JPS5941881A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
- Publication number
- JPS5941881A JPS5941881A JP57153013A JP15301382A JPS5941881A JP S5941881 A JPS5941881 A JP S5941881A JP 57153013 A JP57153013 A JP 57153013A JP 15301382 A JP15301382 A JP 15301382A JP S5941881 A JPS5941881 A JP S5941881A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- unevenness
- ferromagnetic substrate
- magnetic field
- substrate
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）に関するもので
ある。
ある。
従来例の構成とその問題点
従来、磁気抵抗効果を利用した磁気ヘッドとしては第１
図に示されるような構成の短＋１１を状素子の磁気抵抗
効果形ヘッドが考えられていた。第１図の例では磁気記
録媒体１と垂直（ｙ方向）に強磁性薄板よりなるＭＲ素
子２を当接筒たは近接させ、磁気抵抗効果素子２の長手
方向（２方向）の両端に電極３，４を配置し、電極３，
４間に定電流ｉを流し、記録媒体１のｙ方向の信号磁界
により２方向の抵抗値変化を電極３，４間の電圧変化よ
り検出する方式である。
図に示されるような構成の短＋１１を状素子の磁気抵抗
効果形ヘッドが考えられていた。第１図の例では磁気記
録媒体１と垂直（ｙ方向）に強磁性薄板よりなるＭＲ素
子２を当接筒たは近接させ、磁気抵抗効果素子２の長手
方向（２方向）の両端に電極３，４を配置し、電極３，
４間に定電流ｉを流し、記録媒体１のｙ方向の信号磁界
により２方向の抵抗値変化を電極３，４間の電圧変化よ
り検出する方式である。
この方式では、磁気記録媒体１からの信号磁界強度は媒
体表面から遠去かるに従って指数関数的に減少する。特
に磁気記録媒体１上の記録波長が短い領域では信号磁界
の減衰は非常に大きなものとなる。このためＭＲ素子２
の幅Ｗはできるだけ狭いことが望ましい。
体表面から遠去かるに従って指数関数的に減少する。特
に磁気記録媒体１上の記録波長が短い領域では信号磁界
の減衰は非常に大きなものとなる。このためＭＲ素子２
の幅Ｗはできるだけ狭いことが望ましい。
磁気抵抗効果素子の比抵抗変化Δρは強磁性薄板を一軸
異方性とし、磁化Ｍ、の方向と電流ｉのなす角度をθ、
ａ、ｂを定数とすると Δρ＝ ａ −４−ｂ ｃｏｓ θ という関係が成立っている。印加磁界Ｈと比抵抗変化Δ
ρをその最大値Δρｍａｘで除した比抵抗化率（Δρ／
Δρｍ８４？ ）との関係はＨ＝ ＨＢ で飽和する著
しい非直線性を有しており、この非直線性を改善するた
めにはバイアス磁界ＨＢ合印加して動作点を最適バイア
ス磁界ＨＢに設定する必要がある。この最適点ではＨＢ
＝ ＨＢ ／σ、θ−４６ となっている。
異方性とし、磁化Ｍ、の方向と電流ｉのなす角度をθ、
ａ、ｂを定数とすると Δρ＝ ａ −４−ｂ ｃｏｓ θ という関係が成立っている。印加磁界Ｈと比抵抗変化Δ
ρをその最大値Δρｍａｘで除した比抵抗化率（Δρ／
Δρｍ８４？ ）との関係はＨ＝ ＨＢ で飽和する著
しい非直線性を有しており、この非直線性を改善するた
めにはバイアス磁界ＨＢ合印加して動作点を最適バイア
ス磁界ＨＢに設定する必要がある。この最適点ではＨＢ
＝ ＨＢ ／σ、θ−４６ となっている。
ＭＲ素子では、抵抗変化率を大きくとるためおよびヒス
テリシス特性を避けるために、−軸に配向した強磁性薄
板が使用されるのが普通である。
テリシス特性を避けるために、−軸に配向した強磁性薄
板が使用されるのが普通である。
−例として第２図に示す短冊形状の素子を考えると、素
子長手方向に配向した場合、その配向性は安定であるが
、動作点のθ＝４５°に配向を設定するためにはバイア
ス磁界として素子長手方向と直角な方向の反磁界程度す
なわちＩ（Ｂ−＝ ４πＭｓ・ｔ／ｗ程度が必要である
。ここでｔは素子厚を示す。これはかなり大きな磁界と
なり、たとえば短手方向に研化成分？：有する点線方向
に磁化配向する、すなわち、素子長手方向からθだけ傾
けて配向させた場合を考えると、素子幅方向に生ずる研
荷により実線で示す反磁界を生じ、磁化Ｍｓの方向は長
手方向に曲げられる。そのためθを初期値に保持するの
が困難になるという問題があった。
子長手方向に配向した場合、その配向性は安定であるが
、動作点のθ＝４５°に配向を設定するためにはバイア
ス磁界として素子長手方向と直角な方向の反磁界程度す
なわちＩ（Ｂ−＝ ４πＭｓ・ｔ／ｗ程度が必要である
。ここでｔは素子厚を示す。これはかなり大きな磁界と
なり、たとえば短手方向に研化成分？：有する点線方向
に磁化配向する、すなわち、素子長手方向からθだけ傾
けて配向させた場合を考えると、素子幅方向に生ずる研
荷により実線で示す反磁界を生じ、磁化Ｍｓの方向は長
手方向に曲げられる。そのためθを初期値に保持するの
が困難になるという問題があった。
発明の目的
本発明は静磁気的に誘導した磁気異方性により、磁化の
方向および異方性磁界の大きさを制御し、電流の向きと
磁化の方向を選ぶことにより、新しいバイアス方式をも
つＭＲ素子を提供するとともに、短波長再生可能なＭＲ
素子を提供することを目的としている。
方向および異方性磁界の大きさを制御し、電流の向きと
磁化の方向を選ぶことにより、新しいバイアス方式をも
つＭＲ素子を提供するとともに、短波長再生可能なＭＲ
素子を提供することを目的としている。
発明の構成
本発明においては、強磁性体基板の表面に凹凸を形成し
、この人面凹凸上に磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）を形成し
て、ＭＲ膜に異方性を付与し、ＭＲ膜の磁化を表面凹凸
に沿った方向にバイアスするという新しいバイアス法の
ＭＲ素子を実現したものであり、強磁性体基板の表面凹
凸の繰返しを細くすることにより、短波長再生可能なＭ
Ｒセンサを提供するものである。
、この人面凹凸上に磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）を形成し
て、ＭＲ膜に異方性を付与し、ＭＲ膜の磁化を表面凹凸
に沿った方向にバイアスするという新しいバイアス法の
ＭＲ素子を実現したものであり、強磁性体基板の表面凹
凸の繰返しを細くすることにより、短波長再生可能なＭ
Ｒセンサを提供するものである。
実施例の説明
第３図は本発明にかかるＭＲ素子の−・実施例の平面図
であり、第４図はその断面図である。四辺形をなす強磁
性体基板１１の表面１４に、ＭＲ膜１３に流す電流と３
０〜６０度の角度をなすように凹凸段差１２を形成する
。ＭＲ膜１４は強磁性体基板１１の凹凸を設けた表面１
３上に蒸着され、ＭＲ膜１３も表面凹凸にならっている
。ＭＲ膜１Ｓの両端にはそれぞれ電極１６が形成され、
ＭＲ膜１３に一定電流を供給する。上記ＭＲ膜１３の上
に絶縁層１６を介して、シールド膜１７が形成される。
であり、第４図はその断面図である。四辺形をなす強磁
性体基板１１の表面１４に、ＭＲ膜１３に流す電流と３
０〜６０度の角度をなすように凹凸段差１２を形成する
。ＭＲ膜１４は強磁性体基板１１の凹凸を設けた表面１
３上に蒸着され、ＭＲ膜１３も表面凹凸にならっている
。ＭＲ膜１Ｓの両端にはそれぞれ電極１６が形成され、
ＭＲ膜１３に一定電流を供給する。上記ＭＲ膜１３の上
に絶縁層１６を介して、シールド膜１７が形成される。
シールド膜１７は、ＭＲ膜１３と電極１５から電気的に
絶縁されている。
絶縁されている。
表面凹凸のピッチがＰ、凹凸深さがＤの線状をなす凹凸
上にＭＲ膜を形成すると、基板の表面凹凸に沿った方向
にＭＲ膜の磁化容易軸が向き、１だ、異方性磁界ＨＫの
大きさも、ピッチと凹凸深きによって制御できる。
上にＭＲ膜を形成すると、基板の表面凹凸に沿った方向
にＭＲ膜の磁化容易軸が向き、１だ、異方性磁界ＨＫの
大きさも、ピッチと凹凸深きによって制御できる。
第５図に、基板表面が平坦な場合のＭＲ膜の異方性磁界
Ｈ１゜に対する表面凹凸のある場合の異方性磁界ＨＫの
比と、表面凹凸のピッチＰならびに凹凸深さＤとの関係
を示した。
Ｈ１゜に対する表面凹凸のある場合の異方性磁界ＨＫの
比と、表面凹凸のピッチＰならびに凹凸深さＤとの関係
を示した。
浅い凹凸深さで十分大きなＨＫを得るには、凹凸の繰返
しピンチは、０．５μｍ以下である必要がある。従来の
ホトリングラフイー技術を用いる場合は、ピンチは２μ
ｍ以上となり、このピンチで十分なＨＫ ’ｉｉ得よう
とすると４００Å以上の深い凹凸深さが必要となり、Ｍ
Ｒの厚さと同程度の段差となるために、ＭＲ膜の信頼性
が悪くなる。したがって、段差は小さい方が好ましい。
しピンチは、０．５μｍ以下である必要がある。従来の
ホトリングラフイー技術を用いる場合は、ピンチは２μ
ｍ以上となり、このピンチで十分なＨＫ ’ｉｉ得よう
とすると４００Å以上の深い凹凸深さが必要となり、Ｍ
Ｒの厚さと同程度の段差となるために、ＭＲ膜の信頼性
が悪くなる。したがって、段差は小さい方が好ましい。
小さな段差によって大きな１（Ｋを得るには１μｍ以下
の微細パターンを形成する必要があり、ホログラフィッ
クグレーティング技術や電子ビーム露光技術によって得
ることができる。
の微細パターンを形成する必要があり、ホログラフィッ
クグレーティング技術や電子ビーム露光技術によって得
ることができる。
さらに、短波長再生を行なう磁気抵抗形センサでは、第
６図に示したように絶縁層２３を介してＭＲ膜を保持す
る強磁性体基板２１によるシールドと、絶縁層２５を介
してＭＲ膜２４上に蒸着されたシールド層２６を有する
。この場合、磁性体基板２１の表面に凹凸を形成するに
は、ホログラフィックグレーティング技術を用いて形成
したレジストの窓を通して基板材料をイオンミリングし
たり、スパッタエッチしたりすればよい。このようにし
て成された凹凸上に絶縁層２３を介してＭＲ膜２４を蒸
着する。磁性体基板２１には単結晶体を使用するのが望
寸しい。多結晶体を用いると、イオンミリングやスパッ
タエッチする場合、結晶方位によってエツチング速度が
異なり、エツチングした表面の荒れが大きくなるので、
あ寸り好才しくない。
６図に示したように絶縁層２３を介してＭＲ膜を保持す
る強磁性体基板２１によるシールドと、絶縁層２５を介
してＭＲ膜２４上に蒸着されたシールド層２６を有する
。この場合、磁性体基板２１の表面に凹凸を形成するに
は、ホログラフィックグレーティング技術を用いて形成
したレジストの窓を通して基板材料をイオンミリングし
たり、スパッタエッチしたりすればよい。このようにし
て成された凹凸上に絶縁層２３を介してＭＲ膜２４を蒸
着する。磁性体基板２１には単結晶体を使用するのが望
寸しい。多結晶体を用いると、イオンミリングやスパッ
タエッチする場合、結晶方位によってエツチング速度が
異なり、エツチングした表面の荒れが大きくなるので、
あ寸り好才しくない。
この実施例では、基板とＭＲ膜との間の磁気ギャップは
一定間隔に保たれているが、磁気記録媒体上に一直線の
状態で記録されているので、基板」二の表面凹凸になら
ったＭＲ膜は、磁気記録媒体−ヒの位相の異なった信号
を同時に１１ｊ生することになり、再生信号は ただし、λ：媒体上の記録波長 ａ：信号の位相ずれ として表わすことができ、記録波長λが短くなればなる
ほど信号の減衰が著しくなる。この位相差ａは、ＭＲ素
子の表面凹凸にあたり、この表面凹凸がギャップ長の％
以上になると、第６図に示したようにシールドの凹凸の
角とＭＲ膜の凹凸の角が接近した構造となり、ＭＲ膜に
入る信号磁界が隣接した凹凸との間で干渉し、誤った再
生信号を受は実用にならない。
一定間隔に保たれているが、磁気記録媒体上に一直線の
状態で記録されているので、基板」二の表面凹凸になら
ったＭＲ膜は、磁気記録媒体−ヒの位相の異なった信号
を同時に１１ｊ生することになり、再生信号は ただし、λ：媒体上の記録波長 ａ：信号の位相ずれ として表わすことができ、記録波長λが短くなればなる
ほど信号の減衰が著しくなる。この位相差ａは、ＭＲ素
子の表面凹凸にあたり、この表面凹凸がギャップ長の％
以上になると、第６図に示したようにシールドの凹凸の
角とＭＲ膜の凹凸の角が接近した構造となり、ＭＲ膜に
入る信号磁界が隣接した凹凸との間で干渉し、誤った再
生信号を受は実用にならない。
ギャップ長は、ＭＲ膜とシールドとの間と絶縁性により
、０．２μｍ以下にすることは困難であり、これがギャ
ップ長の下限と考えられる。よって、表面凹凸段差は、
５００Å以下であることが好丑しい。第６図に示したよ
うに段差が５ＱＯÅ以下の表面凹凸でＨＫ／ＨＫＯを十
分大きくするには、表面凹凸ピッチが２μｍ以下である
必要があり、表面凹凸のピッチと段差によって、異方性
（み界ＨＫの大きさを制御できる。
、０．２μｍ以下にすることは困難であり、これがギャ
ップ長の下限と考えられる。よって、表面凹凸段差は、
５００Å以下であることが好丑しい。第６図に示したよ
うに段差が５ＱＯÅ以下の表面凹凸でＨＫ／ＨＫＯを十
分大きくするには、表面凹凸ピッチが２μｍ以下である
必要があり、表面凹凸のピッチと段差によって、異方性
（み界ＨＫの大きさを制御できる。
発明の効果
以上のようにして形成したＭＲ素子の動作は、第７図に
示すようになる。同図（ａ）は、ＭＲ素子電流ｉの方向
に対して平行な外部信号磁界に対する特性であり、同図
（ｂ）はＭＲ素子電流方向に対して垂直な外部信号磁界
Ｈ６，９に対する特性である。
示すようになる。同図（ａ）は、ＭＲ素子電流ｉの方向
に対して平行な外部信号磁界に対する特性であり、同図
（ｂ）はＭＲ素子電流方向に対して垂直な外部信号磁界
Ｈ６，９に対する特性である。
第３図に示した方向から信号磁界Ｈｓｉｇを印加すると
、第７図中）に示したように、入力信号は比抵抗変化Δ
ρ／ρ。の直線性のよい部分を利用するここができ、短
波長領域においても入力信号磁界に対して線型の良好な
再生信号波形が得られること鞠になる。筐た、表面凹凸
のピッチを変化させることによって大きなダイナミック
レンジがイ（Ｉられ、２次高調波歪の少ない再生信号波
形をもつ良好なＭＲ素子を提供することができる。
、第７図中）に示したように、入力信号は比抵抗変化Δ
ρ／ρ。の直線性のよい部分を利用するここができ、短
波長領域においても入力信号磁界に対して線型の良好な
再生信号波形が得られること鞠になる。筐た、表面凹凸
のピッチを変化させることによって大きなダイナミック
レンジがイ（Ｉられ、２次高調波歪の少ない再生信号波
形をもつ良好なＭＲ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）の説明図
、第２図はこのＭＲ素子の動作の説明図である。第３図
は本発明にかかるＭＲ素手の一実施例の平面図、第４図
はその断面図、駆５図は本発明によるこのＭＲ素子にお
ける表面凹凸と異方性磁界との関係を示す図である。第
６図は本発明にかかるＭＲ素子の他の実施例の断面図、
第７図はこのＭＲ素子の特性を示す図である。 １１・・・・・・強磁性体基板、１２・・・・・・表面
凹凸、１３・・・・・・磁気抵抗効果膜、２１・・・・
・・強磁性体基板、２２・・・・・・表面凹凸、２４・
・・・・・磁気抵抗効果膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第５
図 凹凸深さＤ（Ａ） 第６図
、第２図はこのＭＲ素子の動作の説明図である。第３図
は本発明にかかるＭＲ素手の一実施例の平面図、第４図
はその断面図、駆５図は本発明によるこのＭＲ素子にお
ける表面凹凸と異方性磁界との関係を示す図である。第
６図は本発明にかかるＭＲ素子の他の実施例の断面図、
第７図はこのＭＲ素子の特性を示す図である。 １１・・・・・・強磁性体基板、１２・・・・・・表面
凹凸、１３・・・・・・磁気抵抗効果膜、２１・・・・
・・強磁性体基板、２２・・・・・・表面凹凸、２４・
・・・・・磁気抵抗効果膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第５
図 凹凸深さＤ（Ａ） 第６図
Claims (2)
- （１）強磁性体基板表面に凹凸を一定方向の線状で設け
、前記凹凸上に磁気空隙を介して磁気抵抗効果膜を被着
し、前記凹凸の方向と前記磁気抵抗効果膜に流れる電流
の方向とが３０〜６０度の角度をなし、かつ前記凹凸の
繰返しが２μｍを超えないことを特徴とする磁気抵抗効
果素子。 - （２）強磁性体基板が単結晶であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57153013A JPS5941881A (ja) | 1982-09-02 | 1982-09-02 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57153013A JPS5941881A (ja) | 1982-09-02 | 1982-09-02 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5941881A true JPS5941881A (ja) | 1984-03-08 |
Family
ID=15553045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57153013A Pending JPS5941881A (ja) | 1982-09-02 | 1982-09-02 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941881A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013319A (ja) * | 1983-07-01 | 1985-01-23 | Nec Corp | 磁気抵抗効果ヘツド |
| JPS63136609U (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | ||
| JPS63282002A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-18 | Fuji Heavy Ind Ltd | 塵芥収集車の塵芥積込装置 |
| JPS63200506U (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 |
-
1982
- 1982-09-02 JP JP57153013A patent/JPS5941881A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013319A (ja) * | 1983-07-01 | 1985-01-23 | Nec Corp | 磁気抵抗効果ヘツド |
| JPH0444323B2 (ja) * | 1983-07-01 | 1992-07-21 | Nippon Electric Co | |
| JPS63136609U (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | ||
| JPS63282002A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-18 | Fuji Heavy Ind Ltd | 塵芥収集車の塵芥積込装置 |
| JPS63200506U (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 |
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