JP2888810B2 - 反強磁性層と磁性層の積層体、磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド - Google Patents
反強磁性層と磁性層の積層体、磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドInfo
- Publication number
- JP2888810B2 JP2888810B2 JP964897A JP964897A JP2888810B2 JP 2888810 B2 JP2888810 B2 JP 2888810B2 JP 964897 A JP964897 A JP 964897A JP 964897 A JP964897 A JP 964897A JP 2888810 B2 JP2888810 B2 JP 2888810B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- magnetic
- antiferromagnetic
- thickness
- control layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、優れた特性を有す
る反強磁性層と磁性層の積層体、並びにこれを用いた磁
気抵抗素子、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関す
る。
る反強磁性層と磁性層の積層体、並びにこれを用いた磁
気抵抗素子、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、磁気記録再
生装置の再生用磁気ヘッドとして磁気抵抗効果型ヘッド
が用いられ始めている。高い磁気抵抗効果を示す材料と
しては、Dienyらによる Physical Review B、第４３
巻、第１号、１２９７〜１３００ペ−ジに記載の「Gian
t Magneto-resistance in Soft Ferromagnetic Multila
yers」のように２層の磁性層を非磁性層で分離し、一方
の磁性層に反強磁性層からの交換バイアス磁界を印加す
る多層膜が考案されている。また、上述の多層膜の磁性
層数を３層に増加し、高感度化を行った多層膜が星屋ら
による日本応用磁気学会誌、第１８巻、３５５〜３５９
ペ−ジの「ＮｉＯ反強磁性膜を用いたスピンバルブ積層
膜の巨大磁気抵抗」に記載されている。
生装置の再生用磁気ヘッドとして磁気抵抗効果型ヘッド
が用いられ始めている。高い磁気抵抗効果を示す材料と
しては、Dienyらによる Physical Review B、第４３
巻、第１号、１２９７〜１３００ペ−ジに記載の「Gian
t Magneto-resistance in Soft Ferromagnetic Multila
yers」のように２層の磁性層を非磁性層で分離し、一方
の磁性層に反強磁性層からの交換バイアス磁界を印加す
る多層膜が考案されている。また、上述の多層膜の磁性
層数を３層に増加し、高感度化を行った多層膜が星屋ら
による日本応用磁気学会誌、第１８巻、３５５〜３５９
ペ−ジの「ＮｉＯ反強磁性膜を用いたスピンバルブ積層
膜の巨大磁気抵抗」に記載されている。
【０００３】上述の目的で用いる反強磁性層材料は、高
い交換バイアス磁界を磁性層に印加することのできる材
料が望まれる。この反強磁性層材料の候補として、Hosh
inoらによる Japanese Journal of Applied Physics、
第３５巻、第２Ａ号、６０７〜６１２ペ−ジの「Exchan
ge Coupling between Antiferromagnetic Mn-Ir andFer
romagnrtic Ni-Fe Layers」に記載のＭｎ−Ｉｒ系合金
がある。この論文によれば、Ｉｒ組成が２０〜３０ａｔ
％の時に、比較的高い交換バイアス磁界が磁性層に印加
される。
い交換バイアス磁界を磁性層に印加することのできる材
料が望まれる。この反強磁性層材料の候補として、Hosh
inoらによる Japanese Journal of Applied Physics、
第３５巻、第２Ａ号、６０７〜６１２ペ−ジの「Exchan
ge Coupling between Antiferromagnetic Mn-Ir andFer
romagnrtic Ni-Fe Layers」に記載のＭｎ−Ｉｒ系合金
がある。この論文によれば、Ｉｒ組成が２０〜３０ａｔ
％の時に、比較的高い交換バイアス磁界が磁性層に印加
される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような反強磁性
層と磁性層との積層体では、出来る限り高い交換バイア
ス磁界が磁性層に印加されていることが好ましい。３層
の磁性層を含むスピンバルブ多層膜において反強磁性層
としてＭｎ−Ｉｒ系合金を用いる場合には、基板上に、
結晶配向性制御層、結晶構造制御層、Ｍｎ−Ｉｒ系合金
よりなる反強磁性層、磁性層がこの順に積層されている
積層体を含むことになる。ところで、このＭｎ−Ｉｒ系
合金よりなる反強磁性層は、厚さと共に結晶構造が劣化
するため、その上に積層される磁性層に交換バイアス磁
界を印加することは難しい技術である。
層と磁性層との積層体では、出来る限り高い交換バイア
ス磁界が磁性層に印加されていることが好ましい。３層
の磁性層を含むスピンバルブ多層膜において反強磁性層
としてＭｎ−Ｉｒ系合金を用いる場合には、基板上に、
結晶配向性制御層、結晶構造制御層、Ｍｎ−Ｉｒ系合金
よりなる反強磁性層、磁性層がこの順に積層されている
積層体を含むことになる。ところで、このＭｎ−Ｉｒ系
合金よりなる反強磁性層は、厚さと共に結晶構造が劣化
するため、その上に積層される磁性層に交換バイアス磁
界を印加することは難しい技術である。
【０００５】本発明は、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強
磁性層の上に磁性層が積層された積層体のこのような問
題点に鑑みてなされたもので、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりな
る反強磁性層の上に積層された磁性層に反強磁性層から
高い交換バイアス磁界を印加することを目的とする。
磁性層の上に磁性層が積層された積層体のこのような問
題点に鑑みてなされたもので、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりな
る反強磁性層の上に積層された磁性層に反強磁性層から
高い交換バイアス磁界を印加することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、Ｍｎ−Ｉ
ｒ系合金反強磁性層とその上に積層された磁性層との積
層体について鋭意研究を重ねた結果、Ｍｎ−Ｉｒ系合金
反強磁性層を、結晶配向性制御層、結晶構造制御層の順
に形成した積層膜の上に形成し、それら結晶配向性制御
層及び結晶構造制御層の厚さをある範囲にすることによ
り、磁性層に印加される交換バイアス磁界が高くなるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。結晶構造制御
層は、その上に積層されるＭｎ−Ｉｒ系合金反強磁性層
を面心立方構造にする作用をする。また、結晶配向性制
御層は、その上に積層される結晶構造制御層の面心立方
構造の（１１１）配向性を高める作用をする。
ｒ系合金反強磁性層とその上に積層された磁性層との積
層体について鋭意研究を重ねた結果、Ｍｎ−Ｉｒ系合金
反強磁性層を、結晶配向性制御層、結晶構造制御層の順
に形成した積層膜の上に形成し、それら結晶配向性制御
層及び結晶構造制御層の厚さをある範囲にすることによ
り、磁性層に印加される交換バイアス磁界が高くなるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。結晶構造制御
層は、その上に積層されるＭｎ−Ｉｒ系合金反強磁性層
を面心立方構造にする作用をする。また、結晶配向性制
御層は、その上に積層される結晶構造制御層の面心立方
構造の（１１１）配向性を高める作用をする。
【０００７】すなわち、本発明は、基板上に、少なくと
も結晶配向性制御層、結晶構造制御層、Ｍｎ−Ｉｒ系合
金よりなる反強磁性層及び磁性層がこの順に積層されて
いる積層体において、結晶配向性制御層を周期律表のIV
ａ族もしくはＶａ族元素からなる、又はIVａ族もしくは
Ｖａ族元素を主成分とする合金からなる厚さ４〜７ｎｍ
の層とし、結晶構造制御層を面心立方構造を有する厚さ
５〜８ｎｍの層とすることを特徴とする。
も結晶配向性制御層、結晶構造制御層、Ｍｎ−Ｉｒ系合
金よりなる反強磁性層及び磁性層がこの順に積層されて
いる積層体において、結晶配向性制御層を周期律表のIV
ａ族もしくはＶａ族元素からなる、又はIVａ族もしくは
Ｖａ族元素を主成分とする合金からなる厚さ４〜７ｎｍ
の層とし、結晶構造制御層を面心立方構造を有する厚さ
５〜８ｎｍの層とすることを特徴とする。
【０００８】このような構造を採用することにより、Ｍ
ｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強磁性層の結晶構造が面心立
方構造となり、さらに、（１１１）配向が強くなる。面
心立方構造を有するＭｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強磁性
層が強い（１１１）配向を有するときに、磁性層に印加
される交換バイアス磁界が高くなる。また、この積層体
を前述の３層の磁性層を有するスピンバルブ多層膜に応
用すると、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。従
って、上記スピンバルブ多層膜は、磁気抵抗効果素子、
磁界センサ、磁気ヘッドなどに好適である。また、上記
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置を得ることができる。
ｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強磁性層の結晶構造が面心立
方構造となり、さらに、（１１１）配向が強くなる。面
心立方構造を有するＭｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強磁性
層が強い（１１１）配向を有するときに、磁性層に印加
される交換バイアス磁界が高くなる。また、この積層体
を前述の３層の磁性層を有するスピンバルブ多層膜に応
用すると、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。従
って、上記スピンバルブ多層膜は、磁気抵抗効果素子、
磁界センサ、磁気ヘッドなどに好適である。また、上記
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 ［実施例１］積層構造による、磁性層に印加される交換
バイアス磁界の変化を調べるために、図１に断面構造を
略示する多層膜を形成した。基板１１にはＳｉ（１０
０）単結晶を用いた。また、結晶配向性制御層１２とし
て、Ｈｆを用いた。結晶構造制御層１３としては、厚さ
３ｎｍのＣｕを用いた。反強磁性層１４としては、厚さ
１５ｎｍのＭｎ−２２ａｔ％Ｉｒ合金を用いた。磁性層
１５としては、厚さ５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ層を
用いた。保護層１６には、厚さ５ｎｍのＨｆを用いた。
本実施例では、Ｈｆからなる結晶配向性制御層１２の厚
さを変化させてその影響を調べた。
施の形態を説明する。 ［実施例１］積層構造による、磁性層に印加される交換
バイアス磁界の変化を調べるために、図１に断面構造を
略示する多層膜を形成した。基板１１にはＳｉ（１０
０）単結晶を用いた。また、結晶配向性制御層１２とし
て、Ｈｆを用いた。結晶構造制御層１３としては、厚さ
３ｎｍのＣｕを用いた。反強磁性層１４としては、厚さ
１５ｎｍのＭｎ−２２ａｔ％Ｉｒ合金を用いた。磁性層
１５としては、厚さ５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ層を
用いた。保護層１６には、厚さ５ｎｍのＨｆを用いた。
本実施例では、Ｈｆからなる結晶配向性制御層１２の厚
さを変化させてその影響を調べた。
【００１０】多層膜の作製にはイオンビ−ムスパッタリ
ング法を用いた。到達真空度は、８×１０-5Ｐａ、スパ
ッタリング時のＡｒ圧力は０．０２Ｐａである。Ｈｆ層
及びＦｅ−Ｍｎ層の形成時のスパッタリング条件は、イ
オンガンの加速電圧３００Ｖ、イオン電流６０ｍＡ、Ｎ
ｉ−Ｆｅ層形成時のスパッタリング条件は、イオンガン
の加速電圧３００Ｖ、イオン電流４０ｍＡであった。Ｍ
ｎ−Ｉｒ合金層の形成時のスパッタリング条件は、イオ
ンガンの加速電圧６００Ｖ、イオン電流６０ｍＡとし
た。Ｎｉ−Ｆｅ層形成時のターゲットにはＮｉ−２０ａ
ｔ％Ｆｅを用い、Ｍｎ−Ｉｒ合金層形成時のターゲット
にはＭｎ−２０ａｔ％Ｉｒを用いた。
ング法を用いた。到達真空度は、８×１０-5Ｐａ、スパ
ッタリング時のＡｒ圧力は０．０２Ｐａである。Ｈｆ層
及びＦｅ−Ｍｎ層の形成時のスパッタリング条件は、イ
オンガンの加速電圧３００Ｖ、イオン電流６０ｍＡ、Ｎ
ｉ−Ｆｅ層形成時のスパッタリング条件は、イオンガン
の加速電圧３００Ｖ、イオン電流４０ｍＡであった。Ｍ
ｎ−Ｉｒ合金層の形成時のスパッタリング条件は、イオ
ンガンの加速電圧６００Ｖ、イオン電流６０ｍＡとし
た。Ｎｉ−Ｆｅ層形成時のターゲットにはＮｉ−２０ａ
ｔ％Ｆｅを用い、Ｍｎ−Ｉｒ合金層形成時のターゲット
にはＭｎ−２０ａｔ％Ｉｒを用いた。
【００１１】図２に、Ｈｆからなる結晶配向性制御層の
厚さとＭｎ−Ｉｒ系反強磁性層の（１１１）面のＸ線回
折強度との関係を示す。図のように、Ｈｆ層厚が４から
７ｎｍの時に、Ｘ線回折強度が１．５ｋｃｐｓより強く
なる。このＸ線回折強度が１．５ｋｃｐｓより強い場
合、その上に形成する結晶構造制御層（Ｃｕ層）１３の
膜厚の調整によっては、Ｍｎ−Ｉｒ系合金１４の（１１
１）面のＸ線回折強度を３ｋｃｐｓ以上とすることが可
能になる。
厚さとＭｎ−Ｉｒ系反強磁性層の（１１１）面のＸ線回
折強度との関係を示す。図のように、Ｈｆ層厚が４から
７ｎｍの時に、Ｘ線回折強度が１．５ｋｃｐｓより強く
なる。このＸ線回折強度が１．５ｋｃｐｓより強い場
合、その上に形成する結晶構造制御層（Ｃｕ層）１３の
膜厚の調整によっては、Ｍｎ−Ｉｒ系合金１４の（１１
１）面のＸ線回折強度を３ｋｃｐｓ以上とすることが可
能になる。
【００１２】次に、結晶構造制御層１３の厚さの影響に
ついて調べた。この実験では、図１に断面構造を略示す
る多層膜の結晶配向性制御層１２として、厚さ５ｎｍの
Ｈｆを用いた。結晶構造制御層１３としては、Ｃｕを用
い、Ｃｕ層厚を変化した。その他の条件は、図２の結果
を得た実験の場合と同様である。図３に、Ｃｕからなる
結晶構造制御層１３の厚さとＭｎ−Ｉｒ系反強磁性層１
４の（１１１）面のＸ線回折強度との関係を示す。図に
示されているように、Ｃｕ層厚が５〜８ｎｍの時に、Ｘ
線回折強度が３ｋｃｐｓより強くなる。Ｍｎ−Ｉｒ系反
強磁性層１４の（１１１）面のＸ線回折強度が３ｋｃｐ
ｓ以上あれば、Ｍｎ−Ｉｒ系反強磁性層はその下面から
５ｎｍ程度のところまで面心立方構造を維持することが
できる。
ついて調べた。この実験では、図１に断面構造を略示す
る多層膜の結晶配向性制御層１２として、厚さ５ｎｍの
Ｈｆを用いた。結晶構造制御層１３としては、Ｃｕを用
い、Ｃｕ層厚を変化した。その他の条件は、図２の結果
を得た実験の場合と同様である。図３に、Ｃｕからなる
結晶構造制御層１３の厚さとＭｎ−Ｉｒ系反強磁性層１
４の（１１１）面のＸ線回折強度との関係を示す。図に
示されているように、Ｃｕ層厚が５〜８ｎｍの時に、Ｘ
線回折強度が３ｋｃｐｓより強くなる。Ｍｎ−Ｉｒ系反
強磁性層１４の（１１１）面のＸ線回折強度が３ｋｃｐ
ｓ以上あれば、Ｍｎ−Ｉｒ系反強磁性層はその下面から
５ｎｍ程度のところまで面心立方構造を維持することが
できる。
【００１３】図４に、Ｃｕからなる結晶構造制御層１３
の厚さと、Ｍｎ−Ｉｒ系反強磁性層１４から磁性層１５
に印加される交換バイアス磁界との関係を示す。図に示
されているように、Ｃｕ層厚による交換バイアス磁界の
変化は、図３に示したＸ線回折強度の変化に対応してい
る。すなわち、交換バイアス磁界とＸ線回折強度との間
には密接な関係がある。従って、Ｘ線回折強度が３ｋｃ
ｐｓより強くなる時、すなわち、Ｃｕ層厚が５〜８ｎｍ
の時に、高い交換バイアス磁界（図４の例では１ｋＡ／
ｍ以上）が得られる。
の厚さと、Ｍｎ−Ｉｒ系反強磁性層１４から磁性層１５
に印加される交換バイアス磁界との関係を示す。図に示
されているように、Ｃｕ層厚による交換バイアス磁界の
変化は、図３に示したＸ線回折強度の変化に対応してい
る。すなわち、交換バイアス磁界とＸ線回折強度との間
には密接な関係がある。従って、Ｘ線回折強度が３ｋｃ
ｐｓより強くなる時、すなわち、Ｃｕ層厚が５〜８ｎｍ
の時に、高い交換バイアス磁界（図４の例では１ｋＡ／
ｍ以上）が得られる。
【００１４】上述のように、Ｈｆからなる結晶配向性制
御層１２の厚さを４〜７ｎｍとし、Ｃｕからなる結晶構
造制御層１３の厚さを５〜８ｎｍとすると、Ｍｎ−Ｉｒ
系反強磁性層１４の（１１１）面のＸ線回折強度が強く
なる。磁性層１５に印加される交換バイアス磁界とＭｎ
−Ｉｒ系反強磁性層１４の（１１１）面のＸ線回折強度
との間には密接な関係があり、（１１１）面のＸ線回折
強度が強くなる多層膜構造の時に、磁性層１５に印加さ
れる交換バイアス磁界が高くなる。従って、図１に示し
た積層構造の多層膜では、結晶配向性制御層１２の厚さ
を４〜７ｎｍとし、結晶構造制御層１３の厚さを５〜８
ｎｍとすることが好ましい。
御層１２の厚さを４〜７ｎｍとし、Ｃｕからなる結晶構
造制御層１３の厚さを５〜８ｎｍとすると、Ｍｎ−Ｉｒ
系反強磁性層１４の（１１１）面のＸ線回折強度が強く
なる。磁性層１５に印加される交換バイアス磁界とＭｎ
−Ｉｒ系反強磁性層１４の（１１１）面のＸ線回折強度
との間には密接な関係があり、（１１１）面のＸ線回折
強度が強くなる多層膜構造の時に、磁性層１５に印加さ
れる交換バイアス磁界が高くなる。従って、図１に示し
た積層構造の多層膜では、結晶配向性制御層１２の厚さ
を４〜７ｎｍとし、結晶構造制御層１３の厚さを５〜８
ｎｍとすることが好ましい。
【００１５】本実施例では、結晶配向性制御層として、
Ｈｆを用いたが、周期律表のIVａ族又はＶａ族元素を用
いても、同様の結果を得ることができる。また、周期律
表のIVａ族又はＶａ族元素を主成分とする合金材料を用
いることもできる。また、本実施例では、結晶構造制御
層としてＣｕを用いたが、他の面心立方構造を有する金
属材料を用いても同様の結果を得ることができる。
Ｈｆを用いたが、周期律表のIVａ族又はＶａ族元素を用
いても、同様の結果を得ることができる。また、周期律
表のIVａ族又はＶａ族元素を主成分とする合金材料を用
いることもできる。また、本実施例では、結晶構造制御
層としてＣｕを用いたが、他の面心立方構造を有する金
属材料を用いても同様の結果を得ることができる。
【００１６】［実施例２］実施例１で述べた多層膜を含
むデュアルスピンバルブ多層膜を形成した。多層膜の積
層構造を図５の断面図に略示する。図５において、基板
３１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。また、結晶配
向性制御層３２として、厚さ５ｎｍのＨｆを用いた。結
晶構造制御層３３としては、厚さ７ｎｍのＣｕを用い
た。反強磁性層３４及び４４としては、厚さ８ｎｍのＭ
ｎ−２２ａｔ％Ｉｒ合金を用いた。磁性層３５及び４３
としては、厚さ２ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ層を用い
た。磁性層３６、３８、４０及び４２としては、厚さ１
ｎｍのＣｏ層を用いた。非磁性層３７及び４１として
は、厚さ２．５ｎｍのＣｕを用いた。磁性層３９として
は、厚さ５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ層を用いた。
むデュアルスピンバルブ多層膜を形成した。多層膜の積
層構造を図５の断面図に略示する。図５において、基板
３１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。また、結晶配
向性制御層３２として、厚さ５ｎｍのＨｆを用いた。結
晶構造制御層３３としては、厚さ７ｎｍのＣｕを用い
た。反強磁性層３４及び４４としては、厚さ８ｎｍのＭ
ｎ−２２ａｔ％Ｉｒ合金を用いた。磁性層３５及び４３
としては、厚さ２ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ層を用い
た。磁性層３６、３８、４０及び４２としては、厚さ１
ｎｍのＣｏ層を用いた。非磁性層３７及び４１として
は、厚さ２．５ｎｍのＣｕを用いた。磁性層３９として
は、厚さ５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ層を用いた。
【００１７】上記構造の多層膜は、約８％の磁気抵抗変
化率を示した。これは、反強磁性層に接する磁性層に高
い交換バイアス磁界が印加されているためである。
化率を示した。これは、反強磁性層に接する磁性層に高
い交換バイアス磁界が印加されているためである。
【００１８】［実施例３］実施例２で述べた多層膜を用
い、記録再生分離型磁気ヘッドを作製した。図６は、作
製した磁気ヘッドの一部分を切断して示した斜視図であ
る。上述の多層膜６１をシ−ルド層６２、６３で挾んだ
部分が再生ヘッドとして働き、コイル６４を挾む下部磁
極６５、上部磁極６６の部分が記録ヘッドとして働く。
また、電極６８には、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造
の材料を用いた。
い、記録再生分離型磁気ヘッドを作製した。図６は、作
製した磁気ヘッドの一部分を切断して示した斜視図であ
る。上述の多層膜６１をシ−ルド層６２、６３で挾んだ
部分が再生ヘッドとして働き、コイル６４を挾む下部磁
極６５、上部磁極６６の部分が記録ヘッドとして働く。
また、電極６８には、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造
の材料を用いた。
【００１９】以下にこのヘッドの作製方法を示す。Ａｌ
2Ｏ3・ＴｉＣを主成分とする焼結体をスライダ用の基板
６７とした。シ−ルド層、記録磁極にはスパッタリング
法で形成したＮｉ−Ｆｅ合金を用いた。各磁性膜の膜厚
は、以下のようにした。上下のシ−ルド層６２、６３は
１．０μｍ、下部磁極６５、上部６６は３．０μｍ、各
層間のギャップ材としてはスパッタリングで形成したＡ
ｌ2Ｏ3を用いた。ギャップ層の膜厚は、シ−ルド層と磁
気抵抗効果素子間で０．２μｍ、記録磁極間では０．４
μｍとした。さらに再生ヘッドと記録ヘッドの間隔は約
４μｍとし、このギャップもＡｌ2Ｏ3で形成した。コイ
ル６４には膜厚３μｍのＣｕを使用した。
2Ｏ3・ＴｉＣを主成分とする焼結体をスライダ用の基板
６７とした。シ−ルド層、記録磁極にはスパッタリング
法で形成したＮｉ−Ｆｅ合金を用いた。各磁性膜の膜厚
は、以下のようにした。上下のシ−ルド層６２、６３は
１．０μｍ、下部磁極６５、上部６６は３．０μｍ、各
層間のギャップ材としてはスパッタリングで形成したＡ
ｌ2Ｏ3を用いた。ギャップ層の膜厚は、シ−ルド層と磁
気抵抗効果素子間で０．２μｍ、記録磁極間では０．４
μｍとした。さらに再生ヘッドと記録ヘッドの間隔は約
４μｍとし、このギャップもＡｌ2Ｏ3で形成した。コイ
ル６４には膜厚３μｍのＣｕを使用した。
【００２０】以上述べた構造の磁気ヘッドで記録再生を
行ったところ、Ｎｉ−Ｆｅ単層膜を用いた磁気ヘッドと
比較して、７．２倍高い再生出力を得た。これは、本発
明の磁気ヘッドに高磁気抵抗効果を示す多層膜を用いた
ためと考えられる。
行ったところ、Ｎｉ−Ｆｅ単層膜を用いた磁気ヘッドと
比較して、７．２倍高い再生出力を得た。これは、本発
明の磁気ヘッドに高磁気抵抗効果を示す多層膜を用いた
ためと考えられる。
【００２１】［実施例４］実施例３で述べた本発明の磁
気ヘッドを用い、磁気記録再生装置を作製した。装置の
構造を図７に示す。図７（ａ）は装置の平面図、図７
（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
磁気記録再生装置は、磁性膜を表面に担持して中心軸の
回りで回転する磁気記録媒体７１、磁気記録媒体に対し
てデータの記録及び再生を行う磁気ヘッド７３、磁気ヘ
ッド７３を支持して磁気記録媒体上の所望の半径位置に
位置決めする機構、記録信号や再生信号を処理する記録
再生信号処理系７５から主に構成される。
気ヘッドを用い、磁気記録再生装置を作製した。装置の
構造を図７に示す。図７（ａ）は装置の平面図、図７
（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
磁気記録再生装置は、磁性膜を表面に担持して中心軸の
回りで回転する磁気記録媒体７１、磁気記録媒体に対し
てデータの記録及び再生を行う磁気ヘッド７３、磁気ヘ
ッド７３を支持して磁気記録媒体上の所望の半径位置に
位置決めする機構、記録信号や再生信号を処理する記録
再生信号処理系７５から主に構成される。
【００２２】磁気記録媒体７１はスピンドル軸７２に固
定され、スピンドル軸７２によって回転駆動される。磁
気ヘッド７３はアームに支持されたサスペンションに支
持されており、アームはロータリーアクチュエータ７４
に固定されている。磁気ヘッド７３はロータリーアクチ
ュエータ７４の回転によって磁気記録媒体７１上の所望
の位置に位置決めされる。記録再生信号処理系７５は、
磁気ヘッド７３に記録電流を流してデータを記録した
り、磁気ヘッド７３より得られる電気信号を処理してデ
ータに変換する処理を行う。データの記録は、記録電流
に応じた記録磁界の変化を利用して磁気記録媒体上の磁
性膜の磁化方向を反転することにより行われる。また、
データの再生は、磁気記録媒体から発生する漏れ磁界を
再生ヘッドで検出し、それを電気信号に変換することに
よって行われる。
定され、スピンドル軸７２によって回転駆動される。磁
気ヘッド７３はアームに支持されたサスペンションに支
持されており、アームはロータリーアクチュエータ７４
に固定されている。磁気ヘッド７３はロータリーアクチ
ュエータ７４の回転によって磁気記録媒体７１上の所望
の位置に位置決めされる。記録再生信号処理系７５は、
磁気ヘッド７３に記録電流を流してデータを記録した
り、磁気ヘッド７３より得られる電気信号を処理してデ
ータに変換する処理を行う。データの記録は、記録電流
に応じた記録磁界の変化を利用して磁気記録媒体上の磁
性膜の磁化方向を反転することにより行われる。また、
データの再生は、磁気記録媒体から発生する漏れ磁界を
再生ヘッドで検出し、それを電気信号に変換することに
よって行われる。
【００２３】磁気記録媒体７１には、残留磁束密度０．
７５ＴのＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｔａ系合金からなる材料を
用いた。磁気ヘッド７３のトラック幅は１．５μｍとし
た。磁気ヘッド７３における磁気抵抗効果素子は、再生
出力が高いため、信号処理に負担をかけない高性能磁気
ディスク装置が得られた。
７５ＴのＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｔａ系合金からなる材料を
用いた。磁気ヘッド７３のトラック幅は１．５μｍとし
た。磁気ヘッド７３における磁気抵抗効果素子は、再生
出力が高いため、信号処理に負担をかけない高性能磁気
ディスク装置が得られた。
【００２４】
【発明の効果】上述のように、Ｍｎ−Ｉｒ系合金反強磁
性層を、結晶配向性制御層、結晶構造制御層の順に形成
した積層膜の上に形成する場合には、結晶配向性制御層
を周期律表のIVａ、Ｖａ族元素、あるいはIVａ、Ｖａ族
元素を主成分とする合金とし、結晶配向性制御層の厚さ
を４〜７ｎｍとし、さらに、結晶構造制御層を面心立方
構造を有する材料とし、結晶構造制御層の厚さを５〜８
ｎｍにすることにより、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強
磁性層の結晶構造が面心立方構造となり、さらに、（１
１１）配向が強くなる。面心立方構造を有するＭｎ−Ｉ
ｒ系合金よりなる反強磁性層が強い（１１１）配向を有
するときに、磁性層に印加される交換バイアス磁界が高
くなる。また、この積層体を前述の３層の磁性層を有す
るスピンバルブ多層膜に応用すると、高い磁気抵抗変化
率を得ることができる。従って、上記スピンバルブ多層
膜は、磁気抵抗効果素子、磁界センサ、磁気ヘッドなど
に好適である。また、上記磁気ヘッドを用いることによ
り、高性能磁気記録再生装置を得ることができる。
性層を、結晶配向性制御層、結晶構造制御層の順に形成
した積層膜の上に形成する場合には、結晶配向性制御層
を周期律表のIVａ、Ｖａ族元素、あるいはIVａ、Ｖａ族
元素を主成分とする合金とし、結晶配向性制御層の厚さ
を４〜７ｎｍとし、さらに、結晶構造制御層を面心立方
構造を有する材料とし、結晶構造制御層の厚さを５〜８
ｎｍにすることにより、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強
磁性層の結晶構造が面心立方構造となり、さらに、（１
１１）配向が強くなる。面心立方構造を有するＭｎ−Ｉ
ｒ系合金よりなる反強磁性層が強い（１１１）配向を有
するときに、磁性層に印加される交換バイアス磁界が高
くなる。また、この積層体を前述の３層の磁性層を有す
るスピンバルブ多層膜に応用すると、高い磁気抵抗変化
率を得ることができる。従って、上記スピンバルブ多層
膜は、磁気抵抗効果素子、磁界センサ、磁気ヘッドなど
に好適である。また、上記磁気ヘッドを用いることによ
り、高性能磁気記録再生装置を得ることができる。
【図１】反強磁性層と磁性層を積層した多層膜の構造を
示す略断面図。
示す略断面図。
【図２】本発明の多層膜において、Ｈｆ層厚とＭｎ−Ｉ
ｒ系合金反強磁性層の（１１１）面のＸ線回折強度との
関係を示すグラフ。
ｒ系合金反強磁性層の（１１１）面のＸ線回折強度との
関係を示すグラフ。
【図３】本発明の多層膜において、Ｃｕ層厚とＭｎ−Ｉ
ｒ系合金反強磁性層の（１１１）面のＸ線回折強度との
関係を示すグラフ。
ｒ系合金反強磁性層の（１１１）面のＸ線回折強度との
関係を示すグラフ。
【図４】本発明の多層膜において、Ｃｕ層厚とＮｉ−Ｆ
ｅ系合金磁性層に印加される交換バイアス磁界との関係
を示すグラフ。
ｅ系合金磁性層に印加される交換バイアス磁界との関係
を示すグラフ。
【図５】本発明の多層膜を用いたデュアルスピンバルブ
多層膜の積層構造を示す略断面図。
多層膜の積層構造を示す略断面図。
【図６】磁気ヘッドの構造を示す斜視図。
【図７】磁気記録再生装置の構造を示す概略図。
１１，３１…基板１２，３２…結晶性配向性制御層、１
３，３３…結晶構造制御層、１４，３４，４４…Ｍｎ−
Ｉｒ系合金反強磁性層、１５…磁性層、１６…保護層、
３５，３９，４３…Ｎｉ−Ｆｅ系合金磁性層、３６，３
８，４０，４２…Ｃｏ磁性層、３７，４１…非磁性層、
６１…多層膜、６２，６３…シ−ルド層、６４…コイ
ル、６５…下部磁極、６６…上部磁極、６７…基板、６
８…電極、７１…磁気記録媒体、７２…磁気記録媒体駆
動部、７３…磁気ヘッド、７４…磁気ヘッド駆動部、７
５…記録再生信号処理系
３，３３…結晶構造制御層、１４，３４，４４…Ｍｎ−
Ｉｒ系合金反強磁性層、１５…磁性層、１６…保護層、
３５，３９，４３…Ｎｉ−Ｆｅ系合金磁性層、３６，３
８，４０，４２…Ｃｏ磁性層、３７，４１…非磁性層、
６１…多層膜、６２，６３…シ−ルド層、６４…コイ
ル、６５…下部磁極、６６…上部磁極、６７…基板、６
８…電極、７１…磁気記録媒体、７２…磁気記録媒体駆
動部、７３…磁気ヘッド、７４…磁気ヘッド駆動部、７
５…記録再生信号処理系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 5/39
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に、少なくとも結晶配向性制御
層、結晶構造制御層、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強磁
性層及び磁性層がこの順に積層されている積層体におい
て、 前記結晶配向性制御層は周期律表のIVａ族もしくはＶａ
族元素からなる、又はIVａ族もしくはＶａ族元素を主成
分とする合金からなる厚さ４〜７ｎｍの層であり、前記
結晶構造制御層は面心立方構造を有する厚さ５〜８ｎｍ
の層であることを特徴とする積層体。 - 【請求項２】 請求項１に記載の積層体を含むことを特
徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 基板上に、結晶配向性制御層、結晶構造
制御層、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強磁性層、磁性
層、非磁性層、磁性層、非磁性層、磁性層、Ｍｎ−Ｉｒ
系合金よりなる反強磁性層がこの順に積層されており、
請求項１に記載の積層体を含むことを特徴とする磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項４】 基板上に、結晶配向性制御層、結晶構造
制御層、Ｍｎ−Ｉｒ系合金よりなる反強磁性層、磁性
層、非磁性層、磁性層、非磁性層、磁性層、Ｍｎ−Ｉｒ
系合金よりなる反強磁性層がこの順に積層されており、
請求項１に記載の積層体を含むことを特徴とする磁気ヘ
ッド。 - 【請求項５】 請求項４に記載の磁気ヘッドを用いたこ
とを特徴とする磁気記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP964897A JP2888810B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 反強磁性層と磁性層の積層体、磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP964897A JP2888810B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 反強磁性層と磁性層の積層体、磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208215A JPH10208215A (ja) | 1998-08-07 |
| JP2888810B2 true JP2888810B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=11726046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP964897A Expired - Fee Related JP2888810B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 反強磁性層と磁性層の積層体、磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888810B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003124541A (ja) | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Nec Corp | 交換結合膜、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気ランダムアクセスメモリ |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP964897A patent/JP2888810B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10208215A (ja) | 1998-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3177229B2 (ja) | 縦方向及び横方向バイアスを有する磁気トンネル接合型磁気抵抗読取りヘッド | |
| US6985338B2 (en) | Insulative in-stack hard bias for GMR sensor stabilization | |
| JP3177199B2 (ja) | 磁気トンネル接合装置及び磁気抵抗読取りヘッド | |
| US6023395A (en) | Magnetic tunnel junction magnetoresistive sensor with in-stack biasing | |
| US5933297A (en) | Magnetic storage/read system with read head including magnetoresistive element | |
| JP2592216B2 (ja) | 二重スピン・バルブ磁気抵抗センサ | |
| JP2001148107A (ja) | 記録再生ヘッドおよびそれを備えた記録再生装置 | |
| US5471358A (en) | Thin film magnetoresistive head which includes a domain suppressing layer and method for manufacturing the same | |
| JP2001068760A (ja) | 強磁性トンネル接合素子 | |
| JP2001351209A (ja) | スピンバルブヘッド及びその製造方法ならびに磁気ディスク装置 | |
| US6160687A (en) | Method of providing improvement in the prevention of shield-to-lead shorts in MR/GMR heads, MR/GMR heads produced thereby and storage devices using MR/GMR heads produced thereby | |
| JP2888810B2 (ja) | 反強磁性層と磁性層の積層体、磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド | |
| JP2961087B2 (ja) | 反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッド | |
| JPH11175925A (ja) | 磁気抵抗効果型素子及び磁気記録再生装置 | |
| JP2856387B2 (ja) | 反強磁性層と磁性層の積層体及び磁気ヘッド | |
| JP2614203B2 (ja) | 磁気抵抗効果ヘツド | |
| JP2983492B2 (ja) | 反強磁性層と磁性層の積層体及びその積層体を用いた磁気ヘッド | |
| JP3394108B2 (ja) | 磁気記憶装置及び多層磁性層磁気記録媒体 | |
| JP2000200405A (ja) | 磁気抵抗効果素子および磁気ヘッド | |
| JPH08115516A (ja) | 磁気記録媒体及び磁気記録装置 | |
| JP2868752B1 (ja) | 磁気記録再生方法及び磁気記録再生装置 | |
| JPH09231525A (ja) | 磁性積層体とそれを用いた磁気センサ及び磁気記録再生装置 | |
| JP2000231706A (ja) | 磁気記録再生ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置並びにその製造方法 | |
| JP2001060313A (ja) | 磁気記録媒体 | |
| JPH0714710A (ja) | 磁気抵抗効果素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080219 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090219 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090219 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100219 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100219 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110219 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120219 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |