JPH0661048A - 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド - Google Patents
多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッドInfo
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- JPH0661048A JPH0661048A JP21396292A JP21396292A JPH0661048A JP H0661048 A JPH0661048 A JP H0661048A JP 21396292 A JP21396292 A JP 21396292A JP 21396292 A JP21396292 A JP 21396292A JP H0661048 A JPH0661048 A JP H0661048A
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- magnetic layer
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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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—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
- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、Ni−Fe系合金を用いた
多層磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化率を向上する方法を
提供することにある。 【構成】 多層磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化率を向上
するために、Ni−Fe系合金磁性層の結晶の(10
0)面を基板に平行に配向させた。これにより、高い磁
気抵抗変化率を示す多層膜が得られた。また、上記Ni
−Fe合金層の厚さを2.5〜5.0nmとした。ま
た、上記多層磁気抵抗効果膜を磁気抵抗効果素子、磁気
ヘッドおよび磁気記録再生装置に用いた。 【効果】 本発明の多層磁気抵抗効果膜は高い磁気抵抗
変化率を示す。また、上記多層磁気抵抗効果膜を使用し
た磁気ヘッドは、優れた再生特性を示した。また、上記
磁気ヘッドを磁気記録再生装置に用いることにより、高
性能磁気記録再生装置が得られた。
多層磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化率を向上する方法を
提供することにある。 【構成】 多層磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化率を向上
するために、Ni−Fe系合金磁性層の結晶の(10
0)面を基板に平行に配向させた。これにより、高い磁
気抵抗変化率を示す多層膜が得られた。また、上記Ni
−Fe合金層の厚さを2.5〜5.0nmとした。ま
た、上記多層磁気抵抗効果膜を磁気抵抗効果素子、磁気
ヘッドおよび磁気記録再生装置に用いた。 【効果】 本発明の多層磁気抵抗効果膜は高い磁気抵抗
変化率を示す。また、上記多層磁気抵抗効果膜を使用し
た磁気ヘッドは、優れた再生特性を示した。また、上記
磁気ヘッドを磁気記録再生装置に用いることにより、高
性能磁気記録再生装置が得られた。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高い磁気抵抗効果を有す
る多層磁気抵抗効果膜膜およびこれを用いた磁気抵抗効
果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置に関する。
る多層磁気抵抗効果膜膜およびこれを用いた磁気抵抗効
果素子、磁気ヘッド、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、再生用磁気
ヘッドに用いる磁気抵抗効果材料として、高い磁気抵抗
効果を示す材料が求められている。現在、使用されてい
るパーマロイの磁気抵抗変化率は約3%であり、新材料
はこれを上回る磁気抵抗変化率を有することが必要であ
る。
ヘッドに用いる磁気抵抗効果材料として、高い磁気抵抗
効果を示す材料が求められている。現在、使用されてい
るパーマロイの磁気抵抗変化率は約3%であり、新材料
はこれを上回る磁気抵抗変化率を有することが必要であ
る。
【0003】最近、Baibichらによる、フィジカル・レ
ビュー・レターズ(Pysical ReviewLetters)、第61巻、
第21号、2472〜2475ページに記載の「(001)Fe/(001)Cr
磁性超格子の巨大磁気抵抗効果」(Giant Magnetoresis
tance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices)
のように、多層構造を持つ磁性膜(Fe/Cr多層膜)
において、約50%の磁気抵抗変化率(4.2Kにおい
て)が観測されている。
ビュー・レターズ(Pysical ReviewLetters)、第61巻、
第21号、2472〜2475ページに記載の「(001)Fe/(001)Cr
磁性超格子の巨大磁気抵抗効果」(Giant Magnetoresis
tance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices)
のように、多層構造を持つ磁性膜(Fe/Cr多層膜)
において、約50%の磁気抵抗変化率(4.2Kにおい
て)が観測されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記Fe/C
r多層膜に十分な磁気抵抗変化を生じさせるためには、
800kA/mもの高い磁界が必要であり、低い磁界で
動作する必要がある磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドに用
いることができないという問題がある。
r多層膜に十分な磁気抵抗変化を生じさせるためには、
800kA/mもの高い磁界が必要であり、低い磁界で
動作する必要がある磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドに用
いることができないという問題がある。
【0005】磁気記録の高密度化に伴い、再生用磁気ヘ
ッドに用いる磁気抵抗効果材料として、高い磁気抵抗効
果を示す材料が求められている。現在、使用されている
パーマロイの磁気抵抗変化率は3%であり、新材料はこ
れを上回る磁気抵抗変化率を有することが必要である。
最近、上述のような高磁気抵抗効果を示す多層膜が報告
されているが、軟磁気特性の優れたNi−Fe系合金を
多層膜に用いても高い磁気抵抗変化率が得られないとい
う問題があった。
ッドに用いる磁気抵抗効果材料として、高い磁気抵抗効
果を示す材料が求められている。現在、使用されている
パーマロイの磁気抵抗変化率は3%であり、新材料はこ
れを上回る磁気抵抗変化率を有することが必要である。
最近、上述のような高磁気抵抗効果を示す多層膜が報告
されているが、軟磁気特性の優れたNi−Fe系合金を
多層膜に用いても高い磁気抵抗変化率が得られないとい
う問題があった。
【0006】本発明の目的は、上述の多層膜を用いた磁
気抵抗効果素子の問題の解決方法を提供することにあ
る。
気抵抗効果素子の問題の解決方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の材
料および膜厚を有する磁性層、非磁性層を積層した多層
磁性膜を用いた磁気抵抗効果素子について鋭意研究を重
ねた結果、磁性層として面心立方格子構造を有するNi
−Fe系合金を用い、上記磁性層の結晶の(100)面
が基板と平行になるように配向させることにより、磁気
抵抗変化率が高くなることを見出し、本発明を完成する
に至った。
料および膜厚を有する磁性層、非磁性層を積層した多層
磁性膜を用いた磁気抵抗効果素子について鋭意研究を重
ねた結果、磁性層として面心立方格子構造を有するNi
−Fe系合金を用い、上記磁性層の結晶の(100)面
が基板と平行になるように配向させることにより、磁気
抵抗変化率が高くなることを見出し、本発明を完成する
に至った。
【0008】すなわち、非磁性層を積層した多層膜を用
いた磁気抵抗効果素子において、磁性層として面心立方
格子構造を有するNi−Fe系合金を用い、上記磁性層
の結晶の(100)面が基板と平行になるように配向さ
せることにより高い磁気抵抗変化率が得られる。また、
上記磁性層の結晶の(100)面配向は完全である必要
はなく、上記磁性層の結晶の(200)面によるX線回
折強度I200と結晶の(111)面によるX線回折強度
I111の強度の関係が、I200/(I111+I200)≧0.
4であれば、高い磁気抵抗効果が得られる。
いた磁気抵抗効果素子において、磁性層として面心立方
格子構造を有するNi−Fe系合金を用い、上記磁性層
の結晶の(100)面が基板と平行になるように配向さ
せることにより高い磁気抵抗変化率が得られる。また、
上記磁性層の結晶の(100)面配向は完全である必要
はなく、上記磁性層の結晶の(200)面によるX線回
折強度I200と結晶の(111)面によるX線回折強度
I111の強度の関係が、I200/(I111+I200)≧0.
4であれば、高い磁気抵抗効果が得られる。
【0009】また、上記Ni−Fe系合金層の一層当り
の膜厚を2.5〜5nmとすることにより、低い飽和磁
界と高い磁気抵抗効果を同時に得ることができる。
の膜厚を2.5〜5nmとすることにより、低い飽和磁
界と高い磁気抵抗効果を同時に得ることができる。
【0010】また、上記多層磁気抵抗効果膜は、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。
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。
【0011】
【作用】上述のように、非磁性層を積層した多層膜を用
いた磁気抵抗効果素子において、磁性層として面心立方
格子構造を有するNi−Fe系合金を用い、上記磁性層
の結晶の(100)面が基板と平行になるように配向さ
せることにより、(111)面が基板と平行になるよう
に配向した多層膜より高い磁気抵抗変化率が得られる。
また、上記磁性層の結晶の(100)面配向は完全であ
る必要はなく、上記磁性層の結晶の(200)面による
X線回折強度I200と結晶の(111)面によるX線回
折強度I111の強度の関係が、I200/(I111+I200)
≧0.4であれば、高い磁気抵抗効果が得られる。ま
た、上記Ni−Fe系合金層の一層当りの膜厚を2.5
〜5nmとすることにより、低い飽和磁界と高い磁気抵
抗効果を同時に得ることができる。また、上記多層磁気
抵抗効果膜は、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。
いた磁気抵抗効果素子において、磁性層として面心立方
格子構造を有するNi−Fe系合金を用い、上記磁性層
の結晶の(100)面が基板と平行になるように配向さ
せることにより、(111)面が基板と平行になるよう
に配向した多層膜より高い磁気抵抗変化率が得られる。
また、上記磁性層の結晶の(100)面配向は完全であ
る必要はなく、上記磁性層の結晶の(200)面による
X線回折強度I200と結晶の(111)面によるX線回
折強度I111の強度の関係が、I200/(I111+I200)
≧0.4であれば、高い磁気抵抗効果が得られる。ま
た、上記Ni−Fe系合金層の一層当りの膜厚を2.5
〜5nmとすることにより、低い飽和磁界と高い磁気抵
抗効果を同時に得ることができる。また、上記多層磁気
抵抗効果膜は、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。
【0012】
【実施例】以下に本発明の一実施例を挙げ、図表を参照
しながらさらに具体的に説明する。〔実施例1〕 多層膜の作製にはイオンビームスパッタリング法を用い
た。到達真空度は、3/105Pa、スパッタリング時
のAr圧力は2/102Paである。また、膜形成速度
は、0.1〜0.2nm/sである。基板にはSi(1
00)単結晶を用いた。形成した多層膜の断面構造を図
2に示す。本実施例では、この図の磁性層11として、
膜厚1.0nmのNi−20at%Fe合金を用いた。
また、非磁性層としてはCuを用いた。積層数は20周
期である。また、バッファ層13は膜厚5nmのFeで
ある。Feは基板面に対し、結晶の(110)面が平行
になるように配向していた。
しながらさらに具体的に説明する。〔実施例1〕 多層膜の作製にはイオンビームスパッタリング法を用い
た。到達真空度は、3/105Pa、スパッタリング時
のAr圧力は2/102Paである。また、膜形成速度
は、0.1〜0.2nm/sである。基板にはSi(1
00)単結晶を用いた。形成した多層膜の断面構造を図
2に示す。本実施例では、この図の磁性層11として、
膜厚1.0nmのNi−20at%Fe合金を用いた。
また、非磁性層としてはCuを用いた。積層数は20周
期である。また、バッファ層13は膜厚5nmのFeで
ある。Feは基板面に対し、結晶の(110)面が平行
になるように配向していた。
【0013】Cu膜厚と磁気抵抗変化率との関係を図3
に示す。同図のように、Cu膜厚により磁気抵抗変化率
が振動する。この振動における磁気抵抗変化率の高い試
料および磁気抵抗変化率の低い試料のX線回折プロファ
イルを図4に示す。図3及び図4のように、Ni−Fe
系合金およびCu層の結晶の(111)面が基板と平行
に配向している多層膜は磁気抵抗変化率が低い。また、
Ni−Fe系合金およびCu層の結晶の(200)回折
強度が強く、(100)面が基板と平行に配向している
多層膜は磁気抵抗変化率が高くなる。
に示す。同図のように、Cu膜厚により磁気抵抗変化率
が振動する。この振動における磁気抵抗変化率の高い試
料および磁気抵抗変化率の低い試料のX線回折プロファ
イルを図4に示す。図3及び図4のように、Ni−Fe
系合金およびCu層の結晶の(111)面が基板と平行
に配向している多層膜は磁気抵抗変化率が低い。また、
Ni−Fe系合金およびCu層の結晶の(200)回折
強度が強く、(100)面が基板と平行に配向している
多層膜は磁気抵抗変化率が高くなる。
【0014】このことから、配向性の違いにより磁気抵
抗変化率が異なり、Ni−Fe系合金およびCu層の結
晶の(100)面を基板と平行に配向させることによ
り、磁気抵抗変化率が増加することが明らかになった。
抗変化率が異なり、Ni−Fe系合金およびCu層の結
晶の(100)面を基板と平行に配向させることによ
り、磁気抵抗変化率が増加することが明らかになった。
【0015】Co/Cu多層膜において、Egelhoff, J
r.らによる、1992年国際磁気学会予原集(Digests of th
e Intermag Conference,1992)FB-02ページに記載の「Cu
(111)及びCu(100)上に形成したFe/Cu/Fe及びCo/Cu/Co多
層膜における反強磁性的結合」(Antiferromagnetic Co
upling in Fe/Cu/Fe and Co/Cu/Co Multilayers on Cu
(111) and Cu(100))のように、Cu(100)面上にCo/C
u多層膜を形成すると高い磁気抵抗変化率が得られるこ
とが明らかになっている。しかし、Co層は軟磁性材料
ではなく、磁気ヘッド等に用いるには好ましくない。
r.らによる、1992年国際磁気学会予原集(Digests of th
e Intermag Conference,1992)FB-02ページに記載の「Cu
(111)及びCu(100)上に形成したFe/Cu/Fe及びCo/Cu/Co多
層膜における反強磁性的結合」(Antiferromagnetic Co
upling in Fe/Cu/Fe and Co/Cu/Co Multilayers on Cu
(111) and Cu(100))のように、Cu(100)面上にCo/C
u多層膜を形成すると高い磁気抵抗変化率が得られるこ
とが明らかになっている。しかし、Co層は軟磁性材料
ではなく、磁気ヘッド等に用いるには好ましくない。
【0016】さらに、本実施例の多層膜の結晶の(20
0)面によるX線回折強度I200と結晶の(111)面
によるX線回折強度I111の強度の関係について調べ
た。結果を図1に示す。この図のように、I200/(I
111+I200)の値が0.4以上の時に、磁気抵抗変化率
が5%以上になる。従って、I200/(I111+I200)
の値は0.4以上が好ましい。また、I200/(I111+
I200)の値を0.8以上にすると、10%以上の磁気
抵抗変化率を得ることができる。
0)面によるX線回折強度I200と結晶の(111)面
によるX線回折強度I111の強度の関係について調べ
た。結果を図1に示す。この図のように、I200/(I
111+I200)の値が0.4以上の時に、磁気抵抗変化率
が5%以上になる。従って、I200/(I111+I200)
の値は0.4以上が好ましい。また、I200/(I111+
I200)の値を0.8以上にすると、10%以上の磁気
抵抗変化率を得ることができる。
【0017】また、Ni−20at%Fe合金以外のN
i−Fe系合金を磁性層として用いた多層膜において
も、上記と同様に、(100)面配向させることによ
り、(111)面配向の多層膜よりも高い磁気抵抗変化
率が得られた。また、I200/(I111+I200)の値が
0.4以上の時に、比較的高い磁気抵抗変化率が得られ
た。より、好ましくは、I200/(I111+I200)の値
は0.8以上が良い。また、Ni−Fe系合金のFeの
濃度は、結晶磁気異方性および薄膜磁歪の値を零近傍に
するために、10〜30at%が好ましい。
i−Fe系合金を磁性層として用いた多層膜において
も、上記と同様に、(100)面配向させることによ
り、(111)面配向の多層膜よりも高い磁気抵抗変化
率が得られた。また、I200/(I111+I200)の値が
0.4以上の時に、比較的高い磁気抵抗変化率が得られ
た。より、好ましくは、I200/(I111+I200)の値
は0.8以上が良い。また、Ni−Fe系合金のFeの
濃度は、結晶磁気異方性および薄膜磁歪の値を零近傍に
するために、10〜30at%が好ましい。
【0018】また、本実施例では、非磁性層としてCu
を用いた場合について述べたが、非磁性層として他の材
料を用いても、磁性層を(100)面配向させることに
より、高い磁気抵抗変化率を示す多層膜を得ることがで
きる。
を用いた場合について述べたが、非磁性層として他の材
料を用いても、磁性層を(100)面配向させることに
より、高い磁気抵抗変化率を示す多層膜を得ることがで
きる。
【0019】また、本実施例では、バッファ層としてF
eを用いたが、Ni−Fe層が(100)配向できれ
ば、どのような材料でも良い。
eを用いたが、Ni−Fe層が(100)配向できれ
ば、どのような材料でも良い。
【0020】また、磁気抵抗効果曲線が左右対称である
場合には、あらかじめ、多層磁気抵抗効果膜の磁界検出
方向ににバイアス磁界を印加する機構を備えておけば、
磁界の正負を判断できる磁気抵抗効果素子を得ることが
できる。
場合には、あらかじめ、多層磁気抵抗効果膜の磁界検出
方向ににバイアス磁界を印加する機構を備えておけば、
磁界の正負を判断できる磁気抵抗効果素子を得ることが
できる。
【0021】また、磁気抵抗効果曲線にバルクハウゼン
ノイズが生じる場合は、多層磁気抵抗効果膜の磁界検出
方向と直角の方向にバイアス磁界を印加する機構を設け
ることが、バルクハウゼンノイズの抑止に効果がある。
多層膜では、各磁性層に均一にバイアス磁界を印加する
ことが好ましいため、バイアス磁界印加には永久磁石層
を用いることが好ましい。
ノイズが生じる場合は、多層磁気抵抗効果膜の磁界検出
方向と直角の方向にバイアス磁界を印加する機構を設け
ることが、バルクハウゼンノイズの抑止に効果がある。
多層膜では、各磁性層に均一にバイアス磁界を印加する
ことが好ましいため、バイアス磁界印加には永久磁石層
を用いることが好ましい。
【0022】〔実施例2〕実施例1と同様の方法で多層
膜を形成した。本実施例では、図2の非磁性層12とし
て膜厚1.0nmのCuを用いた。磁性層11としては
Ni−20at%Fe合金を用いた。バッファ層13に
は膜厚5nmのFeを、基板14にはSi(100)単
結晶を用いた。
膜を形成した。本実施例では、図2の非磁性層12とし
て膜厚1.0nmのCuを用いた。磁性層11としては
Ni−20at%Fe合金を用いた。バッファ層13に
は膜厚5nmのFeを、基板14にはSi(100)単
結晶を用いた。
【0023】得られた試料について、X線回折プロファ
イルを測定したところ、Ni−Fe磁性層は(100)
配向していた。
イルを測定したところ、Ni−Fe磁性層は(100)
配向していた。
【0024】図5にNi−Fe膜厚による磁気抵抗変化
率41および飽和磁界42の変化を示す。この図のよう
に、Ni−Fe膜厚を0.8〜5nmにすることによ
り、10%以上の磁気抵抗変化率が得られる。また、N
i−Fe膜厚を2.5nm以上にすることにより、64
kA/m(800Oe)以下の飽和磁界が得られる。従
って、10%以上の磁気抵抗変化率および64kA/m
(800Oe)以下の飽和磁界を同時に得るためには、
Ni−Fe膜厚を2.5〜5nmにすることが好まし
い。
率41および飽和磁界42の変化を示す。この図のよう
に、Ni−Fe膜厚を0.8〜5nmにすることによ
り、10%以上の磁気抵抗変化率が得られる。また、N
i−Fe膜厚を2.5nm以上にすることにより、64
kA/m(800Oe)以下の飽和磁界が得られる。従
って、10%以上の磁気抵抗変化率および64kA/m
(800Oe)以下の飽和磁界を同時に得るためには、
Ni−Fe膜厚を2.5〜5nmにすることが好まし
い。
【0025】Ni−Fe系合金のFeの濃度は、結晶磁
気異方性および薄膜磁歪の値を零近傍にするために、1
0〜30at%が好ましい。
気異方性および薄膜磁歪の値を零近傍にするために、1
0〜30at%が好ましい。
【0026】また、本実施例では、非磁性層としてCu
を用いた場合について述べたが、非磁性層として他の材
料を用いても、磁性層を(100)面配向させることに
より、本実施例と同様の結果を得ることができる。
を用いた場合について述べたが、非磁性層として他の材
料を用いても、磁性層を(100)面配向させることに
より、本実施例と同様の結果を得ることができる。
【0027】また、本実施例では、バッファ層としてF
eを用いたが、Ni−Fe層が(100)配向できれ
ば、どのような材料でも良い。
eを用いたが、Ni−Fe層が(100)配向できれ
ば、どのような材料でも良い。
【0028】〔実施例3〕(111)配向した多層膜お
よび(100)配向した多層膜を用いた磁気抵抗効果素
子を形成した。多層磁気抵抗効果膜の組成及び構造は実
施例1と同様である。図6に磁気抵抗効果素子の構造を
示す。磁気抵抗効果素子は、多層磁気抵抗効果膜23お
よび電極24をシールド層21、22で挟んだ構造を有
する。上記磁気抵抗効果素子に磁界を印加し、磁気抵抗
効果素子の電気抵抗率の変化を測定したところ、(11
1)配向した多層磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果
素子ほとんど磁気抵抗変化率を示さなかった。また、
(100)配向した多層磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵
抗効果素子は高い磁気抵抗変化率を示した。
よび(100)配向した多層膜を用いた磁気抵抗効果素
子を形成した。多層磁気抵抗効果膜の組成及び構造は実
施例1と同様である。図6に磁気抵抗効果素子の構造を
示す。磁気抵抗効果素子は、多層磁気抵抗効果膜23お
よび電極24をシールド層21、22で挟んだ構造を有
する。上記磁気抵抗効果素子に磁界を印加し、磁気抵抗
効果素子の電気抵抗率の変化を測定したところ、(11
1)配向した多層磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果
素子ほとんど磁気抵抗変化率を示さなかった。また、
(100)配向した多層磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵
抗効果素子は高い磁気抵抗変化率を示した。
【0029】〔実施例4〕実施例3で述べた磁気抵抗効
果素子を用い、磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドの構
造を以下に示す。図7は、記録再生分離型ヘッドの一部
分を切断した場合の斜視図である。多層磁気抵抗効果膜
31をシールド層32、33で挾んだ部分が再生ヘッド
として働き、コイル34を挾む下部磁極35、上部磁極
36の部分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果
膜31は実施例1に記載の多層膜からなる。Ni−Fe
磁性層の膜厚は4.0nm、Cu層の膜厚は1.0nm
とした。また、磁界検出方向のバイアス磁界印加のた
め、多層膜上にTaからなる導体層38を形成した。ま
た、電極39には、Cr/Cu/Crという多層構造の
材料を用いた。
果素子を用い、磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドの構
造を以下に示す。図7は、記録再生分離型ヘッドの一部
分を切断した場合の斜視図である。多層磁気抵抗効果膜
31をシールド層32、33で挾んだ部分が再生ヘッド
として働き、コイル34を挾む下部磁極35、上部磁極
36の部分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果
膜31は実施例1に記載の多層膜からなる。Ni−Fe
磁性層の膜厚は4.0nm、Cu層の膜厚は1.0nm
とした。また、磁界検出方向のバイアス磁界印加のた
め、多層膜上にTaからなる導体層38を形成した。ま
た、電極39には、Cr/Cu/Crという多層構造の
材料を用いた。
【0030】以下にこのヘッドの作製方法を示す。
【0031】Al2O3・TiCを主成分とする焼結体を
スライダ用の基板37とした。シールド層、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。上下のシー
ルド層32、33は1.0μm、下部磁極35、上部3
6は3.0μm、多層磁気抵抗効果膜全体の膜厚は約3
8nmである。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Al2O3を用いた。ギャップ層の膜厚
は、シールド層と磁気抵抗効果素子間で0.2μm、記
録磁極間では0.4μm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Al2
O3で形成した。コイル34には膜厚3μmのCuを使
用した。
スライダ用の基板37とした。シールド層、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。上下のシー
ルド層32、33は1.0μm、下部磁極35、上部3
6は3.0μm、多層磁気抵抗効果膜全体の膜厚は約3
8nmである。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Al2O3を用いた。ギャップ層の膜厚
は、シールド層と磁気抵抗効果素子間で0.2μm、記
録磁極間では0.4μm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Al2
O3で形成した。コイル34には膜厚3μmのCuを使
用した。
【0032】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、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、適切
なバイアス磁界を印加したためと考えられる。
行ったところ、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、適切
なバイアス磁界を印加したためと考えられる。
【0033】上記実施例ではバイアス法としてはシャン
トバイアス法を用いた場合を示したが、電流バイアス
法、永久磁石法、ソフトバイアス法、相互バイアス法な
ど別のバイアス法を使用しても同様な効果が得られる。
トバイアス法を用いた場合を示したが、電流バイアス
法、永久磁石法、ソフトバイアス法、相互バイアス法な
ど別のバイアス法を使用しても同様な効果が得られる。
【0034】ところで、磁気ヘッドが記録および再生能
力を同時に有している場合、基板に近い部分に記録用の
素子を形成すると、記録用素子の上部では、コイル、磁
極などの形成のために、大きな段差が生じる。この上
に、多層磁気抵抗効果膜を形成すると、段差の影響で多
層構造が乱れ、好ましくない。これに対し、図7のよう
に、基板に近い部分に再生用の磁気抵抗効果素子を形成
すると、比較的段差の少ない部分に磁気抵抗効果素子が
形成されるため、多層構造の乱れが生じにくい。これ
は、パーマロイ単層膜を用いた磁気抵抗効果素子とは本
質的に異なる現象である。
力を同時に有している場合、基板に近い部分に記録用の
素子を形成すると、記録用素子の上部では、コイル、磁
極などの形成のために、大きな段差が生じる。この上
に、多層磁気抵抗効果膜を形成すると、段差の影響で多
層構造が乱れ、好ましくない。これに対し、図7のよう
に、基板に近い部分に再生用の磁気抵抗効果素子を形成
すると、比較的段差の少ない部分に磁気抵抗効果素子が
形成されるため、多層構造の乱れが生じにくい。これ
は、パーマロイ単層膜を用いた磁気抵抗効果素子とは本
質的に異なる現象である。
【0035】以上の観点から、磁気ヘッドが記録および
再生能力を同時に有している場合、基板に近い部分に再
生用の磁気抵抗効果素子を形成することが好ましい。
再生能力を同時に有している場合、基板に近い部分に再
生用の磁気抵抗効果素子を形成することが好ましい。
【0036】また、同じ観点から、記録用の素子と、再
生用の磁気抵抗効果素子を同じ基板における他の場所に
形成すると、段差の少ない部分に磁気抵抗効果素子を形
成できる。
生用の磁気抵抗効果素子を同じ基板における他の場所に
形成すると、段差の少ない部分に磁気抵抗効果素子を形
成できる。
【0037】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気
ヘッド以外の磁界検出器にも用いることができる。
ヘッド以外の磁界検出器にも用いることができる。
【0038】また、さらに、上記磁気ヘッドを磁気記録
再生装置に用いることにより、高性能磁気記録再生装置
が得られる。
再生装置に用いることにより、高性能磁気記録再生装置
が得られる。
【0039】
【発明の効果】上述のように、非磁性層を積層した多層
膜を用いた磁気抵抗効果素子において、磁性層として面
心立方格子構造を有するNi−Fe系合金を用い、上記
磁性層の結晶の(100)面が基板と平行になるように
配向させることにより、高い磁気抵抗変化率が得られ
る。さらに、上記多層磁気抵抗効果膜は、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。
膜を用いた磁気抵抗効果素子において、磁性層として面
心立方格子構造を有するNi−Fe系合金を用い、上記
磁性層の結晶の(100)面が基板と平行になるように
配向させることにより、高い磁気抵抗変化率が得られ
る。さらに、上記多層磁気抵抗効果膜は、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】本発明の多層磁気抵抗効果膜のX線回折強度比
と磁気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
と磁気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
【図2】本発明の多層磁気抵抗効果膜の構造を示す断面
図である。
図である。
【図3】本発明の多層磁気抵抗効果膜におけるCu膜厚
による磁気抵抗変化率の振動を示すグラフである。
による磁気抵抗変化率の振動を示すグラフである。
【図4】本発明の多層磁気抵抗効果膜のX線回折プロフ
ァイルを示すグラフである。
ァイルを示すグラフである。
【図5】本発明の(100)面配向した多層膜のNi−
Fe膜厚と磁気抵抗変化率および飽和磁界との関係を示
すグラフである。
Fe膜厚と磁気抵抗変化率および飽和磁界との関係を示
すグラフである。
【図6】本発明の多層磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗
効果素子の構造を示す斜視図である。
効果素子の構造を示す斜視図である。
【図7】本発明の磁気ヘッドの構造を示す斜視図であ
る。
る。
11…磁性層、12…非磁性層、13…バッファ層、1
4…基板、21,22…シールド層、23…多層磁気抵
抗効果膜、24…電極、31…多層磁気抵抗効果膜、3
2,33…シールド層、34…コイル、35…下部磁
極、36…上部磁極、37…基体、38…導体層、39
…電極、41…磁気抵抗変化率、42…飽和磁界。
4…基板、21,22…シールド層、23…多層磁気抵
抗効果膜、24…電極、31…多層磁気抵抗効果膜、3
2,33…シールド層、34…コイル、35…下部磁
極、36…上部磁極、37…基体、38…導体層、39
…電極、41…磁気抵抗変化率、42…飽和磁界。
Claims (14)
- 【請求項1】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を用い
た多層磁気抵抗効果膜において、上記磁性層が面心立方
格子構造を有するNi−Fe系合金であり、上記磁性層
の結晶の(100)面が基板と平行になるように配向し
ていることを特徴とする多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項2】上記Ni−Fe系合金層の一層当りの膜厚
が2.5〜5nmであることを特徴とする請求項1記載
の多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項3】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を用い
た多層磁気抵抗効果膜において、上記磁性層が面心立方
格子構造を有するNi−Fe系合金であり、上記磁性層
の結晶の(200)面によるX線回折強度I200と結晶
の(111)面によるX線回折強度I111の強度の関係
が、I200/(I111+I200)≧0.4であることを特
徴とする多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項4】上記Ni−Fe系合金層の一層当りの膜厚
が2.5〜5nmであることを特徴とする請求項3記載
の多層磁気抵抗効果膜。 - 【請求項5】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有す
る磁気抵抗効果素子において、上記磁性層が面心立方格
子構造を有するNi−Fe系合金であり、上記磁性層の
結晶の(100)面が基板と平行になるように配向して
いる多層磁気抵抗効果膜を少なくとも一部に用いたこと
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項6】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有す
る磁気抵抗効果素子において、上記磁性層が面心立方格
子構造を有するNi−Fe系合金であり、上記磁性層の
結晶の(200)面によるX線回折強度I200と結晶の
(111)面によるX線回折強度I111の強度の関係
が、I200/(I111+I200)≧0.4である多層磁気
抵抗効果膜を少なくとも一部に用いたことを特徴とする
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項7】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有す
る磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドにおいて、上記
磁性層が面心立方格子構造を有するNi−Fe系合金で
あり、上記磁性層の結晶の(100)面が基板と平行に
なるように配向している多層磁気抵抗効果膜を少なくと
も一部に用いた磁気抵抗効果素子を少なくとも一部に用
いたことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項8】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有す
る磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドにおいて、上記
磁性層が面心立方格子構造を有するNi−Fe系合金で
あり、上記磁性層の結晶の(200)面によるX線回折
強度I200と結晶の(111)面によるX線回折強度I
111の強度の関係が、I200/(I111+I200)≧0.4
である多層磁気抵抗効果膜を少なくとも一部に用いた磁
気抵抗効果素子を少なくとも一部に用いたことを特徴と
する磁気ヘッド。 - 【請求項9】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有す
る磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドにおいて、上記
磁性層が面心立方格子構造を有するNi−Fe系合金で
あり、上記磁性層の結晶の(100)面が基板と平行に
なるように配向していることを特徴とする多層磁気抵抗
効果膜を少なくとも一部に用いた磁気抵抗効果素子と誘
導型磁気ヘッドを組み合わせたことを特徴とする複合型
磁気ヘッド。 - 【請求項10】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有
する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドにおいて、上
記磁性層が面心立方格子構造を有するNi−Fe系合金
であり、上記磁性層の結晶の(200)面によるX線回
折強度I200と結晶の(111)面によるX線回折強度
I111の強度の関係が、I200/(I111+I200)≧0.
4である多層磁気抵抗効果膜を少なくとも一部に用いた
磁気抵抗効果素子と誘導型磁気ヘッドを組み合わせたこ
とを特徴とする複合型磁気ヘッド。 - 【請求項11】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有
する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドを備えた装置
において、上記磁性層が面心立方格子構造を有するNi
−Fe系合金であり、上記磁性層の結晶の(100)面
が基板と平行になるように配向している多層磁気抵抗効
果膜を少なくとも一部に用いた磁気抵抗効果素子を少な
くとも一部に用いた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。 - 【請求項12】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有
する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドを備えた装置
において、上記磁性層が面心立方格子構造を有するNi
−Fe系合金であり、上記磁性層の結晶の(200)面
によるX線回折強度I200と結晶の(111)面による
X線回折強度I111の強度の関係が、I200/(I111+
I200)≧0.4である多層磁気抵抗効果膜を少なくと
も一部に用いた磁気抵抗効果素子を少なくとも一部に用
いた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。 - 【請求項13】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有
する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドを備えた装置
において、上記磁性層が面心立方格子構造を有するNi
−Fe系合金であり、上記磁性層の結晶の(100)面
が基板と平行になるように配向していることを特徴とす
る多層磁気抵抗効果膜を少なくとも一部に用いた磁気抵
抗効果素子と誘導型磁気ヘッドを組み合わせた複合型磁
気ヘッドを用いたことを特徴とする磁気記録再生装置。 - 【請求項14】磁性層と非磁性層を積層した多層膜を有
する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドを備えた装置
において、上記磁性層が面心立方格子構造を有するNi
−Fe系合金であり、上記磁性層の結晶の(200)面
によるX線回折強度I200と結晶の(111)面による
X線回折強度I111の強度の関係が、I200/(I111+
I200)≧0.4である多層磁気抵抗効果膜を少なくと
も一部に用いた磁気抵抗効果素子と誘導型磁気ヘッドを
組み合わせた複合型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 |
|---|---|---|---|
| JP21396292A JPH0661048A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21396292A JPH0661048A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661048A true JPH0661048A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16647951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21396292A Pending JPH0661048A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0661048A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316549A (ja) * | 1994-05-02 | 1996-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気抵抗効果素子、これを用いた磁気抵抗効果型ヘッド、メモリー素子、及び増幅素子 |
| US5850318A (en) * | 1995-06-06 | 1998-12-15 | Seagate Technology, Inc. | Slotless spindle motor for disc drive |
| US6256222B1 (en) | 1994-05-02 | 2001-07-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect device, and magnetoresistaance effect type head, memory device, and amplifying device using the same |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP21396292A patent/JPH0661048A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316549A (ja) * | 1994-05-02 | 1996-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気抵抗効果素子、これを用いた磁気抵抗効果型ヘッド、メモリー素子、及び増幅素子 |
| US6111782A (en) * | 1994-05-02 | 2000-08-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect device, and magnetoresistance effect type head, memory device, and amplifying device using the same |
| US6256222B1 (en) | 1994-05-02 | 2001-07-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect device, and magnetoresistaance effect type head, memory device, and amplifying device using the same |
| US5850318A (en) * | 1995-06-06 | 1998-12-15 | Seagate Technology, Inc. | Slotless spindle motor for disc drive |
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