JPH09245322A - Magnetic sensor and magnetic head - Google Patents
Magnetic sensor and magnetic headInfo
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- JPH09245322A JPH09245322A JP8055178A JP5517896A JPH09245322A JP H09245322 A JPH09245322 A JP H09245322A JP 8055178 A JP8055178 A JP 8055178A JP 5517896 A JP5517896 A JP 5517896A JP H09245322 A JPH09245322 A JP H09245322A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分解能化のためにサイズを小型化しても、
感度劣化を防止する。
【解決手段】 印加磁場の磁化方向の変化に応じて磁化
方向が変化する可変磁化膜1と、非磁性膜2と、固定磁
化膜3とが巨大磁気抵抗効果を示すように互いに積層さ
れ、上記固定磁化膜3が、非磁性膜2に面する第1磁性
膜4と、上記第1磁性膜4に面する第2磁性膜6とを、
互いに反強磁性結合させて有している。
(57) [Abstract] [Problem] Even if the size is reduced for higher resolution,
Prevents sensitivity deterioration. SOLUTION: A variable magnetic film 1 whose magnetization direction changes according to a change in the magnetization direction of an applied magnetic field, a non-magnetic film 2, and a fixed magnetic film 3 are laminated so as to exhibit a giant magnetoresistive effect. The fixed magnetic film 3 includes a first magnetic film 4 facing the non-magnetic film 2 and a second magnetic film 6 facing the first magnetic film 4.
They are antiferromagnetically coupled to each other.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、印加磁場強度の変
化を、抵抗値の大きな変化に変換し検出する巨大磁気抵
抗効果を有するスピンバルブ型の磁気センサおよび磁気
ヘッドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spin valve type magnetic sensor and a magnetic head having a giant magnetoresistive effect for detecting a change in applied magnetic field strength by converting it into a large change in resistance value.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、磁気センサとしては、通常の磁気
抵抗効果より大きな磁気抵抗変化率を示す巨大磁気抵抗
効果を示すスピンバルブ型の4層膜構造のものが知られ
ている(特開平4-358310号公報参照)。2. Description of the Related Art In recent years, as a magnetic sensor, a spin-valve type four-layer film structure having a giant magnetoresistive effect showing a larger magnetoresistive change rate than a normal magnetoresistive effect is known (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4). -See 358310).
【0003】このような磁気センサは、例えば図11お
よび図12に示すように、略長方形板状に形成され、金
属磁性薄膜11、非磁性薄膜12、金属磁性薄膜13、
反強磁性薄膜14および一対の各電極15を、上記の順
序にて互いに積層した状態にて有している。Such a magnetic sensor is formed in a substantially rectangular plate shape as shown in FIGS. 11 and 12, for example, a metal magnetic thin film 11, a non-magnetic thin film 12, a metal magnetic thin film 13,
The antiferromagnetic thin film 14 and the pair of electrodes 15 are laminated in the above order.
【0004】金属磁性薄膜13は、反強磁性薄膜14と
直接接触しており、両膜13・14の間の磁気的結合で
ある交換相互作用により上記金属磁性薄膜13の磁化の
方向は、磁気センサの長手方向に対し、直角となるよう
に上記反強磁性薄膜14によって固定されている。一
方、非磁性薄膜12で分離した金属磁性薄膜11は、印
加磁場としての信号磁場H1 の磁場方向の変化に応じ
て、その磁化方向が変化するようになっている。The metal magnetic thin film 13 is in direct contact with the antiferromagnetic thin film 14, and the direction of magnetization of the metal magnetic thin film 13 is magnetic due to exchange interaction which is a magnetic coupling between the both films 13 and 14. It is fixed by the antiferromagnetic thin film 14 so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the sensor. On the other hand, the magnetic direction of the metal magnetic thin film 11 separated by the non-magnetic thin film 12 changes according to the change of the magnetic field direction of the signal magnetic field H 1 as the applied magnetic field.
【0005】つまり、金属磁性薄膜13は、信号磁場H
1 と比べて大きな保磁力を有し、一度設定された磁化方
向を、信号磁場H1 の変化に対して保つように設定され
る一方、金属磁性薄膜11は、信号磁場H1 と比べて小
さな保磁力を有し、信号磁場H1 の変化に応じて上記金
属磁性薄膜11の磁化方向が変化するように設定されて
いる。That is, the metal magnetic thin film 13 has a signal magnetic field H.
It has a larger coercive force than that of 1, and is set so that the once set magnetization direction is maintained with respect to the change of the signal magnetic field H 1 , while the metal magnetic thin film 11 is smaller than the signal magnetic field H 1. It has a coercive force and is set so that the magnetization direction of the metal magnetic thin film 11 changes according to the change of the signal magnetic field H 1 .
【0006】また、金属磁性薄膜11の磁化M5 の方向
は、磁気センサに印加される信号磁場H1 がゼロの場合
に、金属磁性薄膜11の磁気異方性により、磁気センサ
の長手方向に平行となるように、言い換えると金属磁性
薄膜13の磁化M6 の方向に対し直交するように設定さ
れている。The direction of the magnetization M 5 of the metal magnetic thin film 11 is in the longitudinal direction of the magnetic sensor due to the magnetic anisotropy of the metal magnetic thin film 11 when the signal magnetic field H 1 applied to the magnetic sensor is zero. It is set to be parallel, in other words, orthogonal to the direction of the magnetization M 6 of the metal magnetic thin film 13.
【0007】このような磁気センサでは、信号磁場H1
の変化により、金属磁性薄膜11の磁化の方向が変化
し、金属磁性薄膜11の磁化M5 、および金属磁性薄膜
13と磁化M6 との間の相対角度に対応した磁気抵抗変
化となって検出される。In such a magnetic sensor, the signal magnetic field H 1
Changes the direction of the magnetization of the metal magnetic thin film 11, and changes in the magnetic resistance corresponding to the magnetization M 5 of the metal magnetic thin film 11 and the relative angle between the metal magnetic thin film 13 and the magnetization M 6 are detected. To be done.
【0008】この構造の磁気センサの性能を十分に引き
出すためには、信号磁場H1 がゼロの場合に両金属磁性
薄膜11・13の各磁化の方向が実際に上記の設定どお
り、互いに直交するようになっていることが必要であ
る。In order to sufficiently bring out the performance of the magnetic sensor of this structure, when the signal magnetic field H 1 is zero, the magnetization directions of both metal magnetic thin films 11 and 13 are actually orthogonal to each other as set above. It is necessary to be.
【0009】これは、次の理由に基づくものである。金
属磁性薄膜11と金属磁性薄膜13との磁化方向が、互
いに180度逆、つまり互いに反平行のときに、上記磁
気センサの電気抵抗値は最大になる。これは、金属磁性
薄膜11と金属磁性薄膜13との内、片方の膜から他方
の膜へと移動しようとする電子が、上記反平行の状態に
よって、非磁性薄膜12/各磁性薄膜11・13の各界
面にて散乱するからである。This is based on the following reasons. When the magnetization directions of the metal magnetic thin film 11 and the metal magnetic thin film 13 are opposite to each other by 180 degrees, that is, they are antiparallel to each other, the electric resistance value of the magnetic sensor becomes maximum. This is because, among the metal magnetic thin film 11 and the metal magnetic thin film 13, electrons that move from one film to the other film are non-parallel to each other due to the antiparallel state. This is because they are scattered at each interface of.
【0010】一方、金属磁性薄膜11と金属磁性薄膜1
3との磁化方向が、互いに同一、すなわち互いに平行と
なる場合、非磁性薄膜12/各磁性薄膜11・13の各
界面における移動する電子の散乱が最も低減されるの
で、磁気センサの電気抵抗が最小となる。On the other hand, the metal magnetic thin film 11 and the metal magnetic thin film 1
When the magnetization directions with respect to 3 are the same, that is, parallel to each other, the scattering of moving electrons at each interface of the non-magnetic thin film 12 / the magnetic thin films 11 and 13 is reduced most, so that the electric resistance of the magnetic sensor is reduced. It is the smallest.
【0011】このような金属磁性薄膜11の磁化方向の
変化に対する上記電気抵抗の変化をグラフにて示すと、
上記グラフが略S字状となり、上記変化率が最も大きく
なる、つまり上記グラフにおける変化率の変化を示す傾
きが最も大きくなる点は、上記金属磁性薄膜11と金属
磁性薄膜13との相対角度が90度、つまり直交するよ
うに設定されたときである。A graph showing the change in the electric resistance with respect to the change in the magnetization direction of the metal magnetic thin film 11 is as follows.
The above graph has a substantially S-shape, and the above change rate is the largest, that is, the slope showing the change in the change rate in the above graph is the largest because the relative angle between the metal magnetic thin film 11 and the metal magnetic thin film 13 is large. This is when it is set to 90 degrees, that is, orthogonal.
【0012】このことから、上記スピンバルブ型の4層
構造では、信号磁場がゼロのときに、上記金属磁性薄膜
11と金属磁性薄膜13との相対角度が90度、すなわ
ち互いに直交するように、上記金属磁性薄膜11と金属
磁性薄膜13との各磁化の方向がそれぞれ設定されてい
る。Therefore, in the spin-valve four-layer structure, when the signal magnetic field is zero, the relative angle between the metal magnetic thin film 11 and the metal magnetic thin film 13 is 90 degrees, that is, they are orthogonal to each other. The magnetization directions of the metal magnetic thin film 11 and the metal magnetic thin film 13 are set respectively.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
スピンバルブ型の多層膜を用いた磁気センサでは、信号
磁場がゼロのときにおける金属磁性薄膜11の磁化変化
に関して、以下の2点、すなわち、感度の低下と、設計
自由度の低下という問題を生じている。However, in the above-described conventional magnetic sensor using the spin-valve type multilayer film, there are the following two points regarding the change in the magnetization of the metal magnetic thin film 11 when the signal magnetic field is zero: There is a problem that the sensitivity is lowered and the degree of freedom in design is lowered.
【0014】まず、感度低下を招来する第1の問題は、
磁気センサの高分解能化の要求に対応して、磁気センサ
の素子幅Wは狭く設定される傾向にあり、1μm以下の
ものも作成されている。このような幅Wの狭小化に伴
い、反強磁性薄膜14により固定されている金属磁性薄
膜13の反磁場は増大し、反強磁性薄膜14の膜厚によ
っては数100エールステッドにも達することがある。First, the first problem that leads to a decrease in sensitivity is
In response to the demand for higher resolution of the magnetic sensor, the element width W of the magnetic sensor tends to be narrowed, and one having a width of 1 μm or less has been produced. With such a narrowing of the width W, the demagnetizing field of the metal magnetic thin film 13 fixed by the antiferromagnetic thin film 14 increases and may reach several hundred Oersted depending on the film thickness of the antiferromagnetic thin film 14. There is.
【0015】この場合には、反強磁性薄膜14と、金属
磁性薄膜13との間の磁気結合より反磁場の方が大きく
なるため、信号磁場がゼロのときにおいて金属磁性薄膜
13の磁化M6 の方向は、磁気センサの長手方向に対し
平行な状態となり、よって、金属磁性薄膜11の磁化方
向と平行となるので、磁気センサとしての感度が極めて
低下することになる。In this case, since the demagnetizing field becomes larger than the magnetic coupling between the antiferromagnetic thin film 14 and the metal magnetic thin film 13, the magnetization M 6 of the metal magnetic thin film 13 when the signal magnetic field is zero. The direction of is parallel to the longitudinal direction of the magnetic sensor, and thus is parallel to the magnetization direction of the metal magnetic thin film 11, so that the sensitivity of the magnetic sensor is extremely lowered.
【0016】また、金属磁性薄膜13の磁化方向の全体
が、金属磁性薄膜11の磁化方向と平行とならない場合
でも、図13に示すように、反磁場が強く現れる磁気セ
ンサの幅方向端部13aにおいては、信号磁場がゼロの
ときでも、金属磁性薄膜13の磁化の方向が、磁気セン
サの長手方向に平行となる方向M8 に沿うように変動す
るという現象が生じる。Even if the entire magnetization direction of the metal magnetic thin film 13 is not parallel to the magnetization direction of the metal magnetic thin film 11, as shown in FIG. 13, the width direction end 13a of the magnetic sensor in which the demagnetizing field appears strongly. In the above, even if the signal magnetic field is zero, the phenomenon that the magnetization direction of the metal magnetic thin film 13 changes along the direction M 8 parallel to the longitudinal direction of the magnetic sensor occurs.
【0017】このような磁気センサを、磁気ヘッドに用
いた場合、磁気センサ内において幅方向端部は、信号磁
場である信号磁場の変化に対する感度の最も高い場所で
あることから、上述の現象は磁気ヘッドの感度を大幅に
劣化させる。従来、このような劣化に対応するために
は、金属磁性薄膜13の磁化方向を固定する、つまりピ
ン止めするエネルギーを高く設定すればよいが、現実の
磁性材料では実現が困難であった。When such a magnetic sensor is used for a magnetic head, the above-mentioned phenomenon occurs because the widthwise end portion of the magnetic sensor has the highest sensitivity to changes in the signal magnetic field, which is the signal magnetic field. It significantly deteriorates the sensitivity of the magnetic head. Conventionally, in order to deal with such deterioration, it is necessary to fix the magnetization direction of the metal magnetic thin film 13, that is, to set a high energy for pinning, but it is difficult to realize with an actual magnetic material.
【0018】設計自由度の低下という第2の課題は、図
11および図12に示すように、金属磁性薄膜13の磁
化M6 の方向が、磁気センサの幅方向に設定されている
ため、磁化の方向が自由に変化する金属磁性薄膜11に
対しバイアス磁場が、金属磁性薄膜13により印加され
ることになる。The second problem of reduction in the degree of design freedom is that the direction of the magnetization M 6 of the metal magnetic thin film 13 is set in the width direction of the magnetic sensor as shown in FIGS. A bias magnetic field is applied by the metal magnetic thin film 13 to the metal magnetic thin film 11 whose direction changes freely.
【0019】したがって、金属磁性薄膜11の磁化方向
の変化の中心が、金属磁性薄膜13の磁化方向に対し直
交する位置からずれることになり、信号磁場がゼロのと
きに金属磁性薄膜11の磁化方向と、金属磁性薄膜13
の磁化方向とを互いに直交させる前述の理由によって、
磁気センサにおける感度低下を招来するという問題を生
じている。Therefore, the center of change in the magnetization direction of the metal magnetic thin film 11 is displaced from the position orthogonal to the magnetization direction of the metal magnetic thin film 13, and the magnetization direction of the metal magnetic thin film 11 is zero when the signal magnetic field is zero. And the magnetic metal thin film 13
Due to the above-mentioned reason that the magnetization directions of are orthogonal to each other,
This causes a problem that sensitivity of the magnetic sensor is lowered.
【0020】そこで、従来では、上記問題を回避するた
めに、上記バイアス磁場を、磁気センサに通電されるセ
ンス電流によって発生する電流磁場と相殺する等の手段
が考えられた。Therefore, conventionally, in order to avoid the above-mentioned problem, a means for canceling the bias magnetic field with the current magnetic field generated by the sense current supplied to the magnetic sensor has been considered.
【0021】しかしながら、上記の手段を用いた場合で
は、所定の電流磁場を発生させるために、センス電流値
を所定の固定値に設定したり、金属磁性薄膜13のサイ
ズを所定値に設定したりする必要があるといった磁気セ
ンサ設計上における設計自由度に対し大きな制約を生じ
ている。However, when the above-mentioned means is used, the sense current value is set to a predetermined fixed value or the size of the metal magnetic thin film 13 is set to a predetermined value in order to generate a predetermined current magnetic field. There is a great constraint on the degree of freedom in designing the magnetic sensor.
【0022】本発明の目的は、上記従来のスピンバルブ
型の磁気抵抗センサが有する課題を解決し、高感度かつ
設計自由度の高い磁気センサおよびそれを用いた磁気ヘ
ッドを提供することである。An object of the present invention is to solve the problems of the conventional spin valve type magnetoresistive sensor, and to provide a magnetic sensor having high sensitivity and a high degree of design freedom, and a magnetic head using the same.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
磁気センサは、以上の課題を解決するために、印加磁場
の磁場方向の変化に応じて磁化方向が変化する可変磁化
膜と、非磁性膜と、固定磁化膜とが巨大磁気抵抗効果を
示すように互いに積層されている磁気センサにおいて、
上記固定磁化膜は、非磁性膜に面する第1磁性膜と、第
2磁性膜とを、互いに反強磁性結合させて有しているこ
とを特徴としている。In order to solve the above problems, a magnetic sensor according to claim 1 of the present invention includes a variable magnetic film whose magnetization direction changes in accordance with a change in the magnetic field direction of an applied magnetic field. In a magnetic sensor in which a non-magnetic film and a fixed magnetization film are laminated on each other so as to exhibit a giant magnetoresistive effect,
The pinned magnetic film is characterized by having a first magnetic film facing the non-magnetic film and a second magnetic film, which are antiferromagnetically coupled to each other.
【0024】上記の請求項1記載の構成によれば、印加
磁場の磁場方向の変化に応じて変化する可変磁化膜の磁
化方向と、上記印加磁場の変化に対して磁化方向が固定
された状態を保持する固定磁化膜の第1磁性膜の磁化方
向との間の相対角度の変化に応じて、可変磁化膜、非磁
性膜および固定磁化膜の全体としての電気抵抗が、巨大
磁気抵抗効果によって大きく変化して、上記印加磁場の
変化を、上記電気抵抗の変化によって、より確実に検出
することが可能となる。According to the above-mentioned structure, the magnetization direction of the variable magnetic film which changes according to the change of the magnetic field direction of the applied magnetic field and the magnetization direction fixed with respect to the change of the applied magnetic field. The electric resistance of the variable magnetic film, the non-magnetic film, and the fixed magnetic film as a whole is changed by the giant magnetoresistive effect according to the change in the relative angle between the fixed magnetic film holding the magnetic field and the magnetization direction of the first magnetic film. It is possible to detect the change in the applied magnetic field by making a large change and more reliably by the change in the electric resistance.
【0025】その上、上記構成では、固定磁化膜は、第
1磁性膜と第2磁性膜とが反強磁性結合しているので、
第1磁性膜による磁場と、第2磁性膜による磁場とを互
いに相殺できて、固定磁化膜における全体的な飽和磁化
である合成飽和磁化の値を、第1磁性膜の飽和磁化の値
より小さくできる。In addition, in the above-mentioned structure, since the first magnetic film and the second magnetic film are antiferromagnetically coupled in the fixed magnetization film,
The magnetic field generated by the first magnetic film and the magnetic field generated by the second magnetic film can be canceled out from each other, and the value of the synthetic saturation magnetization, which is the overall saturation magnetization of the fixed magnetization film, is smaller than the value of the saturation magnetization of the first magnetic film. it can.
【0026】このことから、上記構成では、固定磁化膜
の反磁場の強度は、上記固定磁化膜の合成飽和磁化の値
に比例するため、上記固定磁化膜による反磁場の値も大
幅に低減できる。これにより、上記構成では、上記反磁
場による、第1磁化膜における磁化方向の不安定化を抑
制できるので、可変磁化膜の磁化方向と、第1磁化膜の
磁化方向との設定を最適な状態に維持できて、上記設定
が最適値から外れることに起因する印加磁場の変化を検
出する感度低下を回避できる。From the above, in the above structure, since the strength of the demagnetizing field of the fixed magnetic film is proportional to the value of the synthetic saturation magnetization of the fixed magnetic film, the value of the demagnetizing field of the fixed magnetic film can be greatly reduced. . Thus, in the above-described configuration, destabilization of the magnetization direction in the first magnetic film due to the demagnetizing field can be suppressed, so that the setting of the magnetization direction of the variable magnetic film and the magnetization direction of the first magnetic film is optimal. Therefore, it is possible to avoid a decrease in sensitivity for detecting a change in the applied magnetic field due to the above setting deviating from the optimum value.
【0027】さらに、上記構成では、固定磁化膜におけ
る合成飽和磁化の値を軽減できることから、上記固定磁
化膜から可変磁化膜に対し印加されるバイアス磁場も大
幅に低減できるので、上記バイアス磁場に起因する可変
磁化膜に生じる磁化方向の偏りを抑制できる。Further, in the above structure, since the value of the synthetic saturation magnetization in the fixed magnetic film can be reduced, the bias magnetic field applied from the fixed magnetic film to the variable magnetic film can also be greatly reduced. It is possible to suppress the deviation of the magnetization direction that occurs in the variable magnetization film.
【0028】したがって、上記構成では、第1磁化膜の
磁化方向との設定を最適な状態に維持できて、上記設定
が最適値から外れることに起因する印加磁場の変化を検
出する感度低下を回避できる。Therefore, in the above configuration, the setting with the magnetization direction of the first magnetic film can be maintained in the optimum state, and the sensitivity decrease for detecting the change of the applied magnetic field due to the deviation from the optimum value can be avoided. it can.
【0029】その上、上記構成では、従来のように、バ
イアス磁場を、磁気センサに通電されるセンス電流によ
って発生する電流磁場と相殺する手段を用いて、センス
電流値を所定の固定値に設定する必要があるといった磁
気センサ設計上における自由度に対し大きな制約を生じ
ていた場合と比較して、上記バイアス磁場の発生を大幅
に低減できるので、上記自由度の制約を軽減することが
できる。Moreover, in the above-mentioned structure, the sense current value is set to a predetermined fixed value by using the means for canceling the bias magnetic field with the current magnetic field generated by the sense current applied to the magnetic sensor as in the conventional case. Since the generation of the bias magnetic field can be significantly reduced as compared with the case where there is a large constraint on the degree of freedom in the design of the magnetic sensor, which is necessary, it is possible to reduce the constraint on the degree of freedom.
【0030】本発明の請求項2記載の磁気センサは、請
求項1に記載の磁気センサにおいて、磁性体からなる固
定用膜が、固定磁化膜の磁化方向を上記固定用膜の磁化
方向に基づいて固定するように固定磁化膜に対して積層
されていることを特徴としている。A magnetic sensor according to a second aspect of the present invention is the magnetic sensor according to the first aspect, wherein the pinning film made of a magnetic material has a magnetization direction of the pinned magnetization film based on the magnetization direction of the pinning film. It is characterized in that it is laminated on the fixed magnetic film so as to be fixed.
【0031】上記の請求項2記載の構成によれば、固定
用膜によって、固定磁化膜の磁化方向が、印加磁場の変
化に対して、より安定に固定されるので、上記固定磁化
膜の磁化方向の変動に基づく、印加磁場の変化を検出す
る検出感度の低下を抑制できる。According to the second aspect of the invention, since the magnetization direction of the fixed magnetization film is fixed more stably by the fixing film with respect to the change of the applied magnetic field, the magnetization of the fixed magnetization film is increased. It is possible to suppress a decrease in detection sensitivity for detecting a change in applied magnetic field due to a change in direction.
【0032】本発明の請求項3記載の磁気センサは、請
求項1または2に記載の磁気センサにおいて、金属非磁
性体からなる結合膜が、第1磁性膜と第2磁性膜との間
の反強磁性結合を大きくするように上記第1磁性膜と第
2磁性膜との間に積層されて設けられていることを特徴
としている。A magnetic sensor according to a third aspect of the present invention is the magnetic sensor according to the first or second aspect, wherein the coupling film made of a metal non-magnetic material is provided between the first magnetic film and the second magnetic film. It is characterized in that it is provided so as to be laminated between the first magnetic film and the second magnetic film so as to increase antiferromagnetic coupling.
【0033】上記の請求項3記載の構成によれば、結合
膜によって、第2磁性膜の磁化の強度を低く設定して
も、上記第2磁性膜によって設定できる第1磁性膜の磁
化の強度を向上できる。According to the third aspect of the invention, even if the strength of the magnetization of the second magnetic film is set low by the coupling film, the strength of the magnetization of the first magnetic film that can be set by the second magnetic film. Can be improved.
【0034】このことから、上記構成では、上記第1磁
性膜および第2磁性膜の膜厚をそれぞれ薄く、あるいは
上記第1磁性膜および第2磁性膜の磁性材料の選択範囲
を広げることができるので、上記第1磁性膜および第2
磁性膜の膜厚をそれぞれ薄く、あるいは上記第1磁性膜
および第2磁性膜の磁性材料に安価な材料を用いること
ができて、コストダウンを図ることができる。Therefore, in the above structure, the film thickness of the first magnetic film and the second magnetic film can be made thin, or the selection range of the magnetic material of the first magnetic film and the second magnetic film can be widened. Therefore, the first magnetic film and the second magnetic film
The film thickness of the magnetic film can be made thin, or an inexpensive material can be used as the magnetic material of the first magnetic film and the second magnetic film, so that the cost can be reduced.
【0035】本発明の請求項4記載の磁気センサは、請
求項3に記載の磁気センサにおいて、結合膜は、第1磁
性膜と第2磁性膜とを反強磁性的に結合する範囲内で薄
くなるように設定されていることを特徴としている。A magnetic sensor according to a fourth aspect of the present invention is the magnetic sensor according to the third aspect, wherein the coupling film is within a range in which the first magnetic film and the second magnetic film are antiferromagnetically coupled. The feature is that it is set to be thin.
【0036】上記の請求項4記載の構成によれば、結合
膜を薄く設定できるので、上記結合膜を形成する際の手
間や材料を抑制できて、上記構成を作製するときにコス
トダウンを図ることができる。According to the configuration of the above-mentioned claim 4, since the bonding film can be set thin, it is possible to suppress the time and material for forming the bonding film, and to reduce the cost when manufacturing the structure. be able to.
【0037】本発明の請求項5記載の磁気センサは、請
求項1、2、3または4に記載の磁気センサにおいて、
固定磁化膜は、第1磁性膜および第2磁性膜の各飽和磁
化と、第1磁性膜および第2磁性膜の各膜厚とによっ
て、上記固定磁化膜における合成飽和磁化の値が低減さ
れていることを特徴としている。A magnetic sensor according to claim 5 of the present invention is the magnetic sensor according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein
In the fixed magnetic film, the value of the synthetic saturation magnetization in the fixed magnetic film is reduced by the saturation magnetization of the first magnetic film and the second magnetic film and the film thickness of the first magnetic film and the second magnetic film. It is characterized by being.
【0038】本発明の請求項6記載の磁気センサは、請
求項2、3または4に記載の磁気センサにおいて、上記
固定用膜および固定磁化膜における合成飽和磁化の値が
低減されるように、固定用膜、第1磁性膜および第2磁
性膜の各飽和磁化と、固定用膜、第1磁性膜および第2
磁性膜の各膜厚とが設定されていることを特徴としてい
る。According to a sixth aspect of the present invention, in the magnetic sensor according to the second, third or fourth aspect, the value of the synthetic saturation magnetization in the fixing film and the fixed magnetic film is reduced. Each saturation magnetization of the pinning film, the first magnetic film and the second magnetic film, and the pinning film, the first magnetic film and the second magnetic film
It is characterized in that each film thickness of the magnetic film is set.
【0039】本発明の請求項7記載の磁気センサは、請
求項5または6に記載の磁気センサにおいて、固定磁化
膜の見掛け上の飽和磁化の値が、ほぼゼロとなるように
設定されていることを特徴としている。A magnetic sensor according to a seventh aspect of the present invention is the magnetic sensor according to the fifth or sixth aspect, wherein the apparent saturation magnetization of the fixed magnetization film is set to be substantially zero. It is characterized by that.
【0040】上記の請求項5、6および7に記載の構成
によれば、固定磁化膜における合成飽和磁化の値の低減
によって、固定磁化膜の反磁場の強度は、上記合成飽和
磁化の値に比例するため、上記固定磁化膜による反磁場
の値も大幅に低減できる。According to the fifth, sixth, and seventh aspects of the invention, the intensity of the demagnetizing field of the fixed magnetic film becomes equal to the value of the synthetic saturated magnetization due to the reduction of the value of the synthetic saturated magnetization in the fixed magnetic film. Since they are proportional to each other, the value of the demagnetizing field due to the fixed magnetic film can be significantly reduced.
【0041】これにより、上記構成では、上記反磁場に
よる、第1磁化膜における磁化方向の不安定化を抑制で
きるので、可変磁化膜の磁化方向と、第1磁化膜の磁化
方向との設定を最適な状態に維持できて、上記設定が最
適値から外れることに起因する印加磁場の変化を検出す
る感度低下を回避できる。As a result, in the above structure, it is possible to suppress the destabilization of the magnetization direction in the first magnetized film due to the demagnetizing field, so that the magnetization direction of the variable magnetized film and the magnetization direction of the first magnetized film are set. The optimum state can be maintained, and it is possible to avoid a decrease in sensitivity for detecting a change in the applied magnetic field due to the above setting deviating from the optimum value.
【0042】さらに、上記構成では、固定磁化膜におけ
る合成飽和磁化の値を軽減できることから、上記固定磁
化膜から可変磁化膜に対し印加されるバイアス磁場も大
幅に低減できるので、上記バイアス磁場に起因する可変
磁化膜に生じる磁化方向の偏りを抑制できる。Further, in the above structure, since the value of the synthetic saturation magnetization in the fixed magnetic film can be reduced, the bias magnetic field applied from the fixed magnetic film to the variable magnetic film can also be greatly reduced, which is caused by the bias magnetic field. It is possible to suppress the deviation of the magnetization direction that occurs in the variable magnetization film.
【0043】したがって、上記構成では、上記偏りの抑
制により、第1磁化膜の磁化方向との設定を最適な状態
に維持できて、上記設定が最適値から外れることに起因
する印加磁場の変化を検出する感度低下を回避できる。Therefore, in the above structure, the setting of the magnetization direction of the first magnetic film can be maintained in an optimum state by suppressing the bias, and a change in the applied magnetic field due to the setting being deviated from the optimum value. It is possible to avoid a decrease in detection sensitivity.
【0044】その上、上記構成では、従来のように、バ
イアス磁場を、磁気センサに通電されるセンス電流によ
って発生する電流磁場と相殺する手段を用いて、センス
電流値を所定の固定値に設定する必要があるといった磁
気センサ設計上における自由度に対し大きな制約を生じ
ていた場合と比較して、上記バイアス磁場の発生を大幅
に低減できるので、上記自由度の制約を軽減することが
できる。Moreover, in the above-mentioned configuration, the sense current value is set to a predetermined fixed value by using the means for canceling the bias magnetic field with the current magnetic field generated by the sense current applied to the magnetic sensor as in the conventional case. Since the generation of the bias magnetic field can be significantly reduced as compared with the case where there is a large constraint on the degree of freedom in the design of the magnetic sensor, which is necessary, it is possible to reduce the constraint on the degree of freedom.
【0045】本発明の請求項8記載の磁気ヘッドは、請
求項1ないし7の何れかに記載の磁気センサと、磁気セ
ンサに通電する電源と、磁化方向の変化により情報が記
録された記録媒体が、磁気センサに対して相対移動する
ことによる上記磁化方向の変化に基づく、磁気センサに
対する印加磁場の変化に起因する磁気センサの電気抵抗
の変化を、上記電源の通電によって検出する検出手段と
を有することを特徴としている。A magnetic head according to claim 8 of the present invention is a magnetic sensor according to any one of claims 1 to 7, a power supply for energizing the magnetic sensor, and a recording medium on which information is recorded by a change in the magnetization direction. A detecting means for detecting a change in the electric resistance of the magnetic sensor due to a change in the magnetic field applied to the magnetic sensor based on a change in the magnetization direction due to the relative movement with respect to the magnetic sensor when the power source is energized. It is characterized by having.
【0046】上記の請求項8記載の構成によれば、記録
媒体が磁気センサに対して相対移動することによる印加
磁場の変化に起因する磁気センサにおける電気抵抗の変
化の大きさを、前述のように、従来より、大きくできる
ことから、上記検出手段によって検出できる記録媒体に
おける磁化の領域を、より小さく設定できる。According to the above structure, the magnitude of the change in the electric resistance in the magnetic sensor due to the change in the applied magnetic field due to the relative movement of the recording medium with respect to the magnetic sensor is as described above. In addition, since it can be made larger than in the conventional case, the region of magnetization in the recording medium that can be detected by the detecting means can be set smaller.
【0047】[0047]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図1
ないし図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の磁気センサは、図1および図2に示すように、
印加磁場としての信号磁場H1 の磁場方向の変化に対
し、大きな電気抵抗の変化を示す巨大磁気抵抗効果を有
するものであって、略長方形板状の基板(図示せず)上
に、可変磁化膜1と、金属非磁性薄膜からなる非磁性膜
2と、固定磁化膜3と、硬質磁性体からなる磁化固定用
膜(固定用膜)7と、上記電気抵抗の変化を検出するセ
ンス電流を通電するための電極導体薄膜8とが、順次、
パターン化されて成膜されているスピンバルブ型の多層
薄膜を有するものである。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
The following is a description based on FIG.
The magnetic sensor of the present invention, as shown in FIG. 1 and FIG.
It has a giant magnetoresistive effect that shows a large change in electric resistance with respect to a change in the magnetic field direction of the signal magnetic field H 1 as an applied magnetic field, and has a variable magnetization on a substantially rectangular plate-shaped substrate (not shown). A film 1, a non-magnetic film 2 made of a metal non-magnetic thin film, a fixed magnetization film 3, a magnetization fixing film (fixing film) 7 made of a hard magnetic material, and a sense current for detecting a change in the electric resistance are provided. The electrode conductor thin film 8 for energizing is sequentially
It has a spin-valve type multilayer thin film formed by patterning.
【0048】上記巨大磁気抵抗効果とは、非磁性膜2を
間に挟んだ可変磁化膜1と固定磁化膜3との電気抵抗
が、信号磁場H1 の変化に応じて磁化方向が変化する上
記可変磁化膜1と、信号磁場の変化に対して磁化方向が
固定されている固定磁化膜3との間の各磁化の方向間に
おける相対角度の余弦に比例して変化し、かつ、従来の
異常磁気抵抗効果と比べて、信号磁場H1 の変化に対す
る電気抵抗値の変化が数倍に達して、信号磁場H1 の変
化の検出感度が向上したものである。その上、上記巨大
磁気抵抗効果は上記電気抵抗値の検出のために印加され
る電流方向とは無関係なものである。The giant magnetoresistive effect means that the electric resistance between the variable magnetic film 1 and the fixed magnetic film 3 with the nonmagnetic film 2 sandwiched therebetween changes the magnetization direction according to the change of the signal magnetic field H 1. The variable magnetic film 1 and the fixed magnetic film 3 whose magnetization direction is fixed with respect to the change of the signal magnetic field change in proportion to the cosine of the relative angle between the directions of the respective magnetizations, and the conventional abnormality. compared with the magneto-resistance effect, reaching change in electrical resistance value with respect to the change of the signal magnetic field H 1 is several times, in which detection sensitivity of the change of the signal magnetic field H 1 is improved. Moreover, the giant magnetoresistive effect is independent of the direction of current applied to detect the electrical resistance value.
【0049】上記可変磁化膜1には、信号磁場H1 の変
化に応じて磁化方向が容易に変化するように透磁性の高
い軟質磁性材料が用いられる。上記非磁性膜2は、可変
磁化膜1と固定磁化膜3とが非磁性膜2を介して、反強
磁性的に、かつ強磁性的にも磁気的に強く結合すること
を抑制、あるいは防止するように設定されている。これ
により、可変磁化膜1の磁化方向の変化に対する、固定
磁化膜3の磁化方向の変化が回避され、信号磁場H1 の
変化に対して固定磁化膜3の磁化方向が維持される。The variable magnetic film 1 is made of a soft magnetic material having a high magnetic permeability so that the magnetization direction can be easily changed according to the change of the signal magnetic field H 1 . The non-magnetic film 2 suppresses or prevents strong coupling between the variable magnetic film 1 and the fixed magnetic film 3 via the non-magnetic film 2 antiferromagnetically and also magnetically strongly. Is set to. Thereby, the change of the magnetization direction of the fixed magnetization film 3 with respect to the change of the magnetization direction of the variable magnetization film 1 is avoided, and the magnetization direction of the fixed magnetization film 3 is maintained with respect to the change of the signal magnetic field H 1 .
【0050】そして、上記固定磁化膜3は、非磁性膜2
に面した金属磁性薄膜である第1磁性膜4と、金属非磁
性薄膜からなる結合膜5と、磁化固定用膜7に面した金
属磁性薄膜である第2磁性膜6とを、この順序にて互い
に積層して有している。第1磁性膜4は、可変磁化膜1
の磁化方向と第1磁性膜4の磁化方向とが、信号磁場H
1 がゼロのときに互いにほぼ直交するように設定されて
いる。The fixed magnetization film 3 is the non-magnetic film 2
A first magnetic film 4 which is a metal magnetic thin film facing the front surface, a coupling film 5 which is a metal non-magnetic thin film, and a second magnetic film 6 which is a metal magnetic thin film facing the magnetization fixing film 7 in this order. Are stacked on each other. The first magnetic film 4 is the variable magnetic film 1
Of the signal magnetic field H and the magnetization direction of the first magnetic film 4 are
When 1 is zero, they are set to be almost orthogonal to each other.
【0051】その上、上記結合膜5の膜厚は、第1磁性
膜4と、第2磁性膜6とが、上記結合膜5を介して、最
も強い反強磁性的な磁気的に互いに結合するように、か
つ、最も薄くなるように設定されている。Moreover, the thickness of the coupling film 5 is such that the first magnetic film 4 and the second magnetic film 6 are magnetically coupled to each other via the coupling film 5 in the strongest antiferromagnetic manner. It is set so that it is the thinnest.
【0052】上記実施の形態の構成によれば、第1磁性
膜4の磁化M2 と、第2磁性膜6の磁化M3 とは、結合
膜5による反強磁性的な結合のために、互いに反平行の
状態になる。According to the configuration of the above embodiment, the magnetization M 2 of the first magnetic film 4 and the magnetization M 3 of the second magnetic film 6 are antiferromagnetically coupled by the coupling film 5, It becomes antiparallel to each other.
【0053】そして、上記の両磁性薄膜4・6の間にお
ける磁気的結合エネルギーは、多層膜を構成する材料、
膜厚の選択により、磁場の値に換算すると、最大、数1
0(キロエールステッド)にも及ぶため、通常、用いら
れるように信号磁場H1 を印加しても、両磁性薄膜4・
6の磁化M2 ・M3 は、反平行の状態に固定され、上記
信号磁場H1 の磁場方向の変化に対する磁化方向の変化
が防止される。The magnetic coupling energy between the two magnetic thin films 4 and 6 is determined by the materials constituting the multilayer film.
When converted to the value of the magnetic field by selecting the film thickness, the maximum is several
Since it reaches 0 (kilo-Oersted), even if a signal magnetic field H 1 is applied as usual, both magnetic thin films 4
The magnetizations M 2 and M 3 of 6 are fixed in the antiparallel state, and the change of the magnetization direction with respect to the change of the magnetic field direction of the signal magnetic field H 1 is prevented.
【0054】一方、硬質磁性体からなる磁化固定用膜7
に接触している第2磁性膜6の磁化M3 の方向は、磁化
固定用膜7と第2磁性膜6との間における交換相互作用
によって上記磁化固定用膜7によってピン止め、つまり
固定される。したがって、上記磁化固定用膜7の磁化の
方向に基づいて、第1磁性膜4の磁化の方向が固定され
ることになる。On the other hand, the magnetization fixing film 7 made of a hard magnetic material.
The direction of the magnetization M 3 of the second magnetic film 6 in contact with is pinned, that is, fixed by the magnetization fixing film 7 by the exchange interaction between the magnetization fixing film 7 and the second magnetic film 6. It Therefore, the magnetization direction of the first magnetic film 4 is fixed based on the magnetization direction of the magnetization fixing film 7.
【0055】これに対して、軟質磁性体からなる可変磁
化膜1の磁化M1 の方向は、印加された信号磁場H1 の
磁場方向の変化に対応して、磁化M2 に対して直交した
初期状態の磁化M1 (図中、初期状態の磁化M1 を二点
鎖線にて示した)から、可変磁化膜1の厚さ方向端面に
沿って回転するように変化する。On the other hand, the direction of the magnetization M 1 of the variable magnetic film 1 made of a soft magnetic material is orthogonal to the magnetization M 2 in accordance with the change of the magnetic field direction of the applied signal magnetic field H 1 . (in the figure, the magnetization M 1 in the initial state shown by the two-dot chain line) magnetization M 1 in the initial state from the changes so as to rotate along the thickness direction end face of the variable magnetization film 1.
【0056】このため、可変磁化膜1と第1磁性膜4と
の各磁化M1 ・M2 の各方向の相対角度は、外部からの
信号磁場H1 の変化に応じて、信号磁場H1 がゼロのと
きの直交した状態を中心として、各磁化M1 ・M2 の相
互間が平行・反平行となる範囲内で変化することにな
る。[0056] Thus, the variable magnetic film 1 in each direction of the relative angle of each magnetization M 1 · M 2 of the first magnetic layer 4, in response to the change of the signal magnetic field H 1 from the outside, the signal magnetic field H 1 Centering on the orthogonal state when is zero, the magnetizations M 1 and M 2 change within a range where they are parallel and antiparallel.
【0057】このことから、上記構成においては、信号
磁場H1 の変化に対して、各磁化M1 ・M2 の各方向の
相対角度が直交した状態を中心として、つまり相対角度
の変化に対し、最も電気抵抗の変化が大きな点である直
交した状態を中心として変化することから、信号磁場H
1 の変化に対して、電気抵抗の変化が、通常の磁気抵抗
効果と比べて数倍大きな巨大磁気抵抗効果が発現するこ
とができる。From the above, in the above-mentioned structure, with respect to the change of the signal magnetic field H 1 , the state in which the relative angles of the respective magnetizations M 1 and M 2 are orthogonal to each other is the center, that is, with respect to the change of the relative angle. , The signal magnetic field H changes because it changes centering on the orthogonal state where the change in electrical resistance is the largest.
With respect to the change of 1, a giant magnetoresistive effect in which the change in electric resistance is several times larger than that in the normal magnetoresistive effect can be exhibited.
【0058】その上、上記構成では、上記固定磁化膜3
が、上記結合膜5を介して、互いに、強く反強磁性的に
結合した第1磁性膜4と第2磁性膜6とを有しているた
め、上記固定磁化膜3の飽和磁化の値は、見掛け上、信
号磁場H1 に対し、上記両磁性薄膜4・6の差となるよ
うに振る舞う。このため、両方の磁性薄膜4・6の飽和
磁化と膜厚の各積を、互いに概略相等しくなるように設
定することにより、上記固定磁化膜3の合成飽和磁化の
値を低減、例えばほとんどゼロにすることができる。Moreover, in the above structure, the fixed magnetization film 3 is formed.
However, since it has the first magnetic film 4 and the second magnetic film 6 that are strongly antiferromagnetically coupled to each other via the coupling film 5, the value of the saturation magnetization of the fixed magnetization film 3 is Apparently, the magnetic thin films 4 and 6 behave so as to have a difference with respect to the signal magnetic field H 1 . Therefore, by setting the respective products of the saturation magnetization and the film thickness of both the magnetic thin films 4 and 6 so as to be substantially equal to each other, the value of the synthetic saturation magnetization of the fixed magnetic film 3 is reduced, for example, almost zero. Can be
【0059】このことから、上記構成では、磁性薄膜の
反磁場の強度は、上記磁性薄膜の飽和磁化に比例するた
め、上記固定磁化膜3による反磁場の値を、大幅に低
減、例えばゼロにできることになる。From the above, in the above structure, since the strength of the demagnetizing field of the magnetic thin film is proportional to the saturation magnetization of the magnetic thin film, the value of the demagnetizing field of the fixed magnetic film 3 is greatly reduced, for example, to zero. You can do it.
【0060】ところで、従来では、これにより、上記構
成では、信号磁場H1 の変化を高分解能に検出するため
に、可変磁化膜や固定磁化膜等の各膜の幅を狭く、例え
ば1μm以下に設定した場合、上記固定磁化膜に生じる
反磁場が増大化することから、信号磁場H1 の変化を検
出する感度が上記反磁場によって低下していた。By the way, conventionally, in the above structure, in order to detect the change in the signal magnetic field H 1 with high resolution, the width of each film such as the variable magnetic film and the fixed magnetic film is narrow, for example, 1 μm or less. When set, the demagnetizing field generated in the fixed magnetic film is increased, so that the sensitivity for detecting the change in the signal magnetic field H 1 is lowered by the demagnetizing field.
【0061】しかしながら、上記構成では、上記反磁場
の値を、大幅に低減、例えばゼロにできるから、上記反
磁場による、第1磁性膜4における磁化方向の不安定化
を抑制できる。このことにより、可変磁化膜1の磁化方
向と、第1金属磁化薄膜4の磁化方向との相対角度の設
定を最適な状態に維持できて、上記設定が最適値から外
れることに起因する信号磁場H1 の変化を検出する感度
低下を回避できる。However, in the above configuration, the value of the demagnetizing field can be greatly reduced, for example, to zero, so that destabilization of the magnetization direction in the first magnetic film 4 due to the demagnetizing field can be suppressed. As a result, the setting of the relative angle between the magnetization direction of the variable magnetization film 1 and the magnetization direction of the first metal magnetization thin film 4 can be maintained in an optimum state, and the signal magnetic field caused by the deviation from the optimum value can be maintained. It is possible to avoid a decrease in sensitivity for detecting a change in H 1 .
【0062】また、上記構成では、同様に、固定磁化膜
3から可変磁化膜1に印加されるバイアス磁場も大幅に
低減、例えばゼロに設定できるので、上記バイアス磁場
に起因する可変磁化膜1に生じる磁化方向の偏り、前記
の初期状態からのずれを防止できる。Further, in the above structure, similarly, the bias magnetic field applied from the fixed magnetic film 3 to the variable magnetic film 1 can be significantly reduced, for example, set to zero, so that the variable magnetic film 1 caused by the bias magnetic field is generated. It is possible to prevent the deviation of the magnetization direction that occurs and the deviation from the initial state.
【0063】したがって、上記構成では、可変磁化膜1
の磁化方向と第1磁性膜4の磁化方向との相対角度の設
定を最適な状態に維持できて、上記設定が最適値から外
れることに起因する信号磁場H1 の変化を検出する感度
低下を回避できる。Therefore, in the above configuration, the variable magnetic film 1
The relative angle between the magnetization direction of the first magnetic film 4 and the magnetization direction of the first magnetic film 4 can be maintained in an optimum state, and the sensitivity for detecting the change in the signal magnetic field H 1 due to the deviation from the above-mentioned setting can be reduced. It can be avoided.
【0064】ところで、従来のスピンバルブ型の磁気セ
ンサでは、固定磁化膜からのバイアス磁場を、センス電
流により発生する磁場により相殺するように磁気センサ
の構造を設定することにより、上記バイアス磁場の悪影
響を抑制し、信号磁場がゼロのときに、可変磁化膜の磁
化の方向を素子長手方向に設定、つまり、固定磁化膜に
対し直交するように、上記センス電流による磁場によっ
て設定することが知られている(例えば、IEEE Trans.
Magn. vol.30, pp. 3801 (1994) "Design, Fabrication
& Testing of Spin-Valve Read Heads for High Densi
ty Recording"参照)。By the way, in the conventional spin-valve type magnetic sensor, the structure of the magnetic sensor is set so as to cancel the bias magnetic field from the fixed magnetization film by the magnetic field generated by the sense current. It is known that when the signal magnetic field is zero, the direction of magnetization of the variable magnetic film is set in the element longitudinal direction, that is, it is set by the magnetic field by the sense current so as to be orthogonal to the fixed magnetic film. (For example, IEEE Trans.
Magn. Vol.30, pp. 3801 (1994) "Design, Fabrication
& Testing of Spin-Valve Read Heads for High Densi
ty Recording ").
【0065】しかしながら、上記本願の構成では、固定
磁化膜3の見掛け上の飽和磁化の値を自由に最適設定で
きるため、従来のように、磁気センサの構造やセンス電
流をバイアス磁場と相殺するように設定するという従来
の磁気センサにおける設計自由度上の制約を回避できる
から、上記バイアス磁場の悪影響を抑制した優れた特性
を実現しながら、磁気センサの設計の自由度を大幅に向
上させることが可能となる。However, in the above-mentioned configuration of the present application, the apparent saturation magnetization value of the fixed magnetization film 3 can be freely set optimally, so that the structure of the magnetic sensor and the sense current are canceled with the bias magnetic field as in the conventional case. Since it is possible to avoid the restriction on the degree of freedom in design in the conventional magnetic sensor, it is possible to greatly improve the degree of freedom in designing the magnetic sensor while realizing excellent characteristics that suppress the adverse effect of the bias magnetic field. It will be possible.
【0066】ところで、信号磁場H1 の変化に対する感
度を最も高くするために、信号磁場H1 がゼロのときに
可変磁化膜1と第1磁性膜4とを、それらの各磁化方向
が互いに直交するように設定した場合、このような可変
磁化膜1に対し、固定磁化膜3からのバイアス磁場によ
る悪影響を生じ易くなっている。[0066] Incidentally, in order to the highest sensitivity to changes in the signal magnetic field H 1, the signal magnetic field H 1 is a variable magnetization film 1 at zero and the first magnetic layer 4, the orthogonal their respective magnetization directions to each other When set so that the variable magnetic film 1 is likely to be adversely affected by the bias magnetic field from the fixed magnetic film 3.
【0067】しかしながら、上記構成では、上記構成の
ようにバイアス磁場を略ゼロに設定できることから、高
感度を維持しながら、上記悪影響を回避でき、本発明の
効果を最も顕著に発揮できる。However, in the above configuration, since the bias magnetic field can be set to substantially zero as in the above configuration, the above adverse effect can be avoided while maintaining high sensitivity, and the effect of the present invention can be most remarkably exhibited.
【0068】その上、上記構成では、固定磁化膜3の見
掛け上の合成飽和磁化を低下させることにより、信号磁
場H1 の変化に対する第1磁性膜4の磁化方向の変化を
抑制できるので、磁化固定用膜7と固定磁化膜3との間
の結合磁場を小さく設定しても、上記第1磁性膜4の磁
化方向を固定した状態にて安定化できる。Moreover, in the above configuration, the apparent synthetic saturation magnetization of the fixed magnetization film 3 is reduced, so that the change in the magnetization direction of the first magnetic film 4 with respect to the change in the signal magnetic field H 1 can be suppressed. Even if the coupling magnetic field between the fixed film 7 and the fixed magnetic film 3 is set small, it is possible to stabilize the magnetization direction of the first magnetic film 4 in a fixed state.
【0069】このことから、上記構成は、巨大磁気抵抗
効果をより安定に発揮しながら、磁化固定用膜7や固定
磁化膜3の材料や膜厚等の設計上の自由度を大きくでき
るものとなっている。From the above, it can be said that the above-mentioned configuration can increase the degree of freedom in designing the material and film thickness of the magnetization fixing film 7 and the fixed magnetization film 3 while more stably exhibiting the giant magnetoresistive effect. Has become.
【0070】次に、上記磁気センサを用いた本発明の磁
気ヘッドについて、図3ないし図5に基づいて説明する
と、以下の通りである。本発明の磁気ヘッドには、図3
ないし図5に示すように、磁気センサ50と、上記磁気
センサ50をその厚さ方向の両側からそれぞれ挟む各シ
ールド54・54が、記録媒体として例えばハードディ
スク52からの信号磁場H1 のみを磁気センサ50に導
入し、上記信号磁場H1 と異なる雑音となる外部磁場の
影響を遮断するために設けられている。Next, a magnetic head of the present invention using the above magnetic sensor will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. The magnetic head of the present invention has the structure shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the magnetic sensor 50 and the respective shields 54, 54 sandwiching the magnetic sensor 50 from both sides in the thickness direction, use only the signal magnetic field H 1 from the hard disk 52 as a recording medium. It is provided in order to cut off the influence of the external magnetic field which is introduced into the signal generator 50 and becomes noise different from the signal magnetic field H 1 .
【0071】そして、磁気ヘッドには、磁気センサ50
にセンス電流を通電する電源51と、信号磁場H1 の変
化に起因する磁気センサ50の電気抵抗の変化を、上記
電源51の通電によって検出する検出器(検出手段)5
3とが設けられている。The magnetic head has a magnetic sensor 50.
Power supply 51 for supplying a sense current to the sensor, and a detector (detection means) 5 for detecting a change in electric resistance of the magnetic sensor 50 due to a change in the signal magnetic field H 1 by the power supply of the power supply 51.
3 and 3 are provided.
【0072】このような磁気ヘッドは、次のように用い
られる。まず、図5に示すように、ハードディスク52
には、所定幅の記録トラック52aに沿って、磁化52
bの各方向の変化により情報が記録されている。よっ
て、磁気ヘッドは、磁気センサ50の長手方向が記録ト
ラック52aの幅方向に沿うように、かつ、磁気センサ
50の厚さ方向が記録トラック52aの長手方向であ
る、記録トラック52aの移動方向に沿うように、その
上、磁気センサ50の幅方向が記録トラック52aの記
録面に対して垂直となるように設定される。Such a magnetic head is used as follows. First, as shown in FIG.
Of the magnetization 52 along the recording track 52a having a predetermined width.
Information is recorded by the change in each direction of b. Therefore, in the magnetic head, the longitudinal direction of the magnetic sensor 50 is along the width direction of the recording track 52a, and the thickness direction of the magnetic sensor 50 is the longitudinal direction of the recording track 52a in the moving direction of the recording track 52a. In addition, the width direction of the magnetic sensor 50 is set to be perpendicular to the recording surface of the recording track 52a.
【0073】このような磁気ヘッドに対する、ハードデ
ィスク52の移動に伴う信号磁場H1 となる磁界方向の
変化は下記の3点の状態の間にて変動する。With respect to such a magnetic head, the change in the magnetic field direction which becomes the signal magnetic field H 1 due to the movement of the hard disk 52 varies among the following three states.
【0074】まず、第1点は、図5(a)に示すよう
に、ハードディスク52の移動に伴って、信号磁場H1
としての信号磁界52cが磁気センサ50の幅方向に沿
い、かつ、ハードディスク52の記録面である記録トラ
ック52aに向かって磁界方向が形成されているときで
ある。First, as shown in FIG. 5A, the first point is that the signal magnetic field H 1 is changed as the hard disk 52 moves.
When the signal magnetic field 52c is formed along the width direction of the magnetic sensor 50 and toward the recording track 52a which is the recording surface of the hard disk 52.
【0075】次に、第2点は、図5(b)に示すよう
に、ハードディスク52の移動に伴って、信号磁界52
cが磁気センサ50の厚さ方向に沿い、かつ、記録トラ
ック52aに対し略平行に磁界方向が形成されていると
きである。Next, as shown in FIG. 5B, the second point is that the signal magnetic field 52 is moved as the hard disk 52 moves.
This is when c is along the thickness direction of the magnetic sensor 50 and the magnetic field direction is formed substantially parallel to the recording track 52a.
【0076】最後に、第3点は、図5(c)に示すよう
に、ハードディスク52の移動に伴って、信号磁界52
cが磁気センサ50の幅方向に沿い、かつ、記録トラッ
ク52aから垂直方向に外方に向かって磁界方向が形成
されているときである。Finally, as shown in FIG. 5C, the third point is that the signal magnetic field 52 is moved as the hard disk 52 moves.
This is when c is along the width direction of the magnetic sensor 50 and the magnetic field direction is formed vertically outward from the recording track 52a.
【0077】上記構成によれば、ハードディスク52が
回転駆動されることにより、磁気センサ50がハードデ
ィスク52に対して相対移動すると、各磁化52bによ
って生じる各信号磁界52cが、信号磁場H1 として磁
気センサ50内を通過することになる。このとき、上記
信号磁場H1 における磁気センサ50の幅方向の成分
が、可変磁化膜1の磁化方向M1 に対して影響し、上記
磁化方向M1 を変化させる。According to the above configuration, when the magnetic sensor 50 is moved relative to the hard disk 52 by rotating the hard disk 52, each signal magnetic field 52c generated by each magnetization 52b is used as the signal magnetic field H 1. It will pass through 50. At this time, the component of the signal magnetic field H 1 in the width direction of the magnetic sensor 50 affects the magnetization direction M 1 of the variable magnetic film 1 to change the magnetization direction M 1 .
【0078】上記構成では、磁気センサ50における前
述の反磁場やバイアス磁場の悪影響を防止できるので、
ハードディスク52が磁気センサ50に対して相対移動
することによる信号磁場H1 の変化に起因する磁気セン
サ50における電気抵抗の変化の大きさを、前述のよう
に従来より、大きく、かつ、安定化できることから、上
記検出器53によって検出できるハードディスク52に
おける記録領域である磁化52bの領域を、より小さく
設定できる。With the above structure, the adverse effects of the above-mentioned demagnetizing field and bias magnetic field in the magnetic sensor 50 can be prevented.
The magnitude of the change in electric resistance in the magnetic sensor 50 due to the change in the signal magnetic field H 1 caused by the relative movement of the hard disk 52 with respect to the magnetic sensor 50 can be made larger and more stable than before as described above. Therefore, the area of the magnetization 52b which is the recording area in the hard disk 52 that can be detected by the detector 53 can be set smaller.
【0079】このことから、上記構成は、磁化52bの
方向による情報の記録密度を、さらに高めたハードディ
スク52から、上記情報をより確実に検出することがで
きて、ハードディスク52に記録された情報の高密度化
に対応できると共に、上記情報の検出を確実化できるも
のとなる。From the above, with the above configuration, the above-mentioned information can be detected more reliably from the hard disk 52 in which the recording density of the information depending on the direction of the magnetization 52b is further increased, and the information recorded on the hard disk 52 can be detected. This makes it possible to deal with higher density and ensure the detection of the above information.
【0080】[0080]
【実施例】 〔第1実施例〕本発明の一実施例を、第1実施例として
図1、図2および図6に基づいて説明すれば、以下の通
りである。本発明の第1実施例の磁気センサでは、図1
および図2に示すように、可変磁化膜1は、Co, NiFe,
NiCo, NiFeCo等の磁性材料からなる薄膜をスパッタ、蒸
着等の手段により形成され、1〜10nmの厚さを有する
ことが望ましい。この可変磁化膜1は、高透磁率と高磁
気抵抗変化を具備しなければならないため、上記各磁性
材料の複合膜であってもよい。可変磁化膜1として、具
体的には、NiFeスパッタ膜を厚さ5nmにて用いた。上
記可変磁化膜1の保磁力は、1.5エールステッド、飽
和磁化の値は10,000ガウスであった。[First Embodiment] The following will describe one embodiment of the present invention as a first embodiment with reference to FIGS. 1, 2 and 6. In the magnetic sensor of the first embodiment of the present invention, as shown in FIG.
And as shown in FIG. 2, the variable magnetization film 1 is made of Co, NiFe,
It is desirable that a thin film made of a magnetic material such as NiCo or NiFeCo is formed by means such as sputtering or vapor deposition and has a thickness of 1 to 10 nm. Since the variable magnetic film 1 must have high magnetic permeability and high magnetoresistance change, it may be a composite film of the above magnetic materials. As the variable magnetization film 1, specifically, a NiFe sputtered film with a thickness of 5 nm was used. The variable magnetic film 1 had a coercive force of 1.5 oersted and a saturation magnetization value of 10,000 gauss.
【0081】非磁性膜2は、スパッタ、蒸着等により成
膜されたCu, Au, Ag等の材料からなるものであることが
望ましい。非磁性膜2の膜厚は、可変磁化膜1と第1磁
性膜4との間の磁気的結合が大きくならない範囲で、か
つ、電流路の分路(シャント効果)による磁気抵抗の変
化の低下が最小となるように選択され、具体的には、1
〜10nmになるように設定されることが望ましい。非磁
性膜2として、具体的には、Cuスパッタ膜を厚さ2nm
にて用いた。The non-magnetic film 2 is preferably made of a material such as Cu, Au, Ag formed by sputtering, vapor deposition or the like. The film thickness of the non-magnetic film 2 is within a range in which the magnetic coupling between the variable magnetization film 1 and the first magnetic film 4 does not increase, and the change in magnetic resistance due to the shunt (shunt effect) of the current path is reduced. Is selected to be a minimum, specifically, 1
It is desirable to set it to be ~ 10 nm. As the non-magnetic film 2, specifically, a Cu sputtered film having a thickness of 2 nm
Used in.
【0082】固定磁化膜3を構成する第1磁性膜4、結
合膜5および第2磁性膜6の組み合わせ、およびそれら
の膜厚は、第1磁性膜4と第2磁性膜6との間の反強磁
性結合が強くなるようにそれぞれ選択される。The combination of the first magnetic film 4, the coupling film 5 and the second magnetic film 6 forming the fixed magnetization film 3 and the film thicknesses thereof are between those of the first magnetic film 4 and the second magnetic film 6. They are selected so that the antiferromagnetic coupling is strong.
【0083】上記固定磁化膜3を構成する組み合わせ
は、Co/Cu/Co, Co/Re/Co, Co/Mo/Co,Co/Rh/Co, Co/V/Co
の組み合わせのスパッタ、蒸着等の手段により形成さ
れることが望ましい。第1磁性膜4および第2磁性膜6
の膜厚は、1〜10nmの厚さに設定されることが望まし
い。The combinations forming the fixed magnetization film 3 are Co / Cu / Co, Co / Re / Co, Co / Mo / Co, Co / Rh / Co, Co / V / Co.
It is desirable to form them by means such as a combination of sputtering, vapor deposition and the like. First magnetic film 4 and second magnetic film 6
The film thickness of is preferably set to a thickness of 1 to 10 nm.
【0084】第1磁性膜4および第2磁性膜6の間の磁
気的結合は、結合膜5の膜厚の増加に伴って、図6に示
すように、強磁性結合と反強磁性結合との間で交互に振
動しながら、順次、上記第1磁性膜4および第2磁性膜
6の間が離間することにより小さくなるものである。The magnetic coupling between the first magnetic film 4 and the second magnetic film 6 is a ferromagnetic coupling and an antiferromagnetic coupling as shown in FIG. 6, as the thickness of the coupling film 5 increases. While alternately vibrating between the first magnetic film 4 and the second magnetic film 6, the first magnetic film 4 and the second magnetic film 6 are gradually separated from each other.
【0085】このような結合膜5の膜厚としては、通
常、反強磁性結合エネルギーの極値を生じる各膜厚の中
で最も薄い膜厚である第1ピーク(1st ピーク)と称さ
れる膜厚に設定することが好ましく、通常、0.3 〜2n
m程度にスパッタ、蒸着等により成膜される。The thickness of the coupling film 5 is usually called the first peak (1st peak) which is the thinnest film thickness among the film thicknesses at which the extreme value of the antiferromagnetic coupling energy is produced. It is preferable to set the film thickness, usually 0.3 to 2n
A film having a thickness of about m is formed by sputtering, vapor deposition or the like.
【0086】第1磁性膜4として、Coスパッタ膜を、膜
厚3nm(保磁力50エールステッド、飽和磁化170
0ガウス)にて用い、第2磁性膜6として、Coスパッタ
膜を、膜厚3nm(保磁力50エールステッド、飽和磁
化1700ガウス)にて用い、結合膜5としてCuスパッ
タ膜を用いたとき、結合膜5の膜厚は、第1ピークを示
すときが1nmであった。As the first magnetic film 4, a Co sputtered film having a film thickness of 3 nm (coercive force 50 Oersted, saturation magnetization 170
0 Gauss), a Co sputtered film as the second magnetic film 6 with a film thickness of 3 nm (coercive force 50 Oersted, saturation magnetization 1700 Gauss), and a Cu sputtered film as the coupling film 5, The thickness of the coupling film 5 was 1 nm when it showed the first peak.
【0087】第2磁性膜6の磁化方向を固定する磁化固
定用膜7は、反強磁性薄膜であって、FeMn, NiO, NiMn
の10〜100 nmのスパッタ膜、または、蒸着膜で、第2
磁性膜6に対するピン止め効果が高いような条件で形成
される。具体的には、FeMnスパッタ膜を厚さ15nmに
て用いた。上記各薄膜1〜8は、フォトエッチングによ
り、図1に示すような形状に加工される。The magnetization fixing film 7 for fixing the magnetization direction of the second magnetic film 6 is an antiferromagnetic thin film and is made of FeMn, NiO, NiMn.
The sputtered film or vapor-deposited film of 10 to 100 nm of
It is formed under the condition that the pinning effect on the magnetic film 6 is high. Specifically, a FeMn sputtered film with a thickness of 15 nm was used. Each of the thin films 1 to 8 is processed into the shape shown in FIG. 1 by photoetching.
【0088】〔第2実施例〕本発明の他の実施例を第2
実施例として、図7および図8に基づいて説明すれば、
以下の通りである。なお、第2実施例では、上記第1実
施例と同様の機能を有する部材については、同一の部材
番号を付与して、それらの説明を省いた。[Second Embodiment] Another embodiment of the present invention will be described as a second embodiment.
As an example, referring to FIGS. 7 and 8,
It is as follows. In the second embodiment, members having the same functions as those in the first embodiment are designated by the same member numbers, and the description thereof is omitted.
【0089】本発明の第2実施例の磁気センサは、第1
実施例における反強磁性薄膜である磁化固定用膜7に代
えて、図7および図8に示すように、CoPt, CoP, NiCo
等の高保磁力磁性薄膜である磁化固定用膜27を用いた
ものである。具体的には、CoPtスパッタ膜を厚さ15n
m(保磁力1800エールステッド、飽和磁化400ガ
ウス)にて用いた。The magnetic sensor of the second embodiment of the present invention is the first
As shown in FIGS. 7 and 8, CoPt, CoP, NiCo is used instead of the magnetization fixing film 7 which is the antiferromagnetic thin film in the embodiment.
The magnetization fixing film 27 which is a high coercive force magnetic thin film such as the above is used. Specifically, the CoPt sputtered film has a thickness of 15 n.
m (coercive force 1800 oersted, saturation magnetization 400 gauss).
【0090】そして、第1磁性膜4の磁化M2 と第2磁
性膜6の磁化M3 とが互いに反平行、第2磁性膜6の磁
化M3 と磁化固定用膜27の磁化M12とが互いに平行に
なっているので、M2 =M3 +M12となるように、上記
各磁性薄膜4・6、および磁化固定用膜27の飽和磁化
と膜厚とをそれぞれ設定することにより、固定磁化膜3
および磁化固定用膜27の総体としての外部に対する見
掛け上の磁気的影響を示す合成飽和磁化を概略ゼロとす
ることが可能となる。したがって、上記第2実施例にお
いても、前記第1実施例と同様の効果を有するものとな
る。[0090] Then, the magnetization M 2 of the first magnetic layer 4 magnetization M 3 and is anti-parallel to each other in the second magnetic layer 6, and the magnetization M 12 of the magnetization M 3 and the magnetization fixing layer 27 of the second magnetic film 6 Are parallel to each other, the saturation magnetization and film thickness of each of the magnetic thin films 4 and 6 and the magnetization fixing film 27 are set so that M 2 = M 3 + M 12 is satisfied, Magnetized film 3
Further, it becomes possible to make the synthetic saturation magnetization, which shows an apparent magnetic influence on the outside as a whole of the magnetization fixing film 27, substantially zero. Therefore, the second embodiment also has the same effect as that of the first embodiment.
【0091】さらに、上記構成では、固定磁化膜3およ
び磁化固定用膜27の総体としての見掛け上の合成飽和
磁化を低下させることにより、信号磁場H1 の変化に対
する第1磁性膜4の磁化方向の変化を抑制できるので、
磁化固定用膜27と固定磁化膜3との間の結合磁場を小
さく設定、つまり磁化固定用膜27の保磁力を小さく設
定しても、上記第1磁性膜4の磁化方向を固定した状態
にて安定化できる。Further, in the above configuration, the apparent synthetic saturation magnetization of the fixed magnetization film 3 and the magnetization fixing film 27 as a whole is lowered, so that the magnetization direction of the first magnetic film 4 with respect to the change of the signal magnetic field H 1. Since it can suppress the change of
Even if the coupling magnetic field between the magnetization fixing film 27 and the fixed magnetization film 3 is set small, that is, the coercive force of the magnetization fixing film 27 is set small, the magnetization direction of the first magnetic film 4 is fixed. Can be stabilized.
【0092】このことから、上記構成では、巨大磁気抵
抗効果をより安定に発揮しながら、磁化固定用膜27に
おける材料や膜厚の設定の自由度を大きくできる。From the above, with the above configuration, it is possible to increase the degree of freedom in setting the material and film thickness of the magnetization fixing film 27 while exhibiting the giant magnetoresistive effect more stably.
【0093】〔第3実施例〕本発明のさらに他の実施例
を第3実施例として、図9および図10に基づいて説明
すれば、以下の通りである。なお、第3実施例では、上
記第1および第2実施例と同様の機能を有する部材につ
いては、同一の部材番号を付与して、それらの説明を省
いた。[Third Embodiment] The following description will explain still another embodiment of the present invention as a third embodiment with reference to FIGS. 9 and 10. In the third embodiment, members having the same functions as those in the first and second embodiments are given the same member numbers and their explanations are omitted.
【0094】本発明の第3実施例の磁気センサは、第1
実施例における反強磁性薄膜である磁化固定用膜7およ
び第2磁性膜6に代えて、図9および図10に示すよう
に、高保磁力磁性膜35を用いたものである。上記高保
磁力磁性膜35としては、CoPt, NiCo, CoP 等の1〜20
nmの膜厚においても十分な保磁力の大きな材料が選択
される。具体的には、CoPtスパッタ膜を厚さ5nm(保
磁力1800エールステッド、飽和磁化400ガウス)
にて用いた。The magnetic sensor of the third embodiment of the present invention is the first
In place of the magnetization fixing film 7 and the second magnetic film 6 which are antiferromagnetic thin films in the embodiment, a high coercive force magnetic film 35 is used as shown in FIGS. 9 and 10. The high coercive force magnetic film 35 may be made of CoPt, NiCo, CoP, etc.
A material having a sufficient coercive force even with a film thickness of nm is selected. Specifically, the CoPt sputtered film has a thickness of 5 nm (coercive force 1800 Oersted, saturation magnetization 400 gauss).
Used in.
【0095】第1磁性膜4および結合膜5については、
第1実施例と同様に、第1磁性膜4と高保磁力磁性膜3
5との間の反強磁性結合が最大となるように、上記各薄
膜4・5・35の各膜厚、各材料が選択される。Regarding the first magnetic film 4 and the coupling film 5,
Similar to the first embodiment, the first magnetic film 4 and the high coercive force magnetic film 3 are formed.
The thicknesses and materials of the thin films 4, 5, and 35 are selected so that the antiferromagnetic coupling between the thin films 4 and 5 is maximized.
【0096】すなわち、第1磁性膜4としては、1〜10
nmのCo, NiCo, FeNiCo, NiFe等からなるスパッタ膜、
または蒸着膜が好ましい。具体的には、Coスパッタ膜を
厚さ1.5nm(保磁力50エールステッド、飽和磁化
1700ガウス)にて用いた。結合膜5としては、 0.2
〜2nmのCu, Re, Mo, Rhからなる膜が望ましい。具体
的には、Cuスパッタ膜を厚さ1nmにて用いた。That is, as the first magnetic film 4, 1-10
nm sputtered film made of Co, NiCo, FeNiCo, NiFe, etc.,
Alternatively, a vapor deposition film is preferable. Specifically, a Co sputtered film was used with a thickness of 1.5 nm (coercive force 50 Oersted, saturation magnetization 1700 gauss). As the coupling film 5, 0.2
A film of Cu, Re, Mo, Rh of about 2 nm is desirable. Specifically, a Cu sputtered film having a thickness of 1 nm was used.
【0097】また、前記第1および第2実施例と同様
に、固定磁化膜3の全体としての磁化が外部に対して見
掛け上、概略ゼロとなるように、高保磁力磁性膜35の
磁化M15と、第1磁性膜4の磁化M2 とは、相互いに概
略等しく、かつ、各磁化方向が反平行となるように設定
される。したがって、上記第3実施例においても、前記
第1実施例と同様の効果を有するものとなる。As in the first and second embodiments, the magnetization M 15 of the high coercive force magnetic film 35 is set such that the magnetization of the fixed magnetization film 3 as a whole is apparently zero with respect to the outside. And the magnetization M 2 of the first magnetic film 4 are set to be approximately equal to each other and antiparallel to each other. Therefore, the third embodiment also has the same effect as that of the first embodiment.
【0098】さらに、上記構成では、固定磁化膜3の見
掛け上の合成飽和磁化を低下させることにより、信号磁
場H1 の変化に対する第1磁性膜4の磁化方向の変化を
抑制できるので、高保磁力磁性膜35の保磁力を小さく
設定しても、上記第1磁性膜4の磁化方向を信号磁場H
1 の変化に対して固定した状態にて安定化できる。この
ことから、上記構成では、巨大磁気抵抗効果をより安定
に発揮しながら、高保磁力磁性膜35における材料や膜
厚の設定の自由度を大きくできる。Further, in the above-mentioned structure, since the apparent synthetic saturation magnetization of the fixed magnetization film 3 is lowered, the change of the magnetization direction of the first magnetic film 4 with respect to the change of the signal magnetic field H 1 can be suppressed, so that the high coercive force is high. Even if the coercive force of the magnetic film 35 is set small, the magnetization direction of the first magnetic film 4 is changed to the signal magnetic field H.
It can be stabilized in a fixed state against a change of 1 . Therefore, in the above configuration, the degree of freedom in setting the material and the film thickness of the high coercive force magnetic film 35 can be increased while exhibiting the giant magnetoresistive effect more stably.
【0099】[0099]
【発明の効果】本発明の磁気センサは、以上のように、
印加磁場の磁化方向の変化に応じて磁化方向が変化する
可変磁化膜と、非磁性膜と、固定磁化膜とが巨大磁気抵
抗効果を示すように互いに積層され、上記固定磁化膜
が、非磁性膜に面する第1磁性膜と、第2磁性膜とを、
互いに反強磁性結合させて有している構成である。As described above, the magnetic sensor of the present invention has the following features.
A variable magnetic film whose magnetization direction changes according to a change in the magnetization direction of an applied magnetic field, a non-magnetic film, and a fixed magnetic film are laminated so as to exhibit a giant magnetoresistive effect, and the fixed magnetic film is non-magnetic. A first magnetic film facing the film and a second magnetic film,
This is a structure in which they are antiferromagnetically coupled to each other.
【0100】それゆえ、上記構成では、第1磁性膜と可
変磁化膜との間の磁化方向の相対角度の変化によって、
可変磁化膜、非磁性膜、および固定磁化膜における電気
抵抗が大きく変化するという巨大磁気抵抗効果を発揮で
きる。Therefore, in the above structure, the change in the relative angle of the magnetization direction between the first magnetic film and the variable magnetic film causes
The giant magnetoresistive effect that the electric resistances of the variable magnetic film, the nonmagnetic film, and the fixed magnetic film change greatly can be exhibited.
【0101】その上、上記構成では、固定磁化膜におけ
る第1磁性膜と第2磁性膜とが、互いに反強磁性結合し
ているので、上記第1磁性膜および第2磁性膜の各磁化
が互いに反平行にできる。Moreover, in the above structure, since the first magnetic film and the second magnetic film in the fixed magnetization film are antiferromagnetically coupled to each other, the magnetizations of the first magnetic film and the second magnetic film are different from each other. Can be anti-parallel to each other.
【0102】このことから、上記構成では、上記固定磁
化膜における外部に対する見掛け上の飽和磁化を、上記
の反平行にしたことから抑制することが可能となるの
で、固定磁化膜に生じる反磁場を、特に、印加磁場の検
出の高分解能化のため、サイズが微小化されたときで
も、抑制できる。From the above, in the above structure, it is possible to suppress the apparent saturation magnetization of the pinned magnetic film with respect to the outside from the antiparallel state, so that the demagnetizing field generated in the pinned magnetic film is suppressed. Especially, since the resolution of the applied magnetic field is increased, the size can be suppressed even when the size is reduced.
【0103】このことから、上記構成では、印加磁場が
ゼロのときに、第1磁性膜の磁化膜の磁化方向と、可変
磁化膜における磁化方向との相対角度を最適に設定、例
えば上記相対角度を直交するように設定したときに、上
記反磁場に起因する上記設定に対する変動、すなわち固
定磁化膜の磁化方向の不均一、所定の方向からのずれ等
の悪影響を軽減できるため、印加磁場の検出の高分解能
化を図りながら、印加磁場の変化を検出する感度を改善
できるという効果を奏する。Therefore, in the above configuration, when the applied magnetic field is zero, the relative angle between the magnetization direction of the magnetization film of the first magnetic film and the magnetization direction of the variable magnetization film is optimally set, for example, the above relative angle. When they are set so as to be orthogonal to each other, it is possible to reduce fluctuations in the setting due to the demagnetizing field, that is, adverse effects such as non-uniformity of the magnetization direction of the fixed magnetization film and deviation from the predetermined direction. It is possible to improve the sensitivity of detecting changes in the applied magnetic field while achieving higher resolution.
【0104】その上、上記構成では、固定磁化膜による
可変磁化膜へのバイアス磁場の印加を低減できることか
ら、上記バイアス磁場による前記設定に対する変動、す
なわち可変磁化膜の磁化方向の不均一、所定の方向から
のずれ等の悪影響を軽減できるため、印加磁場の検出の
高分解能化を図りながら、印加磁場の変化を検出する感
度を改善できるという効果を奏する。In addition, in the above-mentioned structure, since the bias magnetic field applied to the variable magnetic film by the fixed magnetic film can be reduced, the change due to the bias magnetic field with respect to the setting, that is, the non-uniformity of the magnetization direction of the variable magnetic film, a predetermined value. Since it is possible to reduce adverse effects such as deviation from the direction, it is possible to improve the sensitivity of detecting a change in the applied magnetic field while achieving high resolution in detecting the applied magnetic field.
【0105】本発明の磁気ヘッドは、上記磁気センサ
と、磁気センサに通電する電源と、磁化方向の変化によ
り情報が記録された記録媒体が、磁気センサに対して相
対移動することによる上記磁化方向の変化に基づく、磁
気センサに対する印加磁場の変化に起因する磁気センサ
の電気抵抗の変化を、上記電源の通電によって検出する
検出手段とを有する構成である。In the magnetic head of the present invention, the magnetic sensor, the power supply for energizing the magnetic sensor, and the recording medium on which information is recorded by the change in the magnetic direction are moved relative to the magnetic sensor. And a detection unit that detects a change in the electrical resistance of the magnetic sensor due to a change in the magnetic field applied to the magnetic sensor based on the change in (1) by the energization of the power source.
【0106】上記構成によれば、記録媒体が磁気センサ
に対して相対移動することによる印加磁場の変化に起因
する磁気センサにおける電気抵抗の変化の大きさを、前
述のように、従来より、大きくできることから、上記検
出手段によって検出できる記録媒体における情報の記録
領域となる磁化の領域を、より小さく設定できる。According to the above arrangement, the magnitude of the change in the electric resistance in the magnetic sensor caused by the change in the applied magnetic field due to the relative movement of the recording medium with respect to the magnetic sensor is larger than that in the conventional case. Therefore, it is possible to set a smaller magnetization area, which is a recording area of information on the recording medium, which can be detected by the detecting means.
【0107】このことから、上記構成は、磁化方向によ
る情報の記録密度を、さらに高めた記録媒体から、上記
情報をより確実に検出することができて、記録媒体に記
録された情報の高密度化に対応できると共に、高密度化
された情報の検出を確実化できるという効果を奏する。From the above, the above-mentioned structure can more reliably detect the above-mentioned information from the recording medium in which the recording density of the information depending on the magnetization direction is further increased, and the high-density of the information recorded in the recording medium is obtained. It is possible to cope with the increase in the number of times, and it is possible to ensure the detection of high-density information.
【図1】本発明の磁気センサの要部破断斜視図である。FIG. 1 is a fragmentary perspective view of a magnetic sensor of the present invention.
【図2】上記磁気センサの正面図である。FIG. 2 is a front view of the magnetic sensor.
【図3】本発明の磁気ヘッドの要部破断斜視図である。FIG. 3 is a fragmentary perspective view showing a magnetic head of the present invention.
【図4】上記磁気ヘッドの正面図である。FIG. 4 is a front view of the magnetic head.
【図5】上記磁気ヘッドの動作状態を示す要部斜視図で
ある。FIG. 5 is a main part perspective view showing an operating state of the magnetic head.
【図6】上記磁気センサにおける、結合膜の厚さの変化
に対する第1金属磁性薄膜と第2金属磁性薄膜との間の
磁気的結合の変化を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing changes in magnetic coupling between the first metal magnetic thin film and the second metal magnetic thin film with respect to changes in the thickness of the coupling film in the magnetic sensor.
【図7】本発明の他の磁気センサの要部破断斜視図であ
る。FIG. 7 is a fragmentary perspective view showing another magnetic sensor of the present invention.
【図8】上記磁気センサの正面図である。FIG. 8 is a front view of the magnetic sensor.
【図9】本発明のさらに他の磁気センサの要部破断斜視
図である。FIG. 9 is a fragmentary perspective view showing still another magnetic sensor of the present invention.
【図10】上記磁気センサの正面図である。FIG. 10 is a front view of the magnetic sensor.
【図11】従来の磁気センサの要部破断斜視図である。FIG. 11 is a fragmentary perspective view of a conventional magnetic sensor.
【図12】上記磁気センサの正面図である。FIG. 12 is a front view of the magnetic sensor.
【図13】上記磁気センサにおける反磁場の形成を示す
説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing formation of a demagnetizing field in the magnetic sensor.
1 可変磁化膜 2 非磁性膜 3 固定磁化膜 4 第1磁性膜 5 結合膜 6 第2磁性膜 1 Variable Magnetic Film 2 Non-Magnetic Film 3 Fixed Magnetic Film 4 First Magnetic Film 5 Coupling Film 6 Second Magnetic Film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中林 敬哉 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keiya Nakabayashi 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka
Claims (8)
向が変化する可変磁化膜と、非磁性膜と、固定磁化膜と
が巨大磁気抵抗効果を示すように互いに積層されている
磁気センサにおいて、 上記固定磁化膜は、非磁性膜に面する第1磁性膜と、第
2磁性膜とを、互いに反強磁性結合させて有しているこ
とを特徴とする磁気センサ。1. A magnetic sensor in which a variable magnetic film whose magnetization direction changes according to a change in the magnetic field direction of an applied magnetic field, a non-magnetic film, and a fixed magnetic film are laminated so as to exhibit a giant magnetoresistive effect. In the magnetic sensor, the fixed magnetic film includes a first magnetic film facing the non-magnetic film and a second magnetic film, which are antiferromagnetically coupled to each other.
磁化方向を上記固定用膜の磁化方向に基づいて固定する
ように固定磁化膜に対して積層されていることを特徴と
する請求項1に記載の磁気センサ。2. A pinning film made of a magnetic material is laminated on the pinned magnetic film so as to pin the magnetizing direction of the pinned magnetic film based on the magnetizing direction of the pinned film. The magnetic sensor according to claim 1.
膜と第2磁性膜との間の反強磁性結合を大きくするよう
に上記第1磁性膜と第2磁性膜との間に積層されて設け
られていることを特徴とする請求項1または2に記載の
磁気センサ。3. A coupling film made of a metal non-magnetic material is formed between the first magnetic film and the second magnetic film so as to increase antiferromagnetic coupling between the first magnetic film and the second magnetic film. The magnetic sensor according to claim 1 or 2, wherein the magnetic sensor is laminated on the magnetic sensor.
強磁性的に結合する範囲内で薄くなるように設定されて
いることを特徴とする請求項3に記載の磁気センサ。4. The magnetic film according to claim 3, wherein the coupling film is set to be thin within a range in which the first magnetic film and the second magnetic film are antiferromagnetically coupled. Sensor.
減されるように、第1磁性膜および第2磁性膜の各飽和
磁化と、第1磁性膜および第2磁性膜の各膜厚とが設定
されていることを特徴とする請求項1、2、3、または
4に記載の磁気センサ。5. The saturation magnetizations of the first magnetic film and the second magnetic film and the film thicknesses of the first magnetic film and the second magnetic film so that the value of the synthetic saturation magnetization in the fixed magnetization film is reduced. The magnetic sensor according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein: is set.
減されるように、固定用膜、第1磁性膜および第2磁性
膜の各飽和磁化と、固定用膜、第1磁性膜および第2磁
性膜の各膜厚とが設定されていることを特徴とする請求
項2、3または4に記載の磁気センサ。6. The saturation magnetization of the pinning film, the first magnetic film and the second magnetic film, the pinning film, the first magnetic film and the first magnetic film so that the value of the synthetic saturation magnetization in the pinned magnetic film is reduced. The magnetic sensor according to claim 2, 3 or 4, wherein respective film thicknesses of the two magnetic films are set.
成飽和磁化の値が、ほぼゼロとなるように設定されてい
ることを特徴とする請求項5または6に記載の磁気セン
サ。7. The magnetic sensor according to claim 5, wherein the value of the synthetic saturation magnetization, which is the apparent saturation magnetization of the fixed magnetization film, is set to be substantially zero.
ンサと、 磁気センサに通電する電源と、 磁化方向の変化により情報が記録された記録媒体が、磁
気センサに対して相対移動することによる上記磁化方向
の変化に基づく、磁気センサに対する印加磁場の変化に
起因する磁気センサの電気抵抗の変化を、上記電源の通
電によって検出する検出手段とを有することを特徴とす
る磁気ヘッド。8. The magnetic sensor according to claim 1, a power supply for energizing the magnetic sensor, and a recording medium on which information is recorded due to a change in the magnetization direction, moves relative to the magnetic sensor. A magnetic head comprising: a change in the electrical resistance of the magnetic sensor caused by a change in the magnetic field applied to the magnetic sensor based on the change in the magnetization direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8055178A JPH09245322A (en) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | Magnetic sensor and magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8055178A JPH09245322A (en) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | Magnetic sensor and magnetic head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09245322A true JPH09245322A (en) | 1997-09-19 |
Family
ID=12991478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8055178A Pending JPH09245322A (en) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | Magnetic sensor and magnetic head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09245322A (en) |
-
1996
- 1996-03-12 JP JP8055178A patent/JPH09245322A/en active Pending
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