スピントンネル再生磁気ヘッドの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11792002
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宮崎 照宣 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)
• 研究分担者: 熊谷 静似 ソニー(株), 主任研究員 ; 韓 秀峰 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員 ; 安藤 康夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60250726) ; 菅原 淳一 ソニー(株), 研究員 ; 中塩 栄治 ソニー(株), 研究員
• キーワード: スピントンネル素子 / 低抵抗化 / 再生磁気ヘッド / トンネル磁気抵抗 / 高TMR比 / 原子力間顕微鏡 / 電流像 / HDD

研究概要

昨年度に引き続き本年度はスピントンネル素子の低抵抗化と再生磁気ヘッドの試作を行った.
1.スピントンネル素子の低抵抗化
接合の下部層について前年度に検討した結果に基づいてスピンバルブタイプ素子としてSi/SiO_2/30ÅTa/30ÅPy/200ÅCu/30ÅPy/100Ir-Mn/40ÅCo_<75>Fe_<25>/dÅAl-oxide/40ÅCo_<75>Fe_<25>/200Åy/50ÅTaを選び,Alの厚さ6.6〜13Å変えた接合を作製しトンネル抵抗(RA,A:接合面積)とトンネル磁気抵抗(TMR)変化率を調べた.その結果,RAが1kΩ・μm^2以下ではRAの減少とともにTMR比も減少した.現在のところ,Al膜厚が6.6Åとき最も抵抗化かつ高TMR比の接合が得られ,RA=80kΩ・μm^2,TMR比=30%であった.また,コンタクト原子力間顕微鏡(AFM)を用いて接合の電流像をとり,これを解析してRAとTMR比の関係を計算した.その結果,RAの減少に伴うTMR比の減少はRAの減少(Al厚の減少)により障壁の低い部分が増加することで説明できることが分かった.
2.再生磁気ヘッドの試作
1.で記述した実験結果を基に再生磁気ヘッドを作製した.素子の積層はTa/13ÅCu/300ÅPtMn/40ÅCo_<75>Fe_<25>/8ÅAl-oxide/20ÅCo_<75>Fe_<25>/50ÅNiFe/6ÅCu/200ÅIrMn/Taである.300ÅtMnはCo_<75>Fe_<25>をピンし,200ÅIrMnは6ÅCuを通じてCo_<75>Fe_<25>/NiFeを安定化している.接合の抵抗x接合面積は2000Ω・μm^2,TMR比は15%であった.ヘッドの出力電圧は9mV_<p-p>(2.2mV_<p-p>/μm)でHDDの記録密度7.5Gb/in^2に相当する.

研究成果

• [文献書誌] X.F.Han: "Characterization of the Barrier Layer in Al_<1-x>Co_x{Al_<1-x>Co_x-Ox-ide}/Al Tunnel Junctions"J.Magn.Soc.Japan. 24・4-2. 603-606 (2000)
• [文献書誌] 安藤康夫: "強磁性トンネル接合の局所伝導特性と磁気抵抗効果"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 611-614 (2000)
• [文献書誌] 上條誠: "強磁性トンネル接合の低抵抗化と熱処理効果"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 591-594 (2000)
• [文献書誌] H.Kubota: "The Dependence of TMR on Plasma Oxidation Time and Al Thickness in Ni-Fe/Co/Al-O/Co Junctions"J.Magn.Soc.Japan. 24・4-2. 595-598 (2000)
• [文献書誌] 村井純一郎: "Co/Al/Al-Oxide/Co接合界面のマグノン非弾性励起"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 615-618 (2000)
• [文献書誌] Y.Ando: "Local curent distribution in a ferromagnetic tunnel junction measured using conducting atomic force microscopy"J.Appl.Phys.. 87・9. 5206-5208 (2000)
• [文献書誌] Y.Ando: "Magnon-assisted inelastic excitation spectra of a ferromagnetic tunnel junction"J.Appl.Phys.. 87・9. 5209-5211 (2000)
• [文献書誌] X.F.Han: "High-Magnetoresistance Tunnel Junctions Using Co_<75>Fe_<25>Ferromagnetic Electrodes"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. L439-L441 (2000)
• [文献書誌] X.F.Han: "Fabrication of high magnetoresistance tunnel junctions using Co_<75>Fe_<25>ferromagnetic electrodes"Applied Physics Letters. 77・2. 283-285 (2000)
• [文献書誌] Y.Ando: "Annealing Effect on Low-Resistance Ferromagnetic Tunnel Junctions"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 5832-5837 (2000)
• [文献書誌] J.Murai: "Magnon excitation of CoFe/Al-oxide/CoFe ferromagnetic tunnel junctions"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)
• [文献書誌] S.Mizukami: "Ferromagnetic resonance linewidth for NM/80NiFe/NM films (NM=Cu,Ta,Pd and Pt)"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Ando: "Local transport properties of ferromagnetic tunnel junctions"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)
• [文献書誌] 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・4-2(印刷中). (2001)
• [文献書誌] 林将光: "強磁性トンネル接合のスピン依存局所伝導特性"日本応用磁気学会誌. 25・4-2(印刷中). (2001)
• [文献書誌] X.F.Han: "Fabrication and magnetoelectrc properties of high-magnetore-sistance tunnel junctions"J.Magn.Soc.Japan. 25・4-2(in press). (2001)
• [文献書誌] S.Mizukami: "The study on ferromagnetic resonance linewidth for NM/80NiFe/NM films (NM=Cu,Ta,Pd and Pt)"Jpn.J.Appl.Phys.. 40(in press). (2001)