JP2006202784A

JP2006202784A - 磁気抵抗効果膜、並びに、ピンド層の磁化制御方法

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Publication number: JP2006202784A
Application number: JP2005009658A
Authority: JP
Inventors: Koji Shimazawa; 幸司島沢; Yoshihiro Tsuchiya; 芳弘土屋; Kenji Inage; 健治稲毛
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】シンセティックピンド構造でありながら、画一的に、ピンド層の磁化方向をリセットもしくはより安定化できる、磁気抵抗効果膜を提供すること。
【解決手段】磁気抵抗効果膜３は、フリー層１９と、非磁性層１７と、相互に膜厚の異なる二つの強磁性膜２１、２５を少なくとも有するピンド層１５とを備える。二つの強磁性膜のうち、相対的に膜厚が厚い強磁性膜２１の磁歪定数λ２が、膜厚の薄い強磁性膜２５の磁歪定数λ１よりも大きくなるように設定されている。かかるピンド層に、磁化リセット方向又は磁化維持方向の制御磁界を与えることで、強磁性膜の磁化方向が反転していても本来の反平行な方向にリセットされ又は反転しないように維持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、シンセティックピンド構造の磁気抵抗効果膜、並びに、そのピンド層の磁化制御方法に関するものである。

従来から、ハードディスクの高密度化に伴い、高感度化、高出力化されたヘッドが要求されており、この要求に応えるものとして、スピンバルブヘッドが考案されている。通常、スピンバルブにおいては、非磁性金属からなる非磁性層の上下に強磁性金属からなるフリー層及びピンド層が設けられている。また、ピンド層における非磁性層と逆側の面には反強磁性層が設けられている。そして、ヘッドの出力等の特性は、フリー層及びピンド層の磁化方向のなす角度によって定まる。

フリー層の磁化方向は、記録媒体などから提供される外部磁界の方向に容易に向くようになっている。また、ピンド層の磁化方向は、反強磁性層との交換結合によって一方向に固定されている。この交換結合力や交換結合力の熱安定性は、ヘッドの特性や信頼性に大きな影響を及ぼすことから、できるだけ大きな交換結合力を獲得することが好ましい。

上述した観点から、通常、単層構造であるピンド層を、強磁性膜、非磁性金属膜及び強磁性膜からなる三層構造とする、いわゆるシンセティックピンド（synthetic pinned）構造がある（特許文献１参照）。このシンセティックピンド構造では、二つの強磁性膜間に強い交換結合を与え、反強磁性層からの交換結合力を実効的に増大させ、ピンド層から発生する静磁界がフリー層に及ぼす影響を減少させる効果がある。
特開２０００−１３７９０６号公報

スピンバルブヘッドにおいては、研磨加工工程や実使用時におけるＨＤＩ（Head Disk Interface）ダメージ等のストレスによって、ピンド層の磁化方向が反転する不具合が発生し得る。かかる不具合を回避するために、シンセティックピンド構造が採用されることもあるが、なお、十分な安定性（信頼性）が得られてなく更なる工夫が求められている。

そこで、本出願人は、パルス電流が発生する熱と磁界を用いて、反転したピンド層の磁化方向を当初企図した方向にリセットする手法について鋭意検討を行ってきた。しかし、かかる手法では、ピンド層が通常のように単層構造である場合には磁化方向を容易にリセットできるにしても、シンセティックピンド構造の場合にはうまくリセットできないケースが存在していた。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、シンセティックピンド構造でありながら、画一的に、ピンド層の磁化方向をリセットもしくはより安定化できる、磁気抵抗効果膜を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る磁気抵抗効果膜は、磁化方向が自由に動くフリー層と、磁化方向が一方向に固定されているピンド層と、前記フリー層及びピンド層の間に配置された非磁性層とを備え、前記ピンド層は、相互に膜厚の異なる二つの強磁性膜を少なくとも有し、相対的に膜厚の厚い強磁性膜の磁歪定数が、膜厚の薄い強磁性膜の磁歪定数よりも大きい、ことを特徴とする。

同課題を解決するための本発明に係るピンド層の磁化制御方法は、フリー層と、非磁性層と、相互に膜厚の異なる二つの強磁性膜を少なくとも有するピンド層とを備えた磁気抵抗効果膜において、前記二つの強磁性膜のうち、相対的に膜厚が厚い強磁性膜の磁歪定数が、膜厚の薄い強磁性膜の磁歪定数よりも大きくなるよう、前記ピンド層を設け、前記ピンド層に、磁化リセット方向又は磁化維持方向の制御磁界を与える、ことを特徴とする。

上述した本発明の磁気抵抗効果膜、及び、ピンド層の磁化制御方法によれば、何らかのストレスによって磁化方向が本来の方向に対して反転してしまったとしても、磁化リセット方向の適切な大きさの制御磁界をかけることによってシンセティックピンド構造でありながら本来の反平行な状態に画一的にリセットすることができる。

さらに、本来の磁化方向が反転していない場合には、磁化維持方向の適切な大きさの制御磁界をかけ、磁化方向を安定化させて維持することもできる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、この発明に係る磁気抵抗効果膜を、ハードディスクの薄膜磁気ヘッドの読み取り素子の構成に適用した実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

図１に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果膜を有する読み取り素子の構成を概略的に示す。読み取り素子１は、磁気抵抗効果膜３と、一対の磁区制御膜５、７と、一対の電極膜９、１１とを備えている。なお、保護膜や下地膜などは図示省略する。

一対の磁区制御膜５、７は、磁気抵抗効果膜３の両側に設けられている。本実施の形態では、磁区制御膜５、７として硬磁性膜を用いており、具体的にはＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒ等を用いることができる。なお、これに限定されず、磁区制御膜としては、反強磁性膜、あるいは、軟磁性膜及び反強磁性膜の積層膜、を用いることもできる。一対の電極膜９、１１は、一対の磁区制御膜５、７の上面に積層されており、磁気抵抗効果膜３にセンス電流を供給するために用いられる。

磁気抵抗効果膜３は、外部から印加される磁界に応答する膜であり、本実施の形態では、シンセティックピンド構造（積層フェリ構造）のシングルスピンバルブとして構成されている。磁気抵抗効果膜３は、基本的な層として、反強磁性層１３、ピンド層１５、非磁性層１７、フリー層１９を備えている。

図１に示されるように、ピンド層１５とフリー層１９との間に非磁性層１７が介在されており、また、ピンド層１５における非磁性層１７との逆側に、反強磁性層１３が設けられている。ピンド層１５は、少なくとも三層構造、すなわち、順に下部強磁性膜２１、非磁性膜２３、上部強磁性膜２５の積層構造を備えている。

ピンド層１５の磁化方向は、反強磁性層１３との交換結合によって一方向に固定されている。一方、フリー層１９の磁化方向は、外部から印加される磁界に応答して自由に動くことができる。磁気抵抗効果膜３においては、ピンド層１５の上部強磁性膜２５の磁化方向と、フリー層１９の磁化方向とが同方向であるときには抵抗値が最小になり、逆方向であるときには抵抗値が最大になる。したがって、この抵抗変化特性を利用して、外部磁界を検出する。

図２の（ａ）に示されるように、ピンド層１５において、下部強磁性膜２１の膜厚は、上部強磁性膜２５の膜厚よりも厚く設定されている。また、上部強磁性膜２５の磁化方向Ｍ１と下部強磁性膜２１の磁化方向Ｍ２とは反平行を指向している。

また、強磁性膜の磁歪定数に関しては、相対的に膜厚の薄い強磁性膜の磁歪定数をλ１とし厚い強磁性膜の磁歪定数をλ２とする。よって、図２の（ａ）から分かるように、上部強磁性膜２５及び下部強磁性膜２１の磁歪定数はそれぞれλ１及びλ２となる。

ところで、磁気抵抗効果膜においては、様々なストレス、例えば、スピンバルブヘッドならば研磨加工工程や実使用時におけるＨＤＩ（Head Disk Interface）ダメージ等のストレスによって、ピンド層の磁化方向が反転する不具合が発生し得る。すなわち、本実施の形態の構造ならば、図２の（ｂ）に示されるように、上部強磁性膜２５の磁化方向Ｍ１と下部強磁性膜２１の磁化方向Ｍ２とが、それぞれ図２の（ａ）に示した方向と逆方向を指向する。

そこで、本出願人は鋭意検討を行った結果、本発明では、次のようにしてかかる不具合を解消及び予防するような構成を採用するに至った。

まず、単層構造のピンド層においては、強い磁場をかけると磁化方向はその磁場方向を指向するように変化する。シンセティックピンド構造のピンド層においても、その磁化方向が磁場の影響で変化することは同様であるが、実際に強い磁場を印加すると、上部強磁性膜２５の磁化Ｍ１の方向と下部強磁性膜２１の磁化Ｍ２の方向とが、双方とも、印加磁界と同方向に向い、印加磁界をゼロにした場合、図２の（ａ）に示した反平行関係には復帰しない場合が存在することが分かった。

そこで、本出願人は、シンセティックピンド構造のピンド層のエネルギＥと、層構成と、磁歪と、磁化方向との関係について調べた。エネルギＥは、以下の式、すなわち、
Ｅ＝−Ｍ１・Ｈ・ｃｏｓθ１−Ｍ２・Ｈ・ｃｏｓθ２＋Ｊ・ｃｏｓ（θ１−θ２）
＋Ｋ１・ｓｉｎ²θ１＋Ｋ２・ｓｉｎ²θ２・・・（１）式
で表される。（１）式の第１項及び第２項は、シンセティックピンド構造の強磁性膜の磁気エネルギを示し、第３項は、交換結合エネルギを示し、第４項及び第５項は磁歪エネルギを示している。

また、（１）式において、Ｍ１及びＭ２はそれぞれ、上部強磁性膜２５及び下部強磁性膜２１の磁気膜厚Ｍｓｔ（Ｍｓは飽和磁化、ｔは膜厚）を示し、Ｈは印加する制御磁界の強さを示し、Ｊは上部強磁性膜２５及び下部強磁性膜２１の交換結合エネルギを示し、Ｋ１及びＫ２はそれぞれ、上部強磁性膜２５及び下部強磁性膜２１において磁歪による１軸異方性定数を示し、θ１及びθ２はそれぞれ、Ｍ１及びＭ２のＨに対する磁化方向の角度を示している。

（１）式のエネルギＥの値を計算した結果を図３に示す。縦軸及び横軸にはそれぞれ、θ１及びθ２［ｄｅｇ］がとられており、図３は、θ１及びθ２を個別に０〜３６０度まで変化させた結果を、３６０×３６０のマトリックスとして表したものといえる。また、条件としては、Ｍ１＝０．２２５［ｍＡ］、Ｍ２＝０．３［ｍＡ］、Ｊ＝０．８×１０^-3［Ｊ／ｍ²］、Ｋ１＝０．０×１０^-3［Ｊ／ｍ²］、Ｋ２＝０．２×１０^-3［Ｊ／ｍ²］に設定し、Ｈ＝７．９［ｋＡ／ｍ］の制御磁界を印加している。また、下部強磁性膜の磁歪定数λ２の方が上部強磁性膜の磁歪定数λ１よりも大きくなるように構成した。

図３（同態様の図４〜図１３並びに図１５〜図２４も同様）は、地よりもいったん淡色になり更に中心に向けて濃色に変化する目玉状の濃淡変化部に関して、次のような変化を表現している。周辺の地よりもいったん淡色になっている部分は、周辺の部分よりもエネルギＥの値が負の値に大きくなっており、更に、淡色部分から中心の濃色部分に近づくほどエネルギＥの値が負の値に大きくなっている。すなわち、地の部分に対して濃淡が変化している部分は、目玉状の中心に行くほど（濃色が強まるほど）エネルギＥの値が負の値に大きくなっていることを表している。また、シンセティックピンド構造のピンド層における磁化Ｍ１及びＭ２の方向は、エネルギＥが負の値に大きくなっている領域ほど、その状態で安定しやすい。

よって、図３に示されるように、磁化方向が安定しやすいポイントは二つあり、一つはθ１＝１８０度、θ２＝０度のポイントであり、もう一つはθ１＝０度、θ２＝１８０度のポイントである。前者は、図２の（ａ）に示す状態であり、後者は、図２の（ｂ）に示す状態である。また、これより、シンセティックピンド構造のピンド層においては、本来、図２の（ａ）に示す状態であった磁化方向が、ひとたび図２の（ｂ）に示すように反転してしまうと、その反転した状態は、磁化が安定しやすく、図２の（ａ）に示す本来の磁化方向にはリセットされにくいことが分かる。

次に、図３の条件から制御磁界だけを順次増加させ、Ｈ＝４０、７９、１１９、１５８、１９８、２３７、３１６、３９５、４７４、５５３［ｋＡ／ｍ］としたときの結果をそれぞれ図４〜図１３に示す。これらの結果をみると、本来の磁化方向から反転した図２の（ｂ）の磁化状態（すなわちθ１＝０度、θ２＝１８０度）は、図３では十分、エネルギＥが負の値として大きな値であり、安定しているといえるが、図４、図５、図６と制御磁界が増加するにつれて、エネルギＥは徐々に負の値として小さくなっていき、図７に至っては、他のθ１、θ２の磁化状態と同様なエネルギＥの状態となる。

これは、図２の（ｂ）の磁化状態（すなわちθ１＝０度、θ２＝１８０度）は、もはや磁化方向が容易に変化しやすい状態にあるといえ、最終的には、エネルギＥが負の値として大きなθ１＝１８０度、θ２＝０度で示される磁化状態に遷移し、その状態に落ち着く。すなわち、これは、図６から図７に至る過程で、磁化状態が図２の（ｂ）の状態から図２の（ａ）の状態に変化したことを意味し、ピンド層においては、反転していた磁化状態が本来の磁化状態へとリセットされたことを意味する。

さらに、図８〜図１３に示されるようにその後の経過をみると、制御磁界を増加させるにつれて、エネルギＥが負の値として大きなポイントは、θ１＝０度、θ２＝０度の位置へと徐々に移っていき、図１３の状態でθ１＝０度、θ２＝０度の位置に達する。これは、ある程度強い磁場をかけると、上部強磁性膜２５の磁化Ｍ１の方向と下部強磁性膜２１の磁化Ｍ２の方向とが、双方とも、制御磁界Ｈと同方向に揃うことを示している。以上より、図７の状態で制御磁界をゼロにすることで、反転していた磁化状態を本来の磁化状態にリセットすることが可能となる。

続いて、図１４に比較例を示す。比較例のシンセティックピンド構造のピンド層においては、下部強磁性膜の膜厚は、上部強磁性膜の膜厚よりも厚く設定されており、本実施の形態である図２とは逆に、上部強磁性膜の磁歪定数λ１の方が下部強磁性膜の磁歪定数λ２よりも大きくなるように構成されている。そして、本実施の形態と同様に、本来、図１４の（ａ）に示す状態であった磁化方向が図１４の（ｂ）に示すように反転してしまった場合に、制御磁界を作用させることで図１４の（ａ）に示す状態にリセットできるかを調べた。（１）式に用いる計算条件は、Ｋ１＝２．０×１０^-3［Ｊ／ｍ²］、Ｋ２＝０．０×１０^-3［Ｊ／ｍ²］としたこと以外は、前記の実施の形態の場合と同様である。その結果を、図１５〜図２４に示す。

まず、図１５に示されるように、磁化方向が安定しやすいポイントは図３と同様に二つあり、一つはθ１＝１８０度、θ２＝０度のポイントであり、もう一つはθ１＝０度、θ２＝１８０度のポイントである。前者は、図１４の（ａ）に示す状態であり、後者は、図１４の（ｂ）に示す状態である。これより、本実施の形態と同様、本来、図１４の（ａ）に示す状態であった磁化方向が、ひとたび図１４の（ｂ）に示すように反転してしまうと、その反転した状態は、磁化が安定しやすく、図１４の（ａ）に示す本来の磁化方向にはリセットされにくいことが分かる。

次に、図１５の条件から制御磁界だけを順次増加させ、Ｈ＝４０、７９、１１９、１５８、１９８、２３７、３１６、３９５、４７４［ｋＡ／ｍ］としたときの結果をそれぞれ図１６〜図２４に示す。

これらの結果をみると、図１７から図１８にかけて、θ１＝０度、θ２＝１８０度のポイントにおけるエネルギＥは、徐々に負の値として小さくなっていき、磁化方向が変化しやすい状態に遷移していることは見受けられる。

しかし、本実施の形態（λ２＞λ１）では磁化が反転した制御磁界Ｈ＝１５８［ｋＡ／ｍ］においても、図１９に示されるように、θ１＝２９０〜３００度、θ２＝６０〜７０度のポイントに、周囲よりもエネルギＥが負の値として比較的大きな箇所がある。このため、磁化Ｍ１及びＭ２の方向は、図１４の（ａ）を示すθ１＝１８０度、θ２＝０度まで反転せず、θ１＝２９０〜３００度、θ２＝６０〜７０度の方向に落ち着くことになる。

さらに、その後の経過をみると、図２０〜図２２に示されるように、エネルギＥが負の値として大きな値のポイントが図１４の（ａ）を示すθ１＝１８０度、θ２＝０度のポイントに集中していく傾向にはない。

さらに、その後の経過を含む、図２０〜図２４までの経過を総合すると、エネルギＥが負の値として大きなポイントは、θ１＝０度、θ２＝０度の位置へと徐々に移っていくことが分かり、図２４の状態でθ１＝０度、θ２＝０度の位置に達する。

本実施の形態（λ２＞λ１）の図３〜図１３の結果でも述べたように、ある程度強い磁場をかけ、上部強磁性膜の磁化Ｍ１の方向と下部強磁性膜の磁化Ｍ２の方向とが、双方とも制御磁界Ｈと同方向に揃った状態に帰結したことを示している。

したがって、比較例（λ２＜λ１）では、制御磁場をかけても、図１４の（ｂ）に示すように反転した磁化方向は、図１４の（ａ）に示す本来の磁化方向にはリセットされることなく、双方とも制御磁界Ｈと同方向に揃った状態に至ることが分かる。

以上のように、図３〜図１３に示したλ２＞λ１の条件では、ピンド層に適切な制御磁界を付与することで磁化Ｍ１及びＭ２の方向を、反転していた状態から本来の反平行な状態へとリセットすることができるが、図１５〜図２４に示したλ２＜λ１の条件では、ピンド層にいかなる制御磁界を付与しても磁化Ｍ１及びＭ２の方向は、本来の反平行な状態にはリセットされず、双方とも制御磁界と同方向に揃ってしまう。従って、比較例においては、制御磁界をゼロにしても本来の磁化状態にリセットすることはできない。

このため、本実施の形態では、相対的に膜厚の厚い下部強磁性膜２１の磁歪定数λ２は、膜厚の薄い上部強磁性膜２５の磁歪定数λ１よりも大きくなる関係に設定してある。よって、本実施の形態では、ピンド層１５において、何らかのストレスによって磁化Ｍ１及びＭ２の方向が本来の方向に対して反転してしまったとしても、磁化リセット方向の適切な大きさの制御磁界をかけることによってシンセティックピンド構造でありながら本来の反平行な状態に画一的にリセットすることができる。

なお、磁歪λ１及びλ２はピンド層を構成する層の組成で制御することができ、また、適切な制御磁界Ｈの値は磁歪λ１及びλ２に起因して得られるため、それらの条件は実験などによって適宜、設定することができる。また、ピンド層１５に制御磁界Ｈを付与する態様としては、制御磁界を付与する専用の手段を用意することも可能であるが、電極膜９、１１を介して付与する電流で磁界を発生させ、その磁界を制御磁界として機能させると好適である。

さらに、本出願人は、上述した図３〜図１３（本実施の形態）及び図１５〜図２４（比較例）の結果を確認すべく、本実施の形態及び比較例を具現化した実物サンプルを用いて、実際に反転した磁化方向を本来の状態にリセットできるか否かを試験した。

まず、試験に供するスピンバルブは、基本的構成として、下から順に、ＮｉＣｒ（５０Å）からなる下地層、ＩｒＭｎ（７０Å）からなる反強磁性層、シンセティックピンド層、Ｃｕ（１９Å）からなる非磁性層、ＣｏＦｅ（１０Å）及びＮｉＦｅ（２０Å）からなるフリー層、Ｒｕ（５Å）からなる層、Ｔａ（２０Å）からなる保護層を備える。シンセティックピンド層は、ＣｏＦｅ（１８Å）からなる上部強磁性膜と、Ｒｕ（８Å）からなる非磁性膜と、ＣｏＦｅ（１５Å）からなる下部強磁性膜とを有する。なお、各組成のカッコ内の値はそれぞれの厚みを示す。

また、本実施の形態に対応するサンプルのシンセティックピンド層は、膜厚の厚い強磁性膜の磁歪定数λ２が、膜厚の薄い強磁性膜の磁歪定数λ１よりも大きくなるように構成する必要があり、そのために、上部強磁性膜におけるＣｏとＦｅとの組成比は９０：１０に設定し、下部強磁性膜におけるＣｏとＦｅとの組成比は８３：１７に設定した。これによって、下部強磁性膜の磁歪定数λ１は１．１×１０^-6であり、上部強磁性膜の磁歪定数λ２は３．０×１０^-6であって、すなわち、λ２＞λ１である。

一方、比較例に対応するサンプルのシンセティックピンド層は、膜厚の薄い強磁性膜の磁歪定数λ１が、膜厚の厚い強磁性膜の磁歪定数λ２よりも大きくなるように構成する必要があり、そのために、上部強磁性膜におけるＣｏとＦｅとの組成比は９０：１０に設定し、下部強磁性膜におけるＣｏとＦｅとの組成比は７０：３０に設定した。これによって、下部強磁性膜の磁歪定数λ１は１９．５×１０^-6であり、上部強磁性膜の磁歪定数λ２は３．０×１０^-6であって、すなわち、λ１＞λ２である。

上記のように構成された本実施の形態及び比較例に対応するサンプルにつき、１５０ｎｓのパルス電流を与えることで制御磁界（膜厚の厚い強磁性膜の磁化方向と反平行な方向）を印加し、シンセティックピンド層における二つの強磁性膜の磁化方向が本来の反平行な方向に反転するか否かを調べた。本実施の形態及び比較例の対応サンプルをそれぞれ６つずつ用意して行った。その結果を図２５及び図２６に示す。

図２５は、本実施の形態に対応するサンプルに関する結果である。６つのサンプルに対応する６つのグラフのそれぞれの左側の縦軸は素子の抵抗値［Ω］、右側の縦軸は出力値［Ｖ］である。横軸は付与したパルス電流のピーク電流［ｍＡ］を示している。円形プロットは左側縦軸で読み取られる抵抗値であり、四角形プロットは右側縦軸で読み取られる出力値である。

円形プロットの抵抗値は、急激に増加しているところで実質的に素子破壊が生じていることを示している。したがって、素子破壊が生じる前にシンセティックピンド層の二つの強磁性膜の磁化方向が反転する必要がある。また、二つの強磁性膜の磁化方向が反転したか否かは、四角形プロットの出力値から検知することができる。すなわち、出力値が正の値から負の値へ移行したことをもって二つの強磁性膜の磁化方向が反転したことを知ることができる。そして、図２５の結果をみると、本実施の形態に対応するサンプルにおいては、６つのサンプルはすべて出力値が正から負の値へきれいに移行しており、所定の制御磁界によって、強磁性膜の磁化方向が反転していることが分かる。よって、本実施の形態によれば、磁界によって二つの強磁性膜の磁化方向を制御できることが分かる。

これに対して、図２６に示された比較例に対応するサンプルでは、幾つかのグラフでは出力値が正から負の値へきれいに移行しているものもあるが、他のグラフでは出力値が正から負の値に移行していないものや、正の値と負の値との間で反転を繰り返し安定しないものもある。したがって、比較例のようにλ１＞λ２であるシンセティックピンド構造では、磁界をかけても二つの強磁性膜の磁化方向を制御することが不可能であることが分かる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明は、実施の形態として説明したシングルスピンバルブに限らず、デュアルスピンバルブやセルフピン型スピンバルブに実施することも可能である。

また、上記実施の形態では、シンセティックピンド構造のピンド層の磁化方向のリセットとしての態様で説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、反転していない本来の磁化方向を何らかのストレスが作用しても反転しないよう、磁化維持方向の適切な大きさの制御磁界をかけ、磁化方向を安定化させて維持する態様として実施することも可能である。

本発明の実施の形態に係る磁気抵抗効果膜を有する読み取り素子の構成を概略的に示す図である。本実施の形態に係るシンセティックピンド構造のピンド層の構成を示す図である。磁歪条件がλ２＞λ１であるシンセティックピンド構造における、制御磁界Ｈ＝７．９［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝４０［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝７９［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝１１９［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝１５８［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝１９８［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝２３７［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝３１６［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝３９５［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝４７４［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図３において、制御磁界Ｈ＝５５３［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。比較例として磁歪条件がλ２＜λ１であるシンセティックピンド構造のピンド層の構成を示す図である。磁歪条件がλ２＜λ１であるシンセティックピンド構造における、制御磁界Ｈ＝７．９［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝４０［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝７９［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝１１９［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝１５８［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝１９８［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝２３７［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝３１６［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝３９５［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。図１５において、制御磁界Ｈ＝４７４［ｋＡ／ｍ］の場合のエネルギＥを表す図である。本実施の形態として磁歪条件がλ２＞λ１であるシンセティックピンド構造のピンド層に関し、磁化方向の反転の成否を試験した結果を示す図である。比較例として磁歪条件がλ２＜λ１であるシンセティックピンド構造のピンド層に関し、磁化方向の反転の成否を試験した結果を示す図である。

符号の説明

３磁気抵抗効果膜
１５ピンド層
１７非磁性層
１９フリー層
２１、２５強磁性膜
λ１、λ２磁歪定数
Ｈ制御磁界

Claims

磁化方向が自由に動くフリー層と、
磁化方向が一方向に固定されているピンド層と、
前記フリー層及びピンド層の間に配置された非磁性層とを備え、
前記ピンド層は、相互に膜厚の異なる二つの強磁性膜を少なくとも有し、
相対的に膜厚の厚い強磁性膜の磁歪定数が、膜厚の薄い強磁性膜の磁歪定数よりも大きい、
ことを特徴とする磁気抵抗効果膜。
フリー層と、非磁性層と、相互に膜厚の異なる二つの強磁性膜を少なくとも有するピンド層とを備えた磁気抵抗効果膜におけるピンド層の磁化制御方法であって、
前記二つの強磁性膜のうち、相対的に膜厚が厚い強磁性膜の磁歪定数が、膜厚の薄い強磁性膜の磁歪定数よりも大きくなるよう、前記ピンド層を設け、
前記ピンド層に、磁化リセット方向又は磁化維持方向の制御磁界を与える、
ことを特徴とする、ピンド層の磁化制御方法。