JPH05120631A - 磁気記録ヘツド用薄膜構造物 - Google Patents
磁気記録ヘツド用薄膜構造物Info
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- JPH05120631A JPH05120631A JP3161878A JP16187891A JPH05120631A JP H05120631 A JPH05120631 A JP H05120631A JP 3161878 A JP3161878 A JP 3161878A JP 16187891 A JP16187891 A JP 16187891A JP H05120631 A JPH05120631 A JP H05120631A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
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- H01F10/3281—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn only by use of asymmetry of the magnetic film pair itself, i.e. so-called pseudospin valve [PSV] structure, e.g. NiFe/Cu/Co
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- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
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- G11B5/3916—Arrangements in which the active read-out elements are coupled to the magnetic flux of the track by at least one magnetic thin film flux guide
- G11B5/3919—Arrangements in which the active read-out elements are coupled to the magnetic flux of the track by at least one magnetic thin film flux guide the guide being interposed in the flux path
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 読出し/書込みヘッド用に適するような互い
に磁気結合した低い異方性を有する第1磁気材料層と高
い異方性及び低い飽和保磁力を有する第2磁気材料層と
からなり二元的な異方性のふるまいを示す磁気薄膜構造
物を提供する。 【構成】 前記第1層として、50Oe以下の異方性磁
場を有する磁気材料を選択し、第2層として10Oe以
上の異方性磁場及び2Oe以下の飽和保磁力を有する磁
性材料、好ましくはCoxFeyCuz(x=66−92
重量%、y=6−14重量%、z=2−20重量%)を
選択する。そして、2つの層を互いに磁気結合するよう
に積層させて積層板を作製する。 【効果】 積層板は、読取り作業の間比較的小さく印加
した磁場で高い初透磁率を示し且つ書込み作業の間に高
く印加した磁場で高い異方性を示すような二元的異方性
のふるまいを示す。
に磁気結合した低い異方性を有する第1磁気材料層と高
い異方性及び低い飽和保磁力を有する第2磁気材料層と
からなり二元的な異方性のふるまいを示す磁気薄膜構造
物を提供する。 【構成】 前記第1層として、50Oe以下の異方性磁
場を有する磁気材料を選択し、第2層として10Oe以
上の異方性磁場及び2Oe以下の飽和保磁力を有する磁
性材料、好ましくはCoxFeyCuz(x=66−92
重量%、y=6−14重量%、z=2−20重量%)を
選択する。そして、2つの層を互いに磁気結合するよう
に積層させて積層板を作製する。 【効果】 積層板は、読取り作業の間比較的小さく印加
した磁場で高い初透磁率を示し且つ書込み作業の間に高
く印加した磁場で高い異方性を示すような二元的異方性
のふるまいを示す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録ヘッド用薄膜
構造物、より詳細には、積層板が読出し/書込み誘導ヘ
ッドのポールに理想的な程適切な改善された磁気特性を
有するような、独自の組み合わせの材料から形成する積
層薄膜構造物に関する。
構造物、より詳細には、積層板が読出し/書込み誘導ヘ
ッドのポールに理想的な程適切な改善された磁気特性を
有するような、独自の組み合わせの材料から形成する積
層薄膜構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】非常に高い領域密度における磁気記録
は、厳しい要求を磁気記録ヘッドのポールを形成するの
に使用する材料の磁気特性に関して課す。よい再生感度
は、高い初透磁率μi及び低い飽和保磁力Hcを有するポ
ール材料を必要とする。μi 〜4πMs/Hk、Msは飽和
における磁化、Hkは異方性磁場であるので、高μiはで
きるだけ小さいHkの選択を示唆する。最も一般的に使
用される高いμi及び低い異方性磁場Hkを有するヘッド
材料はパーマロイである。しかしながら、ナカムラら
が、IEEE Trans.Mag.21(5),19
85年の中で、あまりにも低い異方性磁場があると望ま
しくない領域パターンの狭い磁極端を生ぜしめること示
している。5μm以下の幅の磁極端に於ける領域安定性
のため、パーマロイで得られうるより大きいHkを有す
る材料を使用することが望ましい。
は、厳しい要求を磁気記録ヘッドのポールを形成するの
に使用する材料の磁気特性に関して課す。よい再生感度
は、高い初透磁率μi及び低い飽和保磁力Hcを有するポ
ール材料を必要とする。μi 〜4πMs/Hk、Msは飽和
における磁化、Hkは異方性磁場であるので、高μiはで
きるだけ小さいHkの選択を示唆する。最も一般的に使
用される高いμi及び低い異方性磁場Hkを有するヘッド
材料はパーマロイである。しかしながら、ナカムラら
が、IEEE Trans.Mag.21(5),19
85年の中で、あまりにも低い異方性磁場があると望ま
しくない領域パターンの狭い磁極端を生ぜしめること示
している。5μm以下の幅の磁極端に於ける領域安定性
のため、パーマロイで得られうるより大きいHkを有す
る材料を使用することが望ましい。
【0003】上述の従来技術において、積層薄膜構造物
は、ティーマン(Tiemann)によって使用された
材料、すなわち、Co、Fe及びCoFeは、ヘッドの
安定性及び再生感度を低めるように作用する高い飽和保
磁力を有する点において不十分であることが判明してい
る。ラザリ(Lazzari)による非磁性スペーサー
の添加は、サブラミネートの1つの高い飽和保磁力によ
って引き起こされる問題を少なくするが、両方の磁気層
が低い飽和保磁力及び比較的強い交換結合(excha
nge coupling)を有するときに、やはりポ
テンシャル利益を減ずる。
は、ティーマン(Tiemann)によって使用された
材料、すなわち、Co、Fe及びCoFeは、ヘッドの
安定性及び再生感度を低めるように作用する高い飽和保
磁力を有する点において不十分であることが判明してい
る。ラザリ(Lazzari)による非磁性スペーサー
の添加は、サブラミネートの1つの高い飽和保磁力によ
って引き起こされる問題を少なくするが、両方の磁気層
が低い飽和保磁力及び比較的強い交換結合(excha
nge coupling)を有するときに、やはりポ
テンシャル利益を減ずる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、読出し作業の
再生産性をヘッド効率を犠牲にしないで改善できるよう
な読出し/書込みヘッド用薄膜磁気構造物を提供する必
要がある。
再生産性をヘッド効率を犠牲にしないで改善できるよう
な読出し/書込みヘッド用薄膜磁気構造物を提供する必
要がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、同時に達成す
る狭い磁極端用に全ての有利な特性を有する磁気材料の
層からなる磁気薄膜構造物に関する。本発明の薄膜構造
物は、5Oe以下の低い異方性磁場Hkを示す第1磁気
材料層と2Oe以下の低い飽和保磁力Hc及び約10O
e以上の高い異方性磁場Hkを示す第2磁気材料層とか
らなり、第1層は第2層と磁気結合する。第1磁気材料
層は、パーマロイのような高い初透磁率材料である。発
明の積層板の第2層として使用されるのに適しているに
高い異方性及び低い飽和保磁力を有する磁気材料の例と
しては、コバルト−鉄−銅(CoFeCu)合金があ
る。発明の積層板用に要求される磁気特性を有するCo
FeCu合金は、本出願と同時に出願されている本出願
人が譲受人である米国特許出願No. の明
細書に開示されている。その全体的な明細書はここで引
用して挿入している。
る狭い磁極端用に全ての有利な特性を有する磁気材料の
層からなる磁気薄膜構造物に関する。本発明の薄膜構造
物は、5Oe以下の低い異方性磁場Hkを示す第1磁気
材料層と2Oe以下の低い飽和保磁力Hc及び約10O
e以上の高い異方性磁場Hkを示す第2磁気材料層とか
らなり、第1層は第2層と磁気結合する。第1磁気材料
層は、パーマロイのような高い初透磁率材料である。発
明の積層板の第2層として使用されるのに適しているに
高い異方性及び低い飽和保磁力を有する磁気材料の例と
しては、コバルト−鉄−銅(CoFeCu)合金があ
る。発明の積層板用に要求される磁気特性を有するCo
FeCu合金は、本出願と同時に出願されている本出願
人が譲受人である米国特許出願No. の明
細書に開示されている。その全体的な明細書はここで引
用して挿入している。
【0006】本発明の積層板は、二元的な異方性のふる
まいを示す。本発明の積層板は、従って、読出し作業の
間、比較的小さい付加磁場で高い初透磁率を示し、更
に、積層板は、大きい付加磁場出高い異方性磁場を示
す。小さい磁場における高いμiは、良好な再生感度を
もたらし、且つ、高い磁場における高いHkは書込み作
業の後に改善された磁区(domain)安定性をもた
らす。積層板の第2層の低い飽和保磁力は、低い初透磁
率を有すると同時により高い飽和保磁力を有する従来の
材料による再生感度に対する悪影響を排除する。その結
果、本発明の積層板は、読出し/書込み磁気記録ヘッド
のヨーク領域及磁極端を形成するのに特に適している。
まいを示す。本発明の積層板は、従って、読出し作業の
間、比較的小さい付加磁場で高い初透磁率を示し、更
に、積層板は、大きい付加磁場出高い異方性磁場を示
す。小さい磁場における高いμiは、良好な再生感度を
もたらし、且つ、高い磁場における高いHkは書込み作
業の後に改善された磁区(domain)安定性をもた
らす。積層板の第2層の低い飽和保磁力は、低い初透磁
率を有すると同時により高い飽和保磁力を有する従来の
材料による再生感度に対する悪影響を排除する。その結
果、本発明の積層板は、読出し/書込み磁気記録ヘッド
のヨーク領域及磁極端を形成するのに特に適している。
【0007】種々の選択的実施態様においては、二元的
な異方性のふるまいの調整能力を提供でき、そして、そ
れによって、本発明が幅広い範囲のデザイン要求に適用
しうることを可能とする。例えば、ある実施態様におい
ては、積層板の第1及び第2の層は完全に接触してお
り、且つ磁気結合は交換結合によって与える。交換結合
は、第1層及び第2層を形成する材料が交互になってい
る多数の薄層からなる積層板を形成することによって調
整できる。別の実施態様においては、非磁性スペーサー
は、積層板の第1層と第2層との間に設けることができ
る。1つの選択として、非磁性スペーサーは、磁気層の
間の交換相互作用をかなり小さく程度に十分に厚くでき
る。この実施態様においては、第1層と第2層との間の
結合は最初に静磁気的であることが可能であり、更に、
非磁性スペーサーの厚さは静磁気結合を最適化するよう
に調整できる。別の選択として、10Å程度の非常に薄
い非磁気スペーサーを、スペーサーの厚さを変えて使用
することによって交換相互作用の強度を弱めるか又は適
合させる。更なる実施態様では、第1層と第2層との間
にの反強磁性スペーサー材料の非常に薄い層を堆積させ
る。反強磁性スペーサーは、磁気的により安定な構造物
に逆平行に高い及び低いHk材料の磁化を配向させるこ
とができる。
な異方性のふるまいの調整能力を提供でき、そして、そ
れによって、本発明が幅広い範囲のデザイン要求に適用
しうることを可能とする。例えば、ある実施態様におい
ては、積層板の第1及び第2の層は完全に接触してお
り、且つ磁気結合は交換結合によって与える。交換結合
は、第1層及び第2層を形成する材料が交互になってい
る多数の薄層からなる積層板を形成することによって調
整できる。別の実施態様においては、非磁性スペーサー
は、積層板の第1層と第2層との間に設けることができ
る。1つの選択として、非磁性スペーサーは、磁気層の
間の交換相互作用をかなり小さく程度に十分に厚くでき
る。この実施態様においては、第1層と第2層との間の
結合は最初に静磁気的であることが可能であり、更に、
非磁性スペーサーの厚さは静磁気結合を最適化するよう
に調整できる。別の選択として、10Å程度の非常に薄
い非磁気スペーサーを、スペーサーの厚さを変えて使用
することによって交換相互作用の強度を弱めるか又は適
合させる。更なる実施態様では、第1層と第2層との間
にの反強磁性スペーサー材料の非常に薄い層を堆積させ
る。反強磁性スペーサーは、磁気的により安定な構造物
に逆平行に高い及び低いHk材料の磁化を配向させるこ
とができる。
【0008】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】ここで図
面について言及すると、図1aは本発明の積層板(1
0)の断面図である。積層板(10)は、第1磁気材料
層(12)と第1層に結合した第2磁気材料とからな
る。本発明によれば、第1磁気材料層は5Oe以下の低
い異方性場Hkを示す。層(12)は、パーマロイのよ
うな高透磁率材料である。第1層の初透磁率は、100
0以上である。更に、第1層は約0.8〜2.5テスラ
の飽和磁束密度を示す。第2磁気材料層(14)は、約
10Oe以上の高い異方性磁場Hk及び1Oe以下の飽
和保磁力Hcを示す。層(14)の初透磁率は約800
以上である。
面について言及すると、図1aは本発明の積層板(1
0)の断面図である。積層板(10)は、第1磁気材料
層(12)と第1層に結合した第2磁気材料とからな
る。本発明によれば、第1磁気材料層は5Oe以下の低
い異方性場Hkを示す。層(12)は、パーマロイのよ
うな高透磁率材料である。第1層の初透磁率は、100
0以上である。更に、第1層は約0.8〜2.5テスラ
の飽和磁束密度を示す。第2磁気材料層(14)は、約
10Oe以上の高い異方性磁場Hk及び1Oe以下の飽
和保磁力Hcを示す。層(14)の初透磁率は約800
以上である。
【0009】本発明の技術分野でよく知られているよう
に、磁気記録ヘッドは、それぞれの組がギャップによっ
て分離しているような1組の磁極端及びヨーク部分を含
む。図1aに示された構造物(10)は、本発明の構造
物によって形成したある記録ヘッドの1組の磁極端及び
/又はヨーク部分の記録媒体に平行な断面である。磁極
端とヨーク部分を分離するギャップは、図1aに示した
ような層(12)の下のスペース又は層(14)の上の
スペースのいずれかでよい。ギャップが層(14)の上
のスペースにある場合は、ここでは示していないが磁極
端及び/又はヨーク部分は、ギャップに近接する層(1
4)と同一の層及びギャップから間隔をおいた層(1
2)と同一の層を有する積層板(10)の「鏡像」を構
成することになる。同様に、ギャップが層(12)の下
の領域にある場合は、その後に、ここでは示していない
が磁極端及び/又はヨーク領域は、ギャップに近接する
層(12)と同一の層及びギャップから間隔をおいた層
(14)と同一の層を有することになる。更に、上述の
ものとは異なりギャップに近接する層は、断面が12/
14/ギャップ/12/14となるようにすることもで
きる。加えて、本発明は、同様に、ポールを1つのみ有
しギャップを有さないような垂直な記録ヘッドに適用さ
れる。
に、磁気記録ヘッドは、それぞれの組がギャップによっ
て分離しているような1組の磁極端及びヨーク部分を含
む。図1aに示された構造物(10)は、本発明の構造
物によって形成したある記録ヘッドの1組の磁極端及び
/又はヨーク部分の記録媒体に平行な断面である。磁極
端とヨーク部分を分離するギャップは、図1aに示した
ような層(12)の下のスペース又は層(14)の上の
スペースのいずれかでよい。ギャップが層(14)の上
のスペースにある場合は、ここでは示していないが磁極
端及び/又はヨーク部分は、ギャップに近接する層(1
4)と同一の層及びギャップから間隔をおいた層(1
2)と同一の層を有する積層板(10)の「鏡像」を構
成することになる。同様に、ギャップが層(12)の下
の領域にある場合は、その後に、ここでは示していない
が磁極端及び/又はヨーク領域は、ギャップに近接する
層(12)と同一の層及びギャップから間隔をおいた層
(14)と同一の層を有することになる。更に、上述の
ものとは異なりギャップに近接する層は、断面が12/
14/ギャップ/12/14となるようにすることもで
きる。加えて、本発明は、同様に、ポールを1つのみ有
しギャップを有さないような垂直な記録ヘッドに適用さ
れる。
【0010】積層板(10)は、読出し作業の間、比較
的小さい加磁場において低い異方性を示し、(そしてそ
れ故、高いμi高い効率性を有し)、書込み作業の間、
高い加磁場において大きい異方性を有する。上述の二元
的な異方性のふるまいに加えて、積層板(10)は低い
磁場及び高い磁場の両方において低い飽和保磁力を示
す。従って、積層板(10)は、書込み作業の後に改善
された磁区安定性を提供し、更に、読出し作業の間改善
された再生感度を提供する。
的小さい加磁場において低い異方性を示し、(そしてそ
れ故、高いμi高い効率性を有し)、書込み作業の間、
高い加磁場において大きい異方性を有する。上述の二元
的な異方性のふるまいに加えて、積層板(10)は低い
磁場及び高い磁場の両方において低い飽和保磁力を示
す。従って、積層板(10)は、書込み作業の後に改善
された磁区安定性を提供し、更に、読出し作業の間改善
された再生感度を提供する。
【0011】本発明は、高いHkの薄膜と低いHkの薄膜
との間の磁気結合の最適化を提供する。パーマロイから
製造した5μm又はそれ以下の狭い磁極端用に、磁区パ
ターンは、磁束線の流れ方向に平行な困難軸方向におけ
る磁化を示すことができる。本発明の積層板の結合は、
低いHkパーマロイ材料内において磁束の流れを横断し
た方向、すなわち容易軸方向に磁化を再貯蔵しうる程度
に十分に強い。同時に、結合は、積層板が2次元的な異
方性に関して対応できる程度に十分に弱い。
との間の磁気結合の最適化を提供する。パーマロイから
製造した5μm又はそれ以下の狭い磁極端用に、磁区パ
ターンは、磁束線の流れ方向に平行な困難軸方向におけ
る磁化を示すことができる。本発明の積層板の結合は、
低いHkパーマロイ材料内において磁束の流れを横断し
た方向、すなわち容易軸方向に磁化を再貯蔵しうる程度
に十分に強い。同時に、結合は、積層板が2次元的な異
方性に関して対応できる程度に十分に弱い。
【0012】更に、薄膜を型取って、狭いストライプ
(stripe)にするときに、磁気容易軸は、応力作
用によってその配向を変えることができる。低い固有H
kを有するパーマロイは、応力によってHkが特に変化し
易い。これが起こると、「不良」配向がストライプに含
まれる。しかしながら、本発明の積層ストライプでは、
高Hk材料は、低Hk材料を配向(又は整列)するのに有
利であり、更に、積層板は、パーマロイが「適切に」配
向したときより更に高い初透磁率を有する。容易軸がど
の方向にそって配向しても低Hk材料のHkの範囲は0〜
5Oeであるが、高Hk材料の容易軸に垂直又は平行な
方向に配向させるのが好ましい。
(stripe)にするときに、磁気容易軸は、応力作
用によってその配向を変えることができる。低い固有H
kを有するパーマロイは、応力によってHkが特に変化し
易い。これが起こると、「不良」配向がストライプに含
まれる。しかしながら、本発明の積層ストライプでは、
高Hk材料は、低Hk材料を配向(又は整列)するのに有
利であり、更に、積層板は、パーマロイが「適切に」配
向したときより更に高い初透磁率を有する。容易軸がど
の方向にそって配向しても低Hk材料のHkの範囲は0〜
5Oeであるが、高Hk材料の容易軸に垂直又は平行な
方向に配向させるのが好ましい。
【0013】必要な磁気特性を示す層(14)用に使用
できる材料の例としては、組成CoxFeyCuzであっ
て、x、y及びzは合金に含まれるCo、Fe及びCu
のそれぞれの重量%を表すような合金がある。xは約6
6〜92の範囲にあり、約73〜89が好ましい。yは
約6〜14の範囲にあり、約8〜13が好ましい。zは
約2〜20の範囲にあり、約4〜14が好ましい。本発
明の使用に適するCoFeCu合金は、同時に出願され
た米国特許出願第 号明細書に開示されてお
り、これは上で引用しており、更にここでも引用する。
CoFeCu合金は、以下のような磁気特性を示す。す
なわち、約16,000以上、好ましくは約18,00
0〜20,000ガウスの飽和誘導値、約800以上、
好ましくは約1500の初透磁率値、約10Oe、好ま
しくは約13〜18Oeの異方性値値、2Oe以下、好
ましくは1Oe以下の飽和保磁力値、10-6以下の磁歪
値を示す。
できる材料の例としては、組成CoxFeyCuzであっ
て、x、y及びzは合金に含まれるCo、Fe及びCu
のそれぞれの重量%を表すような合金がある。xは約6
6〜92の範囲にあり、約73〜89が好ましい。yは
約6〜14の範囲にあり、約8〜13が好ましい。zは
約2〜20の範囲にあり、約4〜14が好ましい。本発
明の使用に適するCoFeCu合金は、同時に出願され
た米国特許出願第 号明細書に開示されてお
り、これは上で引用しており、更にここでも引用する。
CoFeCu合金は、以下のような磁気特性を示す。す
なわち、約16,000以上、好ましくは約18,00
0〜20,000ガウスの飽和誘導値、約800以上、
好ましくは約1500の初透磁率値、約10Oe、好ま
しくは約13〜18Oeの異方性値値、2Oe以下、好
ましくは1Oe以下の飽和保磁力値、10-6以下の磁歪
値を示す。
【0014】上述のCoFeCu合金は、通常の製造技
術によって製造できる。更に、本発明の積層板を形成す
る種々の層の積層は、よく知られた電気めっき又は他の
堆積技術を使用して製造できる。
術によって製造できる。更に、本発明の積層板を形成す
る種々の層の積層は、よく知られた電気めっき又は他の
堆積技術を使用して製造できる。
【0015】パーマロイのような層(12)に適してい
る材料の例は、以下のような磁気特性を示す。すなわ
ち、約10,000ガウスの磁気飽和誘導値、5Oe以
下、好ましくは約−5〜2Oeの異方性値、1Oe以
下、好ましくは0.5以下の飽和保磁力値、10-6以下
の磁歪値を示す。
る材料の例は、以下のような磁気特性を示す。すなわ
ち、約10,000ガウスの磁気飽和誘導値、5Oe以
下、好ましくは約−5〜2Oeの異方性値、1Oe以
下、好ましくは0.5以下の飽和保磁力値、10-6以下
の磁歪値を示す。
【0016】図1bは、層(12)がパーマロイで且つ
層(14)がCoFeCu合金であるような図1aの積
層板に関する容易軸方向のB−H磁化曲線を示す。飽和
保磁力Hcは、磁化曲線の幅の約半分に等しい。みてわ
かるように、積層板の複合Hcは、約0.87Oeであ
って非常に低く、そして、それは、0.5Oeのパーマ
ロイのHc及び約1OeのCoFeCuのHcに起因す
る。図1cは、二元的異方性のふるまいを観察できる困
難軸方向にの磁化曲線を示す。困難軸領域における増大
は、低いHk材料の層(12)の高初透磁率に起因し
て、領域(16)における急激な初期応答を生ぜしめ
る。加領域が低い異方性材料のHkに達したときに、低
いHk薄膜(12)は明らかに飽和を得る。困難領域に
於ける更なる増大は、領域(18)において、高Hkの
より緩い勾配特性を有する応答を生ぜしめる。
層(14)がCoFeCu合金であるような図1aの積
層板に関する容易軸方向のB−H磁化曲線を示す。飽和
保磁力Hcは、磁化曲線の幅の約半分に等しい。みてわ
かるように、積層板の複合Hcは、約0.87Oeであ
って非常に低く、そして、それは、0.5Oeのパーマ
ロイのHc及び約1OeのCoFeCuのHcに起因す
る。図1cは、二元的異方性のふるまいを観察できる困
難軸方向にの磁化曲線を示す。困難軸領域における増大
は、低いHk材料の層(12)の高初透磁率に起因し
て、領域(16)における急激な初期応答を生ぜしめ
る。加領域が低い異方性材料のHkに達したときに、低
いHk薄膜(12)は明らかに飽和を得る。困難領域に
於ける更なる増大は、領域(18)において、高Hkの
より緩い勾配特性を有する応答を生ぜしめる。
【0017】図1aで示した積層板(10)において、
磁性層(12)及び(14)は、層の間の交換結合を生
ぜしめるような密接な接触をしている。交換結合は、層
の間の境界の両側に平行に整列した磁化を保持する。2
つの薄膜の磁化ベクトルは界面において平行であり、且
つ、交換はそれらが十分の数ミクロンの幅までほとんど
平行にあるようにする。図1cの困難軸応答を分析する
と、困難軸領域が0から増大したときに、交換結合のた
めに磁化が連続的に変化するような2層の間の境界に近
いトランジッション領域を除いて、高Hk薄膜が高Hk薄
膜から独立して応答することが分かる。このトランジッ
ション領域は、平面が薄膜の平面と同一の空間を占める
ような磁壁に似ている。この壁の厚さは、交換エネルギ
ーのバランスによって決定する。壁は厚くなるような傾
向にある。更に、加領域に関して有効異方性エネルギー
は壁を薄くする傾向にある。この磁壁は、共通に発生す
る磁区を分離するような壁の本質的な特徴を有するの
で、厚さはバルク材料のブローチ(Bloch)壁の幅
にほぼ等しいようにすることができる。パーマロイにお
いては、このような壁は、約1μmの厚さである。
磁性層(12)及び(14)は、層の間の交換結合を生
ぜしめるような密接な接触をしている。交換結合は、層
の間の境界の両側に平行に整列した磁化を保持する。2
つの薄膜の磁化ベクトルは界面において平行であり、且
つ、交換はそれらが十分の数ミクロンの幅までほとんど
平行にあるようにする。図1cの困難軸応答を分析する
と、困難軸領域が0から増大したときに、交換結合のた
めに磁化が連続的に変化するような2層の間の境界に近
いトランジッション領域を除いて、高Hk薄膜が高Hk薄
膜から独立して応答することが分かる。このトランジッ
ション領域は、平面が薄膜の平面と同一の空間を占める
ような磁壁に似ている。この壁の厚さは、交換エネルギ
ーのバランスによって決定する。壁は厚くなるような傾
向にある。更に、加領域に関して有効異方性エネルギー
は壁を薄くする傾向にある。この磁壁は、共通に発生す
る磁区を分離するような壁の本質的な特徴を有するの
で、厚さはバルク材料のブローチ(Bloch)壁の幅
にほぼ等しいようにすることができる。パーマロイにお
いては、このような壁は、約1μmの厚さである。
【0018】別の実施態様においては、図2aで示すよ
うに、スペーサー(22)を層(12)と(14)との
間に設けて積層板(20)を形成する。1つの選択とし
て、積層板(20)に非常に薄い非磁性スペーサー(2
2)(例えば、10Åの銅)を備えて、交換相互作用を
弱めている。交換はスペーサーの厚さを変えることによ
って変えることができる。このようにして、交換は異な
るHkを有する2つの薄膜の間に未だ作用しうるが、相
互作用領域の厚さは減じうる。
うに、スペーサー(22)を層(12)と(14)との
間に設けて積層板(20)を形成する。1つの選択とし
て、積層板(20)に非常に薄い非磁性スペーサー(2
2)(例えば、10Åの銅)を備えて、交換相互作用を
弱めている。交換はスペーサーの厚さを変えることによ
って変えることができる。このようにして、交換は異な
るHkを有する2つの薄膜の間に未だ作用しうるが、相
互作用領域の厚さは減じうる。
【0019】もう一つの選択では、反強磁性スペーサー
材料からなる非常に薄い層として層(22)を堆積させ
る。これは、高及び低Hk材料を磁気的により安定な形
状にするために逆平行に配向できるというような有利性
を有しうる。スペーサーは、NiFe表面を酸化して結
果としてNiOを形成するようにするか又はクロムのよ
うな材料の非常に薄い層を堆積させるかして得ることが
できる。クロム及びNiOは両方とも反強磁性である。
材料からなる非常に薄い層として層(22)を堆積させ
る。これは、高及び低Hk材料を磁気的により安定な形
状にするために逆平行に配向できるというような有利性
を有しうる。スペーサーは、NiFe表面を酸化して結
果としてNiOを形成するようにするか又はクロムのよ
うな材料の非常に薄い層を堆積させるかして得ることが
できる。クロム及びNiOは両方とも反強磁性である。
【0020】更に別の選択では、図2aの積層板(2
0)は、低Hk材料層(12)と高Hk材料層(14)と
の間に交換結合をごく小さくするのに十分な程度の厚さ
の非磁性材料層(22)を含む。この実施態様における
低Hk薄膜と高Hk薄膜との間の結合は最初は静磁気であ
る。この結合が、Sclonczewskiらが、IE
EE Trans. Mag.24(3) 1988で
著した100Åの厚さのスペーサーに関しては非常に強
くできる。
0)は、低Hk材料層(12)と高Hk材料層(14)と
の間に交換結合をごく小さくするのに十分な程度の厚さ
の非磁性材料層(22)を含む。この実施態様における
低Hk薄膜と高Hk薄膜との間の結合は最初は静磁気であ
る。この結合が、Sclonczewskiらが、IE
EE Trans. Mag.24(3) 1988で
著した100Åの厚さのスペーサーに関しては非常に強
くできる。
【0021】図2bは容易軸の磁化曲線であり、且つ、
図2は静磁気結合を与える厚いスペーサー(22)を含
んで形成する積層板(20)の困難軸の曲線である。図
2bは複合飽和保磁力が約1.3Oeであることを示
す。曲線は2つの薄膜がお互いに独立してスイッチする
ことを示す。図2cの曲線と図1cの曲線を比較する
と、困難軸方向に示される二元的な異方性のふるまいは
非常に小さいことがわかる。従って、高透磁率の低Hk
材料のために領域(24)の初期勾配応答があり、更
に、高Hk材料の領域(26)のために高付加磁場にお
いて非常に緩やかな勾配がある。磁気的安定結合はスペ
ーサー層(22)の厚さを変えることによって最適化で
き、且つ、最適化は特別な適用による。層(12)及び
(14)が約1μmの厚さのような薄膜構造物に関して
は、約100Åの非磁性スペーサーは望ましい量の静磁
気結合を与えうる。
図2は静磁気結合を与える厚いスペーサー(22)を含
んで形成する積層板(20)の困難軸の曲線である。図
2bは複合飽和保磁力が約1.3Oeであることを示
す。曲線は2つの薄膜がお互いに独立してスイッチする
ことを示す。図2cの曲線と図1cの曲線を比較する
と、困難軸方向に示される二元的な異方性のふるまいは
非常に小さいことがわかる。従って、高透磁率の低Hk
材料のために領域(24)の初期勾配応答があり、更
に、高Hk材料の領域(26)のために高付加磁場にお
いて非常に緩やかな勾配がある。磁気的安定結合はスペ
ーサー層(22)の厚さを変えることによって最適化で
き、且つ、最適化は特別な適用による。層(12)及び
(14)が約1μmの厚さのような薄膜構造物に関して
は、約100Åの非磁性スペーサーは望ましい量の静磁
気結合を与えうる。
【0022】高Hk材料及び低Hk材料の数及び配置はい
ろいろ変えられる。例えば、高いHk材料と低いHk材料
との間により強い結合を望む場合には、積層板の全体の
厚さは、いくつかのより薄い材料の交互層からなすこと
ができる。このより強い結合の1例は、図3aで示した
ような積層板(30)である。積層板(30)は層(3
2)より薄い低Hk材料の2つの層(34)と(36)
との間にはさまれた高Hk材料の厚層(32)を含むと
考えられる。相対的な厚さの例としては、約1umの厚
さの層及び約1.4umの厚さの層(34)及び(3
6)がある。この実施態様においては、結合は、高Hk
薄膜と低Hk薄膜との間の2つの界面のためにより強
い。図3bからかわるように、容易軸の応答は、積層板
(10)に関して図1bで示した応答に類似している。
しかしながら、図3bで示した困難軸応答は2つの勾配
の間で多少不明確に定義された変化及びより湾曲形を有
しており、積層板(10)の1つの薄膜界面に対して2
つの薄膜界面の増大する影響を反映する。
ろいろ変えられる。例えば、高いHk材料と低いHk材料
との間により強い結合を望む場合には、積層板の全体の
厚さは、いくつかのより薄い材料の交互層からなすこと
ができる。このより強い結合の1例は、図3aで示した
ような積層板(30)である。積層板(30)は層(3
2)より薄い低Hk材料の2つの層(34)と(36)
との間にはさまれた高Hk材料の厚層(32)を含むと
考えられる。相対的な厚さの例としては、約1umの厚
さの層及び約1.4umの厚さの層(34)及び(3
6)がある。この実施態様においては、結合は、高Hk
薄膜と低Hk薄膜との間の2つの界面のためにより強
い。図3bからかわるように、容易軸の応答は、積層板
(10)に関して図1bで示した応答に類似している。
しかしながら、図3bで示した困難軸応答は2つの勾配
の間で多少不明確に定義された変化及びより湾曲形を有
しており、積層板(10)の1つの薄膜界面に対して2
つの薄膜界面の増大する影響を反映する。
【0023】10MHz以上の高周波作業のような別の
適用においては、高い電気抵抗のスペーサーと磁性層と
を多数積層させることが望ましい。本発明の構造物を組
み合わせた層の順序の例としては、図1aの積層板(1
0)からなるサブラミネートによって形成する積層板が
ある。この実施例におけるそれぞれのサブラミネートは
非磁性スペーサーによって分離されうる。多層システム
の別の実施態様においては、図2aの積層板(20)に
よって形成した多数のサブラミネートからなる。
適用においては、高い電気抵抗のスペーサーと磁性層と
を多数積層させることが望ましい。本発明の構造物を組
み合わせた層の順序の例としては、図1aの積層板(1
0)からなるサブラミネートによって形成する積層板が
ある。この実施例におけるそれぞれのサブラミネートは
非磁性スペーサーによって分離されうる。多層システム
の別の実施態様においては、図2aの積層板(20)に
よって形成した多数のサブラミネートからなる。
【0024】本発明の種々の積層板を使用して、誘導ヘ
ッド及び磁気抵抗ヘッドのような種々のタイプの磁気記
録ヘッドのヨーク領域及び磁極端を形成する。ヘッド
は、単一の又は多数のチップを有し且つタイプは長手又
は垂直方向がある。本発明の積層板を用いて形成したこ
のような記録ヘッドは、より高いモーメントのためによ
り優れたオーバー書込み特性を有し、そして同時に、磁
極端における低い飽和保磁力及び優先的に横方向の磁化
を有するために優れた再生感度を有する。長手方向の記
録ヘッドの場合、効果的な読出し及び書込みギャップ
は、高いモーメントの材料をギャップの内側又は外側に
使用するかに応じて異なる長さを有しうる。この特徴
は、ヘッドの実行を最適化する場合に有利性を提供しう
る。
ッド及び磁気抵抗ヘッドのような種々のタイプの磁気記
録ヘッドのヨーク領域及び磁極端を形成する。ヘッド
は、単一の又は多数のチップを有し且つタイプは長手又
は垂直方向がある。本発明の積層板を用いて形成したこ
のような記録ヘッドは、より高いモーメントのためによ
り優れたオーバー書込み特性を有し、そして同時に、磁
極端における低い飽和保磁力及び優先的に横方向の磁化
を有するために優れた再生感度を有する。長手方向の記
録ヘッドの場合、効果的な読出し及び書込みギャップ
は、高いモーメントの材料をギャップの内側又は外側に
使用するかに応じて異なる長さを有しうる。この特徴
は、ヘッドの実行を最適化する場合に有利性を提供しう
る。
【0025】いくつかの磁気抵抗性読出しヘッドのデザ
インにおいては、磁気抵抗要素は、ヘッドの磁極端領域
から取り除き、ヨーク領域に設ける。このタイプのヘッ
ドにおいては、信号磁束は磁束ガイドと呼ばれる磁性材
料のストリップを使用して要素となす。本発明の磁束ガ
イドの実施態様においては、磁束ガイドは、上述の発明
の積層板のいずれからでも製造しうる。
インにおいては、磁気抵抗要素は、ヘッドの磁極端領域
から取り除き、ヨーク領域に設ける。このタイプのヘッ
ドにおいては、信号磁束は磁束ガイドと呼ばれる磁性材
料のストリップを使用して要素となす。本発明の磁束ガ
イドの実施態様においては、磁束ガイドは、上述の発明
の積層板のいずれからでも製造しうる。
【0026】本発明は、パーマロイのような低Hk材料
に交換結合することを通して又は静磁気的にのいずれか
によって結合するような二元的異方性のふるまいを示す
磁気薄膜構造物を提供する。本発明の磁気薄膜構造物
は、高異方性材料の低い飽和保磁力のために高い再生感
度を保持しつつ、誘導ヘッド磁区の安定性の問題を解決
している。更に、高Hk材料用に使用する合金は非常に
低い磁歪を示す組成を有するために、公称ゼロの磁歪を
有しうる(10-6以下)。更に、高Hk材料は非常に高
い固有異方性を有するので、積層板の磁気特性は装置の
製造の間にひき起こされる応力に非常に鈍感である。
に交換結合することを通して又は静磁気的にのいずれか
によって結合するような二元的異方性のふるまいを示す
磁気薄膜構造物を提供する。本発明の磁気薄膜構造物
は、高異方性材料の低い飽和保磁力のために高い再生感
度を保持しつつ、誘導ヘッド磁区の安定性の問題を解決
している。更に、高Hk材料用に使用する合金は非常に
低い磁歪を示す組成を有するために、公称ゼロの磁歪を
有しうる(10-6以下)。更に、高Hk材料は非常に高
い固有異方性を有するので、積層板の磁気特性は装置の
製造の間にひき起こされる応力に非常に鈍感である。
【0027】本発明はその好適な実施態様に関して特に
示し且つ詳述しているが、当業者が請求項の範囲によっ
てのみ限定されるべき本発明の範囲及び趣旨から逸脱す
ることなく形態及び細部における前述の及び他の変更を
なしうることは理解されたい。
示し且つ詳述しているが、当業者が請求項の範囲によっ
てのみ限定されるべき本発明の範囲及び趣旨から逸脱す
ることなく形態及び細部における前述の及び他の変更を
なしうることは理解されたい。
【図1】図1aは、本発明の積層薄膜構造物の断面であ
る。 図1bは、図1aの構造物の容易軸の磁化曲線である。 図1cは、図1aの構造物の困難軸の磁化曲線である。
る。 図1bは、図1aの構造物の容易軸の磁化曲線である。 図1cは、図1aの構造物の困難軸の磁化曲線である。
【図2】図2aは、本発明の積層薄膜構造物の別の実施
態様の断面である。 図2bは、図2aの構造物の容易軸の磁化曲線である。 図2cは、図2aの構造物の困難軸の磁化曲線である。
態様の断面である。 図2bは、図2aの構造物の容易軸の磁化曲線である。 図2cは、図2aの構造物の困難軸の磁化曲線である。
【図3】図3aは、本発明の積層薄膜構造物のもう一つ
別の実施態様の断面である。 図3bは、図3aの構造物の容易軸の磁化曲線である。 図3cは、図3aの構造物の困難軸の磁化曲線である。
別の実施態様の断面である。 図3bは、図3aの構造物の容易軸の磁化曲線である。 図3cは、図3aの構造物の困難軸の磁化曲線である。
10 積層板 12 低Hk材料層 14 高Hk材料層 20 積層板 22 スペーサー 30 積層品 32 高Hk材料層 34 低Hk材料層 36 低Hk材料層
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パナヨテイス・コンスタンチノウ・アンド リカコス アメリカ合衆国10520、ニユーヨーク州 クロトン−オン−ハドソン、セニツク・ド ライブ、アンバーランズ・アパートメン ト、29エル(番地なし) (72)発明者 ジエイ−ウエイ・チヤン アメリカ合衆国10707、ニユーヨーク州 タツカホー、ロウレンス・アベニユー 54 番地 (72)発明者 ボジヤン・ペテク アメリカ合衆国10520、ニユーヨーク州 クロトン−オン−ハドソン、ホリス・レー ン 28番地 (72)発明者 ルボンヤー・テイー・ロマンキユー アメリカ合衆国10510、ニユーヨーク州ブ ライアークリフ・マナー、ダン・レーン 7番地
Claims (33)
- 【請求項1】 異方性磁場Hkが5Oe以下の第1磁気
材料層と異方性磁場Hkが約10Oe以上で且つ飽和保
磁力Hcが2Oe以下の第2磁気材料層とからなり、前
記第1層は前記第2層と磁気結合する磁気薄膜構造物。 - 【請求項2】 前記第2層はHkが約13〜18Oeで
あり且つHcが1Oe以下である、請求項1に記載の構
造物。 - 【請求項3】 前記第2層はCoFeCuからなる合金
である、請求項2に記載の構造物。 - 【請求項4】 前記合金は、 CoxFeyCuz (x、y及びzはそれぞれ前記合金中のCo、Fe及び
Cuの重量%を表す)であ表され、且つ、 x=66〜92 y=6〜14 z=2〜20 である、請求項3に記載の構造物。 - 【請求項5】 x=73〜86 y=11〜13 z=3〜14 である、請求項4に記載の構造物。
- 【請求項6】 前記第2層は飽和磁化値が10-6以下で
ある、請求項1に記載の構造物。 - 【請求項7】 前記第2層は飽和磁化値が約16,00
0ガウス以上である、請求項6に記載の構造物。 - 【請求項8】 前記第2層は飽和磁化値が約20,00
0ガウスである、請求項7に記載の構造物。 - 【請求項9】 前記第2層は初透磁率μiが約800以
上である、請求項7に記載の構造物。 - 【請求項10】 前記第2層はμiが約1,500であ
る、請求項9に記載の構造物。 - 【請求項11】 前記第1層と前記第2層との間にはさ
まれた非磁性材料層を更に含み、前記非磁性材料層は前
記第1層と前記第2層との間に静磁気結合を与えるよう
な厚さを有する、請求項1に記載の構造物。 - 【請求項12】 前記第1層の反対側で前記第2磁気材
料層と結合した第3磁気材料層を更に含み、前記第3層
は異方性磁場Hkが5Oe以下である、請求項1に記載
の構造物。 - 【請求項13】 前記構造物は磁気記録ヘッドの一部を
構成する、請求項1に記載の構造物。 - 【請求項14】 前記構造物は前記磁気記録ヘッドの少
なくとも1つの磁極端及びヨーク領域を構成する、請求
項13に記載の構造物。 - 【請求項15】 前記構造物は、更に、前記磁気記録ヘ
ッドの磁束ガイドを構成する、請求項14に記載の構造
物。 - 【請求項16】 前記第1及び第2層は積層板のサブラ
ミネートを形成しており、その積層板が少なくとも1組
のサブラミネートから構成されている、請求項1に記載
の構造物。 - 【請求項17】 前記サブラミネートのそれぞれの組の
間にはさまれた非磁性材料層を更に含む、請求項16に
記載の方法。 - 【請求項18】 前記第1、第2及び非磁性層は、少な
くとも1組の前記サブラミネート及び前記サブラミネー
トのそれぞれの組の間にはさまれた前記非磁性材料の更
なる層からなるサブラミネートの積層板を形成する、請
求項11に記載の構造物。 - 【請求項19】 前記構造物は磁気記録ヘッドの一部を
構成する、請求項16に記載の構造物。 - 【請求項20】 前記構造物は前記磁気記録ヘッドの少
なくとも1つの磁極端及びヨーク領域を構成する、請求
項19に記載の構造物。 - 【請求項21】 前記構造物は、更に、前記磁気記録ヘ
ッドの磁束ガイドを含む、請求項19に記載の構造物。 - 【請求項22】 前記構造物は、磁気記録ヘッドの一部
を構成する、請求項17に記載の構造物。 - 【請求項23】 前記構造物は、前記磁気記録ヘッドの
少なくとも1つの磁極端及びヨーク領域からなる、請求
項22に記載の構造物。 - 【請求項24】 前記構造物は、更に、前記磁気記録ヘ
ッドの磁束ガイドを構成する、請求項23に記載の構造
物。 - 【請求項25】 前記構造物は磁気記録ヘッドの一部を
構成する、請求項18に記載の構造物。 - 【請求項26】 前記構造物は、前記磁気記録ヘッドの
少なくとも1つの磁極端及びヨーク領域を構成する、請
求項25に記載の構造物。 - 【請求項27】 前記構造物は、更に、前記磁気記録ヘ
ッドの磁束ガイドを含む、請求項26に記載の構造物。 - 【請求項28】 前記第1層と第2層との間にはさまれ
た非磁性材料層を更に含み、前記非磁性材料層は第1層
と第2層との間で弱い磁気交換結合を与えるような厚さ
を有する、請求項1に記載の構造物。 - 【請求項29】 前記第1層と第2層との間にはさまれ
た反強磁性材料層を更に含む、請求項1に記載の構造
物。 - 【請求項30】 前記第1層と第2層との間にはさまれ
た非磁性材料層を更に含み、前記非磁性材料層は前記第
1と第2の層との間で弱い磁気交換結合を与える、請求
項17に記載の構造物。 - 【請求項31】 前記第1と第2の層との間にはさんだ
反強磁性材料層を更に含む、請求項17に記載の構造
物。 - 【請求項32】 前記第1、第2及び非磁性の層は、積
層板のサブラミネートを形成し、その積層板は少なくと
も1組の前記サブラミネート及び前記サブラミネートの
それぞれの組の間にはさまれた前記非磁性材料の更なる
層から構成されている、請求項28に記載の構造物。 - 【請求項33】 前記第1、第2及び非磁性の層は、積
層板のサブラミネートを形成し、その積層板は少なくと
も1組の前記サブラミネート及び前記サブラミネートの
それぞれの組の間にはさまれた前記非磁性材料の更なる
層から構成されている、請求項29に記載の構造物。
Applications Claiming Priority (2)
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