(57)【要約】【課題】再生素子のセンシング能力を向上し、高記録密度で記録された情報の再生精度を向上する。【解決手段】再生素子が有する多層膜が、非磁性層４００と、この非磁性層４００を間に挟む第１強磁性層４０１及び第２強磁性層４０２と、を有し、これらのうち、第１、第２強磁性層の少なくとも一方は、原子組成比がＣｏ：Ｆｅ：Ｂ＝２：１：１であり、かつＬ２１規則化された結晶構造とされている。これにより、高い分極率を実現できるので、非磁性層の膜厚を一定以上に薄くするなどして素子抵抗を小さくしたとしても、高い磁気抵抗変化率が得られ、高いセンシング能力を得ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性層と、
前記非磁性層の表裏両側にそれぞれ設けられた強磁性層と、を有し、
前記強磁性層の少なくとも一方は、原子組成比がＣｏ：Ｆｅ：Ｂ＝２：１：１であり、かつＬ２１規則化された結晶構造を有することを特徴とする多層膜。
【請求項２】
前記非磁性層は、絶縁性を有することを特徴とする請求項１に記載の多層膜。
【請求項３】
前記非磁性層は、導電性を有することを特徴とする請求項１に記載の多層膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の多層膜を備え、
前記多層膜が発揮する磁気抵抗効果を利用して磁気記憶媒体に記録された情報を再生することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより読み取り可能な情報を記憶する磁気記憶媒体と、を備える磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）などの磁気記憶装置のヘッドに用いられる多層膜、ハードディスクドライブなどに搭載される磁気ヘッド、及び当該磁気ヘッドを具備する磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）の磁気ヘッドに用いられる磁気再生素子には、高記憶密度の記憶媒体が有する微細な記録パターン（記録ビット）を再生可能なセンシング能力が求められている。高いセンシング能力を持つ磁気再生素子としては、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子やＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）素子などの巨大磁気抵抗効果素子が挙げられる。これらＴＭＲ素子やＧＭＲ素子は、非磁性層及び強磁性層が積層された多層膜構造となっており、このような多層膜構造によって、微細な記録パターン（記録ビット）が発生する微小な磁場変化を電気信号に変換する。
【０００３】
ＴＭＲ素子の場合、非磁性層として絶縁体が用いられるため、抵抗がＧＭＲ素子より大きい。最近では、ＴＭＲ素子の絶縁体としてＭｇＯを用い、強磁性層としてアモルファス構造のＣｏＦｅＢを用いることにより、高い磁気抵抗変化率（ＭＲ比ともいう）を得る技術も出現してきている（例えば、非特許文献１及び特許文献１参照）。また、特許文献１には、アモルファス構造のＣｏＦｅＢを用いることで、ＣｏＦｅを用いた場合と比べて強磁性層の均質性を高くすることができる点、及びこれにより製造性の向上が図られる点についても開示されている。
【０００４】
一方、高い磁気抵抗変化率が得られる強磁性層の材料の一つとして、分極率が大きいホイスラー合金（heusler alloy）も知られている。このホイスラー合金の組成としては、例えば、ＣｏＦｅＡｌが提案されている（特許文献２参照）。このホイスラー合金の結晶構造は、例えばＢ２規則構造や、Ｌ２１規則構造である。また、上記ＣｏＦｅＡｌの「Ａｌ」に代えて、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等を添加することができることも知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
【非特許文献１】K. Tsunekawa, et al:App. Phys. Lett. 87, 072503(2005)
【特許文献１】特開２００７−１４２４２４号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１５２６号公報
【特許文献３】特開２００７−２５０９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１のように、ＴＭＲ素子の絶縁体としてＭｇＯを用い、強磁性層としてアモルファス構造のＣｏＦｅＢを用いた場合、室温で１００％以上の高い磁気抵抗変化率を得るためには、絶縁体の膜厚を制限する必要がある。具体的には、高記憶密度の記憶媒体再生用のＴＭＲ素子を用いた実験結果から、絶縁層の膜厚は０．７ｎｍ以上とする必要があり、これよりも膜厚を薄くすると、高い磁気抵抗変化率を得ることが難しくなる。ここで、絶縁層の膜厚が０．７ｎｍのときの抵抗面積積ＲＡ（素子の抵抗値と素子の面積との積）値は数Ω・μｍ２以上である。したがって、この場合、ＲＡ値が小さいほど大きい値となる特性を有する磁気抵抗変化率を、ある一定以上大きくすることができないおそれがある。
【０００７】
一方、記憶媒体上の記録パターン（記録ビット）が微細化するにつれ、記録パターンに記録された情報の読み取りを可能とする再生素子（ＴＭＲ素子）のサイズは小さくなり、素子の抵抗は必然的に増加する。このように素子の抵抗が増加すると、素子における抵抗変化を電気信号として取り出す回路とのインピーダンスマッチングがとれないため、高周波帯域の信号特性が悪化してしまう。したがって、再生素子においては、抵抗値を小さくすることも重要な課題である。
【０００８】
なお、ＧＭＲ素子においては、非磁性層が導電体であり素子抵抗が小さいものの、ＴＭＲ素子よりも磁気抵抗変化率が小さい。
【０００９】
以上より、高記憶密度の記憶媒体に対するセンシング能力を確保するためには、素子抵抗が小さく、かつ磁気抵抗変化率が大きいことが必要である。
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、素子抵抗を小さくしても高い磁気抵抗変化率を得ることができる多層膜を提供することを目的とする。また、本発明は、情報記録媒体に高記録密度で記録された情報の高精度な読み取りが可能な磁気ヘッドを提供することを目的とする。更に、本発明は、高精度な情報再生能力を長期にわたって維持することができる磁気記憶装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書記載の多層膜は、非磁性層と、前記非磁性層の表裏両側にそれぞれ設けられた強磁性層と、を有し、前記強磁性層の少なくとも一方は、原子組成比がＣｏ：Ｆｅ：Ｂ＝２：１：１であり、かつＬ２１規則化された結晶構造を有する。
【００１２】
本願発明者は、上記課題を解決すべく、素子抵抗を小さくしても磁気抵抗変化率を向上し得る新規な材料の探求、及び新規材料の特性等についての分析等を行った。その結果、多層膜に含まれる強磁性層を上述の組成比とし、かつその結晶構造をＬ２１規則化構造とした場合には、電流に寄与するフェルミレベル近傍において、ダウンスピン側のｓ電子状態密度がほぼゼロとなり、電気伝導を担うアップスピン側のｓ電子の分極率（スピン）がほぼ１００％となるという、新たな知見を得ることができた。また、この結晶構造を有する強磁性層では、ｄ電子の状態密度に基づくｄ電子の分極の向きがｓ電子の分極の向きと同様であり、ｓ電子の高い分極率がｄ電子の分極状態によって減殺されることがないので、上記結晶構造の強磁性層は、ｓ電子及びｄ電子を含めた電子全体としても高い分極率を得ることができることが判明した。
【００１３】
このように、強磁性層を、ＣｏＦｅＢのＬ２１規則化された結晶構造とし、その組成比をＣｏ：Ｆｅ：Ｂ＝２：１：１とすることで、その強磁性層の構成特有の作用を通じて、高い分極率を実現することができる。これにより、非磁性層の素子抵抗を小さくしても、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。
【００１４】
これに加えて、強磁性層ＣｏＦｅＢは、Ｂ（ホウ素）を用いていることから、ＣｏＦｅＡｌなどと比べて酸化しにくいため、酸化による特性劣化を抑制することができる。さらに、強磁性層ＣｏＦｅＢは、ホイスラー合金で知られている他の材料（例えば、ＣｏＦｅＳｉやＣｏＦｅＡｌ）よりも、格子サイズを小さくすることができるため、非磁性層と強磁性層とを接合する場合の接合面における接合性を向上させることができる。また、上述の組成比から、強磁性層は、Ｃｏ及びＦｅを７５％含み、キュリー温度を室温以上とすることができるので、実用上も問題はない。
【００１５】
本明細書記載の磁気ヘッドは、本明細書に記載の多層膜を備え、前記多層膜が発揮する磁気抵抗効果を利用して磁気記憶媒体に記録された情報を再生する磁気ヘッドである。
【００１６】
これによれば、素子抵抗が小さくかつ高い抵抗変化率を有する多層膜を備えており、高いセンシング能力を確保できることから、磁気記憶媒体に高記録密度で情報が記録された場合でも、当該情報を精度良く再生することが可能となる。また、酸化しにくく、キュリー温度が室温以上である多層膜を用いているので、長期にわたって、再生性能を確保することが可能となる。
【００１７】
本明細書記載の磁気記憶装置は、本明細書に記載の磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドにより読み取り可能な情報を記憶する磁気記憶媒体と、を備える磁気記憶装置である。
【００１８】
これによれば、磁気記憶媒体に高記録密度で情報が記録された場合でも、情報を精度良く再生することができ、かつその再生性能が長期にわたって確保される磁気ヘッドを具備するので、高記録密度で記録された情報の再生性能を、長期にわたって高く維持することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本明細書記載の多層膜は、素子抵抗を小さくしても高い磁気抵抗変化率を得ることができるという効果を奏する。また、本明細書記載の磁気ヘッドは、情報記録媒体に高記録密度で記録された情報の高精度な読み取りができるという効果を奏する。更に、本明細書記載の磁気記憶装置は、高精度な情報再生能力を長期にわたって維持することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る多層膜、磁気ヘッド、及び磁気記憶装置の一実施形態について、図１〜図１０に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る磁気記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１００の内部構成を示している。この図１に示すように、ＨＤＤ１００は、箱型の筺体１１と、筺体１１内部の空間（収容空間）に収容された磁気記憶媒体としての磁気ディスク２０、スピンドルモータ１５、ヘッド・スタック・アッセンブリ（ＨＳＡ）１６、及びＬＳＩ等が実装された制御基板（図示せず）等を備える。なお、図１では、筐体１１の内部を示すため、筐体１１の上蓋の図示を省略している。ヘッド・スタック・アッセンブリ１６は、磁気ヘッド３０を有する。
【００２２】
磁気ディスク２０は、スピンドルモータ１５によって高速度で回転駆動される。なお、磁気ディスク２０は、回転軸に沿って（図１の紙面直交方向に沿って）複数枚設けられていても良い。
【００２３】
図２は、磁気ヘッド３０及び磁気ディスク２０の模式図である。磁気ディスク２０のガラス製の基板２０Ａ上には、軟磁性層２１、非磁性の中間層２２、硬磁性層２３、保護層２４、及び潤滑層２５が順に積層されている。
【００２４】
磁気ヘッド３０は、記録ヘッド３１と、上部磁気シールド３２と、下部磁気シールド３３と、これら磁気シールド３２，３３の間に設けられた多層膜としてのＴＭＲ素子４０とを備える。記録ヘッド３１は、主磁極３１１と、補助磁極３１２と、情報記録用のコイル３１３とを有する。
【００２５】
図３は、ＴＭＲ素子４０の断面模式図である。ＴＭＲ素子４０は、絶縁性の薄膜である非磁性層４００と、この非磁性層４００の表裏両側にそれぞれ設けられて非磁性層４００を間に挟む第１強磁性層４０１及び第２強磁性層４０２と、反強磁性層４０３と、を有する。ＴＭＲ素子４０の基板４０Ａ上には、反強磁性層４０３、第２強磁性層４０２、非磁性層４００、及び第１強磁性層４０１の順に積層されている。ここで、非磁性層４００の材料としては、例えば、ＭｇＯが採用されている。
【００２６】
第１、第２強磁性層４０１，４０２は、Ｃｏ２ＦｅＢにより形成されている。すなわちＣｏ、Ｆｅ、及びＢの原子組成比が、Ｃｏ：Ｆｅ：Ｂ＝２：１：１とされている。また、第１、第２強磁性層４０１，４０２は、図４に示す結晶構造を有している。すなわち、第１、第２強磁性層４０１，４０２はそれぞれＬ２１規則化構造を有する。このＬ２１規則化構造は、ＣｏＦｅの有するｂｃｃ構造（体心立方構造）に対して置換型でＢ（ホウ素）が配置されることによって規則化されている。また、このＬ２１規則化結晶の格子サイズは、ＧＧＡ（Generalized gradient approximation）近似を用いた密度汎関数法による電子状態計算から見積もると、５．３７Åである。
【００２７】
図５は、ＴＭＲ素子４０によるトンネル磁気抵抗効果に基づく特性についての概念図である。ここで、第１強磁性層４０１の磁化の方向は、磁気ディスク２０の記録ビットから発せられた磁界に応じて変化する。一方、第２強磁性層４０２のスピンは、反強磁性層４０３との交換相互作用によって一方向に揃うため、第２強磁性層４０２の磁化の方向は固定されている。この場合、第１強磁性層４０１の磁化方向の変化に応じて、第１、第２強磁性層４０１，４０２の磁化の方向が平行（図５に示す（ａ）の状態）、または反平行（図５に示す（ｂ）の状態）に切り替わる。
【００２８】
このように、記録ビットから発せられた磁界に応じて第１、第２強磁性層４０１，４０２の磁化の相対的な向きが変化すると、ＴＭＲ素子４０の電気抵抗が変わる。この電気抵抗が変化する割合を磁気抵抗変化率という。ＴＭＲ素子４０では、第１強磁性層４０１の磁化方向が、再生される記録ビットの磁界に応じて図５の（ａ）の状態になったときには、ＴＭＲ素子４０の各層に直交する方向に大きな電流が流れ、図５の（ｂ）の状態になったときには小さな電流しか流れなくなる。この電流が示す抵抗変化が、第１、第２強磁性層４０１，４０２から制御基板上の回路（ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）等）に電気信号として出力され、ＨＤＣ等では当該抵抗変化に基づいて磁気ディスク２０上に記録された情報を読み出す。すなわち、磁気ディスク２０に記憶された情報は、ＴＭＲ素子４０が発揮する磁気抵抗効果を利用して再生されることになる。
【００２９】
ここで、磁気抵抗変化率は、第１、第２強磁性層４０１，４０２の磁化の方向が平行のときのＴＭＲ素子４０の電気抵抗（素子抵抗）をＲ１、反平行のときのＴＭＲ素子４０の電気抵抗をＲ２とすると、次式（１）で表される。
磁気抵抗変化率＝（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１      …（１）
【００３０】
また、これらＲ１及びＲ２の単位は、通常は、１μｍ２当たりに換算した抵抗値（Ω・μｍ２）で示される。なお、ＴＭＲ素子４０は絶縁性の非磁性膜４００を含むため、素子面積が同一のＧＭＲ素子よりも抵抗が大きくなる。
【００３１】
本実施形態の場合、磁気ディスク２０の微細な記録ビットに対応するＴＭＲ素子４０の面積は、非常に小さい。一方、非磁性層４００の膜厚は従来のＴＭＲ素子よりも薄くできる。例えば、非磁性層４００の膜厚は、約０．７ｎｍ未満とすることができる。また、ＴＭＲ素子４０の素子抵抗Ｒ１は、約２Ω・μｍ２以下と小さい。このため、素子における抵抗変化を電気信号として取り出す際の、素子と回路との間のインピーダンスマッチングをとることができるので、高周波での信号特性を良好に維持することができる。
【００３２】
図６は、第１、第２強磁性層４０１，４０２の結晶構造における全電子の状態密度（ＤＯＳ：density of states）の分布を示す。ここで、電流に寄与するフェルミレベルＥＦ近傍の伝導電子は、そのほとんどが実線で示す多数派スピン電子（ここではアップスピン電子）で占められている。一方、フェルミレベルＥＦ近傍において、破線で示す少数派スピン電子（ここではダウンスピン電子）の状態密度はほぼゼロである。ＧＧＡ近似を用いた第一原理電子状態解析の分析によると、フェルミレベルＥＦ近傍における伝導電子の分極率は、ハーフメタルに迫る９８％である。ここで、分極率Ｐは、フェルミエネルギでの電子状態密度をＮＵＰ（アップスピン側）、ＮＤＯＷＮ（ダウンスピン側）とすれば次式（２）のように表すことができる。
Ｐ＝（ＮＵＰ−ＮＤＯＷＮ）／（ＮＵＰ＋ＮＤＯＷＮ）      …（２）
【００３３】
図７は、図６の電子状態密度分布を電子毎に示したものである。このうち、図７（ａ）はＣｏのｄ電子状態密度分布を示し、図７（ｂ）はＦｅのｄ電子状態密度分布を示し、図７（ｃ）はＬ２１規則化構造のＣｏ２ＦｅＢのｓ電子状態密度分布を示している。ここで、ＴＭＲ素子において電流に寄与するのは主にｓ電子である。したがって、図７（ｃ）のｓ電子状態密度分布を参照すれば、フェルミレベルＥＦにおけるダウンスピン側（縦軸負側）の状態密度がほぼゼロであり、伝導電子はアップスピン側電子のみである。よって、ｓ電子の分極率は上式（２）より、ほぼ１００％である。
【００３４】
一方、アモルファス（非晶質）構造のＣｏＦｅＢの電子状態密度分布を示す図がP. Paluskarらの論文（P. Paluskar et al: Phys. Rev. Let. No.100, 057205(2008)）に示されているので、これを図８（ａ）〜図８（ｃ）に引用する。図８（ａ）はＣｏのｄ電子状態密度分布を示し、図８（ｂ）はＦｅのｄ電子状態密度分布を示し、図８（ｃ）はＣｏＦｅＢのｓ電子状態密度分布を示している。この場合も、ｓ電子状態密度分布を示す図８（ｃ）を参照すると、フェルミレベルＥＦ近傍において、縦軸正側で示されるアップスピン側の状態密度の方がダウンスピン側の状態密度よりも大きい。上記論文によると、この図８（ｃ）におけるｓ電子の分極率は４０〜５０％である。
【００３５】
以上のように、ＴＭＲ素子において電流に寄与するｓ電子で見た場合、上述の組成比（Ｃｏ：Ｆｅ：Ｂ＝２：１：１）及びＬ２１規則化結晶構造であるＣｏ２ＦｅＢの分極率は、アモルファス構造のＣｏＦｅＢの分極率よりも格段に高い。
【００３６】
ここで、非磁性層４００の膜厚は非常に薄く、一般的には、このように膜厚を薄くすることは、電子を透過させる性質を失うことに繋がる。しかし、ＭｇＯにより形成された非磁性層４００はｓ電子のみを通し易く、かつ、強磁性層４０１，４０２におけるｓ電子の分極率が格段に高いことから、非磁性層４００の膜厚を薄くしたとしても、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。具体的には、本実施形態の強磁性層４０１，４０２の磁気抵抗変化率は、１０００％以上である。
【００３７】
また、アモルファス構造のＣｏＦｅＢでは、図８（ａ）及び図８（ｂ）のようにｄ電子の分極方向が図８（ｃ）に示すｓ電子の分極方向とは逆転するのに対し、本実施形態の強磁性層４０１，４０２では、図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、ｄ電子の分極方向が図７（ｃ）に示すｓ電子の分極方向と同様である。すなわち、ｓ電子の高い分極率がｄ電子の分極状態によって減殺されることがないので、本実施形態の強磁性層４０１，４０２は、ｓ電子及びｄ電子を含めた電子全体としても分極率が高い。
【００３８】
図９は、アモルファス構造のＣｏＦｅＢと、本実施形態に係るＬ２１規則化Ｃｏ２ＦｅＢとを比較した表を示す。アモルファスＣｏＦｅＢの構造は、結晶化していたとしても部分部分が結晶化した多結晶に過ぎないから、明らかな結晶構造ではない。このアモルファスＣｏＦｅＢの分極率は、上述したように小さいため、高い磁気抵抗変化率を得ることができない。これに対し、Ｌ２１規則化結晶であるＣｏ２ＦｅＢは、上述したようにフェルミレベルＥＦでのダウンスピン状態密度がほぼ０であるため、高い磁気抵抗変化率が得られる。
【００３９】
ここで、上述のような作用及び効果は、単に組成を限定したのではなく当該組成に関連した結晶構造を与えたことで達成されている。この点に本明細書に記載の多層膜の意義がある。上述したように、ホイスラー合金としては、ＣｏＦｅＡｌなどが知られているが、Ａｌ以外の材料としては何を採用しても良いというわけではない。実際、例えば、独立行政法人理化学研究所のウェブサイト（http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/research/heusler_j.html）には、Ａｌと置換可能な原子として、Ｓｉ、Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｄ，Ｂｉが挙げられている。
【００４０】
このため、上記以外の原子をＡｌと置換した場合、上記ホイスラー合金と同様の特性が得られるとは限らない。例えば、ＰをＡｌと置換した場合には、図１０に示すように、フェルミレベルＥＦにおける分極率は大きくならない（ダウンスピン電子が非常に多くなる）。これはＣｏやＦｅの組み合わせだけで特性が決まるのではなく、Ｂのｓ電子及びｐ電子の軌道と、ＣｏやＦｅのｓ電子、ｐ電子及びｄ電子の軌道との混合による状態密度の形成のされ方が重要となるからである。
【００４１】
以上詳細に説明したように、本実施形態によると、強磁性層４０１，４０２として、原子組成比がＣｏ：Ｆｅ：Ｂ＝２：１：１であり、かつＬ２１規則化された結晶構造を有する材料を用いたので、強磁性層４０１，４０２の分極率が高いことにより、素子抵抗を低くしつつ、高い磁気抵抗変化率を実現することができる。これにより、磁気ディスク２０の記録ビットに対する磁気ヘッド３０の高いセンシング能力を確保できるので、磁気ディスク２０に高記憶密度で情報を記録しても、その情報を高精度に再生することが可能である。また、素子抵抗が低抵抗であることから、高周波、低周波に関わらずインピーダンスマッチングをとることができ、出力信号のＳＮを良好に維持することができる。これにより、高周波信号を用いたデータ再生ができ、再生速度の高速化を量ることが可能である。
【００４２】
また、本実施形態では、強磁性層４０１，４０２がＭｎやＡｌやＳｉなどの酸化し易い材料を含まないので、酸化による特性劣化を抑制することができ、磁気ヘッド３０やＨＤＤ１００の信頼性を長期にわたって維持することが可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、強磁性層４０１，４０２に用いるＣｏ２ＦｅＢのＬ２１規則化結晶の格子サイズが小さいことから、格子サイズの小さい非磁性層４００と強磁性層４０１，４０２との接合性を良好にできる。
【００４４】
さらに、強磁性層４０１，４０２に用いるＣｏ２ＦｅＢは、ＣｏＦｅを７５％含み、キュリー温度が室温以上となることから、実用上も問題は無い。
【００４５】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、多層膜としては、ＧＭＲ素子を採用することもできる。図１１には、ＧＭＲ素子５０の断面模式図が示されている。この図１１に示すように、ＧＭＲ素子５０の基板５０Ａ上には、反強磁性層４０３、第２強磁性層４０２、導電性の薄膜である非磁性層５００、及び第１強磁性層４０１が順に積層されている。ここで、第１、第２強磁性層４０１，４０２は上述の組成比およびＬ２１規格化構造のＣｏ２ＦｅＢ結晶とされている。一方、非磁性層５００は、例えばＣｕにより形成されている。本実施形態のＧＭＲ素子５０は、ＣＰＰ−ＧＭＲ（ＣＰＰ：Current Perpendicular to the Plane）素子とされており、磁気ディスク２０の記録ビットの磁界変化に応じてＧＭＲ素子５０の各層の直交方向に電流が流れる。
【００４７】
ここで、ＧＭＲ素子５０の非磁性層５００は、ＴＭＲ素子４０の非磁性層４００とは異なり、ｓ電子のみを通しやすいわけではない。このため、ｓ電子及びｄ電子を含めた全電子の状態密度が重要となるが、図６に示したようにフェルミレベルＥＦ近傍の伝導電子がアップスピンの電子のみであって、強磁性層４０１，４０２の分極率が高いので、ＧＭＲ素子５０においても、高い磁気抵抗変化が得られる。
【００４８】
なお、多層膜としては、上述したＴＭＲ素子やＧＭＲ素子以外にも、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ、Magnetoresistive Random Access Memory）に適用することもできる。ＭＲＡＭでは、多層膜としてのＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子がマトリックス状に配置される。それぞれのＭＴＪ素子は、非磁性層とこれを挟む強磁性層とを有している。したがって、強磁性層として上述の組成比及びＬ２１規則化構造のＣｏ２ＦｅＢを用いることで、ＭＲＡＭにおいても、強磁性層の分極率が高いことにより、高記憶密度化を促進することが可能となる。
【００４９】
また、多層膜の構成は上述した例に限られない。上述した例では、多層膜における第１、第２強磁性層はそれぞれ単層であったが、これに限らず、各層がそれぞれ、非磁性膜を含む複数の膜から形成されていても良い。また、第１強磁性層、非磁性層、第２強磁性層、及び反強磁性層のそれぞれの間に任意の機能を有する中間層が介装されていてもよい。さらに、第１、第２強磁性層のいずれか一方のみが、上述の組成比及びＬ２１規則化構造のＣｏ２ＦｅＢで形成されていてもよい。この場合も、分極率を高くできるので、高い磁気抵抗変化率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係るハードディスクドライブの構成を示す図である。
【図２】磁気ヘッド及び磁気ディスクの模式図である。
【図３】ＴＭＲ素子の断面模式図である。
【図４】第１、第２強磁性層のＬ２１規則化Ｃｏ２ＦｅＢ結晶を示す図である。
【図５】磁気抵抗効果に基づく特性について示す概念図である。
【図６】第１、第２強磁性層の結晶構造における全電子の状態密度の分布図である。
【図７】図６の電子状態密度分布を成分毎にそれぞれ示した図。
【図８】P. Paluskarらの論文からの引用図であり、アモルファス構造のＣｏＦｅＢの電子状態密度分布を示す図である。
【図９】アモルファス構造のＣｏＦｅＢと、本実施形態に係るＬ２１規則化Ｃｏ２ＦｅＢとを比較した表を示す。
【図１０】Ｌ２１規則化Ｃｏ２ＦｅＰ結晶の特性を示す図である。
【図１１】ＧＭＲ素子の断面模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
２０    磁気ディスク（磁気記憶媒体）
３０    磁気ヘッド
４０    ＴＭＲ素子（多層膜）
４００  非磁性層（絶縁性の非磁性層）
４０１  第１強磁性層（強磁性層）
４０２  第２強磁性層（強磁性層）
５０    ＧＭＲ素子（多層膜）
５００  非磁性層（導電性の非磁性層）
【図１】
2010147439.tif 000003
【図２】
2010147439.tif 000004
【図３】
2010147439.tif 000005
【図４】
2010147439.tif 000006
【図５】
2010147439.tif 000007
【図６】
2010147439.tif 000008
【図７】
2010147439.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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