JPH11329836A - 交換結合膜、磁気センサ、磁気記録ヘッド、及び磁気記録媒体 - Google Patents

交換結合膜、磁気センサ、磁気記録ヘッド、及び磁気記録媒体

Info

Publication number
JPH11329836A
JPH11329836A JP7117199A JP7117199A JPH11329836A JP H11329836 A JPH11329836 A JP H11329836A JP 7117199 A JP7117199 A JP 7117199A JP 7117199 A JP7117199 A JP 7117199A JP H11329836 A JPH11329836 A JP H11329836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
magnetic
ferromagnetic
exchange coupling
antiferromagnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7117199A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4263802B2 (ja
Inventor
Hiroaki Yoda
博明 與田
Masahisa Yoshikawa
将寿 吉川
Yuichi Osawa
裕一 大沢
Tomoki Funayama
知己 船山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP07117199A priority Critical patent/JP4263802B2/ja
Publication of JPH11329836A publication Critical patent/JPH11329836A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4263802B2 publication Critical patent/JP4263802B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ヨーク型の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおい
て、磁気ヨーク内を大きな磁壁が不可逆的移動すること
に原因するバルクハウゼンノイズが発生し、磁気抵抗効
果素子からの再生出力にノイズが加わってしまう。この
ノイズ成分を抑えることが本発明の課題である。 【解決手段】ヨーク型の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いて、磁気ヨークとして、反強磁性膜と交換結合を有す
る強磁性膜を備える交換結合膜を用いる。本発明の強磁
性膜の磁化は反強磁性膜との結合によって拘束され、強
磁性膜の磁壁移動を抑制することができるので、これに
よって大きなバルクハウゼンノイズを防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交換結合膜、磁気
センサ、磁気記録ヘッド、及び磁気記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】ハードディスク装置などの磁気記録装置
は、近年において急速に小型化・高密度化が進んでお
り、今後さらに高密度化されることが見込まれている。
磁気記録において高密度化を実現するには、記録トラッ
ク幅を狭くして記録トラック密度を高くするとともに、
長手方向の記録密度、即ち線記録密度を高める必要があ
る。
【0003】記録トラック幅が狭くなり、記録された磁
化の大きさが小さくなっても、十分な再生信号出力が得
られるよう、磁気抵抗効果(AMR)を用いた磁気抵抗
効果再生ヘッドやAMR膜よりも再生感度の高い巨大磁
気抵抗効果(GMR)を利用したスピンバルブ型再生G
MRヘッドが用いられるようになり、さらに高い再生感
度の期待されるトンネル磁気抵抗効果(TMR)膜の研
究が進められている。
【0004】このように再生感度の高い再生磁気ヘッド
が開発され、それらを用いることによって、ごく狭い記
録トラック幅であっても記録信号の再生が可能になって
きた。また、記録トラックの長手方向の密度である線記
録密度を高めるには、磁気再生ヘッドのギャップ長を狭
くすることが必要である。従来の磁気抵抗効果ヘッドで
は、媒体対向面に磁気抵抗効果膜が位置することから、
この膜厚分に相当するギャップ長が存在しているため、
さらなる狭ギャップ化には充分に対応できないと予測で
きる。そこで、媒体対向面の磁気ギャップ内には磁気抵
抗効果素子を後方に配置し、その分ヘッドキャップを狭
め、記録磁化からの磁束をヘッドギャップ部より取り込
み後方に配置した磁気抵抗効果素子に導く磁心(磁気ヨ
ーク)を採用したヨーク型の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
が望まれる。このヨーク型磁気ヘッドであればヘッドギ
ャップ長をさらに狭くできるので、再生の分解能が向上
し、高い線記録密度に対応できると期待される。又、特
開平10−143821号には、この磁気ヨークを薄膜
で構成し平面配置した磁気ヘッドが開示されている。
【0005】このヘッド構造は、それ以前の、磁気ヨー
クをギャップ膜を介して上下に積層形成したヨーク型ヘ
ッド構造と対象的に一対の磁気ヨークが平面に位置する
ことから、以下では平面ヨーク型磁気ヘッドとする。平
面ヨーク型磁気ヘッドの斜視図を図17に示す。TiC
基板21上にはAl23 膜22が形成され、このAl
2O3膜22の上に一対の磁気ヨーク24が形成されて
いる。一対の磁気ヨーク24は媒体対向面において磁気
ギャップ25を介して対向しており、一対の磁気ヨーク
24は磁気抵抗効果膜27と磁気的に結合し電極30か
らのセンス電流を受けるように構成されている。このよ
うな構成により、一対の磁気ヨーク24の距離で決まる
ギャップ長を狭く、かつ、磁気ヨーク24の膜厚で決ま
るトラック幅を狭くできることから、この平面ヨーク型
磁気ヘッドはさらなる高密度化に対応可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のような磁心に対
し、大きな磁壁の不可逆的移動に起因する不連続磁化変
化を低減することでバルクハウゼンノイズを低減させ、
信頼性が高く、安定した特性を示す磁心とこれを用いた
磁気センサ、磁気ヘッド、及び磁気記録媒体を得ること
が本発明の解決しようとする課題である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、反強磁性膜とその部分領域毎に交換結合した強
磁性膜を磁心として用いることで、バルクハウゼンノイ
ズを低減し高い透磁率が得られることを見出し、本発明
をなすに至ったものである。
【0008】以下に、図17に示す、従来のヨーク型磁
気ヘッドの問題点を平面ヨーク型磁気ヘッドを例に説明
する。図17にあるように、磁気ヨーク24は媒体対向
面において磁気媒体から拾った信号磁界(磁化反転)を
円滑に磁気抵抗効果膜27に伝える必要がある。理想的
な磁化反転は磁気ヨーク24全体の磁化が一度に反転す
ることであるが、実際には、磁気ヨーク24内を磁壁が
不可逆的に移動するため、磁壁が大きいとその大きさに
比例したノイズを生じる。従来の磁気ヨークはこのよう
なノイズを低減するために、磁気ヨーク24を単一磁区
に保つ工夫、あるいは特開平9−274712号にある
ような磁気ヨークの長手方向とは垂直方向に磁気異方性
を付与する工夫がなされてきた。図18は、面積が20
0μm×200μm程度の磁気ヨーク24を単一磁区に
保つためのバイアス磁界を付与した膜の磁区を示す。
【0009】バイアス磁界を付与するものの、膜24内
には互いに反平行の磁化Mを備える磁区が形成され、磁
区間には磁壁36が形成され、媒体からの信号磁界が加
わったときにこの磁壁36が不可逆的に移動する。この
結果、図19に示す膜24の磁界(H)−磁化(M)変
化にあるような不連続な磁化変化が生じる。この不連続
な磁化変化を受けた磁気抵抗効果膜27の再生信号には
ノイズが現れ、磁気ヘッドを実用化する上での大きな障
害となる。また、特開平9−274712号にあるよう
に、磁気ヨーク24にじき異方性を付与する方法では磁
束を膜面内で急激に曲げることが難しく、安定して供給
することは困難であることが明らかになった。
【0010】上述のバルクハウゼンノイズは磁化反転の
不連続性がノイズとして現れることから、磁気ヨークの
サイズが関係する。つまり、200μm×200μm程
度の面積をもつ磁気ヨークのバルクハウゼンノイズは、
磁区を小さくし大きい磁壁による不連続な移動を抑える
ことにより解決できることを本発明者らは鋭意研究の結
果、見出した。
【0011】本発明の第一は、積層形成された強磁性膜
と反強磁性膜とからなり、前記強磁性膜が磁化方向の異
なる複数の部分領域を備えることで前記強磁性膜が異方
性分散した磁化を持つことを特徴とする交換結合膜を提
供する。
【0012】又、本発明の第二は、積層形成された強磁
性膜と反強磁性膜とからなり、前記強磁性膜が磁化方向
の異なる複数の部分領域を備えることで前記強磁性膜が
異方性分散した磁化を持つ磁心と、この磁心に磁気的に
結合した磁気抵抗効果膜とを備えることを特徴とする磁
気センサを提供する。
【0013】又、本発明の第三は、磁気記録媒体に対向
する媒体対向面において磁気ギャップを介して対向する
一対の磁心であって、積層形成された強磁性膜と反強磁
性膜とからなり、前記強磁性膜が磁化方向の異なる複数
の部分領域を備えることで前記強磁性膜が異方性分散し
た磁化を持つ一対の磁心と、媒体対向面より後方に位置
し、前記磁心に電流磁界を付与するコイルとを備えるこ
とを特徴とする磁気記録ヘッドを提供する。
【0014】さらに、本発明の第四は、積層形成された
強磁性膜と反強磁性膜とからなり、前記強磁性膜が表面
側に位置し、前記強磁性膜が磁化方向の異なる複数の部
分領域を備えることで前記強磁性膜が異方性分散した磁
化を持つ一対の交換結合膜を備えることを特徴とする磁
気記録媒体を提供する。
【0015】上記各発明の交換結合膜、及びこれを用い
た磁心では、磁化方向の異なる複数の部分領域を強磁性
膜が備えることで、強磁性膜全体としては、磁気異方性
が分散した等方膜となる。ここで、異方性分散とは、日
本応用磁気学会誌 vol.20,No.2 1996 P493-496 にある
ように、磁気異方性に角度、大きさ共に膜内で不均一性
を生じることをいう。
【0016】より具体的には、図1の斜視図に示す反強
磁性膜42と強磁性膜43が互いに積層された交換結合
膜45の強磁性膜43は、図2の斜視図に示すように矢
印で示す磁化(異方性磁界)の向き互いに異なる部分領
域43aを備え、膜全体ではその異方性磁界が略均等に
分布して結果的に異方性分散をもつこととなる。図2
中、協磁性膜43の部分領域43aは対応する反強磁性
膜42の部分領域42aとの交換結合により外部磁界が
0のときには矢印で示す磁化を維持することができる。
図2中、46は部分領域を分ける境界である。
【0017】尚、本発明の交換結合膜は、インダクタ
ー、D/Dインバーター、電源、ノイズフィルター等の
従来より強磁性膜を磁心として用いる装置に適用するこ
とができる。
【0018】本発明の交換結合膜によれば、膜内に細か
い部分領域43aを備えることから、外部磁界に応じた
磁化変化は、多数の部分領域43aに相当する磁区の磁
化が一度に反転していた従来の膜よりも格段にスムーズ
に行われ、バルクハウゼンノイズを抑制することが可能
である。この結果、低ノイズの磁心を得ることが可能で
ある。また、部分領域43aは、異方性磁界の向きを分
散させることで磁心の透磁率を略等方的にすることがで
き、閉磁路を形成した場合に非常に有効である。
【0019】本発明の第二乃び第三に関る磁気センサ、
及び磁気抵抗効果型磁気ヘッドによれば、磁気ヨークと
して、本発明の第一の交換結合膜を用いているので、強
磁性膜の磁化が拘束され、これによって強磁性膜の磁壁
移動を抑制することができる。このため、磁壁が不可逆
的移動することに原因する大きなバルクハウゼンノイズ
を抑制することができる。この結果、ヘッドギャップを
十分に小さくできるヨーク型の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの信号対雑音比が向上し、高い線記録密度に対応でき
る。また、高透磁率を誇ることから、記録効率に優れた
磁気記録ヘッドを提供することができる。
【0020】本発明の第四の磁気記録媒体では、記録層
のヘッド対向面とは反対側の記録層裏面に本発明の第一
の等方的で軟磁性の交換結合膜を備えることで記録ヘッ
ドからの記録磁束を効率よく収束することが可能とな
る。
【0021】尚、上記本発明の第一乃至第四の交換結合
膜において下記の形態とすることが好ましい。 1)強磁性膜の一表面の全面積を100とすると、部分
領域の面積は10以下である。より好ましくは、200
μm×200μm程度の面積を備える交換結合膜におい
て、部分領域の磁区の大きさを5μm×5μm程度また
はそれ以下に微細化すること。
【0022】2)交換結合膜の透磁率の方向に依存した
変化率は±10%以内であること。 3)強磁性膜は、軟磁性膜、非晶質Co系膜、軟磁性微
結晶膜、グラニュラー軟磁性膜、及び軟磁性フェライト
膜のいずれかを含むこと。
【0023】4)反強磁性膜はIrMn、PdMn、P
tMn、NiMn、NiO、アモルファスFe23
いずれかを含むこと。 5)強磁性膜はNiFeあるいはCoZrNbを含み、
反強磁性膜はIrMn,PtMnあるいはNiMnを含
むこと。
【0024】6)強磁性膜は軟磁性グラニュラー材料、
あるいは軟磁性フェライトを含み、反強磁性膜はアモル
ファスFe23 を含むこと。 7)反強磁性膜は第二の強磁性膜を備え、反強磁性膜は
二つの強磁性膜の間に位置する。
【0025】8)交換結合膜は互い違いに積層形成され
た複数の強磁性膜と反強磁性膜を備える。 9)強磁性膜と反強磁性膜とが組をなし、別の強磁性膜
と反強磁性膜からなる組と非磁性膜を介して隣接してい
ること。
【0026】10)強磁性膜は良好な軟磁気特性(以
下、軟磁性とする。)を示すものが好ましく、例えば、
NiFe,FeAlSi、CoZrNb等のCo系アモ
ルファス材料、FeZrN等の微結晶軟磁性膜、CoF
eAlO等のグラニュラー軟磁性膜、MnZnフェライ
ト等の軟磁性フェライト膜がある。
【0027】11)反強磁性膜としては、FeMn、I
rMn、PtMn、NiMn、NiO、アモルファスF
23 等を用いることができる。 12)反強磁性膜と強磁性膜の好ましい組み合わせとし
ては、交換結合力の大きいIrMn、PtMn,NiM
nと優れた軟磁性を持ち、磁気異方性を導入しやすいN
iFe,CoZrNbがよい。
【0028】13)高飽和磁束密度が望まれる場合に
は、上述の交換結合力の高い反強磁性膜とFeZrNあ
るいはCoFeAlOの強磁性膜との組み合わせが好ま
しい。 14)さらに、高周波特性が望まれる場合には、交換結
合力の大きい反強磁性膜とCoFeAlO等のグラニュ
ラー軟磁性膜やMnZnフェライト等の軟磁性フェライ
ト膜を組み合わせるとよい。その際、反強磁性膜として
NiO、アモルファスFe23 等を用いれば高周波特
性はさらに改善される。
【0029】また、本発明の磁気センサ及び磁気抵抗効
果型再生ヘッドにおいて、下記の形態をとることが好ま
しい。 1)磁気ギャップは、前記磁気ヨークおよび前記磁気抵
抗効果素子が形成される基板面に対して略垂直方向に配
置されているとともに、磁気ヨークは前記基板面に対し
て略平行な平面を有し、かつ磁気抵抗効果素子が平面に
沿って形成されてなるものとする。
【0030】2)磁気抵抗効果素子としては、AMR膜
を用いるAMR素子、GMR膜を用いるGMR素子及び
TMR膜を用いるTMR素子のいずれもが使用できる。
中でも高い再生感度を持つGMR素子、TMR素子が好
ましい。
【0031】本発明の第一乃至第四に関る交換結合膜
は、基板上に反強磁性膜と強磁性膜上とを積層して成膜
することにより反強磁性膜と強磁性膜とが交換結合を有
する多層膜を製造する交換結合膜の製造方法において、
積層成膜を時間的に変化する磁場中にて行うことで製造
することができる。ここで基板上に反強磁性膜と強磁性
膜上とを成膜する順序は反強磁性膜を先に成膜し、これ
に強磁性膜を成膜する順序で行ってもよいし、強磁性膜
を先に成膜し、これに反強磁性膜を成膜する順序で行っ
てもよい。
【0032】また、本発明の第一乃至第四に関る交換結
合膜の他の製造方法として、基板上に反強磁性膜と強磁
性膜上とを積層して成膜することにより反強磁性膜と強
磁性膜とが交換結合を有する多層膜を製造する工程と、
多層膜を製造した後に時間的に変化する磁場中で熱処理
を行う方法がある。この製造方法によれば、多層膜の異
方性磁界の向きを略均等にすることができ、磁心の透磁
率が略等方的であるため、磁気ヘッドの磁路形成に適し
た磁心を製造することができる。
【0033】さらに、交換結合膜の成膜時または熱処理
時に例えば回転磁界を用いれば、強磁性膜と交換結合す
る反強磁性膜の異方性磁界の方向を略均等に分布させる
ことができ、その結果、強磁性膜の受ける異方性磁界の
方向を略均等に分布させることができる。こうして強磁
性膜の受ける異方性磁界の方向を略均等に分布させるこ
とによって、交換結合膜は透磁率が略等方的となる。そ
の結果、この交換結合膜を用いれば、磁気ヘッドなどに
おける磁気回路形成が容易となる。
【0034】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)まず、交換結合
膜について本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に
説明する。
【0035】図1及び2は実施の形態1を説明するため
の斜視図である。図1に示すように、反強磁性膜42と
強磁性膜43は図示せぬ基板上に積層形成され強磁性膜
43の部分領域と反強磁性膜42の部分領域とが互いに
交換結合し、図2に示すように、強磁性膜43の各部分
領域43aは異なる磁気異方性を備え、その部分領域4
3aの外縁は部分領域43aに対応する反強磁性膜42
aの交換結合磁界によって固着されることから、外部磁
界が0では、図2に示す磁気異方性をもって固着され
る。
【0036】反強磁性膜には各種の材料を用いることが
できる。例えば、IrMn膜、またはFeMn膜を好適
に用いることができる。それぞれの膜の厚さについて
は、強磁性膜に対し異方性磁界を付与できる範囲の厚さ
であれば特に制限されず、夫々例えば5nm〜500n
mとすることができる。
【0037】強磁性膜としては各種高透磁率材料が使用
でき、例えばNiFe膜、又、はCoFe膜を好適に使
用することができる。そして異方性磁界の大きさは強磁
性膜の厚さが厚くなれば小さくなり、厚さが薄くなれば
大きくなるが、強磁性膜が適切な透磁率を有し、バルク
ハウゼンノイズが防止されていればよく、特に制限され
るものではない。例えば強磁性膜の厚さを10〜500
nmとすることができる。
【0038】本実施の形態の強磁性膜43における外部
磁界(H)−磁化(M)の関係を図3に示す。強磁性膜
43は正負の飽和磁化±MにわたるM−Hカーブにおい
て、不連続な磁化変化が外部磁場H1において生じるて
いるが、その大きさは(Mb2−Mb1)であり、Mの
総変化量(+M−(−M)=2M)との比((Mb2−
Mb1)/2M)は10%以下である。従来の交換結合
膜では、図19に示すように、(Mb1−Mb2)は磁
化の総変化量2Mの20%程度存在する。
【0039】次に、本発明の応用例を図4及び図5を用
いて説明する。図4に模式的に示した断面図のように基
板51上に反強磁性膜52と強磁性膜53の積層、又、
は図5に模式的に示した断面図のように強磁性膜53と
反強磁性膜52の積層を繰り返すことによって、多層膜
55とすることができる。
【0040】強磁性膜の受ける異方性磁界の大きさは強
磁性膜の厚さに反比例するので、単に強磁性膜一層の厚
さを厚くしたのでは部分領域の異方性磁界の大きさは維
持できないが、多層膜の膜厚を厚くする場合には、積層
することで強磁性膜の部分領域の受ける異方性磁界の大
きさを確保しつつ多層膜の膜厚を厚くすることができ
る。
【0041】さらに、図6及び図7に模式的に示した断
面図のように、反強磁性膜62と強磁性膜63の積層、
又は強磁性膜63と反強磁性膜62の組を順に繰り返
し、各組の間に非磁性層64、例えばTa層を設けて交
換結合膜65とすることができる。こうすることによっ
て、強磁性体膜63はその片方の面からのみ、異方性磁
界を受けることができる。
【0042】次に本実施の形態の交換結合膜の製造方法
について具体的に述べる。反強磁性膜42、52、62
及び強磁性膜43、53,63は夫々スパッタ法、蒸着
法等公知の成膜技術を用いて成膜する。成膜する下地は
Al23 ・TiC等の非磁性基板や、基板表面に形成
されたAl23 膜、SiOx膜、Ta膜、Ti膜等の
アモルファス材料や結晶材料を用いることができる。
【0043】ここで、部分領域を導入する方法として、
強磁性膜43、53、63の成膜中に、経時変化する磁
界であって強磁性膜43、53、63の異方性磁界より
も最大値の大きい変化磁界、例えば回転磁場を与える。
これにより各部分領域の異方性磁界を略均等に分散させ
ることができ、透磁率が略等方的な交換結合膜が得られ
る。
【0044】部分領域を導入する他の方法として、多層
膜を成膜した後、反強磁性膜42、52、62が異方性
を失う温度であるブロッキンク温度あるいはそれ以上ま
で加熱し、冷却する方法がある。異方性分散を確実に得
るためには、冷却する際に経時的に変化する磁界、例え
ば回転磁場を与えることができる。
【0045】(実施の形態2)次に、本発明の交換結合
膜の異方性分散に関する測定方法を図8に断面図を示す
交換結合膜を用いて説明する。
【0046】まず、本実施の形態の異方性分散した交換
結合膜の製造方法を説明する。図8の断面図に示すよう
に、基板61上に100nmNiFe膜63/5nmI
rMn膜62/100nmNiFe膜63を60回転/
分で回転する300Oeの磁界にて、基板を200℃に
加熱しながら成膜し、φ5nmに加工して交換結合膜を
製造した。
【0047】この交換結合膜について測定のために設け
た膜主面に存在する基準軸に対して、0,15,30,
45,60,75,90度の各方向に±40Oeの磁界
を印加した場合の磁界(M)−磁界(H)曲線を測定
し、いずれもΔMb/ΔMが10%以下であることが確
認できた。尚、基準軸及び各測定方向は図面の紙面とは
垂直な面内である。ΔMb/ΔMが10%以下は、各強
磁性膜63の異方性は良好に分散していることがわか
る。同様に、各方向の磁束密度(B)−磁界(H)曲線
を測定し初透磁率、最大透磁率を測定したところ、各値
の変化は±10%以下であった。
【0048】(実施の形態3)次に、本発明の交換結合
膜の他の実施の形態を図9及び図10を用いて以下に説
明する。
【0049】まず、異方性分散した交換結合膜の製造方
法を説明する。20nmPtMn膜/300nmNiF
e膜の積層膜を成膜し、5kOeの回転する磁場中で基
板温度を300℃に保持して10時間の熱処理を施し
た。その後、図9の上面図に示す平面形状をもつ膜94
を2つ形成した。そのうちの一つには、図10の上面図
に示すように、硬質磁性膜である300nmのCoPt
膜95を両脇に形成し、図10の矢印の方向に着磁し
た。尚、CoPt膜の下地には、図示せぬTa膜を用い
た。残る一つには、硬質磁性膜を付加せず、図9の平面
形状のままとした。
【0050】この二つの交換結合膜の磁区観察を磁気カ
ー効果により行ったところ、図9に示す交換結合膜では
還流磁区を形成し、一方の図10に示す交換結合膜では
還流磁区は形成されないことが確認された。還流磁区が
形成されるとその大きな磁区の磁壁がスムーズに移動し
ないため、透磁率が低下したり、バルクハウゼンノイズ
が発生する。従って、図10に示すような硬質磁性膜を
隣りに備える硬質磁性膜が透磁率の確保、及びバルクハ
ウゼンノイズを抑制するために好ましいことがわかる。
尚、硬質磁性膜は隣接配置することが好ましいが、その
もれ磁界が還流磁区抑制のために実質的に効果が得られ
る程度に離間させてもよい。
【0051】(実施の形態4)次に、本発明の磁気セン
サに関る磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて図11を用
いて説明する。
【0052】図11に模式的に示した斜視図のように、
強磁性膜73と反強磁性膜72が積層された交換結合膜
を磁気ヨーク74に用い、磁気記録媒体対向面から後退
した位置に磁気抵抗効果素子76とこれに接続する電極
77を配置して磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成するこ
とができる。
【0053】この構成によって、紙面手前側の媒体対向
面で一対の磁気ヨーク74が対向する距離(ギャップ
長)を十分に小さくすることができ、高い線記録密度に
対応できる。ここで、磁気ヨークに異方性が分散した強
磁性膜を用いているので、強磁性膜の複数の部分領域を
囲む大きな磁壁移動を抑制することができ大きな磁壁の
不可逆的移動に原因するバルクハウゼンノイズを防止す
ることが可能である。これは、実効的に25μm2 以下
の微細な磁区を形成できたことによるものと考えられ
る。
【0054】これまでには、磁気抵抗効果素子あるいは
コイル部に磁気記録媒体からの磁化情報を引き込み、伝
達する目的で使用される薄膜磁性体において、その磁区
の大きさをほぼ全面にわたって25μm2 以下とするこ
とができず、微細磁区の効果を確認した例はなく、その
効果も確かではなかった。
【0055】磁区の大きさが約25μm2 付近で、磁束
密度と磁界との関係に不連続移動が観察されなくなり、
5μm2 以下で皆無となった。これに反し、50μm2
近辺では不連続の曲線となった。特に、交換結合膜の大
きさが100μm2 以下の場合、磁区の大きさが1μm
2 以下で効果は大となった。さらにコイルを鎖交する1
00μm2 のリング状閉磁路を形成し、そのインダクタ
ンスを測定すると、磁区の大きさが1μm2 以下でイン
ダクタンスは急激に大きくなり、磁束が急激に曲りやす
くなってなっていることが確認できた。
【0056】(実施の形態5)図12は本発明の他の磁
気抵抗効果型ヘッドを説明するための模式的斜視図であ
る。図12に示すように、反強磁性膜82と強磁性膜8
3の積層された交換結合膜を磁気ヨーク84に用い、媒
体対向面に存在する磁気ギャップ88を磁気ヨーク84
及び磁気抵抗効果素子86が形成される基板81の主面
に対して略垂直方向に配置した磁気抵抗効果型ヘッドが
得られる。尚89は後部ギャップである。磁気ヨーク8
4は前記基板81の主面に平行に平面的に広がってお
り、磁気抵抗効果素子86もその平面に沿って形成する
ことができ、安定した特性のヘッドを提供可能である。
【0057】次に、本発明の磁気記録ヘッドについて、
その実施の形態について具体的に述べる。 (実施の形態6)図13は、本実施形態のコイル型磁気
記録ヘッドを示す模式的斜視図である。
【0058】このコイル型磁気記録ヘッドでは、磁気記
録媒体対向面に磁気ギャップ103を介して対向配置さ
れた交換結合膜からなる磁気ヨーク101と、媒体対向
面よりも後方にて磁気ヨーク101に巻回されたコイル
102を有する。磁気ヨーク101は本発明の交換結合
膜を備えることから、透磁率も高く、バルクハウゼンノ
イズの少ない、所望の記録特性を得ることができる。
尚、磁気ギャップ103は、基板105の主面104に
平行に平面的に広がる磁気ヨーク101と略垂直方向に
長手方向を備える。
【0059】本発明の磁気ヘッドは、磁極を有する磁心
として反強磁性膜と交換結合を有する強磁性膜交換結合
膜を用いており、強磁性膜の部分領域は反強磁性膜との
結合によって拘束できるので、これによって強磁性膜の
大きな磁壁移動を抑制することができ、大きなバルクハ
ウゼンノイズを抑制可能である。
【0060】(実施の形態7)図14は、ハードディス
クドライブの記録再生分離型の磁気ヘッドを示す平面図
である。
【0061】基板116上には、100nmNiFe膜
/5nmIrMn膜/100nmNiFe膜の交換結合
膜からなる磁気ヨーク111、112が備えられ、記録
ヘッドのヨーク111にはこのヨークに磁界を付与する
コイル113が巻き付けられている。また、磁気抵抗効
果型再生ヘッドのヨーク112には、このヨークに磁気
的に結合した磁気抵抗効果膜114と、この磁気抵抗効
果膜114にセンス電流を供給する電極115が備えら
れている。磁気ヨーク111,112は、媒体対向面
(ABS)にてギャップを介して対向しており、このギ
ャップによって記録媒体の信号磁界を拾う。
【0062】まず、磁気ヨーク112を構成する交換結
合膜の強磁性膜及び反強磁性膜は、順次、60回転/分
で回転する300Oeの磁場中にて基板116を200
℃に加熱しながら成膜し、図14に示す形状に加工し
た。次に、CoFe/Cu/CoFe/IrMnの積層
膜からなる磁気抵抗効果膜114を磁気ヨーク112と
磁気的に結合するように形成し、さらにこの磁気抵抗効
果膜114の両端に接続する電極Ta/Cu/Taを積
層形成して、磁気抵抗効果型再生ヘッドを形成した。次
に、同一基板116上に磁気抵抗効果型再生ヘッドとわ
ずかに離れて10nmFeCo膜/5nmIrMn膜/
100nmFeCo膜からなる積層膜を、60回転/分
にて回転する300Oeの磁場中にて基板を200℃に
加熱しながら成膜した。この成膜の後、この積層膜を図
14に示す磁気記録ヘッドの磁気ヨーク111形状に加
工し、励起用コイル113を形成した。励起コイル11
3は磁気ヨーク111に巻きつけられるように形成する
が、これは従来知られた方法で行うことができるので、
ここでの詳細な説明は省略する。
【0063】この後、磁気抵抗効果型再生ヘッドと磁気
記録ヘッドとを一体としてヘッドスライダとして加工し
てハードディスクドライブに組み込んだ。このハードデ
ィスクドライブのトラック幅はヘッドに用いた本発明の
積層膜の膜厚と一致し、200nmという非常に狭いト
ラック幅を実現できた。
【0064】(実施の形態8)図15は本実施の形態の
垂直磁気記録媒体を説明するための断面図である。図1
5に示すように、100nmNiFe膜121/5nm
IrMn膜122/100nmNiFe膜123を順
次、60回転/分で回転する300Oeの磁場中にて基
板126を200℃に加熱しながら成膜した。そして、
この上記NiFe膜121/IrMn膜積層膜122/
NiFe膜123からなる裏打ち層120の上に100
nmCoCr記録層125を積層した後、図示せぬ保護
膜を付着して垂直磁気記録媒体が完成する。この実施の
形態では、裏打ち層120が異方性分散を持つことか
ら、高記録密度に適した垂直磁気記録媒体が得られた。
【0065】(実施の形態9)図16は実施の形態9に
関る磁気抵抗効果型再生ヘッドを説明するための斜視図
である。表面にAl23 膜等の非磁性膜が形成された
TiC基板130上には、一対の磁気ヨーク131が形
成され、この磁気ヨーク131に磁気的に結合する磁気
抵抗効果膜132が形成され、さらのこの磁気抵抗効果
膜132の両端には一対の電極134が形成され、磁気
抵抗効果膜にセンス電流を付与する。一対の磁気ヨーク
131はABSにて磁気ギャップ133を介して対向し
ている。この実施の形態の磁気ヨーク131は、本発明
の交換結合膜よりなる異方性が分散した磁気ヨーク13
1であり、バルクハウゼンノイズの発生率が低く、また
透磁率の高い磁気ヨーク131を用いていることから優
れた再生特性を備える。
【0066】
【発明の効果】本発明によれば、交換結合膜において、
磁壁が大きな不可逆的移動することに原因する大きなバ
ルクハウゼンノイズを防止することができる。又、交換
結合膜の異方性磁界の向きを略均等に分布させることが
でき、これによって透磁率を略等方的にすることができ
る。
【0067】そしてこの交換結合膜を磁気ヨークとして
使用すれば、磁気抵抗効果素子を磁気記録媒体対向面か
ら後退した位置に配置した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
低ノイズ化が得られるので、高密度記録をさらに進める
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1を説明するための図で
ある。
【図2】 本発明の実施の形態1を説明するための図で
ある。
【図3】 本発明の実施の形態1を説明するための図で
ある。
【図4】 本発明の実施の形態1の応用例を説明するた
めの図である。
【図5】 本発明の実施の形態1の応用例を説明するた
めの図である。
【図6】 本発明の実施の形態1の他の応用例を説明す
るための図である。
【図7】 本発明の実施の形態1の他の応用例を説明す
るための図である。
【図8】 本発明の実施の形態2を説明するための図で
ある。
【図9】 本発明の実施の形態3を説明するための図で
ある。
【図10】 本発明の実施の形態3を説明するための図
である。
【図11】 本発明の実施の形態4を説明するための図
である。
【図12】 本発明の実施の形態5を説明するための図
である。
【図13】 本発明の実施の形態6を説明するための図
である。
【図14】 本発明の実施の形態7を説明するための図
である。
【図15】 本発明の実施の形態8を説明するための図
である。
【図16】 本発明の実施の形態9を説明するための図
である。
【図17】 従来の技術を説明するための図である。
【図18】 従来の技術を説明するための図である。
【図19】 従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1、51、61…基板 2、42、52、62…反強磁性膜 3、43、53、63…強磁性膜 4、64…非磁性体層 24、45、55、65、94…交換結合膜 24、76、86、114、132…磁気抵抗効果素子 30、77、115、134…電極 25、88、103、133…磁気ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船山 知己 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】積層形成された強磁性膜と反強磁性膜とか
    らなり、前記強磁性膜内に磁化方向の異なる複数の部分
    領域を備えることで前記強磁性膜の磁化が異方性分散し
    てなることを特徴とする交換結合膜。
  2. 【請求項2】前記強磁性膜の一表面の全面積を100と
    すると、前記部分領域の面積は10以下であることを特
    徴とする請求項1記載の交換結合膜。
  3. 【請求項3】前記交換結合膜の透磁率の方向に依存した
    変化率は±10%以内であることを特徴とする請求項1
    記載の交換結合膜。
  4. 【請求項4】前記強磁性膜は、軟磁性膜、非晶質Co系
    膜、軟磁性微結晶膜、グラニュラー軟磁性膜、及び軟磁
    性フェライト膜のいずれかを含むことを特徴とする請求
    項1記載の交換結合膜。
  5. 【請求項5】前記反強磁性膜はIrMn、PdMn、P
    tMn、NiMn、NiO、アモルファスFe23
    いずれかを含むことを特徴とする請求項1記載の交換結
    合膜。
  6. 【請求項6】前記強磁性膜はNiFeあるいはCoZr
    Nbを含み、前記反強磁性膜はIrMn,PtMnある
    いはNiMnを含むことを特徴とする請求項1記載の交
    換結合膜。
  7. 【請求項7】前記強磁性膜は軟磁性グラニュラー材料、
    あるいは軟磁性フェライトを含み、前記反強磁性膜はア
    モルファスFe23 を含むことを特徴とする請求項1
    記載の交換結合膜。
  8. 【請求項8】前記交換結合膜は第二の強磁性膜を備え、
    前記反強磁性膜は前記二つの強磁性膜の間に位置するこ
    とを特徴とする請求項1記載の交換結合膜。
  9. 【請求項9】前記交換結合膜は互い違いに積層形成され
    た複数の前記強磁性膜と複数の前記反強磁性膜を備える
    ことを特徴とする請求項1記載の交換結合膜。
  10. 【請求項10】前記強磁性膜と前記反強磁性膜とが組を
    なし、別の前記強磁性膜と前記反強磁性膜からなる前記
    組と非磁性膜を介して隣接していることを特徴とする請
    求項1記載の交換結合膜。
  11. 【請求項11】積層形成された強磁性膜と反強磁性膜と
    からなり、前記強磁性膜が磁化方向の異なる複数の部分
    領域を備えることで前記強磁性膜の磁化が異方性分散し
    てなる交換結合膜を備える磁心と、 前記磁心に磁気的に結合した磁気抵抗効果膜とを備える
    ことを特徴とする磁気センサ。
  12. 【請求項12】前記磁気抵抗効果膜は、巨大磁気抵抗効
    果膜、トンネル磁気抵抗効果膜、グラニュラー磁気抵抗
    効果膜のいずれかよりなることを特徴とする請求項11
    記載の磁気センサ。
  13. 【請求項13】磁気記録媒体に対向する媒体対向面にお
    いて磁気ギャップを介して対向する一対の磁心であっ
    て、積層形成された強磁性膜と反強磁性膜を備え、前記
    強磁性膜が磁化方向の異なる複数の部分領域を備えるこ
    とで前記強磁性膜の磁化が異方性分散した交換結合膜を
    備える一対の磁心と、 前記媒体対向面より後方に位置し、前記磁心に電流磁界
    を付与するコイルとを備えることを特徴とする磁気記録
    ヘッド。
  14. 【請求項14】前記交換結合膜の端部は前記交換結合膜
    と接して、あるいは近くに配置されあたバイアス付与膜
    よりバイアス磁界が与えられることを特徴とする請求項
    13記載の磁気記録ヘッド。
  15. 【請求項15】積層形成された強磁性膜と反強磁性膜と
    からなり、前記強磁性膜が前記反強磁性膜よりも表面側
    に位置し、前記強磁性膜が磁化方向の異なる複数の部分
    領域を備えることで前記強磁性膜が異方性分散した磁化
    を備える一対の交換結合膜を備えることを特徴とする磁
    気記録媒体。
JP07117199A 1998-03-17 1999-03-17 磁心、磁気センサ、及び磁気記録ヘッド Expired - Fee Related JP4263802B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07117199A JP4263802B2 (ja) 1998-03-17 1999-03-17 磁心、磁気センサ、及び磁気記録ヘッド

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6707798 1998-03-17
JP10-67077 1998-03-17
JP07117199A JP4263802B2 (ja) 1998-03-17 1999-03-17 磁心、磁気センサ、及び磁気記録ヘッド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11329836A true JPH11329836A (ja) 1999-11-30
JP4263802B2 JP4263802B2 (ja) 2009-05-13

Family

ID=26408272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07117199A Expired - Fee Related JP4263802B2 (ja) 1998-03-17 1999-03-17 磁心、磁気センサ、及び磁気記録ヘッド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4263802B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1168308A3 (en) * 2000-06-06 2002-01-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic recording medium and magnetic recording apparatus using the same
WO2001073762A3 (en) * 2000-03-27 2002-04-04 Ibm Magnetic recording medium
JP2002342919A (ja) * 2001-05-14 2002-11-29 Fuji Electric Co Ltd 垂直磁気記録媒体及びその製造方法
EP1187104A3 (en) * 2000-08-31 2003-04-02 Kabushiki Kaisha Toshiba A magnetic recording head, a magnetic reproducing head, a magnetic recording apparatus, and a magnetic reproducing apparatus
KR20030074076A (ko) * 2002-03-06 2003-09-19 후지쯔 가부시끼가이샤 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치
JP2008227024A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Taiyo Yuden Co Ltd 高周波用磁性薄膜及びそれを利用した高周波用磁性デバイス
US9750312B2 (en) 2012-10-09 2017-09-05 3M Innovative Properties Company Fastener member

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001073762A3 (en) * 2000-03-27 2002-04-04 Ibm Magnetic recording medium
CN100373458C (zh) * 2000-03-27 2008-03-05 日立环球储存科技荷兰有限公司 磁记录介质
EP1168308A3 (en) * 2000-06-06 2002-01-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic recording medium and magnetic recording apparatus using the same
EP1187104A3 (en) * 2000-08-31 2003-04-02 Kabushiki Kaisha Toshiba A magnetic recording head, a magnetic reproducing head, a magnetic recording apparatus, and a magnetic reproducing apparatus
US7126795B2 (en) 2000-08-31 2006-10-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, a magnetic reproducing head, a magnetic recording apparatus, and a magnetic reproducing apparatus
KR100804915B1 (ko) * 2000-08-31 2008-02-20 가부시끼가이샤 도시바 수평요크형 자기 재생 헤드 및 자기 재생 장치
JP2002342919A (ja) * 2001-05-14 2002-11-29 Fuji Electric Co Ltd 垂直磁気記録媒体及びその製造方法
KR20030074076A (ko) * 2002-03-06 2003-09-19 후지쯔 가부시끼가이샤 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치
JP2008227024A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Taiyo Yuden Co Ltd 高周波用磁性薄膜及びそれを利用した高周波用磁性デバイス
US9750312B2 (en) 2012-10-09 2017-09-05 3M Innovative Properties Company Fastener member

Also Published As

Publication number Publication date
JP4263802B2 (ja) 2009-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100373473B1 (ko) 자기 저항 효과 소자, 자기 저항 효과 헤드, 자기 재생장치 및 자성 적층체
US6636391B2 (en) Magnetoresistive sensor, magnetic head and magnetic disk apparatus
US7160572B2 (en) Spin tunnel magnetoresistive effect film and element, magnetoresistive sensor using same, magnetic apparatus, and method for manufacturing same
US8164854B2 (en) Magnetic recording head with spin oscillation device and magnetic recording apparatus including the magnetic recording head
JP3587447B2 (ja) メモリー素子
US7382574B2 (en) Layered perpendicular writer with pole tip partially embedded in yoke
US6018443A (en) Thin film magnetic head having hard films for magnetizing a shield layer in a single domain state
JP2003526913A (ja) バイアス磁性層構造を有する磁気素子
JP2004281023A (ja) 垂直記録用薄膜磁気ヘッド及びその製造方法、ならびにこれを用いた磁気ディスク装置
JP2012133864A (ja) 高分解能の磁気読取ヘッド
JP2009259354A (ja) 磁気ヘッド及びその製造方法
JP2002025013A (ja) 磁気トンネル接合積層型ヘッド及びその製法
JP2010140524A (ja) 差動型磁気抵抗効果ヘッド及び磁気記録再生装置
JP2001176028A (ja) 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
JP2000339635A (ja) 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
JP4469482B2 (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッド、磁気再生装置、及び磁性積層体
US6307708B1 (en) Exchange coupling film having a plurality of local magnetic regions, magnetic sensor having the exchange coupling film, and magnetic head having the same
KR100321956B1 (ko) 자기저항효과막및그제조방법
US7012790B2 (en) Magnetic head with yoke and multiple magnetic layers
JP4263802B2 (ja) 磁心、磁気センサ、及び磁気記録ヘッド
JP3190193B2 (ja) 薄膜磁気ヘッドの使用方法
KR100357924B1 (ko) 자기저항효과형 박막자기소자를 구비한 박막자기헤드 및그 제조방법
KR100804915B1 (ko) 수평요크형 자기 재생 헤드 및 자기 재생 장치
JP2002032904A (ja) 磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気情報記録再生装置
JP2701748B2 (ja) 磁気抵抗効果素子およびそのバイアス印加方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050301

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050414

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20050606

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20051202

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Effective date: 20060324

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060524

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20060623

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20060818

A521 Written amendment

Effective date: 20090116

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20090213

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130220

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees