(57)【要約】【課題】  固定磁性層の磁化方向が１８０度反転しても出力対称性の変化を抑制することのできる磁気検出素子を提供する。【解決手段】  第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚を第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚よりも大きくし、センス電流磁界が発生したときの第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクを互いに打ち消しあうようにする。これによって、磁気検出素子にセンス電流が流される前と後の、フリー磁性層２５の磁化方向の変化を抑制することができる。ピン反転が発生した磁気検出素子に発生前と同一方向のセンス電流を流したときにも、フリー磁性層２５と固定磁性層２３の磁化方向の直交状態は維持されており、磁気検出素子の出力対称性は良好に維持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が一軸方向に固定されている固定磁性層とフリー磁性層が非磁性材料層を介して積層された多層膜を有し、前記多層膜の両側部に第１電極層及び第２電極層が形成されてこの第１電極層及び第２電極層を介して、前記固定磁性層、前記非磁性材料層及び前記フリー磁性層の膜面平行方向にセンス電流が流される磁気検出素子において、
前記フリー磁性層は磁性材料からなる第１フリー磁性層と第２フリー磁性層が非磁性中間層を介して積層された積層フェリ構造であり、前記非磁性材料層に接する前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚が前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きいことを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記非磁性材料層と接している前記固定磁性層の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値が２０％以内である請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記非磁性材料層と接している前記固定磁性層の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値が５％以内である請求項２記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記センス電流が前記第１電極層から第２電極層に向けて流されたときと、前記第２電極層から前記第１電極層に向けて流されたときの出力非対称性変化量の絶対値が２０％以内である請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記センス電流が前記第１電極層から第２電極層に向けて流されたときと、前記第２電極層から前記第１電極層に向けて流されたときの出力非対称性変化量の絶対値が５％以内である請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記非磁性材料層と接している前記固定磁性層の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値が１０％以内である請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記センス電流が前記第１電極層から第２電極層に向けて流されたときと、前記第２電極層から前記第１電極層に向けて流されたときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値が１０％以内である請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚と前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚の比（前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚／前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚）が１／５以上３／５以下の範囲である請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記第１フリー磁性層の上に非磁性材料からなる保護層が形成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記固定磁性層はその一軸異方性によって磁化方向が一軸方向に固定されている請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層を有する磁気検出素子に係り、特に、出力対称性を一定にすることが容易な磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録再生装置に搭載されている磁気へッドの現在の主流は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を応用したスピンバルブ型磁気検出素子を用いたものである。
【０００３】
スピンバルブ型磁気検出素子は、固定磁性層と呼ばれる強磁性膜とフリー磁性層と呼ばれる強磁性軟磁性膜が、非磁性材料層と呼ばれる非磁性膜を介して積層されたものである。
【０００４】
フリー磁性層の磁化は、硬磁性体からなるハードバイアス層などからの縦バイアス磁界によって一方向に揃えられる。そして記録媒体からの外部磁界に対し、フリー磁性層の磁化が感度良く変動する。一方、前記固定磁性層の磁化は、前記フリー磁性層の磁化方向と交叉する方向に固定されている。
【０００５】
フリー磁性層の磁化方向の変動と、固定磁性層の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化または電流変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０００６】
従来、前記固定磁性層を、ＰｔＭｎなどの反強磁性材料からなる反強磁性層に重ねて形成し、前記固定磁性層と前記反強磁性層との間に交換結合磁界を発生させることによって，前記固定磁性層の磁化を固定させていた。
【０００７】
近年、図１２に示されるように、反強磁性層を省略し、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化を固定する磁気検出素子Ｈ１０が提案された。
【０００８】
図１２に示される磁気検出素子Ｈ１０は、アルミナなどの絶縁材料からなる下部ギャップ層１上に、下から順に下地層２、第１固定磁性層３ａと第２固定磁性層３ｃが、非磁性中間層３ｂを介して積層された積層フェリ構造の固定磁性層３、非磁性材料層４、フリー磁性層５、保護層６からなる多層膜Ｔの両側７，７にバイアス下地層８，８、ハードバイアス層９，９、電極層１０，１０が形成されている。
【０００９】
図１２に示される磁気検出素子Ｈ１０は、固定磁性層３に重なる反強磁性層が形成されておらず、固定磁性層３自体の一軸異方性によって第１固定磁性層３ａの磁化がハイト方向（図示Ｙ１方向）に固定され、第２固定磁性層３ｃの磁化がハイト方向と反対方向（図示Ｙ２方向）に固定されている。また、前記フリー磁性層５の磁化方向は、ハイト方向（図示Ｙ１方向）と直交するトラック幅方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）へと揃えられている。
【００１０】
図１２に示す磁気検出素子Ｈ１０では、膜厚の大きい反強磁性層が形成されていないため、反強磁性層を有する従来の磁気検出素子に比べて分流損失を少なくできるので、磁気検出素子Ｈ１０の磁界検出出力を２０〜３０％向上させることができる。また、磁気検出素子Ｈ１０の上下に設けられるシールド層間の距離も短くなるので、記録媒体のさらなる高線記録密度化に対応することもできる。
【００１１】
図１２に示されるような磁気検出素子Ｈ１０は、以下に示す特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１１３４１８号公報（第７頁、第８頁、図４、図５、図６、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１３（ａ）は図１２に示された磁気検出素子のフリー磁性層５、非磁性材料層４、及び第２固定磁性層３ｃの部分断面図であり、図１３（ｂ）は、センス電流が流される前の、フリー磁性層５の磁化方向（Ｆｒｅｅと示された矢印方向）と第２固定磁性層３ｃの磁化方向（Ｐｉｎ２と示された矢印方向）を図１３（ａ）の図示上側からみた状態を示す模式図である。
【００１３】
センス電流は最も抵抗値の低い非磁性材料層４を中心として流れるので、図１３（ａ）（ｂ）の図示Ｘ１方向にセンス電流が流されると、非磁性材料層４より上側のフリー磁性層５にはハイト方向と反対方向（図示Ｙ２方向）のセンス電流磁界Ｈｂがかかり、非磁性材料層４より下側の第２固定磁性層３ｃにはハイト方向（図示Ｙ１方向）のセンス電流磁界がかかる。
【００１４】
外部磁界が印加されていない状態において第２固定磁性層３ｃの磁化方向とフリー磁性層５の磁化方向が直交していると、磁気検出素子の出力非対称性（アシンメトリー）を０％にすることができるので好ましい。ここで、出力非対称性とは、再生出力波形の非対称性の度合いを示すものであり、再生出力波形が与えられた場合、プラス側とマイナス側とで波形が対称であれば出力非対称性が小さくなる。従って、出力非対称性が０％に近づく程再生出力波形が対称性に優れていることになる。
【００１５】
このため、従来は図１３（ｂ）に示されるように、フリー磁性層５をハードバイアス層からのバイアス磁界によって単磁区化した上で、フリー磁性層５に固定磁性層３からの静磁界が印加されるようにして、センス電流が流される前の状態のフリー磁性層５の磁化方向をハイト方向（図示Ｙ１方向）へ回転させていた。
【００１６】
上記のように、フリー磁性層５の磁化方向を設定した上でセンス電流を図示Ｘ１方向に流すと、センス電流磁界Ｈｂによってフリー磁性層５の磁化方向を図示Ｙ２方向に回転させて、第２固定磁性層３ｃの磁化方向とフリー磁性層５の磁化方向を直交させるように調節でき出力対称性を向上させることができる。
【００１７】
ここで、図１２に示された磁気検出素子に流すセンス電流の方向を反対向き（図示Ｘ２方向）にした状態におけるフリー磁性層５、非磁性材料層４、及び第２固定磁性層３ｃの部分断面図を図１４（ａ）に示す。センス電流が流される前の、フリー磁性層５の磁化方向（Ｆｒｅｅと示された矢印方向）と第２固定磁性層３ｃの磁化方向（Ｐｉｎ２と示された矢印方向）を図１４（ａ）の図示上側からみた状態は図１３（ｂ）と同じであるが、図１４（ｂ）に再度その模式図を示す。
【００１８】
フリー磁性層５と第２固定磁性層３ｃの磁化方向を図１３と同じにして、センス電流を図示Ｘ２方向に流すと、センス電流磁界Ｈｂによってフリー磁性層５の磁化方向は図示Ｙ１方向に回転し、第２固定磁性層３ｃの磁化方向とフリー磁性層５の磁化方向とがなす角度が大きくなって直交状態からさらに離れてしまい出力対称性が悪化する。
【００１９】
図１２に示した磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を調べた結果を図１６に示す。図１６の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【００２０】
図１３に示されるようにセンス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に流すと、センス電流磁界Ｈｂによってフリー磁性層５の磁化方向が図示Ｙ２方向に回転する。図１６のＡに示されるように、センス電流の値が大きくなるにつれて、フリー磁性層５の磁化方向と第２固定磁性層３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向とがなす角度は９０度に近づき、それに伴い磁気検出素子の出力非対称性も０％に近づいていく。この磁気検出素子の場合にはセンス電流を図示Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡ流すと出力非対称性が約−３％になる。 
【００２１】
一方、図１４に示されるように、センス電流を図示Ｘ２方向（マイナス側）に流すと、センス電流磁界Ｈｂによってフリー磁性層５の磁化方向が図示Ｙ１方向に回転する。図１６のＢに示されるように、センス電流の絶対値が大きくなるにつれて、フリー磁性層５の磁化方向と第２固定磁性層３ｃの磁化方向とがなす角度は直交状態から離れていき、磁気検出素子の出力非対称性の絶対値が大きくなっていく。この磁気検出素子の場合にはセンス電流を図示Ｘ２方向（マイナス方向）に３ｍＡ流すと出力非対称性が約−２８％に悪化する。
【００２２】
ここで、図１２に示すような磁気検出素子Ｈ１０には、以下のような問題が発生していた。
【００２３】
通常、磁気検出素子では、図１２に示すハイト方向（図示Ｙ１方向）に延びる応力が加わっている。固定磁性層３における第１固定磁性層３ａと第２固定磁性層３ｃは正磁歪となるように調整されているため、ハイト方向（図示Ｙ１方向）に延びる応力による逆磁歪効果で、第１固定磁性層３ａと第２固定磁性層３ｃとは互いに反平行で、かつハイト方向（図示Ｙ１方向）に磁化が向く。
【００２４】
固定磁性層３における磁化を、第１固定磁性層３ａの磁化モーメントと第２固定磁性層３ｃの磁化モーメントとの和とし、その磁化方向がハイト方向（図示Ｙ１方向）であった場合、磁気検出素子Ｈ１０の記録媒体との対向面Ｆ１０側から外力が加わった場合は、磁気検出素子Ｈ１０がハイト方向（図示Ｙ１方向）に縮む、すなわち、ハイト方向と直交する方向であるトラック幅方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）に伸びるため、固定磁性層３の磁化方向も、トラック幅方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）に回転してしまう。
【００２５】
このように、固定磁性層３の磁化方向がハイト方向（図示Ｙ１方向）からトラック幅方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）へ回転した後、記録媒体との対向面Ｆ１０から加わった外力が除去されると、磁気検出素子Ｈ１０が再びハイト方向（図示Ｙ１方向）に伸びるため、固定磁性層３の磁化方向は、再びトラック幅方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）と直交する方向へ回転するが、このとき固定磁性層３の磁化方向がハイト方向（図示Ｙ１方向）へ向かう場合と、ハイト方向と反対方向（図示Ｙ２方向）へ向かう場合の双方が、同じ確率で発生する。
【００２６】
したがって、図１２に示す磁気検出素子Ｈ１０では、記録媒体との対向面Ｆ１０から外力が加わった後この外力が除去されると、ハイト方向（図示Ｙ１方向）へ固定された固定磁性層３の磁化方向が１８０°回転し、すなわち第２固定磁性層３ｃの磁化方向がハイト方向を向き、第１固定磁性層３ａの磁化方向がハイト方向と反対方向を向くという「ピン反転」を起こし易いといった問題があった。
【００２７】
図１２に示す磁気検出素子Ｈ１０がピン反転を起こしたときのフリー磁性層５、非磁性材料層４、及び第２固定磁性層３ｃの部分断面図を図１５（ａ）に示す。図１５（ｂ）は、センス電流が流される前の、フリー磁性層５の磁化方向（Ｆｒｅｅと示された矢印方向）と第２固定磁性層３ｃの磁化方向（Ｐｉｎ２と示された矢印方向）を図１５（ａ）の図示上側からみた状態を示す模式図である。
【００２８】
ピン反転が発生すると、第１固定磁性層３ａと第２固定磁性層３ｃの磁化方向が図１３に示された状態から１８０度反転するので、固定磁性層３からフリー磁性層にかかる静磁界の方向も反転する。この結果、図１５（ｂ）に示されるように、センス電流が流される前の状態のフリー磁性層５の磁化方向はハイト方向と反対方向（図示Ｙ２方向）へ回転する。
【００２９】
この状態でセンス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に流すと、センス電流磁界Ｈｂによってフリー磁性層５の磁化方向は図示Ｙ２方向に回転する。図１６のＣに示されるように、センス電流の値が大きくなるにつれて、フリー磁性層５の磁化方向と第２固定磁性層３ｃの磁化方向とがなす角度は直交状態から離れていき、磁気検出素子の出力非対称性の絶対値が大きくなっていく。この磁気検出素子の場合にはセンス電流を図示Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡ流すと出力非対称性が約−２８％に悪化する。
【００３０】
図１３（ａ）（ｂ）に示されたように、固定磁性層３からの静磁界によってセンス電流が流される前の状態のフリー磁性層５の磁化方向をハイト方向（図示Ｙ１方向）に回転させておき、Ｘ１方向に流されるセンス電流によって発生するセンス電流磁界によってフリー磁性層５の磁化方向を図示Ｙ２方向に回転させて、第２固定磁性層３ｃの磁化方向とフリー磁性層５の磁化方向を直交させるように調節していた。この磁気検出素子にピン反転が発生すると、出力非対称性が図１６のグラフのＡ１点からＣ１点に変化し、出力対称性が非常に悪化する。
【００３１】
磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を調べた結果を図１７に示す。図１７の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【００３２】
センス電流の絶対値が大きくなれば、再生信号の規格化出力も大きくなる。しかし、ピン反転が発生する前の図１３に示される状態の磁気検出素子はセンス電流の値が３ｍＡに近づくにつれて出力非対称性が０に近づき、ピン反転が発生した後の図１５に示される状態の磁気検出素子はセンス電流の値が３ｍＡに近づくにつれて出力対称性が悪化する。このような出力対称性の違いによって、ピン反転が発生した後の磁気検出素子の規格化出力（図示Ｃ）はピン反転が発生する前の磁気検出素子の規格化出力（図示Ａ）よりも小さくなる。
【００３３】
本発明は前記従来の課題を解決するものであり、固定磁性層のピン反転が発生しても出力対称性及び再生出力を良好な状態で維持できる磁気検出素子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】
【００３４】
本発明は、
磁化方向が一軸方向に固定されている固定磁性層とフリー磁性層が非磁性材料層を介して積層された多層膜を有し、前記多層膜の両側部に第１電極層及び第２電極層が形成されてこの第１電極層及び第２電極層を介して、前記固定磁性層、前記非磁性材料層及び前記フリー磁性層の膜面平行方向にセンス電流が流される磁気検出素子において、
前記フリー磁性層は磁性材料からなる第１フリー磁性層と第２フリー磁性層が非磁性中間層を介して積層された積層フェリ構造であり、前記非磁性材料層に接する前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚が前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きいことを特徴とするものである。
【００３５】
センス電流の電流中心は非磁性材料層に存在し、非磁性材料層に近い前記第２フリー磁性層にかかるセンス電流磁界は、前記第１フリー磁性層にかかるセンス電流磁界より小さくなっている。
【００３６】
本発明では、前記非磁性材料層に接する前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚（飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積Ｍｓ×ｔ）を前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きくし、センス電流磁界が発生したときの前記第２フリー磁性層の磁化にかかるトルクと前記第１フリー磁性層の磁化にかかるトルクを互いに打ち消しあうようにしている。ここでいうトルクとは磁気的膜厚とセンス電流磁界の外積である。本発明では、前記フリー磁性層を積層フェリ構造にし、前記非磁性中間層を介したＲＫＫＹ的相互作用によって、前記第１フリー磁性層の磁化と前記第２フリー磁性層の磁化が反平行状態に維持されるようにしているので、前記第２フリー磁性層の磁化にかかるトルクと前記第１フリー磁性層の磁化にかかるトルクがお互いを効果的に打ち消しあう。
【００３７】
このため、本発明では、磁気検出素子にセンス電流が流される前と後の、前記フリー磁性層の磁化方向の変化を抑制することができる。
【００３８】
本発明ではセンス電流が流される前の状態で前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と直交させておくと、センス電流を流した後も前記フリー磁性層の磁化方向と前記固定磁性層の磁化方向の直交状態を維持させることができる。すなわち、本発明ではセンス電流が流される前の状態において、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と直交する方向からずらしておく必要がない。
【００３９】
センス電流が流される前の状態において、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と直交させるということは、固定磁性層の磁化方向が１８０度反転するピン反転が発生しても前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の直交状態は維持されているということである。 そして、センス電流を流しても、前記フリー磁性層の磁化方向の変化は抑制されているので、ピン反転が発生した磁気検出素子に発生前と同一方向のセンス電流を流したときにも、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の直交状態は維持されており、磁気検出素子の出力対称性は良好に維持される。
【００４０】
また、本発明では、センス電流を流しても前記フリー磁性層の磁化方向は変化は抑制されるので、ピン反転が発生していない磁気検出素子に、センス電流を前記第１電極層から第２電極層に向けて流しても、前記第２電極層から前記第１電極層に向けて流しても、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の直交状態を維持することができ、磁気検出素子の出力対称性は良好に維持される。
【００４１】
本発明のように、磁気検出素子の出力対称性が良好に維持されると磁気検出素子の再生出力も良好に維持される。
【００４２】
本発明では、前記非磁性材料層と接している前記固定磁性層の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能である。
【００４３】
また、本発明では、前記センス電流が前記第１電極層から第２電極層に向けて流されたときと、前記第２電極層から前記第１電極層に向けて流されたときの出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能である。
【００４４】
また、本発明では、前記非磁性材料層と接している前記固定磁性層の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることも可能である。
【００４５】
さらに、前記センス電流が前記第１電極層から第２電極層に向けて流されたときと、前記第２電極層から前記第１電極層に向けて流されたときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることも可能である。
【００４６】
本発明ではセンス電流の大きさが３〜４ｍＡ程度でも、前記固定磁性層の磁化方向が１８０度変化したときの、あるいはセンス電流の向きが逆向きになったとき（１８０度変化したとき）磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能であり、また、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることが可能である。
【００４７】
本発明ではセンス電流の絶対値は２．０ｍＡから４．０ｍＡの範囲であることが好ましい。
【００４８】
また、本発明では、前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚と前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚の比（前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚／前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚）が１／５以上３／５以下の範囲であることが好ましい。
【００４９】
さらに、本発明では、センス電流磁界が発生したときの前記第２フリー磁性層の磁化にかかるトルクと前記第１フリー磁性層の磁化にかかるトルクを充分に打ち消しあうことができるように、前記第２フリー磁性層の飽和磁化をＭｓ２、膜厚をｔ２、前記第２フリー磁性層にかかるセンス電流磁界をＨｂ２とし、前記第１フリー磁性層の飽和磁化をＭｓ１、膜厚をｔ１、前記第１フリー磁性層にかかるセンス電流磁界をＨｂ１、フリー磁性層を単磁区化するためのバイアス磁界の実効値をＨｈｂとしたとき、
｜Ｍｓ２・ｔ２×Ｈｂ２−Ｍｓ１・ｔ１×Ｈｂ１｜≦０．０５（｜（Ｍｓ２・ｔ２−Ｍｓ１・ｔ１）×Ｈｈｂ｜）
であることが好ましい。なお、Ｍｓ２、Ｈｂ２、Ｍｓ１、Ｈｂ１、Ｈｈｂはベクトル値、ｔ１、ｔ２はスカラー値であり、「・」はスカラー積、「×」はベクトル積を表している。
【００５０】
すなわち、｜Ｍｓ２・ｔ２×Ｈｂ２−Ｍｓ１・ｔ１×Ｈｂ１｜をバイアス磁界によるトルクに対して充分小さく、ここでは５％以内にすることが好ましい。なお、ここでいうバイアス磁界は例えばハードバイアス層が発生する静磁界のことである。
【００５１】
本発明では、前記第１フリー磁性層の上に非磁性材料からなる保護層が形成されていることが好ましい。第１フリー磁性層の上に前記保護層が形成される場合と、前記保護層が形成されない場合とでは、前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚が変化する。従って、前記保護層の有無によって、前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚と第２フリー磁性層の磁気的膜厚を適宜調節することが必要である。この保護層は拡散防止層としても機能する。
【００５２】
本発明では、特に、前記固定磁性層がその一軸異方性によって磁化方向が一軸方向に固定されている自己ピン止め方式の磁気検出素子において、磁気検出素子の出力対称性及び再生出力を良好に維持することが可能である。
【発明の効果】
【００５３】
本発明では、前記非磁性材料層に接する前記第２フリー磁性層の磁気的膜厚（飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積Ｍｓ×ｔ）を前記第１フリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きくし、センス電流磁界が発生したときの前記第２フリー磁性層の磁化にかかるトルクと前記第１フリー磁性層の磁化にかかるトルクを互いに打ち消しあうようにしている。
【００５４】
このため、本発明では、磁気検出素子にセンス電流が流される前と後の、前記フリー磁性層の磁化方向の変化を抑制することができる。
【００５５】
本発明ではセンス電流が流される前の状態で前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と直交させ、センス電流を流した後も前記フリー磁性層の磁化方向と前記固定磁性層の磁化方向の直交状態を維持させることができる。
【００５６】
従って、固定磁性層の磁化方向が１８０度反転するピン反転が発生しても前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の直交状態は維持され、さらにセンス電流を流したときにも前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の直交状態は維持されており、磁気検出素子の出力対称性は良好に維持される。また、磁気検出素子の出力対称性が良好に維持されると磁気検出素子の再生出力も良好に維持される。
【００５７】
また、前記センス電流が前記第１電極層から第２電極層に向けて流されたときと、前記第２電極層から前記第１電極層に向けて流されたときの出力対称性も良好に維持されるので磁気検出素子の設計の自由度が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
図１は本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子Ｈ１を記録媒体との対向面Ｆ１側から見た正面図である。  
【００５９】
図１に示す磁気検出素子Ｈ１は、シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子と呼ばれるものであり、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ１方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ１方向である。
【００６０】
図１に示される磁気検出素子Ｈ１では、アルミナなどの絶縁性材料からなる下部ギャップ層２０上に第１多層膜Ｔ１が形成されている。
【００６１】
図１に示す実施形態では、第１多層膜Ｔ１は、下からシード層２１、固定磁性層２３、非磁性材料層２４、フリー磁性層２５及び保護層２６の順に積層されたものである。即ち、図１に示す実施形態では、固定磁性層２３の下に反強磁性を発揮する層が積層されていない。
【００６２】
シード層２１は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒやＴａなどで形成されている。
【００６３】
固定磁性層２３は、第１固定磁性層２３ａと第２固定磁性層２３ｃが非磁性中間層２３ｂを介して積層された積層フェリ構造を有している。固定磁性層２３における第１固定磁性層２３ａと第２固定磁性層２３ｃは正磁歪となるように調整されている。固定磁性層２３は、自身の一軸異方性によってハイト方向（図示Ｙ１方向）に磁化が固定されている。第１固定磁性層２３ａ、および第２固定磁性層２３ｃは、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。また、非磁性中間層２３ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。第１固定磁性層２３ａと第２固定磁性層２３ｃの合計膜厚は、例えば６Åで形成され、この合計膜厚は、第１固定磁性層２３ａと第２固定磁性層２３ｃとの磁化モーメントの和に相関する。
【００６４】
非磁性材料層２４は、固定磁性層２３とフリー磁性層２５との磁気的な結合を防止する層であり、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成されることが好ましい。特にＣｕによって形成されることが好ましい。非磁性材料層の膜厚は１７Å〜３０Åである。
【００６５】
フリー磁性層２５は、第２フリー磁性層２５ｃと第１フリー磁性層２５ａとが非磁性中間層２５ｂを介して積層された積層フェリ構造を有している。第２フリー磁性層２５ｃと第１フリー磁性層２５ａは、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。また、非磁性中間層２５ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【００６６】
保護層２６はＴａＯ、Ｒｕ、Ｔａ上にＴａＯが形成されている積層体などからなり、多層膜Ｔ１の酸化の進行を抑えるものである。保護層２６の膜厚は１０Å〜５０Åである。この保護層２６は拡散防止層としても機能する。
【００６７】
図１に示す実施形態では、シード層２１から保護層２６までの第１多層膜Ｔ１の両側にはバイアス下地層２７、ハードバイアス層２８，２８が形成されている。ハードバイアス層２８，２８の上には第１電極層２９ａ及び第２電極層２９ｂが形成されている。ハードバイアス層２８からの縦バイアス磁界によってフリー磁性層２５の第２フリー磁性層２５ｃの磁化はトラック幅方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）に単磁区化される。
【００６８】
バイアス下地層２７，２７はＣｒやＷ、Ｔｉで、ハードバイアス層２８，２８は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されており、第１電極層２９ａ，第２電極層２９ｂは、Ｃｒ、Ｔａ、Ｒｈ、ＡｕやＷ（タングステン）などで形成されている。
【００６９】
バイアス下地層２７，２７の膜厚は２０Å〜１００Å、ハードバイアス層２８，２８の膜厚は１００Å〜４００Å、第１電極層２９ａ，第２電極層２９ｂの膜厚は４００Å〜１５００Åである。
【００７０】
第１電極層２９ａ，第２電極層２９ｂ及び保護層２６上には、Ａｌ２Ｏ３やＡｌＳｉＯなどの絶縁性材料からなる上部ギャップ層３０が積層される。なお、図示はしないが、下部ギャップ層２０の下には下部シールド層が設けられ、上部ギャップ層上には上部シールド層が設けられる。下部シールド層及び上部シールド層はＮｉＦｅなどの軟磁性材料によって形成される。上部ギャップ層及び下部ギャップ層の膜厚は５０Å〜３００Åである。
【００７１】
固定磁性層２３の第２固定磁性層２３ｃの固定磁化方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層２５の第２フリー磁性層２５ｃの磁化の方向との関係で、第１電極層２９ａ，第２電極層２９ｂ間に流れる電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧または電流変化により、記録媒体からの外部信号が再生される。
【００７２】
本実施の形態の特徴部分を説明する。
フリー磁性層２５は第１フリー磁性層２５ａと第２フリー磁性層２５ｃが非磁性中間層２５ｂを介して積層された積層フェリ構造であり、非磁性材料層２４に接する第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚（飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積Ｍｓ×ｔ）が第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚よりも大きくなっている。 
【００７３】
例えば、第１フリー磁性層２５ａと第２フリー磁性層２５ｃを同一の磁性材料、例えばＮｉＦｅによって形成し、第２フリー磁性層２５ｃの膜厚を第１フリー磁性層２５ａの膜厚より大きくすることで、第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚を第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚より大きくすることができる。
【００７４】
なお、第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚と第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚の差が小さいと、第１フリー磁性層２５ａと第２フリー磁性層２５ｃの磁化ほ反平行方向に向けるスピンフロップ磁界が減少し、フリー磁性層２５の側端部の磁化が乱れて再生出力が不安定になる。従って、第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚と第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚の差は１．２６（Ｔ・ｎｍ）（０．１（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）以上であることが好ましい。
【００７５】
センス電流の電流中心は非磁性材料層２４に存在し、非磁性材料層２４に近い第２フリー磁性層２５ｃにかかるセンス電流磁界は、第１フリー磁性層２５ａにかかるセンス電流磁界より小さくなっている。
【００７６】
本発明では、非磁性材料層２４に接する第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚（飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積Ｍｓ×ｔ）を第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚よりも大きくし、センス電流磁界が発生したときの第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクを互いに打ち消しあうようにしている。ここでいうトルクとは磁気的膜厚とセンス電流磁界の外積である。本発明では、フリー磁性層２５を積層フェリ構造にし、非磁性中間層を介したＲＫＫＹ的相互作用によって、第１フリー磁性層２５ａの磁化と第２フリー磁性層２５ｃの磁化が反平行状態に維持されるようにしているので、第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクがお互いを効果的に打ち消しあう。
【００７７】
本発明では、センス電流磁界が発生したときの第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクを充分に打ち消しあうことができるように、第２フリー磁性層２５ｃの飽和磁化をＭｓ２、膜厚をｔ２、第２フリー磁性層２５ｃにかかるセンス電流磁界をＨｂ２とし、第１フリー磁性層２５ａの飽和磁化をＭｓ１、膜厚をｔ１、第１フリー磁性層２５ａにかかるセンス電流磁界をＨｂ１、フリー磁性層を単磁区化するためのバイアス磁界の実効値をＨｈｂとしたとき、
｜Ｍｓ２・ｔ２×Ｈｂ２−Ｍｓ１・ｔ１×Ｈｂ１｜≦０．０５（｜（Ｍｓ２・ｔ２−Ｍｓ１・ｔ１）×Ｈｈｂ｜）
であることが好ましい。なお、Ｍｓ２、Ｈｂ２、Ｍｓ１、Ｈｂ１、Ｈｈｂはベクトル値、ｔ１、ｔ２はスカラー値であり、「・」はスカラー積、「×」はベクトル積を表している。
【００７８】
すなわち、｜Ｍｓ２・ｔ２×Ｈｂ２−Ｍｓ１・ｔ１×Ｈｂ１｜をバイアス磁界によるトルクに対して充分小さく、ここでは５％以内にすることが好ましい。なお、ここでいうバイアス磁界は例えばハードバイアス層が発生する静磁界のことである。
【００７９】
シミュレーションによると、例えば非磁性材料層２４と第２フリー磁性層２５ｃの中心間距離が２０Å、非磁性材料層２４と第１フリー磁性層２５ａの中心間距離が５０Åであるとき、第１フリー磁性層２５ａにかかるセンス電流磁界は第２フリー磁性層２５ｃにかかるセンス電流磁界の約１．７５倍になる。例えば、センス電流の大きさが４ｍＡであるとき、第１フリー磁性層２５ａにかかるセンス電流磁界は１１．２ｋＡ／ｍであり、第２フリー磁性層２５ｃにかかるセンス電流磁界６．４ｋＡ／ｍである。
【００８０】
一例として、非磁性材料層２４と第２フリー磁性層２５ｃの中心間距離を２０Å、非磁性材料層２４と第１フリー磁性層２５ａの中心間距離を５０Åとし、第２フリー磁性層２５ｃと第１フリー磁性層２５ａを同じ材料で形成したとき、第２フリー磁性層２５ｃの膜厚ｔ２を第１フリー磁性層２５ａの膜厚の１．７５倍に調節すると、第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクとが互いにほぼ完全に打ち消しあう。
【００８１】
実際には、非磁性材料層２４と第２フリー磁性層２５ｃの中心間距離を２０Å〜５０Å、非磁性材料層２４と第１フリー磁性層２５ａの中心間距離を４０Å〜７５Åとし、第１フリー磁性層２５ａと第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚の比（第１フリー磁性層２５ａ／第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚）を１／５〜３／５の範囲にすることが好ましい。
【００８２】
本実施の形態では、センス電流磁界が発生したときに、第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクがお互いを効果的に打ち消しあう。
【００８３】
このため、本発明では、磁気検出素子にセンス電流が流される前と後の、フリー磁性層２５の磁化方向の変化を抑制することができる。
【００８４】
実際には、第１フリー磁性層は拡散しやすく、第１フリー磁性層の磁気的膜厚は拡散の影響を受けて変化しやすい。また、センス電流の電流中心も膜厚により変化するため、、第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクがお互いを効果的に打ち消しあわせるためには、第１フリー磁性層２５ａと第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚の比（第１フリー磁性層２５ａ／第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚）を１／５〜３／５の範囲内で適宜調節することが好ましい。
【００８５】
本発明ではセンス電流が流される前の状態でフリー磁性層２５の磁化方向を固定磁性層の磁化方向と直交させ、センス電流を流した後もフリー磁性層２５の磁化方向と固定磁性層の磁化方向の直交状態を維持させることができる。すなわち、外部磁界が印加されていない状態において、センス電流を流す前も流した後も第２フリー磁性層２５ｃと第１フリー磁性層２５ａの磁化方向は、図２に示されるように、第２固定磁性層２３ｃの磁化方向と直交する方向を向いている。
【００８６】
センス電流が流される前の状態において、フリー磁性層２５の磁化方向を固定磁性層２３の磁化方向と直交させるということは、固定磁性層２３の磁化方向が１８０度反転するピン反転が発生してもフリー磁性層２５と固定磁性層２３の磁化方向の直交状態は維持されるということである。 そして、センス電流を流しても、フリー磁性層２５の磁化方向は変化は抑制されているので、ピン反転が発生した磁気検出素子に発生前と同一方向のセンス電流を流したときにも、フリー磁性層２５と固定磁性層２３の磁化方向の直交状態は維持されており、磁気検出素子の出力対称性は良好に維持される。また、磁気検出素子の出力対称性が良好に維持されると磁気検出素子の再生出力も良好に維持される。
【００８７】
また、本発明では、センス電流を流してもフリー磁性層２５の磁化方向の変化は抑制されるので、ピン反転が発生していない磁気検出素子に、センス電流を第１電極層２９ａから第２電極層２９ｂに向けて流しても、第２電極層２９ｂから第１電極層２９ａに向けて流しても、フリー磁性層２５と固定磁性層２３の磁化方向の直交状態を維持することができ、磁気検出素子の出力対称性は良好に維持される。
【００８８】
本発明では、非磁性材料層２４と接している固定磁性層２３の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能である。
【００８９】
また、本発明では、非磁性材料層２４と接している固定磁性層２３の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることも可能である。
【００９０】
なお、センス電流が第１電極層２９ａから第２電極層２９ｂに向けて流されたときと、第２電極層２９ｂから第１電極層２９ａに向けて流されたときの出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能である。
【００９１】
また、センス電流が第１電極層２９ａから第２電極層２９ｂに向けて流されたときと、第２電極層２９ｂから第１電極層２９ａに向けて流されたときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることが可能である。
【００９２】
センス電流の大きさが３〜４ｍＡ程度でも、前記固定磁性層の磁化方向が１８０度変化したとき、あるいはセンス電流の向きが逆向きになったとき（１８０度変化したとき）の、磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値を５％以内にすることが可能であり、また、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることが可能である。
センス電流の絶対値は２．０ｍＡから４．０ｍＡの範囲であることが好ましい。
【００９３】
本実施の形態では、第１フリー磁性層２５ａの上に非磁性材料からなる保護層２６が形成されている。第１フリー磁性層２５ａの上に保護層２６が形成される場合と、保護層２６が形成されない場合とでは、第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚が変化する。従って、保護層２６の有無によって、第１フリー磁性層２５ａの磁気的膜厚と第２フリー磁性層２５ｃの磁気的膜厚を適宜調節することが必要である。
【００９４】
本実施の形態のように固定磁性層２３がその一軸異方性によって磁化方向が一軸方向に固定されている自己ピン止め方式の磁気検出素子は固定磁性層の磁化方向が１８０度反転するピン反転が発生しやすい。しかし、本実施の形態の磁気検出素子であれば、ピン反転が発生してもフリー磁性層２５と固定磁性層２３の直交状態を維持して、磁気検出素子の出力対称性及び再生出力を良好に維持することが可能である。
【００９５】
図３は本発明の第２実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお、図３ではトラック幅方向（図示Ｘ方向およびＸ方向と反対方向）に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。
【００９６】
図３に示された磁気検出素子は、固定磁性層３４の第１固定磁性層３４ａの磁化方向が反強磁性層３３との間の交換結合磁界によって図示Ｙ１方向に固定されている点で図１に示された磁気検出素子と異なっている。
【００９７】
図１の最も下に形成されているのはＴａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層３１である。なお、下地層３１は形成されていなくても良い。
【００９８】
下地層３１の上には、シード層３２が形成されている。シード層３２を形成することで、シード層３２上に形成される各層の膜面と平行な方向における結晶粒径を大きくでき、耐エレクトロマイグレーションの向上に代表される通電信頼性の向上や磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上などをより適切に図ることができる。
【００９９】
シード層３２はＮｉＦｅＣｒ合金、ＮｉＣｒ合金やＣｒなどで形成される。
シード層３２の上に形成された反強磁性層３３は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。
【０１００】
これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。特に白金族元素のうちＰｔまたはＩｒを用いることが好ましく、例えば二元系で形成されたＰｔＭｎ合金やＩｒＭｎ合金を使用することができる。
【０１０１】
また本発明では、反強磁性層３３は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。
【０１０２】
反強磁性層３３の上に形成されている固定磁性層３４は、反強磁性層３３との界面３３ａと接する第１固定磁性層３４ａ、および第１固定磁性層３４ａ上に非磁性中間層３４ｂを介して形成された第２固定磁性層３４ｃとで構成された、積層フェリピンド構造として構成されている。第１固定磁性層３４ａ、および第２固定磁性層３４ｃは、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。また、非磁性中間層３４ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。第１固定磁性層３４ａと第２固定磁性層３４ｃの合計膜厚は、例えば６Åで形成され、この合計膜厚は、第１固定磁性層３４ａと第２固定磁性層３４ｃとの磁化モーメントの和に相関する。
【０１０３】
固定磁性層３４の上には非磁性材料層３５が形成されている。非磁性材料層２は、例えばＣｕで形成されている。非磁性材料層の膜厚は１７Å〜３０Åである。
【０１０４】
フリー磁性層３６は、第２フリー磁性層３６ｃと第１フリー磁性層３６ａとが非磁性中間層３６ｂを介して積層された積層フェリ構造を有している。第２フリー磁性層３６ｃと第１フリー磁性層３６ａは、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。また、非磁性中間層３６ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【０１０５】
保護層３７はＴａＯ、Ｒｕ、Ｔａ上にＴａＯが形成されている積層体などからなり、多層膜Ｔ１の酸化の進行を抑えるものである。保護層３７の膜厚は１０Å〜５０Åである。保護層３７は拡散防止層としても機能する。
【０１０６】
図１に示す実施形態では、シード層３１から保護層３７までの多層膜Ｔ２の両側にはバイアス下地層４０，４０、ハードバイアス層３８，３８及び電極層３９，３９が形成されている。ハードバイアス層３８，３８からの縦バイアス磁界によってフリー磁性層３６の第２フリー磁性層３６ｃの磁化はトラック幅方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）に単磁区化される。
【０１０７】
バイアス下地層４０，４０はＣｒやＷ、Ｔｉで、ハードバイアス層３８，３８は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されており、第１電極層３９ａ，第２電極層３９ｂは、Ｃｒ、Ｔａ、Ｒｈ、ＡｕやＷ（タングステン）などで形成されている。
【０１０８】
バイアス下地層４０，４０の膜厚は２０Å〜１００Å、ハードバイアス層３８，３８の膜厚は１００Å〜４００Å、第１電極層３９ａ，第２電極層３９ｂの膜厚は４００Å〜１５００Åである。
【０１０９】
第１電極層３９ａ，第２電極層３９ｂ、及び保護層３７上には、図示はしないがＡｌ２Ｏ３やＡｌＳｉＯなどの絶縁性材料からなる上部ギャップ層が積層される。なお、図示はしないが、下部ギャップ層の下には下部シールド層が設けられ、上部ギャップ層上には上部シールド層が設けられる。下部シールド層及び上部シールド層はＮｉＦｅなどの軟磁性材料によって形成される。上部ギャップ層及び下部ギャップ層の膜厚は５０Å〜３００Åである。
【０１１０】
固定磁性層３４の第２固定磁性層３４ｃの固定磁化方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層３６の第２フリー磁性層３６ｃの磁化の方向との関係で、第１電極層３９ａ，第２電極層３９ｂ間に流れる電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧又は電流変化により、記録媒体からの外部信号が再生される。
【０１１１】
本実施の形態の特徴部分を説明する。
フリー磁性層３６は第１フリー磁性層３６ａと第２フリー磁性層３６ｃが非磁性中間層３６ｂを介して積層された積層フェリ構造であり、非磁性材料層３５に接する第２フリー磁性層３６ｃの磁気的膜厚（飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積Ｍｓ×ｔ）が第１フリー磁性層３６ａの磁気的膜厚よりも大きくなっている。 
【０１１２】
例えば、第１フリー磁性層３６ａと第２フリー磁性層３６ｃを同一の磁性材料、例えばＮｉＦｅによって形成し、第２フリー磁性層３６ｃの膜厚を第１フリー磁性層３６ａの膜厚より大きくすることで、第２フリー磁性層３６ｃの磁気的膜厚を第１フリー磁性層３６ａの磁気的膜厚より大きくすることができる。
【０１１３】
センス電流の電流中心は非磁性材料層３５に存在し、非磁性材料層３５に近い第２フリー磁性層３６ｃにかかるセンス電流磁界は、第１フリー磁性層３６ａにかかるセンス電流磁界より小さくなっている。
【０１１４】
本発明では、非磁性材料層３５に接する第２フリー磁性層３６ｃの磁気的膜厚（飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積Ｍｓ×ｔ）を第１フリー磁性層３６ａの磁気的膜厚よりも大きくし、センス電流磁界が発生したときの第２フリー磁性層３６ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層３６ａの磁化にかかるトルクを互いに打ち消しあうようにしている。ここでいうトルクとは磁気的膜厚とセンス電流磁界の外積である。本発明では、フリー磁性層３６を積層フェリ構造にし、非磁性中間層を介したＲＫＫＹ的相互作用によって、第１フリー磁性層３６ａの磁化と第２フリー磁性層３６ｃの磁化が反平行状態に維持されるようにしているので、第２フリー磁性層３６ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層３６ａの磁化にかかるトルクがお互いを効果的に打ち消しあう。
【０１１５】
本発明では、センス電流磁界が発生したときの第２フリー磁性層３６ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層３６ａの磁化にかかるトルクを充分に打ち消しあうことができるように、第２フリー磁性層３６ｃの飽和磁化をＭｓ２、膜厚をｔ２、第２フリー磁性層３６ｃにかかるセンス電流磁界をＨｂ２とし、第１フリー磁性層３６ａの飽和磁化をＭｓ１、膜厚をｔ１、第１フリー磁性層３６ａにかかるセンス電流磁界をＨｂ１、フリー磁性層を単磁区化するためのバイアス磁界の実効値をＨｈｂとしたとき、
｜Ｍｓ２・ｔ２×Ｈｂ２−Ｍｓ１・ｔ１×Ｈｂ１｜≦０．０５（｜（Ｍｓ２・ｔ２−Ｍｓ１・ｔ１）×Ｈｈｂ｜）
であることが好ましい。なお、Ｍｓ２、Ｈｂ２、Ｍｓ１、Ｈｂ１、Ｈｈｂはベクトル値、ｔ１、ｔ２はスカラー値であり、「・」はスカラー積、「×」はベクトル積を表している。
【０１１６】
すなわち、｜Ｍｓ２・ｔ２×Ｈｂ２−Ｍｓ１・ｔ１×Ｈｂ１｜をバイアス磁界によるトルクに対して充分小さく、ここでは５％以内にすることが好ましい。なお、ここでいうバイアス磁界は例えばハードバイアス層が発生する静磁界のことである。
【０１１７】
一例として、非磁性材料層３５と第２フリー磁性層３６ｃの中心間距離を２０Å、非磁性材料層３５と第１フリー磁性層３６ａの中心間距離を５０Åとし、第２フリー磁性層３６ｃと第１フリー磁性層３６ａを同じ材料で形成したとき、第２フリー磁性層３６ｃの膜厚ｔ２を第１フリー磁性層３６ａの膜厚の１．７５倍にすると、第２フリー磁性層３６ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層３６ａの磁化にかかるトルクとが互いにほぼ完全に打ち消しあう。
【０１１８】
実際には、非磁性材料層３５と第２フリー磁性層３６ｃの中心間距離を２０Å〜５０Å、非磁性材料層３５と第１フリー磁性層３６ａの中心間距離を４０Å〜７５Åとし、第１フリー磁性層３６ａと第２フリー磁性層３６ｃの磁気的膜厚の比（第１フリー磁性層３６ａの磁気的膜厚／第２フリー磁性層３６ｃの磁気的膜厚）を１／５〜３／５の範囲にすることが好ましい。
【０１１９】
本実施の形態では、センス電流磁界が発生したときに、第２フリー磁性層３６ｃの磁化にかかるトルクと第１フリー磁性層３６ａの磁化にかかるトルクがお互いを効果的に打ち消しあう。
【０１２０】
このため、本発明では、磁気検出素子にセンス電流が流される前と後の、フリー磁性層３６の磁化方向の変化を抑制することができる。
【０１２１】
従って、外部磁界が印加されていない状態において、センス電流を流す前も流した後も第２フリー磁性層３６ｃと第１フリー磁性層３６ａの磁化方向は、図２に示されるように、第２固定磁性層３４ｃの磁化方向と直交する方向を向いている。
【０１２２】
その結果、ピン反転が発生した磁気検出素子に発生前と同一方向のセンス電流を流したときにも、フリー磁性層３６と固定磁性層３４の磁化方向の直交状態は維持されており、磁気検出素子の出力対称性は良好に維持される。また、磁気検出素子の出力対称性が良好に維持されると磁気検出素子の再生出力も良好に維持される。
【０１２３】
本発明では、非磁性材料層３５と接している固定磁性層３４の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能である。
【０１２４】
また、前記センス電流が第１電極層３９ａから第２電極層３９ｂに向けて流されたときと、第２電極層３９ｂから第１電極層３９ａに向けて流されたときの出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能である。
【０１２５】
また、本発明では、非磁性材料層３５と接している固定磁性層３４の磁化方向が１８０度変化したときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることも可能である。
【０１２６】
さらに、前記センス電流が第１電極層３９ａから第２電極層３９ｂに向けて流されたときと、第２電極層３９ｂから第１電極層３９ａに向けて流されたときの、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることも可能である。
なお、センス電流の絶対値は２．０ｍＡから４．０ｍＡの範囲であることが好ましい。
【０１２７】
本実施の形態では、第１フリー磁性層３６ａの上に非磁性材料からなる保護層３７が形成されている。第１フリー磁性層３６ａの上に保護層３７が形成される場合と、保護層３７が形成されない場合とでは、第１フリー磁性層３６ａの磁気的膜厚が変化する。従って、保護層３７の有無によって、第１フリー磁性層３６ａの磁気的膜厚と第２フリー磁性層３６ｃの磁気的膜厚を適宜調節することが必要である。
【０１２８】
本実施の形態の磁気検出素子であれば、製造工程中に発生する静電気放電によってピン反転が発生してもフリー磁性層３６と固定磁性層３４の直交状態を維持して、磁気検出素子の出力対称性及び再生出力を良好に維持することが可能である。
【実施例１】
【０１２９】
図１に示した磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を調べた結果を図４に示す。図４の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【０１３０】
センス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に流したときに発生するセンス電流磁界、又は図示Ｘ２方向（マイナス側）に流したときに発生するセンス電流磁界がフリー磁性層２５に印加されてもフリー磁性層２５の磁化方向はほとんど変化せず、第２フリー磁性層２５ｃは図示Ｘ１方向を向き、第１フリー磁性層２５ａは図示Ｘ２方向を向いている状態が維持されている。図１に示した磁気検出素子ではセンス電流が流される前の状態で第２フリー磁性層２５ｃと第２固定磁性層２３ｃの磁化方向とがなす角度が９０度になるように調節している。
【０１３１】
図４のＡ２、Ｂ２（◇で示す）は第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図１の図示Ｙ１方向と反対方向（Ｙ２方向）向いているときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を示している。図４のＡ２、Ｂ２に示されるように、センス電流の絶対値が大きくなっても磁気検出素子の出力非対称性はほぼ０％で維持されている。これは、センス電流の値が大きくなっても第２フリー磁性層２５ｃの磁化方向は図示Ｘ１方向を向き続けるので、第２フリー磁性層２５ｃと第２固定磁性層２３ｃの磁化方向とがなす角度はほぼ９０度の状態を保ち続けるからである。この磁気検出素子の場合にはセンス電流を図示Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡ流しても出力非対称性は約０％であり、センス電流を図示Ｘ２方向（マイナス方向）に３ｍＡ流しても出力非対称性は約−２％である。
【０１３２】
ここで、固定磁性層２３の磁化方向が１８０反転するピン反転が発生し、第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図示Ｙ１方向を向いたとする。上述したように、センス電流が流される前の状態で第２フリー磁性層２５ｃと第２固定磁性層２３ｃの磁化方向とがなす角度は９０度になるように調節されているので、ピン反転が発生しても、第２フリー磁性層２５ｃと第２固定磁性層２３ｃの磁化方向とがなす相対角度は９０度のままである。さらに、センス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に流したときに発生するセンス電流磁界、又は図示Ｘ２方向（マイナス側）に流したときに発生するセンス電流磁界がフリー磁性層２５に印加されてもフリー磁性層２５の磁化方向はほとんど変化せず、第２フリー磁性層２５ｃは図示Ｘ１方向を向き、第１フリー磁性層２５ａは図示Ｘ２方向を向いている状態が維持されている。従って、図４のＣ２（□で示す）に示されるように、ピン反転が発生した磁気検出素子にセンス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に流しても、出力非対称性はほぼ０％を保っている。又は図示Ｘ２方向（マイナス側）に流しても、出力非対称性はほぼ０％を保っている。
【０１３３】
例えばＸ１方向（プラス方向）に３ｍＡのセンス電流が流されている磁気検出素子にピン反転が発生したとき、出力非対称性は図４のグラフのＡ３点（出力非対称性０％）とＣ４点（出力非対称性−２％）を交互に行き来することになり、出力対称性が大きく悪化することはない。
【０１３４】
このように、磁気検出素子の出力非対称性変化量の絶対値を２０％以内、さらには５％以内にすることが可能である。
【０１３５】
次に、図１に示された磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を調べた結果を図５に示す。図５の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【０１３６】
センス電流の絶対値が大きくなれば、再生信号の規格化出力も大きくなる。図１に示された本発明の実施の形態の磁気検出素子はピン反転が発生しても出力非対称性はほぼ０％の状態を維持するので、ピン反転が発生した後の磁気検出素子の規格化出力（図示Ｃ３）とピン反転が発生する前の磁気検出素子の規格化出力（図示Ａ３）は５％程度の違いに抑えられる。
【０１３７】
このように、磁気検出素子の規格化出力変化量の絶対値を１０％以内にすることが可能である。
【実施例２】
【０１３８】
図１に示される磁気検出素子と同じ積層構造を有し、第１フリー磁性層の磁気的膜厚と第２フリー磁性層の磁気的膜厚の比（第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚）が異なる３種の磁気検出素子について、センス電流の方向と大きさと磁気検出素子の出力非対称性、規格化出力の変化を調べた。
【０１３９】
図６は第１フリー磁性層の磁気的膜厚が１．９３Ｔ・ｎｍ、第２フリー磁性層の磁気的膜厚が４．１９Ｔ・ｎｍ、第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚＝０．４６である磁気検出素子についての結果を示すグラフである。図６の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【０１４０】
第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が０．４６、すなわち１／５以上３／５以下の範囲にある実施例の磁気検出素子は図４と同様の結果を示す。
【０１４１】
すなわち、センス電流の値が大きくなっても第２フリー磁性層２５ｃと第２固定磁性層２３ｃの磁化方向とがなす角度はほぼ９０度の状態を保ち続ける。この磁気検出素子の場合には、第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図示Ｙ２方向を向いているとき、センス電流を図示Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡ流しても出力非対称性は４％であり、センス電流を図示Ｘ２方向（マイナス方向）に３ｍＡ流しても出力非対称性は０％である。
【０１４２】
ここで、固定磁性層２３の磁化方向が１８０反転するピン反転が発生し、第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図示Ｙ１方向を向いた磁気検出素子にセンス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に流しても、出力非対称性はほぼ０％を保っている。又は図示Ｘ２方向（マイナス側）に流しても、出力非対称性はほぼ０％を保っている。
【０１４３】
例えばＸ１方向（プラス方向）に３ｍＡのセンス電流が流されている磁気検出素子にピン反転が発生したとき、出力非対称性は図６のグラフのＡ５点（出力非対称性４％）とＣ５点（出力非対称性０％）を交互に行き来することになり、出力対称性が大きく悪化することはない。
【０１４４】
次に、第１フリー磁性層の磁気的膜厚が１．９３Ｔ・ｎｍ、第２フリー磁性層の磁気的膜厚が４．１９Ｔ・ｎｍ、第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚＝０．４６である磁気検出素子の規格化出力の変化を調べた結果を図７に示す。図７の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【０１４５】
センス電流の絶対値が大きくなれば、再生信号の規格化出力も大きくなる。本実施例の磁気検出素子はピン反転が発生しても出力非対称性はほぼ０％の状態を維持するので、ピン反転が発生した後の磁気検出素子の規格化出力（図示Ｃ５）とピン反転が発生する前の磁気検出素子の規格化出力（図示Ａ４）は５％程度の違いに抑えられる。
【０１４６】
図８は第１フリー磁性層の磁気的膜厚が０．７１Ｔ・ｎｍ、第２フリー磁性層の磁気的膜厚が４．１９Ｔ・ｎｍ、第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚＝０．１７である磁気検出素子についてのセンス電流と出力非対称性の関係を示すグラフである。図９は、この磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を調べた結果である。図８、図９の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【０１４７】
第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が０．１７、すなわち１／５より小さい磁気検出素子は第２フリー磁性層２５ｃの磁化にかかるトルクを第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクで充分に打ち消すことができていない。
【０１４８】
このため、第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図示Ｙ２方向を向いているとき、センス電流を図示Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡ流すと出力非対称性が１０％になり、センス電流を図示Ｘ２方向（マイナス方向）に３ｍＡ流すと出力非対称性が−１２％になる。
【０１４９】
ここで、固定磁性層２３の磁化方向が１８０反転するピン反転が発生し、第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図示Ｙ１方向を向くと、センス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に３ｍＡ流したとき、出力非対称性は−６％になり、図示Ｘ２方向（マイナス側）に３ｍＡ流すと出力非対称性は５％になる。
【０１５０】
また、Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡのセンス電流が流されている磁気検出素子にピン反転が発生したとき、出力非対称性は図８のグラフのＡ７点（出力非対称性１０％）とＣ７点（出力非対称性−６％）を交互に行き来することになる。
【０１５１】
図９に示される磁気検出素子の規格化出力のセンス電流の向き、ピン反転による変化量は図７に示される磁気検出素子の規格化出力の変化量より若干大きくなっている。
【０１５２】
図８、図９のグラフが示す傾向は図１６、図１７に示される従来例のグラフと類似しているが出力非対称性の変化量、規格化出力の変化量は従来の磁気検出素子の結果より小さくなっている。
【０１５３】
図１０は第１フリー磁性層の磁気的膜厚が２．７８Ｔ・ｎｍ、第２フリー磁性層の磁気的膜厚が４．１９Ｔ・ｎｍ、第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚＝０．６６である磁気検出素子についてのセンス電流と出力非対称性の関係を示すグラフである。図１１は、この磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を調べた結果である。図１０、図１１の横軸はセンス電流の方向と大きさを示している。図示Ｘ１方向をプラス側、図示Ｘ２方向をマイナス側とする。
【０１５４】
第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が０．６６、すなわち３／５より大きい磁気検出素子は第１フリー磁性層２５ａの磁化にかかるトルクが大きくなる。
【０１５５】
図１０では、第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図示Ｙ２方向を向いているとき、センス電流を図示Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡ流すと出力非対称性が−１１％になり、センス電流を図示Ｘ２方向（マイナス方向）に３ｍＡ流すと出力非対称性が−１０％になる。
【０１５６】
ここで、固定磁性層２３の磁化方向が１８０反転するピン反転が発生し、第２固定磁性層２３ｃ（Ｐｉｎ２）の磁化方向が図示Ｙ１方向を向くと、センス電流を図示Ｘ１方向（プラス側）に３ｍＡ流したとき、出力非対称性は９％になり、図示Ｘ２方向（マイナス側）に３ｍＡ流すと出力非対称性は−４％になる。
【０１５７】
また、Ｘ１方向（プラス方向）に３ｍＡのセンス電流が流されている磁気検出素子にピン反転が発生したとき、出力非対称性は図１０のグラフのＡ９点（出力非対称性−１１％）とＣ９点（出力非対称性４％）を交互に行き来することになる。
【０１５８】
図１１に示されるセンス電流の範囲における磁気検出素子の規格化出力のセンス電流の向き、ピン反転による最大変化量は２０％である。
【０１５９】
図６から図１１に示される結果から、本発明の磁気検出素子の第１フリー磁性層の磁気的膜厚と第２フリー磁性層の磁気的膜厚の比は１／５以上３／５以下の範囲にあることが好ましいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の第１実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】フリー磁性層の磁化方向を示す模式図、
【図３】本発明の第２実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】図１に示した磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を示すグラフ、
【図５】図１に示された磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を示すグラフ、
【図６】第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が１／５以上３／５以下の範囲にある磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を示すグラフ、
【図７】第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が１／５以上３／５以下の範囲にある磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を示すグラフ、
【図８】第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が１／５より小さい磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を示すグラフ、
【図９】第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が１／５より小さい磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を示すグラフ、
【図１０】第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が３／５より大きい磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を示すグラフ、
【図１１】第１フリー磁性層の磁気的膜厚／第２フリー磁性層の磁気的膜厚が３／５より大きい磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を示すグラフ、
【図１２】従来の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図１３】（ａ）図６に示された磁気検出素子のフリー磁性層５、非磁性材料層４、及び第２固定磁性層３ｃの部分断面図、（ｂ）センス電流が流される前の、フリー磁性層５の磁化方向と第２固定磁性層３ｃの磁化方向を図７（ａ）の図示上側からみた状態を示す模式図、
【図１４】（ａ）図６に示された磁気検出素子のフリー磁性層５、非磁性材料層４、及び第２固定磁性層３ｃの部分断面図、（ｂ）センス電流が流される前の、フリー磁性層５の磁化方向と第２固定磁性層３ｃの磁化方向を図８（ａ）の図示上側からみた状態を示す模式図、
【図１５】（ａ）ピン反転を起こした磁気検出素子のフリー磁性層５、非磁性材料層４、及び第２固定磁性層３ｃの部分断面図、（ｂ）センス電流が流される前の、フリー磁性層５の磁化方向と第２固定磁性層３ｃの磁化方向を図９（ａ）の図示上側からみた状態を示す模式図、
【図１６】図６に示した磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の出力非対称性の変化を示すグラフ、
【図１７】図６に示された磁気検出素子に流すセンス電流の方向と大きさを変化させたときの磁気検出素子の規格化出力の変化を示すグラフ、
【符号の説明】
【０１６１】
２３  固定磁性層
２３ａ  第１固定磁性層
２３ｂ  非磁性中間層
２３ｃ  第２固定磁性層
２４  非磁性材料層
２５  フリー磁性層
２５ａ  第１フリー磁性層
２５ｂ  非磁性中間層
２５ｃ  第２フリー磁性層
２８  ハードバイアス層
２９  電極層
【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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【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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