】上記のように本発明の磁気抵抗効果素子
は、磁性層と反強磁性層間の結合磁界が大きく、かつ、
高い耐食性を示すので、本磁気抵抗効果素子を用いて磁
気抵抗効果型ヘッドを形成すれば、優れた磁界検出特性
を持ち、かつ、耐食性等の耐久性が高い磁気抵抗効果型
ヘッドが得られることになる。また、そのように構成さ
れた磁気抵抗効果型ヘッドを用いれば、良好な再生特性
を有し、長期に渡り安定的に使用できる磁気記録再生装
置が得られることになる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して具体的に説明する。まず、より良好な特性を
有する磁気抵抗効果型ヘッドを実現できる反強磁性層材
料を見いだすために行った実験の内容を説明する。
【0017】本発明者らは、Ir(イリジウム)、Rh
(ロジウム)、Mn(マンガン)からなる3元系合金
(以下、IrRhMnと表記する)を対象として、磁気
抵抗効果素子の反強磁性層への使用に適した反強磁性材
料の探索を行うこととした。また、既に説明したよう
に、反強磁性層材料には、製造される磁気抵抗効果素子
の性能が良いこと、熱的安定性が高いこと、耐食性が高
いこと等が望まれるが、これらの評価を、構造の異なる
2種の試料を用いて行うこととした。
【0018】図1に、IrRhMnを用いたスピンバブ
ル素子(図10参照)の磁界検出性能、熱的安定性を確
認するために採用した試料(以下、IrRhMn積層膜
試料と表記する)の構成を示す。図示したように、Ir
RhMn積層膜試料は、基板20上に、Ta(タンタ
ル)層21、NiFe(ニッケル・鉄;パーマロイ)層
22、CoFeB(コバルト・鉄・ボロン)層23、I
rRhMn層24、Ta層25が積層された構造を有す
る。なお、Ta層21は、所望の特性を有するようにN
iFe層22を成長させるためのバッファ層であり、T
a層25は、IrRhMn層24の本来の特性が測定で
きるようにするための保護層である。NiFe層22、
CoFeB層23は、スピンバブル素子としたときに、
それぞれ、自由層、固定層として機能することになる磁
性層である。
【0019】本実験では、このような構造を有し、Ir
RhMn層24の組成、膜厚のみが異なる複数のIrR
hMn積層膜試料を、スパッタ法を用いて作製した。ま
た、Rhを含まないIrRhMn層24を有する試料
(以下、IrMn積層膜試料と表記する)、Irを含ま
ないIrRhMn層24を有する試料(以下、RhMn
積層膜試料と表記する)も作製し、各積層膜試料のB−
Hループのシフト量(結合磁界)Huaを測定すること
によって、形成されるスピンバブル素子の感度(磁界検
出性能)を評価した。さらに、Huaの雰囲気温度依存
性等を測定することによって、熱的安定性の評価を行っ
た。
【0020】また、耐食性を評価するための試料として
は、基板上に、各種組成のIrRhMn単層膜を形成し
た試料(以下、IrRhMn(IrMn、RhMn)単
層膜試料と表記する)を作製した。そして、各単層膜試
料の腐食電位(自然電極電位)をポテンシオスタットを
用いて測定することによって耐食性の評価を行った。
【0021】以下、図2ないし図4を用いて、実験結果
を具体的に説明する。これらの図のうち、図2は、各積
層膜試料のHuaの測定結果を示した図であり、図中に
示されている各数値が、その数値が示されている組成の
積層膜試料に対して測定されたHua(単位は、エルス
テッド;Oe)を表している。図3は、各単層膜試料の
腐食電位の測定結果を示した図であり、図中に示されて
いる各数値が、対応する組成の単層膜試料に対して測定
された腐食電位(単位は、mV)を表している。なお、
磁界検出性能のより良いスピンバブル素子を得ることが
出来る材料(組成)の方が大きなHuaを示すことにな
り、耐食性がより優れた材料ほど、大きな(“0”に近
い)腐食電位を示すことになる。また、図4は、実験を
行った幾つかの試料に関するHuaと腐食電位の関係を
示した図である。
【0022】まず、Rhを含まない積層膜試料のHua
測定結果(図2)に着目すると、IrMnは、Ir、M
nの組成比(原子%)が、およそ、14:86であると
きに、最も大きなHua(182Oe)を持ち、組成比
が、その最大Huaを持つ組成比と異なるものとなるほ
ど、Huaの値が小さくなる材料であることが分かる。
一方、Rhを含まない単層膜試料の腐食電位測定結果
(図3)に着目すると、IrMnは、Irの含有比率が
高いほど優れた耐食性を示す材料であることが分かる。
【0023】同様に、Irを含まない試料のHua測定
結果(図2)に着目すると、RhMnは、Rh、Mnの
組成比(原子%)が、およそ、19:81であるとき
に、最も大きなHua(189Oe)を持ち、その最大
Huaを持つ組成比と異なるものとなるほど、Huaの
値が小さくなる材料であることが分かる。また、Rhを
含まない単層膜試料の腐食電位測定結果(図3)に着目
すると、RhMnは、Rhの含有比率が高いほど優れた
耐食性を示す材料であることが分かる。
【0024】また、3元素共に含むIrRhMn積層膜
試料のHua測定結果(図2)に着目すると、図中に実
線で示した組成範囲、すなわち、Irの含有率が2〜6
原子%であり、かつ、Mnの含有率が71〜78原子%
である組成範囲と、Irの含有率が2〜12原子%であ
り、かつ、Mnの含有率が78〜84原子%である組成
範囲とからなる組成範囲において、IrRhMnは、1
70Oeを越えるHuaを持つことが分かる。
【0025】そして、図3に示した実験結果からは、そ
の組成範囲のIrRhMnが、IrMn、あるいは、R
hMnに比して、反強磁性層用材料として好ましいもの
となっていることが分かる。
【0026】具体的には、各組成の2元系積層膜試料の
Huaに対して、対応する2元系単層膜試料の腐食電位
をプロットすると、図4に、黒四角並びに点線で示した
ような関係が得られる。なお、図4では、同程度のHu
aを持つ試料が2つ存在する場合、腐食電位が小さい方
の試料の測定結果のみをプロットしてある。
【0027】既に説明したように、シフト量Huaが大
きい方がスピンバブル素子としたときの磁界検出性能は
良好なものとなり、腐食電位が高い方が耐食性は優れた
ものとなる。従って、図4に示した点線よりも上側(右
側)に、測定結果がプロットされる材料の方が、反強磁
性層用材料として好ましいことになるが、上記した組成
範囲に含まれる組成比を有するIrRhMnは、図中、
四角(白抜き)で示してあるように、総て、点線よりも
上側(右側)に、測定結果がプロットされる材料となっ
ている。
【0028】しかも、上記組成範囲内の材料であって、
Rh含有率が12〜16原子%である材料(すなわち、
Ir、Rh、Mnの組成比(原子%)が、およそ、6:
14:80である材料)は、IrMn2元系合金で実現
できるHuaの最大値(182Oe)、RhMn2元系
合金で実現できるHuaの最大値(189Oe)より
も、大きなHua(191Oe)を示すものとなってい
る。
【0029】すなわち、Irの含有率が2〜6原子%で
あり、かつ、Mnの含有率が71〜78原子%であるI
rRhMn、あるいは、Irの含有率が2〜12原子%
であり、かつ、Mnの含有率が78〜84原子%である
IrRhMnを用いて反強磁性層を形成すれば、IrM
n、RhMnを用いて反強磁性層を形成することによっ
て得られる磁気抵抗効果素子よりも総合的な特性が優れ
た磁気抵抗効果素子を実現することができる。特に、そ
の組成範囲内において、Rh含有率が12〜16原子%
であるIrRhMn(すなわち、Ir、Rh、Mnの組
成比が、およそ、6:14:80であるIrRhMn)
を用いれば、Huaが191Oeとなるので、IrM
n、RhMnを用いた磁気抵抗効果型ヘッドよりも、優
れた磁界検出性能を有する磁気抵抗効果素子を実現でき
ることになる。
【0030】次に、図5、6を用いて、熱的安定性に対
する実験結果を説明する。これらの図のうち、図5は、
IrRhMn層の膜厚を変えて作製したIrRhMn積
層膜試料のHua、Hcを、形成直後と、230℃、3
時間の熱処理後に測定した結果を示した図である。ま
た、図6は、同構成のIrRhMn積層膜試料に対し
て、ブロッキング温度を求めるために行ったHuaの雰
囲気温度依存性の測定結果を示した図である。なお、各
図には、反強磁性層材料として最も好ましい材料であ
る、Ir、Rh、Mnの組成比が、およそ、6:14:
80(実測値は5.8:13.9:80.3)であるIr
RhMn積層膜試料に関する実験結果のみを示してあ
る。
【0031】図5中に黒丸で示したように、IrRhM
n積層膜試料は、膜厚が異なっていても、形成直後の状
態(熱処理を行っていない状態)では、ほぼ、同じHu
aを持つ。しかしながら、黒三角で示したように、23
0℃、3時間の熱処理後のHuaは、IrRhMn層の
膜厚が厚くなる程、小さくなる。このため、IrRhM
n層の膜厚は、熱処理後のHuaがさほど小さくならな
い(熱処理後にも120Oe以上のHuaが得られる)
6〜12nmであることが好ましい。
【0032】また、図6に示してあるように、Huaの
雰囲気温度依存性の測定結果からは、IrRhMn層の
膜厚を厚くする程、ブロッキング温度(Huaが“0”
となる温度)が高くなる傾向があること、IrRhMn
層の膜厚が6nmである積層膜試料のブロッキング温度
は、膜厚が8nm以上である他の積層膜試料のブロッキ
ング温度よりも著しく低い150℃となることが確認さ
れた。このため、IrRhMn層の膜厚としては、8n
m以上が好ましいと考えられ、上記した熱処理後のHu
aから定められる膜厚範囲との関係で、IrRhMn層
の膜厚は、8〜12nmであることが好ましいことにな
る。なお、膜厚が薄いほど熱処理によるHuaの低下量
が小さいことを考えると、IrRhMn層の膜厚は、特
に、8〜10nmであることが望ましい。
【0033】以上説明したように、一連の実験結果か
ら、Ir、Rh、Mnの組成比が、およそ、6:14:
80であるIrRhMnを用いて、8〜10nm厚の反
強磁性層を形成すると、特に優れた特性を持つ磁気抵抗
効果素子が得られることが分かった。このため、上記組
成のIrRhMnを用いたスピンバブル素子を含む磁気
抵抗効果型ヘッドを実際に製造し、製造した磁気抵抗効
果型ヘッドを搭載して磁気記録再生装置を製造した。
【0034】図7に、製造した磁気抵抗効果型ヘッドの
概略構成を示す。なお、図7では、スライダや、磁気抵
抗効果素子・シールド間に設けられている絶縁膜の表示
を省略してある。
【0035】図7(a)に示してあるように、製造した
磁気抵抗効果型ヘッド14は、一般に、マージ型ヘッド
と呼ばれている、スピンバブル素子(磁気抵抗効果素
子)11の一方のシールド12が、記録ヘッドの一方の
磁極としての役目も担っているヘッドである。磁気抵抗
効果型ヘッド14内に設けられたスピンバブル素子11
は、同図(b)に示したように、IrRhMn単層膜試
料(図1参照)のNiFe層22、CoFeB層23間
に、Cu中間層26を挿入した形態の素子となってい
る。なお、本実施形態では、スピンバブル素子31とし
て、Cu中間層、IrRhMn層の膜厚を、それぞれ、
3nm、8nmとした素子を用いている。また、図8に
示してあるように、スピンバブル素子11として、その
端部磁区を制御するためにCoCrPtハード膜を設け
たものを用いている。
【0036】そして、そのような構成を有する磁気抵抗
効果型ヘッド14を、図9に示したように、磁気記録媒
体15(いわゆる、ハードディスク)、制御系16等を
含む磁気記録再生装置に組み込み、記録再生特性の評
価、耐久性の評価を行った。その結果、磁気抵抗効果型
ヘッド11を用いた場合、2元系合金によって反強磁性
層が形成された磁気抵抗効果素子を用いた場合に比し
て、より良好な状態で記録再生が行え、また、実用上、
十分な耐久性を持つ磁気記録再生装置が構成できること
が確認された。
【0037】以上詳細に説明したように、組成が上記し
たような範囲内にあるIrRhMnを用いて反強磁性層
を形成すると、従来に比して優れた特性を有する磁気抵
抗効果素子を得ることが出来る。そして、その磁気抵抗
効果素子を用いれば、従来に比して優れた特性を有する
磁気抵抗効果型ヘッド、磁気記録再生装置が構成でき
る。
【0038】なお、本実施形態の磁気抵抗効果素子は、
非磁性層を挟む2つの磁性層を有し、その一方の磁性層
上に反強磁性層が形成された、いわゆる、スピンバブル
素子であったが、1つの磁性層しか有さない形態の磁気
抵抗効果素子の反強磁性層を形成する際に、上記した組
成範囲のIrRhMnを用いても良いことは当然であ
る。また、本磁気抵抗効果素子を、磁気抵抗効果型ヘッ
ドの構成要素としてではなく、磁界センサとして用いて
も良いことも当然である。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、従来に比して優れた特
性を示す磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッド、磁
気記録再生装置を、簡単に得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】大きな結合磁界が得られる組成を決定するため
に用いたIrRhMn積層膜試料の説明図である。
【図2】IrRhMn系積層膜試料のHuaの組成依存
性を示した図である。
【図3】IrRhMn系単層膜試料の腐食電位の組成依
存性を示した図である。
【図4】IrRhMn系試料のHuaと腐食電位の関係
を示した図である。
【図5】IrRhMn積層膜試料のHua、Hcの膜厚
依存性を示した図である。
【図6】IrRhMn積層膜試料のHuaの雰囲気温度
依存性を示した図である。
【図7】本発明の一実施形態による磁気抵抗効果型ヘッ
ドの概略構成図である。
【図8】図7に示した磁気抵抗効果型ヘッドに用いられ
ている磁気抵抗効果素子の概略構成図である。
【図9】図7に示した磁気抵抗効果型ヘッドを搭載した
磁気記録再生装置の概略構成図である。
【図10】スピンバブル素子の説明図である。
【符号の説明】
11 スピンバブル素子 12 シールド 14 磁気抵抗効果型ヘッド 15 磁気記録媒体 16 制御系 20 基板 21、25 Ta層 22 NiFe層 23 CoFeB層 24 IrRhMn層 26 Cu中間層 31 下地 32 自由層 33 中間層 34 固定層 35 反強磁性層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性層と、前記磁性層と交換結合する反
    強磁性層とを含む磁気抵抗効果素子において、 前記反強磁性層がIrとRhとMnとからなる材料であ
    って、Irの含有率が2〜6原子%であり、かつ、Mn
    の含有率が71〜78原子%である材料、或いは、Ir
    の含有率が2〜12原子%であり、かつ、Mnの含有率
    が78〜84原子%である材料で構成されていることを
    特徴とする磁気抵抗効果素子。
  2. 【請求項2】 前記反強磁性層を構成する材料のRh含
    有率が12〜16原子%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。
  3. 【請求項3】 前記反強磁性層の膜厚が、6〜12nm
    であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の
    磁気抵抗効果素子。
  4. 【請求項4】 前記反強磁性層の膜厚が、8〜10nm
    であることを特徴とする請求項3記載の磁気抵抗効果素
    子。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
    載の磁気抵抗効果素子を含むことを特徴とする磁気抵抗
    効果型ヘッド。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の磁気抵抗効果型ヘッドを
    備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
JP9253832A 1997-09-18 1997-09-18 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置 Withdrawn JPH1197764A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9253832A JPH1197764A (ja) 1997-09-18 1997-09-18 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置
US09/007,151 US6010781A (en) 1997-09-18 1998-01-15 Magnetoresistance effect element, magnetoresistance effect type head and magnetic recording/reproducing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9253832A JPH1197764A (ja) 1997-09-18 1997-09-18 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1197764A true JPH1197764A (ja) 1999-04-09

Family

ID=17256763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9253832A Withdrawn JPH1197764A (ja) 1997-09-18 1997-09-18 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6010781A (ja)
JP (1) JPH1197764A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11259825A (ja) * 1998-03-06 1999-09-24 Tdk Corp 磁気抵抗効果型ヘッド
US6219207B1 (en) * 1999-04-26 2001-04-17 International Business Machines Corporation Read sensor having high conductivity multilayer lead structure with a molybdenum layer
JP2001358381A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果膜、磁気抵抗効果型ヘッド、および情報再生装置
JP2004531845A (ja) * 2001-04-12 2004-10-14 ライプニッツ−インスティトゥート フュア フェストケルパー− ウント ヴェルクシュトフフォルシュング ドレスデン エー ファオ 反強磁性層系およびこの形式の反強磁性層系への磁気的なデータ記憶のための方法
US7672089B2 (en) * 2006-12-15 2010-03-02 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current-perpendicular-to-plane sensor with dual keeper layers

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5287237A (en) * 1990-03-16 1994-02-15 Hitachi, Ltd. Antiferromagnetic film superior in corrosion resistance, magnetoresistance-effect element and magnetoresistance-effect head including such thin film
US5549978A (en) * 1992-10-30 1996-08-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element
JP3274318B2 (ja) * 1995-07-19 2002-04-15 アルプス電気株式会社 薄膜磁気ヘッド
JPH0969211A (ja) * 1995-08-30 1997-03-11 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果膜,磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置

Also Published As

Publication number Publication date
US6010781A (en) 2000-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6424507B1 (en) Spin valve magnetoresistive sensor for high temperature environment using iridium manganese
US7336451B2 (en) Magnetic sensing element containing half-metallic alloy
US5966012A (en) Magnetic tunnel junction device with improved fixed and free ferromagnetic layers
JP3976231B2 (ja) トンネル磁気抵抗効果素子およびその製造方法ならびにトンネル磁気抵抗効果型ヘッドおよびその製造方法
US6747301B1 (en) Spin dependent tunneling barriers formed with a magnetic alloy
US6295186B1 (en) Spin-valve magnetoresistive Sensor including a first antiferromagnetic layer for increasing a coercive force and a second antiferromagnetic layer for imposing a longitudinal bias
US7428130B2 (en) Magnetoresistive element, magnetic head, magnetic storage unit, and magnetic memory unit
US6490140B1 (en) Giant magnetoresistive sensor with a PtMnX pinning layer and a NiFeCr seed layer
JP2007273504A (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録装置、磁気ランダムアクセスメモリ
KR20070106433A (ko) 자기-저항 소자 및 이를 제조하는 방법
JPH10143822A (ja) 薄膜磁気構造及び薄膜磁気ヘッド
US8675319B2 (en) Data reader with heusler alloy reference lamination
JP2004247021A5 (ja) 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気テープ装置
US6765769B2 (en) Magnetoresistive-effect thin film, magnetoresistive-effect element, and magnetoresistive-effect magnetic head
JP2672802B2 (ja) 交換結合膜および磁気抵抗効果素子
US7433162B2 (en) Magnetoresistive sensor with antiferromagnetic exchange-coupled structure formed by use of chemical-ordering enhancement layer
JPH1197764A (ja) 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置
JP3393963B2 (ja) 交換結合膜および磁気抵抗効果素子
US7339769B2 (en) Magnetoresistive sensor with antiferromagnetic exchange-coupled structure having underlayer for enhancing chemical-ordering in the antiferromagnetic layer
JP2000068569A (ja) 交換結合膜およびそれを用いた磁気抵抗効果素子
JP2008243327A (ja) 垂直通電型gmr再生素子、並びにこのgmr再生素子を具えることを特徴とする磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
US6896974B2 (en) Magnetic field sensor and magnetic disk apparatus
JPH09237716A (ja) 交換結合膜、磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果素子の製造方法
JP2010062191A (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、情報記憶装置、および磁気メモリ
JP3212568B2 (ja) スピンバルブ型薄膜素子とそのスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20041207