(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの耐食性の向上を図り、高い磁気抵抗効果率を維持する。【解決手段】スピンバルブ膜４０の磁化固定層を、積層フェリ固定層とした構成を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０に関し、磁化固定層に介在されている反強磁性結合層の材料を特定し、かつスピンバルブ膜４０について、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位を、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上であるものとする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、当該反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、上記磁化固定層と上記磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層されてなり、
上記磁化固定層においては、当該磁化固定層を反強磁性的に結合する反強磁性結合層が介在されてなり、
上記反強磁性結合層によって分離された上記磁化固定層の一方の磁化を、所望の方向に維持するようになされているスピンバルブ膜を備えた磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、
上記反強磁性的結合層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒのいずれかよりなり、
上記スピンバルブ膜は、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上であり、
テープ状の磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】
上記非磁性層が、Ａｕ、又はＣｕ合金により形成されてなり、上記磁化固定層及び上記磁化自由層の一部又は全てが、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅのいずれか、あるいは両方からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項３】
上記スピンバルブ膜を構成する上記非磁性層は、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となる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型磁気ヘッド。
【請求項４】
上記感磁素子は、回転ドラムに搭載されてヘリカルスキャン方式によりテープ状の磁気記録媒体と摺動しながら磁気信号の検出を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う感磁素子としてスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）は、外部磁界の大きさや向きにより抵抗値が変化する、いわゆる磁気抵抗効果を利用したものであり、例えば、磁気記録媒体からの信号磁界を検出するための感磁素子として、磁気ヘッド等に用いられている。
そして、このようなＭＲ素子を備える磁気ヘッドは、一般に磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドという。）と呼ばれている。
【０００３】
このようなＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果を利用したものが従来から使用されているが、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が小さいために、より大きなＭＲ比を示すものが望まれており、近年においてはスピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）が提案されている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照。）。
【０００４】
ＧＭＲ素子は、一対の磁性層で非磁性層を挟持してなるスピンバルブ膜を有し、このスピンバルブ膜に対して面内方向に流れる、いわゆるセンス電流のコンダクタンスが一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する、いわゆる巨大磁気抵抗効果を利用したものである。
具体的には、スピンバルブ膜は、反強磁性層と、反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層された構造を有している。
【０００５】
スピンバルブ膜を利用したＧＭＲ素子では、外部磁界が印加されると、外部磁界の大きさや向きに応じて磁化自由層の磁化方向が変化する。そして、磁化自由層の磁化方向が磁化固定層の磁化方向に対して、逆方向（反平行）となるとき、このスピンバルブ膜に流れるセンス電流の抵抗値が最大となる。一方、磁化自由層の磁化方向が磁化固定層の磁化方向に対して、同一方向（平行）となるときに、このスピンバルブ膜に流れるセンス電流の抵抗値が最小となる。
【０００６】
従って、上述したようなＧＭＲ素子を備える磁気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）においては、ＧＭＲ素子に対して一定のセンス電流を供給すると、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて、このＧＭＲ素子を流れるセンス電流の電圧値が変化することになり、このセンス電流の電圧値の変化を検出することによって、磁気記録媒体からの磁気信号を読み取ることが可能となる。
【０００７】
上述したような初期のＧＭＲヘッドは、磁化自由層、非磁性層、磁化固定層及び反強磁性層からなるスピンバルブ膜をＧＭＲ素子として用いたものである。
しかしながら、記録密度の向上のためには記録及び再生のトラック幅を狭くしなければならない。高密度化を行うために不可欠な感度の向上を図るために、磁化自由層の膜厚を薄くしていくと、磁化固定層からの漏洩磁界が動作点のシフトをもたらすようになり、このシフト量を歩留まりよく電流磁界によって補正することが困難となる。
【０００８】
一方、磁化固定層を所定の磁気結合層を介在させることによって反強磁性的結合する二層構成とした、いわゆる積層フェリ固定層（シンセティックＡＦ）についての提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。
これによれば、反強磁性的に結合した磁化固定層においては、漏洩磁界を原理的には動作点をゼロにできるのため動作点の確保が容易であるという利点を有している。
【０００９】
すなわち、磁化固定層における二つの強磁性層のうち、非磁性層側のものを、強磁性層Ａ、反強磁性層形成側のものを強磁性層Ｂとすると、強磁性層Ａと強磁性層Ｂの磁気膜厚、すなわち膜厚と飽和磁化の積が等しい積層フェリ固定層構造では強磁性層Ａと強磁性層Ｂの漏洩磁界は互いに打ち消し合うので、漏洩磁界は実質的にゼロになり、また磁化固定層が磁界には感応しなくなるために、固定された磁化が安定に反強磁性層の交換バイアスが消失するブロッキング温度Ｔｂ近傍まで良好である等のメリットを有している。
【００１０】
また、下記特許文献１、２においては、ＧＭＲヘッドをハードディスクドライブに利用する例が開示されている。
ハードディスクドライブは、例えばサスペンションの先端部に取り付けられたヘッドスライダにＧＭＲヘッドが搭載された構造を有し、磁気ディスクの回転により生じる空気流を受けて、ヘッドスライダが磁気ディスクの信号記録面上を浮上しながら、このヘッドスライダに搭載されたＧＭＲヘッドが磁気ディスクに記録された磁気信号を読み取ることによって、磁気ディスクに対する再生動作が行われる。
【００１１】
上記ＧＭＲヘッドは、磁気ディスク装置に限らず、近年においてはテープストリーマ等の磁気テープ装置についての利用も検討されている。
例えばヘリカルスキャン方式を採用するテープストリーマは、回転ドラムの外周面部にＧＭＲヘッドが磁気テープの走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置された構造を有している。
そして、テープストリーマでは、磁気テープが回転ドラムに対して斜めに走行しながら、回転ドラムが回転駆動し、この回転ドラムに搭載されたＧＭＲヘッドが磁気テープと摺動しながら、磁気テープに記録された磁気信号を読み取ることによって、磁気テープに対する再生動作が行われる。
【００１２】
テープストリーマにおいては、ＧＭＲヘッドと磁気テープとの間の距離、いわゆるスペーシングを小さくすることが好ましいため、この観点からは磁気テープの表面は、平滑化することが望ましい。
【００１３】
しかしながら、磁気テープの表面が鏡面化するに従って、磁気テープと回転ドラムの外周面部との接触面積が増加し、走行時において磁気テープと回転ドラムとの間に働く摩擦力が大きくなり、磁気テープと回転ドラムとの貼り付きが生じて、磁気テープのスムーズな走行が困難となる。
そこで、磁気テープの表面には、ＳｉＯ２フィラーや有機フィラー等により微小突起を設け、回転ドラムの外周面部との接触面積を小さくし、磁気テープと回転ドラムとの間に働く摩擦力を小さくする等の工夫がなされている。
また、磁気テープの表面には、傷や腐食等の発生を防止するためのＤＬＣ膜等の保護膜が形成されている。
【００１４】
ところで、上述したハードディスクドライブにおいては、ＧＭＲヘッドが磁気ディスクの信号記録面に対して非接触な状態で再生動作が行われる。また、スピンバルブ膜を構成する非磁性層には通常Ｃｕが用いられており、従来において磁気ディスクと対向するＧＭＲヘッドの媒体対向面には、このＣｕの腐食を防止するためのＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜等の保護膜が形成されている。
【００１５】
【非特許文献１】
フィジカル・レビュー・ビー（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ）、第４３巻、第１号、
ｐ１２９７〜ｐ１３００「軟磁性多層膜における巨大磁気抵抗効果」
（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  Ｓｏｆｔ  Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ）
【特許文献１】
特開平８−１１１０１０号公報
【特許文献２】
特開平７−１６９０２６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在ＧＭＲヘッドの適用が検討されているテープストリーマにおいては、ＧＭＲヘッドが磁気テープに対して接触した状態で再生動作を行うことから、磁気テープと摺動されるＧＭＲヘッドの媒体摺動面に上述した腐食等の発生を防止するための保護膜が形成されていると、再生動作時に磁気テープの表面に形成された微小突起や保護膜との接触によって保護膜が摩耗する。
さらに、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面に形成された保護膜は、磁気テープとのスペーシングとなることから、ＧＭＲヘッドの短波長記録再生特性を劣化させる原因になる。
【００１７】
従って、テープストリーマ等の磁気テープ装置においては、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面に保護膜を形成することは不適当であると考えられる。
このため、磁気テープ装置においては、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面が直接大気と触れることになり、高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下において腐食等が発生しやすくなるといった問題があった。
【００１８】
また、ＧＭＲヘッドの感度は、スピンバルブ膜に流れるセンス電流により決定される。また、このスピンバルブ膜を構成する各層の膜厚はｎｍオーダで形成されており、各層に僅かな腐食が発生しただけでも、各層の電気抵抗が変化してしまう。従って、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面における腐食の発生は、このＧＭＲヘッドのヘッド特性を大幅に劣化させてしまう。
【００１９】
上記特許文献１においては、ハードディスクに適用する磁気抵抗効果型磁気ヘッドについての耐腐食性を改善させる検討がなされてはいるが、ハードディスク装置においては、磁気ヘッドが媒体上を直接摺動することがないため、磁気ヘッドの摩擦によるダメージ量は、テープシステムの方が大きいことが明らかである。
また、ハードディスク装置においては、媒体が外気にさらされることなく、パッケージングによって密閉状態となっていることから、微細な粉塵等による磁気ヘッドの破損の影響に関してもテープシステムの方が、より深刻であると考えられる。よって、磁気テープ装置に適用するＧＭＲヘッドの耐腐食性に関する向上を図ることは、ハードディスクドライブ以上に重要であると言える。
【００２０】
そこで本発明においては、上述した問題点に鑑みて、スピンバルブ膜の磁化固定層を、積層フェリ固定層とした構成を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関し、磁気テープに適用して磁気信号の検出を行う場合においても、優れた耐食性を実現し、かつ高い磁気抵抗変化率の維持を図ることとした。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行う感磁素子として、反強磁性層と、この反強磁性層との間で働く交換結合磁界により所定の方向に磁化が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層と、磁化固定層と磁化自由層との間を磁気的に隔離する非磁性層とが積層されてなる構成を有するものとし、磁化固定層においては、この磁化固定層を反強磁性的に結合する反強磁性結合層が介在されてなり、この反強磁性結合層によって分離された磁化固定層の一方の磁化を、所望の方向に維持するようになされているスピンバルブ膜を備えているものとする。
そして、反強磁性的結合層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒのいずれかよりなり、スピンバルブ膜は、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上であり、テープ状の磁気記録媒体と摺接しながら磁気信号の検出を行うものであるとする。
【００２２】
本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドによれば、スピンバルブ膜の磁化固定層を、積層フェリ固定層とした構成を有するものとし、スピンバルブ膜を構成し磁化固定層に介在されている反強磁性結合層の材料を選定し、スピンバルブ膜について、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位を、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上であるものとしたことにより、優れた耐食性が実現でき、かつ高い磁気抵抗効果を得られ、テープストリーマに適用する場合において、磁気記録媒体と摺接される面に保護膜を形成しなくても、優れた耐食性が実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
先ず、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを適用する磁気テープ装置の一例について説明する。
図１に示す磁気テープ装置１は、ヘリカルスキャン方式によって磁気テープ２に対して信号の記録及び／又は再生を行うものである。
磁気テープ装置１においては、磁気テープ２を供給する供給リール３と、供給リール３から供給された磁気テープを巻き取る巻取リール４と、供給リール３と巻取リール４との間で磁気テープ２の引き回しを行う複数のガイドローラ５ａ〜５ｆとを具備し、磁気テープ２が図中矢印Ａ方向に走行するようになされている。
【００２５】
また、ガイドローラ５ｅとガイドローラ５ｆとの間には、テープ走行手段として、磁気テープ２が掛け合わされるピンチローラ５ｇと、このピンチローラ５ｇと共に磁気テープ２を挟み込むキャップスタン６と、このキャップスタン６を回転駆動するキャップスタンモータ６ａとが設けられている。
磁気テープ２は、ピンチローラ５ｇとキャップスタン６との間に挟みこまれ、キャップスタンモータ６ａによりキャップスタン６が、図１中矢印Ｂ方向に回転駆動することにより、矢印Ａ方向に一定の速度及び張力で走行するようになされている。
【００２６】
磁気テープ装置１は、ガイドローラ５ｃと５ｄとの間に、磁気テープ２に対して信号の記録動作、又は再生動作を行うヘッドドラム７が設けられている。
図２に示すように、ヘッドドラム７は、駆動モータ８により図中矢印Ａ方向に回転駆動する回転ドラム９と、ベース（図示せず）に固定された固定ドラム１０とを有しており、回転ドラム９の外周面部９ａと固定ドラムの外周面部１０ａとは連続している。
【００２７】
磁気テープ２は、図１に示したガイドローラによって導かれ、回転ドラム９及び固定ドラム１０の外周面部９ａ、１０ａに、略１８０゜の角度範囲でヘリカル状に巻きつけられた状態で走行するようになされている。
また、固定ドラム１０の外周面部１０ａには、磁気テープ２を案内するリードガイド１０ｂが設けられており、このリードガイド１０ｂに沿って磁気テープ２が回転ドラム９の回転方向に対して斜めに走行するようになっている。
【００２８】
回転ドラム９の外周面部９ａには、磁気テープ２に対して信号の記録動作を行う一対の記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂと、磁気テープ２に対して信号の再生動作を行う一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとが取り付けられている。
これら記録用磁気ヘッド１１ａ及び再生用磁気ヘッド１２ａと、記録用磁気ヘッド１１ｂ及び再生用磁気ヘッド１２ｂとは、互いに１８０゜の位相差をもって回転ドラム９の外周面部９ａに対向配置されている。
また、記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂ及び再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、その記録ギャップ及び再生ギャップが、磁気テープ２の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置されている。
【００２９】
従って、ヘッドドラム７においては、回転ドラム９及び固定ドラム１０の外周面部９ａ、１０ａに掛け合わされた磁気テープ２が、図２中矢印Ａ方向に走行しながら、駆動モータ８により回転ドラム９が図２中矢印Ｃ方向に回転駆動することによって、回転ドラム９に搭載された一対の記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂ及び一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂが磁気テープ２と摺動しながら、信号の記録動作又は再生動作を行うことになる。
【００３０】
具体的に、記録時には磁気テープ２に対して一方の記録用磁気ヘッド１１ａが、記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成し、他方の記録用磁気ヘッド１１ｂが、この記録トラックに隣接して記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成する。
そして、これら記録用磁気ヘッド１１ａ、１１ｂが磁気テープ２に対して繰り返し記録トラックを形成することによって、磁気テープ２に対して連続的に信号を記録することになる。
【００３１】
一方、再生時には、磁気テープ２に対して、一方の再生用磁気ヘッド１２ａが、記録用磁気ヘッド１１ａにより記録された記録トラックから信号磁界を検出し、他方の再生用磁気ヘッド１２ｂが、記録用磁気ヘッド１１ｂにより記録された記録トラックから信号磁界を検出する。そして、これら再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂが記録トラックから繰り返し信号磁界を検出することによって、磁気テープ２に記録された信号を連続的に再生することになる。
【００３２】
次に、図３及び図４を参照して、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて詳細に説明する。
【００３３】
図３に示す磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０は、磁気記録媒体からの磁気信号の検出を行う感磁素子として、スピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）を備える、いわゆる巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）である。
【００３４】
このＧＭＲヘッド２０は、電磁誘導を利用して記録再生を行うインダクティブ型磁気ヘッドや異方性磁気抵抗効果型磁気ヘッドよりも感度が高く、再生出力が大きく高密度記録に適している。従って、上述した磁気テープ用記録再生装置１においては、ＧＭＲヘッド２０を一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとして用いることにより、さらなる高密度記録化が図られる。
【００３５】
具体的には、再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、図４に示すように、第１のコア部材２１上に、各種薄膜形成技術により磁気シールド層２４、ＧＭＲ素子２７、ギャップ層２６、及びシールド層２５が順次形成されてなり、保護膜２２を介して第２のコア部材２３が貼り付けられた構造を有しているものとする。
また、再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、磁気テープ２と摺接する媒体摺動面２０ａが、図３中矢印Ａに示す磁気テープ２の走行方向に沿って略円弧状に湾曲した曲面となっている。そして、媒体摺接面２０ａから外部に臨む再生ギャップが磁気テープ２の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角θに応じて斜めとなるように配置されている。
【００３６】
なお、一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂは、互いのアジマス角θが逆位相となる以外は、同一の構成を有している。従って、以下の説明においては、これら一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂをまとめてＧＭＲヘッド２０として説明する。
【００３７】
ＧＭＲヘッド２０は、図４に示すように上下一対の磁気シールド層２４、２５の間にギャップ層２６を介して磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子２７）が挟み込まれた構造を有している。
【００３８】
一対の磁気シールド層２４、２５は、ＧＭＲ素子２７を磁気的にシールドするのに充分な幅を有する軟磁性膜からなり、ギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７を挟み込むことにより、磁気テープ３からの信号磁界のうち、再生対象外の磁界がＧＭＲ素子２７に引き込まれないように機能する。
すなわちＧＭＲヘッド２０においては、ＧＭＲ素子２７に対して再生対象外の信号磁界が一対の磁気シールド層２４、２５に導かれ、再生対象の信号磁界だけがＧＭＲ素子２７へと導かれるようになされる。これにより、ＧＭＲ素子２７の周波数特性及び読み取り分解能の向上が図られている。
【００３９】
ギャップ層２６は、ＧＭＲ素子２７と一対の磁気シールド層２４、２５との間を磁気的に隔離する非磁性非導電性膜からなり、一対の磁気シールド層２４、２５とＧＭＲ素子２７との間隔がギャップ長となる。
【００４０】
ＧＭＲ素子２７は、スピンバルブ膜４０に対して面内方向に流れるセンス電流のコンダクタンスが、一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する、いわゆる巨大磁気抵抗効果を利用したものである。
【００４１】
スピンバルブ膜４０としては、例えば、図５（ａ）に示すように、下地層４１、反強磁性層４２、磁化固定層４３Ｂ、反強磁性結合層４７、磁化固定層４３Ａ、非磁性層４４、磁化自由層４５、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するボトム型の積層フェリ型スピンバルブ膜４０ａや、図５（ｂ）に示すように、下地層４１、磁化自由層４５、非磁性層４４、磁化固定層４３Ａ、反強磁性結合層４７、磁化固定層４３Ｂ、反強磁性層４２、及び保護層４６が、順次積層された構造を有するトップ型の積層フェリ型スピンバルブ膜４０ｂ等を挙げることができる。
【００４２】
スピンバルブ膜を構成する磁化固定層４３Ａ、磁化固定層４３Ｂは、それぞれの膜厚、すなわち膜厚と飽和磁化の積が等しい積層フェリ固定層構造のとき、磁化固定層４３Ａ、磁化固定層４３Ｂの漏洩磁界は互いに打ち消し合うので漏洩磁界は実質的にゼロになる。
磁化固定層４３Ｂは、反強磁性層４２に隣接して配置されることによって、反強磁性層４２との間で働く交換結合磁界により、所定の方向に磁化が固定された状態となる。
磁化固定層４３Ａは反強磁性結合層４７を介して磁化固定層４３Ｂとの間で働く交換結合磁界によって、所定の方向に磁化が固定された状態となる。
【００４３】
一方、磁化自由層４５は、非磁性層４４を介して磁化固定層４３Ａと磁気的に隔離されることによって、微弱な外部磁界に対して磁化方向が容易に変化することが可能となっている。
【００４４】
なお、磁化固定層４３Ａ、磁化固定層４３Ｂ、反強磁性結合層４７を構成する材料の組合せに応じて、反強磁性結合膜４７の厚さを適切に選択することによって、磁化固定層４３Ａと磁化固定層４３Ｂは、反強磁性的に結合される。
【００４５】
従って、スピンバルブ膜４０では外部磁界が印加されると、この外部磁界の大きさや向きに応じて、磁化自由層４５の磁化方向が変化する。そして、磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３Ａの磁化方向に対して、逆方向（反平行）となるとき、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最大となる。
一方、磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３Ａの磁化方向に対して、同一方向（平行）となるときに、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最小となる。
【００４６】
このように、スピンバルブ膜４０は、印加される外部磁界に応じて電気抵抗が変化することから、この抵抗変化を読み取ることによって磁気テープ２からの磁気信号を検出する感磁素子として機能している。
【００４７】
なお、下地層４１及び保護層４６は、このスピンバルブ膜４０の比抵抗の増加を抑制するためのものであり、例えばＴａ等からなる。
【００４８】
また、ＧＭＲ素子２７の動作の安定化を図るため、スピンバルブ膜４０の長手方向の両端部には、図３及び図４に示すように、このＧＭＲ素子２７にバイアス磁界を印加するための一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂが設けられている。
そして、一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂに挟み込まれた部分の幅が、ＧＭＲ素子２７の再生トラック幅Ｔｗとなっている。さらに、一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂ上には、このＧＭＲ素子２７の抵抗値を減少させるための一対の低抵抗化膜２９ａ、２９ｂが設けられている。
【００４９】
特に、本発明における磁化固定層に積層フェリ固定層を設けたＧＭＲヘッドは、ＧＭＲ素子２７の再生トラック幅Ｔｗが１．０μｍ以下とすることが好ましく、さらには０．８μｍ以下が好適である。
【００５０】
また、ＧＭＲ素子２７には、スピンバルブ膜にセンス電流を供給するため、図３に示すように、一対の導体部３０ａ、３０ｂが、その一端部側をそれぞれ一対の永久磁石膜２８ａ、２８ｂ、及び低抵抗化膜２９ａ、２９ｂに接続するように設けられている。
また、導体部３０ａ、３０ｂの他端部側には、外部回路と接続される一対の外部接続用端子３１ａ、３１ｂが設けられている。
【００５１】
保護膜２２は、ＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１の主面を外部接続用端子３１ａ、３１ｂが外部に臨む部分を除いて被覆すると共に、このＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とを接合する。
【００５２】
なお、図３及び図４に示すＧＭＲヘッド２０は、特徴をわかりやすくするために、ＧＭＲ素子２７の周辺を拡大して図示されているが、実際には、第１のコア部材２１及び第２のコア部材２３に比較してＧＭＲ素子２７は非常に微細であり、媒体摺動面２０ａにおいて、ＧＭＲヘッド２０が外部に臨むのは、ほとんど第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とが突き合わされた上部端面だけである。
【００５３】
上述したように構成されるＧＭＲヘッド２０は、チップベース（図示せず）に貼り付けられると共に、一対の外部接続用端子３１ａ、３１ｂがチップベースに設けられた接続端子と電気的に接続される。チップベースに設けられたＧＭＲヘッド２０は、一対の再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとして、図２に示す回転ドラム９に取り付けられる。
【００５４】
ところで、磁気テープ装置１においては、ＧＭＲヘッド２０が磁気テープ２に直接接触した状態で再生動作を行うことから、磁気テープ２と摺動するＧＭＲヘッドの媒体摺動面２０ａには、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜等の保護膜を形成することができない。このため従来においては、ＧＭＲヘッドの媒体摺動面が直接大気と触れることになり、高温高湿下や海水雰囲気中等の厳しい使用条件下において腐食等が発生しやすくなるといった問題があった。
【００５５】
かかる点に鑑みて本発明においては、ＧＭＲヘッド２０の媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合においても、優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗変化率を維持したスピンバルブ膜を適用することによって、磁気テープ２に対する適切な再生動作を行うことを可能としている。
【００５６】
具体的には、スピンバルブ膜４０を構成する反強磁性層４２の形成材料としては、優れた耐食性を示すＰｔＭｎが好適である。
また、反強磁性層４２は、ＰｔＭｎの他、耐食性に優れたＮｉＯや、ＩｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等を適用することができる。
【００５７】
スピンバルブ膜４０を構成する非磁性層４４は、優れた耐食性を示し、かつ高導電性を示す、Ａｕ、又はＣｕ合金により形成されているものとする。
Ｃｕ合金としては、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｕ、ＣｕＲｈが挙げられる。
【００５８】
非磁性層４４が、ＣｕＡｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ａｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ１）、ａ１（ａ１は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、２５≦ａ１＜１００とすることが好適であり、さらには２５≦ａ１≦７５であり、さらには２５≦ａ１≦４５であることが望ましい。
【００５９】
非磁性層４４を、ＣｕＰｄよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｄの組成比を、それぞれ（１００−ａ２）、ａ２（ａ２は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ２≦２５とすることが好適である。
【００６０】
非磁性層４４を、ＣｕＰｔよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｔの組成比を、それぞれ（１００−ａ３）、ａ３（ａ３は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ３≦２０とすることが好適である。
【００６１】
非磁性層４４を、ＣｕＲｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ４）、ａ４（ａ４は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、３≦ａ４≦１５とすることが好適である。
【００６２】
非磁性層４４を、ＣｕＮｉよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｎｉの組成比を、それぞれ（１００−ａ５）、ａ５（ａ５は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、２５≦ａ５≦５０とすることが好適である。
【００６３】
非磁性層４４を、ＣｕＲｈよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｈの組成比を、それぞれ（１００−ａ６）、ａ６（ａ６は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲が、７≦ａ６≦２０とすることが好適である。
【００６４】
スピンバルブ膜４０について、電気化学的手法を用いた腐食試験を行い、腐食試験前後における磁気抵抗の変化について測定すると共に、腐食試験後に表面観察を行い、腐食の発生の有無について調べた。
なお、本腐食試験においては、標準水素電極（ＳＨＥ：Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を照合電極として、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸させたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位を測定するものとした。
【００６５】
ところで腐食電位は、溶液の種類や濃度によって変化する。特に、金属や合金の腐食電位は、Ｃｌとの反応の有無によって大きく変化する。したがって、本腐食試験においては、高温高湿下、海水雰囲気中等の厳しい環境下における腐食の発生に関して着目し、これを回避するべく、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液を用いた場合の分極曲線を測定した。
所定のサンプルを用いて測定した分極曲線を図６に示す。この分極曲線において、サンプル側電極における電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２以上流れたときの分極曲線から外挿した値の電位を腐食電位と定義した（参考文献：スピンバルブ材料の物性、及川  悟ら、電子情報通信学会  ＭＲ９６−９１（１９９７−０１）ｐｐ２１〜２８）。
【００６６】
また、本腐食試験においては、参照電極としてＡｇ・ＡｇＣｌを用い、測定電極としてＰｔを用い、室温（約２０℃）での腐食電位の測定を行った。そして、測定された腐食電位から標準水素電極（ＳＨＥ）への補正を行い、これを本腐食試験における腐食電位とした。なお、測定時の電位上昇速度は、約０．５ｍＶ／ｓｅｃである。単層膜のサンプルの膜厚は約１００ｎｍであり、ＮａＣｌ溶液のｐＨは７であった。
【００６７】
また、腐食電位及び腐食試験前後の抵抗変化については、膜特性を調べるため、スピンバルブ膜４０を構成する各層の単層膜での測定、あるいは局部電池効果等を考慮した膜の相性を調べるため、スピンバルブ膜４０の要部となる磁化固定層４３及び磁化自由層４５を非磁性層４４を介して積層した積層膜での測定、あるいはスピンバルブ膜４０の各層を積層した積層膜での測定のうち、いずれの方法により測定されたものであってもよい。なお、ここでは、スピンバルブ膜４０を構成する各層の単層膜での測定により腐食電位及び腐食試験前後の抵抗変化を求めた。
【００６８】
また、表面観察においては、上述した単層膜での試験、並びに局部電池効果を考慮して、腐食電位の高い金属、例えばＡｕからなる下地膜上に各層を積層した積層膜での試験を行った。これは、局部電池効果によってＡｕと接する積層膜の方が単層膜よりも腐食が発生しやすい傾向にあるためである。
【００６９】
図５（ａ）、（ｂ）に示した構成を有するスピンバルブ膜について、材料組成や膜厚を変化させて種々のサンプルを作製し、これらについてそれぞれ測定した腐食電位と腐食試験前後の抵抗変化との関係、並びに腐食試験前後の表面観察結果を図７に示す。なお、図７において、○は表面に腐食による変化が生じなかった場合を示し、△は表面に僅かに変色が発生した場合を示し、×は表面に腐食が発生した場合を示す。
【００７０】
図７に示すように、腐食試験前後の抵抗変化及び表面観察結果は、腐食電位＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕を境にして、大きく変化することがわかる。すなわち、腐食電位が＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となるときは、スピンバルブ膜４０の表面に腐食の発生が確認されず、腐食試験前後の抵抗変化も殆ど無い。
一方、腐食電位が＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕よりも低くなると、スピンバルブ膜４０の表面に腐食が発生し、腐食試験前後の抵抗変化が急激に増加した。さらに腐食電位が低くなると、抵抗測定が不可能な状態まで腐食が進行した。
具体的に、図５（ａ）に示すボトム型積層フェリ型スピンバルブ膜４０ａについて、Ｔａ／ＰｔＭｎ／ＣｏＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＮｉＦｅ／ＣｕＡｕ／ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ／Ｔａ（ここでの反強磁性結合層Ｒｕの膜厚は０．８ｎｍ）の構成を有するサンプルを作製し、腐食電位と腐食試験前後の抵抗変化の測定を行い、かつ腐食試験前後の表面観察を行ったところ、腐食電位が＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となり、表面に腐食の発生が見られず、腐食試験前後の抵抗変化も殆ど無いことが確認され、優れた耐食性が得られたことがわかった。
【００７１】
上述したことから、スピンバルブ膜４０においては、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位は、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となることが好ましい。これにより、ＧＭＲヘッドではスピンバルブ膜の腐食の発生が回避され、高い磁気抵抗変化率が維持される。
【００７２】
次に、スピンバルブ膜を構成する非磁性層４４を、Ａｕ、ＣｕＡｕ、ＣｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＲｕ、ＣｕＮｉ、ＣｕＲｈのいずれかにより形成した場合の、材料組成比と腐食電位との関係について調べた。
【００７３】
〔非磁性層をＡｕ、又はＣｕＡｕにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＡｕの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕の測定結果を図８に示す。
【００７４】
図８に示すように、Ｃｕに対するＡｕの割合と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｃｕに対するＡｕの添加量が増加すると、腐食電位が高くなるという関係があることが確認され、Ａｕの添加量を２５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となることがわかった。
【００７５】
次に、非磁性層４４をＣｕＡｕにより構成した場合について、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の電気抵抗の変化と表面観察結果を図９に示した。なお、図９において○は表面に腐食が確認されなかった場合を示し、■は表面に腐食の発生が確認された場合を示す。
【００７６】
図９に示すように非磁性層４４をＣｕＡｕにより形成する場合には、腐食試験前後の抵抗変化率の測定結果及び表面観察結果から、Ａｕを２５原子％以上添加することにより、腐食試験前後における抵抗変化率が抑制され、かつ表面観察においても腐食の発生が確認されず、優れた耐食性が得られることがわかった。
【００７７】
なお、非磁性層４４をＣｕＡｕにより構成した場合には、Ａｕの添加量を低減化した方が磁気抵抗効果率が高い。
上述したことから、Ｃｕ、Ａｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ１）、ａ１（但しａは、原子％を表す。）としたとき、その組成範囲は、２５≦ａ１≦１００とすることが好ましく、さらには２５≦ａ１≦７５、さらには２５≦ａ１≦４５であることが望ましい。これによりＧＭＲヘッド２０の媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合においても、非磁性層４４の腐食の発生を防ぎ、優れた耐食性と優れた磁気抵抗効果を得ることが可能となる。
【００７８】
〔非磁性層をＣｕＰｄにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＰｄの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕の測定結果を図１０に示す。
【００７９】
図１０に示すように、Ｃｕに対するＰｄの添加量と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｐｄの添加量を５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となった。
【００８０】
次に、非磁性層４４をＣｕＰｄにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の抵抗変化率、表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１１に示した。
なお、図１１においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００８１】
図１１に示すように、非磁性層４４をＣｕＰｄにより形成した場合には、腐食試験の前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｐｄを５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず優れた耐食性が得られることが分かった。
【００８２】
なお、図１１中◆に示すように、ＣｕＰｄの電気抵抗は、Ｐｄの添加量の増加に伴い高くなることがわかる。Ｐｄの添加量が２５原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に大きくなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｐｄの添加量は２５原子％以下、更には２０原子％以下程度に選定することが望ましい。
上述したことから、非磁性層４４をＣｕＰｄにより形成したものとする場合には、Ｃｕ、Ｐｄの組成比を、それぞれ（１００−ａ２）、ａ２（ａ２は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ２≦２５とすることが好適である。
【００８３】
〔非磁性層をＣｕＰｔにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＰｔの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕の測定結果を図１２に示す。
【００８４】
図１２に示すように、Ｃｕに対するＰｔの添加量を５原子％以上とすることにより、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となった。
【００８５】
次に、非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の抵抗変化率、表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１３に示した。
なお、図１３において、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００８６】
図１３に示すように、非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合においては、上述した腐食試験の前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｐｔを５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることがわかった。
【００８７】
スピンバルブ膜４０においては、反強磁性層４２は磁化固定層４３と交換結合しなければならず、そのために反強磁性層４２にＰｔＭｎを用いる場合には規則化アニールが必要となる。
非磁性層４４をＣｕＰｔにより構成した場合には、Ｐｔを２０原子％よりも多くすると、ＣｕＰｔは上記規則化アニールによって正方晶へ転移する。
また、図１３中◆に示すように、ＣｕＰｔの電気抵抗は、Ｐｔの添加量の増加に伴い大きくなる。Ｐｔの添加量が２０原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に大きくなり、磁気抵抗効果が低下する。このことから、電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｐｄの添加量は２０原子％以下、更には１５原子％以下程度に選定することが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＰｔにより形成する場合には、Ｃｕ、Ｐｔの組成比を、それぞれ（１００−ａ３）、ａ３（ａ３は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、５≦ａ３≦２０とすることが好適である。
【００８８】
〔非磁性層をＣｕＲｕにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＲｕの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕の測定結果を図１４に示す。
【００８９】
図１４に示すように、Ｃｕに対するＲｕの添加量が増加すると、腐食電位が高くなるという関係にあり、Ｒｕの添加量を３原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となることがわかった。
【００９０】
次に、非磁性層４４をＣｕＲｕにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の抵抗変化、表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を、図１５に示した。なお、図１５においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００９１】
図１５に示すように非磁性層４４をＣｕＲｕにより形成した場合には、腐食試験の前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｒｕを３原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【００９２】
なお、図１５中◆に示すように、ＣｕＲｕの電気抵抗はＲｕの添加量の増加に伴い高くなる。
Ｒｕの添加量が１５原子％よりも多くなると、非磁性層４４の電気抵抗がスピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に高くなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｒｕの添加量は１５原子％以下、更には１０原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＲｕよりなるものとする場合には、Ｃｕ、Ｒｕの組成比を、それぞれ（１００−ａ４）、ａ４（ａ４は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は、３≦ａ４≦１５とすることが好適である。
【００９３】
〔非磁性層をＣｕＮｉにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＮｉの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕の測定結果を図１６に示す。
図１６に示すように、Ｃｕに対するＮｉの添加量と腐食電位とは略比例関係にあり、Ｎｉの添加量を２５原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となった。
【００９４】
次に、非磁性層４４をＣｕＮｉにより構成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の抵抗変化、表面観察結果、及び非磁性層の電気抵抗を図１７に示す。
なお、図１７においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。なお電気抵抗は非磁性層４４をＣｕにより構成した場合と比較して数値化した。
【００９５】
図１７に示すように非磁性層４４をＣｕＮｉにより形成した場合には、腐食試験前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｎｉを２５原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【００９６】
また、図１７中◆に示すように、ＣｕＮｉの電気抵抗は、Ｎｉの添加量の増加に伴い高くなることがわかる。
Ｎｉの添加量が５０原子％よりも多いと、非磁性層４４の電気抵抗が、スピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度に高くなり磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｎｉの添加量は５０重量％以下、更には４５原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＮｉにより形成する場合には、Ｃｕ、Ｎｉの組成比を、それぞれ（１００−ａ５）、ａ５（ａ５は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲は２５≦ａ５≦５０とすることが好適である。
【００９７】
〔非磁性層をＣｕＲｈにより形成した場合〕
Ｃｕに対するＲｈの添加量を変化させた際の非磁性層４４の標準水素電極に対する腐食電位〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕の測定結果を図１８に示す。
図１８に示すように、Ｒｈの添加量を７原子％以上とすることによって、上述した標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となる。
【００９８】
次に、非磁性層４４をＣｕＲｈにより形成した場合において、上述した腐食試験前後における非磁性層４４の抵抗変化と表面観察結果を図１９に示し、Ｒｈの添加量と電気抵抗との関係を図２０に示した。
なお、図１９においては、○は表面に変化が生じなかった場合を示し、■は、表面に腐食が発生した場合を示す。図２０における電気抵抗はＣｕとの比率で表した。
【００９９】
図１９に示すように非磁性層４４をＣｕＲｈにより構成した場合には、腐食試験前後の抵抗変化の測定結果及び表面観察結果から、Ｒｈを７原子％以上添加することにより、腐食が発生せず、優れた耐食性が得られることが分かった。
【０１００】
なお、図２０中◆に示すように、ＣｕＲｈの電気抵抗は、Ｒｈの添加量の増加に伴い高くなる。Ｒｈの添加量が２０原子％を超えると、非磁性層４４の電気抵抗が、非磁性層４４をＣｕのみで構成させた場合に比較して極めて大きくなり、スピンバルブ膜の実用上の支障を来たす程度となって磁気抵抗効果が低下する。このことから、更に電気抵抗値を実用上良好な値となるように低減化するためには、Ｒｈの添加量は２０原子％以下程度とすることが望ましい。
上述したように、非磁性層４４をＣｕＲｈにより形成する場合には、ＣｕとＲｈとの組成比を、それぞれ（１００−ａ６）、ａ６（ａ６は、原子％を表す。）としたとき、組成範囲が、７≦ａ６≦２０とすることが好適である。
【０１０１】
なお非磁性層４４は、上述したような組成比からなるＣｕ合金又はＡｕに、Ａｕ、Ａｌ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄ，Ｒｈ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｒｕから選ばれる少なくとも一種または二種以上の元素が添加されたものであってもよい。
【０１０２】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に示したスピンバルブ膜を構成する磁化固定層４３Ａ、磁化固定層４３Ｂ、及び磁化自由層４５について説明する。
磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５は、優れた耐食性を示し、かつ良好な軟磁気特性を示す材料により構成されているものとし、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ、及び磁化自由層４５の一部又は全てが、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅのいずれか、あるいは両方からなるものとする。
また、磁化自由層４５は、これらの合金を積層した積層構造、もしくはこれらの合金と、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等からなる非磁性膜とを交互に積層した積層フェリ構造としてもよい。
【０１０３】
磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ、及び磁化自由層４５をＮｉＦｅ、又はＣｏＮｉＦｅにより形成し、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を変化させたサンプルを作製し、各サンプルについて、上述した方法と同様に濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液を用いて腐食試験を行い、腐食試験後に表面観察を行い、腐食の発生の有無について調べた。
【０１０４】
図２１に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を変化させた際の腐食試験の評価結果を示す。なお図２１中、○は表面に腐食の発生がなく、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸したときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上となった場合を示し、●は表面に腐食が発生した場合を示す。
【０１０５】
また、■は保磁力Ｈｃが１０Ｏｅ（７９６Ａ／ｍ）よりも高くなる場合を示し、▲は、ｂｃｃ相（体心立方構造）となる場合を示す。なお、Ｈｃ＞１０Ｏｅとなる場合は保磁力の増加によって磁気抵抗効果が劣化する。
また、ＮｉＦｅまたはＣｏＮｉＦｅは、共にｆｃｃ相（面心立方構造）である方が磁気抵抗効果は高くなる。一方、他の結晶構造となる場合には、界面での格子の不整合が生じ、磁気抵抗効果が劣化する。また、ｆｃｃ相とｂｃｃ相とが混在する場合も、界面での格子の不整合が生じ、磁気抵抗効果が劣化する。
【０１０６】
図２１に示すように、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｃｏの含有量が７５原子％よりも大きく、Ｎｉの含有量が１５原子％よりも小さいと、磁化固定層４３及び磁化自由層４５に腐食が発生しやすくなることがわかった。また、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｎｉの含有量が９５原子％よりも大きくなり、Ｆｅの含有量が５原子％よりも小さくなると、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５の保磁力Ｈｃが大きくなり、磁気抵抗効果が劣化することがわかった。
また、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに対して、Ｆｅの含有量が４０原子％よりも大きくなると、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５に腐食が発生しやすくなることがわかった。
【０１０７】
上述したことから、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５を、ＦｅＮｉ又はＣｏＮｉＦｅにより形成する場合には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比を、それぞれｂ、ｃ、ｄ（ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ原子％を表す。）としたときに、その組成範囲が、０≦ｂ≦７５、１５≦ｃ≦９５、５≦ｄ≦４０（ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００原子％）とすることが好適である。
【０１０８】
すなわち、磁化固定層４３及び磁化自由層４５においては、図２２に示すように、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が、点Ａ（Ｃｏ＝０原子％、Ｎｉ＝９５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｂ（Ｃｏ＝０原子％、Ｎｉ＝６０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｃ（Ｃｏ＝４５原子％、Ｎｉ＝１５原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｄ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝１５原子％、Ｆｅ＝１０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の５点で囲まれた実線の範囲内にあることが好ましい。このような組成比に選定することにより、磁気テープ２と摺動される媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合であっても、スピンバルブ膜を構成する磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５の腐食の発生を防止することができる。
【０１０９】
さらに、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５において、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成範囲が、２０≦ｂ≦７５、２０≦ｃ≦７５、５≦ｄ≦４０となる、すなわち、図２２中の点Ｆ（Ｃｏ＝２０原子％、Ｎｉ＝７５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、点Ｇ（Ｃｏ＝２０原子％、Ｎｉ＝４０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｈ（Ｃｏ＝４０原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝４０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の４点で囲まれた破線の範囲内にあることが好ましい。
これにより、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０においては、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５が優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗効果率を維持することが可能であると共に、特にＣｏの割合が増すことによって磁気抵抗変化率を高めることが可能である。
【０１１０】
さらにまた、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成範囲が、４０≦ｂ≦７５、２０≦ｃ≦６５、５≦ｄ≦３０となる、すなわち、図２２中、点Ｉ（Ｃｏ＝３０原子％、Ｎｉ＝６５原子％、Ｆｅ＝５原子％）、Ｊ点（Ｃｏ＝３０原子％、Ｎｉ＝４０原子％、Ｆｅ＝３０原子％）、点Ｋ（Ｃｏ＝５０原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝３０原子％）、点Ｅ（Ｃｏ＝７５原子％、Ｎｉ＝２０原子％、Ｆｅ＝５原子％）の４点で囲まれた範囲内にあるものとすることにより、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５が優れた耐食性を示し、かつ高い磁気抵抗効果率を維持することが可能であると共に、優れた耐食性と高い磁気抵抗効果率とを高次元でバランスさせることが可能となる。
【０１１１】
また、スピンバルブ膜を構成する磁化自由層４５及び磁化固定層４３Ａ、４３Ｂは、ＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅ以外に、優れた耐食性をもつＣｏ系アモルファスや、微結晶合金を適用してもよい。
【０１１２】
なお、上述したスピンバルブ膜４０を構成する磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５は、上述した組成比を有するＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅに、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｒｕから選ばれる少なくとも一種または二種以上の元素が添加されていてもよい。
【０１１３】
また、上述した組成比を有するＮｉＦｅ、又はＣｏＮｉＦｅである磁化固定層４３Ａ、４３Ｂ及び磁化自由層４５は、スピンバブル４０においてそれそれ異なっていてもよく、また、複数の組合せによって構成されていてもよい。
【０１１４】
上述したような条件を満足するスピンバルブ膜４０として、具体的には、例えば下地層４１となるＴａと、磁化自由層４５となるＮｉ８０Ｆｅ２０及びＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、非磁性層となるＣｕ７０Ａｕ３０と、磁化固定層４３ＡとなるＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、反強磁性結合層４７となるＲｕ、磁化固定層４３ＢとなるＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０、反強磁性層４２となるＰｔＭｎと、保護層４６となるＴａとが順次積層されてなるスピンバルブ膜４０を備える構成としたところ、優れた耐食性を示し、磁気テープと摺動される媒体摺動面２０ａに保護膜を形成しない場合であっても、高温高湿下や海水雰囲気中において腐食等の発生を防止することができ、磁気テープ２に対する適切な再生動作を行うことが可能であることが確認できた。
このときのＧＭＲヘッド２０のトラック幅Ｔｗは０．７μｍとした。
特に、ヘリカルスキャン方式を用いた磁気テープ装置１において、このようなＧＭＲヘッドを再生用磁気ヘッド１２ａ、１２ｂとして適用したところ、優れた耐食性を得ることができた。
【０１１５】
次に、スピンバルブ膜において、磁化固定層に介在されている反強磁性結合層４７について記述する。
反強磁性結合層４７は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びこれらの合金からなる群から選択された材料により形成されているものとする。
【０１１６】
反強磁性結合層４７をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒによって形成したサンプルを作製し、これらについて、上述したような、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ水溶液による腐食試験を行った。これらのサンプルの腐食試験後の表面の腐食評価と、ＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位を、下記表１に示す。
なお、測定に用いた上記ＮａＣｌ溶液のｐＨ値は７．０であった．ＮａＣｌ溶液における腐食試験は上述したような、局部電池効果を考慮して、Ａｕとの二層膜の組合せにより行った。なお、サンプルの膜厚は約１００ｎｍとした。
【０１１７】
【表１】
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【０１１８】
表１に示すように、反強磁性結合層４７をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒによって形成したサンプル１〜３においては、いずれも目視試験により表面に腐食が確認されず、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位が＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上であり、また腐食試験前後における抵抗変化がなく、極めて耐食性に優れていることがわかった。
【０１１９】
なお、反強磁性層結合層４７はＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、及びこれらの合金からなる群から選択された材料に、Ａｌ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄ，Ｇａ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒから選ばれる少なくとも一種または二種以上の元素が添加されたものであってもよい。
【０１２０】
反強磁性結合層４７の膜厚は、０．３〜１．５ｎｍであることが好ましく、更には、０．５〜１．１ｎｍであることが望ましい。反強磁性結合膜４７の膜厚が０．３ｎｍ未満であると、磁化固定層４３Ａ、４３Ｂが反強磁性的に交換結合しなくなる。一方、反強磁性結合層４７が１．５ｎｍよりも厚く形成されていると、反強磁性的に交換結合しなくなり、ノイズの原因となる。
【０１２１】
なお、本発明は、例えば磁気抵抗効果型磁気ヘッド上に、電磁誘導を利用したインダクティブ型磁気ヘッドが積層されてなる複合型磁気ヘッドにも適用可能である。
また、本発明は、絶縁層を介して一対の磁性層を積層し、一方の磁性層から他方の磁性層に流れるトンネル電流のコンダクタンスが一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する磁気トンネル接合素子を備える磁気トンネル効果型磁気ヘッドにも適用可能である。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、スピンバルブ膜の磁化固定層を、積層フェリ固定層とした構成を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関し、高記録密度化にともないトラック幅を狭くし磁化自由層を薄くしたときも、磁化固定層からの漏洩磁界を抑制することができ、さらには、スピンバルブ膜を構成し磁化固定層に介在されている反強磁性結合層の材料を選定し、スピンバルブ膜について、濃度０．１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液中に液浸されたときに測定される標準水素電極に対する腐食電位を、＋０．４〔Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ〕以上であるものとしたことにより、優れた耐食性が実現でき、かつ高い磁気抵抗効果を得られ、テープストリーマに適用する場合において、磁気記録媒体と摺接される面に保護膜を形成しなくても、優れた耐食性が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気テープ用の記録再生装置の概略平面図を示す。
【図２】記録再生装置を構成するヘッドドラムの概略斜視図を示す。
【図３】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの概略斜視図を示す。
【図４】ＧＭＲヘッドを媒体摺接面側から見た端面図を示す。
【図５】（ａ）  ボトム型積層フェリ型スピンバルブ膜の概略断面図を示す。
（ｂ）  トップ型積層フェリ型スピンバルブ膜の概略断面図を示す。
【図６】腐食電位の定義についての説明図を示す。
【図７】腐食電位と腐食試験前後の抵抗変化率との関係、及び表面観察結果を示す。
【図８】非磁性層をＡｕ、ＣｕＡｕとしたときの組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図９】非磁性層をＣｕＡｕとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率、表面観察結果を示す。
【図１０】非磁性層をＣｕＰｄとしたときの組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１１】非磁性層をＣｕＰｄとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１２】非磁性層をＣｕＰｔとしたときの組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１３】非磁性層をＣｕＰｔとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１４】非磁性層をＣｕＲｕとしたときの組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１５】非磁性層をＣｕＲｕとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率と表面観察結果、電気抵抗測定結果の特性図を示す。
【図１６】非磁性層をＣｕＮｉとしたときの組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１７】非磁性層をＣｕＮｉとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率、表面観察結果、電気抵抗測定結果との関係図を示す。
【図１８】非磁性層をＣｕＲｈとしたときの組成比と標準水素電極に対する腐食電位との関係を示す。
【図１９】非磁性層をＣｕＲｈとしたときの組成比と、腐食試験前後の抵抗変化率、表面観察結果の特性図を示す。
【図２０】非磁性層をＣｕＲｈとしたときの組成比と電気抵抗の特性図を示す。
【図２１】磁化固定層及び磁化自由層に関して、組成比を変化させた場合の腐食試験結果を示す。
【図２２】磁化固定層及び磁化自由層に関して、腐食を効果的に防止する好適な組成比の範囲を示す。
【符号の説明】
１……磁気テープ装置、２……磁気テープ、３……供給リール、４……巻取リール、５ａ〜５ｆ……ガイドローラ、５ｇ……ピンチローラ、６……キャップスタン、６ａ……キャップスタンモータ、７……ヘッドドラム、８……駆動モータ、９……回転ドラム、１０……固定ドラム、１１ａ，１１ｂ……記録用磁気ヘッド、１２ａ，１２ｂ……再生用磁気ヘッド、２０……ＧＭＲヘッド、２１……第１のコア部材、２２……保護膜、２３……第２のコア部材、２４，２５……磁気シールド層、２６……ギャップ層、２７……ＧＭＲ素子、２８ａ，２８ｂ……永久磁石膜、２９ａ，２９ｂ……低抵抗化膜、３０ａ，３０ｂ……導体部、３１ａ，３１ｂ……外部接続用端子、４０……スピンバルブ膜、４１……下地層、４２……反強磁性層、４３Ａ……磁化固定層、４３Ｂ……磁化固定層、４４……非磁性層、４５……磁化自由層、４６……保護層、４７……反強磁性結合層
【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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【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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