(57)【要約】【課題】  磁化固定層を積層フェリ構造とすることなく、この磁化固定層からの漏洩磁界を小さくする。【解決手段】  反強磁性層５２と、反強磁性層５２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５３と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層５５と、磁化固定層５３と磁化自由層５５との間を磁気的に隔離する非磁性層５４とが積層されてなるスピンバルブ膜５０と、スピンバルブ膜５０の磁化自由層５５に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜５７ａ，５７ｂと、スピンバルブ膜５０にセンス電流を供給する電極膜５８ａ，５８ｂとを備え、スピンバルブ膜５０を構成する反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくする。【選択図】  図１０
2005302846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と、上記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るスピンバルブ膜と、
上記スピンバルブ膜の磁化自由層に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜と、
上記スピンバルブ膜にセンス電流を供給する電極膜とを備え、
上記スピンバルブ膜は、上記反強磁性層及び上記磁化固定層のハイト長方向の寸法が上記磁化自由層のハイト長方向の寸法よりも大きいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
上記反強磁性層及び上記磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記磁化自由層のハイト長方向の寸法の１．０５倍以上、１．５倍以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
上記磁化固定層は、非磁性絶縁層を挟んでハイト長方向の一方側に位置する第１の磁化固定層と他方側に位置する第２の磁化固定層とに分割されており、
上記第１の磁化固定層と上記第２の磁化固定層とは、上記反強磁性層との間で働く交換結合磁界により互いに同一方向に磁化が固定されていることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
上記非磁性層を挟んで上記磁化自由層と対向配置される上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記磁化自由層のハイト長方向の寸法と略同一であることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
上記非磁性絶縁層のハイト長方向の寸法は、上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法の０．３倍以下であることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
上記第２の磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法の０．５倍以上、３倍以下であることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
上記反強磁性層は、非磁性絶縁層を挟んでハイト長方向の一方側に位置する第１の反強磁性層と他方側に位置する第２の反強磁性層とに分割されていることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果素子を用いて、当該磁気記録媒体に記録された信号の読み出しを行う磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
上記磁気抵抗効果素子は、反強磁性層と、上記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、上記磁気記録媒体からの信号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るスピンバルブ膜と、
上記スピンバルブ膜の磁化自由層に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜と、
上記スピンバルブ膜にセンス電流を供給する電極膜とを備え、
上記スピンバルブ膜は、上記反強磁性層及び上記磁化固定層のハイト長方向の寸法が上記磁化自由層のハイト長方向の寸法よりも大きいことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項９】
上記反強磁性層及び上記磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記磁化自由層のハイト長方向の寸法の１．０５倍以上、１．５倍以下であることを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１０】
上記磁化固定層は、非磁性絶縁層を挟んでハイト長方向の一方側に位置する第１の磁化固定層と他方側に位置する第２の磁化固定層とに分割されており、
上記第１の磁化固定層と上記第２の磁化固定層とは、上記反強磁性層との間で働く交換結合磁界により互いに同一方向に磁化が固定されていることを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１１】
上記非磁性層を挟んで上記磁化自由層と対向配置される上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記磁化自由層のハイト長方向の寸法と略同一であることを特徴とする請求項１０記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１２】
上記非磁性絶縁層のハイト長方向の寸法は、上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法の０．３倍以下であることを特徴とする請求項１１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１３】
上記第２の磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法の０．５倍以上、３倍以下であることを特徴とする請求項１１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１４】
上記反強磁性層は、非磁性絶縁層を挟んでハイト長方向の一方側に位置する第１の反強磁性層と他方側に位置する第２の反強磁性層とに分割されていることを特徴とする請求項１０記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１５】
磁気テープを走行させるテープ走行手段と、
上記テープ走行手段により走行される磁気テープに摺接しながら、当該磁気テープに記録された信号の読み出しを行う磁気抵抗効果型磁気ヘッドとを備え、
上記磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、上記磁気テープからの信号磁界を検出する磁気抵抗効果素子を備え、
上記磁気抵抗効果素子は、反強磁性層と、上記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、上記磁気記録媒体からの信号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るスピンバルブ膜と、
上記スピンバルブ膜の磁化自由層に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜と、
上記スピンバルブ膜にセンス電流を供給する電極膜とを有し、
上記スピンバルブ膜は、上記反強磁性層及び上記磁化固定層のハイト長方向の寸法が上記磁化自由層のハイト長方向の寸法よりも大きいことを特徴とする磁気テープ装置。
【請求項１６】
上記反強磁性層及び上記磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記磁化自由層のハイト長方向の寸法の１．０５倍以上、１．５倍以下であることを特徴とする請求項１５記載の磁気テープ装置。
【請求項１７】
上記磁化固定層は、非磁性絶縁層を挟んでハイト長方向の一方側に位置する第１の磁化固定層と他方側に位置する第２の磁化固定層とに分割されており、
上記第１の磁化固定層と上記第２の磁化固定層とは、上記反強磁性層との間で働く交換結合磁界により互いに同一方向に磁化が固定されていることを特徴とする請求項１５記載の磁気テープ装置。
【請求項１８】
上記非磁性層を挟んで上記磁化自由層と対向配置される上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記磁化自由層のハイト長方向の寸法と略同一であることを特徴とする請求項１７記載の磁気テープ装置。
【請求項１９】
上記非磁性絶縁層のハイト長方向の寸法は、上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法の０．３倍以下であることを特徴とする請求項１８記載の磁気テープ装置。
【請求項２０】
上記第２の磁化固定層のハイト長方向の寸法は、上記第１の磁化固定層のハイト長方向の寸法の０．５倍以上、３倍以下であることを特徴とする請求項１８記載の磁気テープ装置。
【請求項２１】
上記反強磁性層は、非磁性絶縁層を挟んでハイト長方向の一方側に位置する第１の反強磁性層と他方側に位置する第２の反強磁性層とに分割されていることを特徴とする請求項１７記載の磁気テープ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンバルブ膜を用いる磁気抵抗効果素子、そのような磁気抵抗効果素子を用いて磁気記録媒体に記録された信号の読み出しを行う磁気抵抗効果型磁気ヘッド、並びにそのような磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いて磁気テープに対する信号の再生動作を行う磁気テープ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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】
また、ＭＲ素子としては、従来より異方性磁気抵抗効果（以下、ＡＭＲ効果という。）を利用したものが使用されているが、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いる。
【０００４】
そこで、より大きなＭＲ比を示すＭＲ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。）が注目されている。この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方向の相対角度に依存して変化する巨大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲ効果という。）を利用したものである。
【０００５】
具体的に、このＧＭＲ素子は、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てなるスピンバルブ膜を有し、このスピンバルブ膜の両端部には、磁化自由層に縦バイアス磁界を印加する一対の永久磁石膜と、このスピンバルブ膜にセンス電流を供給する一対の電極膜とが設けられている。
【０００６】
この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。
【０００７】
したがって、このＧＭＲ素子を備えるＭＲヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）では、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、磁気記録媒体に記録された信号を読み出すことが可能となっている。
【０００８】
ところで、このスピンバルブ膜を利用したＧＭＲ素子では、スピンバルブ膜のＧＭＲ比を(ΔR/R)GMRとし、スピンバルブ膜の抵抗値をRGMRとし、スピンバルブ膜の抵抗変化量ΔRGMRの最大値をΔRGMRMAXとし、また、図２０に模式的に示す磁化固定層２０１の磁化方向ＭＰ及び磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦをトラック幅方向と直交するハイト長方向に傾ける角度を、それぞれθＰ，θＦとしたときに、このスピンバルブ膜の抵抗変化量ΔRGMRは、下記に示す式（１）で表すことができる。
【０００９】
【数１】
2005302846.tif 000003
【００１０】
ここで、磁化固定層２０１の磁化方向ＭＰは、通常、反強磁性層との間で働く交換結合磁界によってハイト長方向に平行な方向、すなわち角度θＰが９０゜となる方向に固定されている。したがって、上記式（１）の右辺の項｛１−cos(θＰ−θＦ)／２｝は、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦを傾ける角度θＦによって、図２１のような変化を示すことになる。
【００１１】
このことから、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときに、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦを、永久磁石膜からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向に平行な方向、すなわち角度θＦが０゜となる方向に設定しておけば、この磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときを、上記式（１）に示す抵抗変化量ΔRGMRが０となる基準位置（以下、この抵抗変化量ΔRGMRが０となるときの角度θＦの値を動作点という。）とすることができる。そして、このスピンバルブ膜を用いたＧＭＲ素子では、図２２に示すように、外部磁界に応じて磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦの角度θＦが変化するとき、例えば実質的な動作範囲である−６０゜＜θＦ＜６０゜の角度範囲内で線形に近く且つ対称性に優れた上記式（１）に示す抵抗変化量ΔRGMRを得ることができる。
【００１２】
ところで、このスピンバルブ膜を用いたＧＭＲ素子では、図２３に示すように、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときに、磁化自由層２０２に対して、スピンバルブ膜を流れるセンス電流Isによって生じる電流磁界Hiや、磁化固定層２０１からの漏洩磁界Hd、磁化固定層２０１との間で働く層間交換結合磁界Hf等が、信号磁界と平行な若しくは反平行なバイアス磁界Hsとして印加されることになる。
【００１３】
このため、スピンバルブ膜を用いたＧＭＲ素子では、これらバイアス磁界Hsの影響によって、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときでも、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦの角度θＦが０゜とはならない。したがって、これらバイアス磁界Hsの影響を最小限とするためには、下記に示す条件式（２）を満足する必要がある。
【００１４】
【数２】
2005302846.tif 000004
【００１５】
通常、このスピンバルブ膜を用いたＧＭＲ素子では、磁化固定層２０１からの漏洩磁界Hdが他のバイアス磁界成分Hi，Hfに比べて充分大きいために、この磁化固定層２０１からの漏洩磁界Hdを打ち消すように他のバイアス磁界成分Hi，Hfの磁化方向が反平行となる向きに設定される。
【００１６】
しかしながら、磁化固定層２０１との間で働く層間交換結合磁界Hfは、スピンバルブ膜を構成する各層の材質や膜厚、これら各層の界面構造等に大きく依存するために、あまり大きな値（例えば２０Ｏｅ以上）を同一基板上で均一に設定することは困難である。むしろ、できる限り小さな値（０Ｏｅに近い値）とする方が製造プロセス的には都合がよい。さらに、スピンバルブ膜を流れるセンス電流Isによって生じる電流磁界Hiも、このスピンバルブ膜を流れるセンス電流Isの最大許容値により制限されるために、無条件に大きくすることは不可能である。
【００１７】
したがって、このスピンバルブ膜を用いたＧＭＲ素子では、磁化固定層２０１からの漏洩磁界Hdに対して他のバイアス磁界成分Hi，Hfの磁化方向を反平行となる向きに設定したとしても、この磁化固定層２０１からの漏洩磁界Hdを充分に打ち消すことができず、依然として下記式（３）に示すような磁化固定層２０１からの漏洩磁界Hdの方向にバイアス磁界Hsが残ってしまうことになる。但し、下記式（３）中に示すバイアス磁界Hsは、ここでは磁化固定層２０１からの漏洩磁界Hdと同じ方向を正の値として定義している。
【００１８】
【数３】
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【００１９】
以上のことから、従来のスピンバルブ膜を用いたＧＭＲ素子では、図２４に模式的に示すように、上述したバイアス磁界Hsの影響によって、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときに、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦの角度θＦが０゜とはならずに、トラック幅方向に平行な方向から幾分ずれてしまう、すなわちこの磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦの角度θＦが特定の角度−θＳ（θＳ＞０゜）だけ傾いた状態となる。
【００２０】
この場合、上述したスピンバルブ膜の動作点は、０゜ではなく−θＳとなるため、上記式（１）に示すスピンバルブ膜の抵抗変化量ΔRGMRは、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときに、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦの角度θＦが−θＳとなることによって、図２５のような変化を示すことになり、その対称性が悪化するといった問題が発生してしまう。
【００２１】
このような問題を回避するため、下記に示す特許文献１には、上述した磁化固定層２０１を単一の強磁性体膜ではなく、薄い反強磁性ＡＦ結合膜によって分離された少なくとも２つの反強磁性体膜を含む積層フェリ構造とすることが提案されている。
【００２２】
この積層フェリ構造を採用したＧＭＲ素子では、磁化固定層２０１を構成する２つの反強磁性体膜の磁気モーメントが互いに反平行となり、互いの磁気モーメントが相互に打ち消し合うことで、上述した磁化固定層２０１からの漏洩磁界を０若しくはそれに近い値にまで小さくすることが可能であり、上述したスピンバルブ膜の動作点がずれる問題を回避することが可能である。
【００２３】
しかしながら、磁化固定層２０１を単一の強磁性体膜ではなく、このような膜を重ねた積層フェリ構造とした場合には、積層数の増加による製造プロセスの複雑化や、スピンバルブ膜の総合的な膜厚増加を招くといった新たな問題が発生することになる。
【００２４】
【特許文献１】特許第２７８６６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、磁化固定層を積層フェリ構造とすることなく、この磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界を小さくすることを可能とした磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明は、そのような磁気抵抗効果素子を用いることによって、磁気記録媒体に記録された信号の読み出しを適切に行うことを可能とした磁気抵抗効型磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【００２７】
また、本発明は、そのような磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いることによって、磁気テープに対する再生動作を適切に行うことを可能とした磁気テープ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】
【００２８】
この目的を達成するために、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、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てなるスピンバルブ膜と、スピンバルブ膜の磁化自由層に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜と、スピンバルブ膜にセンス電流を供給する電極膜とを備え、スピンバルブ膜は、反強磁性層及び磁化固定層のハイト長方向の寸法が磁化自由層のハイト長方向の寸法よりも大きいことを特徴としている。
【００２９】
また、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果素子を用いて、当該磁気記録媒体に記録された信号の読み出しを行うものであり、磁気抵抗効果素子は、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、磁気記録媒体からの信号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スピンバルブ膜と、スピンバルブ膜の磁化自由層に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜と、スピンバルブ膜にセンス電流を供給する電極膜とを備え、スピンバルブ膜は、反強磁性層及び磁化固定層のハイト長方向の寸法が磁化自由層のハイト長方向の寸法よりも大きいことを特徴としている。
【００３０】
また、本発明に係る磁気テープ装置は、磁気テープを走行させるテープ走行手段と、テープ走行手段により走行される磁気テープに摺接しながら、当該磁気テープに記録された信号の読み出しを行う磁気抵抗効果型磁気ヘッドとを備え、磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気テープからの信号磁界を検出する磁気抵抗効果素子を備え、磁気抵抗効果素子は、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、磁気記録媒体からの信号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スピンバルブ膜と、スピンバルブ膜の磁化自由層に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜と、スピンバルブ膜にセンス電流を供給する電極膜とを有し、スピンバルブ膜は、反強磁性層及び磁化固定層のハイト長方向の寸法が磁化自由層のハイト長方向の寸法よりも大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明に係る磁気抵抗効果素子では、スピンバルブ膜を構成する反強磁性層及び磁化固定層のハイト長方向の寸法を磁化自由層のハイト長方向の寸法よりも大きくすることによって、磁化固定層を積層フェリ構造とすることなく、この磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界を小さくすることが可能である。これにより、スピンバルブ膜の動作点がずれる問題を回避し、対称性に優れた再生出力特性を示す磁気抵抗効果素子とすることが可能である。
【００３２】
また、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、そのような磁気抵抗効果素子を用いて、磁気記録媒体に記録された信号の読み出しを適切に行うことが可能である。
【００３３】
また、本発明に係る磁気テープ装置では、そのような磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いて、磁気テープに対する再生動作を適切に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を適用した磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド、磁気テープ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率が実際と同じであるとは限らない。
【００３６】
図１に示すように、本発明を適用した磁気テープ装置１は、いわゆるヘリカルスキャン方式によって、テープカートリッジ２に収納された磁気記録媒体である磁気テープ３に対して情報信号の記録及び再生を行うものである。一方、テープカートリッジ２は、この磁気テープ装置１に対して着脱可能とされている。また、テープカートリッジ２には、磁気テープ３を供給するための供給リール４と、この供給リール４から供給された磁気テープ３を巻き取るための巻取リール５とが回転可能に設けられている。
【００３７】
磁気テープ装置１は、このテープカートリッジ２が着脱される装置本体６を備え、この装置本体６には、テープカートリッジ２のローディング時に供給リール４と巻取リール５との間で磁気テープ３の引き回しを行う複数のガイドローラ７ａ〜７ｆが設けられている。
【００３８】
また、ガイドローラ７ｅとガイドローラ７ｆとの間には、テープ走行手段として、磁気テープ３が掛け合わされるピンチローラ８と、このピンチローラ８と共に磁気テープ３を挟み込むキャップスタン９と、このキャップスタン９を回転駆動するキャップスタンモータ９ａとが設けられている。そして、磁気テープ３は、ピンチローラ８とキャップスタン９との間に挟み込まれた状態で、キャップスタンモータ９ａによりキャップスタン９が図１中矢印Ａ方向に回転駆動されることによって、供給リール４と巻取リール５と互いに同一方向に回転させながら、図１中矢印Ｂ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。
【００３９】
また、ガイドローラ７ｃとガイドローラ７ｄとの間には、磁気テープ３に対して信号の記録動作又は再生動作を行う回転ヘッド装置１０が設けられている。この回転ヘッド装置１０は、図２に示すように、磁気テープ３に対して信号の書き込み動作を行う一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂと、磁気テープ３に対して信号の読み出し動作を行う一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂと、これら記録ヘッド１１ａ，１１ｂ及び再生ヘッド１２ａ，１２ｂが搭載されるヘッドドラム１３とを備えている。
【００４０】
ヘッドドラム１３は、上下方向に組み合わされた一組の回転ドラム１４及び固定ドラム１５と、回転ドラム１４を回転駆動する駆動モータ１６とを備え、互いの中心軸を一致させた状態で装置本体６のベースに対してやや斜めに傾斜した状態で配置されている。
【００４１】
下ドラムを構成する固定ドラム１５は、装置本体６のベースに固定支持されており、その円筒状の外周面には、磁気テープ３を案内するリードガイド１７が形成されている。一方、上ドラムを構成する回転ドラム１４は、中心軸を一致させた略同径の固定ドラム１５に対して回転可能に支持されると共に、固定ドラム１５の下方に配置された駆動モータ１６によって、図１及び図２中矢印Ｃ方向に回転駆動される。また、この回転ドラム１４の固定ドラム１５と対向する側の外周部には、一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂと、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂとが取り付けられている。
【００４２】
そして、上述した複数のガイドローラ７ａ〜７ｆによってテープカートリッジ２から引き出された磁気テープ３は、このヘッドドラム１３に略１８０゜の角度範囲に亘ってヘリカル状に巻き付けられた状態で、リードガイド１７に沿って回転ドラム１４の回転方向に対して斜めに走行されることになる。
【００４３】
一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、回転ドラム１４の回転中心に対して互いになす中心角が１８０°となる位置において互いに対向配置されている。また、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、それぞれの記録ギャップ（磁気ギャップ）が回転ドラム１４の外周面から外部に臨んで設けられている。
【００４４】
また、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂのうち、一方の記録ヘッド１１ａは、磁気テープ３に対してアジマス記録を行えるように、その記録ギャップが当該ヘッドの走査方向と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。これに対して、他方の記録ヘッド１１ｂは、その記録ギャップが当該ヘッドの走査方向と直交する方向に対して、一方の記録ヘッド１１ａのアジマス角とは逆向きのアジマス角に応じて斜めとなるように配置されている。すなわち、一方の記録ヘッド１１ａと他方の記録ヘッド１１ｂとは、互いのアジマス角が逆位相となるように設定されている。
【００４５】
そして、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂには、図３，図４，図５，図６に示すインダクティブ型の薄膜磁気ヘッド２０が用いられている。
【００４６】
具体的に、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、非磁性体からなる第１のヘッド部材２１上に薄膜磁気ヘッド２０が形成され、この薄膜磁気ヘッド２０上に保護層２２を介して非磁性体からなる第２のヘッド部材２３が貼り付けられた構造を有している。
【００４７】
また、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、磁気テープ３との当たりをよくするため、その磁気テープ３と対向する媒体対向面２０ａが、図３中矢印Ｄに示す当該ヘッドの走査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、この媒体対向面２０ａからは、記録ギャップＧが外部に臨むことになる。
【００４８】
なお、一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、アジマス角の向きの違いにより当該ヘッドの走査方向と直交する方向に対する薄膜磁気ヘッド２０の配置が異なる以外は、同一の構成を有している。したがって、以下の説明では、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂをまとめて薄膜磁気ヘッド２０として説明するものとする。
【００４９】
この薄膜磁気ヘッド２０は、第１のヘッド部材２１側から、下部磁気コア層２４、非磁性層２５、上部磁気コア層２６の順で積層されてなる。下部磁気コア層２４と上部磁気コア層２６とは、それぞれ磁気テープ３と対向する媒体対向面２０ａに臨む突出部２４ａ，２６ａを有している。そして、これら突出部２４ａ，２６ａが非磁性層２５を介して互いに突き合わされることで、これらの突合せ面に微小隙間である磁気ギャップＧが形成されている。これにより、薄膜磁気ヘッド２０は、この磁気ギャップＧから漏れる記録磁界をトラック幅方向に狭くすることが可能であり、微細な記録ビットを磁気テープ３の記録トラック上に記録することが可能である。
【００５０】
一方、下部磁気コア層２４と上部磁気コア層２６とは、媒体対向面２０ａからデプス方向に離間した他端側で接合されることによって磁路を形成している。そして、下部磁気コア層２４と上部磁気コア層２６との間には、この接合部分であるバックギャップを中心に巻回された薄膜コイル２７が非磁性層２５に埋め込まれた状態で設けられている。
【００５１】
この薄膜コイル２７の内周側の端部及び外周側の端部は、それぞれ媒体対向面２０ａとは反対側に向かって引き延ばされた一対の電極膜２８ａ，２８ｂの一端部と接続されている。そして、これら電極膜３０ａ，３０ｂの他端部には、薄膜コイル２７に対して記録信号に応じた電流を供給する外部回路と接続するための外部接続用端子２９ａ，２９ｂが設けられている。
【００５２】
そして、この薄膜磁気ヘッド２０の最上層には、外部接続用端子２９ａ，２９ｂが外部に臨む部分を除いて全面を被覆するように、この薄膜磁気ヘッド２０が形成された第１のヘッド部材２１と第２のヘッド部材２３とを接合するように、上記保護層２２が設けられている。
【００５３】
以上のように構成される薄膜磁気ヘッド２０は、図示しないチップベースに貼り付けると共に、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。そして、このチップベースに設けられた薄膜磁気ヘッド２０は、一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂとして、図２に示す回転ドラム９に取り付けられる。
【００５４】
一方、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、図１及び図２に示すように、回転ドラム１４の回転中心に対して互いになす中心角が１８０°となる位置において互いに対向配置されている。また、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂに対して位相を９０゜だけずらした位置に配置されている。そして、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、それぞれの再生ギャップが回転ドラム１４の外周面から外部に臨んで設けられている。
【００５５】
また、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂのうち、一方の再生ヘッド１２ａは、磁気テープ３に対して一方の記録ヘッド１１ａにより記録された信号を再生できるように、その再生ギャップが当該ヘッドの走査方向と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。また、他方の再生ヘッド１２ｂは、磁気テープ３に対して他方の記録ヘッド１１ｂにより記録された信号を再生できるように、その再生ギャップが当該ヘッドの走査方向と直交する方向に対して、上記一方の記録ヘッド１１ａのアジマス角とは逆向きのアジマス角に応じて斜めとなるように配置されている。すなわち、一方の再生ヘッド１２ａと他方の再生ヘッド１２ｂとは、互いのアジマス角が逆位相となるように設定されている。
【００５６】
そして、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂには、図７及び図８に示す本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドという。）４０が用いられている。
【００５７】
具体的に、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、第１のヘッド部材４１上に、例えばメッキ法やスパッタ法、蒸着法等の薄膜形成技術によりＭＲヘッド４０が形成され、このＭＲヘッド４０上に保護層４２を介して第２のヘッド部材４３が貼り付けられた構造を有している。
【００５８】
また、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、磁気テープ３との当たりをよくするため、その磁気テープ３と対向する媒体対向面４０ａが、図７中矢印Ｄに示す当該ヘッドの走査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、この媒体対向面４０ａからは、後述するＭＲ素子４７が外部に臨むことになる。
【００５９】
なお、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、アジマス角の向きの違いにより当該ヘッドの走査方向と直交する方向に対するＭＲヘッド４０の配置が異なる以外は、同一の構成を有している。したがって、以下の説明では、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂをまとめてＭＲヘッド４０として説明するものとする。
【００６０】
このＭＲヘッド４０は、第１のヘッド部材４１上に下部磁気シールド層４４と上部磁気シールド層４５とが積層され、これら上下一対の磁気シールド層４４，４５の間にギャップ層４６を介して磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）４７が挟み込まれたシールド構造を有している。
【００６１】
下部磁気シールド層４４及び上部磁気シールド層４５は、ＭＲ素子４７を磁気的にシールドするのに十分な幅を有する軟磁性膜からなり、ギャップ層４６を介してＭＲ素子４７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ＭＲ素子４７に引き込まれないように機能する。すなわち、このＭＲヘッド４０では、ＭＲ素子４７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４４，４５に導かれ、再生対象の信号磁界だけがＭＲ素子４７へと導かれる。これにより、ＭＲ素子４７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。
【００６２】
ギャップ層４６は、ＭＲ素子４７と一対の磁気シールド層４４，４５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４４，４５とＭＲ素子４７との間隔がギャップ長となる。
【００６３】
ＭＲ素子４７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５０を有し、このスピンバルブ膜５０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方向の相対角度に依存して変化するＧＭＲ効果を利用したものである。
【００６４】
具体的に、このスピンバルブ膜５０は、図９に示すように、下地層５１と、反強磁性層５２と、磁化固定層５３と、非磁性層５４と、磁化自由層５５と、保護層５６とが、この順に積層された構造を有している。このうち、磁化固定層５３は、反強磁性層５２に隣接して配置されることによって、この反強磁性層５２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っている。一方、磁化自由層５５は、非磁性層５４を介して磁化固定層５３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。
【００６５】
したがって、このスピンバルブ膜５０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５５の磁化方向が変化する。そして、この磁化自由層５５の磁化方向が磁化固定層５３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５０に流れる電流の抵抗値が最大となる。一方、磁化自由層５５の磁化方向が磁化固定層５３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５０に流れる電流の抵抗値が最小となる。
【００６６】
このように、スピンバルブ膜５０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３からの磁気信号を検出する感磁素子として機能することになる。
【００６７】
また、このスピンバルブ膜５０は、図１０に示すように、反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpが磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きく、反強磁性層５２及び磁化固定層５３の媒体対向面４０ａとは反対側の端部が磁化自由層５５の媒体対向面４０ａとは反対側の端部よりもハイト長方向にはみ出した形状を有している。
【００６８】
また、このＭＲ素子４７の動作の安定化を図るため、スピンバルブ膜５０の長手方向（トラック幅方向）の両端部には、図７及び図８に示すように、このスピンバルブ膜５０に縦バイアス磁界を印加するための一対の永久磁石膜５７ａ，５７ｂが設けられている。そして、これら一対の永久磁石膜５７ａ，５７ｂに挟み込まれた部分が、このＭＲ素子４７の感磁部となっている。
【００６９】
また、一対の永久磁石膜５７ａ，５７ｂ上には、このＭＲ素子４７の抵抗値を減少させるための一対の低抵抗化膜５８ａ，５８ｂが設けられている。さらに、このスピンバルブ膜５０の低抵抗化膜５８ａ，５８ｂが形成された両端部は、それぞれ媒体対向面４０ａとは反対側に向かって引き延ばされた一対の電極膜５９ａ，５９ｂの一端と接続されている。そして、これら一対の電極膜５９ａ，５９ｂの他端部には、スピンバルブ膜５０に対してセンス電流を供給する外部回路と接続するための外部接続用端子６０ａ，６０ｂが設けられている。
【００７０】
そして、このＭＲ素子４７の最上層には、外部接続用端子６０ａ，６０ｂが外部に臨む部分を除いて全面を被覆すると共に、このＭＲ素子４７が形成された第１のヘッド部材４１と第２のヘッド部材４３とを接合するように、上記保護層４２が設けられている。
【００７１】
このＭＲ素子４７を備えるＭＲヘッド４０では、ＭＲ素子４７に対して一定のセンス電流を供給すると、磁気テープ３からの信号磁界に応じて、このＭＲ素子４７を流れるセンス電流の電圧値が変化する。そして、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、磁気テープ３に記録された信号を読み出すことが可能となっている。
【００７２】
ところで、このＭＲヘッド４０は、磁気テープ３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３と摺接されるＭＲヘッド４０の媒体対向面（媒体摺接面）４０ａに、ＤＬＣ(Diamond Like Carbon)膜等の保護膜を形成する方法では不十分である。そこで、このＭＲヘッド４０では、磁気テープ３と摺接される媒体対向面４０ａに保護膜を形成しない場合でも、優れた耐食性を示し且つ高い磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を維持したスピンバルブ膜５０を用いることによって、磁気テープ３に対する適切な再生動作を行うことを可能としている。
【００７３】
具体的に、上述したスピンバルブ膜５０を構成する各層のうち、反強磁性層５２には、優れた耐食性を示すＰｔＭｎが用いられている。また、反強磁性層５２としては、ＰｔＭｎの他にも、耐食性に優れたＮｉＯや、ＩｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等を用いることができる。磁化固定層５３及び磁化自由層５５には、優れた耐食性を示し且つ良好な軟磁気特性を示すＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅが用いられている。非磁性層５４には、優れた耐食性を示し且つ高導電性を示すＣｕＡｕ又はＡｕが用いられている。下地層５１及び保護層５６には、このスピンバルブ膜５０の比抵抗の増加を抑制するため、例えばＴａ等が用いられている。
【００７４】
以上のように構成されるＭＲヘッド４０は、図示しないチップベースに貼り付けると共に、一対の外部接続用端子６０ａ，６０ｂ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。そして、このチップベースに設けられたＭＲヘッド４０は、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂとして、図２に示す回転ドラム９に取り付けられている。
【００７５】
以上のように構成される磁気テープ装置１では、ヘッドドラム１３に巻き付けられた磁気テープ３が、図１中矢印Ｂ方向に走行されながら、駆動モータ１６により回転ドラム１４が、図１中矢印Ｃ方向に回転駆動されることによって、この回転ドラム１４に搭載された一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂと、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂとが、磁気テープ３に対して斜めに走査されることになる。そして、この回転ドラム１４に搭載された一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂと、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂとが、磁気テープ３と摺接しながら、信号の記録動作又は再生動作を行う。
【００７６】
具体的に、記録時には、磁気テープ３に対して、一方の記録ヘッド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、これら記録ヘッド１１ａ，１１ｂが磁気テープ３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３に対して連続的に信号を記録することになる。
【００７７】
一方、再生時には、磁気テープ３に対して、一方の再生ヘッド１２ａが、一方の記録ヘッド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、他方の再生ヘッド１２ｂが、他方の記録ヘッド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３に記録された信号を連続的に再生することになる。
【００７８】
ところで、本発明を適用したＭＲ素子４７では、スピンバルブ膜５０を構成する反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくすることによって、磁化固定層５３を積層フェリ構造とすることなく、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを小さくすることが可能である。
【００７９】
具体的に、このＭＲ素子４７では、図１１に模式的に示すように、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰが反強磁性層５４との間で働く交換結合磁界によってハイト長方向に平行な方向に固定されている。また、この磁化固定層５３のハイト長方向の両端部には、固定された磁化による表面磁荷Ｍ＋，Ｍ−が生じており、この表面磁荷Ｍ＋，Ｍ−によって、磁化固定層５３からは、その磁化方向ＭＰとは逆向きの漏洩磁界Hdが引き起こされている。
【００８０】
したがって、この表面磁荷Ｍ＋，Ｍ−間の距離を広げる、すなわちスピンバルブ膜５０を構成する反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくすることによって、磁化固定層５３からの漏洩磁界Hdを小さくすることが可能である。
【００８１】
ここで、磁化固定層からの漏洩磁界Hdの強度分布をハイト長方向に沿って数値計算で求めた計算結果を図１２に示す。なお、図１２において、横軸は、磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpを１としたときの漏洩磁界Hdの観測点の座標の値を示し、縦軸は、そのハイト長方向に沿って磁化固定層からの漏洩磁界Hdの強度を数値計算で求め、その計算結果の強度分布における平均値を１として正規化した値を示す。
【００８２】
図１２に示すように、磁化固定層からの漏洩磁界Hdは、この磁化固定層のハイト長方向の端部から全体のおよそ０〜１０％の範囲で平均値以上の値を示し、それ以外の範囲で平均値よりも小さくなっていることがわかる。特に、０〜５％の範囲では、磁化固定層からの漏洩磁界Hdが急激に増加することがわかる。
【００８３】
したがって、従来の磁化固定層２０１のハイト長方向の寸法Lpと磁化自由層２０２のハイト長方向の寸法Lfとが一致したスピンバルブ膜では、磁化自由層２０２のハイト長方向の端部から全体のおよそ０〜５％の範囲に、磁化固定層２０１からの極めて大きな漏洩磁界Hdが印加されることになる。
【００８４】
逆に、この磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくすれば、磁化固定層２０１からの極めて大きな漏洩磁界Hdが印加される範囲を磁化自由層５５よりも外側に位置させることによって、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを小さくすることが可能である。
【００８５】
具体的に、このＭＲ素子４７では、反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを、磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfの１．０５倍以上、１．５倍以下とすることが望ましい。
【００８６】
ここで、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを変化させた際に、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを数値計算で求めた計算結果を下記表１及び図１３に示す。
【００８７】
【表１】
2005302846.tif 000006
【００８８】
なお、表１及び図１３は、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを０．８〜３．２μｍの範囲で変化させたときの磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを数値計算で求め、その計算結果を比較となる磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfと同じ０．８μｍのときの値を１（平均値）として正規化して表したものである。
【００８９】
表１及び図１３に示すように、磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdは、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを０．８２５μｍ、すなわち磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfの１．０３１２５倍としたときに、およそ８０％程度まで低下することがわかる。また、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを１．２μｍ以上、すなわち磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfの１．５倍以上とすると、磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdは、およそ５８％程度まで減少するものの、その減少傾向は急速に鈍くなり、あまり変化しなくなる。
【００９０】
ここで、スピンバルブ膜５０を構成する反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくした場合の具体例として、例えばスピンバルブ膜５０を流れるセンス電流Isによって生じる電流磁界Hiを２０Ｏｅとし、磁化固定層５３との間で働く層間交換結合磁界Hfを１０Ｏｅとし、磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfを０．８μｍとし、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを０．８〜１．２μｍの範囲で変化させたときの磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hd及びバイアス磁界Hs（Hi＋Hd＋Hf）の強度がどのように変化するかについて数値計算で求めた計算結果を図１４に示す。
【００９１】
図１４に示すように、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpが磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfと同じ０．８μｍのとき、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdは、およそ−５５Ｏｅであり、一方、バイアス磁界Hsの総和（Hi＋Hd＋Hf）は、およそ−２５(−５５＋２０＋１０)Ｏｅとなり、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときに、漏洩磁界Hdの方向に２５Ｏｅ程度のバイアス磁界Hsが磁化固定層５３から磁化自由層５５に対して印加されることになる。
【００９２】
これに対して、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくすると、上述した磁化固定層５３から磁化自由層５５に対して印加されるバイアス磁界Hsは小さくなり、特に１．０〜１．２μｍの範囲で極めて小さな値にまで改善されている。
【００９３】
なお、バイアス磁界成分Hd，Hi，Hfのうち、センス電流磁界Hi成分によって上記効果と同様の効果を得るためには、スピンバルブ膜５０に流れるセンス電流Isによって生じる電流磁界Hiの値を現状の２０Ｏｅに対して２倍程度の値とする必要があり、また、層間交換結合磁界Hf成分によって上記効果と同様の効果を得るためには、現状の１０Ｏｅに対して３倍程度の値とする必要があり、どちらも現実的ではない。
【００９４】
また、上記具体例として示すスピンバルブ膜５０の磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを変化させた際に、このスピンバルブ膜５０の抵抗変化量ΔRGMRの対称性（Asymmetry）の値がどのように変化するかについて計算を行った。その計算結果を下記表２及び図１５に示す。
【００９５】
【表２】
2005302846.tif 000007
【００９６】
なお、表２及び図１５は、上記スピンバルブ膜５０に印加される外部磁界の値が２００Ｏｅのとき、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを変化させた際に、Asymmetryの値を下記に示す式（４）により求めたものである。
【００９７】
【数４】
2005302846.tif 000008
【００９８】
表２及び図１５に示すように、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpが磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfと同じ０．８μｍのとき、上記式（４）によるAsymmetryの値は、およそ−１９％である。これに対して、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくすると、Asymmetryの値が小さくなることがわかる。
【００９９】
具体的に、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを０．８２５μｍ、すなわち磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfの１．０３１２５倍としたとき、Asymmetryの値はある程度改善され、さらに、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを０．８４μｍ、すなわち磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfの１．０５倍としたとき、Asymmetryの値は、およそ−１１％にまで改善されている。これは、改善前のおよそ半分以下である。そして、このAsymmetryの値は、特に１．０〜１．２μｍの範囲で極めて小さな値にまで改善されることがわかる。但し、磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを１．２μｍ以上、すなわち磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfの１．５倍以上としても、上述した磁化固定層５３からの漏洩磁界Hdは１．５倍のときとそれほど変わらないことから、Asymmetryの値は、あまり変化しないことが予想される。
【０１００】
以上のことから、上記ＭＲ素子４７では、スピンバルブ膜５０を構成する反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを、磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfの１．０５倍以上、１．５倍以下とすることによって、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを小さくし、スピンバルブ膜５０の抵抗変化量ΔRGMRの対称性を大幅に改善することが可能である。
【０１０１】
なお、上記ＭＲ素子４７では、スピンバルブ膜５０を構成する反強磁性層５２、磁化固定層５３及び磁化自由層５５のハイト長方向の一方側の端部（媒体対向面４０ａ）を一致させた状態で、反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりもハイト長方向の他方側の端部（媒体対向面４０ａとは反対側）のみ大きくした場合について説明したが、反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりもハイト長方向の両側の端部で大きくすることによって、上記効果が更に増すことになる。
【０１０２】
以上のように、上記ＭＲ素子４７では、スピンバルブ膜５０の抵抗変化量ΔRGMRの対称性を大幅に改善することによって、磁気記録媒体からの信号磁界を適切に行うことが可能である。
【０１０３】
また、そのようなＭＲ素子４７を備えるＭＲヘッド４０では、磁気記録媒体に記録された信号の読み出しを適切に行うことが可能である。
【０１０４】
したがって、上記磁気テープ装置１では、そのようなＭＲヘッド４０を磁気テープ３に対する信号の再生を行う一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂに用いることによって、この磁気テープ３に対する再生動作を適切に行うことが可能であり、再生波形の歪みが少なく、再生出力が大きい良好なＳＮ比を有する再生出力信号を得ることが可能である。
【０１０５】
また、このＭＲ素子４７では、磁化固定層５３を積層フェリ構造とすることなく、磁化固定層５３からの漏洩磁界を小さくすることが可能なことから、このスピンバルブ膜５０の製造プロセスを容易化し、且つこのスピンバルブ膜５０の総合的な膜厚増加を防ぐことが可能である。
【０１０６】
ところで、上記ＭＲヘッド４０を磁気テープ３と摺接しながら信号の再生を行う一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂに用いる磁気テープ装置１では、このＭＲヘッド４０の媒体対向面４０ａの摩耗によりスピンバルブ膜５０のハイト長方向の寸法が次第に短くなることが予想される。
【０１０７】
従来のＭＲ素子では、この媒体対向面の摩耗によって磁化自由層２０２のハイト長方向の寸法Lfが短くなると、磁化固定層２０１から磁化自由層２０２に印加される漏洩磁界Hdが大きく変化してしまい、上記条件式（２）を満足することが非常に困難となってしまう。
【０１０８】
これに対して、本発明のＭＲ素子４７では、スピンバルブ膜５０を構成する反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくすることによって、上述した媒体対向面４０ａの摩耗の影響による磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdの変化量を小さくすることが可能である。
【０１０９】
ここで、従来のＭＲ素子と本発明のＭＲ素子について、磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfを変化させた際の磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界Hdを数値計算で求めた計算結果を図１６に示す。
【０１１０】
なお、本計算では、磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfを０．８μｍとし、磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpを、当該磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfと同じ０．８μｍとした従来のＭＲ素子と、当該磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfの１．５倍とした本発明のＭＲ素子について、磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfを０．８〜０．４μｍの範囲で変化させたときの磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界Hdの強度を数値計算により求めた。図１６は、その計算結果を磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpが磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfと同じ０．８μｍのときの値を１（平均値）として正規化して表したものである。
【０１１１】
図１６に示すように、従来のＭＲ素子では、磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfが、０．８μｍから０．４μｍまで短くなると、磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpも同様に、０．８μｍから０．４μｍまで短くなることによって、この磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界Hdの強度が、およそ１から１．８まで増加している。そして、この漏洩磁界Hdの変化量は、およそ０．８である。
【０１１２】
一方、本発明のＭＲ素子では、磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfが、０．８μｍから０．４μｍまで短くなると、磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpが、１．２（＝０．８×１．５）μｍから０．８（＝０．８×１．５−０．４）まで短くなることによって、この磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界Hdの強度が、およそ０．６から１まで増加している。そして、この漏洩磁界Hdの変化量は、およそ０．４である。
【０１１３】
このように、本発明のＭＲ素子では、摩耗前に比べて漏洩磁界Hdの変化量が小さく、上述した磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界Hdの増加による影響を小さく抑えることが可能である。
【０１１４】
次に、本発明を適用したＭＲ素子４７の別の構成例について説明する。
【０１１５】
なお、以下の説明では、上記ＭＲ素子４７と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【０１１６】
図１７に示すＭＲ素子４７が備えるスピンバルブ膜７０において、反強磁性層５２及び磁化固定層５３は、それぞれ非磁性絶縁層７１を挟んでハイト長方向の一方側（媒体対向面４０ａ側）に位置する第１の反強磁性層５２ａ及び第１の磁化固定層５３ａと、他方側（媒体対向面４０ａとは反対側）に位置する第２の反強磁性層５２ｂ及び第２の磁化固定層５３ｂとに分割されている。
【０１１７】
このうち、第１の磁化固定層５３ａと第２の磁化固定層５３ｂとは、第１の反強磁性層５２ａ及び第２の反強磁性層５２ｂとの間で働く交換結合磁界により互いに同一方向に磁化が固定されている。また、非磁性層５４を挟んで磁化自由層５５と対向配置される第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向Lp1の寸法は、磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfと略同一である。一方、この第１の磁化固定層とは非磁性絶縁層７１を挟んでハイト長方向の他方側に位置する第２の磁化固定層のハイト長方向の寸法Lp2は、第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法の０．５倍以上、３倍以下に設定されている。
【０１１８】
非磁性絶縁層７１は、第１の反強磁性層５２ａ及び第１の磁化固定層５３ａと、第２の反強磁性層５２ｂ及び第２の磁化固定層５３ｂとの間を磁気的及び電気的に隔離するものであり、例えば非磁性及び非導電性を示すＡｌ２０３等が用いられている。また、この非磁性絶縁層７１は、第１の反強磁性層５２ａ及び第１の磁化固定層５３ａの媒体対向面４０ａとは反対側の端部から磁化自由層５５の媒体対向面４０ａとは反対側の端部よりもハイト長方向にはみ出した位置に設けられている。そして、この非磁性絶縁層７１のハイト長方向の寸法Lnは、第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lp1の０．３倍以下に設定されている。
【０１１９】
以上のように構成されるＭＲ素子４７の変形例では、第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の端部に非磁性絶縁層７１を介して第２の磁化固定層５３ｂを配置することによって、磁化固定層５３を積層フェリ構造とすることなく、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを小さくすることが可能である。
【０１２０】
具体的に、このＭＲ素子４７の変形例では、図１８に模式的に示すように、第１の磁化固定層５３ａの磁化方向ＭＰ１が第１の反強磁性層５２ａとの間で働く交換結合磁界によってハイト長方向に平行な方向に固定されている。また、この第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の両端部には、固定された磁化による表面磁荷Ｍ＋１，Ｍ−１が生じており、この表面磁荷Ｍ＋１，Ｍ−１によって、第１の磁化固定層５３ａからは、その磁化方向ＭＰとは逆向きの漏洩磁界Hd1が引き起こされている。
【０１２１】
一方、第２の磁化固定層５３ｂの磁化方向ＭＰ２が第２の反強磁性層５２ｂとの間で働く交換結合磁界によってハイト長方向に平行な方向に固定されている。また、この第２の磁化固定層５３ｂのハイト長方向の両端部には、固定された磁化による表面磁荷Ｍ＋２，Ｍ−２が生じており、この表面磁荷Ｍ＋２，Ｍ−２によって、第１の磁化固定層５３ｂからは、その磁化方向ＭＰとは逆向きの漏洩磁界Hd2が引き起こされている。
【０１２２】
ところで、第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の他方側に生じる表面磁荷Ｍ＋１と、第２の磁化固定層５ｂａのハイト長方向の一方側に生じる表面磁荷Ｍ−２とは、非磁性絶縁層７１を挟んで互いの極性が逆向きとなるため、この表面磁荷Ｍ＋１によって生じる漏洩磁界Hd1の一部が表面磁荷Ｍ−２に吸収されることになる。これにより、磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを小さくすることが可能となっている。
【０１２３】
ここで、第１の磁化固定層５３ａに対する第２の磁化固定層５３ｂのハイト長方向の寸法Lp及び非磁性絶縁層７１のハイト長方向の寸法Lnを変化させた際に、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを数値計算で求めた計算結果を図１９に示す。
【０１２４】
なお、図１９は、第１の磁化固定層５３ａ及び磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lp1，Lfを０．８μｍとし、非磁性絶縁層７１のハイト長方向の寸法Lnが、０．０５，０．１０，０．１５，０．２０，０．２５μｍとなる場合について、それぞれ第２の磁化固定層５３ｂのハイト長方向の寸法Lp2を２．４μｍまで変化させたときの磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdの強度を数値計算で求め、その計算結果を比較となる第２の磁化固定層５３ｂが存在しないとき（Lp2＝０）の値を１（平均値）として正規化して表したものである。
【０１２５】
図１９に示すように、非磁性絶縁層７１のハイト長方向の寸法Lnを０．０５μｍ、すなわち第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lp1に対して０．０６２５倍としたときに、第２の磁化固定層５３ｂのハイト長方向の寸法Lp2を０．３５μｍ、すなわち第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lp1に対して０．４７５倍にすると、磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdの強度は、およそ８０％程度にまで低下することがわかる。また、第２の磁化固定層５３ｂのハイト長方向の寸法Lp2を０．３５μｍ以上、すなわち第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lp1に対して２．９３７５倍以上にすると、磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdの強度は、およそ７２％程度まで減少するものの、その減少傾向は急速に鈍くなり、あまり変化しなくなる。
【０１２６】
一方、非磁性絶縁層７１のハイト長方向の寸法Lnが長くなるにつれて、第２の磁化固定層５３ｂのハイト長方向の寸法Lp2を長くしても、磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdの減少傾向は鈍くなり、非磁性絶縁層７１のハイト長方向の寸法Lnが０．２５μｍ、すなわち第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lp1に対して０．２５倍になると、磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdは、ほとんど減少しなくなる。
【０１２７】
以上のことから、上記ＭＲ素子４７の変形例では、非磁性絶縁層７１のハイト長方向の寸法Lnを、第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lp1の０．３倍以下とし、第２の磁化固定層５３ｂのハイト長方向の寸法Lp2を、第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lp1の０．５倍以上、３倍以下とすることによって、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを小さくし、スピンバルブ膜７０の抵抗変化量ΔRGMRの対称性を大幅に改善することが可能である。
【０１２８】
以上のように、上記ＭＲ素子４７の変形例では、スピンバルブ膜７０の抵抗変化量ΔRGMRの対称性を大幅に改善することによって、磁気記録媒体からの信号磁界を適切に行うことが可能である。
【０１２９】
また、そのようなＭＲ素子４７を備えるＭＲヘッド４０では、磁気記録媒体に記録された信号の読み出しを適切に行うことが可能である。
【０１３０】
したがって、上記磁気テープ装置１では、そのようなＭＲヘッド４０を磁気テープ３に対する信号の再生を行う一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂに用いることによって、この磁気テープ３に対する再生動作を適切に行うことが可能であり、再生波形の歪みが少なく、再生出力が大きい良好なＳＮ比を有する再生出力信号を得ることが可能である。
【０１３１】
なお、上記ＭＲ素子４７の変形例では、反強磁性層５２が非磁性絶縁層７１を挟んで第１の反強磁性層５２ａと第２の反強磁性層５２ｂとに分割された構成となっているが、場合によって、磁化固定層５３のみが非磁性絶縁層７１を挟んで第１の磁化固定層５３ａと第２の磁化固定層５３ｂとに分割された構成とすることも可能である。
【０１３２】
また、上記ＭＲ素子４７の変形例では、スピンバルブ膜７０を構成する第１の反強磁性層５２ａ、第１の磁化固定層５３ａ及び磁化自由層５５のハイト長方向の寸法が一致する場合について説明したが、スピンバルブ膜７０を構成する第１の反強磁性層５２ａ、第１の磁化固定層５３ａ及び磁化自由層５５のハイト長方向の一方側の端部（媒体対向面４０ａ）を一致させた状態で、第１の反強磁性層５２ａ及び第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりもハイト長方向の他方側の端部（媒体対向面４０ａとは反対側）よりも大きくすることも可能である。また、第１の反強磁性層５２ａ及び第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりもハイト長方向の両側の端部で大きくすることによって、上記効果が更に増すことになる。
【０１３３】
なお、本発明は、上記スピンバルブ膜５０，７０の積層構造に限らず、例えば下地層５１と、磁化自由層５５と、非磁性層５４と、磁化固定層５３と、反強磁性層５２と、保護層５６とが、この順に積層された構造を有するスピンバルブ膜や、下地層５１と、反強磁性層５２と、磁化固定層５３と、非磁性層５４と、磁化自由層５５と、非磁性層５４と、磁化固定層５３と、反強磁性層５２と、保護層５６とが、この順に積層された構造を有するスピンバルブ膜等を備えるＭＲ素子４７に適用することも可能である。
【０１３４】
この場合も、スピンバルブ膜を構成する反強磁性層５２及び磁化固定層５３のハイト長方向の寸法Lpを磁化自由層５５のハイト長方向の寸法Lfよりも大きくする、或いは、第１の磁化固定層５３ａのハイト長方向の端部に非磁性絶縁層７１を介して第２の磁化固定層５３ｂを配置することによって、磁化固定層５３を積層フェリ構造とすることなく、この磁化固定層５３から磁化自由層５５に印加される漏洩磁界Hdを小さくすることが可能である。
【０１３５】
なお、上記ＭＲヘッド４０は、上記磁気テープ装置１に用いるのに好適なものであるが、磁気ディスクに対する信号の記録及び再生を行う磁気ディスク装置の再生ヘッドに用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明を適用した磁気テープ装置の概略を示す平面図である。
【図２】回転ヘッド装置の構成を示す斜視図である。
【図３】記録ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図４】薄膜磁気ヘッドの構成を示す要部斜視図である。
【図５】薄膜磁気ヘッドの構成を示す平面図である。
【図６】図５中線分Ｘ−Ｘ’による断面図である。
【図７】再生ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図８】ＭＲヘッドを媒体対向面から見た端面図である。
【図９】本発明を適用したＭＲ素子のトラック幅方向の断面図である。
【図１０】上記ＭＲ素子のハイト長方向の断面図である。
【図１１】本発明を適用したＭＲ素子の磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界Hdが小さくなる原理を説明するための模式図である。
【図１２】磁化固定層のハイト長方向に沿って漏洩磁界Hdの強度分布を数値計算により求めた特性図である。
【図１３】磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpと漏洩磁界Hdとの関係を示す特性図である。
【図１４】磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpと漏洩磁界Hd及びバイアス磁界（Hi＋Hd＋Hf）との関係を示す特性図である。
【図１５】磁化固定層のハイト長方向の寸法Lpと（Asymmetry）の値との関係を示す特性図である。
【図１６】磁化自由層のハイト長方向の寸法Lfと漏洩磁界Hdとの関係を示す特性図である。
【図１７】本発明を適用した別のＭＲ素子のハイト長方向の断面図である。
【図１８】上記別のＭＲ素子の磁化固定層から磁化自由層に印加される漏洩磁界が小さくなる原理を説明するための模式図である。
【図１９】磁化固定層のハイト長方向の寸法Lp及び非磁性絶縁層のハイト長方向の寸法Lnと漏洩磁界Hdとの関係を示す特性図である。
【図２０】従来のスピンバルブ膜の磁化固定層の磁化方向及び磁化自由層の磁化方向を示す模式図である。
【図２１】式（１）の右辺の項と角度θＦとの関係を示す特性図である。
【図２２】式（１）に示す抵抗変化量ΔRGMRと角度θＦとの関係を示す特性図である。
【図２３】スピンバルブ膜の磁化自由層に対する各バイアス磁界成分の影響を説明するための模式図である。
【図２４】スピンバルブ膜の動作点がシフトした場合の磁化固定層の磁化方向及び磁化自由層の磁化方向を示す模式図である。
【図２５】スピンバルブ膜の動作点がシフトした場合の抵抗変化量ΔRGMRと角度θＦとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  磁気テープ装置、  ３  磁気テープ、  １０  回転ヘッド装置、  １１ａ，１１ｂ  記録ヘッド、  １２ａ，１２ｂ  再生ヘッド、  ２０  薄膜磁気ヘッド、  ４０  ＭＲヘッド、  ４７  ＭＲ素子、  ５０  スピンバルブ膜、  ５２  反強磁性層、  ５２ａ  第１の反強磁性層、  ５２ｂ  第２の反強磁性層、  ５３  磁化固定層、  ５３ａ  第１の磁化固定層、５３ｂ  第２の磁化固定層、  ５４  非磁性層、  ５５  磁化自由層、  ５７ａ，５７ｂ  永久磁石膜、  ５８ａ，５８ｂ  電極膜、  ７０  スピンバルブ膜、  ７１  非磁性絶縁層
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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