(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子ならびに、磁界を発生しバー型の磁気抵抗素子に供給し、その結果前記素子の中にバイアス磁界を誘起する装置を有し、前記磁気抵抗素子は、半導体と、前記半導体に接続され前記半導体の中に電流の経路を生成する一対の電極と、前記半導体に接続され前記半導体の中に誘起された電圧を検出する別の一対の電極とを有する磁気抵抗センサ。
【請求項２】
伝導材料が前記半導体に取り付けられている請求項１記載の磁気抵抗センサ。
【請求項３】
少なくとも前記伝導材料の一部が前記半導体により囲まれているように、前記半導体に伝導材料が付加されている請求項２記載の磁気抵抗センサ。
【請求項４】
前記伝導材料は、金属である請求項２記載の磁気抵抗センサ。
【請求項５】
記録媒体内の記録された磁区ビット内の磁化方向が、前記媒体の移動方向に対して平行または反平行である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される記録媒体の表面上のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内の記録層の磁化が反転を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項６】
記録媒体内の記録された磁区ビット内の磁化方向が、前記媒体の移動方向に対して平行または反平行である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される記録媒体の表面上のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内のあらかじめ記録された磁区ビットの磁壁が移動を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項７】
記録媒体内の記録された磁区ビット内の磁化方向が、前記媒体の移動方向に対して平行または反平行である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される記録媒体の表面上のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体の抗磁力より小さい記録および再生装置。
【請求項８】
記録媒体内の記録された磁区ビット内の磁化方向が、前記媒体の移動方向に対して平行または反平行である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される前記磁気抵抗センサ内の半導体を含む前記磁気抵抗素子内のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内の記録層の磁化が反転を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項９】
記録媒体内の記録された磁区ビット内の磁化方向が、前記媒体の移動方向に対して平行または反平行である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される前記磁気抵抗センサ内の半導体を含む前記磁気抵抗素子内のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内のあらかじめ記録された磁区ビットの磁壁が移動を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項１０】
記録媒体内の記録された磁区ビット内の磁化方向が、前記媒体の移動方向に対して平行または反平行である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される前記磁気抵抗センサ内の半導体を含む前記磁気抵抗素子内のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体の抗磁力より小さい記録および再生装置。
【請求項１１】
前記媒体内の前記記録層の前記磁化が反転を開始する前記臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項５記載の記録および再生装置。
【請求項１２】
前記媒体内の前記記録層の前記磁化が反転を開始する前記臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項８記載の記録および再生装置。
【請求項１３】
前記媒体内の前記あらかじめ記録された磁区ビットの前記磁壁が移動を開始する前記臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項６記載の記録および再生装置。
【請求項１４】
前記媒体内の前記あらかじめ記録された磁区ビットの前記磁壁が移動を開始する前記臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項９記載の記録および再生装置。
【請求項１５】
前記記録媒体の前記抗磁力は３ｋＯｅを超える請求項７記載の記録および再生装置。
【請求項１６】
前記記録媒体の前記抗磁力は３ｋＯｅを超える請求項１０記載の記録および再生装置。
【請求項１７】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項５記載の記録および再生装置。
【請求項１８】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項６記載の記録および再生装置。
【請求項１９】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項７記載の記録および再生装置。
【請求項２０】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項８記載の記録および再生装置。
【請求項２１】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項９記載の記録および再生装置。
【請求項２２】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項１０記載の記録および再生装置。
【請求項２３】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項５記載の記録および再生装置。
【請求項２４】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項６記載の記録および再生装置。
【請求項２５】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項７記載の記録および再生装置。
【請求項２６】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項８記載の記録および再生装置。
【請求項２７】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項９記載の記録および再生装置。
【請求項２８】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項１０記載の記録および再生装置。
【請求項２９】
記録されたドメイン内の磁化方向が媒体の表面に対して垂直である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される記録媒体の表面上のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内の記録層の磁化が反転を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項３０】
記録されたドメイン内の磁化方向が媒体の表面に対して垂直である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される記録媒体の表面上のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内のあらかじめ記録された磁区ビットの磁壁が移動を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項３１】
記録されたドメイン内の磁化方向が媒体の表面に対して垂直である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される記録媒体の表面上のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体の抗磁力より小さい記録および再生装置。
【請求項３２】
記録されたドメイン内の磁化方向が媒体の表面に対して垂直である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される前記磁気抵抗センサ内の半導体を含む前記磁気抵抗素子内のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内の記録層の磁化が反転を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項３３】
記録されたドメイン内の磁化方向が媒体の表面に対して垂直である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される前記磁気抵抗センサ内の半導体を含む前記磁気抵抗素子内のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体内のあらかじめ記録された磁区ビットの磁壁が移動を開始する臨界磁界より小さい記録および再生装置。
【請求項３４】
記録されたドメイン内の磁化方向が媒体の表面に対して垂直である記録媒体と、請求項１に記載の磁気抵抗センサを有する再生ヘッドとを有し、前記磁気抵抗センサ内のバイアス磁石により誘起される前記磁気抵抗センサ内の半導体を含む前記磁気抵抗素子内のバイアス磁界の最大強度が、前記媒体の抗磁力より小さい記録および再生装置。
【請求項３５】
前記媒体内の前記記録層の前記磁化が反転を開始する前記臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項２９記載の記録および再生装置。
【請求項３６】
前記媒体内の前記記録層の前記磁化が反転を開始する前記臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項３２記載の記録および再生装置。
【請求項３７】
前記媒体内の前記あらかじめ記録された磁区ビットの前記磁壁が移動を開始する前記臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項３０記載の記録および再生装置。
【請求項３８】
前記媒体内のあらかじめ記録された磁区ビットの磁壁が移動を開始する臨界磁界は、３ｋＯｅを超える請求項３３記載の記録および再生装置。
【請求項３９】
前記記録媒体の前記抗磁力は３ｋＯｅを超える請求項３１記載の記録および再生装置。
【請求項４０】
前記記録媒体の前記抗磁力は３ｋＯｅを超える請求項３４記載の記録および再生装置。
【請求項４１】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項２９記載の記録および再生装置。
【請求項４２】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項３０記載の記録および再生装置。
【請求項４３】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項３１記載の記録および再生装置。
【請求項４４】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項３２記載の記録および再生装置。
【請求項４５】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項３３記載の記録および再生装置。
【請求項４６】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える材料が使用される請求項３４記載の記録および再生装置。
【請求項４７】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項２９記載の記録および再生装置。
【請求項４８】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項３０記載の記録および再生装置。
【請求項４９】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項３１記載の記録および再生装置。
【請求項５０】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項３２記載の記録および再生装置。
【請求項５１】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項３３記載の記録および再生装置。
【請求項５２】
書き込みギャップの付近の書き込み磁極の一部として、ＮｉＦｅＣｏが使用される請求項３４記載の記録および再生装置。
【請求項５３】
磁気遮蔽と、
半導体および前記半導体に接続され前記半導体内に電流の経路を生成する電極を有する磁気抵抗素子とを有し、
前記磁気遮蔽は、
前記半導体に接続され、前記半導体内に電流の経路を生成し、および／または前記半導体内に誘起された電圧を検出する電極としても使用される磁気抵抗センサ。
【請求項５４】
前記磁気遮蔽は、前記磁気抵抗素子の表面を囲んでおり、前記半導体に接続され、前記半導体内に電流の経路を生成し、および／または前記半導体内に誘起された電圧を検出する電極としても使用される請求項５３記載の磁気抵抗センサ。
【請求項５５】
前記伝導材料は金属である請求項３記載の磁気抵抗センサ。
【請求項５６】
半導体を含む前記素子内に誘起する前記バイアス磁界の前記強度は、５００Ｏｅ以上である請求項２記載の磁気抵抗センサ。
【請求項５７】
半導体を含む前記素子内に誘起する前記バイアス磁界の前記強度は、５００Ｏｅ以上である請求項３記載の磁気抵抗センサ。
【請求項５８】
半導体を含む前記素子内に誘起する前記バイアス磁界の前記強度は、５００Ｏｅ以上である請求項４記載の磁気抵抗センサ。
【請求項５９】
半導体を含む前記素子内に誘起する前記バイアス磁界の前記強度は、２ｋＯｅ以上である請求項２記載の磁気抵抗センサ。
【請求項６０】
半導体を含む前記素子内に誘起する前記バイアス磁界の前記強度は、２ｋＯｅ以上である請求項３記載の磁気抵抗センサ。
【請求項６１】
半導体を含む前記素子内に誘起する前記バイアス磁界の前記強度は、２ｋＯｅ以上である請求項４記載の磁気抵抗センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗素子、磁気抵抗ヘッドおよび磁気記録／再生装置に関し、特に、磁気記録媒体に記録された情報信号を読取るための磁気抵抗素子、磁気抵抗ヘッド、および磁気記録／再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、ハード・ディスク・ドライブの構成要素として、磁気抵抗センサあるいは磁気抵抗ヘッドと呼ばれる磁電変換器が開示されていた。これらは、大きい線密度を有する磁気的な表面からデータを読みとることができる。
【０００３】
磁気抵抗センサは、読み取り素子により検出された磁束の強さと方向の関数としての抵抗変化に応じて、磁界信号を検出する。このような従来の磁気抵抗センサは、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果にしたがって、読み取り素子の抵抗の成分が磁化方向と読み取り素子の中を流れるセンス電流の方向の間の角度の余弦の２乗に比例して変化するような方法で動作する。ＡＭＲ効果は、Ｄ．Ａ．トンプソンによる「メモリ、記憶および関連する応用における薄膜磁気抵抗器」ＩＥＥＥ Trans. on Mag. 、 Vol. Mag 11、 １０３９−１０５０ページ（１９７５年７月）に詳述されている。ＡＭＲ効果を使用する磁気ヘッドにおいては、バルクハウゼン雑音を抑制するために、多くの場合縦方向バイアスが印加される。縦方向バイアスは、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物または同等物のような反強磁性材料によって実現することができる。
【０００４】
さらに、より注目に値する磁気抵抗が開示されている。すなわち、層状の磁気センサの抵抗変化は、非磁性層を介する磁性層と層の境界上の付随するスピン依存性の散乱の間の伝導電子のスピン依存性の伝達にもとづいているこのような磁気抵抗は、超巨大磁気抵抗、スピン・バルブ効果、等と呼ばれている。このような磁気抵抗センサは、適切な材料で作られ、ＡＭＲ効果を使用するセンサと比べて感度の改善と抵抗変化の増加を可能にする。
【０００５】
この形式の磁気抵抗センサでは、非磁性層により分離された一対の強磁性層の間の平面の抵抗は、２つの強磁性層内の磁化方向により定められる角度の余弦に比例して変化する。
【０００６】
他方、米国特許第４，９４９，０３９号（１９８９年１２月２０日発行のＥＰＯ特許出願公開明細書第０３４６８１７Ａ２、および１９９０年３月１日発行の日本特許２−６１５７２に対応している）は、層状の磁気的な構成を開示しており、磁性層内の磁化の平行配列、あるいは反平行配列により生成される大きな磁気抵抗変化を生じさせる。層状の構成は、強磁性の遷移金属あるいは合金で作られる。
【０００７】
半導体材料および電極を有する磁気抵抗センサも開示されている。
【０００８】
ファン・デル・パウ構成の半導体素子を有する磁気抵抗素子が、Ｃ．Ｍ．ウォルフ他の「不均一半導体における大きな見掛けの移動度」、 Solid State Science and Technology、２５０−２５５ページ、（１９７２年２月）に示されている。
【０００９】
米国特許第５，６９６，６５５号、第５，６９９，２１５号、第５，９６５，２８３号は、高電子移動度半導体３と、高電子移動度半導体３を通るセンス電流の経路を定め電極１と電極２の間の電圧を検出する電極１、２の基本素子で、構成された磁気抵抗センサ（図２９参照）を開示している。
【００１０】
高電子移動度半導体３を有する代表的な磁気抵抗素子としては、コルビノ型素子とファン・デル・パウ素子が知られている。
【００１１】
図２９は代表的なコルビノ型素子を示す。この種類の素子の形状は通常円柱である。２つの電極があり、電極１は円柱の中にあり、電極２は円柱の外部表面にある。２つの電極の間の空間は、高電子移動度半導体３で充填されている。
【００１２】
図３０は代表的なファン・デル・パウ型素子を示す。通常この種類の素子は、基板１３の上に搭載された円柱状の高電子移動度半導体１１から成る。高電子伝導材料１０が、円柱状の高電子移動度半導体１１の中に埋め込まれている。検出のための磁界１４を生成するように、円柱状の高電子移動度半導体１１内と高伝導材料１０内の電流の経路を作る一対の電極１２、ならびに電流により誘起される電圧を検出するための電極１２ａの他の対を、素子は有する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
素子の上述の２つの型は、図３１に示すような磁気抵抗変化を通常示す。印加される磁界が零に近いとき、素子の抵抗は最小である。印加される磁界が正の方向あるいは負の方向に増加するとき、素子の抵抗は増加する。低い界磁抵抗は二次である。ａ）印加される磁界の方向（たとえば上または下）を区別し、ｂ）センサの感度を向上させ、ｃ）外部磁界Ｈ＝０に近い線形応答を得るために、０．１Ｔを超えるバイアスか、可能であれば０．２Ｔを超えるバイアスを供給することが必要である。次に、磁気読み取りヘッドとして使用するために、バイアス磁界を生成するものを素子に付加するか、取り付けることが重要である。
【００１４】
しかし、可能な限り大きいバイアス磁界を加えることは十分ではない。大きすぎるバイアス磁界は記録媒体の磁化の逆転を起こし、あらかじめ記録されたデータを破壊する恐れがあるので、バイアス磁界の値には限界がある。たとえば、磁界の値以下であるバイアス磁界がデータの破壊を招くことも、さらに重要である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
磁気抵抗センサは、磁気抵抗素子ならびに、磁気抵抗素子の中に磁界を発生し、その結果磁気抵抗素子の中にバイアス磁界を誘起する装置を有し、前記磁気抵抗素子は、高電子移動度半導体ならびに高電子移動度半導体に接続された電極を有する。
【００１６】
バイアス磁界を発生し磁気抵抗素子に供給する装置が絶縁物であれば、磁気抵抗素子に直接に接触してもよい。導体であれば、装置と素子の間に絶縁分離層が設けられなければならない。
【００１７】
磁気抵抗素子は、代表的なコルビノ・ディスク型あるいはバー型の磁気抵抗素子である。磁気抵抗素子の他の候補は、高電子移動度半導体、高電子移動度半導体内に電流の経路を作る一対の電極、および電流による誘導電圧を検出するための他の一対の電極から成る素子である。
【００１８】
装置から素子に印加される磁界の値は、５００Ｏｅを超え、２ｋＯｅを超えることが望ましい。
【００１９】
磁気抵抗センサは、磁気記録／再生装置の２つの形式で再生ヘッドの一部として使用される。１つの形式は、記録媒体磁区ビット内の磁化方向が、媒体の移動方向に対して平行、あるいは反平行な装置である。他の形式は、記録媒体内の記録された磁区ビット内の磁化方向が、媒体の表面に対して垂直、あるいはほぼ垂直な装置である。どの装置においても、装置により誘起される記録媒体の表面上の磁界の強度は、あらかじめ記録された磁区ビットの磁壁が移動を開始する磁界の強度よりも小さくなければならない。その場合には、装置から媒体に印加される磁界の強度は、坑磁力および媒体の逆転磁界未満である。
【００２０】
媒体の抗磁力は、３ｋＯｅを超えているべきであり、さらには５ｋＯｅを超えていることが望ましい。記録／再生装置の記録ヘッドの上部あるいは下部磁極の一部は、飽和磁化が１．８Ｔを超える磁性材料で作られている。ＮｉＦｅＣｏ合金は、この材料に適している。
【００２１】
本発明による磁気記録／再生装置は、データを記録するための複数のトラックを有する磁気記録媒体と、磁気記録媒体にデータを格納するための磁気記録ヘッドと、磁気抵抗センサと、磁気記録ヘッドと磁気抵抗センサとを磁気記録媒体上の所望のトラックへ移動させるためのアクチュエータ手段とを有する。
【００２２】
さらに、磁気記録媒体はハードディスクであってもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
ここで添付図面を参照して、推奨実施の形態に重点を置いて説明する。
【００２４】
図１（ａ）および図１（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。この場合には、円柱状のコルビノ型素子が磁気抵抗素子として使用される。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、コルビノ型素子は、円柱の中心の近くに位置する第１の電極１と円柱の表面の上に位置する第２の電極２と、第１の電極１と第２の電極２の間に埋め込まれた高電子移動度半導体３を有する。センス電流は、第１の電極１から第２の電極２へ、あるいは第２の電極２から第１の電極１へ流れるように設定されている。この素子は磁界を検出することができ、その方向は円柱の軸方向に平行、あるいはほぼ平行である。上記方向の磁界が素子に印加されると、第１の電極１と第２の電極２の間の抵抗が変化する。スペーサ６が素子の下に設けられ、バイアス磁石５がスペーサ６の下に設けられる。円柱の縦軸方向に平行、あるいはほぼ平行なバイアス磁界７が、バイアス磁石５から素子に供給され、その結果素子の中にバイアス磁界を誘起する。バイアス磁界７の振幅が最適化されると、磁気抵抗曲線の中の良い線形応答を使用することにより、高い出力電圧が得られる。バイアス磁石５を介する第１の電極１と第２の電極２の間の電気的短絡回路を防止するためにスペーサ６が使用される。あるいはスペーサ６は、コルビノ型素子の中のバイアス磁界７の振幅を最適化するために、素子とバイアス磁石５の間に空間を設けるために使用される。ある場合には、スペーサ６は除くこともできる。
【００２５】
図２（ａ）および図２（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、コルビノ型素子は、円柱の中心あるいは中心の近くに位置する第１の電極１と、円柱の周縁の近くの表面上に位置する第２の電極２と、第１の電極１と第２の電極２の間に設けられた高伝導材料４と、第１の電極１と高伝導材料４の間および高伝導材料４と第２の電極２の間に埋め込まれた高電子移動度半導体３を有する。センス電流は、第１の電極１から第２の電極２へ、あるいは第２の電極２から第１の電極１へ流れるように設定されている。この素子は磁界を検出することができ、その方向は円柱の縦軸方向に平行、あるいはほぼ平行である。上記方向の磁界が素子に印加されると、第１の電極１と第２の電極２の間の抵抗が変化する。スペーサ６が素子の下に設けられ、バイアス磁石５がスペーサ６の下に設けられる。円柱の縦軸方向に平行、あるいはほぼ平行なバイアス磁界７が、バイアス磁石５から素子に供給され、その結果素子の中にバイアス磁界を誘起する。バイアス磁界７の振幅が最適化されると、磁気抵抗曲線の中の良い線形応答を使用することにより、高い出力電圧が得られる。バイアス磁石５を介する第１の電極１と第２の電極２の間の電気的短絡回路を防止するためにスペーサ６が使用される。あるいはスペーサ６は、コルビノ型素子の中のバイアス磁界７の振幅を最適化するために、素子とバイアス磁石５の間に空間を設けるために使用される。ある場合には、スペーサ６は除くこともできる。図２に示す実施の形態において、高伝導材料の環は切断されているが、高伝導材料の環が切断されていない場合もある。
【００２６】
図３（ａ）および図３（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。この場合には、バー型の素子が磁気抵抗素子として使用される。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、バー型の素子は、バー型の素子の中心あるいは中心の近くに位置する第１の電極１と、バーの周縁上に位置する２つの第２の電極２と、高伝導材料と第２の電極２の間に埋め込まれた高電子移動度半導体３を有する。センス電流は、第１の電極１から第２の電極２へ、あるいは第２の電極２から第１の電極１へ流れるように設定されている。この素子は磁界を検出することができ、その方向は第１の電極１の表面に垂直、あるいはほぼ垂直である。上記方向の磁界が素子に印加されると、第１の電極１と第２の電極２の間の抵抗が変化する。スペーサ６が素子の上に設けられ、バイアス磁石５がスペーサ６の上に設けられる。図３に示す方向に平行、あるいはほぼ平行なバイアス磁界７が、バイアス磁石５から素子に供給され、その結果素子の中にバイアス磁界を誘起する。バイアス磁界７の振幅が最適化されると、磁気抵抗曲線の中の良い線形応答を使用することにより、高い出力電圧が得られる。バイアス磁石５を介する第１の電極１と第２の電極２の間の電気的短絡回路を防止するためにスペーサ６が使用される。あるいはスペーサ６は、バー型素子の中のバイアス磁界７の振幅を最適化するために、素子とバイアス磁石５の間に空間を設けるために使用される。ある場合には、スペーサ６は除くこともできる。図３に示す実施の形態において、第１の電極１は高電子移動度半導体３に部分的に埋設されている。しかし、第１の電極１が高電子移動度半導体３に埋設されていない構成、および第１の電極１が高電子移動度半導体３に完全に埋設されている構成が実現可能である。
【００２７】
図４（ａ）および図４（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。この場合には、円柱状ではないコルビノ素子が磁気抵抗素子として使用される。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、このコルビノ素子は、素子の中心あるいは中心の近くに位置する第１の電極１と、素子の表面の周縁に位置する２つの第２の電極２と、第１の電極１と第２の電極２の間に埋め込まれた高電子移動度半導体３を有する。センス電流は、第１の電極１から第２の電極２へ、あるいは第２の電極２から第１の電極１へ流れるように設定されている。この素子は磁界を検出することができ、その方向は第１の電極１の表面に垂直な方向に平行、あるいはほぼ平行である。上記方向の磁界が素子に印加されると、第１の電極１と第２の電極２の間の抵抗が変化する。スペーサ６が素子の下に設けられ、バイアス磁石５がスペーサ６の下に設けられる。図４（ｂ）に示す方向に平行、あるいはほぼ平行なバイアス磁界７が、バイアス磁石５から素子に供給され、その結果素子の中にバイアス磁界を誘起する。バイアス磁界７の振幅が最適化されると、磁気抵抗曲線の中の良い線形応答を使用することにより、高い出力電圧が得られる。バイアス磁石５を介する第１の電極１と第２の電極２の間の電気的短絡回路を防止するためにスペーサ６が使用される。あるいはスペーサ６は、素子の中のバイアス磁界７の振幅を最適化するために、素子とバイアス磁石５の間に空間を設けるために使用される。ある場合には、スペーサ６は除くこともできる。
【００２８】
図５は本発明の実施の形態を示す。この場合には、円柱状のファン・デル・パウ素子が磁気抵抗素子として使用される。図５に示すように、このファン・デル・パウ素子は、円柱状の高電子移動度半導体１１と、円柱状の高電子移動度半導体１１に埋め込まれた高電子伝導材料１０と、円柱状の高電子移動度半導体１１の中と高伝導材料１０の中に電流の経路を作る一対の電極１２と、電流によって誘導電圧を検出するための他の１対の電極１２ａを有する。この素子は磁界１４を検出することができ、その方向は円柱の縦軸に平行、あるいはほぼ平行である。上記方向の磁界が素子に印加されると、誘導電圧を検出するための電極間の電圧が変化する。スペーサ１７が素子の下に設けられ、バイアス磁石１５がスペーサ１７の下に設けられる。図５に示す方向に平行、あるいはほぼ平行なバイアス磁界１６が、バイアス磁石から素子に供給され、その結果素子の中にバイアス磁界を誘起する。バイアス磁界の強度が最適化されると、磁気抵抗曲線の中の良い線形応答を使用することにより、高い出力電圧が得られる。バイアス磁石を介する電極間の電気的短絡回路を防止するためにスペーサ１７が使用される。あるいはスペーサ１７は、ファン・デル・パウ素子の中のバイアス磁界の強度を最適化するために、素子とバイアス磁石の間に空間を設けるために使用される。ある場合には、スペーサ１７は除くこともできる。
【００２９】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５に示す本発明の変形を示す。図６（ａ）に示す構成において、埋め込まれた円柱状の高伝導材料１０は、円柱状の高電子移動度半導体１１の中心に設けられている。図６（ｂ）に示す構成において、埋め込まれた円柱状の高伝導材料１０は、円柱状の高電子移動度半導体１１の中心から移動した位置に設けられている。
【００３０】
図７は本発明の実施の形態を示す。この場合には、長方形のファン・デル・パウ素子が磁気抵抗素子として使用される。図７に示すように、このファン・デル・パウ素子は、長方形の高電子移動度半導体１１と、長方形の高電子移動度半導体１１に埋め込まれた高電子伝導材料１０と、円柱状の高電子移動度半導体１１の中と高伝導材料１０の中に電流の経路を作る一対の電極１２と、電流によって誘導電圧を検出するための他の１対の電極１２ａを有する。この素子は磁界１４を検出することができ、その方向は埋め込まれた高伝導材料１０の上部表面にほぼ垂直である。上記方向の磁界が素子に印加されると、誘導電圧を検出するための電極間の電圧が変化する。スペーサ１７が素子の下に設けられ、バイアス磁石１５がスペーサ１７の下に設けられる。図７に示す方向に平行、あるいはほぼ平行なバイアス磁界１６が、バイアス磁石から素子に供給され、その結果素子の中にバイアス磁界を誘起する。バイアス磁界の強度が最適化されると、磁気抵抗曲線の中の良い線形応答を使用することにより、高い出力電圧が得られる。バイアス磁石を介する第１の電極間の電気的短絡回路を防止するためにスペーサ１７が使用される。あるいはスペーサ１７は、ファン・デル・パウ素子の中のバイアス磁界の強度を最適化するために、素子とバイアス磁石の間に空間を設けるために使用される。ある場合には、スペーサ１７は除くこともできる。図８は、図７に示す素子の平面図を示す。
【００３１】
図９（ａ）は、本発明の実施の形態を示す。この場合には、長方形のファン・デル・パウ素子が磁気抵抗素子として使用される。図９（ａ）に示すように、このファン・デル・パウ素子は、長方形の高電子移動度半導体１１と、長方形の高電子移動度半導体１１に取り付けられた高電子伝導材料と、円柱状の高電子移動度半導体１１の中と高伝導材料１０の中に電流の経路を作る一対の電極１２と、電流によって誘導電圧を検出するための他の１対の電極１２ａを有する。この素子は磁界１４を検出することができ、その方向は図９に示す磁界の方向に平行、あるいはほぼ平行である。上記方向の磁界が素子に印加されると、誘導電圧を検出するための電極間の電圧が変化する。スペーサ１７が素子の下に設けられ、バイアス磁石１５がスペーサ１７の下に設けられる。図９に示す方向に平行、あるいはほぼ平行なバイアス磁界１６が、バイアス磁石１５から素子に供給され、その結果素子の中にバイアス磁界を誘起する。バイアス磁界の強度が最適化されると、磁気抵抗曲線の中の良い線形応答を使用することにより、高い出力電圧が得られる。バイアス磁石を介する第１の電極１と第２の電極２の間の電気的短絡回路を防止するためにスペーサ１７が使用される。あるいはスペーサ１７は、ファン・デル・パウ素子の中のバイアス磁界の強度を最適化するために、素子とバイアス磁石の間に空間を設けるために使用される。ある場合には、スペーサ１７は除くこともできる。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す素子の平面図である。
【００３２】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、図９（ａ）に示す素子構造の変形を示す。図１０（ａ）は、バイアス磁石１５の面積が、高電子移動度半導体１１、高伝導材料１０およびスペーサ１７を含むパターンの面積より大きい場合である。図１０（ｂ）は、バイアス磁石１５およびスペーサ１７の面積が、高電子移動度半導体１１および高伝導材料１０を含むパターンの面積より大きい場合である。
【００３３】
上述の実施の形態では遮蔽は不要であるが、一部の応用では遮蔽があることが望ましい場合もある。以下に説明する実施の形態は、共通の遮蔽を行っている。
【００３４】
磁気抵抗素子を再生ヘッドに適用するためには、記録媒体上の記録されたドメインからの漂遊磁界を検出するための良い解像度を得るように、素子の周りを遮蔽することは有効である。磁気遮蔽が取り付けられた高電子移動度半導体１１素子の実施の形態を次に示す。
【００３５】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、本発明の実施の形態を示す。この場合には、図１に示す円柱状のコルビノ素子が磁気抵抗素子として使用される。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、第２の電極２、スペーサ６およびバイアス磁石５の表面に磁気遮蔽８が取り付けられている。この遮蔽８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみがコルビノ素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１１では、第２の電極２が遮蔽８と接触している構造が示されているが、第２の電極２と遮蔽８の間に分離層を設けることも可能である。第２の電極２を遮蔽８と共通にすることも、さらに可能である。第２の電極２が遮蔽８と共通であることは、遮蔽８が遮蔽としてのみではなく、第２の電極としても使用されることを意味する。遮蔽８は、遮蔽と第２の電極の両方の役割を有する。
【００３６】
図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す素子の変形の断面図を示す。遮蔽８の高さおよび遮蔽８とコルビノ素子の間の空間的な関係は、図１２（ａ）から図１２（ｄ）に示すように変化させることができる。
【００３７】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。この場合には、図２に示す磁気抵抗素子が磁気抵抗素子として使用される。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、第２の電極２、スペーサ６およびバイアス磁石５の周りに、磁気遮蔽８が取り付けられている。この遮蔽８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみがコルビノ素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１３（ａ）および図１３（ｂ）においては、第２の電極２が遮蔽８と接触している構造が示されているが、第２の電極２が遮蔽８と共通であることも可能であり、あるいは第２の電極２と遮蔽８の間に分離層を設けることも可能である。
【００３８】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、本発明の実施の形態を示す。この場合には、図３に示す磁気抵抗素子が磁気抵抗素子として使用される。図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、第２の電極２、スペーサ６およびバイアス磁石５の周りに、磁気遮蔽８が取り付けられている。この遮蔽８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみがコルビノ素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１４（ａ）および図１４（ｂ）においては、第２の電極２が遮蔽８と接触している構造が示されているが、第２の電極２が遮蔽８と共通であることも可能であり、あるいは第２の電極２と遮蔽８の間に分離層を設けることも可能である。
【００３９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。この場合には、図３に示す磁気抵抗素子が磁気抵抗素子として使用される。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、第２の電極２、スペーサ６およびバイアス磁石５の周りに、磁気遮蔽８が取り付けられている。この遮蔽８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみがコルビノ素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１５（ａ）および図１５（ｂ）においては、第２の電極２が素子と接触している構造が示されているが、第２の電極２と遮蔽８の間に分離層を設ける可能性もある。
【００４０】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。この場合には、図４に示す素子が磁気抵抗素子として使用される。図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、第２の電極２、スペーサ６およびバイアス磁石５に、磁気遮蔽８が取り付けられている。この遮蔽８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみがコルビノ素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１６（ａ）および図１６（ｂ）においては、第２の電極２が素子と接触している構造が示されているが、第２の電極２が遮蔽８と共通であることも可能であり、あるいは第２の電極２と遮蔽８の間に分離層を設けることも可能である。
【００４１】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。この場合には、図４に示す磁気抵抗素子が磁気抵抗素子として使用される。図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示すように、第２の電極２、スペーサ６およびバイアス磁石５の表面に、磁気遮蔽８が取り付けられている。この遮蔽８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみがコルビノ素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１７（ａ）および図１７（ｂ）においては、第２の電極２が素子と接触している構造が示されているが、第２の電極２が遮蔽８と共通であることも可能であり、あるいは第２の電極２と遮蔽８の間に分離層を設けることも可能である。
【００４２】
図１８は本発明の実施の形態を示す。この場合には、図７に示す磁気抵抗素子が磁気抵抗素子として使用される。図１８に示すように、高移動度半導体１１、スペーサ１７およびバイアス磁石１６の表面に、磁気遮蔽１８が取り付けられている。この遮蔽１８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみが素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１８においては、遮蔽１８が素子と接触している構造が示されているが、素子と遮蔽１８の間に分離層を設けることも可能である。
【００４３】
図１９は本発明の実施の形態を示す。この場合には、図７に示す磁気抵抗素子が磁気抵抗素子として使用される。図１９に示すように、高移動度半導体１１、スペーサ１７およびバイアス磁石１６の表面に、磁気遮蔽が取り付けられている。この遮蔽１８の存在により、素子の直近の磁区からの漂遊磁界のみが素子に入ることができる。結果として、素子の再生分解能を改良することができる。図１９においては、遮蔽１８が素子と接触している構造が示されているが、素子と遮蔽１８の間に分離層を設けることも可能である。
【００４４】
図２０（ａ）から図２０（ｄ）は、図１９に示す素子の側面図を示す。遮蔽の高さおよび遮蔽１８と磁気抵抗素子の間の空間的な関係は、図２０（ａ）から図２０（ｄ）に示すように変化させることができる。
【００４５】
ここで、詳細な構成、代表的な生産手順および記録／再生ヘッドについて説明する。まず、構成要素について説明する。たとえば、各層に対しては次の材料を使用することが望ましい。
【００４６】
基板は、アルミナ・チタン炭化物、炭化ケイ素、アルミナ、アルミナ・チタン炭化物／アルミナ、あるいは炭化ケイ素／アルミナで形成されることが望ましい。基板は図１−図２０のいずれにも示されていないが、図２９に示すように、磁気抵抗素子は基板の上に搭載されている。
【００４７】
遮蔽層は、以下の材料の単層膜あるいは多層膜あるいは混合物から作られた膜として、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｅ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライトで形成されることが望ましい。
【００４８】
電極（第１の電極１、第２の電極２、電流供給のための一対の電極、あるいは電圧検出のための一対の電極）は、以下の材料の単層膜あるいは多層膜あるいは混合物から作られた膜として、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＳｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐｔ、あるいはＴａで作られることが望ましい。電極が遮蔽と共通である場合、遮蔽層用の前記材料が電極用の材料として使用される。
【００４９】
高伝導材料は、以下の材料の単層材あるいは混合物から作られた多層材として、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＳｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐｔ、あるいはＴａで作られることが望ましい。
【００５０】
高電子移動度半導体は、以下の材料の単層材あるいは多層材あるいは混合物から作られた材料として、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＨｇＣｄ、ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＳｂＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＳｂで作られる。
【００５１】
スペーサは、以下の材料の単層材あるいは多層材あるいは混合物から作られた材料として、アルミニュウム酸化物、シリコン酸化物、アルミニュウム窒化物、シリコン窒化物、ダイヤモンドのような炭素で作られる。
【００５２】
分離層は、以下の材料の単層材あるいは多層材あるいは混合物から作られた材料として、アルミニュウム酸化物、シリコン酸化物、アルミニュウム窒化物、シリコン窒化物、ダイヤモンドのような炭素で作られる。
【００５３】
埋め込み層は、以下の材料の単層材あるいは多層材あるいは混合物から作られた材料として、アルミニュウム酸化物、シリコン酸化物、アルミニュウム窒化物、シリコン窒化物、ダイヤモンドのような炭素で作られる。
【００５４】
バイアス磁石は、以下の材料の単層材あるいは多層材あるいは混合物から作られた材料として、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＳｍＣｏ、コバルトを主成分とするフェライト、バリウムを主成分とするフェライトで作られる。
【００５５】
図２１は、本発明による磁気抵抗素子が、記録媒体上に縦方向に記録された磁区ビットからの漂遊磁界を検出するときの再生機構を示す。記録媒体２７において、記録されたドメイン内の磁化方向は、記録媒体の移動方向２８に対して、平行、ほぼ平行、反平行、あるいはほぼ反平行である。漂遊磁界２１は、記録されたドメイン２６内の磁極から発生し、高電子移動度半導体磁気抵抗素子２３に作用する。バイアス磁石２４は、記録媒体表面２５に対向していない素子側に取り付けられ、バイアス磁界２２を素子に供給する。素子内の磁界は、ドメイン２６の磁極からの漂遊磁界２１とバイアス磁界２２の和である。磁区２６からの漂遊磁界２１は、媒体２７が移動するときに、素子２３の直下の極がＮ極であるかＳ極であるかによって、正あるいは負になる。媒体２７が移動するとき、固定バイアス磁界２２と交番漂遊磁界２１の和は変化する。漂遊磁界の変化に応じて素子抵抗が直線的に大きく変化する値にバイアス磁界２２が最適化されると、大きい出力信号を得ることができる。
【００５６】
他方、バイアス磁界２２は素子２３のみでなく記録媒体表面２５にも到達する。媒体表面２５におけるバイアス磁界２２の振幅が、あらかじめ記録されたドメイン２６の磁気的な壁が移動を開始する磁界の臨界振幅より大きいと、あらかじめ記録されたドメインの形状が歪められ、媒体内のデータが破壊される。
【００５７】
図２２は、本発明による磁気抵抗素子が、記録媒体上に垂直方向に記録された磁区ビットからの漂遊磁界を検出するときの再生機構を示す。記録媒体２７において、記録されたドメイン２６内の磁化方向は、記録媒体表面２５に対して、垂直、あるいはほぼ垂直である。漂遊磁界２１は、記録されたドメイン２６内の磁極から発生し、高電子移動度半導体磁気抵抗素子２３に作用する。他方、バイアス磁石２４は、記録媒体表面２５に対向していない素子側に取り付けられ、バイアス磁界２２を素子に供給する。素子２３内の磁界は、ドメインの磁極からの漂遊磁界２１とバイアス磁界２２の和である。磁区２６からの漂遊磁界２１は、媒体２７が移動するときに、素子２３の直下の極がＮ極であるかＳ極であるかによって、値が正あるいは負になる。媒体が移動するとき、固定バイアス磁界２２と交番漂遊磁界２１の和は変化する。漂遊磁界の変化に応じて素子抵抗が直線的に大きく変化する値にバイアス磁界２２が最適化されると、大きい出力信号を得ることができる。
【００５８】
他方、バイアス磁界２２は記録媒体表面２５に到達する。記録媒体表面２５におけるバイアス磁界２２の振幅が、あらかじめ記録されたドメインの磁気的な壁が移動を開始する磁界の臨界振幅より大きいと、あらかじめ記録されたドメインの形状が歪められ、媒体内のデータが破壊される。
【００５９】
次に、高電子移動度半導体素子を使用してヘッドを作製する代表的な手順を示す。ヘッドに使用される高電子移動度半導体素子を図９に示す。
【００６０】
１．図２３（ａ）に示すように、基板３０が準備される。
【００６１】
２．図２３（ｂ）に示すように、バイアス磁石層３７が基板３０に堆積される。
【００６２】
３．スペーサ３６が堆積され、図２３（ｃ）に示すように、スペーサ３６およびバイアス磁石層のパターンが形成される。
【００６３】
４．高電子移動度半導体層が堆積され、図２３（ｄ）示すようにパターンが形成される。
【００６４】
５．高伝導材料４４がスパッターされ、図２３（ｅ）に示すようにパターンが形成される。
【００６５】
６．高伝導材料がスパッターされ、図２３（ｆ）に示すように電流の経路のための２つの電極４５と電圧検出のための２つの電極４６を形成するためにパターンが形成される。
【００６６】
次に、高電子移動度半導体素子を使用してヘッドを作製する他の代表的な手順を示す。ヘッドに使用される高電子移動度半導体素子を図１６に示す。図１６において第２の電極２は遮蔽と共通である。
【００６７】
１．図２４（ａ）に示すように、基板３０が準備される。
【００６８】
２．第２の電極３１と共通である遮蔽が堆積され、図２４（ｂ）に示すように、フォト・リソグラフィー方法を使用してパターンが形成される。
【００６９】
３．高電子移動度半導体３２が堆積され、図２４（ｃ）に示すようにパターンが形成される。
【００７０】
４．第１の電極３３が堆積され、図２４（ｄ）に示すようにパターンが形成される。
【００７１】
５．高電子移動度半導体３４が堆積され、図２４（ｅ）に示すようにパターンが形成される。
【００７２】
６．第２の電極３１と共通である遮蔽３５が堆積され、図２４（ｆ）に示すように、パターンが形成される。
【００７３】
７．分離層３６が形成され、図２５（ａ）に示すように、パターンが形成される。
【００７４】
８．バイアス磁石３７が形成され、図２５（ｂ）に示すように、パターンが形成される。
【００７５】
９．図２５（ｃ）に示すように、埋め込み層３８によって素子が埋め込まれる。埋め込まれた素子の上部表面は、たとえば、化学研磨法を使用して平坦にされる。
【００７６】
１０．図２５（ｄ）に示すように、記録／再生結合ヘッドを形成するために、下部磁極４１、コイル４０および上部磁極４２を有する書き込みヘッド３９が、再生ヘッド４３の上に作製される。
【００７７】
印加する磁界を変化させることによる代表的な抵抗変化は、すでに説明した図３１に示すようになる。図３１でわかるように、磁界を変化させることによって抵抗が直線的に変化する場合の磁界の強度は、少なくとも５００Ｏｅを超え、１．５ｋＯｅを超えることが望ましい。したがって、素子内のバイアス磁界の強度は、５００Ｏｅを超え、あるいは望ましくは２ｋＯｅを超えるべきであることが適切である。ここで、高電子移動度半導体３素子内に３ｋＯｅのバイアス磁界を生成することが可能なバイアス磁石を使用すると仮定する。
【００７８】
バイアス磁石としてＣｏＣｒＰｔＴｒ垂直磁化膜を用意すると、膜表面に垂直な３ｋＯｅを超えるバイアス磁界を得ることができる。推薦される堆積方法はスパッタリングである。スパッタリング・ターゲットの組成を変えることにより、またスパッタリング条件を変えることにより、バイアス磁界の強度は変化する。たとえば、スパッタリング装置内の背圧、スパッタリング電力および堆積中の基板温度は、バイアス磁界の強度に強い影響を与える。膜の厚さも、バイアス磁界の強度に影響を与える。適切な厚さの範囲は、２０−４００ナノメートルである。
【００７９】
基準圧力が１×１０-8トールで、堆積中の基板温度が摂氏２５０度の場合に、Ｃｏ７ｌＣｒｌ８Ｐｔ９Ｔａ２（％で）のターゲットを使用してスパッターされたＣｏＣｒＰｔＴｒ垂直磁化膜に対して５ｋＧのＢｒ（残留磁化）が得られた。この膜は、４ｋＯｅを超えるバイアス磁界を発生する可能性を有する。
【００８０】
コバルト・クロムを主成分とする材料のほかに、手順に沿ったＰｔＦｅ膜は、約１４ｋＯｅを超えるＢｒであると報告されているので、膜表面に垂直な１０ｋＯｅを超えるバイアス磁界を発生する可能性を有する。
【００８１】
バイアス磁石の材料を変えるか、堆積の方法を変えるか、あるいはバイアス磁石と高電子移動度半導体を含む素子の間隔を増加することによって、低いバイアス磁界を容易に得ることができる。
【００８２】
コバルト・クロム・タンタルを主成分とする材料、あるいはコバルト・クロム・白金を主成分とする材料のような、磁気記録用に縦方向の媒体に対して使用される材料を使用することによって、膜表面に平行な方向の４ｋＯｅを超えるバイアス磁界を得ることができる。
【００８３】
ここで、素子に印加されるバイアス磁界の強度が３ｋＯｅに設定された場合を考える。ヘッドと記録媒体の間の磁気的間隔を０．０３ミリメートルと仮定すれば、媒体表面上のバイアス磁界の強度は２．１ｋＯｅである。したがって、媒体の磁気的特性は、あらかじめ記録された磁区ビット内の磁気的な壁が移動を開始する臨界磁界を超えないように、選択されなければならない。それを行うためには、媒体の抗磁力を３ｋＯｅを超えて設定することが望ましい。しかし、実際の記録／再生装置では浮動高 (flying height) の変動があり、媒体表面上のバイアス磁界の強度の変動の原因となり、さらに媒体内の抗磁力の分布がある。したがって、媒体の平均抗磁力は５ｋＯｅを超えることが望ましい。ＣｏＣｒＰｔを主成分とする材料を使用すると、この抗磁力を得ることができる。
【００８４】
他方、抗磁力が５ｋＯｅである媒体上に記録するためには、書き込みヘッドは５ｋＯｅを超える記録磁界 (recording field) を生成しなくてはならない。十分なオーバーライト特性を確保するためには、書き込みヘッドが５ｋＯｅを超える記録磁界を生成することが望ましい。記録ヘッド内の書き込みギャップに近い書き込み磁極の一部として、飽和磁化が１．８Ｔを超える磁性材料を使用することが有用である。ＮｉＦｅＣｏ合金は、１．８Ｔを超える飽和磁化の振幅を発生することができ、同時に記録ヘッドの応用に対してよい軟質磁気特性を有する代表的な材料である。ＮｉＦｅＣｏ合金は、本発明のための高飽和磁化材料の第１の候補である。
【００８５】
図２６は、本発明によって作成された磁気抵抗ヘッドを使用する記録／再生ヘッドの概念図である。記録／再生ヘッドは、基板５２の上に形成された再生ヘッド５５および磁極５３を有する記録ヘッド５６、コイル５１ならびに上部磁極５４を有する。ここで、上部遮蔽膜および下部磁気膜は、単一の部材あるいは別々な部材として形成することができる。この記録／再生ヘッドは、記録媒体に信号を書き込み、記録媒体から信号を読み取る。図２６に示すように、再生ヘッド５５の検出部と、記録ヘッド５６の磁気ギャップは、スライダに重畳されており、したがって、それらはトラックの上に同時に位置決めすることができる。この記録／再生ヘッドは、磁気記録／再生装置に搭載されるスライダの中に加工される。
【００８６】
図２７は、本発明によって作成された磁気抵抗ヘッドを使用する磁気記録／再生装置の概念図である。再生ヘッド５８および記録ヘッド５７は、ヘッド・スライダとしても働く基板５９の上に形成されており、再生のために記録媒体６０の上に位置決めされる。記録媒体６０は回転し、ヘッド・スライダは、記録媒体６０の上を０．０２ミクロンの高さで、あるいは０．０２ミクロンの高さ以下で、あるいは記録媒体６０と接触した状態で相対的に移動する。この機構を使用して、再生ヘッド５８は、記録媒体６０に記録された磁気的な信号を、漂遊磁界６１から読み取るための位置に設定される。
【００８７】
次に、図２８に示すように、本発明によって作成された磁気ディスク装置について説明する。磁気ディスク装置は、ベース７２上に３枚の磁気ディスク８０を有し、ベース７２の裏面に駆動回路７３、制御／信号処理回路７４および入出力インタフェイス７５が設けられている。磁気ディスク装置は、３２ビットのバスライン７６を介して外部と接続されている。磁気ディスク８０のそれぞれは、一対の記録ヘッド６２によって挟まれており、したがって、合計６個の記録ヘッド６２が配置されている。記録ヘッド６２を駆動するための回転形のアクチュエーター７７、制御回路７４、およびディスクを回転させるためにモータ７８に接続されたスピンドル７１が搭載されている。ディスク８０の直径は４６ミリメートルであり、データ面は直径１０ミリメートルから４０ミリメートルの間にある。
【００８８】
サーボ表面を必要としない埋め込みサーボ形式によって、高密度を得ることが可能である。この装置は、小型の外部記憶装置として直接に接続することができる。入出力インタフェイス用に、毎秒５から２０メガバイトの転送速度を有するバスラインに対応するキャッシュ・メモリが搭載されている。さらに、大容量磁気ディスク装置を構成するために、外部のコントローラを介して複数の装置を接続することができる。
【００８９】
本発明によって、従来のものよりも高い磁気抵抗感度を有する高電子移動度半導体素子を有する再生ヘッドを以上に説明した。あらかじめ記録された情報データを破壊せずに、記録媒体上の適切に記録された磁区ビットから従来のものよりも高い再生出力が得られる記録／再生装置である。
【００９０】
さらに、本発明は前述の磁気抵抗素子を望ましい歩留りで製造することを可能にする。本発明は、技術思想あるいは本質的な特性を逸脱せずに、他の実施態様で具体化することも可能である。したがって、本実施の形態はあらゆる点で本発明の例示であると考えられるべきであり、制約であると考えられるべきではなく、本発明の範囲は前述の説明ではなく添付した特許請求の範囲によって示され、したがって本特許請求の範囲と同等の意味および範囲に含まれるすべての変更は、本発明に包含されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図２】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図３】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図４】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図５】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図６】図５の本発明による磁気抵抗素子の変形の平面図である。
【図７】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図８】本発明による磁気抵抗素子の平面図である。
【図９】本発明による磁気抵抗素子を示す。
（ａ）本発明による磁気抵抗素子を示す。
（ｂ）本発明による磁気抵抗素子の平面図である。
【図１０】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１１】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１２】本発明による磁気抵抗素子の断面図である。
【図１３】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１４】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１５】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１６】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１７】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１８】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図１９】本発明による磁気抵抗素子を示す。
【図２０】本発明による磁気抵抗素子の側面図である。
【図２１】本発明による磁気抵抗素子が記録媒体上の縦方向に記録された磁区ビットから漂遊磁界を検出するときの、再生機構を示す。
【図２２】本発明による磁気抵抗素子が記録媒体上の縦方向に記録された磁区ビットから漂遊磁界を検出するときの、再生機構を示す。
【図２３】本発明による高電子移動度半導体素子を使用するヘッドを作製する代表的な手順を示す。
【図２４】本発明による高電子移動度半導体素子を使用するヘッドを作製する代表的な手順を示す。
【図２５】本発明による高電子移動度半導体素子を使用するヘッドを作製する代表的な手順を示す。
【図２６】本発明によって作成された磁気抵抗ヘッドを使用する記録／再生ヘッドの概念図である。
【図２７】本発明によって作成された磁気抵抗ヘッドを使用する磁気記録／再生装置の概念図である。
【図２８】本発明によって作成された磁気ディスク装置の斜視図である。
【図２９】従来技術による従来の高電子移動度半導体磁気抵抗素子を示す。
【図３０】従来技術による従来の高電子移動度半導体磁気抵抗素子を示す。
【図３１】従来技術による高電子移動度半導体磁気抵抗素子内の抵抗と印加された磁界の間の代表的な関係を示す。
【符号の説明】
１、２、１２、１２ａ、３１、３３、４５、４６    電極
３、１１、３２、３４    高電子移動度半導体
４、４４    高伝導材料
５、１５、２４、３７    バイアス磁石
６、１７、３６    スペーサ
７、１６、２２    バイアス磁界
８、１８、３５    磁気遮蔽
１０    高電子伝導材料
１３、３０、５２、５９    基板
１４    磁界
２１、６１    漂遊磁界
２３    高電子移動度半導体磁気抵抗素子
２５    記録媒体表面
２６    ドメイン（磁区）
２７、６０    記録媒体
２８    記録媒体の移動方向
３６  分離層
３８    埋め込み層
３９    書き込みヘッド
４０、５１    コイル
４１    下部磁極
４２、５４    上部磁極
４３、５５、５８    再生ヘッド
５３    磁極
５６、５７、６２    記録ヘッド
７１    スピンドル
７２    ベース
７３    駆動回路
７４    制御／信号処理回路
７５    入出力インタフェイス
７６    バスライン
７７    アクチュエーター
７８    モータ
８０    磁気ディスク
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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