JP2006351684A - Magnetoresistance effect element, thin film magnetic head, head gimbal assembly, and hard disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、およびハードディスク装置に関し、特にハードディスク装置の等の磁気記録装置の薄膜磁気ヘッドに用いられる磁気抵抗効果素子に関する。 The present invention relates to a magnetoresistive effect element, a thin film magnetic head, a head gimbal assembly, and a hard disk device, and more particularly to a magnetoresistive effect element used for a thin film magnetic head of a magnetic recording device such as a hard disk device.
近年、ハードディスク装置の再生素子として、ＧＭＲ(Giant Magneto-resistive)センサを磁気抵抗効果素子として用いた磁気ヘッドが広く用いられている。現在、記録媒体への記録方式としては、記録ドメインの磁化方向が媒体面に対して平行方向となる面内記録方式が用いられており、この方式によれば、磁化の方向が逆転する記録ドメイン境界部で、記録媒体に対して直交方向の磁界が発生する。ＧＭＲセンサは、この直交方向の磁界を検出することで、記録媒体の磁気情報を読み取る。 In recent years, a magnetic head using a GMR (Giant Magneto-resistive) sensor as a magnetoresistive effect element has been widely used as a reproducing element of a hard disk device. Currently, as a recording method for a recording medium, an in-plane recording method in which the magnetization direction of the recording domain is parallel to the medium surface is used. According to this method, the recording domain in which the magnetization direction is reversed is used. A magnetic field perpendicular to the recording medium is generated at the boundary. The GMR sensor reads the magnetic information on the recording medium by detecting the magnetic field in the orthogonal direction.
より詳細には、ＧＭＲセンサは、フリー層と、ピンド層と、これらの間に挟まれたスペーサ層の積層構造を有している。フリー層は軟磁性の磁化膜で、その面内方向の磁化の向きが、外部磁界の向きに合わせて動く性質を持っている。ピンド層は、磁化の向きが外部磁界に対して固着された磁性膜である。フリー層とピンド層の間にはセンス電流が流れている。フリー層の面内方向は磁気記録媒体に対して直交方向に合わせられている。このため、フリー層は外部磁界を受けると、記録媒体の記録ドメイン境界部から発生する、媒体面に対して直交方向の磁界を検知し、その磁化方向を、外部磁界の方向に変化させる。一方、ピンド層の磁化方向は変化しないため、フリー層とピンド層の磁化方向に、外部磁界の強度に応じた相対角度が生じる。相対角度が変化すると、それに応じてセンス電流の伝導電子のスピン依存散乱が変化して、センス電流に対する磁気抵抗変化が生じる。磁気ヘッドは、この磁気抵抗変化を検出して、記録媒体の磁気情報を読み取る。磁気抵抗は、フリー層とピンド層の磁化方向が平行の時に一番小さく、反平行の時に最大となる。この磁気抵抗の変化率は再生出力の大きさに直結するため、ＧＭＲセンサにとって、より大きな抵抗変化率を実現することは重要な課題である。 More specifically, the GMR sensor has a laminated structure of a free layer, a pinned layer, and a spacer layer sandwiched between them. The free layer is a soft magnetic film, and has a property that its in-plane magnetization direction moves in accordance with the direction of the external magnetic field. The pinned layer is a magnetic film whose magnetization direction is fixed with respect to an external magnetic field. A sense current flows between the free layer and the pinned layer. The in-plane direction of the free layer is aligned with the direction perpendicular to the magnetic recording medium. For this reason, when the free layer receives an external magnetic field, the free layer detects a magnetic field generated from the recording domain boundary of the recording medium in a direction orthogonal to the medium surface, and changes the magnetization direction to the direction of the external magnetic field. On the other hand, since the magnetization direction of the pinned layer does not change, a relative angle corresponding to the strength of the external magnetic field is generated in the magnetization directions of the free layer and the pinned layer. When the relative angle changes, the spin-dependent scattering of the conduction electrons of the sense current changes accordingly, resulting in a change in magnetoresistance with respect to the sense current. The magnetic head detects the magnetic resistance change and reads the magnetic information on the recording medium. The magnetoresistance is the smallest when the magnetization directions of the free layer and the pinned layer are parallel, and is the maximum when the free layer is antiparallel. Since the rate of change in magnetoresistance is directly related to the magnitude of the reproduction output, it is an important issue for the GMR sensor to realize a larger rate of change in resistance.
最近ではさらなる記録密度の増加を図るため、記録ドメインの磁化方向が媒体面に対して直交方向となる垂直記録方式の開発が進められている。この方式では、記録ドメインの境界部を除く一般部で媒体面に対して直交方向の磁界が発生するため、ＧＭＲセンサは、記録媒体の記録ドメイン一般部から発生する、媒体面に対して直交方向の磁界を検知することになる。 Recently, in order to further increase the recording density, development of a perpendicular recording method in which the magnetization direction of the recording domain is perpendicular to the medium surface has been advanced. In this method, since the magnetic field perpendicular to the medium surface is generated in the general part excluding the boundary part of the recording domain, the GMR sensor is generated in the direction orthogonal to the medium surface generated from the general recording domain part of the recording medium. Will detect the magnetic field.
ところで、面内記録方式の場合、記録媒体上には、記録ドメインの境界部から隣接する境界部に向かう、媒体面に対して平行方向の磁界が生じているため、この磁界を検出することで、より大きな抵抗変化率を実現できる可能性がある。垂直記録方式においても、記録ドメインの境界部付近には媒体面に対して平行方向に磁界が生じているため、同様である。特許文献１，２には、磁化方向が膜面直交方向を向き、互いに保磁力の異なる２種類の磁性層を積層した磁気抵抗素子をメモリ素子として用いる技術が開示されている。この技術をＧＭＲセンサに適用すると、フリー層の磁化方向およびピンド層の磁化固定方向が膜面直交方向となる薄膜磁気ヘッドが構成でき、理論上は媒体面に対して平行方向の磁界を検知することが可能となる。また、特許文献３には、外部磁界のない状態で、フリー層の磁化方向を膜面直交方向に向ける技術が開示されている。
このように、従来技術では、面内記録方式であるか垂直記録方式であるかを問わず、媒体面に対して直交方向の磁界だけを検知することによって、記録媒体に記録された磁気情報を読み出していたため、より大きな抵抗変化率を実現する上で、一定の限界が存在していた。しかし、面内記録方式において、媒体面に対して平行方向の磁界を検知することは、以下の理由から現実的とはいえない。すなわち、面内記録方式では、媒体面に対して平行方向の磁界は、記録ドメインの両端部の間に生じるため、記録内容によっては記録ドメイン、すなわち両端部の距離が長くなり、媒体面に対して平行方向の磁界強度もそれに応じて小さくなってしまう。このため、特許文献１，２に記載の技術を薄膜磁気ヘッドに適用しても、磁気記録の内容によっては磁界の検出すらできないことになりかねず、現実的ではないのである。なお、特許文献３に記載の技術は、外部磁界が加えられた場合には、フリー層は膜面面内方向に磁化されるので、作動原理の観点からは従来の一般的な薄膜磁気ヘッドと特に変わらない。
As described above, in the prior art, regardless of whether the recording method is the in-plane recording method or the perpendicular recording method, the magnetic information recorded on the recording medium can be obtained by detecting only the magnetic field perpendicular to the medium surface. Since reading was performed, there was a certain limit in realizing a larger resistance change rate. However, in the in-plane recording method, detecting a magnetic field parallel to the medium surface is not practical for the following reasons. That is, in the in-plane recording method, a magnetic field in a direction parallel to the medium surface is generated between both ends of the recording domain. Accordingly, the magnetic field strength in the parallel direction also decreases accordingly. For this reason, even if the techniques described in
一方、今後さらなる磁気記録密度の向上のために、記録ドメインの縮小化が進み、記録媒体の各記録ドメインから生じる磁界強度もますます小さくなることが予想され、より大きな抵抗変化率を実現する磁気抵抗効果素子への期待はますます高まっている。 On the other hand, in order to further increase the magnetic recording density in the future, the recording domain will be further reduced, and the magnetic field intensity generated from each recording domain of the recording medium is expected to become smaller and smaller. Expectations for resistive elements are increasing.
かかる事情を踏まえ、本発明の目的は、面内記録方式と垂直記録方式の両者において、より大きな磁気抵抗変化率を実現する磁気抵抗効果素子を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド、ハードディスク装置等を提供することにある。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a magnetoresistive effect element that realizes a larger rate of change in magnetoresistance in both the in-plane recording method and the perpendicular recording method. Another object of the present invention is to provide a thin film magnetic head, a hard disk device and the like using such a magnetoresistive effect element.
本発明の磁気抵抗効果素子は、記録媒体から生じる、記録媒体の媒体面に対して平行方向の外部磁界を検知する第１の感磁膜と、記録媒体から生じる、記録媒体の媒体面に対して直交方向の外部磁界を検知する第２の感磁膜と有している。 The magnetoresistive element of the present invention includes a first magnetosensitive film that detects an external magnetic field in a direction parallel to the medium surface of the recording medium, which is generated from the recording medium, and a medium surface of the recording medium, which is generated from the recording medium. And a second magnetosensitive film for detecting an external magnetic field in the orthogonal direction.
従来技術の磁気抵抗効果素子では、記録媒体から生じる、記録媒体の媒体面に対して直交方向の外部磁界を検知することしかできず、再生出力や磁気抵抗変化率の増加の制約となっていた。これに対して本発明の磁気抵抗効果素子は、記録媒体の媒体面に対して平行方向と直交方向の両方の外部磁界を検知するので、記録媒体から生じる外部磁界が同じでも、より効率的に外部磁界を検知することができる。 The conventional magnetoresistive element can only detect an external magnetic field generated from the recording medium and orthogonal to the medium surface of the recording medium, which is a limitation on increase in reproduction output and magnetoresistance change rate. . In contrast, the magnetoresistive effect element of the present invention detects external magnetic fields in both the parallel and orthogonal directions with respect to the medium surface of the recording medium, so that even if the external magnetic field generated from the recording medium is the same, it is more efficient. An external magnetic field can be detected.
第１の感磁膜は、磁化方向が膜面直交方向に固定された第１のピンド層と、磁化方向が、上記の平行方向の外部磁界に応じて少なくとも膜面直交方向に変化する第１のフリー層と、第１のピンド層と第１のフリー層との間に挟まれた第１のスペーサ層とを備えるように構成することが望ましい。このとき、第１のフリー層は、上記の直交方向の外部磁界に対しては、膜面面内方向に変化することが望ましい。 The first magnetosensitive film includes a first pinned layer whose magnetization direction is fixed in a direction perpendicular to the film surface, and a first magnetization layer whose magnetization direction changes at least in the film surface orthogonal direction according to the parallel external magnetic field. It is desirable to provide a free layer, and a first spacer layer sandwiched between the first pinned layer and the first free layer. At this time, it is desirable that the first free layer changes in the in-plane direction with respect to the external magnetic field in the orthogonal direction.
また、第２の感磁膜は、磁化方向が膜面面内方向に固定された第２のピンド層と、磁化方向が、直交方向の外部磁界に応じて膜面面内方向に変化する第２のフリー層と、第２のピンド層と第２のフリー層との間に挟まれた第２のスペーサ層とを備えるように構成することが望ましい。 Further, the second magnetosensitive film includes a second pinned layer whose magnetization direction is fixed in the in-plane direction of the film, and a second pinned layer in which the magnetization direction changes in the in-plane direction of the film according to the external magnetic field in the orthogonal direction. It is desirable to comprise two free layers and a second spacer layer sandwiched between the second pinned layer and the second free layer.
さらに、本発明の磁気抵抗効果素子は、直交方向および平行方向の外部磁界がかからないときに、第１のフリー層を、膜面直交方向および膜面面内方向の双方と直交する膜面面内方向に磁化させるバイアス磁性層を有していることが望ましい。 Furthermore, in the magnetoresistive effect element of the present invention, when no external magnetic field is applied in the orthogonal direction and the parallel direction, the first free layer is placed in the film plane orthogonal to both the film plane orthogonal direction and the film plane in-plane direction. It is desirable to have a bias magnetic layer that is magnetized in the direction.
第１のフリー層は、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔ，または希土類と遷移金属との合金の、いずれかまたは任意の組み合わせを主成分とすることが望ましい。 It is desirable that the first free layer is mainly composed of CoPt, FePt, or an alloy of rare earth and transition metal, or any combination thereof.
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面に、記録媒体に記録されたデータを読み取る上述の磁気抵抗効果素子を有している。 The thin film magnetic head of the present invention has the above-described magnetoresistive effect element for reading data recorded on a recording medium on the medium facing surface facing the recording medium.
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを有している。 The head gimbal assembly of the present invention includes the above-described thin film magnetic head, and includes a slider disposed to face the recording medium and a suspension that elastically supports the slider.
本発明のハードディスク装置は、上述の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを支持するとともに記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを有している。 A hard disk device of the present invention includes the above-described thin film magnetic head, and includes a slider disposed to face a disk-shaped recording medium that is driven to rotate, and a positioning device that supports the slider and positions the recording medium. Have.
以上説明したように、本発明の磁気抵抗効果素子は、記録媒体の媒体面に対して平行方向と直交方向の両方の外部磁界を検知するので、面内記録方式と垂直記録方式の両者において、より大きな磁気抵抗変化率を実現することができる。また、本発明の薄膜磁気ヘッド、ハードディスク装置等は、より大きな再生出力が得られ、読み取り性能の向上が可能となる。さらに、大きな磁気抵抗変化率が実現されることで、記録媒体の記録密度を高めることも可能となる。 As described above, since the magnetoresistive effect element of the present invention detects external magnetic fields in both the parallel direction and the orthogonal direction with respect to the medium surface of the recording medium, in both the in-plane recording method and the perpendicular recording method, A larger rate of change in magnetoresistance can be realized. Further, the thin film magnetic head, the hard disk device, etc. of the present invention can obtain a larger reproduction output and improve the reading performance. Furthermore, since the large magnetoresistance change rate is realized, the recording density of the recording medium can be increased.
以下、図面を参照して、本発明の磁気抵抗効果素子および薄膜磁気ヘッドについて詳細に説明する。本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気メモリ（ＭＲＡＭ等）や磁気センサ等にも適用することができるが、ここでは薄膜磁気ヘッドへの適用を例に説明する。本発明の磁気抵抗効果素子は、膜面平行方向にセンス電流を流すＣＩＰ(Current in Plane)-ＧＭＲセンサ、膜面直交方向にセンス電流を流すＣＰＰ(Current Perpendicular to the Plane)-ＧＭＲセンサ、ＴＭＲ(Tunnnel Magneto-resistance)膜を用いたＴＭＲセンサのすべてに共通して適用可能であるが、以下では、ＣＰＰ-ＧＭＲセンサを例に説明する。 Hereinafter, the magnetoresistive element and the thin film magnetic head of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The magnetoresistive element of the present invention can be applied to a magnetic memory (MRAM or the like), a magnetic sensor, or the like, but here, application to a thin film magnetic head will be described as an example. The magnetoresistive effect element of the present invention includes a CIP (Current in Plane) -GMR sensor in which a sense current flows in a direction parallel to the film surface, a CPP (Current Perpendicular to the Plane) -GMR sensor in which a sense current flows in a direction orthogonal to the film surface, TMR Although it can be commonly applied to all TMR sensors using a (Tunnnel Magneto-resistance) film, a CPP-GMR sensor will be described below as an example.
図１は本発明の磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド１の部分斜視図である。薄膜磁気ヘッド１は読み込み専用のヘッドでもよく、記録部をさらに有するＭＲ／インダクティブ複合ヘッドでもよい。磁気抵抗効果素子であるＧＭＲセンサ２は、上部電極兼シールド層３と下部電極兼シールド層４との間に挟まれ、先端部が記録媒体２１と対向する位置に配置されている。ＧＭＲセンサ２には、図１中の矢印に示すように、上部電極兼シールド層３と下部電極兼シールド層４との間にかかる電圧によって、上部電極兼シールド層３からＧＭＲセンサ２を積層方向に貫通して下部電極兼シールド層４に向かうセンス電流２２が流れている。ＧＭＲセンサ２が記録媒体２１から受ける磁界は、記録媒体２１の記録媒体移動方向２３への移動につれて変化する。ＧＭＲセンサ２は、この磁界の変化を、ＧＭＲ効果によって得られるセンス電流２２の電気抵抗変化として検出し、記録媒体２１の各記録ドメインに書き込まれた磁気情報を読み出す。
FIG. 1 is a partial perspective view of a thin film magnetic head 1 using a magnetoresistive element of the present invention. The thin film magnetic head 1 may be a read-only head or an MR / inductive composite head further having a recording unit. The
図２にはＧＭＲセンサ２の積層構成を示す。本図は図１におけるＡ−Ａ方向から見た側面図であり、ＡＢＳから見た積層構造を示している。なお、ＡＢＳとは、薄膜磁気ヘッド１の、記録媒体２１との対向面、すなわち媒体対向面である。
FIG. 2 shows a stacked configuration of the
ＧＭＲセンサ２は、NiFeCr層からなる下部電極兼シールド層４の上に、Ta/NiCr層からなるバッファ層５、IrMn層からなる反強磁性層６、第２の感磁膜７、非磁性層からなる第３のスペーサ層８、第１の感磁膜９、キャップ層１０がこの順に積層された積層部を有している。バッファ層５からキャップ層１０までの積層部はスピンバルブ膜（ＳＶ膜）と呼ばれる。第３のスペーサ層８は、第２の感磁膜７と第１の感磁膜９との磁気的分離のために設けられている非磁性中間層である。キャップ層１０はCu層とRu層からなり、ＳＶ膜の劣化防止のために設けられている。キャップ層１０の上にはNiFe膜からなる上部電極兼シールド層３が形成されている。ＳＶ膜の側方には、絶縁膜１１を介してバイアス磁性層１２が形成されている。バイアス磁性層１２は、後述する面内フリー層７３、三次元フリー層９３の記録ドメインを単磁区化するための磁区制御膜である。絶縁膜１１はAl2O3、バイアス磁性層１２はCoPt、CoCrPtなどが用いられる。
The
図２において、方向ｘ、方向ｙはＳＶ膜の面内方向を示す。面内方向ｙは、記録媒体２１の膜面直交方向の磁界の向きに対応する。方向ｚはＳＶ膜の面外方向を示し、記録媒体２１の膜面平行方向の磁界の向きに対応する。また、面内方向ｘには記録媒体２１からの磁界は生じないが、バイアス磁性層１２の磁界がかけられている。なお、図２において白抜矢印は、実線方向または破線方向に磁化方向が変化できることを意味し、実線矢印はその方向に磁化方向が固定されていることを意味する。
In FIG. 2, direction x and direction y indicate the in-plane direction of the SV film. The in-plane direction y corresponds to the direction of the magnetic field in the direction perpendicular to the film surface of the
第２の感磁膜７は、第２のピンド層である面内ピンド層７１、Cuからなる第２のスペーサ層７２、および第２のフリー層である面内フリー層７３がこの順で積層されて形成されている。面内ピンド層７１は、たとえばＣｏＦｅから、面内フリー層７３はたとえばＣｏＦｅやＮｉＦｅからなる。面内ピンド層７１の磁化方向は面内方向ｙに固定されている。面内フリー層７３は、面内方向ｙの外部磁界に対しては、ｘｙ平面内で外部磁界の方向を向くように磁化方向が変化する。すなわち、実線白抜矢印に示すように、外部磁界の向きに応じて面内ピンド層７１と平行または反平行方向に向くように磁化される。面内フリー層７３は、それ以外の場合には、バイアス磁性層１２の磁界によって面内方向ｘに、すなわち、破線白抜矢印に示すように、面内ピンド層７１の磁化方向と直交する方向に磁化される。 The second magnetosensitive film 7 includes an in-plane pinned layer 71 as a second pinned layer, a second spacer layer 72 made of Cu, and an in-plane free layer 73 as a second free layer in this order. Has been formed. The in-plane pinned layer 71 is made of, for example, CoFe, and the in-plane free layer 73 is made of, for example, CoFe or NiFe. The magnetization direction of the in-plane pinned layer 71 is fixed to the in-plane direction y. The in-plane free layer 73 changes the magnetization direction so as to face the external magnetic field in the xy plane with respect to the external magnetic field in the in-plane direction y. That is, as indicated by the solid white arrow, the magnet is magnetized so as to be parallel or antiparallel to the in-plane pinned layer 71 according to the direction of the external magnetic field. Otherwise, the in-plane free layer 73 is oriented in the in-plane direction x by the magnetic field of the bias magnetic layer 12, that is, in the direction orthogonal to the magnetization direction of the in-plane pinned layer 71 as indicated by the dashed white arrow. Is magnetized.
第１の感磁膜９は、第１のフリー層である３次元フリー層９３、Cuからなる第１のスペーサ層９２、第１のピンド層である垂直ピンド層９１がこの順で積層されて形成されている。垂直ピンド層９１の磁化方向は面外方向ｚに固定されている。３次元フリー層９３は、面外方向ｚに外部磁界がかかると面外方向ｚに向くように磁化方向が変化する。すなわち、実線白抜矢印に示すように、外部磁界の向きに応じて垂直ピンド層９１と平行または反平行方向に向くように磁化される。面内方向ｙに外部磁界がかかると面内方向ｙに向くように磁化方向が変化し、実線白抜矢印に示すように、外部磁界の向きに応じていずれかの方向に向くように磁化されるが、外部磁界が面内方向ｙのいずれの方向を向いていても、磁化の向きは垂直ピンド層９１とは直交方向となる。いずれの方向の外部磁界もかからない場合は、バイアス磁性層１２の磁界によって面内方向ｘに、すなわち破線白抜矢印に示すように、垂直ピンド層９１と直交方向に磁化される。このように、３次元方向に磁化の向きが変化するフリー層を有する第１の感磁膜９を設けたことが、本発明の薄膜磁気ヘッドの特徴である。
The first magnetosensitive film 9 includes a three-dimensional
３次元フリー層９３は、３次元的に等方な磁化特性と、軟磁性特性とを有していることが重要である。具体的には、薄膜材料の有する反磁界エネルギー（２πＭｓ2）と垂直磁気異方性エネルギーとを、薄膜の組成比や成膜方法の調整によって均衡させることで、３次元的に等方な磁化特性が得られる。これらの特性を実現する材料として、たとえば、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔ，希土類と遷移金属の合金などを挙げることができ、これらのいずれかまたは任意の組み合わせを主成分とすることが望ましい。膜厚は、従来のＧＭＲセンサの第２のフリー層と同程度とするのがよく、１〜３ｎｍ程度が好ましい。これらの層の第３のスペーサ層８側にＴａ層を設けてもよい。また、垂直ピンド層９１は、垂直方向の保磁力が高い公知の材料を用いることができる。垂直ピンド層９１の膜厚は１０ｎｍ程度が好ましい。
It is important that the three-dimensional
次に、図３，４を参照して、本発明の磁気抵抗効果素子の作動原理について説明する。図３，４は各々、面内記録方式および垂直記録方式に従って磁気情報が記録された記録媒体から磁気情報を読み出す場合の作動原理の説明図である。両図とも、ＧＭＲセンサ２は、３次元フリー層９３と面内フリー層７３だけを抽出して表示している。面内方向ｘ，ｙ、面外方向ｚは図２に合わされている（面内方向ｘは紙面直交方向を意味する。）。３次元フリー層９３を示す枠の左側の実線矢印は、対応する垂直ピンド層９１の磁化固定方向を示している。垂直ピンド層９１は、面外方向ｚの図示されている方向に固定されている。同様に、面内フリー層７３を示す枠の右側の実線矢印は、対応する面内ピンド層７１の磁化固定方向を示している。面内ピンド層７１は、面内方向ｙの図示されている方向に固定されている。面内フリー層７３と３次元フリー層９３のトラック方向の長さは互いに等しく、各々、記録ドメインのトラック方向長さの半分である。実際には記録媒体２１が回転し、ＧＭＲセンサ２が固定されているが、説明の便宜上、記録媒体２１が固定され、ＧＭＲセンサ２が記録媒体２１に沿って動いていると仮定する。
Next, the operation principle of the magnetoresistive effect element of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are explanatory views of the operation principle when reading magnetic information from a recording medium on which magnetic information is recorded according to the in-plane recording method and the perpendicular recording method, respectively. In both figures, the
まず、図３を用いて、面内記録方式の場合を説明する。記録媒体２１の記録ドメイン２１ａ，２１ｂ，２１ｃは面外方向ｚに、各々右側、左側、右側の向きに磁化されている。これによって、記録媒体２１の媒体表面には、記録ドメイン２１ａ，２１ｂ，２１ｃの磁化方向とは逆向きの磁界３１ａ，３１ｂ，３１ｃが現れる。すなわちＧＭＲセンサ２が受ける磁界は、図中太矢印で示すように、記録ドメイン２１ａ，２１ｂ，２１ｃの中央部においては、面外方向ｚに、記録ドメイン２１ａ，２１ｂ，２１ｃとは逆向き（記録ドメイン２１ａから順に、左、右、左）となり、記録ドメイン２１ａ，２１ｂの境界部においては、面内方向ｙに図中下向き、記録ドメイン２１ｂ，２１ｃの境界部においては、面内方向ｙに図中上向きとなる。
First, the case of the in-plane recording method will be described with reference to FIG. The
時刻ｔ１において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ａの中央部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ａ，２１ｂの境界部にあるとする。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ａの外部磁界の方向に反応して、面外方向ｚに図中左向きに磁化され、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と磁化方向が平行となる。このため、第１の感磁膜９の磁気抵抗は最小となり、「−」の信号が出力される（実際には磁気ヘッドに取り付けられた入出力パッド間の電圧が所定値まで低下する。）。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ａ，２１ｂの境界部の外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中下向きに磁化され、面内ピンド層７１の磁化固定方向と磁化方向が平行となる。このため、第２の感磁膜７の磁気抵抗は最小となり、「−」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「−」の信号を出力し、これらの信号を足すことによって、第２の感磁膜７だけの信号より大きな再生出力を得ることができる。
Assume that at the time t1, the center of the three-dimensional
なお、ここでは両者ともに「−」の信号であったが、垂直ピンド層９１と面内ピンド層７１のいずれかの磁化固定方向が逆であれば、一方の信号は「＋」となる。しかし、この場合は両者の差をとればよいので、つまり、電気回路で差動方式を取ればよいので、垂直ピンド層９１と面内ピンド層７１の磁化固定方向はどちらの方向を向いていてもよい。 Here, both signals are “−” signals, but if the magnetization pinned direction of either the vertical pinned layer 91 or the in-plane pinned layer 71 is opposite, one signal becomes “+”. However, in this case, since the difference between the two may be taken, that is, the differential method may be adopted in the electric circuit, the magnetization pinning direction of the vertical pinned layer 91 and the in-plane pinned layer 71 is in which direction. Also good.
次に、時刻ｔ２において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ａ，２１ｂの境界部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ｂの中央部にくる。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ａ，２１ｂの境界部の外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中下向きに、すなわち、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と直交方向に磁化される。この状態は、３次元フリー層９３と垂直ピンド層９１の磁化方向が平行方向と反平行方向の中間であるため、中間的な出力である「０」の信号が出力される（実際には磁気ヘッドに取り付けられた入出力パッド間の電圧が中間値となる。）。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ｂの外部磁界の方向には反応できないため、バイアス磁性層１２の磁界によって面内方向ｘに磁化される。この状態は、面内フリー層７３と面内ピンド層７１の磁化方向が平行方向と反平行方向の中間であるため、中間の出力である「０」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「０」の信号を出力し、これらの信号を足しても、再生出力は「０」となる。
Next, at time t2, the central portion of the three-dimensional
ここで注意すべきことは、「０」の信号出力は信号がないということを意味しているのではなく、３次元フリー層９３と垂直ピンド層９１、あるいは面内フリー層７３と面内ピンド層７１の磁化方向の相対角度が９０度の場合に対応する信号が出力されることを意味する。
What should be noted here is that a signal output of “0” does not mean that there is no signal, but a three-dimensional
次に、時刻ｔ３において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ｂの中央部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ｂ，２１ｃの境界部にくる。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ｂの外部磁界の方向に反応して、面外方向ｚに図中右向きに磁化され、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と磁化方向が反平行となる。このため、第１の感磁膜９の磁気抵抗は最大となり、「＋」の信号が出力される。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ｂ，２１ｃの境界部の外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中上向きに磁化され、面内ピンド層７１の磁化固定方向と磁化方向が反平行となる。このため、第２の感磁膜７の磁気抵抗は最大となり、「＋」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「＋」の信号を出力し、これらの信号を足すことによって第２の感磁膜７だけの信号より大きな再生出力を得ることができる。
Next, at time t3, the central portion of the three-dimensional
次に、時刻ｔ４において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ｂ，２１ｃの境界部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ｃの中央部にくる。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ｂ，２１ｃの境界部の外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中上向きに、すなわち、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と直交方向に磁化され、「０」の信号が出力される。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ｃの外部磁界の方向には反応できないため、バイアス磁性層１２の磁界によって面内方向ｘに磁化され、「０」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「０」の信号を出力し、これらの信号を足しても、再生出力は「０」となる。
Next, at time t4, the central portion of the three-dimensional
従来のＧＭＲセンサでは、面内フリー層７３だけしか設けられていなかったため、図中の「第２の感磁膜の出力」に相当する再生主力しか得られなかった。しかし、本発明のＧＭＲセンサでは、３次元フリー層９３が加えられたため、その分の出力が重畳され、より大きな再生出力を得ることができる。これは換言すれば、ＧＭＲセンサの磁気抵抗変化率が増加することを意味している。
In the conventional GMR sensor, since only the in-plane free layer 73 is provided, only the reproduction main force corresponding to the “output of the second magnetosensitive film” in the figure can be obtained. However, in the GMR sensor of the present invention, since the three-dimensional
再生出力の大きさは、一般的には、面内フリー層７３だけが設けられたＧＭＲセンサの最大２倍弱まで増加すると考えられる。その理由は、記録媒体の媒体面に対して平行方向の外部磁界と直交方向の外部磁界の強度は、記録ドメインの長さが小さくなればなるほど同等に近くなるが、３次元フリー層９３の感度は、材料の制約のため面内フリー層７３よりも不利になることが考えられるためである。記録ドメインの長さが長くなると、磁界３１ａ，３１ｂ，３１ｃの強度が低下するため、再生出力もその分低下する。しかし、面内フリー層７３からの再生出力は従来のＧＭＲセンサと同じであるので、従来のＧＭＲセンサよりも悪化することはない。すなわち、面内記録方式の場合は、記録ドメインの長さが短くなり、記録媒体の媒体面に対して平行方向の外部磁界を検知可能になった段階で再生出力が急激に立ち上がるような挙動を示す。
The magnitude of the reproduction output is generally considered to increase up to a little less than twice that of a GMR sensor provided with only the in-plane free layer 73. The reason is that the strength of the external magnetic field in the direction parallel to the medium surface of the recording medium is closer to the same as the length of the recording domain is reduced, but the sensitivity of the three-dimensional
次に、図４を用いて、垂直記録方式の場合を説明する。記録媒体２１の記録ドメイン２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは面内方向ｙに、各々下側、上側、下側の向きに磁化されている。これによって、記録媒体２１の媒体表面には、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅの境界部において、記録ドメイン２１ｄから記録ドメイン２１ｅに向かう磁界３１ｄが現れる。同様に、記録ドメイン２１ｅ，２１ｆの境界部において、記録ドメイン２１ｆから記録ドメイン２１ｅに向かう磁界３１ｅが現れる。さらに、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅ，２１ｆの境界部を除く一般部には、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅ，２１ｆと同じ向きの磁界が現れる。すなわち、ＧＭＲセンサ２が受ける磁界は、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅ，２１ｆの一般部においては、面内方向ｙに、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅ，２１ｆと同じ向き（記録ドメイン２１ｄから順に、下、上、下）となり、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅの境界部においては、面外方向ｚに図中右向き、記録ドメイン２１ｅ，２１ｆの境界部においては、面外方向ｚに図中左向きとなる。
Next, the case of the perpendicular recording method will be described with reference to FIG. The
時刻ｔ１において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ｄの中央部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ｄ，２１ｅの境界部にあるとする。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ｄの外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中下向きに、すなわち、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と直交方向に磁化され、「０」の信号が出力される。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅの境界部の外部磁界の方向には反応できないため、バイアス磁性層１２の磁界によって面内方向ｘに磁化され、「０」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「０」の信号を出力し、これらの信号を足しても、再生出力は「０」となる。
Assume that at the time t1, the center of the three-dimensional
次に、時刻ｔ２において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ｄ，２１ｅの境界部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ｅの中央部にくる。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ｄ，２１ｅの境界部の外部磁界の方向に反応して、面外方向ｚに図中右向きに磁化され、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と磁化方向が反平行となる。このため、第１の感磁膜９の磁気抵抗は最大となり、「＋」の信号が出力される。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ｅの外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中上向きに磁化され、面内ピンド層７１の磁化固定方向と磁化方向が反平行となる。このため、第２の感磁膜７の磁気抵抗は最大となり、「＋」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「＋」の信号を出力し、これらの信号を足すことによって、第２の感磁膜７だけの信号より大きな再生出力を得ることができる。なお、再生出力は、記録ドメイン２１ｅの境界部を除く一般部で、全体的に「＋」となるが、記録ドメイン２１ｅの中央部で最大となるわけではなく、むしろ境界部に近い部分で最大となることが多い。しかし、中央部においても「＋」の信号が出力されるので、第２の感磁膜７だけがある場合よりも、大きな再生出力を得ることができる。
Next, at time t2, the central portion of the three-dimensional
次に、時刻ｔ３において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ｅの中央部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ｅ，２１ｆの境界部にくる。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ｅの外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中上向きに、すなわち、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と直交方向に磁化され、「０」の信号が出力される。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ｅ，２１ｆの境界部の外部磁界の方向には反応できないため、バイアス磁性層１２の磁界によって面内方向ｘに磁化され、「０」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「０」の信号を出力し、これらの信号を足しても、再生出力は「０」となる。
Next, at time t3, the central portion of the three-dimensional
次に、時刻ｔ４において、３次元フリー層９３の中央部が記録ドメイン２１ｅ，２１ｆの境界部に、面内フリー層７３の中央部が記録ドメイン２１ｆの中央部にくる。３次元フリー層９３は、記録ドメイン２１ｅ，２１ｆの境界部の外部磁界の方向に反応して、面外方向ｚに図中左向きに磁化され、垂直ピンド層９１の磁化固定方向と磁化方向が平行となる。このため、第１の感磁膜９の磁気抵抗は最小となり、「−」の信号が出力される。一方、面内フリー層７３は、記録ドメイン２１ｆの外部磁界の方向に反応して、面内方向ｙに図中下向きに磁化され、面内ピンド層７１の磁化固定方向と磁化方向が平行となる。このため、第２の感磁膜７の磁気抵抗は最小となり、「−」の信号が出力される。この結果、第１の感磁膜９と第２の感磁膜７はともに「−」の信号を出力し、これらの信号を足すことによって、第２の感磁膜７だけの信号より大きな再生出力を得ることができる。
Next, at time t4, the central portion of the three-dimensional
以上説明したように、本発明の磁気抵抗効果素子では、３次元フリー層９３が加わったため、その分の出力が重畳され、より大きな再生出力を得ることができる。これは換言すれば、垂直記録方式の場合でも、ＧＭＲセンサの磁気変化率が増加することを意味している。また、垂直記録方式では、記録ドメインの長さが長くなっても、磁界３１ｄ，３１ｅの強度が低下しないため、記録ドメインの長さに拘らず、同程度の再生出力が得られるというメリットがある。
As described above, in the magnetoresistive effect element of the present invention, since the three-dimensional
以上の説明では面内フリー層と３次元フリー層の長さは互いに等しく、各々、記録ドメインの長さの半分であると仮定したが、実際の記録ドメインの長さや、面内フリー層および３次元フリー層の長さは、書込み素子の性能やＧＭＲセンサの構成によるため、必ずしもこのような関係が満たされるとは限らない。しかしながら、第２の感磁膜は従来のＧＭＲセンサと同等であり、再生出力や磁気抵抗変化率が、第１の感磁膜がない場合と比べて悪化することはない。また、面内記録方式の場合は、面内フリー層７３が記録ドメイン境界部に来るタイミングで読み込みを行えば、３次元フリー層９３は記録ドメインの中央部に来ていなくても、媒体面に対して平行方向の磁界は記録ドメインの一般部に広く存在しているので、両方の磁界を同時に検出することは可能である。垂直記録方式の場合も、記録ドメイン境界部の磁界に合わせて読み込みを行えば、媒体面に対して直交方向の磁界は記録ドメインの一般部に広く存在しているので、両方の磁界を同時に検出することは可能である。さらに、媒体面に対して平行方向と直交方向の磁界を、各々のピーク値に対応した別々のタイミングで読み込むようにしてもよい。
In the above description, it is assumed that the lengths of the in-plane free layer and the three-dimensional free layer are equal to each other and are half the length of the recording domain, but the actual length of the recording domain, the in-plane free layer, and 3 Since the length of the dimension free layer depends on the performance of the writing element and the configuration of the GMR sensor, such a relationship is not always satisfied. However, the second magnetosensitive film is equivalent to the conventional GMR sensor, and the reproduction output and magnetoresistance change rate are not deteriorated as compared with the case without the first magnetosensitive film. Further, in the case of the in-plane recording method, if reading is performed at the timing when the in-plane free layer 73 comes to the recording domain boundary, the 3D
面内フリー層と３次元フリー層の位置関係は、短い記録ドメインに対する読み込み上は、本実施形態のように互いに隣接した構成とするのが最も有利であるが、これに限定されない。すなわち、面内フリー層と面内ピンド層の積層位置を逆にしてもよく、３次元フリー層と３次元ピンド層の積層位置を逆にしてもよく、さらには第１の感磁膜と第２の感磁膜の積層位置を逆にしてもよい。したがって、ＧＭＲセンサの膜構成としては、合計８通りの組み合わせが可能である。また、面内ピンド層および３次元ピンド層をシンセティックピンド層としてもよく、面内感磁膜と３次元感磁膜の少なくともいずれかを、フリー層が２つのピンド層で挟まれるデュアル構成としてもよい。 The positional relationship between the in-plane free layer and the three-dimensional free layer is most advantageous in reading from a short recording domain, but is not limited to this. That is, the laminating positions of the in-plane free layer and the in-plane pinned layer may be reversed, the laminating positions of the three-dimensional free layer and the three-dimensional pinned layer may be reversed, and further, the first magnetosensitive film and the first The laminated position of the two magnetosensitive films may be reversed. Therefore, as the film configuration of the GMR sensor, a total of eight combinations are possible. Further, the in-plane pinned layer and the three-dimensional pinned layer may be synthetic pinned layers, and at least one of the in-plane magnetosensitive film and the three-dimensional magnetosensitive film may have a dual configuration in which a free layer is sandwiched between two pinned layers. Good.
次に、本発明の磁気抵抗効果素子の成立性を確認するため、ＧＭＲセンサの試料を作成し、印加磁界と磁化との関係を測定した。表１に試料の膜構成を示す。ここで、本発明の磁気抵抗効果素子の成立性を判断する上で最も重要なのは、３次元フリー層が３次元的に等方な磁化特性と軟磁性特性とを同時に実現できるかどうかであり、その点を検証するため、第１の感磁膜として３次元フリー層のみを設けた膜構成とした。また、スペーサ層も設けていない。表１に、試料の膜構成を、表の下方から上方に積層順に示す。 Next, in order to confirm the feasibility of the magnetoresistive effect element of the present invention, a GMR sensor sample was prepared and the relationship between the applied magnetic field and the magnetization was measured. Table 1 shows the film structure of the sample. Here, the most important thing in determining the feasibility of the magnetoresistive effect element of the present invention is whether the three-dimensional free layer can simultaneously realize three-dimensionally isotropic magnetization characteristics and soft magnetic characteristics, In order to verify this point, a film configuration in which only a three-dimensional free layer was provided as the first magnetosensitive film was adopted. Also, no spacer layer is provided. Table 1 shows the film configuration of the sample in the order of lamination from the bottom to the top of the table.
図５には、媒体面に対して平行方向および直交方向の外部磁界を単独で印加したときの、３次元フリー層と面内フリー層の各磁界印加方向に対する合成の磁化曲線を示す。３次元フリー層は、媒体面に対して垂直方向の磁界をかけた場合（図中Ａ）、平行方向の磁界をかけた場合（図中Ｂ）とも、感度よく磁化され、かつ保磁力が小さいことがわかり、本発明の磁気抵抗効果素子の成立性が確認された。 FIG. 5 shows a resultant magnetization curve for each magnetic field application direction of the three-dimensional free layer and the in-plane free layer when an external magnetic field in a direction parallel to and perpendicular to the medium surface is applied alone. The three-dimensional free layer is magnetized with high sensitivity and small coercive force when a magnetic field perpendicular to the medium surface is applied (A in the figure) and when a magnetic field in the parallel direction is applied (B in the figure). It was found that the feasibility of the magnetoresistive effect element of the present invention was confirmed.
次に、上述したＧＭＲセンサ２をヘッド素子とした薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるウエハについて説明する。図６はウエハの概念的な平面図である。ウエハ１００は複数の薄膜磁気変換素子集合体１０１に区画される。薄膜磁気変換素子集合体１０１は、ＧＭＲセンサ２が積層された薄膜磁気変換素子１０２を含み、媒体対向面ＡＢＳを研磨加工する際の作業単位となる。薄膜磁気変換素子集合体１０１間および薄膜磁気変換素子１０２間には切断のための切り代（図示せず）が設けられている。
Next, a wafer used for manufacturing a thin film magnetic head using the
次に、ＧＭＲセンサ２をヘッド素子として用いたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図７を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。スライダ２１０は、主に基板およびオーバーコート層からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この面には、媒体対向面となるエアベアリング面２１１が形成されている。ハードディスクが図７におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図７におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図７におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図７における左下の端部）の近傍には、ＧＭＲセンサ２をヘッド素子として用いた薄膜磁気ヘッド１が形成されている。
Next, a head gimbal assembly and a hard disk device using the
次に、図８を参照して、ＧＭＲセンサ２をヘッド素子として用いたヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、スライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２と、ロードビーム２２２の一端部に設けられると共に、スライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、アーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
Next, a
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
The
図８は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。ヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
FIG. 8 shows an example of the head arm assembly. In the head arm assembly, the
次に、図９および図１０を参照して、ＧＭＲセンサ２をヘッド素子として用いたヘッドスタックアセンブリとハードディスク装置について説明する。図９はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１０はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて直交方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２の反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
Next, a head stack assembly and a hard disk device using the
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
The head stack assembly 250 and the actuator excluding the
本ハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、ＧＭＲセンサ２をヘッド素子として用いた再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
In the hard disk device, the
１ 薄膜磁気ヘッド
２ ＧＭＲセンサ
５ バッファ層
６ 反強磁性層
７ 感磁膜
７１ 面内ピンド層
７２ 第２のスペーサ層
７３ 面内フリー層
８ 第３のスペーサ層
９ ３次元感磁膜
９１ 垂直ピンド層
９２ 第１のスペーサ層
９３ ３次元フリー層
１０ キャップ層
１２ バイアス磁性層
２１ 記録媒体
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ 記録ドメイン
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ 磁界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin-film
Claims (9)
前記記録媒体から生じる、該記録媒体の媒体面に対して直交方向の外部磁界を検知する第２の感磁膜と
を有する、磁気抵抗効果素子。 A first magnetosensitive film for detecting an external magnetic field generated from the recording medium in a direction parallel to the medium surface of the recording medium;
A magnetoresistive effect element comprising: a second magnetosensitive film that detects an external magnetic field generated from the recording medium and orthogonal to the medium surface of the recording medium.
磁化方向が膜面直交方向に固定された第１のピンド層と、
磁化方向が、前記平行方向の外部磁界に応じて少なくとも膜面直交方向に変化する第１のフリー層と、
前記第１のピンド層と前記第１のフリー層との間に挟まれた第１のスペーサ層と
を備えている、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。 The first magnetosensitive film is:
A first pinned layer having a magnetization direction fixed in a direction perpendicular to the film surface;
A first free layer whose magnetization direction changes at least in the direction perpendicular to the film surface in accordance with the parallel external magnetic field;
The magnetoresistive effect element according to claim 1, further comprising: a first spacer layer sandwiched between the first pinned layer and the first free layer.
磁化方向が膜面面内方向に固定された第２のピンド層と、
磁化方向が、前記直交方向の外部磁界に応じて膜面面内方向に変化する第２のフリー層と、
前記第２のピンド層と前記第２のフリー層との間に挟まれた第２のスペーサ層と
を備えている、請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。 The second magnetosensitive film is
A second pinned layer whose magnetization direction is fixed in the in-plane direction of the film surface;
A second free layer whose magnetization direction changes in the in-plane direction of the film according to the external magnetic field in the orthogonal direction;
4. The magnetoresistive effect element according to claim 1, further comprising: a second spacer layer sandwiched between the second pinned layer and the second free layer. 5.
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
を有するヘッドジンバルアセンブリ。 A slider including the thin film magnetic head according to claim 7, and a slider disposed to face the recording medium;
A head gimbal assembly having a suspension for elastically supporting the slider.
前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
を有するハードディスク装置。 A slider that includes the thin film magnetic head according to claim 7 and that is disposed to face a disk-shaped recording medium that is rotationally driven;
A hard disk device comprising: a positioning device that supports the slider and positions the slider relative to the recording medium.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8174800B2 (en) * | 2007-05-07 | 2012-05-08 | Canon Anelva Corporation | Magnetoresistive element, method of manufacturing the same, and magnetic multilayered film manufacturing apparatus |
| JP5360599B2 (en) * | 2007-10-25 | 2013-12-04 | 日本電気株式会社 | Magnetoresistive element and magnetic random access memory |
| WO2015033464A1 (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-12 | 株式会社日立製作所 | Magnetic sensor element |
| CN109844552A (en) * | 2016-07-12 | 2019-06-04 | 汉阳大学校产学协力团 | Magnetic sensor |
-
2005
- 2005-06-14 JP JP2005173629A patent/JP2006351684A/en active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8174800B2 (en) * | 2007-05-07 | 2012-05-08 | Canon Anelva Corporation | Magnetoresistive element, method of manufacturing the same, and magnetic multilayered film manufacturing apparatus |
| JP5360599B2 (en) * | 2007-10-25 | 2013-12-04 | 日本電気株式会社 | Magnetoresistive element and magnetic random access memory |
| WO2015033464A1 (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-12 | 株式会社日立製作所 | Magnetic sensor element |
| US20160202330A1 (en) * | 2013-09-09 | 2016-07-14 | Hitachi, Ltd. | Magnetic sensor element |
| JPWO2015033464A1 (en) * | 2013-09-09 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | Magnetic sensor element |
| CN109844552A (en) * | 2016-07-12 | 2019-06-04 | 汉阳大学校产学协力团 | Magnetic sensor |
| EP3486668A4 (en) * | 2016-07-12 | 2020-04-15 | Industry - University Cooperation Foundation Hanyang University | Three-axis magnetic sensor |
| US11022662B2 (en) | 2016-07-12 | 2021-06-01 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University | Three-axis magnetic sensor having perpendicular magnetic anisotropy and in-plane magnetic anisotropy |
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