JP4585353B2 - 磁性発振素子、磁気センサ、磁気ヘッドおよび磁気再生装置 - Google Patents
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Description
Physical Review B. Volume 54, 9353 (1996)
本発明の実施形態に係る磁性発振素子は、2層の磁気共鳴層と、これらの2層の磁気共鳴層間に挟まれた1層の非磁性層との積層膜を含み、膜面に垂直に通電することにより磁気発振する。2層の磁気共鳴層はいずれも磁化が固着されていない磁化自由層である。本発明の実施形態に係る磁性発振素子では、発振の際に2つの磁気共鳴層の磁化が位相を揃えて歳差運動する。以下、この位相を揃えた歳差運動現象について詳述する。
(実施例1)
本実施例の磁性発振素子は図6に示す構造を有する。第1および第2の磁気共鳴層1、3にはCoを用いた。Co薄膜の一軸異方性磁場の大きさは、膜厚によって変化することが知られている。そこで、第1および第2の磁気共鳴層1、3に膜厚の異なるCo層を用い、第1および第2の磁気共鳴層1、3に固有の磁気共鳴周波数に差が生じるようにした。2層のCo層の磁気異方性の方向を一致させて成膜した。非磁性層にはCuを用いた。成膜はスパッタリングにより行った。
本実施例の磁性発振素子は図7に示す構造を有し、第1の磁気共鳴層1は単層の強磁性層で形成されているが、第2の磁気共鳴層3は強磁性層31と反強磁性層33を積層した交換結合膜で形成されている。素子の製造方法は、実施例1と同様である。
本実施例の磁性発振素子は図8に示す構造を有し、第1の磁気共鳴層1が強磁性層11と反強磁性層13を積層した交換結合膜で形成され、第2の磁気共鳴層3が強磁性層31と反強磁性層33を積層した交換結合膜で形成されている。反強磁性層としてはIrMn、強磁性層としてはCoを用いた。素子の製造方法は、実施例1と同様である。
本実施例の磁性発振素子は図11に示す構造を有し、2つの磁気共鳴層が共に垂直磁化膜で形成されている。垂直磁化膜としてはCo/Ruを用いた。素子の製造方法は、実施例1と同様である。
Claims (12)
- 第1の磁気共鳴周波数f1を有する第1の磁気共鳴層と、
前記第1の磁気共鳴周波数f1よりも大きい第2の磁気共鳴周波数f2を有する第2の磁気共鳴層と、
前記第1の磁気共鳴層と前記第2の磁気共鳴層との間に挟まれた非磁性層と、
前記第1および第2の磁気共鳴層ならびに前記非磁性層の膜面に対して垂直に電流を通電する一対の電極を有し、
前記2つの磁気共鳴周波数の差(f2−f1)が前記第1の磁気共鳴層が有する共鳴線幅の半分よりも大きく、かつ前記2つの磁気共鳴周波数の比f2/f1が1.6以下であり、
通電により第1および第2の磁気共鳴層が有する2つの磁化を、位相を揃えて歳差運動させることにより磁気発振させる
ことを特徴とする磁性発振素子。 - 前記第1および第2の磁気共鳴層は、面内磁気異方性を有する強磁性層で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性発振素子。
- 前記第1および第2の磁気共鳴層は、面内磁気異方性を有する強磁性層で形成され、少なくとも一方の強磁性層の両端部に一対のバイアス磁性膜を有することを特徴とする請求項1に記載の磁性発振素子。
- 前記第1および第2の磁気共鳴層は、面内磁気異方性を有する強磁性層と反強磁性層とを積層した交換結合膜で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性発振素子。
- 前記第1および第2の磁気共鳴層は、一方が面内磁気異方性を有する強磁性層で形成され、他方が面内磁気異方性を有する強磁性層と反強磁性層とを積層した交換結合膜で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性発振素子。
- 前記第1および第2の磁気共鳴層は、面内磁気異方性を有する強磁性層、交換バイアス磁場の大きさを調節する非磁性中間層および反強磁性層を積層した交換結合膜で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性発振素子。
- 前記第1および第2の磁気共鳴層は、一方が面内磁気異方性を有する強磁性層で形成され、他方が面内磁気異方性を有する強磁性層、交換バイアス磁場の大きさを調節する非磁性中間層および反強磁性層を積層した交換結合膜で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性発振素子。
- 前記第1および第2の磁気共鳴層は、少なくとも一方が垂直磁化膜で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性発振素子。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の磁性発振素子と、
通電により前記第1および第2の磁気共鳴層が有する磁化を位相を揃えて歳差運動させた際に、2つの磁化のなす角の外部磁場に依存した変化を抵抗変化として検出する手段と
を有することを特徴とする磁気センサ。 - 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の磁性発振素子と、
前記磁性発振素子にバイアス磁界を印加して前記第1および第2の磁気共鳴層の磁区を制御する磁区制御層と、
前記磁性発振素子の膜面に対して垂直に電流が通電されるように設けられた絶縁層と、
前記磁性発振素子を挟む1対の磁気シールド層と
を有することを特徴とする磁気ヘッド。 - 請求項10に記載の磁気ヘッドをユニット磁気ヘッドとし、絶縁層を介して複数のユニット磁気ヘッドをマトリックス状に配列したことを特徴とする磁気ヘッド。
- 請求項10または11に記載の磁気ヘッドと、磁気記録媒体とを有することを特徴とする磁気再生装置。
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