JPH0969211A - 磁気抵抗効果膜，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気抵抗効果膜，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置Info
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- JPH0969211A JPH0969211A JP7221430A JP22143095A JPH0969211A JP H0969211 A JPH0969211 A JP H0969211A JP 7221430 A JP7221430 A JP 7221430A JP 22143095 A JP22143095 A JP 22143095A JP H0969211 A JPH0969211 A JP H0969211A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
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- 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
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
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Abstract
(57)【要約】
【構成】磁性層と交換結合する反強磁性層として、組成
の異なる２層のＭｎ−Ｉｒ系合金を用いる。二つの磁性
層を非磁性層で挾み、一方の磁性層が反強磁性層と交換
結合した磁気抵抗効果膜でも、同様とする。 【効果】耐食性，耐熱性に優れ、磁性層と反強磁性層と
が強く交換結合する磁気抵抗効果膜が得られる。また、
磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド
は、優れた再生特性を示す。
の異なる２層のＭｎ−Ｉｒ系合金を用いる。二つの磁性
層を非磁性層で挾み、一方の磁性層が反強磁性層と交換
結合した磁気抵抗効果膜でも、同様とする。 【効果】耐食性，耐熱性に優れ、磁性層と反強磁性層と
が強く交換結合する磁気抵抗効果膜が得られる。また、
磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド
は、優れた再生特性を示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気抵抗効果膜及びこれ
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。
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】再生用磁気ヘッドに用いる磁気抵抗効果
素子には、多数の磁区の挙動により生じるバルクハウゼ
ンノイズが問題になる。バルクハウゼンノイズを抑制す
るためには、磁気抵抗効果素子の磁区を単磁区化するこ
とが有効である。アイイーイーイー トランザクション
ズ オン マグネティクス（IEEE Transactions on M
agnetics ），第１４巻，第５号，５２１〜５２３ペー
ジに記載のように、磁性層と反強磁性層とを交換結合さ
せることにより、磁気抵抗効果素子の磁区を単磁区化
し、バルクハウゼンノイズを抑制している。
素子には、多数の磁区の挙動により生じるバルクハウゼ
ンノイズが問題になる。バルクハウゼンノイズを抑制す
るためには、磁気抵抗効果素子の磁区を単磁区化するこ
とが有効である。アイイーイーイー トランザクション
ズ オン マグネティクス（IEEE Transactions on M
agnetics ），第１４巻，第５号，５２１〜５２３ペー
ジに記載のように、磁性層と反強磁性層とを交換結合さ
せることにより、磁気抵抗効果素子の磁区を単磁区化
し、バルクハウゼンノイズを抑制している。
【０００３】また、磁気記録の高密度化に伴い、現在使
われているＮｉ−Ｆｅ合金を用いた磁気抵抗効果素子よ
りも高い磁気抵抗効果を示す材料が求められている。フ
ィジカル・レビュー・Ｂ（Pysical Review B），第４３
巻，第１号，1297〜1300ページに記載のように、２層の
磁性層を非磁性層で分離し、一方の磁性層と反強磁性層
とが交換結合しており、二つの磁性層の磁化の向きによ
り磁気抵抗効果が生じる多層膜が考案されている。この
多層膜において、低磁界で高い磁気抵抗変化が得られて
いる。
われているＮｉ−Ｆｅ合金を用いた磁気抵抗効果素子よ
りも高い磁気抵抗効果を示す材料が求められている。フ
ィジカル・レビュー・Ｂ（Pysical Review B），第４３
巻，第１号，1297〜1300ページに記載のように、２層の
磁性層を非磁性層で分離し、一方の磁性層と反強磁性層
とが交換結合しており、二つの磁性層の磁化の向きによ
り磁気抵抗効果が生じる多層膜が考案されている。この
多層膜において、低磁界で高い磁気抵抗変化が得られて
いる。
【０００４】上述の二つの論文に述べられているよう
に、Ｎｉ−Ｆｅ膜と交換結合する反強磁性膜としては、
Ｆｅ−Ｍｎ系合金が知られている。しかし、Ｆｅ−Ｍｎ
系反強磁性膜は、耐食性が悪いという問題がある。
に、Ｎｉ−Ｆｅ膜と交換結合する反強磁性膜としては、
Ｆｅ−Ｍｎ系合金が知られている。しかし、Ｆｅ−Ｍｎ
系反強磁性膜は、耐食性が悪いという問題がある。
【０００５】また、第１５回応用磁気学会学術講演概要
集、４０ページには、反強磁性膜として、ＮｉＯを用い
ている。しかし、ＮｉＯ層厚を厚くしないとＮｉ−Ｆｅ
磁性層との交換結合が得られない。また、ＮｉＯが酸化
物であるので、電気伝導性がほとんどなく、磁気ヘッド
に用いるための電極形成が難しい。
集、４０ページには、反強磁性膜として、ＮｉＯを用い
ている。しかし、ＮｉＯ層厚を厚くしないとＮｉ−Ｆｅ
磁性層との交換結合が得られない。また、ＮｉＯが酸化
物であるので、電気伝導性がほとんどなく、磁気ヘッド
に用いるための電極形成が難しい。
【０００６】特開平6−76247号公報に記載の「磁気抵抗
センサ」では、反強磁性層にＮｉ−Ｍｎ系合金を用いる
ことにより、磁性層との交換結合が得られている。しか
し、Ｎｉ−Ｍｎ系合金が磁性層と交換結合するために
は、Ｎｉ−Ｍｎ系合金の膜厚を厚くし、成膜後２５０℃
程度の熱処理を長時間する必要がある。
センサ」では、反強磁性層にＮｉ−Ｍｎ系合金を用いる
ことにより、磁性層との交換結合が得られている。しか
し、Ｎｉ−Ｍｎ系合金が磁性層と交換結合するために
は、Ｎｉ−Ｍｎ系合金の膜厚を厚くし、成膜後２５０℃
程度の熱処理を長時間する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】磁性層と反強磁性層と
を交換結合させた磁気抵抗効果膜を、磁気抵抗効果素
子，磁気ヘッド等の応用に用いる場合、反強磁性材料
は、耐熱性，耐食性に優れ、磁性層との高い結合磁界が
得られ、かつ容易に作製できることが重要である。しか
し、これまでに開示されている反強磁性材料において、
上記の条件を十分に満たす材料はほとんどない。
を交換結合させた磁気抵抗効果膜を、磁気抵抗効果素
子，磁気ヘッド等の応用に用いる場合、反強磁性材料
は、耐熱性，耐食性に優れ、磁性層との高い結合磁界が
得られ、かつ容易に作製できることが重要である。しか
し、これまでに開示されている反強磁性材料において、
上記の条件を十分に満たす材料はほとんどない。
【０００８】本発明の目的は、上述の磁気抵抗効果膜の
問題の解決方法を提供することにある。
問題の解決方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の材
料及び膜厚を有する磁性層，反強磁性層を積層した多層
磁気抵抗効果膜について研究を行った結果、磁性層と反
強磁性層からなる磁気抵抗効果膜において、上記反強磁
性層を組成の異なる２層以上の多層構造とすることによ
り、耐熱性，耐食性に優れ、磁性層との交換結合が容易
に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
料及び膜厚を有する磁性層，反強磁性層を積層した多層
磁気抵抗効果膜について研究を行った結果、磁性層と反
強磁性層からなる磁気抵抗効果膜において、上記反強磁
性層を組成の異なる２層以上の多層構造とすることによ
り、耐熱性，耐食性に優れ、磁性層との交換結合が容易
に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】すなわち、磁性層と反強磁性層からなる磁
気抵抗効果膜において、上記反強磁性層として、組成の
異なる２層のＭｎ−Ｉｒ層を形成することにより、耐熱
性，耐食性に優れ、磁性層と反強磁性層とが強く交換結
合する磁気抵抗効果膜が容易に作製できる。また、この
磁気抵抗効果膜は、面心立方構造を示し、（１１１）面
が基板に対し平行に成長する時、反強磁性層と強磁性層
とが強く交換結合する。さらに、上記Ｍｎ−Ｉｒ合金
に、Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，
Ｒｈ，Ｒｕから選ばれる元素を添加することにより、磁
性層と反強磁性層との結合磁界、および耐熱性を向上さ
せることができる。上記磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵
抗効果素子は、バルクハウゼンノイズを示さない。
気抵抗効果膜において、上記反強磁性層として、組成の
異なる２層のＭｎ−Ｉｒ層を形成することにより、耐熱
性，耐食性に優れ、磁性層と反強磁性層とが強く交換結
合する磁気抵抗効果膜が容易に作製できる。また、この
磁気抵抗効果膜は、面心立方構造を示し、（１１１）面
が基板に対し平行に成長する時、反強磁性層と強磁性層
とが強く交換結合する。さらに、上記Ｍｎ−Ｉｒ合金
に、Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，
Ｒｈ，Ｒｕから選ばれる元素を添加することにより、磁
性層と反強磁性層との結合磁界、および耐熱性を向上さ
せることができる。上記磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵
抗効果素子は、バルクハウゼンノイズを示さない。
【００１１】また、二つの磁性層を非磁性層で分割し、
一方の磁性層と反強磁性層とが接している多層膜であ
り、非磁性層で分割された磁性層の磁化の相対的な向き
により磁気抵抗効果が生じる磁気抵抗効果膜において、
反強磁性層として上記のように組成の異なる２層のＭｎ
−Ｉｒ合金を用いることにより、耐熱性，耐食性に優れ
た磁気抵抗効果膜が容易に作製できる。上記磁気抵抗効
果膜を用いることにより、低磁界で高い磁気抵抗変化を
有する磁気抵抗効果素子が得られる。
一方の磁性層と反強磁性層とが接している多層膜であ
り、非磁性層で分割された磁性層の磁化の相対的な向き
により磁気抵抗効果が生じる磁気抵抗効果膜において、
反強磁性層として上記のように組成の異なる２層のＭｎ
−Ｉｒ合金を用いることにより、耐熱性，耐食性に優れ
た磁気抵抗効果膜が容易に作製できる。上記磁気抵抗効
果膜を用いることにより、低磁界で高い磁気抵抗変化を
有する磁気抵抗効果素子が得られる。
【００１２】また、上記磁気抵抗効果素子は、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が得ら
れる。
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が得ら
れる。
【００１３】
【作用】上述のように、磁性層と反強磁性層からなる磁
気抵抗効果膜において、反強磁性層として組成の異なる
２層のＭｎ−Ｉｒ合金を用いることにより、耐熱性，耐
食性に優れ、磁性層と反強磁性層とが強く交換結合した
磁気抵抗効果膜が容易に作製できる。この結果、磁気抵
抗効果素子のバルクハウゼンノイズを抑制することがで
きる。また、この方法は、二つの磁性層を非磁性層で分
割し、一方の磁性層に反強磁性層が接しており、二つの
磁性層の磁化の向きにより磁気抵抗効果の生じる磁気抵
抗効果膜にも応用できる。さらに、磁気抵抗効果素子
は、磁界センサ，磁気ヘッドなどに好適である。また、
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置が得られる。
気抵抗効果膜において、反強磁性層として組成の異なる
２層のＭｎ−Ｉｒ合金を用いることにより、耐熱性，耐
食性に優れ、磁性層と反強磁性層とが強く交換結合した
磁気抵抗効果膜が容易に作製できる。この結果、磁気抵
抗効果素子のバルクハウゼンノイズを抑制することがで
きる。また、この方法は、二つの磁性層を非磁性層で分
割し、一方の磁性層に反強磁性層が接しており、二つの
磁性層の磁化の向きにより磁気抵抗効果の生じる磁気抵
抗効果膜にも応用できる。さらに、磁気抵抗効果素子
は、磁界センサ，磁気ヘッドなどに好適である。また、
磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再生装
置が得られる。
【００１４】
＜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、１／１０4Ｐａ、スパ
ッタリング時のＡｒ圧力は０.０２Ｐａである。また、
膜形成速度は、０.０２ｎｍ／ｓ 以下である。形成した
多層膜の断面構造を図１に示す。基板１１にはＳｉ（１
００）単結晶を用いた。また、バッファ層１２として、
厚さ１０ｎｍのＺｒを用いた。磁性層１３には、厚さ２
０ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を用いた。また、反
強磁性層１４には、厚さ５０ｎｍのＭｎ−Ｉｒ合金を用
い、組成を変化させた。保護層１５には、厚さ５ｎｍの
Ｚｒを用いた。なお、この試料は熱処理を行っていな
い。
ング法を用いた。到達真空度は、１／１０4Ｐａ、スパ
ッタリング時のＡｒ圧力は０.０２Ｐａである。また、
膜形成速度は、０.０２ｎｍ／ｓ 以下である。形成した
多層膜の断面構造を図１に示す。基板１１にはＳｉ（１
００）単結晶を用いた。また、バッファ層１２として、
厚さ１０ｎｍのＺｒを用いた。磁性層１３には、厚さ２
０ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を用いた。また、反
強磁性層１４には、厚さ５０ｎｍのＭｎ−Ｉｒ合金を用
い、組成を変化させた。保護層１５には、厚さ５ｎｍの
Ｚｒを用いた。なお、この試料は熱処理を行っていな
い。
【００１５】図２にＭｎ−Ｉｒ組成に対するＮｉ−Ｆｅ
層との結合磁界の変化を示す。ここで、結合磁界とは、
磁界を容易軸方向に印加した時の磁化曲線がゼロ磁界か
らシフトした磁界と定義する。また、図３にはＭｎ−Ｉ
ｒ組成に対するブロッキング温度（結合磁界がゼロにな
る温度）の変化を示す。図２に示すように、磁性層と非
磁性層との結合磁界はＩｒ濃度が２０ａｔ％付近のとき
最大を示すが、図３に示すように、ブロッキング温度は
Ｉｒ濃度が４０ａｔ％付近のとき最大を示す。
層との結合磁界の変化を示す。ここで、結合磁界とは、
磁界を容易軸方向に印加した時の磁化曲線がゼロ磁界か
らシフトした磁界と定義する。また、図３にはＭｎ−Ｉ
ｒ組成に対するブロッキング温度（結合磁界がゼロにな
る温度）の変化を示す。図２に示すように、磁性層と非
磁性層との結合磁界はＩｒ濃度が２０ａｔ％付近のとき
最大を示すが、図３に示すように、ブロッキング温度は
Ｉｒ濃度が４０ａｔ％付近のとき最大を示す。
【００１６】図４はＭｎ−Ｉｒ組成に対する、Ｎｉ−Ｆ
ｅのｆｃｃ（１１１）面間隔及びＭｎ−Ｉｒのｆｃｃ
（１１１）面間隔の変化を示す。図４に見るように、Ｉ
ｒ濃度が高くなるに従い、Ｎｉ−Ｆｅ合金の格子間隔と
Ｍｎ−Ｉｒ合金の格子間隔のミスマッチが大きくなって
おり、これが結合磁界低下の原因と考えられる。しか
し、Ｉｒ濃度が高い方が、ブロッキング温度が高くなっ
ている。
ｅのｆｃｃ（１１１）面間隔及びＭｎ−Ｉｒのｆｃｃ
（１１１）面間隔の変化を示す。図４に見るように、Ｉ
ｒ濃度が高くなるに従い、Ｎｉ−Ｆｅ合金の格子間隔と
Ｍｎ−Ｉｒ合金の格子間隔のミスマッチが大きくなって
おり、これが結合磁界低下の原因と考えられる。しか
し、Ｉｒ濃度が高い方が、ブロッキング温度が高くなっ
ている。
【００１７】そこで、同様な方法で、以下の多層膜を作
製した。図５に多層膜の構造を示す。基板２１にはＳｉ
(１００)単結晶を用いた。バッファ層２２として、厚さ
５ｎｍのＺｒを用いた。磁性層２３として、厚さ１０ｎ
ｍのＮｉ−１９ａｔ％Ｆｅ合金を用いた。反強磁性層２
４，２５として、それぞれＭｎ−２０ａｔ％，Ｍｎ−４
０ａｔ％Ｉｒを用いた。ここで、反強磁性層２４と２５
との合計膜厚を２０ｎｍ一定とし、その膜厚を変化させ
た。さらに、保護膜２６として、厚さ５ｎｍのＺｒを用
いた。なお、この試料は熱処理を行っていない。
製した。図５に多層膜の構造を示す。基板２１にはＳｉ
(１００)単結晶を用いた。バッファ層２２として、厚さ
５ｎｍのＺｒを用いた。磁性層２３として、厚さ１０ｎ
ｍのＮｉ−１９ａｔ％Ｆｅ合金を用いた。反強磁性層２
４，２５として、それぞれＭｎ−２０ａｔ％，Ｍｎ−４
０ａｔ％Ｉｒを用いた。ここで、反強磁性層２４と２５
との合計膜厚を２０ｎｍ一定とし、その膜厚を変化させ
た。さらに、保護膜２６として、厚さ５ｎｍのＺｒを用
いた。なお、この試料は熱処理を行っていない。
【００１８】図６に、Ｍｎ−４０ａｔ％Ｉｒ層厚に対す
る、結合磁界の変化を示す。さらに、図７には、Ｍｎ−
４０ａｔ％Ｉｒ層厚に対する、ブロッキング温度の変化
を示す。図のように、組成の異なるＭｎ−Ｉｒ合金の多
層構造を用いることにより、Ｍｎ−Ｉｒ合金単層膜の場
合と比較して、高い結合磁界及び高いブロッキング温度
を有する膜が得られる。
る、結合磁界の変化を示す。さらに、図７には、Ｍｎ−
４０ａｔ％Ｉｒ層厚に対する、ブロッキング温度の変化
を示す。図のように、組成の異なるＭｎ−Ｉｒ合金の多
層構造を用いることにより、Ｍｎ−Ｉｒ合金単層膜の場
合と比較して、高い結合磁界及び高いブロッキング温度
を有する膜が得られる。
【００１９】本実施例では、Ｚｒバッファ層を用いてい
るが、周期率表上の他のIVａ族金属元素，Ｖａ族金属元
素（Ｔｉ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ）を用いても同様な効
果が得られる。バッファ層を用いることにより、磁性層
の膜厚が薄くても磁性層が（１１１）配向し、反強磁性
層と交換結合する。また、磁性層の膜厚が十分厚く、磁
性層が（１１１）配向を示す場合には、バッファ層を用
いる必要はない。
るが、周期率表上の他のIVａ族金属元素，Ｖａ族金属元
素（Ｔｉ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ）を用いても同様な効
果が得られる。バッファ層を用いることにより、磁性層
の膜厚が薄くても磁性層が（１１１）配向し、反強磁性
層と交換結合する。また、磁性層の膜厚が十分厚く、磁
性層が（１１１）配向を示す場合には、バッファ層を用
いる必要はない。
【００２０】さらに、本実施例では、磁性層としてＮｉ
−Ｆｅ系合金を使用したが、他の面心立方構造を有する
磁性層を用いても、同様な結果が得られる。しかし、磁
気ヘッド等の応用を考えた場合、磁性層は軟磁性を示す
ことが必要であり、磁性層として、Ｎｉ−Ｆｅ系合金，
Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いることが好ましい。
−Ｆｅ系合金を使用したが、他の面心立方構造を有する
磁性層を用いても、同様な結果が得られる。しかし、磁
気ヘッド等の応用を考えた場合、磁性層は軟磁性を示す
ことが必要であり、磁性層として、Ｎｉ−Ｆｅ系合金，
Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いることが好ましい。
【００２１】＜実施例２＞実施例１と同様の方法で多層
膜を形成した。形成した多層膜の断面構造を図５に示
す。基板２１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。バッ
ファ層２２として、厚さ５ｎｍのＺｒを用いた。磁性層
２３として、厚さ１０ｎｍのＮｉ−１９ａｔ％Ｆｅ合金
を用いた。反強磁性層２４および２５として、膜厚が１
０ｎｍである様々な組成のＭｎ−Ｉｒを主成分とする合
金を用いた。さらに、保護膜２６として、厚さ５ｎｍの
Ｚｒを用いた。なお、この試料は熱処理を行っていな
い。
膜を形成した。形成した多層膜の断面構造を図５に示
す。基板２１にはＳｉ（１００）単結晶を用いた。バッ
ファ層２２として、厚さ５ｎｍのＺｒを用いた。磁性層
２３として、厚さ１０ｎｍのＮｉ−１９ａｔ％Ｆｅ合金
を用いた。反強磁性層２４および２５として、膜厚が１
０ｎｍである様々な組成のＭｎ−Ｉｒを主成分とする合
金を用いた。さらに、保護膜２６として、厚さ５ｎｍの
Ｚｒを用いた。なお、この試料は熱処理を行っていな
い。
【００２２】表１に多層膜の結合磁界及びブロッキング
温度を示す。本実施例のように、反強磁性層を組み合わ
せることにより、結合磁界及びブロッキング温度を向上
させることができる。
温度を示す。本実施例のように、反強磁性層を組み合わ
せることにより、結合磁界及びブロッキング温度を向上
させることができる。
【００２３】
【表１】
【００２４】＜実施例３＞本発明のバルクハウゼンノイ
ズを抑制するための反強磁性材料を用いた磁気抵抗効果
素子を形成した。図８に、本発明の磁気抵抗効果素子の
膜構造を示す。図８の基板２１には、ガラス基板を用い
た。バッファ層２２として、厚さ５ｎｍのＨｆを用い
た。磁性層２３には、厚さ１０ｎｍのＮｉ−１９ａｔ％
Ｆｅ合金を用いた。反強磁性層２４には、厚さ１０ｎｍ
のＭｎ−２０ａｔ％Ｉｒを用いた。反強磁性層２５には
厚さ１０ｎｍのＭｎ−４０ａｔ％Ｉｒを用いた。電極３
６には、厚さ３００ｎｍのＣｕを用いた。
ズを抑制するための反強磁性材料を用いた磁気抵抗効果
素子を形成した。図８に、本発明の磁気抵抗効果素子の
膜構造を示す。図８の基板２１には、ガラス基板を用い
た。バッファ層２２として、厚さ５ｎｍのＨｆを用い
た。磁性層２３には、厚さ１０ｎｍのＮｉ−１９ａｔ％
Ｆｅ合金を用いた。反強磁性層２４には、厚さ１０ｎｍ
のＭｎ−２０ａｔ％Ｉｒを用いた。反強磁性層２５には
厚さ１０ｎｍのＭｎ−４０ａｔ％Ｉｒを用いた。電極３
６には、厚さ３００ｎｍのＣｕを用いた。
【００２５】図９に磁気抵抗効果素子の構造を示す。磁
気抵抗効果素子は、図８で示した磁気抵抗効果膜４１お
よび電極４２で構成されたものが、シールド層４３，４
４で挟まれた構造を有する。本発明の磁気抵抗効果素子
を用いた場合、バルクハウゼンノイズが発生せず、反強
磁性層にＦｅ−Ｍｎを用いた磁気抵抗効果素子と同様な
効果が得られた。
気抵抗効果素子は、図８で示した磁気抵抗効果膜４１お
よび電極４２で構成されたものが、シールド層４３，４
４で挟まれた構造を有する。本発明の磁気抵抗効果素子
を用いた場合、バルクハウゼンノイズが発生せず、反強
磁性層にＦｅ−Ｍｎを用いた磁気抵抗効果素子と同様な
効果が得られた。
【００２６】＜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１０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
５１をシールド層５２，５３で挾んだ部分が再生ヘッド
として働き、コイル５４を挾む下部磁極５５，上部磁極
５６の部分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果
膜５１は実施例３に記載の多層膜からなる。また、電極
５８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１０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
５１をシールド層５２，５３で挾んだ部分が再生ヘッド
として働き、コイル５４を挾む下部磁極５５，上部磁極
５６の部分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果
膜５１は実施例３に記載の多層膜からなる。また、電極
５８には、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用
いた。
【００２７】以下にこのヘッドの作製方法を示す。
【００２８】Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣを主成分とする焼結体を
スライダ用の基板５７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５２，５３は１.０μｍ、下部・上部磁極５５，
５６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Ａｌ
2Ｏ3で形成した。コイル５４には膜厚３μｍのＣｕを使
用した。
スライダ用の基板５７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５２，５３は１.０μｍ、下部・上部磁極５５，
５６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Ａｌ
2Ｏ3で形成した。コイル５４には膜厚３μｍのＣｕを使
用した。
【００２９】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、バルクハウゼンノイイズを示さず、良好
な再生特性を示した。
行ったところ、バルクハウゼンノイイズを示さず、良好
な再生特性を示した。
【００３０】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。
【００３１】＜実施例５＞実施例４で述べた本発明の磁
気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。図１１
に磁気ディスク装置の構造の概略図を示す。
気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。図１１
に磁気ディスク装置の構造の概略図を示す。
【００３２】磁気記録媒体６１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６３の記録ヘッドのトラック幅は
３μｍ，再生ヘッドのトラック幅は２μｍとした。磁気
ヘッド６３には、再生時にバルクハウゼンノイズを発生
しない実施例４で用いた磁気ヘッドを用いているため、
エラーレートの低い磁気ディスク装置が得られた。ここ
で、図の６４はヘッド駆動部、６５は信号処理系であ
る。
７５Ｔ のＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｔａ系合金からなる材料
を用いた。磁気ヘッド６３の記録ヘッドのトラック幅は
３μｍ，再生ヘッドのトラック幅は２μｍとした。磁気
ヘッド６３には、再生時にバルクハウゼンノイズを発生
しない実施例４で用いた磁気ヘッドを用いているため、
エラーレートの低い磁気ディスク装置が得られた。ここ
で、図の６４はヘッド駆動部、６５は信号処理系であ
る。
【００３３】＜実施例６＞実施例１と同様の方法で、多
層膜を形成した。形成した多層膜の断面構造を図１２に
示す。基板７１にはＳｉ(１００)単結晶基板を用いた。
バッファ層７２には厚さ５ｎｍのＺｒを用いた。磁性層
７３及び７５には厚さ５ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−
１８ａｔ％Ｃｏを用いた。非磁性層７４には厚さ２.５
ｎｍ のＣｕを用いた。反強磁性層７６，７７にはそれ
ぞれ厚さ１０ｎｍのＭｎ−２０ａｔ％Ｉｒおよび厚さ１
０ｎｍのＭｎ−４０ａｔ％Ｉｒ合金を用いた。保護膜７
８には厚さ５ｎｍのＺｒを用いた。
層膜を形成した。形成した多層膜の断面構造を図１２に
示す。基板７１にはＳｉ(１００)単結晶基板を用いた。
バッファ層７２には厚さ５ｎｍのＺｒを用いた。磁性層
７３及び７５には厚さ５ｎｍのＮｉ−１６ａｔ％Ｆｅ−
１８ａｔ％Ｃｏを用いた。非磁性層７４には厚さ２.５
ｎｍ のＣｕを用いた。反強磁性層７６，７７にはそれ
ぞれ厚さ１０ｎｍのＭｎ−２０ａｔ％Ｉｒおよび厚さ１
０ｎｍのＭｎ−４０ａｔ％Ｉｒ合金を用いた。保護膜７
８には厚さ５ｎｍのＺｒを用いた。
【００３４】図１３に多層膜の磁気抵抗効果曲線を示
す。図のように、約２.３％ 程度の磁気抵抗変化率が得
られた。また、多層膜の構造をＸ線回折法により調べた
ところ、多層膜はＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層、Ｃｕ層の面心立
方構造の強い（１１１）回折ピークがおよび、Ｍｎ−Ｉ
ｒ層の面心立方構造の（１１１）回折ピークが観測され
た。
す。図のように、約２.３％ 程度の磁気抵抗変化率が得
られた。また、多層膜の構造をＸ線回折法により調べた
ところ、多層膜はＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ層、Ｃｕ層の面心立
方構造の強い（１１１）回折ピークがおよび、Ｍｎ−Ｉ
ｒ層の面心立方構造の（１１１）回折ピークが観測され
た。
【００３５】また、本実施例では、バッファ層７２とし
てＺｒを用いたが、周期律表上のIVａ族金属元素，Ｖａ
族金属元素、あるいはこれらを主成分とする合金からな
る非磁性金属であれば、実施例と同様の効果が得られ
る。
てＺｒを用いたが、周期律表上のIVａ族金属元素，Ｖａ
族金属元素、あるいはこれらを主成分とする合金からな
る非磁性金属であれば、実施例と同様の効果が得られ
る。
【００３６】また、本実施例では、非磁性層としてＣｕ
を用いたが、電気抵抗の低いＡｕ，Ａｇを用いても同様
な結果が得られる。しかし、磁性層として３ｄ遷移金属
元素を用いる場合には、磁性層とのフェルミ面のマッチ
ングの観点から、非磁性層はＣｕであることが好まし
い。
を用いたが、電気抵抗の低いＡｕ，Ａｇを用いても同様
な結果が得られる。しかし、磁性層として３ｄ遷移金属
元素を用いる場合には、磁性層とのフェルミ面のマッチ
ングの観点から、非磁性層はＣｕであることが好まし
い。
【００３７】さらに、本実施例では、磁性層としてＮｉ
−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いたが、他の面心立方構造を有
する磁性層を用いても、実施例と同様な結果が得られ
る。しかし、反強磁性層に接していない磁性層は、軟磁
気特性を示すことが重要であり、磁性層としては、Ｎｉ
−Ｆｅ系合金，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いることが
好ましい。また、磁性層と非磁性層との界面に、磁性層
の軟磁気特性を劣化させない程度の薄いＣｏ層あるいは
Ｃｏを主成分とするＣｏ合金層を用いることにより、更
に高い磁気抵抗変化率が得られる。
−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いたが、他の面心立方構造を有
する磁性層を用いても、実施例と同様な結果が得られ
る。しかし、反強磁性層に接していない磁性層は、軟磁
気特性を示すことが重要であり、磁性層としては、Ｎｉ
−Ｆｅ系合金，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金を用いることが
好ましい。また、磁性層と非磁性層との界面に、磁性層
の軟磁気特性を劣化させない程度の薄いＣｏ層あるいは
Ｃｏを主成分とするＣｏ合金層を用いることにより、更
に高い磁気抵抗変化率が得られる。
【００３８】＜実施例７＞実施例６に述べた多層膜を用
い、磁気抵抗効果素子を形成した。構造を図９に示す。
磁気抵抗効果素子は、多層磁気抵抗効果膜４１及び電極
４２をシールド層４３，４４で挟んだ構造を有する。磁
気抵抗効果素子に磁界を印加し、電気抵抗率の変化を測
定したところ、本発明の多層磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果素子は、２０Ｏｅ程度の印加磁界で約２.３
％の磁気抵抗変化率を示した。また、本発明の磁気抵抗
効果素子の再生出力は、Ｎｉ−Ｆｅ単層膜を用いた磁気
抵抗効果素子と比較して、２.６倍であった。
い、磁気抵抗効果素子を形成した。構造を図９に示す。
磁気抵抗効果素子は、多層磁気抵抗効果膜４１及び電極
４２をシールド層４３，４４で挟んだ構造を有する。磁
気抵抗効果素子に磁界を印加し、電気抵抗率の変化を測
定したところ、本発明の多層磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果素子は、２０Ｏｅ程度の印加磁界で約２.３
％の磁気抵抗変化率を示した。また、本発明の磁気抵抗
効果素子の再生出力は、Ｎｉ−Ｆｅ単層膜を用いた磁気
抵抗効果素子と比較して、２.６倍であった。
【００３９】＜実施例８＞実施例７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
造を図１０に示す。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５１を
シールド層５２，５３で挾んだ部分が再生ヘッドとして
働き、コイル５４を挾む下部磁極５５，上部磁極５６の
部分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果膜５１
は実施例６に記載の多層膜からなる。また、電極５８に
は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
ヘッドの作製方法については、実施例４で述べた方法と
同じである。
果素子を用い、磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドの構
造を図１０に示す。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５１を
シールド層５２，５３で挾んだ部分が再生ヘッドとして
働き、コイル５４を挾む下部磁極５５，上部磁極５６の
部分が記録ヘッドとして働く。多層磁気抵抗効果膜５１
は実施例６に記載の多層膜からなる。また、電極５８に
は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の材料を用いた。
ヘッドの作製方法については、実施例４で述べた方法と
同じである。
【００４０】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の単層膜を用いた磁気ヘッド
と比較して、２.６ 倍高い再生出力を得た。これは、本
発明の磁気ヘッドに、高い磁気抵抗効果を示す多層膜を
用いたためであると考えられる。
行ったところ、Ｎｉ−Ｆｅの単層膜を用いた磁気ヘッド
と比較して、２.６ 倍高い再生出力を得た。これは、本
発明の磁気ヘッドに、高い磁気抵抗効果を示す多層膜を
用いたためであると考えられる。
【００４１】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。
【００４２】＜実施例９＞実施例８で述べた本発明の磁
気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。図１１
に磁気ディスク装置の構造の概略図を示す。
気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。図１１
に磁気ディスク装置の構造の概略図を示す。
【００４３】磁気記録媒体６１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６３の記録ヘッドのトラック幅は
３μｍ，再生ヘッドのトラック幅は２μｍとした。磁気
ヘッド６３における磁気抵抗効果素子は、従来のパーマ
ロイ単層膜を用いた磁気抵抗効果素子の約２.６ 倍の出
力を示すため、さらにトラック幅が狭く、記録密度の高
い磁気ディスク装置を作製することができる。本発明の
磁気ヘッドは、特に、１Ｇｂ／in2 以上の記録密度を有
する磁気記録再生装置に有効である。また、１０Ｇｂ／
in2 以上の記録密度を有する磁気記録再生装置には、必
須であると考えられる。
７５Ｔ のＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｔａ系合金からなる材料
を用いた。磁気ヘッド６３の記録ヘッドのトラック幅は
３μｍ，再生ヘッドのトラック幅は２μｍとした。磁気
ヘッド６３における磁気抵抗効果素子は、従来のパーマ
ロイ単層膜を用いた磁気抵抗効果素子の約２.６ 倍の出
力を示すため、さらにトラック幅が狭く、記録密度の高
い磁気ディスク装置を作製することができる。本発明の
磁気ヘッドは、特に、１Ｇｂ／in2 以上の記録密度を有
する磁気記録再生装置に有効である。また、１０Ｇｂ／
in2 以上の記録密度を有する磁気記録再生装置には、必
須であると考えられる。
【００４４】
【発明の効果】磁性層に反強磁性層が接した磁気抵抗効
果膜において、反強磁性層として、組成の異なる２層の
Ｍｎ−Ｉｒ系合金を用いることにより、耐熱性，耐食性
に優れ、磁性層と反強磁性層とが強く交換結合する磁気
抵抗効果膜を容易に作製できる。磁気抵抗効果膜を用い
た磁気抵抗効果素子は、バルクハウゼンノイズを示さな
い。また、二つの磁性層を非磁性層で分割し、一方の磁
性層と反強磁性層とが接しており、非磁性層で分割され
た磁性層の磁化の相対的な向きにより磁気抵抗効果が生
じる磁気抵抗効果膜にも、この方法を応用することがで
きる。磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果素子は、低
磁界で高い磁気抵抗変化を有する。さらに、磁気抵抗効
果素子は、磁界センサ，磁気ヘッドなどに好適である。
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。
果膜において、反強磁性層として、組成の異なる２層の
Ｍｎ−Ｉｒ系合金を用いることにより、耐熱性，耐食性
に優れ、磁性層と反強磁性層とが強く交換結合する磁気
抵抗効果膜を容易に作製できる。磁気抵抗効果膜を用い
た磁気抵抗効果素子は、バルクハウゼンノイズを示さな
い。また、二つの磁性層を非磁性層で分割し、一方の磁
性層と反強磁性層とが接しており、非磁性層で分割され
た磁性層の磁化の相対的な向きにより磁気抵抗効果が生
じる磁気抵抗効果膜にも、この方法を応用することがで
きる。磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果素子は、低
磁界で高い磁気抵抗変化を有する。さらに、磁気抵抗効
果素子は、磁界センサ，磁気ヘッドなどに好適である。
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】従来の磁気抵抗効果膜の構造を示す断面図。
【図２】Ｍｎ−Ｉｒ合金組成に対する結合磁界の変化の
説明図。
説明図。
【図３】Ｍｎ−Ｉｒ合金組成に対するブロッキング温度
の変化の説明図。
の変化の説明図。
【図４】Ｍｎ−Ｉｒ合金組成に対するＮｉ−Ｆｅ（１１
１）面間隔及びＭｎ−Ｉｒ（１１１）面間隔の変化の説
明図。
１）面間隔及びＭｎ−Ｉｒ（１１１）面間隔の変化の説
明図。
【図５】本発明の磁気抵抗効果膜の構造を示す断面図。
【図６】本発明の磁気抵抗効果膜における、Ｍｎ−４０
ａｔ％Ｉｒ層厚に対する結合磁界の変化の説明図。
ａｔ％Ｉｒ層厚に対する結合磁界の変化の説明図。
【図７】本発明の磁気抵抗効果膜における、Ｍｎ−４０
ａｔ％Ｉｒ層厚に対するブロッキング温度の変化の説明
図。
ａｔ％Ｉｒ層厚に対するブロッキング温度の変化の説明
図。
【図８】本発明の磁気抵抗効果素子の膜の断面図。
【図９】本発明の磁気抵抗効果素子の斜視図。
【図１０】本発明の磁気ヘッドの斜視図。
【図１１】本発明の磁気ディスク装置の断面図。
【図１２】本発明の多層磁気抵抗効果膜の断面図。
【図１３】本発明の多層磁気抵抗効果膜の磁気抵抗効果
の説明図。
の説明図。
１１…基板、１２…バッファ層、１３…磁性層、１４…
反強磁性層、１５…保護層。
反強磁性層、１５…保護層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 43/10 Ｈ０１Ｌ 43/10 C4-11
Claims (11)
- 【請求項１】磁性層に反強磁性層が接した磁気抵抗効果
膜であり、上記磁性層の磁化の向きと膜に流れる電流方
向との相対的な向きにより磁気抵抗効果が生じる磁気抵
抗効果膜において、上記反強磁性層が組成の異なる複数
層の多層構造を有することを特徴とする磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項２】２層以上の磁性層を非磁性層で分割し、少
なくとも１層の磁性層が反強磁性層に接しており、少な
くとも１層の磁性層が反強磁性層に接していない多層膜
を用いた磁気抵抗効果膜であり、非磁性層で分割された
磁性層の磁化の相対的な向きにより、磁気抵抗効果が生
じる磁気抵抗効果膜において、上記反強磁性層が組成の
異なる２層以上の多層構造を有することを特徴とする磁
気抵抗効果膜。 - 【請求項３】請求項１または請求項２において、上記反
強磁性層が、組成の異なるＭｎ−Ｉｒ合金の多層構造か
らなる磁気抵抗効果膜。 - 【請求項４】請求項３において、上記反強磁性層が、Ｍ
ｎ−Ｉｒ合金に、Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈから選ばれる少なくとも１種類
の元素が添加された合金の多層構造からなる磁気抵抗効
果膜。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、基板
と上記磁気抵抗効果膜との間に、周期律表上におけるIV
ａ金属元素，Ｖａ金属元素、あるいはこれらを主成分と
する合金からなる非磁性層を形成した磁気抵抗効果膜。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５に記載の上
記磁気抵抗効果膜が面心立方構造を有し、（１１１）配
向している磁気抵抗効果膜。 - 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、上記磁性層の少なくとも一部がＮｉ−Ｆｅ系合金あ
るいはＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または７に
記載の上記磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】請求項８に記載の上記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。 - 【請求項１０】請求項８に記載の上記磁気抵抗効果素子
と誘導型磁気ヘッドとを組み合わせた複合型磁気ヘッ
ド。 - 【請求項１１】請求項９または請求項１０に記載の上記
磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7221430A JPH0969211A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 磁気抵抗効果膜，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7221430A JPH0969211A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 磁気抵抗効果膜，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969211A true JPH0969211A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16766626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7221430A Pending JPH0969211A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 磁気抵抗効果膜，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0969211A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6678128B2 (en) | 2000-04-12 | 2004-01-13 | Alps Electric Co., Ltd. | Exchange coupling film and electroresistive sensor using the same |
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-
1995
- 1995-08-30 JP JP7221430A patent/JPH0969211A/ja active Pending
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