ハイブリット磁性体の微細化プロセスとトンネル再生磁気ヘッドの作製

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11355001
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宮崎 照宣 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊谷 静似 ソニー(株), 主任研究員 ; 久保田 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30261605) ; 安藤 康夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60250726) ; 中谷 功 金属材料技術研究所, 機能特殊性研究部第3研究室, 研究室長
• Keywords: 微少トンネル素子 / 低抵抗 / ラフネス / 長距離交換相互作用 / 再生磁気ヘッド / 磁気テープ / フラックスガイド / 再生波形

Research Abstract

強磁性トンネル接合を再生用磁気ヘッドとしてデバイス化するために,昨年度に引き続き微小トンネル素子作製プロセスの検討および磁気テープ用再生ヘッドを試作した.以下に主な成果を記す.
1.低抵抗化に関して
(1)Ta30(Å)/Ni_<80>Fe_<20>(30Å)/Cu(200Å)/IrMn(100Å)/CoFe(40Å)/Al-oxide/CoFe(40Å)/Ni_<80>Fe_<20>(200Å)/Ta(50Å)の積層構造を有し,250℃で1時間磁界中で熱処理することにより,抵抗と接合面積の積が78・Ωμm^2,磁気抵抗比33%の値を得た.この値は数10Gbit/in^2の記録密度対応のヘッドとして用いることができる.(2)さらに高密度対応のヘッドを開発することを目的にAl-oxideより下部の積層の構成について検討した.その結果,更なる低抵抗化には積層に伴って増加するラフネスをおえることが重要であることが分かった.
2.再生ヘッドの試作に関して
(1)8ÅのAlを酸化した絶縁層を持つトンネル接合を微細加工プロセスによりフラックスガイド方式の再生ヘッドを試作した.フラックスガイドにはパーマロイを用い,その上にCu(15Å)/PtMn(200Å)/Ta(50Å)をスッパタし,長距離の交換相互作用を利用して,パーマロイの磁区を安定化した.(2)試作したヘッドをヘリカルスキャン方式の磁気テープ再生システムに繰り込み,再生波形を得た.長さ0.1μmのフラックスガイドを持つヘッドの出力は1.75mV_<P-P>で,従来方式(AMRヘッド)に較べ2.4dB高い出力電圧を得た.

Research Products

• [Publications] Masamitsu Hayashi: "Scanning Tunneling Microscopy Observation of the Initial State of Oxidation in Ferromagnetic Tunnel Junctions"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. L1317-L1319 (2001)
• [Publications] Yasuo Ando: "Local transport properties of ferromagnetic tunnel junctions"J. Magn. Magn. Mater.. 226-230. 924-925 (2001)
• [Publications] Junichirou Murai: "Magnon excitation of CoFe/Al-oxide/CoFe ferromagnetic tunnel junctions"J. Magn. Magn. Mater.. 226-230. 922-923 (2001)
• [Publications] H.Kyung: "Effect of microstructure on the magnetoresistive properties of NiFe/Co(CoFe)/Al(Ta)-oxide/Co(CoFe) tunnel junctions"J. Appl. Phys.. 89. 2752-2755 (2001)
• [Publications] X.F.Han: "Fabrication and magnetoelectrc properties of high-magnetoresistance tunnel junctions"J. Magn. Soc. Jpn.. 25. 707-710 (2001)
• [Publications] 林将光: "強磁性トンネル結合のスピン依存局所伝導特性"日本応用磁気学会誌. 25. 759-762 (2001)
• [Publications] 矢尾板和也: "プラズマ酸化法による低抵抗強磁性トンネル接合の作製"日本応用磁気学会誌. 25. 771-774 (2001)
• [Publications] 大坊忠臣: "中間層にAlを用いた二重トンネル接合の磁気抵抗効果"日本応用磁気学会誌. 25. 767-770 (2001)
• [Publications] 矢尾板和也: "プラズマ酸化法による低抵抗強磁性トンネル接合の作製"日本応用磁気学会誌. 25. 771-774 (2001)
• [Publications] T.Siripongsakul: "二重強磁性トンネル接合におけるスピン依存伝導特性"日本応用磁気学会誌. 25. 763-766 (2001)
• [Publications] Andrew C.C.Yu: "High resolution electron microscopy of Al-oxide barriers in magnetic tunnel junctions"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 5058-5060 (2001)
• [Publications] Andrew C.C.Yu: "Direct observation of domain structure and magnetization reversal of magnetic thin films using Lorentz transmission electron microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 4891-4895 (2001)
• [Publications] Andrew C.C.Yu: "Lorentz transmission electron microscopy and magnetic force microscopy characterization of NiFe/Al-oxide/Co films"Journal of Applied Physics. 91. 780-782 (2002)
• [Publications] Andrew C.C.Yu: "Microstructural and magnetic characteristics of IrMn exchange-biased tunnel junction"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (in press).
• [Publications] Andrew C.C.Yu: "Effect of Ti seed layer on the magnetization reversal process of Co/NiFe/Al-oxide/NiFe junction films"Journal of Applied Physics. (in press).
• [Publications] X.F.Han: "A self-consistent calculation of intrinsic magnetoelectric properties in magnetic tunnel junctions"J. Magn. Magn. Mater.. 239(in press). (2002)
• [Publications] X.F.Han: "Analysis of intricsic magnetoelectric properties in spin-valve-type tunnel junctions with high magnetoresutance and low resistance"Physical Review B. 63. 224404-1-224404-7 (2001)
• [Publications] X.F.Han: "A self-consistent calculation and an Anisotropic Wavelength Cutoff Energy of Spin-wave Spectrum in Magnetic Tunnel Junctions"J. Mater. Sci. Technol.. 17. 197-202 (2001)