JP4183887B2

JP4183887B2 - Magnetoresistive head and information reproducing apparatus

Info

Publication number: JP4183887B2
Application number: JP2000154961A
Authority: JP
Inventors: ラヨシュバルガ; 恵一長坂; 豊清水; 厚志田中
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2001338407A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界の強さに応じた抵抗変化を利用してその磁界の強さを検知する磁気抵抗効果型ヘッド、および記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの普及に伴って、日常的に多量の情報が取り扱われるようになっている。このような情報は、多数の物理的な印によって記録媒体に記録され、その記録媒体上の印を読み取って電気的な再生信号を生成する情報再生装置により再生される。
【０００３】
ハードディスク装置（ＨＤＤ：ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）は、そのような情報再生装置の１つであり、記憶容量が大きく情報へのアクセス速度が速いという特徴を持つ。このＨＤＤは、一般に、表面が磁性材料からなる記録媒体である磁気ディスク、およびこの磁気ディスクに記録された情報を再生する磁気ヘッドを備えている。磁気ディスクは、表面が微小領域（１ビット領域）ごとに磁化されており、１ビットの情報がこの１ビット領域の磁化の方向の形で記録される。磁気ヘッドは、この磁気ディスクに近接して配置され、磁気ディスクの１ビット領域の磁化から発生する信号磁界Ｈ_sigに応じた電気的な再生信号を出力することにより、磁気ディスクに記録された情報を再生する。
【０００４】
この磁気ディスクの記録密度は年々向上し続けており、その記録密度の向上に伴って１ビット領域の面積が減少し、その１ビット領域から発生する信号磁界Ｈ_sigが弱くなるため、このように弱い信号磁界Ｈ_sigに対しても大きな再生信号を出力する磁気ヘッドが必要となる。このように大きな再生信号を出力する磁気ヘッドとして、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用した磁気抵抗効果型ヘッドであるスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド（ＳｐｉｎＶａｌｖｅＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅＨｅａｄ）の実用化が本格的に始まりつつある。以下では、このスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドをＳＶＭＲヘッドと称する。
【０００５】
このＳＶＭＲヘッドは、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由磁性層（フリー層）と、このフリー層に隣接して形成された非磁性の金属からなる中間層と、この中間層に隣接して形成された、磁化の方向が所定の方向に固定された固定磁性層（ピンド層）と、このピンド層に隣接して形成され、このピンド層の磁化の方向を固定する反強磁性材料からなる反強磁性層とを含む多層膜であるスピンバルブタイプの磁気抵抗効果膜を有する。この磁気抵抗効果膜は、外部磁界が変化すると、フリー層の磁化の方向が変化し、上記ピンド層の磁化の方向とフリー層の磁化の方向の相対的な角度変化に応じた抵抗変化を生ずる。
【０００６】
このＳＶＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果膜に一対の電極端子が配設され、動作時には、この一対の電極端子から磁気抵抗効果膜にセンス電流が流される。このようにセンス電流が流された状態で、このＳＶＭＲヘッドを磁気ディスクに近接させて相対的に移動させると、磁気ディスクからの信号磁界Ｈ_sigに応じて上記磁気抵抗効果膜の電気抵抗値が逐次変化し、この電気抵抗値と上記センス電流値との積で表される値の出力電圧を持った高出力の再生信号が出力される。
【０００７】
一般に、磁気ヘッドの出力電圧は、磁気ディスクからの信号磁界Ｈ_sigの変化に対して線形に変化することが望ましく、このような線形の変化を実現するためには、信号磁界Ｈ_sigの存在しない状態でピンド層の磁化の方向とフリー層の磁化の方向とが互いに９０°の角度をなすことが理想的である。この角度が９０°からずれた状態では、フリー層の磁化の動きが、信号磁界Ｈ_sigの方向に関して非対称性を持つため、磁気抵抗効果膜の抵抗が信号磁界Ｈ_sigの変化に対して線形応答せず、ＳＶＭＲヘッドの出力電圧も信号磁界Ｈ_sigの変化に対して線形応答しないという問題が生ずる。また、この非対称性のため、出力電圧の正負いずれかの側のダイナミックレンジが減少して、実質的な再生出力が減少するといった問題が発生する。
【０００８】
このような角度のずれの原因の１つには、ピンド層の磁化の固定不良があげられる。ピンド層の磁化は、反強磁性層からピンド層に加えられる交換バイアス磁界によって所定の方向に固定されており、このようにピンド層の磁化の方向を固定する力（ピニング力）が弱いと、上記角度にずれが生ずる。
【０００９】
通常、ＳＶＭＲヘッドの設計は、このような角度のずれを避けるため、ピンド層の磁化のピニング力が強固になるように行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、反強磁性層の磁化からピンド層の磁化に働く交換バイアス磁界の大きさには温度依存があり、多くの場合、交換バイアス磁界は温度の上昇とともに減少するため、ピンド層の磁化を固定するピニング力が減少してしまう。ＨＤＤの動作中には、通常、磁気ヘッドの温度が１２０℃以上に上昇するため、このような温度上昇に伴うピニング力の減少が小さく抑えられて高温においてもピンド層の磁化の方向が強く固定されたＳＶＭＲヘッドが求められている。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑み、ピンド層の磁化を固定するピニング力の、温度上昇に伴う減少が小さく抑えられた磁気抵抗効果型ヘッド、およびそのような磁気抵抗効果型ヘッドを備えた情報再生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する磁気抵抗効果型ヘッドは、
反強磁性材料からなる反強磁性層と、その反強磁性層に膜厚方向に隣接して形成された、その反強磁性層によって方向が固定された磁化を有する固定磁性層と、その固定磁性層に膜厚方向に隣接して形成された非磁性の中間層と、その中間層に膜厚方向に隣接して形成された、外部磁界に応じて方向が変化する磁化を有する自由磁性層とを含む、その固定磁性層の磁化の方向とその自由磁性層の磁化の方向との間の角度に応じた抵抗の大きさを示す多層膜である磁気抵抗効果膜を備え、その磁気抵抗効果膜の抵抗の大きさを検知することにより上記外部磁界の強さを検知することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドであって、
上記固定磁性層が、上記反強磁性層に膜厚方向に隣接する第１の層と、その第１の層に膜厚方向に隣接する、その第１の層を構成する材料とは異なる材料によって構成された第２の層とを含むものであって、その固定磁性層とその反強磁性層との間の交換結合エネルギが、仮にその第１の層がその第２の層を構成する材料と同じ材料からなるとした場合の固定磁性層とその反強磁性層との間の交換結合エネルギより小さいことを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、上記反強磁性層が、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉのうちのいずれか１つ以上の元素とＭｎとを含む材料から構成され、上記固定磁性層の第２の層が、Ｃｏ合金からなり、上記固定磁性層の第１の層が、ＮｉＦｅからなることが好ましい。
【００１４】
なお、固定磁性層と反強磁性層との間の「交換結合エネルギ」とは、固定磁性層の全ての磁化と反強磁性層の全ての磁化との間に働く交換結合の、それら２層の間の界面の単位面積あたりのエネルギをいう。
【００１５】
一般に、固定磁性層の磁化の方向を固定するピニング力は、反強磁性層から加えられる交換バイアス磁界によってもたらされ、通常、温度上昇に伴って減少して、反強磁性層の磁気異方性がなくなるブロッキング温度で消失する。
【００１６】
しかし、固定磁性層が、上記第１の層を有するものであると、後に実施形態で示すように、温度上昇に伴う、固定磁性層の磁化の方向を固定するピニング力の減少が小さく抑えられて、高温においても大きなピニング力が得られる。このような大きなピニング力によって、固定磁性層の磁化の方向は強く固定されて、高温下においても、高い再生出力が得られる。
【００１７】
また、上記本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、上記固定磁性層を構成する第２の層が、第１の軟磁性層、第２の軟磁性層、およびその第１の軟磁性層とその第２の軟磁性層との間に膜厚方向に挟まれてなる、その第１の軟磁性層の磁化とその第２の軟磁性層の磁化とを互いに逆向きに結合する逆結合層を含むものであることが好ましい。
【００１８】
固定磁性層の第２の層が、これらの３層を含む構造を持つものであると、固定磁性層の磁化の所定方向への固定が強固なものとなる。
【００１９】
また、上記本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、上記固定磁性層を構成する第１の層が、上記反強磁性層に膜厚方向に隣接する軟磁性層、およびその軟磁性層とその固定磁性層を構成する第２の層とに膜厚方向に挟まれてなる、その軟磁性層の磁化とその第２の層の磁化を互いに逆向きに結合する逆結合層からなるものであることが好ましい。
【００２０】
固定磁性層の第１の層が、このような２層構造を有するものであると、固定磁性層の磁化の所定方向への固定が強固なものとなる。
【００２１】
上記目的を達成する本発明の情報再生装置は、
磁化の方向により情報が記録された磁気記録媒体に近接あるいは接触して配置されてその磁気記録媒体各点の磁化の方向を検出する磁気ヘッドを備え、その磁気ヘッドにより検出された上記磁気記録媒体各点の磁化の方向に応じた情報を再生する情報再生装置であり、
上記磁気ヘッドが、
反強磁性材料からなる反強磁性層と、その反強磁性層に膜厚方向に隣接して形成された、その反強磁性層によって方向が固定された磁化を有する固定磁性層と、その固定磁性層に膜厚方向に隣接して形成された非磁性の中間層と、その中間層に膜厚方向に隣接して形成された、外部磁界に応じて方向が変化する磁化を有する自由磁性層とを含む、その固定磁性層の磁化の方向とその自由磁性層の磁化の方向との間の角度に応じた抵抗の大きさを示す多層膜である磁気抵抗効果膜を備え、その磁気抵抗効果膜の抵抗の大きさを検知することにより上記外部磁界の強さを検知するものであって、
上記固定磁性層が、上記反強磁性層に膜厚方向に隣接する第１の層と、その第１の層に膜厚方向に隣接する、その第１の層を構成する材料とは異なる材料によって構成された第２の層とを含むものであって、その固定磁性層とその反強磁性層との間の交換結合エネルギが、仮にその第１の層がその第２の層を構成する材料と同じ材料からなるとした場合の固定磁性層とその反強磁性層との間の交換結合エネルギより小さいことを特徴とする。
【００２２】
この情報再生装置は、磁気ヘッドに上記本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを採用したものである。この磁気ヘッドは、上記磁気抵抗効果型ヘッドと同様に、温度上昇に伴う実質的な再生出力の低減が抑制されたものであるため、この磁気ヘッドが採用されたこの情報再生装置は、高温時にも安定して高い再生出力で再生を行う。
【００２３】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態のハードディスク装置の概略構成図である。
【００２５】
同図に示すハードディスク装置（ＨＤＤ）１００は、本発明の情報再生装置に相当するものである。同図に示すＨＤＤ１００のハウジング１０１には、回転軸１０２、回転軸１０２に装着される磁気ディスク１０３、磁気ディスク１０３の表面に近接して対向する浮上ヘッドスライダ１０４、アーム軸１０５、浮上ヘッドスライダ１０４を先端に固着してアーム軸１０５を中心に磁気ディスク１０３上を水平移動するキャリッジアーム１０６、およびキャリッジアーム１０６の水平移動を駆動するアクチュエータ１０７が収容される。
【００２６】
このＨＤＤ１００では、磁気ディスク１０３へ情報の記録、および磁気ディスク１０３に記録された情報の再生が行われる。これらの情報の記録および再生にあたっては、まず、磁気回路で構成されたアクチュエータ１０７によってキャリッジアーム１０６が駆動され、浮上ヘッドスライダ１０４が、回転する磁気ディスク１０３上の所望のトラックに位置決めされる。浮上ヘッドスライダ１０４の先端には、図１には図示しない本実施形態の磁気ヘッドが設置されている。この磁気ヘッドは、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドに相当するものである。この磁気ヘッドは、磁気ディスク１０３の回転によって、磁気ディスク１０３の各トラックに並ぶ各１ビット領域に順次近接する。情報の記録時には、このように磁気ディスク１０３に近接した磁気ヘッドに電気的な記録信号が入力され、この磁気ヘッドにより、その記録信号に応じてそれらの各１ビット領域に磁界が印加されて、その記録信号に担持された情報がそれらの各１ビット領域の磁化の方向の形で記録される。また、情報の再生時には、それらの各１ビット領域の磁化の方向の形で記録された情報が、磁気ヘッドによって、それらの磁化それぞれから発生する磁界に応じて生成される電気的な再生信号として取り出される。ハウジング１０１の内部空間は、図示しないカバーによって閉鎖される。
【００２７】
次に、本実施形態の磁気ヘッドについて説明する。
【００２８】
図２は、本実施形態の磁気ヘッドの要部断面図である。
【００２９】
本実施形態の磁気ヘッド３０は、磁気ディスク１０３に情報を記録する記録部と情報を再生する再生部とからなる複合型の磁気ヘッドであり、同図には再生部のみが示される。同図は、この磁気ヘッドの再生部を、図１に示す磁気ディスク１０３の面に平行な面で切断した断面図である。
【００３０】
磁気ヘッド３０は、非磁性の基板２１、この非磁性の基板２１上に形成された下部シールド層２２、この下部シールド層２２上に形成された下部絶縁層２３、この下部絶縁層２３上に形成された磁気抵抗効果膜１０、上記下部絶縁層２３上に、この磁気抵抗効果膜１０を両側から挟むように形成された左右一対の磁区制御層２４、この左右一対の磁区制御層２４上に形成された左右一対の電極２５、この左右一対の電極２５と上記磁気抵抗効果膜１０との上に形成された上部絶縁層２６、およびこの上部絶縁層２６上に形成された上部シールド層２７を有する。この上部シールド層２７上には、上記記録ヘッドが形成されている。
【００３１】
基板２１は、例えば、アルミナチタンカーバイド（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）からなる基板上にＳｉ膜あるいはＳｉＯ₂膜が形成されたものである。
【００３２】
下部シールド層２２および上部シールド層２７は、それぞれ、ＦｅＮ等の軟磁性材料からなる例えば厚さ１．６μｍの層であり、上記磁気抵抗効果膜１０に不必要な外部磁界が印加されないようその磁気抵抗効果膜１０を磁気シールドするものである。
【００３３】
下部絶縁層２３および上部絶縁層２６は、それぞれ、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料からなる例えば厚さ５０ｎｍの層であり、上記磁気抵抗効果膜１０、上記磁区制御層２４、および上記一対の電極２５からの電流のリークを防ぐものである。
【００３４】
磁区制御層２４は、Ｃｏ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金等の硬磁性を示す材料からなる層であり、上記磁気抵抗効果膜１０に静磁界および交換相互作用などによるバイアス磁界を印加するものである。ここでは、この磁区制御層２４は、磁気抵抗効果膜１０と同じ高さまで積層されている。
【００３５】
電極２５は、Ｔａ／（Ｔｉ−Ｗ）／Ｔａという、２つのＴａ層とこれらのＴａの間に挟まれたＴｉ−Ｗ合金との多層膜などの導電性材料からなるものであり、上記磁区制御層２４を介して上記磁気抵抗効果膜１０にセンス電流を印加するものである。この一対の電極２５から再生信号が取り出される。
【００３６】
磁気抵抗効果膜１０は、この磁気ヘッド３０の情報再生の機能を担う部分である。すなわち、磁気抵抗効果膜１０は、上記磁気ディスク１０３の各１ビット領域の磁化から発生する磁界に応じて抵抗が変化するものであり、上述したように磁気抵抗効果膜１０には上記電極２５によりセンス電流が印加されているため、上記抵抗の変化により、上記各１ビット領域の磁化の方向によって担持された情報が電気的な再生信号として取り出される。
【００３７】
本発明の特色は、この磁気抵抗効果膜１０の構造にある。次に、この磁気抵抗効果膜１０の構造について説明する。
【００３８】
図３は、本実施形態の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果膜の一例の断面図である。
【００３９】
同図に示す磁気抵抗効果膜１０は、スピンバルブタイプの磁気抵抗効果膜であり、図２に示す下部絶縁層２３上に形成された下地層１、この下地層１上に形成された反強磁性層２、この反強磁性層２上に形成されたピンド層３、このピンド層３上に形成された中間層４、この中間層４上に形成されたフリー層５、このフリー層５上に形成されたフィルタ層６、およびこのフィルタ層６上に形成された保護層７によって構成されている。
【００４０】
下地層１は、例えば、Ｔａからなる厚さ５ｎｍの第１の下地層１＿１上に、Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる厚さ２ｎｍの第２の下地層１＿２が形成されたものである。この第２の下地層１＿２は、Ｔａからなる第１の下地層１＿１上に形成されたことにより、ｆｃｃ構造を有し、（１１１）方向に配向している。
【００４１】
反強磁性層２は、例えば、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金等の反強磁性材料からなる厚さ１５ｎｍの層である。このＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金の組成としては、例えば、Ｐｄ₃₁Ｐｔ₁₇Ｍｎ₅₂（数字は原子％）があげられる。この反強磁性層２は、上記ピンド層３に対し交換バイアス磁界Ｈ_uaを印加する。この交換バイアス磁界Ｈ_uaは、反強磁性層２の磁化とピンド層３の磁化との間の交換結合に由来するものであり、その交換結合のピンド層３の磁化全体に対する平均的な影響をピンド層３に加えられる磁界で表したものである。
【００４２】
ピンド層３は、ここでは、反強磁性層２に膜厚方向に隣接する第１のピンド層３＿１およびこの第１のピンド層と上記中間層４に膜厚方向に挟まれてなる第２のピンド層３＿２とからなる。
【００４３】
第１のピンド層３＿１は、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる厚さ１．５ｎｍの層であり、第２のピンド層３＿２は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金からなる厚さ１．５ｎｍの層である。Ｎｉ−Ｆｅ合金の組成としては、例えば、Ｎｉ₈₁Ｆｅ₁₉（原子％）があげられ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の組成としては、例えば、Ｃｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂（原子％）があげられる。
【００４４】
これらの第１のピンド層３＿１と第２のピンド層３＿２は、磁化が、上記反強磁性層２によって印加された交換バイアス磁界Ｈ_uaによって、同図の紙面垂直方向に、すなわち、図２に示される一対の電極２５を互いに結ぶ、磁気抵抗効果膜の長手方向とは垂直であって、かつピンド層等の各層に平行な、磁気抵抗効果膜の高さ方向に固定される。本実施形態の磁気ヘッド３０は、この磁化を固定するピニング力の温度依存性に特色があり、後に、この磁化の固定の様子について詳述する。
【００４５】
中間層４は、例えば、Ｃｕ等の非磁性の金属からなる厚さ２．８ｎｍの層であり、上記ピンド層３とフリー層５とを隔てるスペーサとなっている。
【００４６】
フリー層５は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金等の軟磁性材料からなる厚さ１．５ｎｍの層である。Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の組成としては、例えば、Ｃｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂（数字は原子％）等があげられる。このＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金は、飽和磁化が大きく、フリー層５に採用されると磁気ヘッド３０に大きなＭＲ比をもたらすために、また、中間層４を構成するＣｕと相互拡散しにくいために、中間層４上に形成されるフリー層５の材料として好ましい。
【００４７】
このフリー層５は、このように軟磁性材料からなり、磁化がピン止めされていない。このため、その磁化は、磁気ディスク１０３の各１ビット領域の磁化からの磁界に応じてフリー層５の面内で回転する。第１の磁気抵抗効果膜１０＿１のシート抵抗は、いわゆる巨大磁気抵抗効果により、このフリー層５の磁化の方向と上記ピンド層３の固定された磁化の方向とがなす角度に応じて大きく変化する。この抵抗は、これらの磁化が同方向を向く場合に最小値をとり、これらの磁化が互いに逆方向を向く場合に最大値をとる。このシート抵抗の最大値と最小値との差である抵抗変化Δρ／ｔによって、上述したセンス電流を通して再生信号が出力される。磁気抵抗効果型ヘッドの再生信号の出力は、この抵抗変化Δρ／ｔにほぼ比例する。なお、磁気抵抗効果膜は、ＭＲ比によっても評価される。ＭＲ比は、磁気抵抗効果膜の、外部磁界の変化に対する感度の良さを表すものであり、（ρ_max−ρ₀）／ρ₀によって定義される。ρ₀は外部磁界が印加されていない場合の磁気抵抗効果素子の抵抗率を表し、ρ_maxは外部磁界が印加された磁気抵抗効果素子の最大の抵抗率を表す。
【００４８】
また、フリー層５は、上記磁区制御層２４によって印加されたバイアス磁界によって、単磁区化されている。このため、このフリー層５を含む磁気ヘッド３０では、磁壁の移動に伴って再生信号に生ずるバルクハウゼンノイズの発生が抑制されている。
【００４９】
フィルタ層６は、例えば、厚さ２ｎｍのＣｕからなる層である。フィルタ層６は、以下に述べるように、上記抵抗変化Δρ／ｔを増大させる働きがある。仮に、磁気抵抗効果膜１０に、フィルタ層６が存在しない場合を考える。この場合には、磁気抵抗効果膜１０中の伝導電子は、フリー層５と上記保護層７との間の界面で散乱してしまう。巨大磁気抵抗効果の抵抗変化は、上述したフリー層５の磁化の方向とピンド層３の磁化の方向のなす角度に応じた、伝導電子の平均自由行程の変化によって生ずるものであるため、このように界面で伝導電子が散乱されると、伝導電子の平均自由行程の変化が低減されて巨大磁気抵抗効果は有効に生じなくなる。これに対して、フィルタ層６が、フリー層５と保護層７との間に存在すると、磁気抵抗効果膜１０中の伝導電子の平均自由行程が延びるため、本実施形態の磁気ヘッド３０では、巨大磁気抵抗効果が有効に働き、上記抵抗変化Δρ／ｔが増大する。
【００５０】
保護層７は、耐蝕性が高く上記フィルタ層６を物理的および化学的に保護する層であり、ここでは、厚さ１ｎｍのＴａからなる層となっている。
【００５１】
なお、以上に述べた各層は、本文中にそれら各層に対して例示した厚さを有するものであることが好ましく、また、本文中にそれら各層に対して例示した材料からなるものであることが好ましい。しかし、それら各層は、各層のそれぞれの役割を果たすものであれば、必ずしもその厚さに限定されるものではなく、その材料に限定されるものではない。
【００５２】
磁気抵抗効果膜１０を構成する各層のうち、第１のピンド層３＿１が、この磁気抵抗効果膜１０に特有の層である。この第１のピンド層３＿１の役割について説明する前に、反強磁性層２からピンド層３の磁化に働いてピンド層３の磁化を固定するピニング力をもたらす交換バイアス磁界Ｈ_uaについて説明し、その後、この第１のピンド層３＿１の役割について説明する。
【００５３】
図４は、交換バイアス磁界Ｈ_uaが存在する場合と存在しない場合それぞれのＭ−Ｈ曲線を示すグラフである。
【００５４】
同図の横軸は、外部磁界Ｈを表し、同図の縦軸は、ある軟磁性材料の磁化の大きさＭを表す。同図のグラフでは、点線によって、交換バイアス磁界Ｈ_uaが加えられていない場合の、その軟磁性材料の磁気ヒステリシスを表すＭ−Ｈ曲線（磁界−磁化曲線）が示されており、この曲線は、原点（Ｈ，Ｍ）＝（０，０）の周りにループを描く通常のＭ−Ｈ曲線である。これに対して、このグラフ中の実線によって示される、この軟磁性材料に交換バイアス磁界Ｈ_uaが加えられた場合のＭ−Ｈ曲線は、原点からずれた点（Ｈ，Ｍ）＝（Ｈ_ua，０）の周りに、上記点線で示されたループと同じ形のループを描いている。すなわち、交換バイアス磁界Ｈ_uaが加えられた場合のＭ−Ｈ曲線は、交換バイアス磁界Ｈ_uaが加えられない場合のＭ−Ｈ曲線を磁界Ｈ方向を表す横軸の正の方向に交換バイアス磁界Ｈ_ua分だけ平行移動させた曲線となっている。逆に言えば、交換バイアス磁界Ｈ_uaは、Ｍ−Ｈ曲線の磁界Ｈ方向のシフト量によって求められる。この交換バイアス磁界Ｈ_uaが加えられた場合のピンド層３の磁化と反強磁性層２の磁化の様子を図５に示す。
【００５５】
図５は、ピンド層の磁化と反強磁性層の磁化の様子を示す概略図である。
【００５６】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）には、反強磁性層２とその反強磁性層２上に形成されたピンド層３との積層構造が示されている。この積層構造は、ＳＶＭＲヘッドに見られる一般な構造である。図５（Ａ）は、これらの層に対し、外部磁界Ｈが加えられていない場合を示し、図５（Ｂ）は、これらの層に対し、同図の白抜きの矢印で示される同図右方向に外部磁界Ｈが加えられた場合を示す。
【００５７】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示される、これら各層の複数の左あるいは右方向を向く矢印は、各層を構成する原子等に付随する微視的な磁化を表す。反強磁性層２の微視的な磁化は、例えば、ピンド層３との界面に近いものから、同図左向き、右向き、左向きと交互に向きを変えるものとなっている。
【００５８】
ピンド層３の複数の微視的な磁化は、外部磁界が印加されていない場合には、図５（Ａ）に示されるように同図左方向を向く。これは、同図の点線に示されるように、反強磁性層２の微視的な磁化とピンド層３の微視的な磁化との間に微視的に交換結合が生じ、この微視的に生じた交換結合が集まって、反強磁性層２とピンド層３との間には交換結合エネルギＪ_iの交換結合が働くためであり、すなわちピンド層３に交換バイアス磁界Ｈ_uaが働くためである。
【００５９】
ここで、ピンド層３は厚みｔを有するものとし、ピンド層３中の微視的な磁化それぞれは、磁化の大きさｍ_sを持つものとすると、この交換結合により生ずる交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、Ｊ_i／（ｍ_s・ｔ）に比例する。但し、磁化の大きさｍ_sや厚みｔと、交換結合エネルギＪ_iとは、独立ではなく、一般に、磁化の大きさｍ_sや厚みｔが増大すると交換結合エネルギＪ_iも増大する。この式は、界面で、交換結合エネルギＪ_iの交換結合が働いていたとしても、磁化の大きさｍ_sが大きいと、個々の磁化の方向の変化が小さく、また厚みｔが大きいと、それらの個々の微視的な磁化に対する影響が小さいことから理解できる。
【００６０】
また、ピンド層３の複数の微視的な磁化は、強い外部磁界Ｈが印加される場合には、図５（Ｂ）に示されるように、同図右方向を向く。これは、外部磁界Ｈの影響が交換バイアス磁界Ｈ_uaの影響を上回るためである。
【００６１】
図４のグラフ中の実線で示されるＭ−Ｈ曲線の交換バイアス磁界Ｈ_ua分のずれは、ピンド層３に左向きの交換バイアス磁界Ｈ_uaが働く場合、右向きの外部磁界Ｈを磁界Ｈ＝Ｈ_uaまで印加することによって、ピンド層３の磁化が、実質的に外部から磁界を受けていない状態になることによって説明される。
【００６２】
ピンド層３の磁化の方向は、上述したようにこの交換バイアス磁界Ｈ_uaによって生ずるピニング力によって固定されるものであり、この交換バイアス磁界Ｈ_uaが増大するほどそのピニング力は強められる。
【００６３】
一般に、この交換バイアス磁界Ｈ_uaは、温度の上昇とともに減少し、ブロッキング温度で消失することが知られている。ＨＤＤの動作時には、磁気ヘッドは、通常、１２０℃以上の温度まで上昇するため、交換バイアス磁界Ｈ_uaのこのような温度上昇に伴う減少を小さく抑えることが重要な課題となっている。
【００６４】
本発明者等は、この交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存性について、後に実施例に示す計算および測定を行い、交換結合エネルギＪ_iの小さい方が、温度の上昇に伴う交換バイアス磁界Ｈ_uaの減少が小さく抑えられることを見いだしている。
【００６５】
本実施形態の磁気ヘッド３０は、上記ピンド層３が、上記第２のピンド層３＿２の他に、上記反強磁性層２とに膜厚方向に隣接する第１のピンド層３＿１を含むものであって、第１のピンド層３＿１と反強磁性層２との間に働く交換結合の交換結合エネルギＪ_iが、仮に第１のピンド層３＿１が第２のピンド層３＿２を構成する材料と同じ材料からなるとした場合のピンド層３と反強磁性層２との間の交換結合エネルギＪ_iよりも小さいものとなる複数層構造をとるものとなっている。
【００６６】
実際、本実施形態の磁気ヘッド３０では、上記第１のピンド層３＿１を構成するＮｉ−Ｆｅ合金と反強磁性層２を構成するＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金との間に働く交換結合の交換結合エネルギＪ_iは、上記第２のピンド層３＿２を構成するＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金と反強磁性層２を構成するＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金との間に働く交換結合の交換結合エネルギＪ_iよりも小さい値となっている。
【００６７】
本実施形態の磁気ヘッド３０は、このように、温度の上昇に伴う交換バイアス磁界Ｈ_uaの減少が小さく抑えられたものであるため、ピンド層３の磁化の方向を固定するピニング力の、温度上昇に伴う減少のが小さく抑えられたものとなっている。また、このように温度上昇に伴う上記ピニング力の減少が小さく抑制されるため、本実施形態の磁気ヘッド３０は、高温においても、出力電圧の信号磁界Ｈ_sigに対する応答がほぼ線形であって、実質的に大きな出力の再生波形を生成するものとなっている。
【００６８】
また、本実施形態の磁気ヘッド３０は、ピンド層３が、上述した複数構造をとるものであるため、上記第１のピンド層３＿１によって、温度上昇に伴う交換バイアス磁界Ｈ_uaの減少が小さく抑えられながら、上記第２のピンド層３＿２によって飽和磁化が大きく保たれることにより高いＭＲ比が実現されるものとなっている。
【００６９】
なお、本実施形態の磁気ヘッド３０は、第１のピンド層３＿１、第２のピンド層３＿２、反強磁性層２それぞれを構成する材料の組合せが、上述した交換結合エネルギＪ_iの大小関係を満たす材料の組合せであればよく、上述した、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金という組合せに限られるものではない。
【００７０】
具体的には、好ましい組合せとして、反強磁性層２が、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉのうちのいずれか１つ以上の元素とＭｎとを含む材料から構成され、第１のピンド層３＿１がＮｉ−Ｆｅ合金からなり、第２のピンド層がＣｏ合金からなるものがあげられる。
【００７１】
図６および図７は、いずれも、本実施形態の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果膜のピンド層の一断面図である。
【００７２】
本実施形態の磁気ヘッド３０のピンド層３は、これらの図６および図７に示す構成を有するピンド層に置き換えられたものあってもよい。図６に示すピンド層３’は、同図には示さない反強磁性層２に膜厚方向に隣接して形成された第１のピンド層３＿１と、この第１のピンド層３＿１に隣接して、反強磁性層２との間にこの第１のピンド層３＿１を膜厚方向に挟むように形成された第２のピンド層３＿２’とからなる。この第２のピンド層３＿２’は、第１のピンド層３＿１と隣接する側にある第１の軟磁性層３＿２＿１と、第２の軟磁性層３＿２＿３と、それらの軟磁性層の間に膜厚方向に挟まれてなる、それらの軟磁性層の磁化どうしを互いに逆向きに結合する逆結合層３＿２＿２とによって構成される。
【００７３】
ここで、第１のピンド層３＿１は、例えば、図３に示す磁気抵抗効果膜１０を構成する第１のピンド層３＿１の例示した厚さ、材料と、同じ厚さを有し、同じ材料からなるものである。
【００７４】
第１の軟磁性層３＿２＿１は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金からなる厚さ１．５ｎｍの層であり、第２の軟磁性層３＿２＿３は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金からなる厚さ２．５ｎｍの層である。また、逆結合層３＿２＿２は、例えば、Ｒｕからなる厚さ０．７５ｎｍの層である。
【００７５】
ピンド層３’の、このような３層構造を持つ第２の軟磁性層３＿２’では、上述したように２つの軟磁性層のそれぞれの磁化が、上記逆結合層３＿２＿２によって、互いに逆方向に向くように固定される。これにより、ピンド層３’の磁化の大きさｍ_sは実効的に低減されるため、ピンド層３’は、印加される交換バイアス磁界Ｈ_uaが大きな好ましいものとなっている。このため、ピンド層３’の磁化は、外部からの磁界によって影響を受けにくく安定してピン止めされる。
【００７６】
図７に示すピンド層３”は、同図には示さない反強磁性層２に膜厚方向に隣接して形成された第１のピンド層３＿１’と、この第１のピンド層３＿１’に隣接して、反強磁性層２との間にこの第１のピンド層３＿１’を膜厚方向に挟むように形成された第２のピンド層３＿２とからなる。第１のピンド層３＿１’は、２層構造となっており、反強磁性層２に隣接する側の第３の軟磁性層３＿１＿１と、その第３の軟磁性層３＿１＿１に膜厚方向に隣接して形成された、第２のピンド層３＿２側の逆結合層３＿１＿２とからなる。
【００７７】
ここで、第２のピンド層３＿２は、例えば、図３に示す磁気抵抗効果膜１０を構成する第２のピンド層３＿２に例示した厚さ、材料と、同じ厚さを有し、同じ材料からなるものである。第３の軟磁性層３＿１＿１は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金からなる厚さ１．５ｎｍの層であり、また、逆結合層３＿１＿２は、例えば、Ｒｕからなる厚さ０．７５ｎｍの層である。
【００７８】
この逆結合層３＿１＿２によって上記第２のピンド層３＿２の磁化と上記第３の軟磁性層３＿１＿１の磁化とが互いに逆向きに結合されて、ピンド層３”の磁化の大きさｍ_sは実効的に低減されるため、ピンド層３’と同様に、ピンド層３”も、印加される交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きな好ましいものとなっている。このようにして、ピンド層３”の磁化は、外部からの磁界によって影響を受けにくく安定してピン止めされる。
【００７９】
また、本実施形態の磁気ヘッド３０を構成する磁気抵抗効果膜は、図８に示す構成を有するものであってもよい。
【００８０】
図８は、本実施形態の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果膜の一例の断面図である。
【００８１】
同図に示される磁気抵抗効果膜１０’は、図２に示す下部絶縁層２３上に形成された下地層１、この下地層１上に形成されたフィルタ層６、このフィルタ層６上に形成されたフリー層５、このフリー層５上に形成された中間層４、この中間層４上に形成されたピンド層３、このピンド層３上に形成された反強磁性層２、およびこの反強磁性層２上に形成された保護層７によって構成されている。すなわち、この磁気抵抗効果膜１０’は、図３に示す磁気抵抗効果膜１０における反強磁性層２からフリー層５までの積層順序が逆になった、いわゆるトップ型の磁気抵抗効果膜である。なお、上記磁気抵抗効果膜１０は、いわゆるボトム型の磁気抵抗効果膜である。
【００８２】
但し、この磁気抵抗効果膜１０’は、下地層１が、上記第１の下地層１＿１のみからなるものである。また、この磁気抵抗効果膜１０’は、ピンド層３が、中間層４上に第２のピンド層３＿２上が形成され、その第２のピンド層３＿２上に第１のピンド層３＿１が形成され、その第１のピンド層３＿１上に反強磁性層２が形成されており、積層順序は異なるが、図３に示す磁気抵抗効果膜１０と同様に、第１のピンド層３＿１が反強磁性層２と隣接したものとなっている。また、磁気抵抗効果膜１０’を構成するこれらの各層は、厚さ、材料、働きにおいて、磁気抵抗効果膜１０における対応する各層と同じものである。
【００８３】
このトップ型の磁気抵抗効果膜１０’においても、ボトム型の磁気抵抗効果膜１０と同様に、温度上昇に伴う、ピンド層３の磁化の方向を固定するピニング力の減少が小さく抑えられるため、この磁気抵抗効果膜１０’が採用された磁気ヘッド３０を含む磁気ヘッド３０は、高温においても、出力電圧の信号磁界Ｈ_sigに対する応答がほぼ線形であって、実質的に大きな出力の再生波形を生成するものとなる。
【００８４】
このような磁気抵抗効果膜１０，１０’を含む高出力の磁気ヘッド３０が採用されたＨＤＤ１００は、磁気記録媒体各点の磁化の方向を検出する感度が高く、磁気記録媒体に高密度に記録された情報を良好に再生する。
【００８５】
なお、特開平１１−２３２６１７号公報に、ピンド層がＣｏ／ＮｉＦｅ／Ｃｏの３層膜からなる磁気ヘッドが開示されている。この磁気ヘッドは、ＮｉＦｅ層の存在により磁化の大きさｍ_sを減少させて交換バイアス磁界Ｈ_uaを増大させたものである。しかし、この磁気ヘッドは、室温における交換バイアス磁界Ｈ_uaの増大を目的としたものであり、反強磁性層に隣接する層が、反強磁性層との間で強く交換結合する材料であるＣｏあるいはＣｏ合金から構成される点において、本発明の磁気ヘッドとは異なるものである。
【００８６】
次に、これらの磁気抵抗効果膜１０，１０’を製造する方法について説明する。
【００８７】
ボトム型である磁気抵抗効果膜１０は、第１の下地層１＿１、第２の下地層１＿２、反強磁性層２、第１のピンド層３＿１、第２のピンド層３＿２、中間層４、フリー層５、フィルタ層６、保護層７の順に、これらの各層の先に例示した材料を用いて先に例示した厚さで、ＤＣマグネトロンスパッタリング等のスパッタリングによりＡｒ雰囲気中で連続的に積層してこれらの各層を成膜し、成膜された各層からなる多層膜をリソグラフィ技術で素子の形状にパターニングすることによって製造する。
【００８８】
また、トップ型である磁気抵抗効果膜１０’は、第１の下地層１＿１、フィルタ層６、フリー層５、中間層４、第２のピンド層３＿２、第１のピンド層３＿１、反強磁性層２、保護層７の順に、ボトム型の場合と同じく、これらの各層の先に例示した材料を用いて先に例示した厚さで、ＤＣマグネトロンスパッタリング等のスパッタリングによりＡｒ雰囲気中で連続的に積層してこれらの各層を成膜し、そのように成膜された各層からなる多層膜をリソグラフィ技術で素子の形状にパターニングすることによって製造する。
【００８９】
なお、このように成膜されたこれらの多層膜には、反強磁性層２を構成するＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金を反強磁性化させるために、成膜後、磁気抵抗効果膜の上記高さ方向に磁界を印加した状態で、２００℃〜３００℃の、代表的には２８０℃の熱処理を施す。
【００９０】
また、この磁気抵抗効果膜１０，１０’の成膜時に、フリー層５の異方性磁界を付与するために上記磁気抵抗効果膜の長手方向に８ｋＡ／ｍ程度の直流磁界を印加してもよい。
【００９１】
また、成膜方法としては、イオンビームスパッタ法、真空蒸着法などの手段を用いてもよい。
【００９２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００９３】
＜交換バイアス磁界の温度依存性の数値計算＞
まず、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存性を、Ｅ．ＦｕｌｃｏｍｅｒａｎｄＳ．Ｈ．Ｃｈａｒａｐ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４３，４１９０（１９７２）に記載されるモデル（ｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｆｔｅｒｅｆｆｅｃｔｍｏｄｅｌ）を用いて数値計算した結果について説明する。
【００９４】
ここでは、反強磁性層とピンド層とからなる２層膜に対し、反強磁性層の、単位体積あたりの異方性エネルギＫ_AFが、２．２×１０^-2Ｊ／ｃｍ³、４．４×１０^-2Ｊ／ｃｍ³、１．０×１０^-1Ｊ／ｃｍ³それぞれの値をとり、さらに反強磁性層とピンド層との間に働く交換結合の交換結合エネルギＪ_iが、１．３５×１０^-8Ｊ／ｃｍ²、１．０８×１０^-8Ｊ／ｃｍ²、０．８１×１０^-8Ｊ／ｃｍ²である９通りのケースに対して、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存性について計算した。
【００９５】
図９は、単位体積あたりの異方性エネルギＫ_AFが２．２×１０^-2Ｊ／ｃｍ³である場合の、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の数値計算結果を示すグラフであり、図１０は、単位体積あたりの異方性エネルギＫ_AFが４．４×１０^-2Ｊ／ｃｍ³である場合の、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の数値計算結果を示すグラフであり、図１１は、単位体積あたりの異方性エネルギＫ_AFが１．０×１０^-1Ｊ／ｃｍ³である場合の、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の数値計算結果を示すグラフである。
【００９６】
図９〜図１１の横軸は、いずれも上記２層膜の温度を表し、図９〜図１１の縦軸は、いずれもこの２層膜に働く交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさを表す。但し、この交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、室温２０℃における交換バイアス磁界Ｈ_uaRTの大きさによって規格化されたものである。また、図９〜図１１のいずれのグラフにおいても、実線、太い鎖線、および細い点線それぞれによって、交換結合エネルギＪ_iが１．３５×１０^-8Ｊ／ｃｍ²、１．０８×１０^-8Ｊ／ｃｍ²、および０．８１×１０^-8Ｊ／ｃｍ²それぞれの場合における交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存性が示されている。
【００９７】
これらの図９〜図１１に示される９通りのいずれのケースにおいても、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、温度の上昇とともに単調に減少した。いずれのケースにおいても、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、温度が室温２０℃の場合の１から、温度の増大とともに単調に減少し、３００℃から３５０℃の範囲で０となった。この交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさが０となる温度が、反強磁性層とピンド層との間の界面における磁気的な異方性が消える、いわゆるブロッキング温度である。
【００９８】
図９〜図１１に示されるように、反強磁性層の異方性エネルギＫ_AFが上記３種類の値のいずれの値であっても、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさには、１００℃以上の温度で、交換結合エネルギＪ_iの大きさによる違いが見られた。その違いは、上記異方性エネルギＫ_AFが小さいほど顕著であり、この場合に、いずれの異方性エネルギＫ_AFにおいても、交換結合エネルギＪ_iが小さいほど、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaは大きかった。
【００９９】
実際、図１１に示されるように、上記異方性エネルギＫ_AFが１．０×１０^-1Ｊ／ｃｍ³と大きな場合には、交換結合エネルギＪ_iが１．３５×１０^-8Ｊ／ｃｍ²から０．８１×１０^-8Ｊ／ｃｍ²まで低減されても、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、例えば２００℃の温度で、０．６５から０．７までの０．０５程度しか増大しなかった。しかし、図１０に示されるように、上記異方性エネルギＫ_AFが４．４×１０^-2Ｊ／ｃｍ³と小さい場合には、交換結合エネルギＪ_iが１．３５×１０^-8Ｊ／ｃｍ²から０．８１×１０^-8Ｊ／ｃｍ²まで低減されると、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、同じく２００℃の温度で、０．５から０．６５まで、０．１５増大し、さらに、図９に示されるように、上記異方性エネルギＫ_AFが２．２×１０^-2Ｊ／ｃｍ³とさらに小さい場合には、交換結合エネルギＪ_iが１．３５×１０^-8Ｊ／ｃｍ²から０．８１×１０^-8Ｊ／ｃｍ²まで低減されると、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、同じく２００℃の温度で、０．５５から０．８まで、０．２５増大した。
【０１００】
以上の数値計算結果から、交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、温度の上昇とともに減少するが、そのような交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさの減少は、交換結合エネルギＪ_iが小さいほど小さく抑えられ、その減少の抑制は、上記異方性エネルギＫ_AFが小さいほど有効に行われるとわかる。
【０１０１】
なお、上述したＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金は、Ｐｄ₃₁Ｐｔ₁₇Ｍｎ₅₂（原子％）の組成で、上記異方性エネルギＫ_AFが２．２×１０^-2Ｊ／ｃｍ³となる、小さな異方性エネルギＫ_AFを持つものであるため、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層を有する磁気抵抗効果膜では、上記交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさの減少の抑制が有効に行われる。
【０１０２】
＜交換バイアス磁界の温度依存性の測定＞
次に、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存性の測定結果について説明する。
【０１０３】
交換バイアス磁界Ｈ_uaの測定は、ＶＳＭ（試料振動型磁力計）を用いて行った。測定対象となる試料は、ＶＳＭの、ヒータを備えたガラス容器中に格納し、温度を所定の値に保った状態で、その試料を移動させることにより試料に印加される磁界を変えて、図４に示すようなＭ−Ｈ曲線の１ループの測定を行った。このように測定されたＭ−Ｈ曲線から、その温度での交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさが求められる。そして、次の１ループ測定では、温度を前回の１ループ測定時とは異なる温度に保ちながら、温度以外は前回と同様にしてＭ−Ｈ曲線の１ループの測定を行い、さらに、同様に、様々な温度でＭ−Ｈ曲線の１ループの測定を繰り返した。これらの測定から、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存性を求めた。
【０１０４】
（測定Ａ）
測定には、Ｓｉ／ＳｉＯ₂基板上にＴａからなる厚み５ｎｍの下地層を積層し、その下地層上にＣｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂（原子％）からなるピンド層を積層し、そのピンド層上にＰｄ₃₁Ｐｔ₁₇Ｍｎ₅₂（原子％）からなる厚み２５ｎｍの反強磁性層を積層し、その反強磁性層上にＴａからなる厚み５ｎｍの保護層を積層してなる３種類の試料を用いた。これらの３種類の試料は、それぞれピンド層の厚みが２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍとなる、試料Ａ１、試料Ａ２、試料Ａ３である。これらの試料それぞれに対して、交換バイアス磁界Ｈ_uaの、２０℃〜３５０℃の間での温度依存性を測定した。
【０１０５】
（測定Ｂ）
測定には、Ｓｉ／ＳｉＯ₂基板上にＴａからなる厚み５ｎｍの下地層を積層し、その下地層上にＣｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂（原子％）からなる厚み２０ｎｍのピンド層を積層し、そのピンド層上にＰｄ₃₁Ｐｔ₁₇Ｍｎ₅₂（原子％）からなる厚み２５ｎｍの反強磁性層を積層し、その反強磁性層上にＴａからなる厚み５ｎｍの保護層を積層した試料Ｂ１と、試料Ｂ１のピンド層を、Ｎｉ₈₁Ｆｅ₁₉（原子％）からなる厚み２０ｎｍのピンド層に置き換えてなる試料Ｂ２とを用いた。これらの試料それぞれに対して、交換バイアス磁界Ｈ_uaの、２０℃〜３５０℃の間での温度依存性を測定した。
【０１０６】
（測定Ｃ）
測定には、Ｓｉ／ＳｉＯ₂基板上にＴａからなる厚み５ｎｍの下地層を積層し、その下地層上にＣｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂（原子％）からなる厚み５ｎｍのピンド層第１層を積層し、そのピンド層第１層上にＮｉ₈₁Ｆｅ₁₉（原子％）からなる厚み５ｎｍのピンド層第２層を積層し、そのピンド層第２層上にＰｄ₃₁Ｐｔ₁₇Ｍｎ₅₂（原子％）からなる厚み２５ｎｍの反強磁性層を積層し、その反強磁性層上にＴａからなる厚み５ｎｍの保護層を積層した試料Ｃ１と、測定Ｂで用いた試料Ｂ１とを用いた。これらの試料それぞれに対して、交換バイアス磁界Ｈ_uaの、２０℃〜３５０℃の間での温度依存性を測定した。
【０１０７】
図１２は、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の測定結果を数値計算結果とともに示す第１のグラフであり、測定Ａの結果が示される。図１３は、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の測定結果を示す第２のグラフであり、測定Ｂの結果が示される。図１４は、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の測定結果を示す第３のグラフであり、測定Ｃの結果が示される。
【０１０８】
図１２〜図１４の横軸は、いずれも試料の温度を表し、図１２〜図１４の縦軸は、いずれも試料の反強磁性層からピンド層に働く交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさを表す。但し、この交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、室温２０℃における交換バイアス磁界Ｈ_uaRTの大きさによって規格化されている。なお、室温２０℃における交換バイアス磁界Ｈ_uaRTの大きさは、上述した試料Ａ１〜試料Ｃ１の各試料でほとんど同じ大きさとなっている。
【０１０９】
図１２には、黒丸、白三角、および十字それぞれによって、上記試料Ａ１、試料Ａ２、および試料Ａ３それぞれに対する測定結果が示される。また、これらの試料Ａ１、試料Ａ２、および試料Ａ３の測定結果それぞれをシミュレートした数値計算結果が、実線、細い鎖線、および太い鎖線それぞれによって示される。この数値計算は、図９〜図１１に結果を示す数値計算と同様に行われ、実線、点線、および鎖線は、それぞれ交換結合エネルギＪ_iが１．５６×１０^-8Ｊ／ｃｍ²、１．４８×１０^-8Ｊ／ｃｍ²、１．２８×１０^-8Ｊ／ｃｍ²である場合を示す。
【０１１０】
同図に示すように、試料Ａ１、試料Ａ２、および試料Ａ３の、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、いずれも、１００℃付近までゆるやかに増大し、１００℃付近から温度の上昇とともに単調に減少した。これらの試料のうち、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、十字で表される、ピンド層の厚みが最も薄い試料Ａ３において最大となった。例えば温度２００℃では、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、試料Ａ１において、０．４５であるが、試料Ａ３においては０．６まで増大した。
【０１１１】
また、これらの試料の測定結果をシミュレートする数値計算によって求められたそれぞれの規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさも、いずれも、これらの試料の測定結果と同様に、１００℃付近までゆるやかに増大し、１００℃付近から温度の上昇とともに単調に減少した。これらの数値計算結果によって求められた規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、鎖線で表される、交換結合エネルギＪ_iが最も小さい１．２８×１０^-8Ｊ／ｃｍ²である場合に、最大となった。
【０１１２】
このように、試料Ａ３の交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさが、これらの３つの試料の交換バイアス磁界Ｈ_uaのうちで最大となったのは、試料Ａ３が、最もピンド層の厚みが薄いために、最も小さな交換結合エネルギＪ_iを有するものであることによって説明される。
【０１１３】
図１３には、黒丸および白三角それぞれによって、上記試料Ｂ１および試料Ｂ２それぞれに対する測定結果が示される。同図のグラフ中の実線は、試料Ｂ１の測定結果のガイドのための線であり、鎖線は、試料Ｂ２の測定結果のガイドのための線である。同図の黒丸に示すように、試料Ｂ１の規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、２０℃での値１から単調に減少して、３００℃〜３５０℃で０となった。また、同図の白三角に示すように、試料Ｂ２の規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、２０℃での値１から８０℃付近までゆるやかに増大し、８０℃付近から温度の上昇とともに単調に減少して、３００℃〜３５０℃で０となった。ここで、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、例えば温度２００℃では、試料Ｂ１において、０．４であるが、試料Ｂ２においては０．６まで増大した。
【０１１４】
この結果から、試料Ｂ１のように、ピンド層が、反強磁性層との間で強く交換結合する材料であるＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金からなるものである場合よりも、試料Ｂ２のように、ピンド層が、反強磁性層との間でＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金ほどは強く交換結合しないＮｉ−Ｆｅ合金からなるものである場合の方が、温度上昇に伴う規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさの減少は小さく抑制されるとわかる。
【０１１５】
また、この結果から、ピンド層が、上記試料Ｂ１のピンド層と同じ厚みを有するものであって、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金からなる層とＮｉ−Ｆｅ合金からなる層とからなる複合層である場合にも、上記試料Ｂ１より、交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさの減少は小さく抑制されると考えられる。
【０１１６】
図１４には、黒丸および白三角それぞれによって、上記試料Ｂ１および試料Ｃ１それぞれに対する測定結果が示される。同図のグラフ中の実線は、試料Ｂ１の測定結果のガイドのための線であり、鎖線は、試料Ｃ１の測定結果のガイドのための線である。
【０１１７】
試料Ｂ１の測定結果は、図１３の黒丸で示される試料Ｂ１の測定結果と同じである。同図の白三角に示す、試料Ｃ１の規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、試料Ｂ１の場合のその大きさと同様に、２０℃での値１から単調に減少して、３００℃〜３５０℃で０となった。ただし、試料Ｃ１の規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaは、温度上昇に伴う大きさの減少が試料Ｂ１の場合よりも小さかった。ここで、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさは、例えば温度２００℃では、試料Ｂ１において、０．４であるが、試料Ｂ３においては０．６５まで増大した。
【０１１８】
この結果は、試料Ｃ１が、反強磁性層との間の交換結合がＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金ほど強くない材料であるＮｉ−Ｆｅ合金を含み、ピンド層全体の厚みが薄いという２つの要因が重なって生じたものであり、それらの２つのの要因の相乗効果で、試料Ｃ１では、規格化された交換バイアス磁界Ｈ_uaの、温度上昇に伴う大きさの減少が小さくなっている。
【０１１９】
＜ＭＲ比と抵抗変化の測定＞
最後に、上記試料Ｂ１のように、ピンド層がＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金のみからなる場合と、上記試料Ｃ１のように、ピンド層がＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金とＮｉ−Ｆｅ合金の２層膜からなる場合とのＭＲ比と抵抗変化Δρ／ｔの測定結果について説明する。
【０１２０】
【表１】

表１の最左欄には、試料Ｄ１と試料Ｄ２が示されている。試料Ｄ２は、Ｓｉ／ＳｉＯ₂基板上に、図３に示す磁気抵抗効果膜１０を形成した試料である。試料Ｄ１は、その試料Ｄ２のピンド層３を、Ｃｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂（原子％）からなる厚み３ｎｍのピンド層に置き換えた従来の磁気抵抗効果膜からなる試料である。これらの試料には、図２に示したものと同様に、磁区制御層２４および電極２５が設置されている。
【０１２１】
表１の上段には、ＭＲ比と、抵抗変化Δρ／ｔが示されている。ＭＲ比は、試料Ｄ１、試料Ｄ２で、それぞれ８．１５％、８．２１％となっており、両試料においてほとんど変わらず、本発明に係る試料Ｄ２の方が大きい。抵抗変化Δρ／ｔも、ＭＲ比と同じく、試料Ｄ１、試料Ｄ２で、それぞれ１．３８、１．４５となっており、両試料においてほとんど変わらず、本発明に係る試料Ｄ２の方が大きい。
【０１２２】
この測定結果と上記測定Ａ〜Ｃの結果とから、反強磁性層との間で強く交換結合する材料であるＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金からなる層と、反強磁性層との間でＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金ほど強く交換結合しない材料であるＮｉ−Ｆｅ合金からなる層とによって構成されたピンド層を有する磁気抵抗効果膜の方が、このピンド層と同じ膜厚の、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金のみからなるピンド層を有する磁気抵抗効果膜よりも、ＭＲ比や抵抗変化Δρ／ｔが高い値に維持されながら、交換バイアス磁界Ｈ_uaの大きさの温度上昇に伴う減少が小さく抑えられることがわかる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ピンド層の磁化を固定するピニング力の、温度上昇に伴う減少が小さく抑えられた磁気抵抗効果型ヘッド、およびそのような磁気抵抗効果型ヘッドを備えた情報再生装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のハードディスク装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の磁気ヘッドの要部断面図である。
【図３】本実施形態の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果膜の一例の断面図である。
【図４】交換バイアス磁界Ｈ_uaが存在する場合と存在しない場合それぞれのＭ−Ｈ曲線を示す図である。
【図５】ピンド層の磁化と反強磁性層の磁化の様子を示す概略図である。
【図６】本実施形態の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果膜のピンド層の一断面図である。
【図７】本実施形態の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果膜のピンド層の一断面図である。
【図８】本実施形態の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果膜の一例の断面図である。
【図９】単位体積あたりの異方性エネルギＫ_AFが２．２×１０^-2Ｊ／ｃｍ³である場合の、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の数値計算結果を示すグラフである。
【図１０】単位体積あたりの異方性エネルギＫ_AFが４．４×１０^-2Ｊ／ｃｍ³である場合の、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の数値計算結果を示すグラフである。
【図１１】単位体積あたりの異方性エネルギＫ_AFが１．０×１０^-1Ｊ／ｃｍ³である場合の、交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の数値計算結果を示すグラフである。
【図１２】交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の測定結果を数値計算結果とともに示す第１のグラフである。
【図１３】交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の測定結果を示す第２のグラフである。
【図１４】交換バイアス磁界Ｈ_uaの温度依存の測定結果を示す第３のグラフである。
【符号の説明】
１下地層
１＿１第１の下地層
１＿２第２の下地層
２反強磁性層
３，３’，３” ピンド層
３＿１，３＿１’ 第１のピンド層
３＿１＿１第３の軟磁性層
３＿１＿２，３＿２＿２逆結合層
３＿２，３＿２’ 第２のピンド層
３＿２＿１第１の軟磁性層
３＿２＿３第２の軟磁性層
４中間層
５フリー層
６フィルタ層
７保護層
１０，１０’ 磁気抵抗効果膜
２１基板
２２下部シールド層
２３下部絶縁層
２４磁区制御層
２５電極
２６上部絶縁層
２７上部シールド層
３０磁気ヘッド
１００ＨＤＤ
１０１ハウジング
１０２回転軸
１０３磁気ディスク
１０４浮上ヘッドスライダ
１０５アーム軸
１０６キャリッジアーム
１０７アクチュエータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetoresistive head that detects the strength of a magnetic field using a resistance change according to the strength of the magnetic field, and an information reproducing apparatus that reproduces information recorded on a recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the spread of computers, a large amount of information has been handled on a daily basis. Such information is recorded on a recording medium by a large number of physical marks, and is reproduced by an information reproducing apparatus that reads the marks on the recording medium and generates an electrical reproduction signal.
[0003]
A hard disk drive (HDD) is one of such information reproducing devices, and has a feature that it has a large storage capacity and a high access speed to information. The HDD generally includes a magnetic disk that is a recording medium whose surface is made of a magnetic material, and a magnetic head that reproduces information recorded on the magnetic disk. The surface of the magnetic disk is magnetized for each minute area (1 bit area), and 1 bit information is recorded in the form of the magnetization direction of the 1 bit area. The magnetic head is disposed close to the magnetic disk, and a signal magnetic field H generated from the magnetization of the 1-bit area of the magnetic disk. _sig The information recorded on the magnetic disk is reproduced by outputting an electrical reproduction signal corresponding to the signal.
[0004]
The recording density of this magnetic disk continues to improve year by year. As the recording density increases, the area of the 1-bit area decreases, and the signal magnetic field H generated from the 1-bit area. _sig Is weak, so this weak signal magnetic field H _sig However, a magnetic head that outputs a large reproduction signal is required. As a magnetic head that outputs such a large reproduction signal, a spin valve magnetoresistive head that is a magnetoresistive head utilizing the giant magnetoresistive (GMR) effect has been put into practical use. It is starting. Hereinafter, this spin valve magnetoresistive head is referred to as an SVMR head.
[0005]
This SVMR head has a free magnetic layer (free layer) whose magnetization direction changes in response to an external magnetic field, an intermediate layer made of a nonmagnetic metal formed adjacent to the free layer, and adjacent to the intermediate layer. A pinned magnetic layer (pinned layer) whose magnetization direction is fixed in a predetermined direction, and an antiferromagnetic material formed adjacent to the pinned layer and fixing the magnetization direction of the pinned layer A spin valve type magnetoresistive film which is a multilayer film including an antiferromagnetic layer made of In the magnetoresistive film, when the external magnetic field changes, the magnetization direction of the free layer changes, and a resistance change is generated in accordance with a relative angular change between the magnetization direction of the pinned layer and the magnetization direction of the free layer. .
[0006]
In this SVMR head, a pair of electrode terminals is disposed on the magnetoresistive film, and a sense current is passed from the pair of electrode terminals to the magnetoresistive film during operation. When the SVMR head is moved close to the magnetic disk in a state where the sense current is supplied in this manner, the signal magnetic field H from the magnetic disk is moved. _sig In response to this, the electric resistance value of the magnetoresistive film changes sequentially, and a high output reproduction signal having an output voltage of a value represented by the product of the electric resistance value and the sense current value is output.
[0007]
Generally, the output voltage of the magnetic head is the signal magnetic field H from the magnetic disk. _sig In order to realize such a linear change, it is desirable that the signal magnetic field H _sig Ideally, the direction of magnetization of the pinned layer and the direction of magnetization of the free layer form an angle of 90 ° with each other in the absence of. In a state where this angle deviates from 90 °, the movement of the free layer magnetization is caused by the signal magnetic field H _sig Because of the asymmetry with respect to the direction of the magnetic field, the resistance of the magnetoresistive film is _sig The output voltage of the SVMR head does not respond linearly to changes in the signal magnetic field H. _sig The problem arises in that there is no linear response to changes in. In addition, due to this asymmetry, the dynamic range on either the positive or negative side of the output voltage is reduced, causing a problem that the substantial reproduction output is reduced.
[0008]
One of the causes of such an angle shift is a pinned layer magnetization defect. The magnetization of the pinned layer is fixed in a predetermined direction by an exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer to the pinned layer. Thus, if the force for fixing the magnetization direction of the pinned layer (pinning force) is weak, Deviation occurs in the angle.
[0009]
Normally, the SVMR head is designed so that the pinning force of magnetization of the pinned layer becomes strong in order to avoid such an angle shift.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the magnitude of the exchange bias magnetic field that affects the magnetization of the pinned layer from the magnetization of the antiferromagnetic layer is temperature-dependent, and in many cases the exchange bias magnetic field decreases with increasing temperature, so the pinned layer magnetization is fixed. The pinning force to be reduced will decrease. During the operation of the HDD, the temperature of the magnetic head usually rises to 120 ° C or higher, so that the decrease in pinning force accompanying such a temperature rise is kept small, and the magnetization direction of the pinned layer is strongly fixed even at high temperatures. There is a need for an improved SVMR head.
[0011]
In view of the above circumstances, the present invention provides a magnetoresistive head in which a decrease in pinning force that fixes the magnetization of the pinned layer with a rise in temperature is suppressed, and an information reproducing apparatus including such a magnetoresistive head The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A magnetoresistive head that achieves the above object
An antiferromagnetic layer made of an antiferromagnetic material, a pinned magnetic layer formed adjacent to the antiferromagnetic layer in the film thickness direction and having a magnetization fixed in direction by the antiferromagnetic layer, and the pinned A nonmagnetic intermediate layer formed adjacent to the magnetic layer in the film thickness direction, and a free magnetic layer formed adjacent to the intermediate layer in the film thickness direction and having a magnetization whose direction changes in response to an external magnetic field Including a magnetoresistive film which is a multilayer film showing a magnitude of resistance according to an angle between the direction of magnetization of the pinned magnetic layer and the direction of magnetization of the free magnetic layer. A magnetoresistive head characterized by detecting the strength of the external magnetic field by detecting the magnitude of the resistance of the film,
The pinned magnetic layer is a first layer adjacent to the antiferromagnetic layer in the film thickness direction, and a material different from the material constituting the first layer adjacent to the first layer in the film thickness direction. The exchange coupling energy between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer, and the first layer constitutes the second layer. It is characterized by being smaller than the exchange coupling energy between the pinned magnetic layer and its antiferromagnetic layer when made of the same material as the material.
[0013]
In the magnetoresistive head of the present invention, the antiferromagnetic layer is made of a material containing one or more elements of Pd, Pt, and Ni and Mn, and the second pinned magnetic layer includes Are preferably made of a Co alloy, and the first layer of the pinned magnetic layer is preferably made of NiFe.
[0014]
The “exchange coupling energy” between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer is the two layers of exchange coupling acting between all the magnetizations of the pinned magnetic layer and all the magnetizations of the antiferromagnetic layer. The energy per unit area of the interface between
[0015]
In general, the pinning force that fixes the direction of magnetization of the pinned magnetic layer is caused by an exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer, and usually decreases with increasing temperature, and the magnetic anisotropy of the antiferromagnetic layer is reduced. Disappears at the blocking temperature where it loses its properties.
[0016]
However, if the pinned magnetic layer has the first layer, as will be described later in the embodiment, a decrease in pinning force for pinning the magnetization direction of the pinned magnetic layer accompanying a rise in temperature can be kept small. Thus, a large pinning force can be obtained even at high temperatures. With such a large pinning force, the magnetization direction of the pinned magnetic layer is strongly pinned, and a high reproduction output can be obtained even at high temperatures.
[0017]
In the magnetoresistive head of the present invention, the second layer constituting the pinned magnetic layer includes a first soft magnetic layer, a second soft magnetic layer, and the first soft magnetic layer. A reverse coupling layer sandwiched in the film thickness direction between the second soft magnetic layer and coupling the magnetization of the first soft magnetic layer and the magnetization of the second soft magnetic layer in opposite directions; It is preferable that it is included.
[0018]
When the second layer of the pinned magnetic layer has a structure including these three layers, the pinned magnetic layer is firmly fixed in the predetermined direction of magnetization.
[0019]
In the magnetoresistive head of the present invention, the first layer constituting the pinned magnetic layer is a soft magnetic layer adjacent to the antiferromagnetic layer in the film thickness direction, and the soft magnetic layer and the pinned layer thereof. It consists of a reverse coupling layer that is sandwiched in the film thickness direction between the second layer constituting the magnetic layer and couples the magnetization of the soft magnetic layer and the magnetization of the second layer in opposite directions. Is preferred.
[0020]
When the first layer of the pinned magnetic layer has such a two-layer structure, the pinned magnetic layer is strongly fixed in a predetermined direction.
[0021]
The information reproducing apparatus of the present invention that achieves the above object provides:
A magnetic head that is arranged close to or in contact with a magnetic recording medium on which information is recorded according to the direction of magnetization and detects the direction of magnetization at each point of the magnetic recording medium, and the magnetic recording medium detected by the magnetic head An information reproducing apparatus that reproduces information according to the magnetization direction of each point,
The magnetic head is
An antiferromagnetic layer made of an antiferromagnetic material, a pinned magnetic layer formed adjacent to the antiferromagnetic layer in the film thickness direction and having a magnetization fixed in direction by the antiferromagnetic layer, and the pinned A nonmagnetic intermediate layer formed adjacent to the magnetic layer in the film thickness direction, and a free magnetic layer formed adjacent to the intermediate layer in the film thickness direction and having a magnetization whose direction changes in response to an external magnetic field Including a magnetoresistive film which is a multilayer film showing a magnitude of resistance according to an angle between the direction of magnetization of the pinned magnetic layer and the direction of magnetization of the free magnetic layer. Detecting the strength of the external magnetic field by detecting the magnitude of the resistance of the film,
The pinned magnetic layer is a first layer adjacent to the antiferromagnetic layer in the film thickness direction, and a material different from the material constituting the first layer adjacent to the first layer in the film thickness direction. The exchange coupling energy between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer, and the first layer constitutes the second layer. It is characterized by being smaller than the exchange coupling energy between the pinned magnetic layer and its antiferromagnetic layer when made of the same material as the material.
[0022]
This information reproducing apparatus employs the magnetoresistive head of the present invention as a magnetic head. Since this magnetic head, like the magnetoresistive head, is a device in which a substantial reduction in reproduction output accompanying a rise in temperature is suppressed, this information reproducing apparatus employing this magnetic head is used at high temperatures. Even with stable and high playback output.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0024]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the hard disk device of the present embodiment.
[0025]
A hard disk device (HDD) 100 shown in the figure corresponds to the information reproducing device of the present invention. A housing 101 of the HDD 100 shown in the figure includes a rotating shaft 102, a magnetic disk 103 mounted on the rotating shaft 102, a flying head slider 104 facing the surface of the magnetic disk 103, an arm shaft 105, and a flying head slider 104. Is housed in a carriage arm 106 that moves horizontally on the magnetic disk 103 around the arm shaft 105 and an actuator 107 that drives the horizontal movement of the carriage arm 106.
[0026]
In the HDD 100, information is recorded on the magnetic disk 103 and information recorded on the magnetic disk 103 is reproduced. In recording and reproducing the information, first, the carriage arm 106 is driven by the actuator 107 configured by a magnetic circuit, and the flying head slider 104 is positioned on a desired track on the rotating magnetic disk 103. A magnetic head of this embodiment (not shown in FIG. 1) is installed at the tip of the flying head slider 104. This magnetic head corresponds to the magnetoresistive head of the present invention. The magnetic head sequentially approaches each 1-bit area arranged on each track of the magnetic disk 103 by the rotation of the magnetic disk 103. At the time of recording information, an electric recording signal is input to the magnetic head close to the magnetic disk 103 in this way, and a magnetic field is applied to each 1-bit area according to the recording signal by the magnetic head, Information carried in the recording signal is recorded in the direction of the magnetization of each 1-bit area. When information is reproduced, information recorded in the direction of the magnetization of each 1-bit area is electrically reproduced as a magnetic reproduction signal generated by the magnetic head according to the magnetic field generated from each of the magnetizations. It is taken out. The internal space of the housing 101 is closed by a cover (not shown).
[0027]
Next, the magnetic head of this embodiment will be described.
[0028]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the magnetic head of this embodiment.
[0029]
The magnetic head 30 of this embodiment is a composite magnetic head including a recording unit that records information on the magnetic disk 103 and a reproducing unit that reproduces information, and only the reproducing unit is shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the reproducing portion of this magnetic head, taken along a plane parallel to the surface of the magnetic disk 103 shown in FIG.
[0030]
The magnetic head 30 includes a nonmagnetic substrate 21, a lower shield layer 22 formed on the nonmagnetic substrate 21, a lower insulating layer 23 formed on the lower shield layer 22, and formed on the lower insulating layer 23. The magnetoresistive effect film 10 formed on the lower insulating layer 23 is formed on the pair of left and right magnetic domain control layers 24 formed so as to sandwich the magnetoresistive effect film 10 from both sides. A pair of left and right electrodes 25, an upper insulating layer 26 formed on the pair of left and right electrodes 25 and the magnetoresistive film 10, and an upper shield layer 27 formed on the upper insulating layer 26. . The recording head is formed on the upper shield layer 27.
[0031]
The substrate 21 is made of, for example, alumina titanium carbide (Al ₂ O _Three Si film or SiO on a substrate made of -TiC) ₂ A film is formed.
[0032]
Each of the lower shield layer 22 and the upper shield layer 27 is a layer made of a soft magnetic material such as FeN, for example, having a thickness of 1.6 μm, and its magnetic field is prevented from being applied to the magnetoresistive effect film 10 with an unnecessary external magnetic field. The resistance effect film 10 is magnetically shielded.
[0033]
The lower insulating layer 23 and the upper insulating layer 26 are made of alumina (Al ₂ O _Three For example, a layer having a thickness of 50 nm made of an insulating material such as), and prevents leakage of current from the magnetoresistive film 10, the magnetic domain control layer 24, and the pair of electrodes 25.
[0034]
The magnetic domain control layer 24 is a layer made of a material exhibiting hard magnetism such as a Co—Pt alloy or a Co—Cr—Pt alloy, and applies a bias magnetic field due to a static magnetic field and exchange interaction to the magnetoresistive effect film 10. Is. Here, the magnetic domain control layer 24 is laminated to the same height as the magnetoresistive film 10.
[0035]
The electrode 25 is made of a conductive material such as a multilayer film of two Ta layers of Ta / (Ti—W) / Ta and a Ti—W alloy sandwiched between the Ta layers. A sense current is applied to the magnetoresistive film 10 via the control layer 24. A reproduction signal is taken out from the pair of electrodes 25.
[0036]
The magnetoresistive film 10 is a part that bears the information reproducing function of the magnetic head 30. That is, the resistance of the magnetoresistive film 10 changes according to the magnetic field generated from the magnetization of each 1-bit region of the magnetic disk 103. As described above, the magnetoresistive film 10 is provided with the electrode 25. Since a sense current is applied, information carried by the direction of magnetization of each 1-bit region is extracted as an electrical reproduction signal due to the change in resistance.
[0037]
The feature of the present invention is the structure of the magnetoresistive film 10. Next, the structure of the magnetoresistive effect film 10 will be described.
[0038]
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a magnetoresistive film constituting the magnetic head of this embodiment.
[0039]
A magnetoresistive effect film 10 shown in the figure is a spin valve type magnetoresistive effect film. The underlayer 1 formed on the lower insulating layer 23 shown in FIG. 2 and the anti-strength formed on the underlayer 1 are shown. Magnetic layer 2, pinned layer 3 formed on antiferromagnetic layer 2, intermediate layer 4 formed on pinned layer 3, free layer 5 formed on intermediate layer 4, on free layer 5 And the protective layer 7 formed on the filter layer 6.
[0040]
The underlayer 1 is formed, for example, by forming a second underlayer 1_2 made of a Ni—Fe alloy on a first underlayer 1_1 made of Ta and having a thickness of 5 nm. The second underlayer 1_2 is formed on the first underlayer 1_1 made of Ta, has an fcc structure, and is oriented in the (111) direction.
[0041]
The antiferromagnetic layer 2 is a layer having a thickness of 15 nm made of an antiferromagnetic material such as a Pd—Pt—Mn alloy. As the composition of this Pd—Pt—Mn alloy, for example, Pd ₃₁ Pt ₁₇ Mn ₅₂ (The number is atomic%). The antiferromagnetic layer 2 has an exchange bias magnetic field H with respect to the pinned layer 3. _ua Is applied. This exchange bias magnetic field H _ua Is derived from exchange coupling between the magnetization of the antiferromagnetic layer 2 and the magnetization of the pinned layer 3, and the average influence of the exchange coupling on the entire magnetization of the pinned layer 3 can be applied to the pinned layer 3. It is expressed in a magnetic field.
[0042]
Here, the pinned layer 3 includes a first pinned layer 3_1 adjacent to the antiferromagnetic layer 2 in the film thickness direction and a second pinned layer sandwiched between the first pinned layer and the intermediate layer 4 in the film thickness direction. The pinned layer 3_2.
[0043]
The first pinned layer 3_1 is a layer having a thickness of 1.5 nm made of, for example, a Ni—Fe alloy, and the second pinned layer 3_2 is made of, for example, 1.5 nm in thickness made of a Co—Fe—B alloy. Is a layer. As the composition of the Ni-Fe alloy, for example, Ni ₈₁ Fe ₁₉ As the composition of the Co—Fe—B alloy, for example, Co _88.2 Fe _9.8 B ₂ (Atom%).
[0044]
The first pinned layer 3_1 and the second pinned layer 3_2 have an exchange bias magnetic field H applied with magnetization by the antiferromagnetic layer 2. _ua Thus, in the direction perpendicular to the paper surface of the drawing, that is, to connect the pair of electrodes 25 shown in FIG. 2, the magnetic resistance film is perpendicular to the longitudinal direction of the magnetoresistive film and parallel to each layer such as a pinned layer. Fixed in the height direction of the resistive film. The magnetic head 30 of this embodiment is characterized by the temperature dependence of the pinning force that fixes this magnetization, and the manner in which this magnetization is fixed will be described in detail later.
[0045]
The intermediate layer 4 is a layer having a thickness of 2.8 nm made of a nonmagnetic metal such as Cu, and serves as a spacer that separates the pinned layer 3 and the free layer 5.
[0046]
The free layer 5 is a 1.5 nm thick layer made of a soft magnetic material such as a Co—Fe—B alloy. As the composition of the Co—Fe—B alloy, for example, Co _88.2 Fe _9.8 B ₂ (The number is atomic%). This Co—Fe—B alloy has a large saturation magnetization, and when used in the free layer 5, brings about a large MR ratio in the magnetic head 30 and is difficult to interdiffusion with Cu constituting the intermediate layer 4. The material of the free layer 5 formed on the intermediate layer 4 is preferable.
[0047]
The free layer 5 is thus made of a soft magnetic material and has no magnetization pinned. Therefore, the magnetization rotates in the plane of the free layer 5 according to the magnetic field from the magnetization of each 1-bit region of the magnetic disk 103. The sheet resistance of the first magnetoresistive film 10 </ b> _ <b> 1 varies greatly according to the angle formed by the magnetization direction of the free layer 5 and the fixed magnetization direction of the pinned layer 3 due to the so-called giant magnetoresistance effect. . This resistance takes a minimum value when these magnetizations are directed in the same direction, and takes a maximum value when these magnetizations are directed in opposite directions. A reproduction signal is output through the above-described sense current by a resistance change Δρ / t that is a difference between the maximum value and the minimum value of the sheet resistance. The output of the reproduction signal of the magnetoresistive head is substantially proportional to this resistance change Δρ / t. Note that the magnetoresistive film is also evaluated by the MR ratio. The MR ratio represents the good sensitivity of the magnetoresistive film to changes in the external magnetic field, and (ρ _max −ρ ₀ ) / Ρ ₀ Defined by ρ ₀ Represents the resistivity of the magnetoresistive element when no external magnetic field is applied, and ρ _max Represents the maximum resistivity of the magnetoresistive element to which an external magnetic field is applied.
[0048]
The free layer 5 is made into a single magnetic domain by a bias magnetic field applied by the magnetic domain control layer 24. For this reason, in the magnetic head 30 including the free layer 5, the occurrence of Barkhausen noise that occurs in the reproduction signal as the domain wall moves is suppressed.
[0049]
The filter layer 6 is a layer made of Cu having a thickness of 2 nm, for example. The filter layer 6 has a function of increasing the resistance change Δρ / t as described below. Suppose that the filter layer 6 is not present in the magnetoresistive film 10. In this case, conduction electrons in the magnetoresistive film 10 are scattered at the interface between the free layer 5 and the protective layer 7. The resistance change due to the giant magnetoresistive effect is caused by a change in the mean free path of conduction electrons in accordance with the angle formed by the magnetization direction of the free layer 5 and the magnetization direction of the pinned layer 3 as described above. When conduction electrons are scattered at the interface, the change in the mean free path of the conduction electrons is reduced and the giant magnetoresistance effect is not effectively generated. On the other hand, if the filter layer 6 exists between the free layer 5 and the protective layer 7, the mean free path of conduction electrons in the magnetoresistive effect film 10 is extended. Therefore, in the magnetic head 30 of this embodiment, The giant magnetoresistance effect works effectively, and the resistance change Δρ / t increases.
[0050]
The protective layer 7 has high corrosion resistance and is a layer that physically and chemically protects the filter layer 6. Here, the protective layer 7 is a layer made of Ta having a thickness of 1 nm.
[0051]
In addition, it is preferable that each layer described above has the thickness illustrated with respect to each of those layers in the text, and is made of a material exemplified with respect to each of these layers in the text. preferable. However, each layer is not necessarily limited to its thickness as long as it plays the role of each layer, and is not limited to its material.
[0052]
Of the layers constituting the magnetoresistive effect film 10, the first pinned layer 3 </ b> _ <b> 1 is a layer unique to the magnetoresistive effect film 10. Before describing the role of the first pinned layer 3_1, an exchange bias magnetic field H that acts on the magnetization of the pinned layer 3 from the antiferromagnetic layer 2 to provide a pinning force that fixes the magnetization of the pinned layer 3 is described. _ua After that, the role of the first pinned layer 3_1 will be described.
[0053]
FIG. 4 shows the exchange bias magnetic field H _ua It is a graph which shows each MH curve when there exists and does not exist.
[0054]
The horizontal axis of the figure represents the external magnetic field H, and the vertical axis of the figure represents the magnitude M of the magnetization of a certain soft magnetic material. In the graph of the figure, the exchange bias magnetic field H is indicated by a dotted line. _ua The MH curve (magnetic field-magnetization curve) representing the magnetic hysteresis of the soft magnetic material when no is added is shown, which is the origin (H, M) = (0,0). It is a normal MH curve which draws a loop around. In contrast, this soft magnetic material, indicated by the solid line in this graph, has an exchange bias magnetic field H _ua The MH curve in the case where is added is the point (H, M) = (H _ua , 0), a loop having the same shape as the loop indicated by the dotted line is drawn. That is, the exchange bias magnetic field H _ua The MH curve in the case where is added is the exchange bias magnetic field H _ua The MH curve in the case where no magnetic field is applied to the exchange bias magnetic field H in the positive direction of the horizontal axis representing the magnetic field H direction. _ua The curve is translated by the amount. Conversely, the exchange bias magnetic field H _ua Is obtained from the shift amount of the MH curve in the magnetic field H direction. This exchange bias magnetic field H _ua FIG. 5 shows the magnetization of the pinned layer 3 and the magnetization of the antiferromagnetic layer 2 when.
[0055]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the magnetization state of the pinned layer and the antiferromagnetic layer.
[0056]
5A and 5B show a laminated structure of the antiferromagnetic layer 2 and the pinned layer 3 formed on the antiferromagnetic layer 2. FIG. This laminated structure is a general structure found in SVMR heads. FIG. 5A shows a case where an external magnetic field H is not applied to these layers, and FIG. 5B shows these layers, which are indicated by white arrows in the figure. A case where an external magnetic field H is applied in the right direction is shown.
[0057]
5A and 5B, a plurality of arrows pointing to the left or right of each layer indicate microscopic magnetization associated with atoms and the like constituting each layer. The microscopic magnetization of the antiferromagnetic layer 2 is, for example, the direction close to the interface with the pinned layer 3 and is alternately changed to the left, right, and left in FIG.
[0058]
The plurality of microscopic magnetizations of the pinned layer 3 are directed leftward as shown in FIG. 5A when no external magnetic field is applied. This is because, as shown by the dotted line in the figure, a microscopic exchange coupling occurs between the microscopic magnetization of the antiferromagnetic layer 2 and the microscopic magnetization of the pinned layer 3, and this microscopic Exchange coupling energy J gathered between the antiferromagnetic layer 2 and the pinned layer 3. _i That is, the exchange coupling magnetic field H is applied to the pinned layer 3. _ua Is to work.
[0059]
Here, the pinned layer 3 has a thickness t, and each of the microscopic magnetizations in the pinned layer 3 has a magnetization magnitude m. _s The exchange bias magnetic field H generated by this exchange coupling. _ua The size of J _i / (M _s Proportional to t) However, the magnitude of magnetization m _s And thickness t and exchange coupling energy J _i Is generally independent of the magnitude of the magnetization m _s If the thickness t increases, the exchange coupling energy J _i Also increases. This equation is equivalent to the exchange coupling energy J at the interface. _i The magnitude of the magnetization m _s Can be understood from the fact that the change in the direction of the individual magnetization is small, and that the influence on the individual microscopic magnetization is small when the thickness t is large.
[0060]
In addition, when a strong external magnetic field H is applied, the plurality of microscopic magnetizations of the pinned layer 3 are directed to the right as shown in FIG. This is because the exchange bias magnetic field H is affected by the external magnetic field H. _ua This is because it exceeds the influence of.
[0061]
The exchange bias magnetic field H of the MH curve shown by the solid line in the graph of FIG. _ua The minute shift is caused by the left-side exchange bias magnetic field H on the pinned layer 3. _ua Acts on the right external magnetic field H, the magnetic field H = H _ua This is explained by the fact that the magnetization of the pinned layer 3 is substantially not subjected to a magnetic field from the outside.
[0062]
The direction of magnetization of the pinned layer 3 is determined by the exchange bias magnetic field H as described above. _ua This exchange bias magnetic field H is fixed by the pinning force generated by _ua As the value increases, the pinning power increases.
[0063]
In general, this exchange bias magnetic field H _ua Is known to decrease with increasing temperature and disappear at the blocking temperature. During the operation of the HDD, the magnetic head normally rises to a temperature of 120 ° C. or higher. _ua It has become an important issue to suppress the decrease caused by the temperature rise.
[0064]
The inventors have determined that this exchange bias magnetic field H _ua The calculation and measurement shown later in the examples are performed to determine the temperature dependence of the exchange coupling energy J _i Is smaller, the exchange bias magnetic field H with increasing temperature. _ua It is found that the decrease in the amount can be kept small.
[0065]
In the magnetic head 30 of this embodiment, the pinned layer 3 includes the first pinned layer 3_1 adjacent to the antiferromagnetic layer 2 in the film thickness direction in addition to the second pinned layer 3_2. The exchange coupling energy J of the exchange coupling acting between the first pinned layer 3_1 and the antiferromagnetic layer 2 _i Is the exchange coupling energy J between the pinned layer 3 and the antiferromagnetic layer 2 when the first pinned layer 3_1 is made of the same material as that of the second pinned layer 3_2. _i It has a multi-layer structure that is smaller than that.
[0066]
Actually, in the magnetic head 30 of the present embodiment, exchange coupling of exchange coupling acting between the Ni—Fe alloy constituting the first pinned layer 3_1 and the Pd—Pt—Mn alloy constituting the antiferromagnetic layer 2 is performed. Energy J _i Is the exchange coupling energy J of the exchange coupling acting between the Co—Fe—B alloy constituting the second pinned layer 3_2 and the Pd—Pt—Mn alloy constituting the antiferromagnetic layer 2. _i The value is smaller than that.
[0067]
As described above, the magnetic head 30 of the present embodiment has the exchange bias magnetic field H as the temperature rises. _ua Therefore, the decrease of the pinning force for fixing the magnetization direction of the pinned layer 3 with the increase in temperature is suppressed to a small level. In addition, since the reduction of the pinning force accompanying the temperature rise is suppressed in this way, the magnetic head 30 of the present embodiment can output the signal magnetic field H of the output voltage even at high temperatures. _sig Is substantially linear and generates a substantially large output waveform.
[0068]
Further, in the magnetic head 30 of the present embodiment, the pinned layer 3 has the above-described plurality of structures. Therefore, the exchange bias magnetic field H accompanying the temperature rise is generated by the first pinned layer 3_1. _ua A high MR ratio is realized by keeping the saturation magnetization large by the second pinned layer 3_2 while suppressing the decrease of the above.
[0069]
In the magnetic head 30 of the present embodiment, the combination of the materials constituting the first pinned layer 3_1, the second pinned layer 3_2, and the antiferromagnetic layer 2 is the exchange coupling energy J described above. _i Any combination of materials satisfying the above-described magnitude relationship may be used, and the present invention is not limited to the combination of Ni—Fe alloy, Co—Fe—B alloy, and Pd—Pt—Mn alloy described above.
[0070]
Specifically, as a preferable combination, the antiferromagnetic layer 2 is made of a material containing one or more elements of Pd, Pt, and Ni and Mn, and the first pinned layer 3_1 is made of Ni-. Examples thereof include an Fe alloy and the second pinned layer made of a Co alloy.
[0071]
6 and 7 are both cross-sectional views of the pinned layer of the magnetoresistive film constituting the magnetic head of this embodiment.
[0072]
The pinned layer 3 of the magnetic head 30 of this embodiment may be replaced with the pinned layer having the configuration shown in FIGS. 6 and 7. The pinned layer 3 ′ shown in FIG. 6 is adjacent to the first pinned layer 3_1 formed adjacent to the antiferromagnetic layer 2 not shown in the figure in the film thickness direction, and the first pinned layer 3_1. The second pinned layer 3_2 ′ formed so as to sandwich the first pinned layer 3_1 in the film thickness direction between the antiferromagnetic layer 2 and the antiferromagnetic layer 2. The second pinned layer 3_2 ′ has a thickness between the first soft magnetic layer 3_2_1 on the side adjacent to the first pinned layer 3_1, the second soft magnetic layer 3_2_3, and the soft magnetic layers. It is comprised by the reverse coupling layer 3_2_2 which couple | bonds the magnetization of those soft-magnetic layers which are pinched | interposed in the direction to mutually reverse direction.
[0073]
Here, the first pinned layer 3_1 has, for example, the same thickness and material as those of the first pinned layer 3_1 constituting the magnetoresistive film 10 shown in FIG. It will be.
[0074]
The first soft magnetic layer 3_2_1 is a 1.5 nm thick layer made of, for example, a Co—Fe—B alloy, and the second soft magnetic layer 3_2 — 3 is made of, for example, a thickness made of a Co—Fe—B alloy. It is a 2.5 nm layer. The reverse coupling layer 3_2_2 is, for example, a layer made of Ru and having a thickness of 0.75 nm.
[0075]
In the second soft magnetic layer 3_2 ′ of the pinned layer 3 ′ having such a three-layer structure, as described above, the magnetizations of the two soft magnetic layers are opposite to each other by the reverse coupling layer 3_2_2. Fixed to face. Thereby, the magnitude m of the magnetization of the pinned layer 3 ′ _s Is effectively reduced, so that the pinned layer 3 ′ has an applied exchange bias magnetic field H _ua Is greatly preferred. For this reason, the magnetization of the pinned layer 3 ′ is not easily affected by an external magnetic field and is pinned stably.
[0076]
The pinned layer 3 ″ shown in FIG. 7 includes a first pinned layer 3_1 ′ formed adjacent to the antiferromagnetic layer 2 not shown in the figure in the film thickness direction, and the first pinned layer 3_1 ′. Adjacent to the antiferromagnetic layer 2, the first pinned layer 3_1 'is formed so as to sandwich the first pinned layer 3_1' in the film thickness direction, and the first pinned layer 3_1 'is formed. A second soft magnetic layer 3_1_1 on the side adjacent to the antiferromagnetic layer 2 and a second soft magnetic layer 3_1_1 formed adjacent to the third soft magnetic layer 3_1_1. And the reverse coupling layer 3_1_2 on the pinned layer 3_2 side.
[0077]
Here, the second pinned layer 3_2 has, for example, the same thickness and the same thickness as the second pinned layer 3_2 constituting the magnetoresistive effect film 10 shown in FIG. It will be. The third soft magnetic layer 3_1_1 is a 1.5 nm thick layer made of, for example, a Co—Fe—B alloy, and the reverse coupling layer 3_1_2 is a 0.75 nm thick layer made of, for example, Ru. is there.
[0078]
By the reverse coupling layer 3_1_2, the magnetization of the second pinned layer 3_2 and the magnetization of the third soft magnetic layer 3_1_1 are coupled in opposite directions, and the magnitude m of the magnetization of the pinned layer 3 ″ is m. _s Is effectively reduced, so that the pinned layer 3 ″, as well as the pinned layer 3 ′, has an applied exchange bias magnetic field H _ua It has become a large preferable thing. In this way, the magnetization of the pinned layer 3 ″ is not easily affected by an external magnetic field and is pinned stably.
[0079]
Further, the magnetoresistive film constituting the magnetic head 30 of this embodiment may have the configuration shown in FIG.
[0080]
FIG. 8 is a cross-sectional view of an example of a magnetoresistive film constituting the magnetic head of this embodiment.
[0081]
The magnetoresistive film 10 ′ shown in FIG. 2 is formed on the base layer 1 formed on the lower insulating layer 23 shown in FIG. 2, the filter layer 6 formed on the base layer 1, and the filter layer 6. Free layer 5, intermediate layer 4 formed on free layer 5, pinned layer 3 formed on intermediate layer 4, antiferromagnetic layer 2 formed on pinned layer 3, and The protective layer 7 is formed on the ferromagnetic layer 2. That is, this magnetoresistive film 10 ′ is a so-called top-type magnetoresistive film in which the stacking order from the antiferromagnetic layer 2 to the free layer 5 in the magnetoresistive film 10 shown in FIG. 3 is reversed. . The magnetoresistive film 10 is a so-called bottom type magnetoresistive film.
[0082]
However, in the magnetoresistive film 10 ′, the underlayer 1 is composed of only the first underlayer 1_1. In addition, the magnetoresistive film 10 ′ includes a pinned layer 3, a second pinned layer 3_2 formed on the intermediate layer 4, and a first pinned layer 3_1 formed on the second pinned layer 3_2. Although the antiferromagnetic layer 2 is formed on the first pinned layer 3_1 and the stacking order is different, the first pinned layer 3_1 is antiferromagnetic like the magnetoresistive film 10 shown in FIG. It is adjacent to layer 2. Further, these layers constituting the magnetoresistive effect film 10 ′ are the same as the corresponding layers in the magnetoresistive effect film 10 in thickness, material and function.
[0083]
In the top type magnetoresistive film 10 ′, similarly to the bottom type magnetoresistive film 10, the decrease in the pinning force that fixes the magnetization direction of the pinned layer 3 due to the temperature rise can be kept small. The magnetic head 30 including the magnetic head 30 employing the magnetoresistive effect film 10 ′ has a signal magnetic field H of the output voltage even at a high temperature. _sig Is substantially linear, and a substantially large output reproduction waveform is generated.
[0084]
The HDD 100 employing such a high-power magnetic head 30 including the magnetoresistive films 10 and 10 'has a high sensitivity for detecting the direction of magnetization at each point of the magnetic recording medium, and records on the magnetic recording medium at a high density. Information is reproduced well.
[0085]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-232617 discloses a magnetic head in which the pinned layer is a three-layer film of Co / NiFe / Co. This magnetic head has a magnetization magnitude m due to the presence of the NiFe layer. _s Exchange bias magnetic field H _ua Is increased. However, this magnetic head has an exchange bias magnetic field H at room temperature. _ua In that the layer adjacent to the antiferromagnetic layer is made of Co or a Co alloy, which is a material that exchanges strongly with the antiferromagnetic layer. It is different from the head.
[0086]
Next, a method for manufacturing these

magnetoresistive films

10 and 10 ′ will be described.
[0087]
The bottom-type magnetoresistive film 10 includes a first underlayer 1_1, a second underlayer 1_2, an antiferromagnetic layer 2, a first pinned layer 3_1, a second pinned layer 3_2, an intermediate layer 4, and a free layer. Layer 5, filter layer 6, and protective layer 7 are sequentially laminated in the Ar atmosphere by sputtering such as DC magnetron sputtering at the thicknesses exemplified above using the materials exemplified above for each of these layers. Each of these layers is formed, and a multilayer film composed of the formed layers is manufactured by patterning into a device shape by a lithography technique.
[0088]
The top-type magnetoresistive film 10 ′ includes a first underlayer 1_1, a filter layer 6, a free layer 5, an intermediate layer 4, a second pinned layer 3_2, a first pinned layer 3_1, and an antiferromagnetic layer. In the order of layer 2 and protective layer 7, as in the case of the bottom type, each of these layers is continuously formed in an Ar atmosphere by sputtering, such as DC magnetron sputtering, using the materials exemplified above. These layers are laminated to form each layer, and a multilayer film composed of the layers thus formed is patterned into a device shape by lithography technology.
[0089]
Note that these multilayer films thus formed are formed on the magnetoresistive film after the film formation in order to make the Pd—Pt—Mn alloy constituting the antiferromagnetic layer 2 antiferromagnetic. A heat treatment at 200 ° C. to 300 ° C., typically 280 ° C., is performed with a magnetic field applied in the vertical direction.
[0090]
Further, when the

magnetoresistive effect films

10 and 10 ′ are formed, a direct-current magnetic field of about 8 kA / m may be applied in the longitudinal direction of the magnetoresistive effect film in order to provide an anisotropic magnetic field of the free layer 5. Good.
[0091]
As a film forming method, means such as an ion beam sputtering method or a vacuum deposition method may be used.
[0092]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0093]
<Numerical calculation of temperature dependence of exchange bias magnetic field>
First, the exchange bias magnetic field H _ua The temperature dependence of E. Fulcomer andS. H. Charap, J. et al. Appl. Phys. , 43, 4190 (1972), the results of numerical calculation using a model (thermal fractification aftereffect model) will be described.
[0094]
Here, the anisotropy energy K per unit volume of the antiferromagnetic layer is different from the two-layer film composed of the antiferromagnetic layer and the pinned layer. _AF Is 2.2 × 10 ^-2 J / cm ^Three 4.4 × 10 ^-2 J / cm ^Three 1.0 × 10 ^-1 J / cm ^Three The exchange coupling energy J of the exchange coupling that takes the respective values and acts between the antiferromagnetic layer and the pinned layer. _i Is 1.35 × 10 ^-8 J / cm ² 1.08 × 10 ^-8 J / cm ² 0.81 × 10 ^-8 J / cm ² Exchange bias magnetic field H _ua The temperature dependence of was calculated.
[0095]
FIG. 9 shows anisotropic energy K per unit volume. _AF Is 2.2 × 10 ^-2 J / cm ^Three Exchange bias magnetic field H _ua 10 is a graph showing the temperature-dependent numerical calculation results of FIG. 10, and FIG. 10 shows the anisotropic energy K per unit volume. _AF 4.4 × 10 ^-2 J / cm ^Three Exchange bias magnetic field H _ua FIG. 11 is a graph showing the temperature-dependent numerical calculation result of FIG. _AF Is 1.0 × 10 ^-1 J / cm ^Three Exchange bias magnetic field H _ua It is a graph which shows the numerical calculation result of temperature dependence of.
[0096]
Each of the horizontal axes of FIGS. 9 to 11 represents the temperature of the two-layer film, and each of the vertical axes of FIGS. 9 to 11 represents an exchange bias magnetic field H acting on the two-layer film. _ua Represents the size of. However, this exchange bias magnetic field H _ua Is the exchange bias magnetic field H at a room temperature of 20 ° C. _uaRT It is standardized by the size of. In any of the graphs of FIGS. 9 to 11, the exchange coupling energy J is indicated by a solid line, a thick chain line, and a thin dotted line. _i Is 1.35 × 10 ^-8 J / cm ² 1.08 × 10 ^-8 J / cm ² , And 0.81 × 10 ^-8 J / cm ² Exchange bias magnetic field H in each case _ua The temperature dependence of is shown.
[0097]
In any of the nine cases shown in FIGS. 9 to 11, the standardized exchange bias magnetic field H _ua The magnitude of decreased monotonically with increasing temperature. In either case, the normalized exchange bias field H _ua The magnitude of γ decreased from 1 when the temperature was 20 ° C. to 10 ° C., and decreased monotonically with increasing temperature, and became 0 in the range of 300 ° C. to 350 ° C. This exchange bias magnetic field H _ua The temperature at which the magnitude of 0 is 0 is a so-called blocking temperature at which the magnetic anisotropy at the interface between the antiferromagnetic layer and the pinned layer disappears.
[0098]
As shown in FIGS. 9 to 11, the anisotropic energy K of the antiferromagnetic layer _AF Is any one of the above three values, the standardized exchange bias magnetic field H _ua Of the exchange coupling energy J at a temperature of 100 ° C. or higher. _i The difference by the size of was seen. The difference is the anisotropic energy K _AF Is smaller, and in this case, any anisotropic energy K _AF The exchange coupling energy J _i Is smaller, the normalized exchange bias magnetic field H _ua Was big.
[0099]
In fact, as shown in FIG. 11, the anisotropic energy K _AF Is 1.0 × 10 ^-1 J / cm ^Three If it is large, exchange coupling energy J _i Is 1.35 × 10 ^-8 J / cm ² To 0.81 × 10 ^-8 J / cm ² Standardized exchange bias magnetic field H _ua For example, the magnitude of was increased only by about 0.05 from 0.65 to 0.7 at a temperature of 200 ° C., for example. However, as shown in FIG. 10, the anisotropic energy K _AF 4.4 × 10 ^-2 J / cm ^Three And the exchange coupling energy J _i Is 1.35 × 10 ^-8 J / cm ² To 0.81 × 10 ^-8 J / cm ² Reduced to a normalized exchange bias field H _ua The magnitude of is increased by 0.15 from 0.5 to 0.65 at the same temperature of 200 ° C. Further, as shown in FIG. _AF Is 2.2 × 10 ^-2 J / cm ^Three And the exchange coupling energy J _i Is 1.35 × 10 ^-8 J / cm ² To 0.81 × 10 ^-8 J / cm ² Reduced to a normalized exchange bias field H _ua The magnitude of was increased by 0.25 from 0.55 to 0.8 at the same temperature of 200 ° C.
[0100]
From the above numerical calculation results, the exchange bias magnetic field H _ua Is reduced with increasing temperature, but such an exchange bias field H _ua Decrease in the magnitude of the exchange coupling energy J _i The smaller the value is, the smaller is suppressed, and the suppression of the decrease is the anisotropic energy K. _AF It can be seen that the smaller the is, the more effective it is.
[0101]
Note that the above-described Pd—Pt—Mn alloy is made of Pd. ₃₁ Pt ₁₇ Mn ₅₂ (Atom%) composition and anisotropic energy K _AF Is 2.2 × 10 ^-2 J / cm ^Three Small anisotropic energy K _AF In the magnetoresistive film having an antiferromagnetic layer made of a Pd—Pt—Mn alloy, the exchange bias magnetic field H _ua It is possible to effectively suppress the decrease in the size.
[0102]
<Measurement of temperature dependence of exchange bias magnetic field>
Next, the exchange bias magnetic field H _ua The measurement result of the temperature dependence of will be described.
[0103]
Exchange bias magnetic field H _ua The measurement of was performed using a VSM (sample vibration type magnetometer). The sample to be measured is stored in a VSM glass container equipped with a heater, and the magnetic field applied to the sample is changed by moving the sample while keeping the temperature at a predetermined value. Measurement of one loop of the MH curve as shown in FIG. From the MH curve thus measured, the exchange bias magnetic field H at that temperature is obtained. _ua Is required. In the next one-loop measurement, the temperature of the MH curve is measured in the same manner as in the previous time except that the temperature is kept different from the previous one-loop measurement. One loop measurement of the MH curve was repeated at various temperatures. From these measurements, the exchange bias magnetic field H _ua The temperature dependence of was determined.
[0104]
(Measurement A)
For measurement, Si / SiO ₂ A 5 nm-thick underlayer made of Ta is laminated on the substrate, and Co is formed on the underlayer. _88.2 Fe _9.8 B ₂ A pinned layer composed of (atomic%) is laminated, and Pd is formed on the pinned layer. ₃₁ Pt ₁₇ Mn ₅₂ Three types of samples were used, in which an antiferromagnetic layer having a thickness of 25 nm made of (atomic%) was laminated, and a protective layer made of Ta having a thickness of 5 nm was laminated on the antiferromagnetic layer. These three types of samples are Sample A1, Sample A2, and Sample A3, which have pinned layer thicknesses of 20 nm, 10 nm, and 5 nm, respectively. For each of these samples, the exchange bias field H _ua The temperature dependence between 20 ° C. and 350 ° C. was measured.
[0105]
(Measurement B)
For measurement, Si / SiO ₂ A 5 nm-thick underlayer made of Ta is laminated on the substrate, and Co is formed on the underlayer. _88.2 Fe _9.8 B ₂ A 20 nm thick pinned layer made of (atomic%) is laminated, and Pd is formed on the pinned layer. ₃₁ Pt ₁₇ Mn ₅₂ An antiferromagnetic layer having a thickness of 25 nm made of (atomic%) is laminated, and a protective layer having a thickness of 5 nm made of Ta is laminated on the antiferromagnetic layer, and the pinned layer of sample B1 is made Ni. ₈₁ Fe ₁₉ A sample B2 that was replaced with a 20 nm thick pinned layer made of (atomic%) was used. For each of these samples, the exchange bias field H _ua The temperature dependence between 20 ° C. and 350 ° C. was measured.
[0106]
(Measurement C)
For measurement, Si / SiO ₂ A 5 nm-thick underlayer made of Ta is laminated on the substrate, and Co is formed on the underlayer. _88.2 Fe _9.8 B ₂ A 5 nm thick pinned layer first layer made of (atomic%) is laminated, and Ni is formed on the pinned layer first layer. ₈₁ Fe ₁₉ A second pinned layer made of (atomic%) having a thickness of 5 nm is stacked, and Pd is formed on the second pinned layer. ₃₁ Pt ₁₇ Mn ₅₂ A sample C1 in which an antiferromagnetic layer having a thickness of 25 nm made of (atomic%) was laminated, and a protective layer having a thickness of 5 nm made of Ta was laminated on the antiferromagnetic layer, and a sample B1 used in measurement B were used. . For each of these samples, the exchange bias field H _ua The temperature dependence between 20 ° C. and 350 ° C. was measured.
[0107]
FIG. 12 shows the exchange bias magnetic field H _ua It is the 1st graph which shows the measurement result of temperature dependence with a numerical calculation result, and the result of the measurement A is shown. FIG. 13 shows the exchange bias magnetic field H _ua It is a 2nd graph which shows the temperature-dependent measurement result, and the result of the measurement B is shown. FIG. 14 shows the exchange bias magnetic field H _ua It is a 3rd graph which shows the temperature-dependent measurement result, and the result of the measurement C is shown.
[0108]
The horizontal axis in FIGS. 12 to 14 represents the temperature of the sample, and the vertical axis in FIGS. 12 to 14 represents the exchange bias magnetic field H acting from the antiferromagnetic layer to the pinned layer of the sample. _ua Represents the size of. However, this exchange bias magnetic field H _ua Is the exchange bias magnetic field H at a room temperature of 20 ° C. _uaRT It is standardized by the size of. The exchange bias magnetic field H at room temperature 20 ° C. _uaRT Is approximately the same for each of the samples A1 to C1.
[0109]
In FIG. 12, the measurement results for the sample A1, the sample A2, and the sample A3 are shown by black circles, white triangles, and crosses, respectively. In addition, numerical calculation results simulating the measurement results of the sample A1, the sample A2, and the sample A3 are indicated by a solid line, a thin chain line, and a thick chain line, respectively. This numerical calculation is performed in the same manner as the numerical calculations whose results are shown in FIGS. 9 to 11, and the solid line, the dotted line, and the chain line indicate the exchange coupling energy J, respectively. _i 1.56 × 10 ^-8 J / cm ² 1.48 × 10 ^-8 J / cm ² 1.28 × 10 ^-8 J / cm ² The case is shown.
[0110]
As shown in the figure, standardized exchange bias magnetic field H of sample A1, sample A2, and sample A3. _ua The size of each increased gradually to around 100 ° C. and decreased monotonously from around 100 ° C. as the temperature increased. Among these samples, the standardized exchange bias magnetic field H _ua The maximum of the sample A3 represented by the cross was the thinnest pinned layer. For example, at a temperature of 200 ° C., a standardized exchange bias magnetic field H _ua Was 0.45 in sample A1, but increased to 0.6 in sample A3.
[0111]
Also, each normalized exchange bias magnetic field H determined by a numerical calculation that simulates the measurement results of these samples. _ua As with the measurement results of these samples, both of the sizes gradually increased to near 100 ° C. and decreased monotonously from about 100 ° C. as the temperature increased. Normalized exchange bias magnetic field H obtained by these numerical calculation results _ua Is the exchange coupling energy J represented by the chain line. _i Is the smallest 1.28 × 10 ^-8 J / cm ² When it is, it became the maximum.
[0112]
Thus, the exchange bias magnetic field H of the sample A3 _ua Is the exchange bias field H of these three samples. _ua Among them, the largest was that the sample A3 had the smallest exchange coupling energy J because the pinned layer had the smallest thickness. _i It is explained by having.
[0113]
In FIG. 13, the measurement results for the sample B1 and the sample B2 are shown by black circles and white triangles, respectively. The solid line in the graph of the figure is a line for guiding the measurement result of the sample B1, and the chain line is a line for guiding the measurement result of the sample B2. As shown by the black circle in the figure, the standardized exchange bias magnetic field H of the sample B1 _ua The size of γ decreased monotonously from the value 1 at 20 ° C. and became 0 at 300 ° C. to 350 ° C. Further, as shown by the white triangle in the figure, the standardized exchange bias magnetic field H of the sample B2 _ua The magnitude of γ gradually increased from the value 1 at 20 ° C. to about 80 ° C., and decreased monotonously with increasing temperature from about 80 ° C., and became 0 at 300 ° C. to 350 ° C. Here, the normalized exchange bias magnetic field H _ua For example, at a temperature of 200 ° C., the magnitude of was 0.4 in the sample B1, but increased to 0.6 in the sample B2.
[0114]
From this result, as in sample B2, the pinned layer is made of a Co—Fe—B alloy that is a material that exchanges strongly with the antiferromagnetic layer as in sample B1, as in sample B2. When the pinned layer is made of a Ni—Fe alloy that does not exchange-couple with the antiferromagnetic layer as much as the Co—Fe—B alloy, the normalized exchange bias magnetic field H as the temperature increases is increased. _ua It can be seen that a decrease in the size of is suppressed to be small.
[0115]
Further, from this result, the pinned layer has the same thickness as the pinned layer of the sample B1, and is a composite layer composed of a layer made of a Co—Fe—B alloy and a layer made of a Ni—Fe alloy. Also in the case, the exchange bias magnetic field H from the sample B1 _ua It is considered that the decrease in the size of is suppressed small.
[0116]
In FIG. 14, the measurement results for the sample B1 and the sample C1 are shown by black circles and white triangles, respectively. The solid line in the graph of the figure is a line for guiding the measurement result of the sample B1, and the chain line is a line for guiding the measurement result of the sample C1.
[0117]
The measurement result of the sample B1 is the same as the measurement result of the sample B1 indicated by the black circle in FIG. The standardized exchange bias magnetic field H of the sample C1 shown by the white triangle in FIG. _ua Similar to the size in the case of Sample B1, the size of monotonically decreased from the value 1 at 20 ° C. to 0 at 300 ° C. to 350 ° C. However, the standardized exchange bias magnetic field H of the sample C1 _ua The decrease in size with increasing temperature was smaller than in the case of sample B1. Here, the normalized exchange bias magnetic field H _ua For example, at a temperature of 200 ° C., the magnitude of was 0.4 in the sample B1, but increased to 0.65 in the sample B3.
[0118]
This result shows that the sample C1 includes a Ni—Fe alloy, which is a material in which the exchange coupling with the antiferromagnetic layer is not as strong as the Co—Fe—B alloy, and that the thickness of the entire pinned layer is thin. Due to the synergistic effect of these two factors, sample C1 has a normalized exchange bias magnetic field H. _ua However, the decrease in size with increasing temperature is small.
[0119]
<Measurement of MR ratio and resistance change>
Finally, when the pinned layer is made only of a Co—Fe—B alloy as in the sample B1, the pinned layer is a two-layer film of a Co—Fe—B alloy and a Ni—Fe alloy as in the sample C1. The measurement result of the MR ratio and the resistance change Δρ / t in the case of comprising:
[0120]
[Table 1]

In the leftmost column of Table 1, sample D1 and sample D2 are shown. Sample D2 is Si / SiO ₂ This is a sample in which the magnetoresistive film 10 shown in FIG. 3 is formed on a substrate. Sample D1 is obtained by changing pinned layer 3 of sample D2 to Co _88.2 Fe _9.8 B ₂ This is a sample made of a conventional magnetoresistive film replaced with a 3 nm thick pinned layer made of (atomic%). These samples are provided with a magnetic domain control layer 24 and an electrode 25 as shown in FIG.
[0121]
The upper part of Table 1 shows the MR ratio and the resistance change Δρ / t. The MR ratios of Sample D1 and Sample D2 are 8.15% and 8.21%, respectively. Almost no change in both samples, and Sample D2 according to the present invention is larger. Similarly to the MR ratio, the resistance change Δρ / t is 1.38 and 1.45 for the sample D1 and the sample D2, respectively, and hardly changes in both samples, and the sample D2 according to the present invention is larger.
[0122]
From this measurement result and the results of the above measurements A to C, a Co—Fe—B alloy, which is a material that exchanges strongly with the antiferromagnetic layer, and a Co— layer between the antiferromagnetic layer and the Co— A magnetoresistive film having a pinned layer constituted by a layer made of a Ni-Fe alloy, which is a material that does not exchange exchange bond as strongly as an Fe-B alloy, has the same thickness as that of the pinned layer. The MR ratio and the resistance change Δρ / t are maintained at a higher value than the magnetoresistive film having a pinned layer made only of an alloy, and the exchange bias magnetic field H _ua It can be seen that the decrease with the increase in temperature is suppressed to a small level.
[0123]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a magnetoresistive head in which the reduction of the pinning force that fixes the magnetization of the pinned layer with temperature rise is suppressed, and such a magnetoresistive head. An information reproducing apparatus is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hard disk device of an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the magnetic head of the present embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a magnetoresistive film constituting the magnetic head of the present embodiment.
FIG. 4 Exchange bias magnetic field H _ua It is a figure which shows each MH curve when there exists and does not exist.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the magnetization state of the pinned layer and the antiferromagnetic layer.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a pinned layer of a magnetoresistive film constituting the magnetic head of the present embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a pinned layer of a magnetoresistive film constituting the magnetic head of the present embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an example of a magnetoresistive film constituting the magnetic head of this embodiment.
FIG. 9: Anisotropy energy K per unit volume _AF Is 2.2 × 10 ^-2 J / cm ^Three Exchange bias magnetic field H _ua It is a graph which shows the numerical calculation result of temperature dependence of.
FIG. 10 shows anisotropic energy K per unit volume. _AF 4.4 × 10 ^-2 J / cm ^Three Exchange bias magnetic field H _ua It is a graph which shows the numerical calculation result of temperature dependence of.
FIG. 11: Anisotropy energy K per unit volume _AF Is 1.0 × 10 ^-1 J / cm ^Three Exchange bias magnetic field H _ua It is a graph which shows the numerical calculation result of temperature dependence of.
FIG. 12: Exchange bias magnetic field H _ua It is a 1st graph which shows the measurement result of temperature dependence of this with a numerical calculation result.
FIG. 13: Exchange bias magnetic field H _ua It is a 2nd graph which shows the temperature-dependent measurement result.
FIG. 14 shows exchange bias magnetic field H. _ua It is a 3rd graph which shows the temperature-dependent measurement result.
[Explanation of symbols]
1 Underlayer
1_1 First underlayer
1_2 Second underlayer
2 Antiferromagnetic layer
3,3 ', 3 "pinned layer
3_1, 3_1 'first pinned layer
3_1_1 Third soft magnetic layer
3_1_2, 3_2_2 Reverse coupling layer
3_2, 3_2 'second pinned layer
3_2_1 First soft magnetic layer
3_2_3 Second soft magnetic layer
4 Middle layer
5 Free layer
6 Filter layer
7 Protective layer
10, 10 'magnetoresistive film
21 Substrate
22 Lower shield layer
23 Lower insulation layer
24 Magnetic domain control layer
25 electrodes
26 Upper insulation layer
27 Upper shield layer
30 Magnetic head
100 HDD
101 housing
102 Rotating shaft
103 magnetic disk
104 Flying head slider
105 Arm axis
106 Carriage arm
107 Actuator

Claims

An antiferromagnetic layer made of an antiferromagnetic material, a pinned magnetic layer formed adjacent to the antiferromagnetic layer in a film thickness direction and having a magnetization fixed in direction by the antiferromagnetic layer, and the pinned A nonmagnetic intermediate layer formed adjacent to the magnetic layer in the film thickness direction, and a free magnetic layer formed adjacent to the intermediate layer in the film thickness direction and having a magnetization that changes direction according to an external magnetic field Including a magnetoresistive film that is a multilayer film showing a magnitude of resistance according to an angle between the direction of magnetization of the pinned magnetic layer and the direction of magnetization of the free magnetic layer. In the magnetoresistive head characterized by detecting the strength of the external magnetic field by detecting the magnitude of the resistance of the film,
The pinned magnetic layer is a first layer adjacent to the antiferromagnetic layer in the film thickness direction, and a material different from the material constituting the first layer adjacent to the first layer in the film thickness direction. The first layer and the second layer are each made of a single magnetic material, and are interposed between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer. Exchange coupling between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer when the exchange coupling energy is assumed that the magnetic material of the first layer is made of the same material as that of the magnetic material of the second layer. A magnetoresistive head characterized by being smaller in energy.

The antiferromagnetic layer is made of a material containing one or more elements of Pd, Pt, and Ni and Mn, and the second layer of the pinned magnetic layer is made of a Co alloy, 2. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the first layer of the magnetic layer is made of NiFe.

A magnetic head that is arranged in proximity to or in contact with a magnetic recording medium on which information is recorded according to the direction of magnetization and detects the direction of magnetization at each point of the magnetic recording medium, and the magnetic recording medium detected by the magnetic head In an information reproducing apparatus that reproduces information according to the magnetization direction of each point,
The magnetic head is
An antiferromagnetic layer made of an antiferromagnetic material, a pinned magnetic layer formed adjacent to the antiferromagnetic layer in a film thickness direction and having a magnetization fixed in direction by the antiferromagnetic layer, and the pinned A nonmagnetic intermediate layer formed adjacent to the magnetic layer in the film thickness direction, and a free magnetic layer formed adjacent to the intermediate layer in the film thickness direction and having a magnetization that changes direction according to an external magnetic field Including a magnetoresistive film that is a multilayer film showing a magnitude of resistance according to an angle between the direction of magnetization of the pinned magnetic layer and the direction of magnetization of the free magnetic layer. Detecting the strength of the external magnetic field by detecting the magnitude of the resistance of the film,
The pinned magnetic layer is a first layer adjacent to the antiferromagnetic layer in the film thickness direction, and a material different from the material constituting the first layer adjacent to the first layer in the film thickness direction. The first layer and the second layer are each made of a single magnetic material, and are interposed between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer. Exchange coupling between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer when the exchange coupling energy is assumed that the magnetic material of the first layer is made of the same material as that of the magnetic material of the second layer. An information reproducing apparatus characterized by being smaller than energy.