JP3420152B2 - 磁気抵抗効果ヘッド及び磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気抵抗効果ヘッド及び磁気記録再生装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気的に記録され
た情報を再生する強磁性トンネル型磁気抵抗効果ヘッ
ド、及び磁気再生ヘッドとしてその強磁性トンネル型磁
気抵抗効果ヘッドを備えた高密度磁気記録再生装置に関
する。
た情報を再生する強磁性トンネル型磁気抵抗効果ヘッ
ド、及び磁気再生ヘッドとしてその強磁性トンネル型磁
気抵抗効果ヘッドを備えた高密度磁気記録再生装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】高密度磁気記録再生装置に用いられる磁
気ヘッドの再生部には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子
が提案されており、その一つとしてスピンバルブ膜と呼
ばれる構造が特開平４−３５８３１０号公報に記載され
ている。また、今後の更なる高密度磁気記録に対応する
磁気ヘッド再生部としては、ＧＭＲ素子よりも高出力で
ある強磁性トンネル型磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が提
案され、特開平１０−４２２７号公報にＴＭＲ素子を用
いた磁気ヘッドに関する記載がある。
気ヘッドの再生部には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子
が提案されており、その一つとしてスピンバルブ膜と呼
ばれる構造が特開平４−３５８３１０号公報に記載され
ている。また、今後の更なる高密度磁気記録に対応する
磁気ヘッド再生部としては、ＧＭＲ素子よりも高出力で
ある強磁性トンネル型磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が提
案され、特開平１０−４２２７号公報にＴＭＲ素子を用
いた磁気ヘッドに関する記載がある。
【０００３】しかし、従来のＴＭＲ素子においてはその
磁気抵抗効果の大きさに限界があり、さらなる高出力Ｔ
ＭＲ素子を実現するためには新規な機能を持つ磁気抵抗
効果素子が必要である。その一つの手段として、従来の
ＴＭＲ素子に用いられる強磁性体よりも高スピン偏極率
を持つ材料の適用がある。ユーロフィジックス・レター
ズ誌３９巻５４５〜５４９頁（EUROPHYSICS LETTERS,39
(5), pp545-549 (1997)）には高スピン偏極率材料を用
いたＴＭＲ素子（Ｌａ0.7Ｓｒ0.3ＭｎＯ3／ＳｒＴｉＯ3
／Ｌａ0.7Ｓｒ0.3ＭｎＯ3）におけるＴＭＲ比の増大に
関する記述がある。
磁気抵抗効果の大きさに限界があり、さらなる高出力Ｔ
ＭＲ素子を実現するためには新規な機能を持つ磁気抵抗
効果素子が必要である。その一つの手段として、従来の
ＴＭＲ素子に用いられる強磁性体よりも高スピン偏極率
を持つ材料の適用がある。ユーロフィジックス・レター
ズ誌３９巻５４５〜５４９頁（EUROPHYSICS LETTERS,39
(5), pp545-549 (1997)）には高スピン偏極率材料を用
いたＴＭＲ素子（Ｌａ0.7Ｓｒ0.3ＭｎＯ3／ＳｒＴｉＯ3
／Ｌａ0.7Ｓｒ0.3ＭｎＯ3）におけるＴＭＲ比の増大に
関する記述がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
高スピン偏極率材料を直接ＴＭＲ素子の感磁部に用いた
場合、素子の抵抗がメガオーム以上と非常に高く、磁気
ヘッドとして利用する時にノイズの原因となり不適であ
る。また、記録密度の十分に高い磁気記録再生装置を実
現するために、従来構造より高出力な強磁性トンネル型
磁気抵抗効果素子を実現する必要がある。
高スピン偏極率材料を直接ＴＭＲ素子の感磁部に用いた
場合、素子の抵抗がメガオーム以上と非常に高く、磁気
ヘッドとして利用する時にノイズの原因となり不適であ
る。また、記録密度の十分に高い磁気記録再生装置を実
現するために、従来構造より高出力な強磁性トンネル型
磁気抵抗効果素子を実現する必要がある。
【０００５】本発明の目的は、従来構造より高出力な強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、その強磁性トンネル磁気抵抗
効果素子を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気記
録再生装置を提供することにある。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、その強磁性トンネル磁気抵抗
効果素子を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気記
録再生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】電子のスピン偏極率
（Ｐ）は、回転（自転）方向の異なる電子（右回りと左
回りで右回りが下向きスピン、左回りが上向きスピン）
の数（状態密度）の差で一般的に理解されている。例え
ばスピン偏極率Ｐ＝０．８は上向きスピンが下向きスピ
ンよりも９倍多いことを示す。また、ＴＭＲ素子の磁気
抵抗効果（ＴＭＲ比）は、この偏極率Ｐを用いて２Ｐ1
Ｐ2／（１−Ｐ1Ｐ2）で表すことができる（Ｐ 1はＴＭＲ
素子の強磁性自由層のスピン偏極率、Ｐ2はＴＭＲ素子
の強磁性固定層のスピン偏極率）。よって、高いＴＭＲ
比を得るためには、Ｐの大きい高スピン偏極率材料であ
る半金属強磁性体（Ｆｅ3Ｏ4，ＣｒＯ2等）を用いるこ
とが有効である。これらの半金属強磁性体の電気伝導を
担う電子は自由電子ではなく、エネルギー準位が分裂し
たｄ軌道バンドの電子であり、伝導を主に担うフェルミ
エネルギー近傍の電子の状態はどちらか一方の向きの電
子の数が多い、つまり、高スピン偏極した電子である。
（Ｐ）は、回転（自転）方向の異なる電子（右回りと左
回りで右回りが下向きスピン、左回りが上向きスピン）
の数（状態密度）の差で一般的に理解されている。例え
ばスピン偏極率Ｐ＝０．８は上向きスピンが下向きスピ
ンよりも９倍多いことを示す。また、ＴＭＲ素子の磁気
抵抗効果（ＴＭＲ比）は、この偏極率Ｐを用いて２Ｐ1
Ｐ2／（１−Ｐ1Ｐ2）で表すことができる（Ｐ 1はＴＭＲ
素子の強磁性自由層のスピン偏極率、Ｐ2はＴＭＲ素子
の強磁性固定層のスピン偏極率）。よって、高いＴＭＲ
比を得るためには、Ｐの大きい高スピン偏極率材料であ
る半金属強磁性体（Ｆｅ3Ｏ4，ＣｒＯ2等）を用いるこ
とが有効である。これらの半金属強磁性体の電気伝導を
担う電子は自由電子ではなく、エネルギー準位が分裂し
たｄ軌道バンドの電子であり、伝導を主に担うフェルミ
エネルギー近傍の電子の状態はどちらか一方の向きの電
子の数が多い、つまり、高スピン偏極した電子である。
【０００７】本発明では、ＴＭＲ素子に半金属強磁性体
層を隣接させて、半金属強磁性体層（高偏極スピン注入
層）からＴＭＲ素子側に電流を流し、高スピン偏極した
電子をＴＭＲ素子に流し込むことによって、ＴＭＲ比の
定義中の強磁性自由層のスピン偏極率Ｐ1を増大させ、
磁気抵抗効果をエンハンスさせる。前記高偏極スピン注
入層には一つの電流の導入端子を備え、電流を流しＴＭ
Ｒ素子に導入する。一方、ＴＭＲ素子の磁気抵抗効果は
従来どおり強磁性自由層と強磁性固定層間の抵抗変化率
とする。このような構成を採用することにより、高偏極
スピン注入層の電気抵抗はＴＭＲ素子の電気抵抗に関与
せず、磁気ヘッド適用に関してノイズ原因となる高抵抗
化を回避することができる。
層を隣接させて、半金属強磁性体層（高偏極スピン注入
層）からＴＭＲ素子側に電流を流し、高スピン偏極した
電子をＴＭＲ素子に流し込むことによって、ＴＭＲ比の
定義中の強磁性自由層のスピン偏極率Ｐ1を増大させ、
磁気抵抗効果をエンハンスさせる。前記高偏極スピン注
入層には一つの電流の導入端子を備え、電流を流しＴＭ
Ｒ素子に導入する。一方、ＴＭＲ素子の磁気抵抗効果は
従来どおり強磁性自由層と強磁性固定層間の抵抗変化率
とする。このような構成を採用することにより、高偏極
スピン注入層の電気抵抗はＴＭＲ素子の電気抵抗に関与
せず、磁気ヘッド適用に関してノイズ原因となる高抵抗
化を回避することができる。
【０００８】すなわち、本発明による磁気抵抗効果ヘッ
ドは、磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果ヘッドに
おいて、磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、
強磁性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁
気抵抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が強磁性自由
層に隣接して設けられていることを特徴とする。
ドは、磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果ヘッドに
おいて、磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、
強磁性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁
気抵抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が強磁性自由
層に隣接して設けられていることを特徴とする。
【０００９】本発明による磁気抵抗効果ヘッドは、ま
た、磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に
電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、強
磁性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁気
抵抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が強磁性自由層
に絶縁層を介して隣接して設けられていることを特徴と
する。
た、磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に
電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、強
磁性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁気
抵抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が強磁性自由層
に絶縁層を介して隣接して設けられていることを特徴と
する。
【００１０】本発明による磁気抵抗効果ヘッドは、ま
た、磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に
電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、強
磁性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁気
抵抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が強磁性自由層
に絶縁層及び非磁性中間層を介して隣接して設けられて
いることを特徴とする。絶縁層と非磁性中間層は、絶縁
層を高偏極スピン注入層側設けてもよいし、非磁性中間
層を高偏極スピン注入層側に設けてもよい。あるいは、
２層の非磁性中間層で絶縁層を挟むようにして絶縁層と
非磁性中間層を設けてもよい。
た、磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に
電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、強
磁性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁気
抵抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が強磁性自由層
に絶縁層及び非磁性中間層を介して隣接して設けられて
いることを特徴とする。絶縁層と非磁性中間層は、絶縁
層を高偏極スピン注入層側設けてもよいし、非磁性中間
層を高偏極スピン注入層側に設けてもよい。あるいは、
２層の非磁性中間層で絶縁層を挟むようにして絶縁層と
非磁性中間層を設けてもよい。
【００１１】高偏極スピン注入層は配向制御膜上に形成
するのが好ましい。ここで、高偏極スピン注入層はＦ
ｅ，ＣｏあるいはＭｎを含む酸化物あるいは化合物とす
ることができる。絶縁層はＡｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈ
ｆ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＧａあるいはＡｓの少なくとも
一つを含む酸化物あるいは化合物で構成することができ
る。また、配向制御膜はＮｉ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍ
ｇ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｍｏ，ＣｒあるいはＣｏ
の少なくとも一つを含む酸化物あるいは化合物とするこ
とができる。
するのが好ましい。ここで、高偏極スピン注入層はＦ
ｅ，ＣｏあるいはＭｎを含む酸化物あるいは化合物とす
ることができる。絶縁層はＡｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈ
ｆ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＧａあるいはＡｓの少なくとも
一つを含む酸化物あるいは化合物で構成することができ
る。また、配向制御膜はＮｉ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍ
ｇ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｍｏ，ＣｒあるいはＣｏ
の少なくとも一つを含む酸化物あるいは化合物とするこ
とができる。
【００１２】本発明による磁気記録再生装置は、磁気記
録媒体と、磁気記録媒体を駆動する記録媒体駆動手段
と、記録部と再生部とを備える磁気ヘッドと、磁気ヘッ
ドを駆動する磁気ヘッド駆動手段とを含む磁気記録再生
装置において、磁気ヘッドの再生部として前述の磁気抵
抗効果ヘッドを用いたことを特徴とする。
録媒体と、磁気記録媒体を駆動する記録媒体駆動手段
と、記録部と再生部とを備える磁気ヘッドと、磁気ヘッ
ドを駆動する磁気ヘッド駆動手段とを含む磁気記録再生
装置において、磁気ヘッドの再生部として前述の磁気抵
抗効果ヘッドを用いたことを特徴とする。
【００１３】
【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。 ［実施の形態１］図１は、本発明による強磁性トンネル
型磁気抵抗効果素子の第一の構成例を示す断面模式図で
ある。
施の形態を説明する。 ［実施の形態１］図１は、本発明による強磁性トンネル
型磁気抵抗効果素子の第一の構成例を示す断面模式図で
ある。
【００１４】基体５０上に高偏極スピン注入層１１が形
成されており、それに隣接して強磁性トンネル型磁気抵
抗効果（ＴＭＲ）素子１が配置されている。ＴＭＲ素子
１は基体側から順に強磁性自由層１２、絶縁障壁層１
３、強磁性固定層１４、反強磁性層１５を積層してな
り、強磁性自由層１２と強磁性固定層１４の面内磁化は
外部磁界が印加されていない状態で相互に約９０°傾い
た方向に向けられている。外部磁界（Ｈ）により強磁性
自由層１２の磁化は自由に回転し、その回転角に応じて
膜面垂直方向の電気抵抗が変化し磁気抵抗効果が発生す
る。ＴＭＲ素子１の端部には、強磁性自由層１２と強磁
性固定層１４の間の電気的なリークを阻止するために層
間絶縁層２５が形成されている。
成されており、それに隣接して強磁性トンネル型磁気抵
抗効果（ＴＭＲ）素子１が配置されている。ＴＭＲ素子
１は基体側から順に強磁性自由層１２、絶縁障壁層１
３、強磁性固定層１４、反強磁性層１５を積層してな
り、強磁性自由層１２と強磁性固定層１４の面内磁化は
外部磁界が印加されていない状態で相互に約９０°傾い
た方向に向けられている。外部磁界（Ｈ）により強磁性
自由層１２の磁化は自由に回転し、その回転角に応じて
膜面垂直方向の電気抵抗が変化し磁気抵抗効果が発生す
る。ＴＭＲ素子１の端部には、強磁性自由層１２と強磁
性固定層１４の間の電気的なリークを阻止するために層
間絶縁層２５が形成されている。
【００１５】電極２１は反強磁性層１５上、電極２２は
強磁性自由層１２上、電極２４は高偏極スピン注入層１
１上にそれぞれ配置され、電極２１、２２間に電流を流
し、その間の抵抗変化率をＴＭＲ素子１の出力とする。
また、それとは別に電極２４から電極２１に電流を流す
ことで、高偏極スピン注入層１１からその高スピン偏極
した伝導電子がＴＭＲ素子１へ流れ込む。
強磁性自由層１２上、電極２４は高偏極スピン注入層１
１上にそれぞれ配置され、電極２１、２２間に電流を流
し、その間の抵抗変化率をＴＭＲ素子１の出力とする。
また、それとは別に電極２４から電極２１に電流を流す
ことで、高偏極スピン注入層１１からその高スピン偏極
した伝導電子がＴＭＲ素子１へ流れ込む。
【００１６】次に、上記磁気抵抗効果センサーの作製方
法と各種材料について説明する。Ｓｉ基体５０上に、高
偏極スピン注入層１１であるＦｅ3Ｏ4を５０ｎｍの厚さ
にｒｆスパッタリングにより形成し、所定の形状にパタ
ーニングする。次に、フォトレジストを塗布し、フォト
リソグラフィーを用いて規定の形状にリフトオフパター
ンを形成した後、強磁性自由層１２であるＣｏＦｅを５
ｎｍ、絶縁障壁層１３を形成するためのＡｌを１ｎｍ形
成する。この金属Ａｌを１０Ｔｏｒｒの酸素雰囲気中で
２０分間自然酸化させた。その後、強磁性固定層１４の
ＣｏＦｅを２ｎｍ、反強磁性層１５のＩｒＭｎを８ｎ
ｍ、保護膜２３であるＴａを５ｎｍの厚さにｒｆスパッ
タリングにより順次積層し、リフトオフする。その後、
フォトリソグラフィー、イオンミリングを用いて強磁性
自由層１２まで接合部のパターニングを行う。作製した
接合部の面積は５×５（μｍ2）である。次に、層間絶
縁層２５であるＳｉＯ2を１５ｎｍ形成し、レジストを
リフトオフする。その後、電極２２、２４であるＡｕを
フォトリソグラフィーとイオンミリングにより配置する
ためのフォトレジストパターンを形成後、電極Ａｕを５
ｎｍ厚にｒｆスパッタリングにより形成し、電極２１を
所定の形状に、電極２２は強磁性自由層１２上に電極２
４は高偏極スピン注入層１１上に配置するように加工し
て、磁気抵抗効果センサーを作製する。
法と各種材料について説明する。Ｓｉ基体５０上に、高
偏極スピン注入層１１であるＦｅ3Ｏ4を５０ｎｍの厚さ
にｒｆスパッタリングにより形成し、所定の形状にパタ
ーニングする。次に、フォトレジストを塗布し、フォト
リソグラフィーを用いて規定の形状にリフトオフパター
ンを形成した後、強磁性自由層１２であるＣｏＦｅを５
ｎｍ、絶縁障壁層１３を形成するためのＡｌを１ｎｍ形
成する。この金属Ａｌを１０Ｔｏｒｒの酸素雰囲気中で
２０分間自然酸化させた。その後、強磁性固定層１４の
ＣｏＦｅを２ｎｍ、反強磁性層１５のＩｒＭｎを８ｎ
ｍ、保護膜２３であるＴａを５ｎｍの厚さにｒｆスパッ
タリングにより順次積層し、リフトオフする。その後、
フォトリソグラフィー、イオンミリングを用いて強磁性
自由層１２まで接合部のパターニングを行う。作製した
接合部の面積は５×５（μｍ2）である。次に、層間絶
縁層２５であるＳｉＯ2を１５ｎｍ形成し、レジストを
リフトオフする。その後、電極２２、２４であるＡｕを
フォトリソグラフィーとイオンミリングにより配置する
ためのフォトレジストパターンを形成後、電極Ａｕを５
ｎｍ厚にｒｆスパッタリングにより形成し、電極２１を
所定の形状に、電極２２は強磁性自由層１２上に電極２
４は高偏極スピン注入層１１上に配置するように加工し
て、磁気抵抗効果センサーを作製する。
【００１７】ここで、上記高偏極スピン注入層を備えた
ＴＭＲ素子において得られた結果を述べる。上記ＴＭＲ
素子１に流す電流、つまり電極２２から電極２１の間に
流す電流をＩTMR（Ａ）、高偏極スピン注入層１１から
ＴＭＲ素子１に流す電流、つまり電極２４から電極２１
に流す電流をＩinj（Ａ）とすると、ＩTMR／Ｉinj＝１
のときＴＭＲ素子１の抵抗変化率を測定したところ、室
温において最大５５％のＴＭＲ比が観測された。
ＴＭＲ素子において得られた結果を述べる。上記ＴＭＲ
素子１に流す電流、つまり電極２２から電極２１の間に
流す電流をＩTMR（Ａ）、高偏極スピン注入層１１から
ＴＭＲ素子１に流す電流、つまり電極２４から電極２１
に流す電流をＩinj（Ａ）とすると、ＩTMR／Ｉinj＝１
のときＴＭＲ素子１の抵抗変化率を測定したところ、室
温において最大５５％のＴＭＲ比が観測された。
【００１８】強磁性トンネル型磁気抵抗効果のＭＲ比
は、強磁性自由層１２のスピン偏極率（Ｐ1）、強磁性
固定層１４のスピン偏極率（Ｐ2）を用いて次の〔数
１〕で与えられる。
は、強磁性自由層１２のスピン偏極率（Ｐ1）、強磁性
固定層１４のスピン偏極率（Ｐ2）を用いて次の〔数
１〕で与えられる。
【００１９】
【数１】
【００２０】強磁性自由層１２及び強磁性固定層にＣｏ
Ｆｅを用いたときＣｏＦｅのスピン偏極率はＰ1＝Ｐ2＝
０．３４であるから、ＴＭＲ比は２６％である。つま
り、高偏極スピン注入層１１が無い場合のＴＭＲ比は２
６％である。よって、本実施の形態のように、高偏極ス
ピン注入層１１からＴＭＲ素子１に高スピン偏極電子を
注入することにより、ＴＭＲ比を２倍以上増大させるこ
とができる。
Ｆｅを用いたときＣｏＦｅのスピン偏極率はＰ1＝Ｐ2＝
０．３４であるから、ＴＭＲ比は２６％である。つま
り、高偏極スピン注入層１１が無い場合のＴＭＲ比は２
６％である。よって、本実施の形態のように、高偏極ス
ピン注入層１１からＴＭＲ素子１に高スピン偏極電子を
注入することにより、ＴＭＲ比を２倍以上増大させるこ
とができる。
【００２１】本実施の形態ではＴＭＲ素子１の強磁性自
由層１２及び強磁性固定層１４にＣｏＦｅを用いたが、
ＮｉＦｅあるいはＣｏＦｅとＮｉＦｅの多層膜（ＣｏＦ
ｅ／ＮｉＦｅ）あるいはＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅを用
いてもよい。また、本実施の形態では絶縁障壁層１３に
Ａｌの自然酸化膜を用いたが、Ａｌの酸化方法はプラズ
マ強制酸化あるいはＡｌ2Ｏ3の直接堆積でも構わない。
また、絶縁障壁層１３の材料はＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ3，
ＨｆＯ2，ＴａＯ，ＮｂＯ，ＭｏＯであってもよい。
由層１２及び強磁性固定層１４にＣｏＦｅを用いたが、
ＮｉＦｅあるいはＣｏＦｅとＮｉＦｅの多層膜（ＣｏＦ
ｅ／ＮｉＦｅ）あるいはＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅを用
いてもよい。また、本実施の形態では絶縁障壁層１３に
Ａｌの自然酸化膜を用いたが、Ａｌの酸化方法はプラズ
マ強制酸化あるいはＡｌ2Ｏ3の直接堆積でも構わない。
また、絶縁障壁層１３の材料はＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ3，
ＨｆＯ2，ＴａＯ，ＮｂＯ，ＭｏＯであってもよい。
【００２２】さらに、上記高偏極スピン注入層として、
Ｓｒ2ＦｅＭｏＯ7，Ｌａ0.7Ｓｒ0.3ＭｎＯ3，ＭｎＳ
ｂ，ＣｒＯ2を用いてほぼ同様の結果が得られ、それぞ
れの材料を用いたときのＴＭＲ比は５３％，５１％，４
５％，５５％であった。
Ｓｒ2ＦｅＭｏＯ7，Ｌａ0.7Ｓｒ0.3ＭｎＯ3，ＭｎＳ
ｂ，ＣｒＯ2を用いてほぼ同様の結果が得られ、それぞ
れの材料を用いたときのＴＭＲ比は５３％，５１％，４
５％，５５％であった。
【００２３】［実施の形態２］図２は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第２の構成例を示す
断面模式図である。図２に示す構成は、図１の構成にお
いて高偏極スピン注入層１１と強磁性自由層１２の間に
絶縁層１１１を備えたものに相当する。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第２の構成例を示す
断面模式図である。図２に示す構成は、図１の構成にお
いて高偏極スピン注入層１１と強磁性自由層１２の間に
絶縁層１１１を備えたものに相当する。
【００２４】絶縁層１１１にはＭｇＯを用い、その膜厚
は２ｎｍとした。素子作製工程は実施の形態１と同様で
あり、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形
態１と同様である。
は２ｎｍとした。素子作製工程は実施の形態１と同様で
あり、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形
態１と同様である。
【００２５】高偏極スピン注入層１１からＴＭＲ素子１
への高スピン偏極電子の注入は、絶縁層１１１の障壁エ
ネルギーを超えてトンネル伝導による。前記手段により
フェルミエネルギー近傍の電子のみＴＭＲ素子側へ流れ
込み、つまりは注入されるスピンの向きの選択できる。
その結果、ＴＭＲに寄与しない電子の数を減らすことが
でき、ＴＭＲの効率を上げることができる。注入される
スピンの向きは、強磁性層１２のＣｏＦｅの多数スピン
と同方向の上向きスピンである。このことにより、上向
きの状態をもつ電子の数が増大し、ＴＭＲに寄与する電
子のスピン偏極率が増大する。
への高スピン偏極電子の注入は、絶縁層１１１の障壁エ
ネルギーを超えてトンネル伝導による。前記手段により
フェルミエネルギー近傍の電子のみＴＭＲ素子側へ流れ
込み、つまりは注入されるスピンの向きの選択できる。
その結果、ＴＭＲに寄与しない電子の数を減らすことが
でき、ＴＭＲの効率を上げることができる。注入される
スピンの向きは、強磁性層１２のＣｏＦｅの多数スピン
と同方向の上向きスピンである。このことにより、上向
きの状態をもつ電子の数が増大し、ＴＭＲに寄与する電
子のスピン偏極率が増大する。
【００２６】図１４は、本実施の形態の素子において、
電極２２から電極２１に流す電流をＩTMR、電極２４か
ら電極２１に流す電流をＩinjとし、その比Ｉinj／Ｉ
TMRに対してＴＭＲ比をプロットした図である。本実施
の形態において得られたＴＭＲ比は６０％（Ｉinj／Ｉ
TMR＝１）であり、実施の形態１に比べ増大した。
電極２２から電極２１に流す電流をＩTMR、電極２４か
ら電極２１に流す電流をＩinjとし、その比Ｉinj／Ｉ
TMRに対してＴＭＲ比をプロットした図である。本実施
の形態において得られたＴＭＲ比は６０％（Ｉinj／Ｉ
TMR＝１）であり、実施の形態１に比べ増大した。
【００２７】［実施の形態３］図３は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第３の構成例を示す
断面模式図である。図３に示した構成は、図２の構成に
おいて絶縁層１１１と強磁性自由層１２の間に非磁性中
間層１１２を備えたものに相当する。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第３の構成例を示す
断面模式図である。図３に示した構成は、図２の構成に
おいて絶縁層１１１と強磁性自由層１２の間に非磁性中
間層１１２を備えたものに相当する。
【００２８】非磁性中間層１１２にはＣｕを用い、その
膜厚は２ｎｍとした。非磁性中間層１１２は電子のスピ
ン拡散長を有効に拡張でき、高偏極スピン電子の散乱を
抑える機能をもつと同時に絶縁層１１１からＴＭＲ素子
１への酸素の拡散を防ぎ高偏極スピン注入効果の低減を
抑制することができ、ＴＭＲ比を増大させることができ
る。
膜厚は２ｎｍとした。非磁性中間層１１２は電子のスピ
ン拡散長を有効に拡張でき、高偏極スピン電子の散乱を
抑える機能をもつと同時に絶縁層１１１からＴＭＲ素子
１への酸素の拡散を防ぎ高偏極スピン注入効果の低減を
抑制することができ、ＴＭＲ比を増大させることができ
る。
【００２９】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５２％であった。同様の効果は、非磁性中間層１１
２としてＣｕの代わりに伝導率の高いＡｕ，Ｐｄ，Ａ
ｇ，Ａｌを用いた場合においても観測された。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５２％であった。同様の効果は、非磁性中間層１１
２としてＣｕの代わりに伝導率の高いＡｕ，Ｐｄ，Ａ
ｇ，Ａｌを用いた場合においても観測された。
【００３０】［実施の形態４］図４は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第４の構成例を示す
断面模式図である。図４に示した構成は、図２の構成に
おいて絶縁層１１１と高偏極スピン注入層１１の間に非
磁性中間層１１２を備えたものに相当する。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第４の構成例を示す
断面模式図である。図４に示した構成は、図２の構成に
おいて絶縁層１１１と高偏極スピン注入層１１の間に非
磁性中間層１１２を備えたものに相当する。
【００３１】非磁性中間層１１２にはＣｕを用い、その
膜厚は２ｎｍとした。非磁性中間層１１２は電子のスピ
ン拡散長を有効に拡張でき、高偏極スピン電子の散乱を
抑える機能をもつと同時に絶縁層１１１から高偏極スピ
ン注入層１１への酸素の拡散を防ぎ高偏極スピン注入効
果の低減を抑制することができ、ＴＭＲ比を増大させる
ことができる。
膜厚は２ｎｍとした。非磁性中間層１１２は電子のスピ
ン拡散長を有効に拡張でき、高偏極スピン電子の散乱を
抑える機能をもつと同時に絶縁層１１１から高偏極スピ
ン注入層１１への酸素の拡散を防ぎ高偏極スピン注入効
果の低減を抑制することができ、ＴＭＲ比を増大させる
ことができる。
【００３２】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５０％であった。同様の効果は、非磁性中間層１１
２としてＣｕの代わりに伝導率の高いＡｕ，Ｐｄ，Ａ
ｇ，Ａｌを用いた場合においても観測された。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５０％であった。同様の効果は、非磁性中間層１１
２としてＣｕの代わりに伝導率の高いＡｕ，Ｐｄ，Ａ
ｇ，Ａｌを用いた場合においても観測された。
【００３３】［実施の形態５］図５は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第５の構成例を示す
断面模式図である。図５に示した構成は、図２の構成に
おいて強磁性自由層１２と絶縁層１１１の間に非磁性中
間層１１２を、さらに絶縁層１１１と高偏極スピン注入
層１１の間に非磁性中間層１１４を備えたものに相当す
る。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第５の構成例を示す
断面模式図である。図５に示した構成は、図２の構成に
おいて強磁性自由層１２と絶縁層１１１の間に非磁性中
間層１１２を、さらに絶縁層１１１と高偏極スピン注入
層１１の間に非磁性中間層１１４を備えたものに相当す
る。
【００３４】非磁性中間層１１２にはＣｕを用い、その
膜厚は２ｎｍとした。非磁性中間層１１２は電子のスピ
ン拡散長を有効に拡張でき、高偏極スピン電子の散乱を
抑える機能をもつと同時に絶縁層１１１からＴＭＲ素子
１と高偏極スピン注入層１１への酸素の拡散を防ぎ高偏
極スピン注入効果の低減を抑制することができ、ＴＭＲ
比を増大させることができる。
膜厚は２ｎｍとした。非磁性中間層１１２は電子のスピ
ン拡散長を有効に拡張でき、高偏極スピン電子の散乱を
抑える機能をもつと同時に絶縁層１１１からＴＭＲ素子
１と高偏極スピン注入層１１への酸素の拡散を防ぎ高偏
極スピン注入効果の低減を抑制することができ、ＴＭＲ
比を増大させることができる。
【００３５】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は同様５１％であった。同様の効果は、非磁性中間層
１１２としてＣｕの代わりに伝導率の高いＡｕ，Ｐｄ，
Ａｇ，Ａｌにおいても観測された。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は同様５１％であった。同様の効果は、非磁性中間層
１１２としてＣｕの代わりに伝導率の高いＡｕ，Ｐｄ，
Ａｇ，Ａｌにおいても観測された。
【００３６】［実施の形態６］図６は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第６の構成例を示す
断面模式図である。図６に示した構成は、図１の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層の間に配向制御膜
２０を備えたものに相当する。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第６の構成例を示す
断面模式図である。図６に示した構成は、図１の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層の間に配向制御膜
２０を備えたものに相当する。
【００３７】配向制御膜２０には、ＮｉＯを用いてその
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
【００３８】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は６２％であった。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は６２％であった。
【００３９】［実施の形態７］図７は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第７の構成例を示す
断面模式図である。図７に示した構成は、図２の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層の間に配向制御膜
２０を備えたものに相当する。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第７の構成例を示す
断面模式図である。図７に示した構成は、図２の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層の間に配向制御膜
２０を備えたものに相当する。
【００４０】配向制御膜２０には、ＮｉＯを用いてその
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
【００４１】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。図１５は、本実施の形態の素子におい
て、電極２２から電極２１に流す電流をＩTMR、電極２
４から電極２１に流す電流をＩinjとし、その比Ｉinj／
ＩTMRに対してＴＭＲ比をプロットした図である。本実
施の形態において得られたＴＭＲ比は６５％（Ｉinj／
ＩTMR＝１）であり、実施の形態１に比べ増大した。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。図１５は、本実施の形態の素子におい
て、電極２２から電極２１に流す電流をＩTMR、電極２
４から電極２１に流す電流をＩinjとし、その比Ｉinj／
ＩTMRに対してＴＭＲ比をプロットした図である。本実
施の形態において得られたＴＭＲ比は６５％（Ｉinj／
ＩTMR＝１）であり、実施の形態１に比べ増大した。
【００４２】［実施の形態８］図８は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第８の構成例を示す
断面模式図である。図８に示した構成は、図３の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層の間に配向制御膜
２０を備えたものに相当する。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第８の構成例を示す
断面模式図である。図８に示した構成は、図３の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層の間に配向制御膜
２０を備えたものに相当する。
【００４３】配向制御膜２０には、ＮｉＯを用いてその
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
【００４４】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５５％であった。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５５％であった。
【００４５】［実施の形態９］図９は、本発明による強
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第９の構成例を示す
断面模式図である。図９に示した構成は、図４の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層１１の間に配向制
御膜２０を備えたものに相当する。
磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第９の構成例を示す
断面模式図である。図９に示した構成は、図４の構成に
おいて基体５０と高偏極スピン注入層１１の間に配向制
御膜２０を備えたものに相当する。
【００４６】配向制御膜２０には、ＮｉＯを用いてその
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
【００４７】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５６％であった。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５６％であった。
【００４８】［実施の形態１０］図１０は、本発明によ
る強磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第１０の構成例
を示す断面模式図である。図１０に示した構成は、図５
の構成において基体５０と高偏極スピン注入層の間に配
向制御膜２０を備えたものに相当する。
る強磁性トンネル型磁気抵抗効果素子の第１０の構成例
を示す断面模式図である。図１０に示した構成は、図５
の構成において基体５０と高偏極スピン注入層の間に配
向制御膜２０を備えたものに相当する。
【００４９】配向制御膜２０には、ＮｉＯを用いてその
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
膜厚は５０ｎｍとした。配向制御膜２０は、高偏極スピ
ン注入層１１の膜を配向させることによって磁気的な異
方性をもたせ磁区制御させ、磁気特性を向上させる。ま
た、高偏極スピン注入層１１のある特定のフェルミ面を
強磁性層１２との界面に出すことにより、上向きスピン
の数の多い高偏極した電子がＴＭＲ素子側に流れるよう
にすることができる。
【００５０】素子作製工程は実施の形態１と同様であ
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５５％であった。
り、電極の配置及び抵抗変化率の測定方法も実施の形態
１と同様である。本実施の形態において得られたＴＭＲ
比は５５％であった。
【００５１】［実施の形態１１］図１１は、本発明の高
偏極スピン注入ＴＭＲ素子を備える磁気センサーを搭載
した磁気ヘッドの概念図である。基体５０上に高偏極ス
ピン注入ＴＭＲ素子１０、電極（Ａｕ）４０、下部シー
ルド（ＮｉＦｅ）３５を１００ｎｍ、上部シールド兼下
部コア（ＮｉＦｅ）３６を１μｍ、コイル４２、上部コ
ア（ＣｏＮｉＦｅ）８３を形成してなり、対向面６３を
形成してなる。
偏極スピン注入ＴＭＲ素子を備える磁気センサーを搭載
した磁気ヘッドの概念図である。基体５０上に高偏極ス
ピン注入ＴＭＲ素子１０、電極（Ａｕ）４０、下部シー
ルド（ＮｉＦｅ）３５を１００ｎｍ、上部シールド兼下
部コア（ＮｉＦｅ）３６を１μｍ、コイル４２、上部コ
ア（ＣｏＮｉＦｅ）８３を形成してなり、対向面６３を
形成してなる。
【００５２】図１２は、本発明の磁気ヘッドを用いた磁
気記録再生装置の、磁気ヘッドと磁気記録媒体の近傍の
概念図である。ヘッドスライダー９０を兼ねる基体５０
上に高偏極スピン注入ＴＭＲ素子１０、電極４０を形成
し、これらからなる磁気ヘッドを磁気記録媒体９１の記
録トラック４４上に位置決めして再生を行う。ヘッドス
ライダー９０は記録媒体９１上を、対向面６３を対向し
て０．１μｍ以下の高さに浮上、もしくは接触して相対
運動する。この機構により、磁気抵抗効果積層膜１０は
記録媒体９１に記録された磁気的信号を、記録媒体９１
の漏れ磁界６４から読み取ることができる。
気記録再生装置の、磁気ヘッドと磁気記録媒体の近傍の
概念図である。ヘッドスライダー９０を兼ねる基体５０
上に高偏極スピン注入ＴＭＲ素子１０、電極４０を形成
し、これらからなる磁気ヘッドを磁気記録媒体９１の記
録トラック４４上に位置決めして再生を行う。ヘッドス
ライダー９０は記録媒体９１上を、対向面６３を対向し
て０．１μｍ以下の高さに浮上、もしくは接触して相対
運動する。この機構により、磁気抵抗効果積層膜１０は
記録媒体９１に記録された磁気的信号を、記録媒体９１
の漏れ磁界６４から読み取ることができる。
【００５３】図１３は、本発明による磁気記録再生装置
の構成例を示す概略図である。磁気的に情報を記録する
記録媒体９１をスピンドルモーター９３にて回転させ、
アクチュエーター９２によってヘッドスライダー９０を
記録媒体９１のトラック上に誘導する。即ち、磁気ディ
スク装置においてはヘッドスライダー９０上に形成した
再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構によって記録媒
体９１上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号
を順次書き込み、及び読み取るのである。
の構成例を示す概略図である。磁気的に情報を記録する
記録媒体９１をスピンドルモーター９３にて回転させ、
アクチュエーター９２によってヘッドスライダー９０を
記録媒体９１のトラック上に誘導する。即ち、磁気ディ
スク装置においてはヘッドスライダー９０上に形成した
再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構によって記録媒
体９１上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号
を順次書き込み、及び読み取るのである。
【００５４】アクチュエーター９２はロータリーアクチ
ュエーターであるのがよい。記録信号は信号処理系９４
を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの
出力を信号処理系９４を経て信号を得る。さらに再生ヘ
ッドを所望の記録トラック上へ移動せしめるに際して、
本再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック上の
位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッドス
ライダーの位置決めを行うことができる。
ュエーターであるのがよい。記録信号は信号処理系９４
を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの
出力を信号処理系９４を経て信号を得る。さらに再生ヘ
ッドを所望の記録トラック上へ移動せしめるに際して、
本再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック上の
位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッドス
ライダーの位置決めを行うことができる。
【００５５】本図ではヘッドスライダー９０、記録媒体
９１を各１個示したが、これらは複数であっても構わな
い。また、記録媒体９１は両面に記録媒体を有して情報
を記録してもよい。情報の記録がディスク画面の場合ヘ
ッドスライダー９０はディスクの両面に配置する。
９１を各１個示したが、これらは複数であっても構わな
い。また、記録媒体９１は両面に記録媒体を有して情報
を記録してもよい。情報の記録がディスク画面の場合ヘ
ッドスライダー９０はディスクの両面に配置する。
【００５６】上記高偏極スピン注入層を備えた強磁性ト
ンネル型磁気抵抗効果センサーを搭載した磁気記録再生
装置において従来構造のセンサーを搭載した磁気記録再
生装置に比べて、高密度に対応する良好な特性を示し
た。
ンネル型磁気抵抗効果センサーを搭載した磁気記録再生
装置において従来構造のセンサーを搭載した磁気記録再
生装置に比べて、高密度に対応する良好な特性を示し
た。
【００５７】
【発明の効果】本発明によると、ＴＭＲ素子に高偏極ス
ピン注入層を隣接させ、ＴＭＲ素子に高スピン偏極電子
を注入することにより、従来構造のＴＭＲ素子より高出
力の得られる強磁性トンネル型磁気抵抗効果素子を提供
できる。ひいては、良好な再生出力と安定性を有する磁
気ヘッド及び高密度磁気記録再生装置を得ることができ
る。
ピン注入層を隣接させ、ＴＭＲ素子に高スピン偏極電子
を注入することにより、従来構造のＴＭＲ素子より高出
力の得られる強磁性トンネル型磁気抵抗効果素子を提供
できる。ひいては、良好な再生出力と安定性を有する磁
気ヘッド及び高密度磁気記録再生装置を得ることができ
る。
【図１】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第１の構成例を示す断面模式図。
子の第１の構成例を示す断面模式図。
【図２】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第２の構成例を示す断面模式図。
子の第２の構成例を示す断面模式図。
【図３】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第３の構成例を示す断面模式図。
子の第３の構成例を示す断面模式図。
【図４】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第４の構成例を示す断面模式図。
子の第４の構成例を示す断面模式図。
【図５】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第５の構成例を示す断面模式図。
子の第５の構成例を示す断面模式図。
【図６】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第６の構成例を示す断面模式図。
子の第６の構成例を示す断面模式図。
【図７】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第７の構成例を示す断面模式図。
子の第７の構成例を示す断面模式図。
【図８】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第８の構成例を示す断面模式図。
子の第８の構成例を示す断面模式図。
【図９】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の第９の構成例を示す断面模式図。
子の第９の構成例を示す断面模式図。
【図１０】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果
素子の第１０の構成例を示す断面模式図。
素子の第１０の構成例を示す断面模式図。
【図１１】本発明の強磁性トンネル型磁気抵抗効果素子
を用いた記録再生ヘッドの一例を示す概念斜視図。
を用いた記録再生ヘッドの一例を示す概念斜視図。
【図１２】本発明の磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装
置の、磁気ヘッドと磁気記録媒体の近傍の概念図。
置の、磁気ヘッドと磁気記録媒体の近傍の概念図。
【図１３】本発明による磁気記録再生装置の構成例を示
す図。
す図。
【図１４】電流比Ｉinj／ＩTMRに対してＴＭＲ比をプロ
ットした図。
ットした図。
【図１５】電流比Ｉinj／ＩTMRに対してＴＭＲ比をプロ
ットした図。
ットした図。
１…強磁性トンネル型磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子、１
０…高偏極スピン注入ＴＭＲ素子、１１…高偏極スピン
注入層、１２…強磁性自由層、１３…絶縁障壁層、１４
…強磁性固定層、１５…反強磁性層、２０…配向制御
膜、２１…電極、２２…電極、２３…保護膜、２４…電
極、２５…層間絶縁層、５０…基体、１１１…絶縁層、
１１２…非磁性中間層、１１４…非磁性中間層、３５…
下部シールド、３６…上部シールド兼下部コア、４０…
電気端子、４１…コイル、５０…基体、６３…対向面、
６４…記録媒体からの漏れ磁界、８３…上部コア、９０
…スライダー、９１…記録媒体、９２…アクチュエータ
ー、９３…スピンドルモーター、９４…信号処理回路
０…高偏極スピン注入ＴＭＲ素子、１１…高偏極スピン
注入層、１２…強磁性自由層、１３…絶縁障壁層、１４
…強磁性固定層、１５…反強磁性層、２０…配向制御
膜、２１…電極、２２…電極、２３…保護膜、２４…電
極、２５…層間絶縁層、５０…基体、１１１…絶縁層、
１１２…非磁性中間層、１１４…非磁性中間層、３５…
下部シールド、３６…上部シールド兼下部コア、４０…
電気端子、４１…コイル、５０…基体、６３…対向面、
６４…記録媒体からの漏れ磁界、８３…上部コア、９０
…スライダー、９１…記録媒体、９２…アクチュエータ
ー、９３…スピンドルモーター、９４…信号処理回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−94173（ＪＰ，Ａ)
特開2001−94172（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−206513（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−209526（ＪＰ，Ａ)
特表 平８−504303（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G11B 5/39
Claims (5)
- 【請求項１】 磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の
膜厚方向に電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果
ヘッドにおいて、 前記磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、強磁
性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁気抵
抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が前記強磁性自由
層に隣接して設けられていることを特徴とする磁気抵抗
効果ヘッド。 - 【請求項２】 磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の
膜厚方向に電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果
ヘッドにおいて、 前記磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、強磁
性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁気抵
抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が前記強磁性自由
層に絶縁層を介して隣接して設けられていることを特徴
とする磁気抵抗効果ヘッド。 - 【請求項３】 磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜の
膜厚方向に電流を流すための電極を備えた磁気抵抗効果
ヘッドにおいて、 前記磁気抵抗効果膜は強磁性自由層、絶縁障壁層、強磁
性固定層及び反強磁性層を含む強磁性トンネル型磁気抵
抗効果膜であり、高偏極スピン注入層が前記強磁性自由
層に絶縁層及び非磁性中間層を介して隣接して設けられ
ていることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の磁気抵抗効果
ヘッドにおいて、前記高偏極スピン注入層は配向制御膜
上に形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッ
ド。 - 【請求項５】 磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆
動する記録媒体駆動手段と、記録部と再生部とを備える
磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆
動手段とを含む磁気記録再生装置において、 前記磁気ヘッドの再生部として請求項１〜４のいずれか
１項記載の磁気抵抗効果ヘッドを用いたことを特徴とす
る磁気記録再生装置。
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| JP2000008172A JP3420152B2 (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 磁気抵抗効果ヘッド及び磁気記録再生装置 |
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| JP2001202604A JP2001202604A (ja) | 2001-07-27 |
| JP3420152B2 true JP3420152B2 (ja) | 2003-06-23 |
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