(57)【要約】【課題】  スピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量の線形性及び対称性を改善する。【解決手段】  スピンバルブ膜５０のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXがＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対して１０％以上となるときに、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度θだけ傾くように設定する。【選択図】  図１０
2005286065.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、異方性磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値が巨大磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値に対して１０％以上となるときに、上記磁化固定層の磁化方向がハイト長方向から上記縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度だけ傾くように設定されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
上記角度は、５゜〜６０゜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、第１の軟磁性膜と、非磁性膜と、第２の軟磁性膜とが、この順で積層されてな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】
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、異方性磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値が巨大磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値に対して１０％以上となるときに、上記磁化固定層の磁化方向がハイト長方向から上記縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度だけ傾くように設定されていることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項５】
上記角度は、５゜〜６０゜であることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項６】
上記磁化固定層は、第１の軟磁性膜と、非磁性膜と、第２の軟磁性膜とが、この順で積層されてなることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項７】
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、異方性磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値が巨大磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値に対して１０％以上となるときに、上記磁化固定層の磁化方向がハイト長方向から上記縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度だけ傾くように設定されていることを特徴とする磁気テープ装置。
【請求項８】
上記角度は、５゜〜６０゜であることを特徴とする請求項７記載の磁気テープ装置。
【請求項９】
上記磁化固定層は、第１の軟磁性膜と、非磁性膜と、第２の軟磁性膜とが、この順で積層されてなることを特徴とする請求項７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。なお、以下の説明では、特にＡＭＲ効果に基づいた磁気抵抗変化率をＡＭＲ比とし、後述するＧＭＲ効果に基づいた磁気抵抗変化率をＧＭＲ比とし、両者を含めた素子全体の磁気抵抗変化率をＭＲ比として区別するものとする。
【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ＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値をΔRGMRMAXとし、また、図１６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ＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRは、下記に示す式（１）で表すことができる。
【０００９】
【数１】
2005286065.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１７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１８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、スピンバルブ膜を構成する磁化自由層２０２には、例えばＮｉＦｅ等の磁性体が使用されることから、このスピンバルブ膜には、上述したＧＭＲ効果による磁気抵抗変化に加えて、そのような磁性体のＡＭＲ効果による磁気抵抗変化が重複して生じることになる。
【００１３】
ここで、磁化自由層２０２のＡＭＲ比を(ΔR/R)AMRとし、磁化自由層２０２の抵抗値をRFとし、磁化自由層２０２のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRFの最大値をΔRFMAXとし、また、図１９に模式的に示す磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦをスピンバルブ膜を流れるセンス電流の方向（通常はトラック幅方向に平行な方向）に対してハイト長方向に傾ける角度の差をθＡとしたときに、この磁化自由層２０２のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRFは、下記に示す式（２）で表すことができる。
【００１４】
【数２】
2005286065.tif 000004
【００１５】
ここで、スピンバルブ膜は、磁化自由層２０２とそれ以外の層との積層構造を有することから、磁化自由層２０２の抵抗変化量ΔRFがスピンバルブ膜全体の抵抗に及ぼす抵抗変化量ΔRAMRは、この磁化自由層２０２の抵抗(ΔRF＋RF)と、それ以外の層の総合的な抵抗R0との並列接続と見なすことができる（いわゆるシャント効果）。したがって、このスピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRは、下記に示す式（３）で表すことができる。
【００１６】
【数３】
2005286065.tif 000005
【００１７】
また、上記式（２）中に示す磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦとセンス電流の方向との角度の差θＡは、センス電流の方向がトラック幅方向と平行となることで、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦの傾ける角度θＦと一致することになる。
【００１８】
したがって、上記式（３）に示すスピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRは、上記式（１）に示すスピンバルブ膜のＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRと同様に、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるとき、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦの傾ける角度θＦが０゜なるように設定しておくことによって、下記に示す式（４）のように修正して表すことができる。
【００１９】
【数４】
2005286065.tif 000006
【００２０】
上記式（４）から、スピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXは、下記に示す式（５）で表すことができる。
【００２１】
【数５】
2005286065.tif 000007
【００２２】
ところで、スピンバルブ膜を利用したＧＭＲ素子の再生出力特性は、上記式（５）で定義されたＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXが、上述したＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対して無視できない程度に大きい場合には、これらスピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRとＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの両方を考慮したものとしなければならない。
【００２３】
すなわち、このような場合のスピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量ΔRは、上記式（４）に示すＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXと、上記式（１）に示すＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXとの和として、下記に示す式（６）で表される。
【００２４】
【数６】
2005286065.tif 000008
【００２５】
ここで、スピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXがＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対して無視できない程度に大きい場合の具体例として、例えば磁化自由層２０２の抵抗値RFを５０Ωとし、この磁化自由層２０２以外の層の総合的な抵抗値R0を２０Ωとし、スピンバルブ膜全体の抵抗値RGMRを１４Ωとし、スピンバルブ膜のＧＭＲ比(ΔR/R)GMRを３％とし、磁化自由層２０２のＡＭＲ比(ΔR/R)AMRを２％としたときに、このスピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXがＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対しておよそ１９％となる場合を示す。
【００２６】
この場合、スピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量ΔRは、上記式（６）から、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦを傾ける角度θＦによって、図２０のような変化を示すことになる。
【００２７】
なお、図２０には、スピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量ΔRを実線で示し、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRを破線で示し、ＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRを一点鎖線で示している。
【００２８】
図２０に示すように、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRは、スピンバルブ膜が本来持ちうるＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの線形性を悪化させ且つその対称性の良さを劣化させる要因となっている。また、このスピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量ΔRの対称性（Asymmetry）について、磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦを傾ける角度θＦが６０゜のときの値と−６０゜のときの値をもとに、下記に示す式（７）より求めると、およそ−３２％となる。
【００２９】
【数７】
2005286065.tif 000009
【００３０】
これは、図２０に示したスピンバルブ膜のＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRのAsymmetryの値が本来０％であることを考えると、対称性が大幅に悪化することを示している。
【００３１】
このようなスピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRが引き起こす問題を回避するため、下記に示す特許文献１には、いわゆるバーバーポール方式のリード層を用いて、センス電流をトラック幅方向に対して傾けた方向に流す方法が提案されている。しかしながら、この特許文献１に示す方法では、スピンバルブ膜のハイト長方向に対してリード層が傾いた角度で形成されるために、このスピンバルブ膜の大部分が磁気センサとして作用しない不感部分となってしまい、磁気センサとしての効率が非常に悪くなるといった問題が発生してしまう。
【００３２】
また、下記に示す特許文献２には、磁化自由層２０２の膜厚２を５ｎｍ以下にすることによって、この磁化自由層のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRを小さくする方法が提案されている。しかしながら、この特許文献２に示す方法では、磁化自由層２０２の膜厚２を５ｎｍ以下にすることによって、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRだけでなく、ＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRも大幅に低下するといった問題が発生してしまう。
【００３３】
【特許文献１】米国特許第５８２８５３１号明細書
【特許文献２】特開平９−３６４５５号公報
【特許文献３】特開２００１−１６８４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
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、スピンバルブ膜のＧＭＲ効果に対してＡＭＲ効果が与える影響を回避することによって、線形に近く且つ対称性に優れた再生出力特性を示す磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【００３５】
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。
【００３６】
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】
【００３７】
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、異方性磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値が巨大磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値に対して１０％以上となるときに、磁化固定層の磁化方向がハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度だけ傾くように設定されていることを特徴としている。
【００３８】
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、異方性磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値が巨大磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値に対して１０％以上となるときに、磁化固定層の磁化方向がハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度だけ傾くように設定されていることを特徴としている。
【００３９】
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、異方性磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値が巨大磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値に対して１０％以上となるときに、磁化固定層の磁化方向がハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度だけ傾くように設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００４０】
以上のように、本発明に係る磁気抵抗効果素子では、スピンバルブ膜の異方性磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値が巨大磁気抵抗効果による抵抗変化量の最大値に対して１０％以上となるときに、すなわちスピンバルブ膜の巨大磁気抵抗効果に対して異方性磁気抵抗効果が線形性を悪化させるほどに大きな影響を与える場合であっても、磁化固定層の磁化方向をハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度だけ傾くように設定しておくことによって、スピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量の線形性及び対称性を大幅に改善することが可能である。
【００４１】
したがって、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。
【００４２】
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】
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
具体的に、このスピンバルブ膜５０としては、例えば、図９（ａ）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するボトム型のスピンバルブ膜５０ａや、図９（ｂ）に示すように、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トップ型のスピンバルブ膜５０ｂ、図９（ｃ）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、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デュアル型のスピンバルブ膜５０ｃ等を挙げることができる。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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ことができない。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。
【００８２】
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−Ｆｅ２０３、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。また、磁化固定層５３及び磁化自由層５５は、これらの合金を積層した積層構造、若しくはこれらの合金と、例えばＲｕ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。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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
ところで、本発明を適用したＭＲ素子４７では、図１０に模式的に示すように、上述したスピンバルブ膜５０を構成する磁化固定層５３の磁化方向ＭＰが、図１０中矢印で示すスピンバルブ膜５０のハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度θだけ傾くように設定されている。
【００８８】
すなわち、このＭＲ素子４７では、一対の永久磁石膜５７ａ，５７ｂ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（縦バイアス磁界の印加方向）を磁化自由層５５の磁化方向ＭＦとする磁区制御が行われており、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰは、反強磁性層５２との間で働く交換結合磁界によって、トラック幅方向と直交する方向（ハイト長方向）に対して、このトラック幅方向と平行な縦バイアス磁界の印加方向に近づく方向に所定の角度θだけ傾くように設定されている。
【００８９】
これにより、本発明を適用したＭＲ素子４７では、スピンバルブ膜５０のＧＭＲ効果に対してＡＭＲ効果が線形性を悪化させるほどの大きな影響を与える場合であっても、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの線形性及び対称性を大幅に改善することが可能である。
【００９０】
ここで、スピンバルブ膜５０のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXがＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対して無視できない程度に大きい場合の具体例として、例えば磁化自由層５５の抵抗値RFを５０Ωとし、この磁化自由層５５以外の層の総合的な抵抗値R0を２０Ωとし、スピンバルブ膜５０全体の抵抗値RGMRを１４Ωとし、スピンバルブ膜５０のＧＭＲ比(ΔR/R)GMRを３％とし、磁化自由層５５のＡＭＲ比(ΔR/R)AMRを２％としたときに、このスピンバルブ膜５０のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXがＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対しておよそ１９％となる場合を示す。
【００９１】
このとき、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に傾ける角度θを３０゜に設定すると、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRは、上記式（６）から、磁化自由層５５の磁化方向ＭＦを傾ける角度θＦによって、図１１のような変化を示すことになる。
【００９２】
図１１に示すように、このスピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRは、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRがＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの線形性及び対称性を悪化させるほどの影響を持ちうる場合でも、その影響を回避して線形に近く且つ対称性に優れたものとなっている。
【００９３】
また、このスピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの対称性（Asymmetry）について、磁化自由層５５の磁化方向ＭＦを傾ける角度θＦが６０゜のときの値と−６０゜のときの値をもとに、上記式（７）より求めると、およそ−４％となる。これは、上述した図１６に示す磁化固定層２０１の磁化方向ＭＰをハイト長方向に平行な方向（θＰ＝９０゜，θ＝０゜）に固定した場合のAsymmetry値（−３２％）に比べて、このスピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの線形性及び対称性が大幅に改善されたことを示している。
【００９４】
具体的に、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRは、上記図２０に示す場合と同様に、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰを傾ける角度θＰに関係なく、図１２のような変化を示すことになる。一方、ＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRは、上記図２０に示す場合とは異なり、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰがハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に角度θだけ傾くことによって、磁化自由層５５の磁化方向ＭＦを傾ける角度θＦが０゜なるとき、（θＰ−θＦ）の値が９０゜ではなく、９０゜−θとなることから、図１３のような変化を示すことになる。
【００９５】
したがって、このスピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRは、これら図１２に示すＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRと、図１３に示すＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXとの和として、図１４のような変化を示すことになる。
【００９６】
なお、図１４には、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRを実線で示し、上記図１２に示すＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRを破線で示し、上記図１３に示すＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRを一点鎖線で示している。
【００９７】
この場合、図１４中破線で示すＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRは、磁化自由層５５の磁化方向ＭＦを傾ける角度θＦが０゜なるときをピークとした上に凸となる放物線を描くことになる。一方、図１４中一点鎖線で示すＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRは、このＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRを打ち消すために、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に角度θ（＞０゜）だけ近づく方向に傾けることによって、上記図２０中の一点鎖線で示すＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの曲線が全体的に正の方向にシフトした曲線となる。
【００９８】
これにより、図１４中実線で示すスピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRは、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再生出力特性を示すことになる。
【００９９】
ところで、上述した磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向に傾ける角度θは、スピンバルブ膜５０のＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対するＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXの割合ΔRAMRMAX／ΔRGMRMAXに応じて最適化する必要がある。
【０１００】
そこで、これら角度θと割合ΔRAMRMAX／ΔRGMRMAXとを変化させた際に、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔR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１に示す。
【０１０１】
【表１】
2005286065.tif 000010
【０１０２】
なお、本例では、磁化自由層５５の抵抗値RFを５０Ωとし、この磁化自由層５５以外の層の総合的な抵抗値R0を２０Ωとし、スピンバルブ膜５０全体の抵抗値RGMRを１４Ωとし、スピンバルブ膜のＧＭＲ比(ΔR/R)GMRを３％とし、磁化自由層２０２のＡＭＲ比(ΔR/R)AMRを０．５〜３％まで０．５％間隔で変化させることによって、割合ΔRAMRMAX／ΔRGMRMAX［％］は、それぞれ５，１０，１４，１９，２３，２８となる。そして、これら各割合に対して角度θを０゜〜６０゜の範囲で変化させた際のAsymmetryの値を、上記式（７）により計算により求めた。
【０１０３】
表１に示すように、割合がおよそ１０％の場合には、角度θを５〜３０゜に設定し、割合がおよそ２０％の場合には、角度θを５〜５０゜に設定し、割合がおよそ３０％の場合には、角度θを５〜６０゜に設定することによって、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの対称性が改善することがわかる。
【０１０４】
一方、割合がおよそ５％の場合には、角度θを１０゜に設定したときにAsymmetryの値が最も小さくなるものの、角度θを０゜に設定したときには、Asymmetryの値は−８と充分小さくなるため、本発明のように磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向に傾ける必要はない。
【０１０５】
したがって、上述したスピンバルブ膜のＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの最大値ΔRAMRMAXが、ＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRの最大値ΔRGMRMAXに対して１０％以上となるときに、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの線形性及び対称性を大幅に改善する効果を発揮することがわかる。
【０１０６】
また、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向に傾ける角度θを５゜〜６０゜の角度範囲に設定することによって、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの線形性及び対称性を大幅に改善することが可能である。
【０１０７】
以上のように、上記ＭＲ素子４７は、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの線形性及び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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
さらに、上記ＭＲ素子４７では、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向に傾けることによって、この磁化固定層５３から磁化自由層５５への漏れ磁界が小さくなる。これは、特に上記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にとって、このＭＲヘッド４０の媒体対向面４０ａの摩耗を考慮すると好都合である。
【０１１１】
なお、本発明を適用したＭＲ素子４７は、上記特許文献１に記載された方法とは異なり、スピンバルブ膜５０全体が感磁部として機能するため効率がよく、また、上記特許文献２に記載された方法のように、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRが低下するといった問題も発生しない。
【０１１２】
また、このスピンバルブ膜５０を製造するに際しては、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰを決定するアニール処理時において、通常ハイト長方向に印加する外部磁界を、このハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向に近づける方向に傾けるだけで済むことから製造変更が容易である。
【０１１３】
なお、本発明とは別の観点から、磁化固定層５３の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向に近づく方向とは逆方向（縦バイアス磁界の印加方向から遠ざかる方向）に所定の角度θだけ傾ける方法が提案されている（例えば、特許文献３を参照。）。
【０１１４】
具体的に、この特許文献３は、図１５に模式的に示すように、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRの影響が無視できる程度に小さい場合であり、なお且つ、センス電流を流した状態で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が縦バイアス磁界の印加方向と一致せず、この縦バイアス磁界の印加方向に対して所定の角度だけ傾いた場合を示している。そして、この特許文献３には、センス電流を流した状態のアシンメトリを減少させるため、磁気記録媒体からの信号磁界がほぼ０となるときに、磁化固定層２０１の磁化方向ＭＰと磁化自由層２０２の磁化方向ＭＦとが互いに直交するように、この磁化固定層２０１の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向から遠ざかる方向に所定の角度だけ傾けることが提案されている。
【０１１５】
したがって、この場合、本発明とは異なり、必ず磁化固定層２０１の磁化方向ＭＰをハイト長方向に対して縦バイアス磁界の印加方向から遠ざかる方向に傾ける必要がある。
【０１１６】
なお、上記ＭＲ素子４７では、スピンバルブ膜５０を構成する磁化固定層５３を、第１の磁化固定層となる第１の軟磁性膜と、非磁性中間層となる非磁性膜と、第２の磁化固定層となる第２の軟磁性膜とが、この順で積層された構造とすることも可能である。
【０１１７】
この場合、第１の磁化固定層は、上記反強磁性層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、第１の磁化固定層と非磁性中間層を挟んで対向配置される第２の磁化固定層は、第１の磁化固定層の磁化方向と反平行な方向に磁化が揃えられており、なお且つ、非磁性層５４を挟んで磁化自由層５５と対向配置される第２の磁化固定層の磁化方向は、ハイト長方向から縦バイアス磁界の印加方向に所定の角度θだけ傾くように設定されている。そして、この場合も、スピンバルブ膜５０の総合的な抵抗変化量ΔRの線形性及び対称性を大幅に改善することが可能である。
【０１１８】
なお、本発明を適用した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】
【０１１９】
【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】（ａ）は、ボトム型のスピンバルブ膜の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、トップ型のスピンバルブ膜の構成を示す断面図であり、（ｃ）は、デュアル型のスピンバルブ膜の構成を示す断面図である。
【図１０】スピンバルブ膜の磁化固定層ＭＰの磁化方向及び磁化自由層ＭＦの磁化方向を示す模式図である。
【図１１】スピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量ΔRと角度θＦとの関係を示す特性図である。
【図１２】ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMRと角度θＦとの関係を示す特性図である。
【図１３】ＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRと角度θＦとの関係を示す特性図である。
【図１４】スピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量ΔR、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMR及びＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRと角度θＦとの関係を示す特性図である。
【図１５】磁化固定層の磁化方向ＭＰを縦バイアス磁界の印加方向から遠ざかる方向に傾けた模式図である。
【図１６】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１７】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１８】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１９】磁化自由層の磁化方向ＭＦとセンス電流の方向との角度の差θＡを示す模式図である。
【図２０】従来のスピンバルブ膜の総合的な抵抗変化量ΔR、ＡＭＲ効果による抵抗変化量ΔRAMR及びＧＭＲ効果による抵抗変化量ΔRGMRと角度θＦとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  磁気テープ装置、  ３  磁気テープ、  １０  回転ヘッド装置、  １２ａ，１２ｂ  再生ヘッド、  ４０  ＭＲヘッド、  ４７  ＭＲ素子、  ５０  スピンバルブ膜、  ５２  反強磁性層、  ５３  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
【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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