DE69728920T2

DE69728920T2 - Kopf mit magnetoresistivem Effekt

Info

Publication number: DE69728920T2
Application number: DE69728920T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Nakamoto; Yoshiaki Kawato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: HGST Japan Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2017-02-15
Also published as: EP0790600A3; US6141190A; EP0790600A2; SG45531A1; EP0790600B1; KR970063046A; DE69728920D1; US5936810A; KR100426768B1; US6507465B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen neuartigen Magnetowiderstandseffekt-Kopf sowie ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät unter Verwendung desselben, und spezieller betrifft sie einen Magnetowiderstands-Kopf unter Verwendung des Riesen-Magnetowiderstands-Effekts, der als Aufzeichnungskopf zum Abspielen von Information von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium geeignet ist, sowie ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät unter Verwendung desselben.
An einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät sind sowohl ein Wiedergabekopf als auch ein Aufzeichnungskopf angebracht, und als Wiedergabekopf wurde ein AMR(Anisotropic Magnetoresistive)-Kopf unter Ausnutzung eines anisotropen Magnetowiderstands-Effekts vorgeschlagen. Bei einem AMR-Kopf ist in demselben, da es erforderlich ist, von ihm erzeugtes Barkhausen-Rauschen zu unterdrücken, um eine Fehlfunktion des magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts zu verhindern, eine Magnetdomänen-Steuerschicht zum Aufrechterhalten der Magnetowiderstands-Schicht vorhanden.
Bei einem AMR-Kopf der ersten Generation, in dem eine Magnetdomänen-Steuerschicht vorhanden ist, wird ein als Strukturierungsaustausch bezeichnetes Magnetdomänen-Steuersystem verwendet, wie es in USP 4,663,685 offenbart ist. Bei diesem System wird eine aus einem antiferromagnetischen Film bestehende Magnetdomänen-Steuerschicht strukturiert. Die strukturierte Magnetdomänen-Steuerschicht wird nur in Endbereichen eines Magnetowiderstands-Films (MR-Films) aufgeschichtet, dieser Bereich wird in einem Zustand mit einer einzelnen Magnetdomäne gehalten, und ein zentrales magnetisches Lesegebiet (ein Bereich, der zwischen einem Paar von Elektroden eingebettet ist, um eine Änderung eines Magnetfelds in ein elektrisches Signal zu wandeln) des MR-Films wird in den Zustand einer einzelnen Magnetdomäne gebracht.
Es wurde darüber berichtet, dass ein AMR-Kopf unter Verwendung des Strukturierungsaustauschsystems die Empfindlichkeit verbessern kann, wenn der Ab stand der Magnetdomänen-Steuerschichten auf einen größeren Wert als der Abstand der Elektroden erhöht wird, wie es in einem Artikel in Institute Journal of the Magnetics Society of Japan, Vol. 19, Seite 105 (1995) offenbart ist.
Bei einem AMR-Kopf der zweiten Generation wird ein hartes Vormagnetisierungssystem verwendet, wie es in JP-A-3-125311 offenbart ist, um die Herstellung im Vergleich zu einem AMR-Kopf der ersten Generation zu erleichtern. Bei diesem System werden beide Enden des MR-Films, der bis in die Endbereiche verlängert ist, abgeschnitten, der MR-Film wird nur im magnetischen Lesegebiet ausgebildet, und dieses wird durch ein durch einen Permanentmagnet erzeugtes Magnetfeld im Zustand einer einzelnen Magnetdomäne gehalten. Es wurde auch vorgeschlagen, ein Laminat aus ferromagnetischen Filmen und antiferromagnetischen Filmen anstelle des in JP-A-7-57223 offenbarten Permanentmagnets zu verwenden.
Andererseits wurde als MR-Kopf hoher Empfindlichkeit der nächsten Generation, der die Stelle des AMR-Kopfs einnimmt, ein Spinventilkopf unter Verwendung eines Riesen-Magnetowiderstands-Effekts vorgeschlagen, wie es in JP-A-4-358310 vorgeschlagen ist. Ein Spinventilkopf verfügt, als Film mit Magnetowiderstands-Effekt, über einen ersten ferromagnetischen Film, dessen Magnetisierungsrichtung durch ein Magnetfeld von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium geändert wird, einen zweiten ferromagnetischen Film, dessen Magnetisierungsrichtung fixiert ist, und einen nicht-magnetischen, leitenden Film, der zwischen den ersten und zweiten ferromagnetischen Film eingefügt ist. Der zweite ferromagnetische Film ist auf einen antiferromagnetischen Film oder einen Permanentmagnet aufgeschichtet, der dazu dient, die Magnetisierungsrichtung des zweiten ferromagnetischen Films zu fixieren. Um das Ausgangssignal des Spinventilkopfs zu verbessern, wurde als Anwendung eines Spinventilkopfs ein solcher vom Dualtyp vorgeschlagen, wie es in JP-A-5-347013 offenbart ist. Ein Dual-Spinventilkopf verfügt, als Film mit Magnetowiderstands-Effekt, über einen ersten ferromagnetischen Film, dessen Magnetisierungsrichtung durch ein Magnetfeld von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium geändert wird, einen zweiten und einen dritten ferromagnetischen Film, deren Magnetisierungsrichtungen fixiert sind, einen nichtmagnetischen, leitenden Film, der zwischen dem ersten ferromagnetischen Film und den zweiten ferromagnetischen Film eingebettet ist, und einen nicht-magnetischen, leitenden Film, der zwischen den ersten und den dritten ferromagnetischen Film eingebettet ist. Der zweite und der dritte ferromagnetische Film sind oberhalb und unterhalb des ersten ferromagnetischen Films so aufgeschichtet, dass sie dem ersten ferromagnetischen Film gegenüberstehen, und der zweite und der dritte ferromagnetische Film sind direkt auf antiferromagnetische Filme oder einen Permanentmagnet aufgeschichtet, der dazu dient, die Magnetisierungsrichtungen des zweiten und des dritten ferromagnetischen Films zu fixieren.
Bei diesen Spinventilköpfen ist es erforderlich, da die Magnetisierungsrichtung im ersten ferromagnetischen Film durch das Magnetfeld vom magnetischen Aufzeichnungskopf geändert wird, den ersten ferromagnetischen Film im Zustand mit einer einzelnen Magnetdomäne zu halten.
Der Spinventilkopf ist als solcher bekannt, der die Stelle des AMR-Kopfs einnimmt, jedoch kann beim bekannten Spinventilkopf unter Verwendung des harten Vormagnetisierungssystems ein Wiedergabesignalverlauf verzerrt sein, oder ein Wiedergabeausgangssignal kann wegen der Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht geschwächt sein.
Wenn z. B. die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht nicht dazu ausreicht, den ersten ferromagnetischen Film in den Zustand einer einzelnen Magnetdomäne zu bringen, kann der Wiedergabesignalverlauf verzerrt sein und das magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät kann fehlerhaft arbeiten. Diese Verzerrung wird im Allgemeinen als Barkhausen-Rauschen bezeichnet, und es hat sich gezeigt, dass ein Grund für die Erzeugung dieses Rauschens ein diskontinuierlicher Verlauf der Magnetisierung an den Enden des ersten ferromagnetischen Films ist. Dieses Barkhausen-Rauschen wird in einem Spinventilkopf leichter als in einem AMR-Kopf erzeugt. Dies, da in einem Spinventilkopf der Betrieb hauptsächlich ausgeführt wird, während die Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Films horizontal ausgerichtet ist, während im AMR-Kopf der Betrieb hauptsächlich ausgeführt wird, während die Magnetisierung des MR-Films um ungefähr 45° geneigt ist. D. h., dass bei einem Spinventilkopf die Magnetisierung an den Enden des ersten ferromagnetischen Films vertikal invertiert wird, wenn Streumagnetfelder (positiv und negativ) des magnetischen Aufzeichnungsmediums angelegt werden. Dies, da die statische Energie hoch ist, wenn die Magnetisierung an den Enden des ersten ferromagnetischen Films horizontal ausgerichtet ist, während die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht nicht ausreicht, so dass die schräg nach oben oder schräg nach unten verlaufende Magnetisierungsrichtung einen instabilen Zustand darstellt. Andererseits tritt bei einem AMR-Kopf der bei einem Spinventilkopf beobachtete diskontinuierliche Verlauf der Magnetisierung nicht auf, da die Magnetisierung an den Enden des ersten ferromagneti schen Films immer schräg ausgerichtet ist.
Wenn die Magnetisierungsstärke in gewissem Ausmaß ausreichend ist und der Abstand der Elektroden des Spinventilkopfs verringert wird, um die Spurdichte beim magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät zu erhöhen, fällt das Ausgangssignal (Empfindlichkeit) pro Elektroden-Abstandseinheit abrupt. Das Ausgangssignal des Spinventilkopfs nimmt im Wesentlichen proportional zum Elektrodenabstand zu. Dies, da die Gesamtänderung der Spannung umso größer ist, je länger die Gebiete sind, in denen die Spannungsänderungen seriell verbunden sind. Wenn jedoch der Elektrodenabstand beim bekannten Spinventilkopf mit harter Vormagnetisierung einfach verringert wird, fällt das Ausgangssignal (Empfindlichkeit) pro Elektroden-Abstandseinheit abrupt. Insbesondere dann, wenn der Elektrodenabstand auf 2 μm oder weniger verringert wird, fällt die Empfindlichkeit des Kopfs auf 90% oder weniger der charakteristischen Empfindlichkeit. Ein Grund für die Verringerung der Empfindlichkeit ist die niedrige Empfindlichkeit im linken und rechten Endbereich des ersten ferromagnetischen Films aufgrund des Einflusses der unter der Elektrode aufgeschichteten Magnetdomänen-Steuerschicht. Demgemäß wird, wenn der Elektrodenabstand verringert wird und der Einfluss durch die Magnetdomänen-Steuerschicht zunimmt, der Anteil des zentralen Gebiets hoher Empfindlichkeit verringert, und im Ergebnis nimmt die Empfindlichkeit ab. Demgemäß nimmt beim bekannten Spinventilkopf gemäß dem System mit harter Vormagnetisierung die Empfindlichkeit abrupt ab und Fehlfunktionen eines magnetischen Aufzeichnungs-und Wiedergabegeräts nehmen zu, wenn der Elektrodenabstand einfach verringert wird. Im Ergebnis ist es schwierig, die Spurdichte bei einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät zu erhöhen.
Ferner wird, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht in gewissem Ausmaß ausreicht, das Kopf-Ausgangssignal abrupt verkleinert, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht zunimmt, und zwar selbst dann, wenn der Elektrodenabstand unverändert gehalten wird. Wenn z. B. ein Längs-Vormagnetisierungsverhältnis, das ein Faktor zum Anzeigen der Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht ist, den Wert 2 hat, ist das Kopf-Ausgangssignal auf ungefähr 60% seines charakteristischen Ausgangssignals verringert. Wenn die Magnetdomänen-Steuerschicht ein Permanentmagnet ist, ist das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis durch das Verhältnis aus dem Produkt (BR·t) aus der Remanenz-Magnetflussdichte Br des Permanentmagnets und der Filmdicke t und dem Produkt (Bs·t) der Sättigungs-Magnetflussdichte Bs des ersten ferromagnetischen Films im Spinventilkopf und der Filmdicke t reprä sentiert. Wenn die Magnetdomänen-Steuerschicht aus einer Stapelschicht aus ferromagnetischen und antiferromagnetischen Filmen besteht, ist das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis durch das Verhältnis aus dem Produkt (Bs·t) der Sättigungs-Magnetflussdichte Bs des ferromagnetischen Films in der Magnetdomänen-Steuerschicht und der Filmdicke t und dem Produkt (Bs·t) einer Sättigungs-Magnetflussdichte Bs des ersten ferromagnetischen Films im Spinventilkopf und der Filmdicke t gegeben.
Ferner beinhaltet, da die Magnetdomänen-Steuerschicht in einem Prozess getrennt von dem für den ersten ferromagnetischen Film hergestellt wird, die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht, d. h. das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis, eine gewisse Variation. Im Ergebnis enthält das Kopfausgangssignal eine Variation. Ferner wird, wie oben beschrieben, da Barkhausen-Rauschen erzeugt wird, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht unzureichend ist, die Stärke derselben etwas größer als der erforderliche Wert eingestellt. Im Ergebnis ist das Ausgangssignal verringert.
Beim bekannten Spinventilkopf aus dem System mit harter Vormagnetisierung ist, da das Kopfausgangssignal stark von der Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht abhängt, dieses Ausgangssignal verringert, und Fehlfunktionen eines magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts nehmen zu, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht hoch ist.
EP-A-0 490 608 offenbart einen Magnetowiderstands-Kopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Erfindung. Die Magnetdomänen-Steuerschichten sind auf Gebiete entgegengesetzter Endbereiche in der Spurbreitenrichtung des ersten ferromagnetischen Films aufgeschichtet, und eine Abdeckschicht ist zwischen den Magnetdomänen-Steuerschichten und den Elektroden angeordnet. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass an den Enden der ersten ferromagnetischen Schicht Barkhausen-Rauschen erzeugt wird.
DE-A-43 12 040 offenbart einen anisotropen Magnetowiderstands-Kopf (AMR) mit einem ersten ferromagnetischen Film, der auf ein externes, anisotropes, uniaxiales Magnetfeld empfindlich ist. Zwei zweite ferromagnetische Filme sind oberhalb und unterhalb des ersten ferromagnetischen Films aufgeschichtet, wobei dazwischen jeweils nicht-magnetische, leitende Filme eingefügt sind. Die Magnetisierungsrichtungen der zweiten magnetischen Filme sind aufgrund antiferromagnetischer Filme, die auf jeden der zweiten ferromagnetischen Filme aufgeschichtet sind, im Wesentlichen konstant.
EP-A-0 634 740 offenbart einen Magnetowiderstands-Lesewandler mit einem zentralen aktiven Bereich, der durch einen Magnetowiderstands-Film mit einer ferromagnetischen, einer nicht-magnetischen und einer weichmagnetischen Schicht gebildet ist. Passive Endbereiche enthalten eine Schicht aus ferromagnetischem Material sowie eine Schicht aus antiferromagnetischem Material, um im Wandler für ein austauschgekoppeltes Vormagnetisierungsfeld zu sorgen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Magnetowiderstands-Kopf, der unabhängig von der Stärke von Magnetdomänen-Steuerschichten selbst bei kleinem Elektrodenabstand ein hohes Ausgangssignal erzeugen kann, und ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät unter Verwendung eines derartigen Kopfs zu schaffen.
Diese Aufgabe ist durch den im Anspruch 1 definierten Magnetowiderstands-Kopf und das in den Ansprüchen 10 und 11 definierte Gerät gelöst.
Da die entgegengesetzten Enden jeder Elektrode innerhalb der in der Breitenrichtung liegenden Endpositionen des Magnetowiderstands-Films angeordnet sind, fließt zu den in der Breitenrichtung liegenden Enden des Magnetowiderstands-Films im Wesentlichen kein Strom, sondern Strom fließt nur im zentralen Gebiet, das durch das Magnetfeld von der Magnetdomänen-Steuerschicht kaum beeinflussbar ist. Demgemäß wird selbst dann, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht nicht ausreichend hoch ist, die Erzeugung von Barkhausen-Rauschen aus dem Film mit Magnetowiderstands-Effekt unterdrückt. Ferner kann selbst dann ein hohes Ausgangssignal aufrecht erhalten werden, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht hoch ist. Ferner wird selbst dann, wenn die Elektrodenbreite verringert ist, ein Ausgangssignal hoher Empfindlichkeit bei kleiner Lesestreuung aufrecht erhalten, so dass eine hohe Spurdichte erzielt wird.
Gemäß der Erfindung wird, da der Elektrodenabstand kleiner als die Breite des Films mit Magnetowiderstands-Effekt ist und da der Strom nur im zentralen Gebiet desselben fließt, die Erzeugung von Barkhausen-Rauschen selbst dann unterdrückt, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht nicht ausreichend hoch ist, und selbst dann, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht ausreichend hoch ist, kann eine Variation im Ausgangssignal auf einen niedrigen Wert herabgedrückt werden. Ferner wird selbst bei klei nem Elektrodenabstand hohe Empfindlichkeit bei kleiner Lesestreuung erzielt, und es wird eine hohe Spurdichte erzielt.
Wenn der erfindungsgemäße Kopf bei einem magnetischen Wiedergabegerät oder einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät verwendet wird, können Fehlfunktionen verringert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 bis 3 zeigen Konstruktionen eines Spinventilkopfs gemäß einer Ausführungsform 1 der Erfindung;
4 zeigt Charakteristiken von Abspielsignalverläufen des erfindungsgemäßen Spinventilkopfs und eines solchen aus dem Stand der Technik;
5 zeigt Beziehungen zwischen Elektrodenabständen und den Ausgangssignalen beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf und dem gemäß dem Stand der Technik;
6 zeigt Beziehungen zwischen Spurversatzwerten und den Ausgangssignalen beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf und dem gemäß dem Stand der Technik;
7 zeigt Beziehungen zwischen Überlappungswerten und den Ausgangssignalen beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf und dem gemäß dem Stand der Technik;
8 zeigt eine Beziehung zwischen dem Abstand von der Magnetdomänen-Steuerschicht und dem effektiven anisotropen Magnetfeld im erfindungsgemäßen Spinventilkopf;
9 zeigt Beziehungen zwischen den Längs-Vormagnetisierungsverhältnissen und den Ausgangssignalen beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf und demgemäß dem Stand der Technik;
10 bis 12 zeigen Konstruktionen eines Spinventilkopfs gemäß einer Ausführungsform 2 der Erfindung;
13 zeigt eine Konstruktion eines herkömmlichen AMR-Kopfs (aus dem Stand der Technik) gemäß einer Ausführungsform 2 der Erfindung;
14 zeigt ein Diagramm zu Beziehungen zwischen den Ausgangssignalen und Überlappungswerten des erfindungsgemäßen Spinventilkopfs und dem bekannten AMR-Kopf;
15 zeigt ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem effektiven anisotropen Magnetfeld und dem Überlappungswert bei der Erfindung;
16 zeigt ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem effektiven anisotropen Magnetfeld und dem Überlappungswert bei der Erfindung;
17 zeigt ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem effektiven anisotropen Magnetfeld und dem Überlappungswert bei der Erfindung;
18 zeigt ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem effektiven anisotropen Magnetfeld und dem Überlappungswert bei der Erfindung;
19 zeigt ein erfindungsgemäßes Festplattengerät;
20 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungskopfs vom induktiven Typ;
21 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Integration eines magnetischen Aufzeichnungskopfs vom induktiven Typ und eines erfindungsgemäßen Wiedergabekopfs mit Magnetowiderstands-Effekt;
22 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Unterdruckschlittens bei der Erfindung;
23 zeigt eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Plattenspielers für magnetische Platten; und
24 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Plattenspielers für ein Array magnetisches Platten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Die 1 zeigt eine Konfiguration einer Ebene, die einem Medium eines erfindungsgemäßen Spinventilkopfs zugewandt. In der 1 verfügt der als Wiedergabekopf mit Magnetowiderstands-Effekt ausgebildete Spinventilkopf (Kopf mit Riesen-Magnetowiderstands-Effekt) über einen Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt, ein Paar von Magnetdomänen-Steuerschichten 12 und ein Paar von Elektroden 14, und der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt ist auf einen antiferromagnetischen Film 16 aufgestapelt. Der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt besteht aus einer Mehrschichtanordnung mehrerer Filme mit einer Abmessung entsprechend einer Spurbreite eines magnetischen Aufzeichnungsmediums. Der Mehrschichtfilm verfügt über einen ersten ferromagnetischen Film 18, einen nicht-magnetischen, leitenden Film 20 und zweite ferromagnetische Filme 22 und 23, wobei der zweite ferromagnetische Film 24 auf den antiferromagnetischen Film 16 aufgestapelt ist. Die Mehrschichtfilme sind auf eine Abmessung beschnitten, die einer vorbestimmten Breite (einer Breite 26 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt) entspricht, und sie sind aufgeschichtet. Der erste ferromagnetische Film 18 besteht aus NiFe, CoFe, CoNiFe oder dergleichen als freie Schicht mit einer Filmdicke von 5 nm, vorzugsweise 2–15 nm. Der nicht-magnetische, leitende Film 20 besteht aus Cu, und er verfügt über eine Filmdicke von 2 nm, vorzugsweise 1–5 nm. Die zweiten ferromagnetischen Filme 22 und 24 bilden aufgeschichtete Filme als feste Schichten, und der zweite ferromagnetischen Film 22 besteht aus Co und weist eine Filmdicke von 1 nm auf. Der zweite ferromagnetische Film 24 besteht aus NiFe und verfügt über eine Filmdicke von 1 nm, vorzugsweise 1–5 nm. Der antiferromagnetische Film 16 besteht aus NiO und verfügt über eine Filmdicke von 50 nm, vorzugsweise 20–80 nm. Die Magnetisierungsrichtungen der zweiten ferromagnetischen Filme 22 und 24 sind so fixiert, dass sie zur Ebene gerichtet sind, die dem Medium zugewandt ist, was durch Austauschkopplung mit dem antiferromagnetischen Film 16 erzielt wird. Die Magnetisierungsrichtung des ersten ferromagnetischen Films 18 ist auf die Breitenrichtung des Films mit Magnetowiderstands-Effekt eingestellt, und sie ändert sich durch ein Magnetfeld des magnetischen Aufzeichnungsmediums normal zur Zeichnungsebene. Der erste ferromagnetische Film 18 ist dicker als die Gesamtdicke der zweiten ferromagnetischen Filme 22 und 24, und sie ist ungefähr zwei- bis dreimal so groß wie die Gesamtdicke.
Die Magnetdomänen-Steuerschicht 12 besteht aus einem Schichtfilm aus einem permanentmagnetischen Film 28 und einem unteren Film 30 zur Ausrichtungssteuerung, und die Magnetdomänen-Steuerschichten 12 sind angrenzend an die beiden Seiten eines in der Breitenrichtung verlaufenden Gebiets angeordnet, das die Schichtungsrichtung des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt schneidet. Der Permanentmagnet 28 kann aus einer CoCrPt-Legierung bestehen, und der untere Film 30 zur Ausrichtungssteuerung kann aus Cr mit einer Filmdicke von z. B. 10 nm bestehen (vorzugsweise 0,5–20 nm). Der erste Magnetowiderstands-Film 18 wird durch das durch die Magnetdomänen-Steuerschicht 12 erzeugte Magnetfeld gesteuert. Die Magnetdomänen-Steuerschicht 12, deren Höhe dieselbe wie diejenige des ersten ferromagnetischen Films 18 verfügt über eine Filmdicke von z. B. 10 nm (vorzugsweise 4-30 nm).
Das Paar von Elektroden 14 ist auf die Magnetdomänen-Steuerschicht 12 aufgeschichtet, und ein Teil jeder Elektrode 12 ist auf den ersten ferromagnetischen Film 18 aufgeschichtet, d. h. dass jede Elektrode 14 mit einem Elektrodenabstand 32 auf den ersten ferromagnetischen Film 18 und die Magnetdomänen-Steuerschicht 12 aufgeschichtet ist. Jede Elektrode 14 kann aus einem Metall wie Au, Cu oder Ta bestehen, und der Elektrodenabstand 32 der Elektroden 14 ist kleiner als die Breite 26 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt.
Bei diesem Spinventilkopf ist das Ausgangssignal proportional zum Produkt aus einer Änderung Δρ des spezifischen Widerstands, wie er charakteristisch für den Spinventilfilm ist, und cos ΔΘ des Winkels ΔΘ zwischen den Magnetisierungsrichtungen des ersten und des zweiten ferromagnetischen Films. Da der spezifische Widerstand Δρ mehr als zweimal so groß wie der bei einem AMR-Kopf ist, zeigt ein Spinventilkopf bekanntlich hohe Empfindlichkeit im Vergleich zu einem AMR-Kopf. Wenn angenommen wird, dass die Magnetisierungsrichtung des zweiten ferromagnetischen Films normal zu dem Medium zugewandten Ebene fixiert ist, z. B. direkt unter (–90°), kann cos ΔΘ in cos (Θ + 90°) umgeschrieben werden, wobei der Winkel Θ verwendet wird, der zwischen der Magnetisierungsrichtung des ersten ferromagnetischen Films und der dem Medium zugewandten Ebene gebildet ist. D. h., dass das Ausgangssignal proportional zu sin Θ ist. Um das Ausgangssignal proportional zu (relativ zu) der Änderung von Θ zu ändern, beträgt Θ vorzugsweise nahezu 0°. Demgemäß wird die Magnetisierungsrichtung des ersten ferromagnetischen Films im Wesentlichen parallel zur dem Medium zugewandten Ebene, d. h. im Wesentlichen horizontal, eingestellt.
Die 2 zeigt eine Konstruktion des Spinventilkopfs, bei dem eine Legierung wie FeMn, NiMn, CaMn oder dergleichen anstelle von NiO für den antiferromagnetischen Film 16 verwendet ist. Einer der zweiten ferromagnetischen Filme 22 und 24 kann weggelassen werden. Wie es in der 2 dargestellt ist, unterscheidet sich die Schichtungsrichtung des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt von der in der 1 dargestellten, und der an tiferromagnetische Film 16 ist auf den Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt aufgeschichtet. In beiden 1 und 2 kann der antiferromagnetische Film 16 durch den permanentmagnetischen Film ersetzt werden. Die Dicken der jeweiligen Schichten in der 2 sind dieselben wie die in der 1. Die Magnetdomänen-Steuerschicht 12 liegt unter der oberen Ebene des antiferromagnetischen Films 16.
Die 3 zeigt eine Konstruktion eines Dual-Spinventilkopfs, der eine Anwendung des Spinventilkopfs bildet, um das Ausgangssignal zu verbessern. Wie es in der 3 dargestellt ist, verfügt der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt über einen ersten ferromagnetischen Film 18, zweite ferromagnetische Filme 22 und 24, dritte ferromagnetische Filme 36 und 38, eine nicht-magnetische, leitende Schicht 20, die zwischen den ersten ferromagnetischen Film 18 und den zweiten ferromagnetischen Film 22 eingefügt ist, und einen nicht-magnetischen, leitenden Film 34, der zwischen den ersten ferromagnetischen Film 18 und den dritten ferromagnetischen Film 36 eingefügt ist. Die zweiten ferromagnetische Filme 22 und 24 sind auf den antiferromagnetischen Film 16 aufgeschichtet, und auf die dritten ferromagnetischen Filme 36 und 38 ist ein antiferromagnetischen Film 40 aufgeschichtet. Die beiden Magnetisierungsrichtungen des zweiten und dritten ferromagnetischen Films sind fixiert. Der erste ferromagnetische Film 18 besteht aus NiFe, CoFe, CoNiFe oder dergleichen als freie Schicht, und er weist eine Filmdicke von 5 nm auf. Die nicht-magnetischen, leitenden Filme 20 und 34 können aus Cu bestehen und eine Filmdicke von 2 nm aufweisen. Die zweiten ferromagnetischen Filme 22 und 24 sowie die dritten ferromagnetischen Filme 36 und 38 bilden Stapelschichten als feste Schichten, und der zweite ferromagnetische Film 22 und der dritte ferromagnetische Film 26 bestehen aus Co und verfügen über eine Filmdicke von 1 nm. Der zweite ferromagnetische Film 34 und der dritte ferromagnetische Film 38 können aus NiFe bestehen und eine Filmdicke von 1 nm, vorzugsweise 0,5–3 nm aufweisen. Die antiferromagnetische Filme 16 und 40 bestehen am zweckdienlichsten aus einem Material, das aus Legierungen wie FeMn, NiMn und CaMn oder aus Oxiden wie NiO und CoO ausgewählt ist. Die antiferromagnetischen Filme 16 und 40 können aus demselben Material oder verschiedenen Materialien bestehen. Sie können durch Permanentmagnete ersetzt werden. Ferner kann einer der zweiten ferromagnetischen Filme 22 und 24 weggelassen werden. In ähnlicher Weise kann einer der dritten ferromagnetischen Filme 36 und 38 weggelassen werden. Die Dicken der anderen Schichten sind dieselben wie die in der 1.
Bei jedem der obigen Spinventilköpfe kann der Permanentmagnet 28 durch eine Stapelschicht einer NiFe-Legierung und einer FeMn-, NiMn- oder CrMr-Legierung, die einen antiferromagnetischen Film bildet, ersetzt werden. In diesem Fall kann die untere Schicht 30 zur Ausrichtungssteuerung durch Ta ersetzt werden, um eine bessere Charakteristik zu erzielen. Die Magnetdomänen-Steuerschicht 12 ist unterhalb der oberen Ebene des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt ausgebildet.
Die 4 zeigt ein Diagramm zur Messung eines Wiedergabesignals unter Verwendung des erfindungsgemäßen Spinventilkopf s, während das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis, das die Stärke des Magnetfelds der Magnetdomänen-Steuerschicht 12 anzeigt, auf dem niedrigen Wert von 0,8 gehalten wurde. Wenn das bekannte Spinventilkopf aus dem System mit harter vormagnetisierung unter denselben Bedingungen gemessen wird, tritt im bekannten Kopf Barkhausen-Rauschen auf, jedoch ist dieses im erfindungsgemäßen Kopf unterdrückt. Dies, da der Elektrodenabstand 32 der Elektroden 14 auf einem kleineren Wert eingestellt ist, als es der Breite 26 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt entspricht, wobei in den Enden des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt, die quellen für Barkhausen-Rauschen sind, kein Strom fließt, weswegen kein Barkhausen-Rauschen erfasst wird. Demgemäß ist selbst dann, wenn die Stärke des Magnetfelds der Magnetdomänen-Steuerschicht 12 nicht ausreichend hoch ist, die Erzeugung von Barkhausen-Rauschen unterdrückt, und wenn dieser Kopf in einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät verwendet wird, sind Fehlfunktionen desselben verringert.
Die 5 zeigt ein Diagramm zur Beziehung des Ausgangssignals (Empfindlichkeit) pro Elektroden-Abstandseinheit und dem Elektrodenabstand, wenn das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis 1,5 beträgt, im Vergleich zum bekannten Kopf gemäß dem System mit harter Vormagnetisierung. Beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf beträgt der Überlappungswert, der dem Abstand 34 entspricht, mit dem die Elektrode 14 den ersten ferromagnetischen Film 18 bedeckt, 0,5 μm, und die Breite 26 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt ist auf den Elektrodenabstand 32 +1,0 μm eingestellt.
Wie es aus der 5 erkennbar ist, wird beim erfindungsgemäßen Kopf selbst dann hohe Empfindlichkeit aufrecht erhalten, wenn der Elektrodenabstand 32 auf 0,5 μm verringert wird, was vom bekannten Kopf abweicht.
Die 6 zeigt ein Diagramm einer Mikrospur-Charakteristik für den Spinventilkopf gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zum bekannten Kopf. Die halbe Breite des Mikrospurprofils kennzeichnet die effektive Lesebreite. Ein Vergleich zwischen der halben Breite und dem Elektrodenabstand zeigt die Stärke der Lesestreuung. In der 6 ist der Überlappungswert des erfindungsgemäßen Kopfs für sowohl das linke als auch das rechte Ende auf 0,5 μm eingestellt. Der Elektrodenabstand beträgt für jeden Kopf 1,0 μm. Die Mikrospur-Charakteristik wird dadurch ermittelt, dass ein Signal in eine Spur geringer Breite von ungefähr 0,2 μm auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird und es dadurch abgespielt wird, dass das Signal der Mikrospur unter dem Testkopf durchbewegt wird.
Aus der 6 ist es erkennbar, dass die halbe Breite (effektive Spurbreite) des erfindungsgemäßen Kopfs 1,0 μm beträgt, was dem Elektrodenabstand entspricht, und dass die Lesestreuung klein ist. Andererseits ist der Wert beim bekannten Kopf 0,9 μm, was kleiner als der Elektrodenabstand ist, was die Existenz toter Zonen anzeigt.
Das auf die effektive Spurbreite beim bekannten Kopf normierte Ausgangssignal beträgt 0,78, während dasjenige bei der Erfindung 0,95 beträgt, was einer Erhöhung um ungefähr 20% entspricht. Aus diesem Ergebnis ist es erkennbar, dass der erfindungsgemäße Kopf gegenüber dem bekannten Kopf vorteilhaft ist.
Auf diese Weise kann selbst dann, wenn das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis groß ist und der Elektrodenabstand klein ist, hohe Empfindlichkeit bei kleiner Lesestreuung aufrecht erhalten werden. Demgemäß werden unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kopfs, wenn ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät mit hoher Spurdichte realisiert wird, Fehlfunktionen desselben verringert.
7 zeigt ein Diagramm zur gemessenen Beziehung zwischen dem Ausgangssignal und dem Überlappungswert, wenn der Elektrodenabstand den kleinen Wert von 1 μm aufweist.
Wie es aus der 7 erkennbar ist, sollte, um das Kopfausgangssignal auf nicht weniger als 90% seines charakteristischen Ausgangssignals zu halten, der Überlappungswert auf nicht kleiner als 0,25 μm eingestellt werden. Dies, da in den Endbereichen in der Breitenrichtung des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt kein wesentlicher Strom fließt, d. h. in Bereichen mit niedriger Empfindlichkeit, und da Strom nur im zentralen Gebiet hoher Empfindlichkeit fließt, so dass ein hohes Ausgangssignal aufrecht erhalten bleibt. Demgemäß werden, um einen Kopf hoher Empfindlichkeit bei kleinem Elektrodenabstand zu erzielen, das linke und das rechte Ende am Vorderende der Elektrode 14 vorzugsweise so angeordnet, dass sie um nicht weniger als 0,25 μm einwärts gegenüber den Enden des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt in der Breitenrichtung liegen.
Andererseits erstreckt sich, wenn der Überlappungswert zu groß ist, der Effekt der an den entgegengesetzten Seiten des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt angeordneten Magnetdomänen-Steuerschicht 12 nicht bis zum magnetischen Lesegebiet. D. h., dass beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf das Gebiet, in dem die Magnetisierung am stabilsten ist und sie als Störsignal-Erzeugungsquelle wirkt, der Endbereich innerhalb der Elektrode 14 ist. Dies, da die Verwindung des Vormagnetisierungsfelds durch den Strom in diesem Bereich auftritt. Demgemäß ist es bevorzugt, dass das effektive anisotrope Magnetfeld entlang der Breite des Films mit Magnetowiderstands-Effekt, das größer als das Vormagnetisierungsfeld durch den Strom ist (ungefähr 400–800 A/m (5–10 Oersted)) im Endbereich der Elektrode durch die Magnetdomänen-Steuerschicht 12 an den ersten ferromagnetischen Film 18 angelegt wird.
Die 8 zeigt ein Diagramm zur Beziehung des Abstands von der Magnetdomänen-Steuerschicht 12 und dem effektiven anisotropen Magnetfeld. Die 8 zeigt die Verteilung des effektiven anisotropen Magnetfelds entlang der Breite des ersten ferromagnetischen Films 18. Hierbei ist angenommen, dass nur die Magnetisierung im Ursprungspunkt stark in der Breitenrichtung (durch Magnetdomänen kontrolliert) ist. Wie es aus der 8 erkennbar ist, soll, um das effektive anisotrope Magnetfeld auf nicht kleiner als 800 A/m (10 Oersted) einzustellen, der Abstand von der Magnetdomänen-Steuerschicht 12 nicht größer als 2 μm sein. Dabei ist es bevorzugt, dass die linke und die rechte Endposition innerhalb der Elektrode 14 (am abgeschnittenen Ende) so angeordnet sind, dass sie um nicht mehr als 2 μm einwärts gegenüber den Endpositionen des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt in der Breitenrichtung liegen. D. h., dass der Überlappungswert für die Elektrode 14 vorzugsweise im Bereich zwischen 0,25 μm und 2 μm liegt.
Die 9 zeigt eine Beziehung zwischen dem Kopfausgangssignal und dem Längs-Vormagnetisierungsverhältnis, wenn der Elektrodenabstand den kleinen Wert von 1,0 μm hat, im Vergleich zum bekannten Kopf.
Aus der 9 ist es erkennbar, dass entsprechend dem erfindungsgemäßen Kopf der Einfluss des Magnetfelds der Magnetdomänen-Steuerschicht 12 selbst dann nicht stark vorhanden ist, wenn das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis, d. h. die Stärke des Magnetfelds der Magnetdomänen-Steuerschicht 12, groß ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Verringerung des Ausgangssignals selbst dann unterdrückt werden, wenn der Elektrodenabstand verkleinert wird oder die Stärke des Magnetfelds der Magnetdomänen-Steuerschicht 12 erhöht wird, und es kann ein Kopf mit hohem Ausgangssignal bereitgestellt werden.
Durch Aufschichten der Elektroden auf die Magnetdomänen-Steuerschicht kann der Kontaktwiderstand zwischen den Elektroden und dem Film mit Magnetowiderstands-Effekt verringert werden (1–5 Ω beim Stand der Technik, wohingegen bei der Erfindung nicht größer als 1 Ω). Demgemäß können das Kopfrauschen und überflüssige Wärmeerzeugung unterdrückt werden.
Wenn der Kopf der vorliegenden Ausführungsform beim folgenden Gerät verwendet wird, wird ein Gerät mit verringerten Fehlfunktionen erhalten. Z. B. weist ein magnetisches Aufzeichnungsgerät ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zum magnetischen Aufzeichnen von Information, einen Wiedergabekopf zum Wandeln einer Änderung eines aus dem magnetischen Aufzeichnungsmedium streuenden Magnetfelds in ein elektrisches Signal und einen Wiedergabeschaltkreis zum Verarbeiten des elektrischen Signals vom Wiedergabekopf auf; und ein Gerät weist, zusätzlich zu den Elementen des genannten Wiedergabegeräts, einen Aufzeichnungskopf zum Erzeugen eines Magnetfelds auf, das ein elektrisches Signal repräsentiert, und mit Information, die das im magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeicherte Magnetfeld repräsentiert.
Ausführungsform 2
Die 10 zeigt eine Konstruktion eine einem Medium zugewandten Ebene eines Spinventilkopfs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In der 10 verfügt der Spinventilkopf (Kopf mit Riesen-Magnetowiderstands-Effekt), der als Wiedergabekopf mit Magnetowiderstands-Effekt ausgebildet ist, über einen Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt, eine Magnetdomänen-Steuerschicht 33 und ein Paar von Elektroden 31. Der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt verfügt über mehrere Filme mit einer Abmessung entsprechend der Spurbreite des magnetischen Aufzeichnungsmediums, mit aufgeschichteter Mehrschichtstruktur.
Der Mehrschichtfilm verfügt über einen ersten ferromagnetischen Film 1, einen nicht-magnetischen, leitenden Film 19 und einen zweiten ferromagnetischen Film 13. Auf den zweiten ferromagnetischen Film 13 ist ein antiferromagnetischer Film 21 aufgestapelt. Der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt und der antiferromagnetische Film 21 des Mehrschichtfilms werden aufeinandergeschichtet und die entgegengesetzten Enden desselben werden so ausgeschnitten, dass die Breite 51 des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt (die durch die kleinste der Breiten des ersten ferromagnetischen Films 11, des nicht-magnetischen, leitenden Films 19 und des zweiten ferromagnetischen Films 13 definiert ist) eine vorbestimmte Abmessung von z. B. 2,0 μm ist. Der erste ferromagnetische Film 11 besteht aus Ni₈₀Fe₂₀ als freier Schicht, und seine Filmdicke ist auf einen geeigneten Wert zwischen 2 nm und 15 nm eingestellt. Der erste ferromagnetische Film 11 kann als freie Schicht als Einschichtfilm wie aus Ni₈₀Fe₂₀, Ni₆₈Fe₁₇Co₁₅, Co₆₀Ni₂₀Fe₂₀, Co₉₀Fe₁₀ oder Co hergestellt werden, oder als Mehrschichtfilm mit einigen dieser Filme, die geeignet aufeinandergeschichtet sind. Die nichtmagnetische, leitende Schicht 19 kann aus Cu bestehen, und ihre Filmdicke wird auf einen geeigneten Wert zwischen 1 nm und 4 nm eingestellt. Der zweite ferromagnetische Film 13 kann aus Co als fixierte Schicht bestehen, und die Filmdicke desselben wird auf einen geeigneten Wert zwischen 1 nm und 5 nm eingestellt. Der zweite ferromagnetische Film 13 als fixierte Schicht kann ein Einschichtfilm wie Ni₈₀Fe₂₀, Ni₆₈Fe₁₇Co₁₅, Co₆₀Ni₂₀Fe₂₀, Co₉₀Fe₁₀ oder Co oder ein Mehrschichtfilm mit einigen dieser Filme, die geeignet aufeinander geschichtet sind, sein. Der antiferromagnetische Film 21 kann aus Cr₄₅Mn₄₅Pt₁₀ bestehen, und seine Filmdicke wird auf ungefähr 30 nm eingestellt. Der antiferromagnetische Film 21 kann aus Fe₅₀Mn₅₀, Mn₈₀Ir₂₀ oder Ni₅₀Mn₅₀ bestehen. Die Magnetisierungsrichtung des zweiten ferromagnetischen Films 13 ist so fixiert, dass sie im Wesentlichen in der dem Medium zugewandten Ebene gerichtet ist, was durch die Austauschkopplung mit dem antiferromagnetischen Film 21 erfolgt. Die Magnetisierungsrichtung des ersten ferromagnetischen Films 11 wird in die Breitenrichtung des Films mit Magnetowiderstands-Effekt eingestellt, und die Magnetisierungsrichtung wird durch das Magnetfeld des magnetischen Aufzeichnungsmediums normal zur Zeichnungsebene geändert. Der antiferromagnetische Film 21 kann durch einen Permanentmagnet ersetzt werden.
Die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 verfügt über eine Stapelschicht mit einem permanentmagnetische magnetischen Film und einem darunterliegenden Film zur Ausrichtungssteuerung, die aufeinander gestapelt sind. Die Magnetdomänen-Steuerschichten sind auf den entgegengesetzten Seiten des sich in der Breitenrichtung erstreckenden Gebiets angeordnet, das die Stapelrichtung des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt schneidet. Der permanentmagnetische der Magnetdomänen-Steuerschicht 33 kann aus Co₇₅Cr₁₀Pt₁₅ oder Co₇₅Cr₁₀Ta₁₅ bestehen, und der untere Film zur Ausrichtungssteuerung kann aus Cr bestehen. Der permanentmagnetische Film der Magnetdomänen-Steuerschicht 33 kann aus einer Legierung wie Co₈₀Pt₂₀ oder einer Legierung wie Co₇₅Cr₁₀Pt₁₅, Co₇₅Cr₁₀Ta₁₅, (CoPt, CoCrPt einschließlich eines Oxids oder CoCrTa einschließlich eines Oxids) bestehen, wobei ein Oxid ZrO₂, SiO₂ oder Ta₂O₅ zugesetzt ist. In diesem Fall kann der untere Film zur Ausrichtungssteuerung weggelassen werden. Der erste ferromagnetische Film 11 wird durch das durch die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 erzeugte Magnetfeld in den Zustand einer einzelnen Magnetdomäne gesteuert. Die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 kann aus einer Stapelschicht aus einem antiferromagnetischen Film, einem ferromagnetischen Film und einem unteren Film zur Ausrichtungssteuerung bestehen. In diesem Fall kann der antiferromagnetische Film aus einer Legierung wie Fe₅₀Mn₅₀, Mn₈₀Ir₂₀, Ni₅₀Mn₅₀ oder Cr₄₅Mn₄₅Pt₁₀ bestehen, der ferromagnetische Film kann aus einer Legierung wie NiFe, CoFe oder CoNi bestehen, und die untere Schicht zur Ausrichtungssteuerung kann aus Ta bestehen. Der antiferromagnetische Film kann aus NiO oder CoO bestehen. In diesem Fall kann der untere Film zur Ausrichtungssteuerung weggelassen werden.
Das Paar von Elektroden 31 ist auf die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 aufgeschichtet, und ein Teil jeder Elektrode ist auf den antiferromagnetischen Film 21 aufgeschichtet. Die Schichtungsbreite 53 der Elektrode und des antiferromagnetischen Films ist auf 0,5 μm eingestellt. D. h., da die Breite, 51 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt 2,0 μm beträgt, jede Elektrode 31 auf die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 und den antiferromagnetischen Film 21 aufgeschichtet ist, während der Elektrodenabstand 52 auf 1,0 μm gehalten ist. Jede Elektrode 31 kann aus einem Metall mit niedrigem Widerstand wie Ta, Au oder Cu bestehen.
Die 11 zeigt eine Schnittansicht eines Spinventilkopfs, der ein Oxid wie NiO oder CoO anstelle der obigen Legierung für den antiferromagnetischen Film 21 verwendet. Wie es in der 11 dargestellt ist, unterscheidet sich die Schichtungsrichtung des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt und des antiferromagnetischen Films 21 von der in der 10, und der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt ist auf den antiferromagnetischen Film 21 aufgeschichtet. Demgemäß ist das Paar von Elektroden 31 auf die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 aufgeschichtet, und ein Teil jeder Elektrode ist auf den ersten ferromagnetischen Film 11 aufgeschichtet. Der antiferromagnetische Film 21 kann durch einen Permanentmagnet ersetzt werden. Die Dicken der jeweiligen Schichten sind dieselben wie diejenigen in der 10.
Die 12 zeigt eine Schnittansicht, wenn ein Dual-Spinventilkopf, der eine Anwendung des Spinventilkopfs ist, dazu verwendet wird, die Empfindlichkeit des Spinventilkopfs zu verbessern. In diesem Fall verfügt der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt über einen sequenziellen und direkten Stapel aus einem zweiten ferromagnetischen Film 13, einem nicht-magnetischen, leitenden Film 17, einem ersten ferromagnetischen Film 13, einem nichtmagnetischen, leitenden Film 23, einem dritten ferromagnetischen Film 15 und einem antiferromagnetischen Film 22 auf einem antiferromagnetischen Film 21. Der erste ferromagnetischen Film 11 besteht aus einem Einzelschichtfilm aus Ni₈₀Fe₂₀, Ni₆₈Fe₁₇Co₁₅, Co₆₀Ni₂₀Fe₂₀, Co₈₀Fe₁₀ oder Co oder einem Mehrschichtfilm mit einigen dieser Filme in geeigneter aufgeschichteter Weise als freier Schicht, und die Filmdicke ist auf einen geeigneten Wert zwischen 2 und 15 nm eingestellt.
Der nicht-magnetische, leitende Film 17 und der nicht-magnetische, leitende Film 23 können aus Cu bestehen, und die Filmdicke ist auf einen geeigneten Wert zwischen 1 nm und 4 nm eingestellt. Der zweite ferromagnetische Film 13 und der dritte ferromagnetischen Film 15 können aus einem Einschichtfilm wie Co, Ni₈₀Fe₂₀, Ni₆₈Fe₁₇Co₁₅, Co₆₀Ni₂₀Fe₂₀ oder Co₉₀Fe₁₉ oder einem Mehrschichtfilm mit einigen dieser Filme in geeignet aufgestapelter Weise als gepinnter Schicht bestehen, und die Filmdicke ist auf einen geeigneten Wert zwischen 1 nm und 5 nm eingestellt. Die antiferromagnetische Filme 21 und 22 können aus einer Legierung wie Fe₂₀Mn₅₀, Mn₈₀Ir₂₀, Ni₅₀Mn₅₀ oder Cr₄₅Mn₄₅Pt₁₀ oder einem Oxid wie NiO der CoO bestehen. Die antiferromagnetische Filme 21 und 22 können aus demselben Material oder verschiedenen Materialien bestehen, oder sie können durch Permanentmagnete ersetzt sein. Die Dicken der jeweiligen Schichten sind dieselben wie diejenigen in der 10.
Die Positionen und die Dicken der Magnetdomänen-Steuerschichten in den 10–13 haben dieselben Beziehungen wie diejenigen bei der Ausführungsform 1.
Nachfolgend wird eine Charakteristik des in der 10 dargestellten Kopfs als Beispiel eines erfindungsgemäßen Spinventilkopfs angegeben.
Die 14 zeigt einen Vergleich für Abspieleigenschaften des in der 10 dargestellten Spinventilkopfs und eines AMR-Vergleichskopfs mit einem auf dem in der 13 dargestellten Film mit Magnetowiderstands-Effekt hergestellten Teil der Elektrode. Beim in der 13 dargestellten AMR-Kopf verfügt der Film 10 mit Magnetowiderstands-Effekt über eine Stapelschicht aus einem MR-Film 41, einer Ta-Zwischenschicht 42 und einer SAL 43. Das Kopf-Abspielausgangssignal wurde gemessen, während die Breite 53 des Gebiets geändert wurde, in dem die Elektrode 31 auf den antiferromagnetischen Film 21 oder den MR-Film 41 aufgeschichtet ist (der Abstand von der Magnetdomänen-Steuerschicht 33 bis zum Ende der Elektrode 31 (Überlappungswert)). Der Elektrodenabstand 52 ist auf 1,0 μm fixiert, und wenn der Überlappungswert 53 geändert wird, ändert sich auch die Breite 51 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt. Wie es in der 14 dargestellt ist, nimmt für den in der 13 dargestellten AMR-Vergleichskopf das Ausgangssignal selbst dann nicht wesentlich zu, wenn der Überlappungswert 53 erhöht wird. Dagegen ist beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf der Anstieg des Ausgangssignals deutlich, wenn der Überlappungswert 53 erhöht wird. Der Anstieg des Ausgangssignals beim Spinventilkopf beruht auf der Tatsache, dass in den Endbereichen des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt in der Breitenrichtung, wo die Empfindlichkeit wegen des Einflusses durch die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 niedrig ist, kein wesentlicher Strom fließt, wobei Überlappung mit der Elektrode 31 vorliegt, und es wird nur das Ausgangssignal im zentralen Gebiet hoher Empfindlichkeit entnommen. Andererseits wurde gezeigt, dass sich dieser Effekt bei einem AMR-Kopf nicht deutlich zeigt, da der Magnetisierungszustand im Gebiet, in dem die Elektrode 31 des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt überlappt, deutlich verschieden von dem im Nichtüberlappungsgebiet ist, so dass das Ausgangssignal verringert ist und dies einen Anstieg des Ausgangssignals aufhebt. Der Unterschied zwischen den Magnetisierungszuständen aufgrund der Überlappung und der Nichtüberlappung ist beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf sehr klein. Dies aufgrund der Tatsache, dass der Magnetisierungszustand des zweiten ferromagnetischen Films 13 durch den Strom kaum geändert werden kann. Demgemäß zeigt das erfindungsgemäße Spinventilkopf den Effekt einer Verbesserung des Ausgangssignals durch Ausbilden des Teils der Elektrode 31 auf dem antiferromagnetischen Film 21.
Dann wurde der optimale Überlappungswert ermittelt. Aus der 14 ist es erkennbar, dass der Überlappungswert 53 nicht kleiner als 0,25 μm sein soll, um das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Kopfs auf nicht unter 90% seines Maximalwerts zu halten. Demgemäß ist es, um einen Kopf hoher Emp findlichkeit bei kleinem Elektrodenabstand zu erzielen, bevorzugt, dass das linke und das rechte Ende am Vorderende der Elektrode 31 so angeordnet werden, dass sie um nicht weniger als 0,25 μm innerhalb der Enden des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt in der Breitenrichtung liegen. Andererseits erstreckt sich, wenn der Überlappungswert zu groß ist, der Effekt der auf den entgegengesetzten Seiten des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt angeordneten Magnetdomänen-Steuerschicht 33 nicht in das magnetische Lesegebiet. D. h., dass beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf das Gebiet, in dem die Magnetisierung am instabilsten ist und als Rauschsignal-Erzeugungsquelle wirkt, der Endbereich am Vorderende der Elektrode 31 ist. Dies, da an der Grenze dieses Bereichs ein Unterschied zwischen dem Vorliegen und dem Fehlen des Vormagnetisierungsfelds durch den Strom erzeugt wird. Demgemäß ist es bevorzugt, dass durch die Magnetdomänen-Steuerschicht 33 in den Endpositionen der Elektrode das effektive anisotrope Magnetfeld entlang der Breite des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt angelegt wird, das höher als das Vormagnetisierungsfeld aufgrund des Stroms ist (ungefähr 400 bis 800 A/m (5 bis 10 Oersted)).
Die 15 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen dem Überlappungswert 53 und dem effektiven anisotropen Magnetfeld entlang der Breite des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt am Elektrodenende. Aus der 15 ist es erkennbar, dass der Überlappungswert 53 nicht größer als 2 μm sein soll, um das effektive anisotrope Magnetfeld an der Elektrodenendposition auf nicht unter 800 A/m (10 Oersted) zu halten. Demgemäß ist es bevorzugt, dass die linke und die rechte Endposition am Vorderende der Elektrode 31 so angeordnet sind, dass sie um nicht mehr als 2 μm innerhalb der Endpositionen des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt in der Breitenrichtung liegen. D. h., dass der Überlappungswert 53 für die Elektrode 31 vorzugsweise im Bereich zwischen 0,25 μm und 2 μm liegt.
Die 16 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen dem Ausgangssignal pro Elektroden-Einheitsabstand (1 μm), d. h. die Empfindlichkeit und den Elektrodenabstand für den Spinventilkopf mit Überlappung gemäß der Erfindung sowie den bekannten Kopf ohne Überlappung. Beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf beträgt der Überlappungswert, der der Breite entspricht, mit der die Elektrode 32 den ferromagnetischen Film 21 bedeckt, 0,25 μm und die Breite 51 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt ist auf den Elektrodenabstand 52 zuzüglich 1,0 μm eingestellt. Aus der 16 ist es erkennbar, dass beim erfindungsgemäßen Kopf hohe Empfindlichkeit selbst dann aufrecht erhalten bleibt, wenn der Elektrodenabstand den kleinen Wert von 0,5 μm aufweist, im Gegensatz zum bekannten Kopf.
Beim erfindungsgemäßen Spinventilkopf wurde, da die Elektrode 31 auf den Teil des antiferromagnetischen Films 21 aufgeschichtet ist, die Stärke der Lesestreuung durch die Mikrospurcharakteristik zum Vergleich mit dem Stand der Technik gemessen. Der Elektrodenabstand beträgt in jedem Fall 1,0 μm. Die Mikrospurcharakteristik wird dadurch ermittelt, dass ein Signal in einem schmalen Gebiet mit einer Spurbreite von ungefähr 0,2 μm auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird und das Signal der Mikrospur unter dem Kopf hindurchbewegt wird. Beim erfindungsgemäßen Kopf, bei dem der Überlappungswert 53 auf 0,5 μm eingestellt ist, beträgt die Halbwertsbreite der Mikrospurcharakteristik, d. h. die effektive Spurbreite, 1,0 μm, was dem Elektrodenabstand entspricht, und die Lesestreuung ist klein. Andererseits beträgt beim bekannten Kopf die effektive Spurbreite 0,9 μm, was ziemlich schmaler als der Elektrodenabstand ist. Demgemäß wurden die Ausgangssignale des erfindungsgemäßen Kopfs und des bekannten Kopfs zum Vergleich mit der effektiven Spurbreite normiert. Im Ergebnis beträgt das normierte Ausgangssignal beim bekannten Kopf 0,78, während es beim erfindungsgemäßen Kopf 0,95 beträgt, was um ungefähr 20% höher ist. Aus dem obigen Ergebnis ist es erkennbar, dass der erfindungsgemäße Kopf gegenüber dem bekannten Kopf vorteilhaft ist.
Auf diese Weise können, da hohe Empfindlichkeit aufrecht erhalten werden kann und die Lesestreuung selbst bei kleinem Elektrodenabstand klein ist, wenn ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät mit hoher Spurdichte realisiert wird, Fehlfunktionen desselben unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kopfs verringert werden.
Die 17 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Kopfs und dem Längs-Vormagnetisierungsverhältnis, wenn der Elektrodenabstand den kleinen Wert von 1,0 μm aufweist, im Vergleich zum bekannten Kopf. Wie es in der 17 dargestellt ist, zeigt sich beim erfindungsgemäßen Kopf selbst dann, wenn das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis, das die Stärke des durch die Magnetdomänen-Steuerschicht erzeugten Magnetfelds anzeigt, Variationen enthält, nicht direkt der Einfluss hiervon, und es kann eine Variation des Ausgangssignals auf einen niedrigen Wert gedrückt werden. Demgemäß kann, wenn der erfindungsgemäße Kopf verwendet wird, ein Kopf mit hoher Ausbeute geschaffen werden. Ferner können, da hohe Empfindlichkeit selbst dann beibehalten werden kann, wenn das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis hoch ist, Fehlfunktionen eines magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kopfs vermieden werden, und das magnetische Aufzeichnungs-und Wiedergabegerät kann mit niedriger Leistung betrieben werden.
Die 18 zeigt ein Diagramm zur Messung des Abspielsignals unter Verwendung des erfindungsgemäßen Spinventilkopfs, während das Längs-Vormagnetisierungsverhältnis auf nur 0,8 eingestellt war. Der bekannte Spinventilkopf wurde unter denselben Bedingungen ebenfalls gemessen. Beim bekannten Kopf wird eine als Barkhausen-Rauschen bezeichnete Signaldiskontinuität beobachtet, während beim erfindungsgemäßen Kopf das Barkhausen-Rauschen unterdrückt ist. Dies, da der Abstand 52 der Elektroden 31 schmaler als die Breite 51 des Films mit Magnetowiderstands-Effekt eingestellt wird und in den Endbereichen des Films 10 mit Magnetowiderstands-Effekt, die Erzeugungsquellen für Barkhausen-Rauschen sind, kein Strom fließt, so dass kein Barkhausen-Rauschen erfasst wird. Demgemäß wird selbst dann, wenn die Stärke der Magnetdomänen-Steuerschicht 33 ausreichend ist, die Erzeugung von Barkhausen-Rauschen unterdrückt, und wenn dieser Kopf bei einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät verwendet wird, können Fehlfunktionen desselben verringert werden.
Durch Aufschichten der Elektroden auf die Magnetdomänen-Steuerschicht kann der Kontaktwiderstand zwischen den Elektroden und dem Film mit Magnetowiderstands-Effekt verringert werden (1–5 Ω beim Stand der Technik, wohingegen nicht größer als 1 Ω bei der Erfindung). Demgemäß können das Kopfrauschen und überflüssige Wärmeerzeugung unterdrückt werden.
Ausführungsform 3
Die 19 zeigt eine schematische Ansicht eines Festplattengeräts unter Verwendung des bei den Ausführungsform 1 und 2 dargestellten Spinventilkopfs als Wiedergabekopf mit Magnetowiderstands-Effekt. Die Erfindung ist mit einer Plattendrehwelle 64 und einem Plattenantriebsmotor 65 zum Drehen derselben mit hoher Drehzahl versehen, und auf der Plattendrehwelle 64 sind eine oder mehrere (zwei bei der vorliegenden Ausführungsform) Platten 40 mit vorbestimmten Intervall angebracht. Demgemäß wird jede Platte 40 als Einheit mit der Plattendrehwelle 64 gedreht. Die Platte 40 ist eine solche mit vorbestimmten Radius und vorbestimmtes Dicke, und auf ihren beiden Flächen sind Permanentmagnetfilme ausgebildet, um Informationsaufzeichnungsebenen zu bilden. Das vorliegende Gerät ist auch mit einer Kopfpositionier-Drehwelle 62 außerhalb der Platte 40 sowie einem Schwingspulenmotor 63 zum Antreiben derselben versehen, und an der Kopfpositionier-Drehwelle 62 sind mehrere Zugriffsarme 61 montiert, wobei am Vorderende jedes Zugriffsarms 61 Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfe (nachfolgend als Köpfe bezeichnet) 60 montiert sind. Demgemäß wird, wen die Kopfpositionier-Drehwelle 62 um einen vorbestimmten Winkel verdreht wird, jeder Kopf 60 radial auf der Platte 40 verstellt und an einer vorbestimmten Position positioniert. Jeder Kopf 60 wird durch einen Gleichgewichtszustand zwischen einer Schwebekraft, wie sie erzeugt wird, wenn die Platte 40 mit hoher Drehzahl gedreht wird, und einen Druck durch eine kardanische Aufhängung, die ein elastisches Element ist, das einen Teil des Zugriffsarms 61 bildet, auf einer Höhe von einigen 10 nm über der Oberfläche der Platte 40 gehalten. Der Plattenantriebsmotor 65 und die Schwingspule 63 sind mit einem Festplattencontroller 66 verbunden, der die Drehzahl der Platte 40 und die Position des Kopfs 60 steuert.
Die 20 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs vom induktiven Typ. Der vorliegende Dünnschichtkopf verfügt über einen oberen Abschirmungsfilm 186, einen darauf angeordneten unteren magnetischen Film 184 sowie einen oberen magnetischen Film 185. Zwischen diesen magnetischen Filmen ist ein nicht-magnetisches Isoliermaterial 189 abgeschieden. Ein Teil des Isoliermaterials definiert einen Magnetspalt 188. Ein Halter liegt in Form eines Schlittens mit einer Luftlagerfläche (ABS = Air Bearing Surface) vor, und er steht in enger und schwebender Beziehung zum plattenförmigen Medium, das während einer Plattendateioperation gedreht wird.
Der magnetische Dünnschichtkopf verfügt über einen hinteren Spalt 190, der durch den oberen magnetischen Film 185 und den unteren magnetischen Film 184 gebildet ist. Der hintere Spalt 190 ist durch eine Zwischenspule 187 vom Magnetspalt getrennt.
Die kontinuierliche Spule 187 kann durch Plattieren auf die untere magnetische Schicht 184 hergestellt werden, und sie ist elektromagnetisch mit dieser gekoppelt. Das Zentrum der Spule 187 ist mit einem Isoliermaterial 189 gefüllt, und dort ist ein elektrischer Kontakt vorhanden, und ein größerer Bereich ist an einem Ende des Außenanschlusses der Spule als elektrischer Kontakt ausgebildet. Die Kontakte sind mit externen Leitungen und einer Kopfschaltung (nicht dargestellt) zum Verarbeiten des Lese/Schreib-Signals verbunden.
Bei der Erfindung weist die durch die einzelne Schicht gebildete Spule 187 eine etwas verzerrte elliptische Form auf, und das Gebiet mit der kleinsten Schnittfläche ist am dichtesten beim Magnetspalt angeordnet, und die Schnittfläche nimmt allmählich zu, wenn der Abstand vom Magnetspalt zunimmt.
Die elliptischen Spulen sind zwischen dem hinteren Spalt 190 und dem Magnetspalt 188 mit relativ hoher Dichte angeordnet, und die Breite oder der Querschnittsdurchmesser der Spule ist in diesem Gebiet klein. Ferner bewirkt der große Querschnittsdurchmesser im Gebiet am weitesten entfernt vom Magnetspalt für eine Verringerung des elektrischen Widerstands. Die elliptische (ovale) Spule verfügt über keine Ecken oder scharfe Ränder, und der Widerstand für den Strom ist gering. Die elliptische Form verringert die Gesamtlänge des Leiters im Vergleich zu einer rechteckigen oder kreisförmigen (Ring) Spule. Durch diese Vorteile ist der Gesamtwiderstand der Spule relativ niedrig, die Wärmeerzeugung ist gering und es wird eine zweckdienliche Wärmeabfuhr erzielt. Da die Wärmemenge wesentlich verringert ist, sind eine Zerstörung, Expansion und Schrumpfung der Dünnfilmschicht verhindert und es ist der Grund für eine vorstehende kugelförmige Spitze auf der ABS beseitigt.
Die elliptische Spule, bei der sich die Breite im wesentlichen gleichmäßig ändert, kann durch eine herkömmliche billige Plattiertechnik wie Sputtern oder Dampfabscheidung abgeschieden werden. Bei einer Spule anderer Form, insbesondere einer Spule mit Ecken, besteht die Tendenz, dass eine Abscheidung durch Plattieren ungleichmäßig wird. Das Entfernen der Ecken oder scharfen Kanten bedeutet weniger mechanische Belastung für die abschließende Spule.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die durch eine Anzahl von Windungen gebildete Spule zwischen den Magnetkernen auf im Wesentlichen elliptische Weise ausgebildet, und der Querschnittsdurchmesser der Spule nimmt allmählich vom Magnetspalt zum hinteren Spalt zu, so dass das Ausgangssignal ansteigt und die Wärmeerzeugung abnimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden der obere und der untere magnetische Film des Aufzeichnungskopfs vom induktiven Typ durch das folgende elektrische Plattierverfahren hergestellt.
Es wurde ein Dünnschicht-Magnetkopf vom induktiven Typ hergestellt, bei dem der obere und der untere Magnetkern durch eine Rahmenplattierung unter den folgenden Bedingungen hergestellt wurden: pH-Wert: 3,0, und Plattierungs-Stromdichte: 15 mA/cm², in einem Plattierungsbad, das Ni⁺⁺: 16,7 g/l und Fe⁺⁺: 2,4 g/l sowie ein herkömmliches Spannungsabbaumittel und ein Oberflächenaktivierungsmittel enthielt. Die Spurbreite beträgt 4,0 μm, und die Spaltlänge beträgt 0,4 μm. Die Zusammensetzung des magnetischen Films ist 42,4 Ni-Fe (Gew.-%), und die magnetischen Eigenschaften sind: Sättigungs-Magnetflussdichte (B_S): 1,64 T, Koerzitivkraft entlang der harten Achse (H_CH): 0,5 Oe, und spezifischer Widerstand (ρ): 48,1 μΩcm. Es werden der obere Magnetkern 85, der untere Magnetkern 84, der auch als obere Abschirmungsschicht dient, und die Spule 87, das Element 86 mit Magnetowiderstands-Effekt, die Elektrode zum Liefern eines Lesestroms an das Element mit Magnetowiderstands-Effekt sowie die untere Abschirmungsschicht und der Schlitten angebracht. Der Kristallkorndurchmesser des Magnetkerns beträgt bei der vorliegenden Ausführungsform 100–500 Å, und die Koerzitivkraft entlang der harten Achse ist nicht größer als 1,0 Oe.
Es wurde das Funktionsvermögen (Überschreibeigenschaften) des so hergestellten erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs gemessen, und es zeigte sich eine hervorragende Aufzeichnungsfunktion von ungefähr –50 dB im Hochfrequenzgebiet von 40 MHz oder darüber.
Die 21 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Magnetkopfs mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf vom induktiven Typ und einem Wiedergabekopf mit Magnetowiderstands-Effekt. Der Aufzeichnungskopf wird mit einer unteren Abschirmung 182, einem Film 110 mit Magnetowiderstands-Effekt, einem Magnetdomänen-Steuerschicht 141 und Elektrodenanschlüssen 140, einem unteren magnetischen Film 184 und einem oberen magnetischen Film 183 auf einem Träger 150 hergestellt, der auch als Schlitten dient. In der Zeichnung sind ein unterer und ein oberer Spalt weggelassen und die Spule 142 erzeugt im oberen Magnetkern und in der oberen Abschirmung/im unteren Kern durch den Effekt elektromagnetischer Induktion eine magnetomotorische Kraft vom Aufzeichnungskopf vom induktiven Typ.
Die 22 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Unterdruckschlittens. Dieser Unterdruckschlitten 170 verfügt über eine Unterdruck-Erzeugungsebene 178, die durch eine Lufteinleitebene 171 umgeben ist, und zwei Überdruck-Erzeugungsebenen 177 zum Erzeugen einer Schwebekraft, und er verfügt ferner über eine Lufteinleitebene 179 und einen Graben 174 mit größerer Stufe als der der Unterdruck-Erzeugungsebene 178 an der Grenze zwischen den zwei Überdruck-Erzeugungsebenen 177 und der Unterdruck-Erzeugungsebene 178. An einem Luftausströmende 175 bilden ein Aufzeichnungskopf vom induktiven Typ, der später beschrieben wird und der dazu dient, die Information der magnetischen Platte aufzuzeichnen, und ein MR-Sensor zum Abspielen der Information das in der 21 dargestellte Dünnschicht-Magnetkopfelement 176 für getrennte Aufzeichnungs/Wiedergabe-Vorgänge.
Wenn der Unterdruckschlitten 170 schwebt, wird die von der Lufteinleitebene 179 eingeleitete Luft in die Druckerzeugungsebene 178 geblasen, da jedoch auch die zum Graben 174 gerichtete Luftströmung erzeugt wird, ist die Luftströmung von der Lufteinlassebene 179 zum Luftausströmende 175 im Graben 174 vorhanden. Demgemäß wird selbst dann, wenn in der Luft schwebender Staub von der Lufteinleitebene 171 her eingeleitet wird, wenn der Unterdruckschlitten 170 schwebt, dieser Staub in den Graben 174 eingeleitet, und er strömt mit der Luftströmung im Graben 174 und wird am Luftausströmende 178 vom Unterdruckschlitten 170 weggeblasen. Ferner tritt keine Kohäsion von Staubteilchen auf, da die Luftströmung im Graben 174 immer vorhanden ist, wenn der Unterdruckschlitten 170 schwebt, und die Luft bleibt nicht stehen.
Die 23 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht eine Magnetplattenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung. Die vorliegende Magnetplattenvorrichtung verfügt über eine Magnetplatte zum Aufzeichnen von Information, einen Gleichstrommotor (nicht dargestellt) als Einrichtung zum Drehen der Magnetplatte, Magnetköpfe zum Schreiben und Lesen der Information, eine Positioniereinheit als Einrichtung zum Halten der Magnetköpfe und zum Ändern der Position derselben relativ zur Magnetplatte, d. h. ein Stellglied und einen Schwingspulenmotor. Der Schwingspulenmotor verfügt über eine Schwingspule und einen Magnet. In der 23 sind fünf Magnetplatten auf einer Drehwelle montiert, um die Gesamtspeicherkapazität zu erhöhen.
Die vorliegenden Ausführungsform ermöglicht es, Aufzeichnungsvorgänge in einem Hochfrequenzbereich bei einem Medium mit hoher Koerzitivkraft und mit einem MR-Sensor mit hoher Empfindlichkeit mit einer mittleren Transferrate nicht unter 15 MB/s, einer Aufzeichnungsfrequenz nicht unter 45 MHz, einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung nicht unter 400 U/Min. der Magnetplatte, verringerter Zugriffszeit, erhöhter Aufzeichnungskapazität und hervorragendem MR-Effekt zu erzielen. Demgemäß wird eine Magnetplattenvorrichtung mit einer Oberflächen-Aufzeichnungsdichte nicht unter 3 GB/Zoll² erhalten.
Die 24 zeigt ein Plattenarray, das durch Kombinieren mehrerer der obigen magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte zusammengebaut wurde. In diesem Fall liegt die Möglichkeit schneller Informationsverarbeitung vor, und die Zuverlässigkeit des Geräts ist verbessert, da mehrere magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte gleichzeitig gehandhabt werden. Selbstverständlich sollte das Funktionsvermögen jedes magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts (niedrige Fehlerrate und niedriger Energieverbrauch) hoch sein, und zu diesem Zweck sind die kombinierten Köpfe mit hohem Funktionsvermögen wesentlich.

Claims

Magnetowiderstandseffektkopf, umfassend: einen Magnetoresistenzeffektfilm (10) zumindest enthaltend einen ersten ferromagnetischen Ein- oder Mehrschichtfilm (18), dessen Magnetisierungsrichtung von einem Magnetfeld eines Magnetaufzeichnungsdatenträgers geändert wird, einen unmittelbar auf den ersten ferromagnetischen Film (18) geschichteten nichtmagnetischen leitfähigen Film (20), einen zweiten ferromagnetischen Ein- oder Mehrschichtfilm (22, 24), der unmittelbar auf den nicht-magnetischen leitfähigen Film (20) geschichtet ist und dessen Magnetisierungsrichtung fixiert ist, und einen antiferromagnetischen Film (16) oder permanentmagnetischen Film zum Fixieren der Magnetisierungsrichtung des zweiten ferromagnetischen Films (22, 24), ein Paar Magnetdomänen-Steuerschichten (12), die in Spurbreitenrichtung in Kontakt mit den Endbereichen des ersten ferromagnetischen Films (18) und den gegenüberliegenden Endflächen des zweiten ferromagnetischen Films (22, 24) stehen, und ein Paar von Elektroden (14), die oberhalb der Magnetdomänen-Steuerschichten (12) angeordnet sind und elektrisch mit dem Magnetoresistenzeffektfilm (10) verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß sich die beiden Magnetdomänen-Steuerschichten (12) in Spurbreitenrichtung in Kontakt mit den gegenüberliegenden Endflächen des ersten ferromagnetischen Films (18) befinden, daß die beiden Elektroden (14) auf die Magnetdomänen-Steuerschichten (12) geschichtet und so positioniert sind, daß Strom nur im zentralen Bereich des Magnetoresistenzeffektfilms (10) fließt.
Magnetowiderstandseffektkopf nach Anspruch 1, wobei die beiden Elektroden (14) auch auf dem Magnetoresistenzeffektfilm (10) liegen und der Abstand der Elektroden in Spurbreitenrichtung kleiner ist als die Breite des Magnetoresistenzeffektfilms.
Magnetowiderstandseffektkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beiden Magnetdomänen-Steuerschichten (12) auf in Spurbreitenrichtung gegenüberliegende Endflächen des ersten ferromagnetischen Films (18) gegenüber einer Oberfläche geschichtet sind, auf die der nicht-magnetische leitfähige Film (20) geschichtet ist.
Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der antiferromagnetische Film (16) oder ein permanentmagnetischer Film auf den zweiten ferromagnetischen Film (22, 24) geschichtet ist, um die Magnetisierungsrichtung des zweiten ferromagnetischen Films zu fixieren.
Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Magnetdomänen-Steuerschichten (12) aus Permanentmagneten oder aus einer aus einem antiferromagnetischen und einem weichmagnetischen Film zusammengesetzten Schicht gebildet sind.
Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Magnetoresistenzeffektfilm (10) einen zweiten ferromagnetischen Film (22, 24), einen dritten ferromagnetischen Film (36, 38), einen ersten nicht-magnetischen leitfähigen Film (20), der zwischen dem ersten und dem zweiten ferromagnetischen Film eingefügt ist, und einen zweiten nicht-magnetischen leitfähigen Film (34), der zwischen dem ersten und dem dritten ferromagnetischen Film eingefügt ist, enthält, wobei der erste ferromagnetische Film zwischen dem zweiten und dem dritten ferromagnetischen Film angeordnet ist.
Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Dicke des Magnetoresistenzeffektfilms gleich dem Abstand zwischen den beiden Elektroden plus 0,5 bis 4 μm ist.
Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede der beiden Elektroden den Magnetoresistenzeffektfilm um 0,25 bis 2 μm relativ zu den Enden des Magnetoresistenzeffektfilms in Breitenrichtung überlappt.
Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstand zwischen den beiden Elektroden nicht größer als 2 μm ist.
Magnetwiedergabegerät, umfassend: ein Magnetaufzeichnungsmedium zum magnetischen Aufzeichnen von Information; einen Wiedergabekopf zum Überführen einer Veränderung in einem aus dem Magnetaufzeichnungsmedium ausgetretenen Magnetfeld in ein elektrisches Signal; und einen Wiedergabeschaltkreis zum Verarbeiten des elektrischen Signals aus dem Wiedergabekopf; wobei der Wiedergabekopf ein Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
Magnetaufzeichnungs- und Magnetwiedergabegerät, umfassend: ein Magnetaufzeichnungsmedium zum magnetischen Aufzeichnen von Information; einen Aufzeichnungskopf zum Erzeugen eines ein elektrisches Signal repräsentierenden magnetischen Feldes und zum Aufzeichnen von das magnetische Feld repräsentierender Information auf dem Magnetaufzeichnungsmedium; einen Wiedergabekopf zum Überführen einer Veränderung in einem aus dem Magnetaufzeichnungsmedium ausgetretenen Magnetfeld in ein elektrisches Signal, und einen Wiedergabeschaltkreis zum Verarbeiten des elektrischen Signals aus dem Wiedergabekopf; wobei der Wiedergabekopf ein Magnetowiderstandseffektkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.