(57)【要約】【課題】スピントランスファートルクを低減し、比較的小さいＭＲ比でも十分な再生出力を出力することが可能な新規な磁気抵抗効果素子、並びにこの磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】磁化方向が実質的に一方向に固着された磁化固着層と、磁化方向が外部磁界に対応して変化する磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられ、絶縁層と前記絶縁層を貫通する強磁性金属層を含む複合スペーサ層を有する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の厚さ方向に沿った上面及び下面に設けられた一対の電極層とを具え、前記一対の電極層を介し、前記磁気抵抗効果膜の前記磁化固着層から前記磁化自由層へ向けてセンス電流を流すようにして、磁気抵抗効果素子を構成する。【選択図】図１
2010080535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が実質的に一方向に固着された磁化固着層と、
磁化方向が外部磁界に対応して変化する磁化自由層と、
前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられ、絶縁層と前記絶縁層を貫通する強磁性金属層を含む複合スペーサ層を有する磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の厚さ方向に沿った上面及び下面に設けられた一対の電極層とを具え、
前記一対の電極層を介し、前記磁気抵抗効果膜の前記磁化固着層から前記磁化自由層へ向けてセンス電流を流すように構成したことを特徴とする、磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記絶縁層が、酸素、窒素、及び炭素からなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記金属部が、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記磁化固着層及び前記磁化自由層の少なくとも一方は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載の磁気抵抗効果素子を具えることを特徴とする、磁気ヘッド。
【請求項６】
磁気記録媒体と、請求項５に記載の磁気ヘッドとを具えることを特徴とする、磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子（Magnetoresistive effect element）は、磁場センサ、磁気ヘッド（ＭＲヘッド）として用いられている。ＭＲヘッドは、磁気記録再生装置に搭載され、ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体からの情報を読み取る。このハードディスク等ではとくにスピンバルブ（spin valve）構造の膜を用いた再生素子が一般に使用されている。
【０００３】
スピンバルブ膜は、２層の強磁性層で非磁性層を挟んだサンドイッチ構造の多層膜である。強磁性層の一方は、反強磁性層からの交換バイアス磁場により、その磁化方向が固定され、「ピン層」あるいは「磁化固着層」と称される。強磁性層の他方は、外部磁場（信号磁場等）により、その磁化方向が回転可能であり、「フリー層」あるいは「磁化自由層」とも称される。非磁性層は、「スペーサ層」あるいは「中間層」と称される。
【０００４】
このようなスピンバルブ膜は、外部磁界により、これら２つの強磁性層の磁化方向の相対的な角度が変化することで、大きな磁気抵抗効果が得られる。
【０００５】
スピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子には、ＣＩＰ（Current-in-Plane）型と、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）型とがある。前者ではスピンバルブ膜の膜面の平行方向にセンス電流を流し、後者ではスピンバルブ膜の膜面の垂直方向にセンス電流を流す。以前にはＣＩＰ型が用いたれていたが、出力電圧の必要性や空間分解能の必要性から現在では、ＣＰＰ型の磁気ヘッドが広く用いられるようになった。
【０００６】
現在、ＣＰＰ型のＴＭＲ効果(tunneling magneto resistive effect)を用いた磁気ヘッドが一般的であるが、さらにハードディスクの性能（記録密度）を高めるためには高出力・低抵抗のヘッドが必要で、そういったＣＰＰ型のＧＭＲ効果(giant magneto resistive effect)を含む、ＣＰＰ型のＴＭＲ効果以外のスピンバルブ膜も研究されている。その中で磁壁ＭＲ効果、磁性金属接合部をもったＭＲ効果に関して、Ｎｉ細線同士の微少接合を用いて、高い磁気抵抗変化率の磁気抵抗効果が観測されている（非特許文献１参照）。実際のヘッドとして応用できる膜として、磁性金属接合部をもったスピンバルブ膜に関しても報告されている（非特許文献２参照）。
【０００７】
磁性金属接合部を有するスピンバルブ膜においては、例えば、前述の磁化自由層とピン層との間に微小な金属層を含む絶縁層を挿入することにより、前記磁化自由層と前記ピン層との間に磁気微小結合の三次元構造を設け、この磁気結合中の磁壁によるスピン依存散乱によるＭＲ効果を利用する。
【０００８】
上述のような磁気微小結合を三次元構造に展開した磁気抵抗効果素子の開発が進められており、特許文献１には３次元方向のナノコンタクトの作製法、つまり穴あけ法として、ＥＢ（Electron Beam）照射プロセス、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）照射プロセス、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）技術などが開示されている。
【０００９】
【非特許文献１】Phys. Rev. Lett. 82 2923 (1999)
【非特許文献２】IEEE Trans. Magn. 43 2848 (2007)
【特許文献１】特開２００３−２０４０９５号
【００１０】
スピンバルブ構造の磁気抵抗効果膜を再生素子として機能させるには、膜面に略垂直にバイアス電流（センス電流）を流す。この際、前記バイアス電流を流すことによって、伝導電子も前記バイアス電流と逆方向に流れるようになるが、その際、最初に通過した磁性膜のスピン角運動量は伝導電子のスピン角運動量を介して次に通過する磁性膜に流れ込み、その磁化にトルクを与える。
【００１１】
例えば、上記伝導電子が前記磁化固着層から前記磁化自由層に流れる場合は、前記磁化固着層を通過した際の角運動量が前記磁化自由層中の磁化にトルクを与えるようになる。また、上記伝導電子が前記磁化自由層から前記磁化固着層に流れる場合は、前記磁化自由層を通過した際の角運動量が前記磁化固着層中の磁化にトルクを与えるようになる。
【００１２】
上述のようにして発生するトルクは、いわゆるスピントランスファートルクと呼ばれるものである。このスピントランスファートルクはＭＲＡＭ （Magnetic Random Access Memory）の様に、積極的にメモリの記録に用いることもあるが、上述したハードディスク等で用いる再生素子に対しては、上記磁化自由層の磁化に大きな影響を及ぼし、上記磁気抵抗効果膜において大きなノイズとなる場合がある。これを以下に説明する。
【００１３】
スピントルクの受け渡し効率は電流の向きと磁化自由層磁化と磁化固着層磁化の相対角度に大きく依存する。バイアス電流が磁化自由層から磁化固着層に（伝導電子が磁化固着層から磁化自由層）流れるときは両層の磁化の相対角度は１８０度に近いほうが、上記受け渡し効率が良くなる。一方、バイアス電流が磁化固着層から磁化自由層（伝導電子が磁化自由層から磁化固着層）に流れるときは、両層の磁化の相対角度は０度に近いほうが、上記受け渡し効率が良くなる。
【００１４】
前者の場合は、上記伝導電子のスピンが磁化固着層の磁化に平行で、磁化自由層の磁化に反平行であり、前記磁化固着層の磁化と平行なスピンを有する伝導電子が前記磁化固着層を透過して、前記磁化自由層に至るためである。後者の場合は、上記伝導電子のスピンは前記磁化固着層及び前記磁化自由層の磁化に平行であるが、前記磁化固着層の磁化に反平行なスピンを有する伝導電子が前記磁化固着層で反射されて、前記磁化自由層に入り込むためである。
【００１５】
このように前記磁化自由層の磁化は、上述のようにして上記磁化自由層中に取り込まれたスピンに起因したトルクを受けるようになるので、前記磁化自由層の磁化が乱雑に動いて不安定となり、これがノイズとなって再生出力が十分に出力されなくなってしまう場合がある。したがって、磁化自由層磁化と磁化固着層磁化の相対角度を考慮して、前記バイアス電流の流す方向を変え、上述したスピントルクの受け渡し効率を減少させれば、上述したスピントルクの受け渡し効率をある程度は減少させることができる。
【００１６】
しかしながら、上述したスピントランファートルクは、上記バイアス電流値にも依存し、バイアス電流値の増大とともに顕著になるので、上述のように単にバイアス電流の流す方向を変えたのみでは、前記スピントランファートルクの影響を十分に低減することはできない。
【００１７】
一方、前記バイアス電流値を小さくすれば、前記バイアス電流を流す方向を考慮することなく、前記スピントランスファートルクを低減することができる。具体的には、１０７（Ａ／ｃｍ２）以下のオーダとすれば、前記スピントランスファートルクの影響を低減することができる。
【００１８】
しかしながら、上記バイアス電流値は磁気抵抗効果素子に要求される特性に大きく関わり、前記バイアス電流値が増大すれば、前記磁気抵抗効果素子のＭＲ比が小さくても大きな再生出力を得ることができる。したがって、前記バイアス電流値が１０７（Ａ／ｃｍ２）以下のオーダのような場合には、十分な再生出力を得るには前記磁気抵抗効果素子のＭＲ比が十分高いことが要求され、現在のＴＭＲ及びＧＭＲではかかるＭＲ比を満足することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、スピントランスファートルクを低減し、比較的小さいＭＲ比でも十分な再生出力を出力することが可能な新規な磁気抵抗効果素子、並びにこの磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド及び磁気記録再生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】
【００２０】
上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、磁化方向が実質的に一方向に固着された磁化固着層と、磁化方向が外部磁界に対応して変化する磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられ、絶縁層と前記絶縁層を貫通する強磁性金属層を含む複合スペーサ層を有する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の厚さ方向に沿った上面及び下面に設けられた一対の電極層とを具え、前記一対の電極層を介し、前記磁気抵抗効果膜の前記磁化固着層から前記磁化自由層へ向けてセンス電流を流すように構成したことを特徴とする、磁気抵抗効果素子に関する。
【００２１】
また、本発明の他の態様は、上記磁気抵抗効果素子を具えることを特徴とする、磁気ヘッドに関する。
【００２２】
さらに、本発明のその他の態様は、磁気記録媒体と、上記磁気ヘッドとを具えることを特徴とする、磁気記録再生装置に関する。
【発明の効果】
【００２３】
上記態様によれば、スピントランスファートルクを低減し、比較的小さいＭＲ比でも十分な再生出力を出力することが可能な新規な磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
（磁気抵抗効果素子）
図１は、本発明の一実施形態にかかる磁気抵抗効果素子の概略構成を表す模式的断面図である。
【００２６】
図１に示す磁気抵抗効果素子１０は、下電極ＬＥ及び上電極ＵＥを有し、これらの間に積層膜が配置されてなる。この積層膜は、下電極ＬＥ上に、下地層１１、反強磁性層１２、複合ピン層（磁化固着層）１３（ピン層１３１、磁化反平行結合層１３２及びピン層１３３）、複合スペーサ層１４、フリー層（磁化自由層）１５、及び保護層１６が順次に積層されてなる。ここで、複合ピン層１３、複合スペーサ層１４及びフリー層１５がスピンバルブ膜を構成する。
【００２７】
下電極ＬＥ及び上電極ＵＥは、スピンバルブ膜の略垂直方向にセンス電流を通電するためのものであり、磁気抵抗効果素子１０は、センス電流を素子膜面に対して垂直方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）型の磁気抵抗効果素子を構成する。
【００２８】
下地層１１は、例えば、バッファ層１１ａ、シード層１１ｂの２層構造とすることができる。バッファ層１１ａは、下電極ＬＥ表面の荒れを緩和したりするための層であり、例えば、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒまたはこれらの合金を用いることができる。シード層１１ｂは、スピンバルブ膜の結晶配向を制御するための層であり、例えば、Ｒｕ、（ＦｅｘＮｉ１００−ｘ）１００−ｙＸｙ（Ｘ＝Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｍｏ，１５＜ｘ＜２５，２０＜ｙ＜４５）を用いることができる。
【００２９】
バッファ層１１ａの膜厚は２〜１０ｎｍ程度が好ましく、３〜５ｎｍ程度がより好ましい。バッファ層１１ａの厚さが薄すぎるとバッファ効果が失われる。シード層１２ｂの膜厚としては、結晶配向を向上させる機能を十分発揮するために、１〜５ｎｍが好ましく、１．５〜３ｎｍがより好ましい。
【００３０】
反強磁性層１２は、複合ピン層１３に一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与して磁化を固着する機能を有する反強磁性材料（例えば、ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＩｒＭｎ，ＲｕＲｈＭｎ）が用いられる。
【００３１】
十分な強さの一方向異方性を付与するために、反強磁性層１２の膜厚を適切に設定する。反強磁性層１２の材料がＰｔＭｎやＰｄＰｔＭｎの場合には、膜厚として、８〜２０ｎｍ程度が好ましく、１０〜１５ｎｍがより好ましい。反強磁性層１２の材料がＩｒＭｎの場合には、ＰｔＭｎなどより薄い膜厚でも一方向異方性を付与可能であり、３〜１２ｎｍが好ましく、４〜１０ｎｍがより好ましい。
【００３２】
複合ピン層（磁化固着層）１３は、磁化方向が実質的に固着された２つの強磁性体の膜（ここでは、ピン層１３１及び１３３）を有し、これらの間に配置される磁化反平行結合層１３２から構成される。なお、この複合ピン層１３に換えて、単一のピン層を用いることもできる。磁化反平行結合層１３２の上下のピン層１３１及び１３３は、磁化反平行結合層１３２を介して、磁化の向きが互いに反平行になるように磁気結合している。
【００３３】
なお、ピン層１３１及び１３３には、強磁性体（例えば，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金）が用いられる。磁化反平行結合層１３２は、ピン層１３１及び１３３を反強磁性結合するものであり、例えば、Ｒｕ，Ｉｒ，Ｒｈが用いられる。
【００３４】
ピン層１３１に用いられる磁性層の膜厚は１．５〜４ｎｍ程度が好ましい。これは、反反強磁性層１２（例えば、ＩｒＭｎ）による一方向異方性磁界強度および磁気結合層１３２（例えば、Ｒｕ）を介したピン層１３３との反強磁性結合磁界強度の観点に基づく。ピン層１３１が薄すぎるとＭＲ変化率が小さくなる。一方、ピン層１３１が厚すぎるとデバイス動作に必要な十分な一方向性異方性磁界を得ることが困難になる。なお、同様の理由から、ピン層１３３に用いられる磁性層の膜厚も１．５〜４ｎｍ程度が好ましい。
【００３５】
複合スペーサ層１４は、絶縁層１４１及び強磁性金属層（強磁性金属部）１４２を有する。
【００３６】
絶縁層１４１は、電流を絶縁する機能を有する材料を適宜に利用できる。具体的には、Ａｌ，Ｍｇ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｓｅ，Ｓｒ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂａ，Ｋａ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉ，ランタノイド元素の少なくとも一種を含む酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物等から構成することができる。  
【００３７】
絶縁層１４１は、ピン層１３３及びフリー層１５のスペーサとしての機能も有するため、その厚さは１〜３．５ｎｍが好ましく、１．５〜３ｎｍの範囲がより好ましい。
【００３８】
強磁性金属層１４２は、複合スペーサ層１４の層垂直方向に電流を流す通路（パス）であり、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性体または合金からなる金属層を用いることができる。
【００３９】
フリー層１５は、上述したピン層１３１等と同様に、強磁性体（例えば，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金）が用いられる。
【００４０】
保護層１６は、上記スピンバルブ膜を保護するためのものであり、複数の金属層、例えば、Ｃｕ層とＲｕ層の２層構造（Ｃｕ［１ｎｍ］／Ｒｕ［１０ｎｍ］）とすることができる。保護層１６として、Ｒｕをフリー層１５側に配置したＲｕ／Ｃｕ層なども用いることができる。この場合、Ｒｕの膜厚は０．５〜２ｎｍ程度が好ましい。この構成の保護層１６は、特に、フリー層１５がＮｉＦｅからなる場合に望ましい。ＲｕはＮｉと非固溶な関係にあるので、フリー層１５と保護層１６との間に形成される界面ミキシング層の磁歪を低減できるからである。
【００４１】
なお、本態様の磁気抵抗効果素子は汎用の方法で製造することができる。特に、複合スペーサ層１４を形成するに際しては、例えば、強磁性金属層１４２を構成する第１の金属層及び第２の金属層を順次形成した後、表面酸化処理あるいは表面窒化処理を実施して、前記第２の金属層中に前記第１の金属層の一部を侵入させるとともに、前記第２の金属層を絶縁層に変換して行う。具体的には、特開Ｐ２００６−５４２５７号公報に開示されたような手法に基づいて実施する。
【００４２】
（磁気抵抗効果素子の再生）
次に、上記態様における磁気抵抗化素子１０の再生原理について説明する。図２及び３は、前記再生原理を説明するための図であり、ピン層１３３、複合スペーサ層１４及びフリー層１５を拡大して示している。
【００４３】
本態様では、図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０に対してピン層１３３からフリー層１５に向けて電流を流す。したがって、伝導電子はフリー層１５からピン層１３３に向けて流れることになる。
【００４４】
図２に示すように、ピン層１３３の磁化Ｍ１とフリー層１５の磁化Ｍ２が互いに平行（本態様では互いに上向き）、すなわち磁化Ｍ１及びＭ２の相対角度が０度の場合、複合スペーサ層１４の強磁性金属層１４２内に磁壁が生じることがない。したがって、フリー層１５から流入した伝導電子Ｅ１及びＥ２は、そのまま強磁性金属層１４２を通過してピン層１３３に流入するようになるので、フリー層１５におけるスピントルクの受け渡し効率は低くなる。
【００４５】
一方、ピン層１３３の磁化Ｍ１とフリー層１５の磁化Ｍ２とが平行からずれてくると、複合スペーサ層１４の強磁性金属層１４２内には磁壁ＤＷが形成されるようになる。磁壁ＤＷのピン層１３３側では磁化Ｍ１と同方向の磁化ｍ１が生成し、磁壁ＤＷのフリー層１４２側では磁化Ｍ２と同方向の磁化ｍ２が生成するようになる。このため、磁壁ＤＷは、伝導電子Ｅ１及びＥ２に対して反射層として機能するようになる。
【００４６】
例えば、フリー層１５に導入された伝導電子Ｅ１及びＥ２のスピン方向は、それぞれ磁壁ＤＷの、ピン層１３３側の磁化ｍ１の方向と相異なるようになるので、伝導電子Ｅ１及びＥ２は磁壁ＤＷにおいて反射されるようになる。したがって、フリー層１５のスピントルクの受け渡し効率が増大するようになる。
【００４７】
しかしながら、図３に示すように、ピン層１３３の磁化Ｍ１とフリー層１５の磁化Ｍ２とが反平行（本態様では、磁化Ｍ１が上向きで、磁化Ｍ２が下向き）になると、フリー層１５に導入された伝導電子Ｅ１及びＥ２の内、磁壁ＤＷのピン層１３３側の磁化ｍ１の方向と同方向のスピンを有する伝導電子Ｅ１は磁壁ＤＷで反射されることなく透過する。一方、磁化ｍ１の方向と反対方向のスピンを有する伝導電子Ｅ２は磁壁ＤＷで反射されるが、そのスピン方向はフリー層１５の磁化Ｍ２の方向と同じである。
【００４８】
したがって、フリー層１５における実質的なスピントルクの受け渡しは生じないようになる。したがって、スピントルクの受け渡し効率は小さくなる。
【００４９】
本態様に従って、磁気抵抗効果素子１０に対してピン層１３３からフリー層１５に向けて電流を流す、すなわち、伝導電子をフリー層１５からピン層１３３に向けて流すことによって、ピン層１３３の磁化Ｍ１とフリー層１５の磁化Ｍ２とが平行又は反平行の際はスピントルクの受け渡し効率が十分に小さくなる。
【００５０】
図４は、本態様におけるスピントルクの受け渡し効率（スピントルク起因のノイズ強度）と、フリー層１５及びピン層１３３におけるそれぞれの磁化Ｍ２及びＭ１の相対角度依存性を示したものである。
【００５１】
図４から明らかなように、相対角度９０度近傍でスピントルクの受け渡し効率（スピントルク起因のノイズ強度）が若干増大するものの、０度（平行）及び１８０度（反平行）に近づくにつれて、前記スピントルクの受け渡し効率（スピントルク起因のノイズ強度）が減少することが分かる。なお、このグラフはシミュレーションに基づくものである。
【００５２】
したがって、このように要件を満足する磁気抵抗効果素子１０の出力波形は、例えば図５に示すような良好なサインカーブとなる。一方、上記スピントルクの受け渡し効率（スピントルク起因のノイズ強度）が大きい場合は、例えば図中の破線で示すようなカーブとなり、良好な出力電圧を得ることができない場合がある。
【００５３】
（磁気抵抗効果素子の応用）
以下、本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子（ＣＣＰ−ＣＰＰ素子）の応用について説明する。
【００５４】
（磁気ヘッド）
図６および図７は、本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに組み込んだ状態を示している。図６は、磁気記録媒体（図示せず）に対向する媒体対向面に対してほぼ平行な方向に磁気抵抗効果素子を切断した断面図である。図７は、この磁気抵抗効果素子を媒体対向面ＡＢＳに対して垂直な方向に切断した断面図である。
【００５５】
図６および図７に例示した磁気ヘッドは、いわゆるハード・アバッテッド（hard abutted）構造を有する。磁気抵抗効果膜１０の上下には、下電極ＬＥと上電極ＵＥとがそれぞれ設けられている。図６において、磁気抵抗効果膜１０の両側面には、バイアス磁界印加膜４１と絶縁膜４２とが積層して設けられている。図７に示すように、磁気抵抗効果膜１０の媒体対向面には保護層４３が設けられている。
【００５６】
磁気抵抗効果膜１０に対するセンス電流は、その上下に配置された下電極ＬＥ、上電極ＵＥによって矢印Ａで示したように、膜面に対してほぼ垂直方向に通電される。また、左右に設けられた一対のバイアス磁界印加膜４１、４１により、磁気抵抗効果膜１０にはバイアス磁界が印加される。このバイアス磁界により、磁気抵抗効果膜１０のフリー層１５の磁気異方性を制御して単磁区化することによりその磁区構造が安定化し、磁壁の移動に伴うバルクハウゼンノイズ（Barkhausen noise）を抑制することができる。磁気抵抗効果膜１０のＳ／Ｎ比が向上しているので、磁気ヘッドに応用した場合に高感度の磁気再生が可能となる。
【００５７】
（ハードディスクおよびヘッドジンバルアセンブリー）
図６および図７に示した磁気ヘッドは、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込んで、磁気記録再生装置に搭載することができる。
【００５８】
図８は、このような磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本実施形態の磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、磁気ディスク２００は、スピンドル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本実施形態の磁気記録再生装置１５０は、複数の磁気ディスク２００を備えてもよい。
【００５９】
磁気ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ヘッドスライダ１５３は、上述したいずれかの実施形態に係る磁気抵抗効果素子を含む磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００６０】
磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダが磁気ディスク２００と接触するいわゆる「接触走行型」でもよい。
【００６１】
サスペンション１５４はアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、ボビン部に巻かれた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００６２】
アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００６３】
図９は、アクチュエータアーム１５５から先のヘッドジンバルアセンブリーをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、アセンブリ１６０は、アクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。サスペンション１５４の先端には、上述したいずれかの実施形態に係る磁気抵抗効果素子を含む磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５はアセンブリ１６０の電極パッドである。
【００６４】
本実施形態によれば、上述の磁気抵抗効果素子を含む磁気ヘッドを具備することにより、高い記録密度で磁気ディスク２００に磁気的に記録された情報を確実に読み取ることが可能となる。
【００６５】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。磁気抵抗効果膜の具体的な構造や、その他、電極、バイアス印加膜、絶縁膜などの形状や材質に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる。例えば、磁気抵抗効果素子を再生用磁気ヘッドに適用する際に、素子の上下に磁気シールドを付与することにより、磁気ヘッドの検出分解能を規定することができる。
【００６６】
また、本発明の実施形態は、長手磁気記録方式のみならず、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドあるいは磁気再生装置についても適用できる。さらに、本発明の磁気再生装置は、特定の記録媒体を定常的に備えたいわゆる固定式のものでも良く、一方、記録媒体が差し替え可能ないわゆる「リムーバブル」方式のものでも良い。
【００６７】
その他、本発明の実施形態として上述した磁気ヘッドおよび磁気記憶再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべての磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記憶再生装置および磁気メモリも同様に本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態に係わる磁気抵抗効果素子の概略構成を表す模式的断面図である。
【図２】実施形態に係わる磁気抵抗効果素子の再生原理を説明する図である。
【図３】同じく、実施形態に係わる磁気抵抗効果素子の再生原理を説明する図である。
【図４】実施形態に係わるスピントルクの受け渡し効率（スピントルク起因のノイズ強度）と、フリー層及びピン層１３３における磁化の相対角度依存性を示すグラフである。
【図５】実施形態に係わる磁気抵抗効果素子の出力電圧を示すグラフである。
【図６】実施形態に係わる磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに組み込んだ状態を示す図である。
【図７】同じく、実施形態に係る磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに組み込んだ状態を示す図である。
【図８】磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図９】アクチュエータアームから先のヘッドジンバルアセンブリーをディスク側から眺めた拡大斜視図である。
【００６９】
１０…磁気抵抗効果膜、ＬＥ…下電極、１１…下地層、１１ａ…バッファ層、１１ｂ…シード層、１２…反強磁性層、１３…複合ピン層、１３１，１３３…ピン層、１３２…磁化反平行結合層、１５…フリー層、１６…保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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