JP2004272991A - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】自由層の両側に磁性膜からなる磁区制御膜を配置する磁区制御方式では、出力安定性が高く、高出力な磁気ヘッドの実現のためには、磁区制御膜の磁化膜厚積を最適化する必要がある。近年の磁気ヘッドのトラック幅は非常に狭く、磁区制御膜近傍のみならず自由層全体に渡って磁区制御磁界が印加されるため、磁化膜厚積条件を厳密に求める必要がある。
【解決手段】本発明は、単層磁性膜もしくは非磁性体を介して反強磁性結合した磁性膜からなる磁区制御膜を持つ狭トラック磁気抵抗効果ヘッドにおいて、従来予想されるより小さい磁化膜厚積で磁区制御が可能であることを見出し、その範囲を幾何トラック幅に対して規定した。磁区制御膜の磁化膜厚積を本発明の規定範囲内にすることで、従来よりも出力大であり、かつトランスファーカーブにヒステリシスがなく出力変動のない安定な出力を持つような磁気ヘッドを実現できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気抵抗効果を利用して磁気記録媒体から記録を読み取る、磁気抵抗効果ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）において、磁気記録媒体（ハードディスク）上の記録を読んだり、記録を書き込んだりする役割を果たしているのが、磁気ヘッドである。磁気ヘッドは、磁気記録媒体に磁化信号として情報を記録する書き込みヘッド（ライトヘッド）と、磁気記録媒体に磁化信号として記録された信号を読み取る再生ヘッド（リードヘッド）から構成されている。再生ヘッドは複数の磁性薄膜及び非磁性薄膜からなる磁気抵抗効果積層体から構成されおり、磁気抵抗効果を利用して信号を読み取るため、磁気抵抗効果ヘッドと呼ばれる。磁気抵抗効果ヘッドの積層構造にはいくつかの種類があり、その用いる磁気抵抗の原理からＡＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなどに分類される。それぞれＡＭＲ（磁気抵抗効果）、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）、ＣＰＰ−ＧＭＲ効果（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ Ｐｌａｎｅ ＧＭＲ効果）、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）を用いて、磁気記録媒体から再生ヘッドに入ってくる入力磁界を電圧変化として取り出している。
【０００３】
磁気抵抗効果ヘッドの磁気抵抗効果積層体の中で、磁気記録媒体からの入力磁界を受け磁化回転する磁性層を自由層と呼ぶ。バルクハウゼンノイズなどの各種ノイズを抑制したり、出力の非対称性を制御するためには自由層をトラック幅方向に単磁区化することが重要となる。自由層が単磁区化しておらず磁区を持っていると、磁気記録媒体からの入力磁界を受けて磁壁移動が発生しノイズの原因となる。
【０００４】
自由層を単磁区化するための磁区制御の方法として、例えば特許文献１に示されているように、自由層の両端に磁石膜からなる磁区制御膜を配置し、磁石膜から生じるトラック幅方向の磁界を用いる方法がある。この方法で磁区制御を行なった磁気抵抗ヘッドを浮上面から見た簡略図を図１０に示す。反強磁性膜５によって磁化が固定された軟磁性膜４（固定層と呼ぶ）の上に非磁性層３を挟んで自由層２があり、その上部に自由層の酸化を防止するためのキャップ層１がある。この自由層２の幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと呼ぶ。１から５の磁気抵抗効果積層体の両端はミリング等によって削られ、図１０に示すように、浮上面からみると素子は台形状をしている。この素子の両端に下地膜９を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜８を配置するのがこの構造の特徴である。磁区制御膜の上部に下地膜７を挟んで電極６を積層する。この構造は磁区制御膜８から生じる磁界を用いて自由層２の磁化分布を制御し自由層を単磁区化している。
【０００５】
また、別の磁区制御の方法として、例えば特許文献２に示されているように、長い自由層の両端に反強磁性膜を積層し、反強磁性膜と自由層との交換結合を用いる方法がある。この方法で磁区制御を行なった磁気抵抗効果ヘッドを浮上面から見たときの簡略図を図１１に示す。反強磁性膜５によって磁化が固定された軟磁性膜４（固定層と呼ぶ）の上に非磁性層３を挟んで自由層２があり、その上部の両端に反強磁性膜１２を積層することがこの構造の特徴である。反強磁性膜１２と自由層２の間に働く交換相互作用によって磁区制御を行う。自由層２は磁気記録媒体上に書かれたトラック幅より広く作られており、その端部領域が固定されている構成になっている。よって、この構造では自由層の反強磁性膜と反強磁性膜の間の部分（感磁部と呼ぶ）Ｔｗで記録を読み取ることになる。上部の反強磁性膜１２の上に下地膜１１を挟んで電極膜１０が積層される。この下地膜１１はなくても良い。
【０００６】
後者の反強磁性膜を用いる方式は、自由層の両端に反強磁性膜を積層するプロセスが非常に難しいため、現在一般的には前者の磁石膜を用いる方式が用いられている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−１２５３１１号公報
【特許文献２】
米国特許第４６６３６８５号
【特許文献３】
特開平１１−２７３０３０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
自由層の両側に磁区制御膜を配置する図１０に示したような磁区制御方式では、素子出力の安定性を確保するために磁区制御力を強くすると、磁区制御膜と自由層が接する端部での磁界強度が強過ぎてしまい、媒体磁界に対して自由層の磁化が回転しにくくなる領域、つまり不感帯が増加する。不感帯領域を減少させるには、単純には膜厚を減らすなどして磁区制御力を弱くすれば良いが、このようにした場合、逆にバルクハウゼンノイズの発生や、トランスファーカーブのヒステリシスに起因する波形変動の発生や出力の非対称性（Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ）増大などの不具合が生じるため、適正な磁区制御力が必要となる。ここで、トランスファーカーブとは入力磁界の大きさとヘッド出力との関係を示し、磁気ヘッドの入出力基本特性を表している。出力は入力磁界に対して線形に変化することが求められる。よって望ましいトランスファーカーブは直線である。
【０００９】
自由層の両側に磁区制御膜を配置する図１０に示したような磁区制御方式を用いる場合、トランスファーカーブの線形性を保ちつつ、出力を大きく稼ぐ（トランスファーカーブの傾きを急峻にする）必要がある。そのためには、磁区制御膜の磁化膜厚積を最適化する必要がある。例えば特許文献３で示されているように、再生トラック幅、再生ギャップ膜厚、感磁層の飽和磁化膜厚積の値に応じた永久磁石膜の残留磁化膜厚積を設定する方法がある。特許文献３での磁化比の規定はＳＡＬ膜を持つＭＲヘッドについてのものであり、トラック幅５００ｎｍ以上のＭＲヘッドを用いた実験値を用いこれを基準として計算モデルを作成しており、その結果をフィッテングして数式を導出している。よって、この規定の狭トラック磁気抵抗効果ＧＭＲヘッドへの適用は難しい。
【００１０】
近年の磁気ヘッドのトラック幅は非常に狭く、自由層全体が交換結合により一様に回転し易くなっているということと、磁区制御膜近傍のみならず自由層全体に渡って磁区制御磁界が印加されているということから、磁化膜厚積条件を厳密に求める必要がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単層磁性膜もしくは非磁性体を介して反強磁性結合した磁性膜からなる磁区制御膜を持つ狭トラック磁気抵抗効果ヘッドにおいて、従来想定されるより小さい磁化膜厚積で磁区制御が可能であることを見出し、その範囲を幾何トラック幅に対して規定した。磁区制御膜の磁化膜厚積を本発明の規定範囲内にすることで、従来よりも出力大であり、かつトランスファーカーブにヒステリシスがなく出力変動のない安定な出力を持つような磁気ヘッドを実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る磁気抵抗ヘッドにおける磁区制御方式の実施形態について、図を用いて説明する。
（実施例１）
図３に本発明に係る磁気抵抗効果素子を、浮上面から見た図を示す。反強磁性膜５によって磁化が固定された軟磁性膜４（固定層と呼ぶ）の上に非磁性層３を挟んで自由層２があり、その上部に自由層の酸化を防止するためのキャップ層１がある。この自由層２の幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと呼ぶ。１から５の磁気抵抗効果積層体の両端はミリング等によって削られ、図３に示すように、浮上面からみると素子は台形状をしている。この素子の両端に下地膜９を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜８を配置する。この磁区制御膜は、少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜からなることが望ましい。元素、及びその割合はエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）を用いることで可能で、そこからＢｒの値が推定できる。磁区制御膜厚はレジスト形状やＩＢＤ等の製膜装置に依存した分布を持っており、素子から遠い部分では均一だが、素子の近傍では薄くなり、磁気抵抗効果積層体の上部に乗り上げるような形状を持つ。ここでは磁区制御膜厚ｔは、素子から十分遠い均一部分での膜厚と定義する。この膜厚は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認することができる。
【００１３】
ここで、磁区制御膜が単層である図３に示したようなものだけでなく、図５に示すような非磁性膜を介して反強磁性結合している２枚もしくは３枚の磁性膜からなる磁区制御積層体Ｌ１によって磁区制御するような構造でも良い。図５において、台形状の素子の構成は図３と同様だが、その両端部に下地層１７を挟んで磁性膜１６を配置し、その上部に非磁性膜１５を挟んで磁性膜１４を置く。磁性膜１４の上に非磁性膜１９を積層し、その上部に更に磁性膜１８を積層する。磁性膜１８の上部に磁性膜１８の磁化方向を一方向に固定するための反強磁性膜１３を置く。ただし、この反強磁性膜１３は、着磁等の条件を工夫することにより使用しないこともできる。その上部に下地層７を挟んで電極層６が配置されている。この下地層７はなくても良い。このような１３〜１９の磁区制御積層体Ｌ１によって自由層磁区制御を行う。磁性膜１４、磁性膜１６、磁性膜１８はＦｅもしくはＮｉを含有している軟磁性を有する磁性膜であるか、もしくは少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜である。非磁性膜１５、非磁性膜１９はＲｕ， Ｃｒ， Ｉｒ， Ｒｈ， Ｏｓ， Ｒｅ， Ａｕ， Ａｇ， Ｃｕ もしくはこれらの合金であることを特徴としている。これらの非磁性膜１５、１９を介してそれぞれ磁性膜１６と磁性膜１４、磁性膜１４と磁性膜１８が反強磁性結合する。磁性膜１８を最終的な磁区制御磁界がかかる方向と同方向に着磁してやるか、もしくは反強磁性膜１３によってこの方向に磁化を揃えてやることで、磁性膜１４がこれと反平行に結合し、さらに磁気抵抗効果積層体に最も近い方の磁性膜１６が反平行に結合し磁区制御されることにより、自由層の磁区制御が可能になる。磁区制御膜積層体Ｌ１を使用する場合、磁化膜厚積は積層体を構成する各磁性膜の磁化膜厚積を用いて定義される。両者が平行の場合は和を取り、反平行の場合は差を取る。例えば図５の場合は、Ｌ１を構成する３層の磁性膜の残留磁束密度をＢｒ１， Ｂｒ２， Ｂｒ３、膜厚をｔ１， ｔ２，ｔ３とし、図の矢印に示されるように磁化が向いていたとすると、Ｂｒ・ｔ＝ Ｂｒ１・ｔ１− Ｂｒ２・ｔ２＋ Ｂｒ３・ｔ３となる。ここでもｔ又はｔ１，ｔ２，ｔ３は素子から充分離れた、厚さが一定になっている部分での厚さとする。
【００１４】
再生ヘッドは磁気記録媒体からの入力磁界を電圧に変換する電磁変換素子である。トランスファーカーブを測定したときに、ヒステリシスやジャンプが発生し線形性が悪い場合、入力に対して出力が二系統に分かれることを意味しており、結果として波形変動や出力の非対称性（Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ）異常が発生する。ここで、トランスファーカーブとは入力磁界の大きさとヘッド出力との関係を示したもので、磁気ヘッドの入出力基本特性を表している。トランスファーカーブにヒステリシスやジャンプが発生する原因は特に自由層２の磁区制御膜８に接する端部の磁化状態に依存している。そこで、磁区制御条件を変化させたときの自由層の磁化分布を数値計算によって求めた。図７は計算モデルを簡単に説明したものである。図７の上側は磁気抵抗効果ヘッドを浮上面から見たときの右側部分の拡大図、下側の図は自由層２を上から（キャップ層１側から）見たときの簡略図で、細かい四角は計算セルを表している。このように自由層を１０ｎｍ四方の計算セルに区切り、自由層内部の磁化分布の計算を行った。このとき、自由層２の端部から１０ｎｍにあり、かつ素子高さｈ_ＭＲのちょうど半分の部分ｈ_ＭＲ／２の位置にある磁化に注目し、入力磁界がないときの幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏ方向に対してなす角度をθとしたときのｃｏｓθをＭ_ｘと定義した。磁区制御膜８からのバイアスが適切にかかっている場合、磁化はトラック幅方向に揃って単磁区化されておりＭ_ｘは１に近づく。バイアスが適切にかかっていない場合、磁化は主に自由層２の反磁界によって素子高さｈ_ＭＲ方向に向くようになり、結果としてＭ_ｘは減少し完全に素子高さ方向を向いたとき０になる。Ｍ_ｘが大きい場合の自由層は単磁区化されており、Ｍ_ｘが小さい場合は分布を持つことになる。
【００１５】
図８にＢＨＪとＭ_ｘの関係を数値計算した結果を示す。ここで、両者の関係を見るために、磁区制御膜のＢｒ、膜厚ｔ、、磁気抵抗効果積層体への乗り上げ量、素子の端部角度などを変数として変化させている。ＢＨＪはトランスファーカーブの最大勾配と平均勾配の比であり、ＢＨＪ＝１のとき最大勾配と平均勾配は等しく、カーブが完全に線形であることを示している。同時に、ＢＨＪが大きい程、カーブの線形性が悪いことを示している。これを見ると、磁区制御膜の形状に関わらず両者の傾向は１本の曲線上に乗り、Ｍ_ｘが大きいほどＢＨＪの値は小さくなり、トランスファーカーブの線形性が良くなっていることがわかる。線形性が良いトランスファーカーブを持つ再生ヘッドは、トランスファーカーブの非線形性が原因の波形変動が発生しない。一方Ｍ_ｘが小さい場合はＢＨＪが大きく、トランスファーカーブの非線形性が原因の波形変動が発生することになる。実験的にはＢＨＪ≦３．０でトランスファーカーブはほぼ線形とみなせることがわかっている。よってこの図８からＭ_ｘが０．８５以上になるような磁区制御磁界を加えればトランスファーカーブは直線になり、ジャンプやヒステリシスを生じることはなく、安定な出力波形を得ることが出来ることがわかる。このように、ある磁区制御条件の下で計算されたＭ_ｘの値の大小で、出力の安定性が判断できる。
【００１６】
図９に幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏ＝１６０ｎｍ， １２０ｎｍ， ８０ｎｍにおいて、磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔの値を変化させたときの、Ｍ_ｘ の値の変化について結果を示す。ここで、幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと素子高さｈ_ＭＲの比で定義されるアスペクト比ｈ_ＭＲ ／ Ｔｗｒ＿ｇｅｏは固定、再生ギャップ長は６５ｎｍ、自由層厚は３．２ｎｍ、固定層厚は４．０ｎｍ、飽和磁束密度はそれぞれ１３１２５Ｇ、４０００Ｇである。磁区制御膜は浮上面からみたものを多角形近似し、各辺上に生じる磁極が自由層位置につくる磁界を、シールドを考慮して計算した。磁区制御膜の磁気抵抗効果積層体への乗り上げ量は１２ｎｍと非常に小さい値で固定、また積層体の端部角度は固定している。
【００１７】
いずれの幾何トラック幅でもＢｒ・ｔが小さくなるに従い、Ｍ_ｘは小さくなり、トランスファーカーブの線形性は悪くなっているが、その変化は幾何トラック幅が狭い方が緩やかである。同様な計算を様々な幾何トラック幅について行い、Ｍ_ｘ が閾値０．８５となるようなＢｒ・ｔの値を縦軸にプロットしたものが図１の白丸である。幾何トラック幅を小さくしていったとき、２４０ｎｍから１６０ｎｍまではＭ_ｘ が閾値０．８５となるような必要磁化膜厚積Ｂｒ・ｔの値は線形に減少している。これは幾何トラック幅が小さくなるに従い、自由層の感磁部面積が小さくなり、自由層の磁化が一様に回転し易くなったことが原因と考えられる。しかし、更に１６０ｎｍより幾何トラック幅が小さくなると、必要磁化膜厚積は従来よりもより急激に減少する。つまり、従来想定されるより、より小さい磁界で磁区制御が出来ていることになる。これは、幾何トラック幅の狭小化に伴い、従来自由層端部付近のみに印加されていた磁区制御磁界が、自由層全体に渡って印加されているためと考えられる。自由層全域に磁区制御磁界が印加されることにより、自由層端部を見ると、従来よりも弱い磁界でＭ_ｘ が閾値０．８５に達し、結果として、小さい磁化膜厚積で磁区制御が可能になったものと考えられる。
【００１８】
このような従来と異なる変化は、幾何トラック幅が１６０ｎｍより小さいときに見られた。そこで、Ｔｗｒ＿ｇｅｏが１６０ｎｍより小さいときのＭ_ｘ の閾値を満たすような必要磁化膜厚積の変化を関数で近似したところ、Ｂｒ・ｔ＝−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１１６となった。ここで、磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔを単位Ｇ・μｍで表し、幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏをｘで表し、単位をｎｍとした。従来の変化は幾何トラックの減少に対して単調減少であり、Ｂｒ・ｔ ＝ ３．７５・１０^−１ｘ＋１３０である。よって図１で指定された領域、−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１１６ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１３０は、従来条件よりも高出力にも関わらず、出力が安定する領域である。ここで、定義域は４０≦ｘ＜１６０で、定義域の最小値はトラック幅形成プロセスを考慮した値である。
【００１９】
よって、単層の磁石膜からなる磁区制御膜を持つ上記の構成の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、幾何トラック幅と磁区制御膜の磁化膜厚が上記の範囲に含まれていれば、トランスファーカーブにヒステリシスのない、安定した出力を持ち、感度の良い磁気抵抗効果ヘッドが実現できる。
（実施例２）
図３に本発明に係る磁気抵抗効果素子を、浮上面から見た図を示す。反強磁性膜５によって磁化が固定された軟磁性膜４（固定層と呼ぶ）の上に非磁性層３を挟んで自由層２があり、その上部に自由層の酸化を防止するためのキャップ層１がある。この自由層２の幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと呼ぶ。１から５の磁気抵抗効果積層体の両端はミリング等によって削られ、図３に示すように、浮上面からみると素子は台形状をしている。この素子の両端に下地膜９を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜８を配置する。この磁区制御膜は、少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜からなることが望ましい。元素、及びその割合はエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）を用いることで可能で、そこからＢｒの値が推定できる。磁区制御膜厚はレジスト形状やＩＢＤ等の製膜装置に依存した分布を持っており、素子から遠い部分では均一だが、素子の近傍では薄くなり、磁気抵抗効果積層体の上部に乗り上げるような形状を持つ。ここでは磁区制御膜厚ｔは、素子から十分遠い均一部分での膜厚と定義する。この膜厚は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認することができる。
【００２０】
ここで、磁区制御膜が単層である図３に示したようなものだけでなく、図５に示すような非磁性膜を介して反強磁性結合している２枚もしくは３枚の磁性膜からなる磁区制御積層体Ｌ１によって磁区制御するような構造でも良い。図５において、台形状の素子の構成は図３と同様だが、その両端部に下地層１７を挟んで磁性膜１６を配置し、その上部に非磁性膜１５を挟んで磁性膜１４を置く。磁性膜１４の上に非磁性膜１９を積層し、その上部に更に磁性膜１８を積層する。磁性膜１８の上部に磁性膜１８の磁化方向を一方向に固定するための反強磁性膜１３を置く。ただし、この反強磁性膜１３は、着磁等の条件を工夫することにより使用しないこともできる。その上部に下地層７を挟んで電極層６が配置されている。この下地層７はなくても良い。このような１３〜１９の磁区制御積層体Ｌ１によって自由層磁区制御を行う。磁性膜１４、磁性膜１６、磁性膜１８はＦｅもしくはＮｉを含有している軟磁性を有する磁性膜であるか、もしくは少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜である。非磁性膜１５、非磁性膜１９はＲｕ， Ｃｒ， Ｉｒ， Ｒｈ， Ｏｓ， Ｒｅ， Ａｕ， Ａｇ， Ｃｕ もしくはこれらの合金であることを特徴としている。これらの非磁性膜１５、１９を介してそれぞれ磁性膜１６と磁性膜１４、磁性膜１４と磁性膜１８が反強磁性結合する。磁性膜１８を最終的な磁区制御磁界がかかる方向と同方向に着磁してやるか、もしくは反強磁性膜１３によってこの方向に磁化を揃えてやることで、磁性膜１４がこれと反平行に結合し、さらに磁気抵抗効果積層体に最も近い方の磁性膜１６が反平行に結合し磁区制御されることにより、自由層の磁区制御が可能になる。磁区制御膜積層体Ｌ１を使用する場合、磁化膜厚積は積層体を構成する各磁性膜の磁化膜厚積を用いて定義される。両者が平行の場合は和を取り、反平行の場合は差を取る。例えば図５の場合は、Ｌ１を構成する３層の磁性膜の残留磁束密度をＢｒ１， Ｂｒ２， Ｂｒ３、膜厚をｔ１， ｔ２，ｔ３とし、図の矢印に示されるように磁化が向いていたとすると、Ｂｒ・ｔ＝ Ｂｒ１・ｔ１− Ｂｒ２・ｔ２＋ Ｂｒ３・ｔ３となる。ここでもｔ又はｔ１，ｔ２，ｔ３は素子から充分離れた、厚さが一定になっている部分での厚さとする。
【００２１】
図８からＭ_ｘが０．８５以上になるような磁区制御磁界を加えればトランスファーカーブは直線になり、ジャンプやヒステリシスを生じることはなく、安定な出力波形を得ることが出来ることがわかる。ただし、この閾値はトランスファーカーブが直線を保つ限界の値である。製品の特性ばらつき等を考慮すると、望ましくはより厳しい条件の方が良い。図８を見ると、Ｍ_ｘが０．９０以上であるとトランスファーカーブの非線形性を表すＢＨＪはほぼ１となっており、トランスファーカーブがより線形に近づいていることがわかる。よって閾値を０．９０とした方がより厳格な条件となる。
【００２２】
この閾値を用いた場合の、幾何トラック幅に対する必要磁化膜厚積を黒丸でプロットしたものが図２である。この場合、必要磁化膜厚積はＭ_ｘが０．８５以上の条件と比べて多くなる。閾値の大小に関わらず傾向は似ており、幾何トラック幅が１６０ｎｍより大きいところでは、必要磁化膜厚積Ｂｒ・ｔはほぼ、直線の変化を示し、これより小さいところでは急激に減少する。Ｔｗｒ＿ｇｅｏが１６０ｎｍより小さいときのＭ_ｘ の閾値を満たすような必要磁化膜厚積の変化を関数で近似したところ、Ｂｒ・ｔ＝−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１５１となった。ここで、磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔを単位Ｇ・μｍで表し、幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏをｘで表し、単位をｎｍとした。従来の変化は幾何トラックの減少に対して単調減少であり、Ｂｒ・ｔ ＝ ３．７５・１０^−１ｘ＋１６５である。よって図２で指定された領域−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１５１ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１６５は、従来条件よりも高出力にも関わらず、出力が安定する領域である。ここで、定義域は４０≦ｘ＜１６０で、定義域の最小値はトラック幅形成プロセスを考慮した値である。
【００２３】
よって、単層の磁石膜からなる磁区制御膜を持つ上記の構成の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、幾何トラック幅と磁区制御膜の磁化膜厚が上記の範囲に含まれていれば、トランスファーカーブにヒステリシスのない、安定した出力を持ち、感度の良い磁気抵抗効果ヘッドが実現できる。
（実施例３）
図４に本発明に係る磁気抵抗効果素子を、浮上面から見た図を示す。自由層２の上に非磁性層３を挟んで反強磁性膜５によって磁化が固定された軟磁性膜４（固定層と呼ぶ）がある。その上部にキャップ膜１がある。この自由層２の幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと呼ぶ。１から５の磁気抵抗効果積層体の両端はミリング等によって削られ、図４に示すように、浮上面からみると素子は台形状をしている。この素子の両端に下地膜９を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜８を配置する。この磁区制御膜は、少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜からなることが望ましい。元素、及びその割合はエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）を用いることで可能で、そこからＢｒの値が推定できる。磁区制御膜厚はレジスト形状やＩＢＤ等の製膜装置に依存した分布を持っており、素子から遠い部分では均一だが、素子の近傍では薄くなり、磁気抵抗効果積層体の上部に乗り上げるような形状を持つ。ここでは磁区制御膜厚ｔは、素子から十分遠い均一部分での膜厚と定義する。この膜厚は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認することができる。
【００２４】
ここで、磁区制御膜が単層である図４に示したようなものだけでなく、図６に示すような非磁性膜を介して反強磁性結合している２枚もしくは３枚の磁性膜からなる磁区制御積層体Ｌ１によって磁区制御するような構造でも良い。図５において、台形状の素子の構成は図４と同様だが、その両端部に下地層１７を挟んで磁性膜１６を配置し、その上部に非磁性膜１５を挟んで磁性膜１４を置く。磁性膜１４の上に非磁性膜１９を積層し、その上部に更に磁性膜１８を積層する。磁性膜１８の上部に磁性膜１８の磁化方向を一方向に固定するための反強磁性膜１３を置く。ただし、この反強磁性膜１３は、着磁等の条件を工夫することにより使用しないこともできる。その上部に下地層７を挟んで電極層６が配置されている。この下地層７はなくても良い。このような１３〜１９の磁区制御積層体Ｌ１によって自由層磁区制御を行う。磁性膜１４、磁性膜１６、磁性膜１８はＦｅもしくはＮｉを含有している軟磁性を有する磁性膜であるか、もしくは少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜である。非磁性膜１５、非磁性膜１９はＲｕ， Ｃｒ， Ｉｒ， Ｒｈ， Ｏｓ， Ｒｅ， Ａｕ， Ａｇ， Ｃｕ もしくはこれらの合金であることを特徴としている。これらの非磁性膜１５、１９を介してそれぞれ磁性膜１６と磁性膜１４、磁性膜１４と磁性膜１８が反強磁性結合する。磁性膜１８を最終的な磁区制御磁界がかかる方向と同方向に着磁してやるか、もしくは反強磁性膜１３によってこの方向に磁化を揃えてやることで、磁性膜１４がこれと反平行に結合し、さらに磁気抵抗効果積層体に最も近い方の磁性膜１６が反平行に結合し磁区制御されることにより、自由層の磁区制御が可能になる。磁区制御膜積層体Ｌ１を使用する場合、磁化膜厚積は積層体を構成する各磁性膜の磁化膜厚積を用いて定義される。両者が平行の場合は和を取り、反平行の場合は差を取る。例えば図６の場合は、Ｌ１を構成する３層の磁性膜の残留磁束密度をＢｒ１， Ｂｒ２， Ｂｒ３、膜厚をｔ１， ｔ２，ｔ３とし、図の矢印に示されるように磁化が向いていたとすると、Ｂｒ・ｔ＝ Ｂｒ１・ｔ１− Ｂｒ２・ｔ２＋ Ｂｒ３・ｔ３となる。ここでもｔ又はｔ１，ｔ２，ｔ３は素子から充分離れた、厚さが一定になっている部分での厚さとする。
【００２５】
図８からＭ_ｘが０．８５以上になるような磁区制御磁界を加えればトランスファーカーブは直線になり、ジャンプやヒステリシスを生じることはなく、安定な出力波形を得ることが出来ることがわかる。この閾値を用いた場合の、幾何トラック幅に対する必要磁化膜厚積のグラフは実施例１と同様に図１の白丸で表せる。
【００２６】
ここで、磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔを単位Ｇ・μｍで表し、幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏをｘで表し、単位をｎｍとしたとき、図１で指定された領域−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１１６ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１３０は、従来条件よりも高出力にも関わらず、出力が安定する領域である。ここで、定義域は４０≦ｘ＜１６０で、定義域の最小値はトラック幅形成プロセスを考慮した値である。
【００２７】
よって、単層の磁石膜からなる磁区制御膜を持つ上記の構成の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、幾何トラック幅と磁区制御膜の磁化膜厚が上記の範囲に含まれていれば、トランスファーカーブにヒステリシスのない、安定した出力を持ち、感度の良い磁気抵抗効果ヘッドが実現できる。
（実施例４）
図４に本発明に係る磁気抵抗効果素子を、浮上面から見た図を示す。自由層２の上に非磁性層３を挟んで反強磁性膜５によって磁化が固定された軟磁性膜４（固定層と呼ぶ）がある。その上部にキャップ膜１がある。この自由層２の幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと呼ぶ。１から５の磁気抵抗効果積層体の両端はミリング等によって削られ、図４に示すように、浮上面からみると素子は台形状をしている。この素子の両端に下地膜９を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜８を配置する。この磁区制御膜は、少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜からなることが望ましい。元素、及びその割合はエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）を用いることで可能で、そこからＢｒの値が推定できる。磁区制御膜厚はレジスト形状やＩＢＤ等の製膜装置に依存した分布を持っており、素子から遠い部分では均一だが、素子の近傍では薄くなり、磁気抵抗効果積層体の上部に乗り上げるような形状を持つ。ここでは磁区制御膜厚ｔは、素子から十分遠い均一部分での膜厚と定義する。この膜厚は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で確認することができる。
【００２８】
ここで、磁区制御膜が単層である図４に示したようなものだけでなく、図６に示すような非磁性膜を介して反強磁性結合している２枚もしくは３枚の磁性膜からなる磁区制御積層体Ｌ１によって磁区制御するような構造でも良い。図５において、台形状の素子の構成は図４と同様だが、その両端部に下地層１７を挟んで磁性膜１６を配置し、その上部に非磁性膜１５を挟んで磁性膜１４を置く。磁性膜１４の上に非磁性膜１９を積層し、その上部に更に磁性膜１８を積層する。磁性膜１８の上部に磁性膜１８の磁化方向を一方向に固定するための反強磁性膜１３を置く。ただし、この反強磁性膜１３は、着磁等の条件を工夫することにより使用しないこともできる。その上部に下地層７を挟んで電極層６が配置されている。この下地層７はなくても良い。このような１３〜１９の磁区制御積層体Ｌ１によって自由層磁区制御を行う。磁性膜１４、磁性膜１６、磁性膜１８はＦｅもしくはＮｉを含有している軟磁性を有する磁性膜であるか、もしくは少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２であることを特徴とする磁性膜である。非磁性膜１５、非磁性膜１９はＲｕ， Ｃｒ， Ｉｒ， Ｒｈ， Ｏｓ， Ｒｅ， Ａｕ， Ａｇ， Ｃｕ もしくはこれらの合金であることを特徴としている。これらの非磁性膜１５、１９を介してそれぞれ磁性膜１６と磁性膜１４、磁性膜１４と磁性膜１８が反強磁性結合する。磁性膜１８を最終的な磁区制御磁界がかかる方向と同方向に着磁してやるか、もしくは反強磁性膜１３によってこの方向に磁化を揃えてやることで、磁性膜１４がこれと反平行に結合し、さらに磁気抵抗効果積層体に最も近い方の磁性膜１６が反平行に結合し磁区制御されることにより、自由層の磁区制御が可能になる。磁区制御膜積層体Ｌ１を使用する場合、磁化膜厚積は積層体を構成する各磁性膜の磁化膜厚積を用いて定義される。両者が平行の場合は和を取り、反平行の場合は差を取る。例えば図６の場合は、Ｌ１を構成する３層の磁性膜の残留磁束密度をＢｒ１， Ｂｒ２， Ｂｒ３、膜厚をｔ１， ｔ２，ｔ３とし、図の矢印に示されるように磁化が向いていたとすると、Ｂｒ・ｔ＝ Ｂｒ１・ｔ１− Ｂｒ２・ｔ２＋ Ｂｒ３・ｔ３となる。ここでもｔ又はｔ１，ｔ２，ｔ３は素子から充分離れた、厚さが一定になっている部分での厚さとする。
【００２９】
図８からＭ_ｘが０．８５以上になるような磁区制御磁界を加えればトランスファーカーブは直線になり、ジャンプやヒステリシスを生じることはなく、安定な出力波形を得ることが出来ることがわかる。ただし、この閾値はトランスファーカーブが直線を保つ限界の値である。製品の特性ばらつき等を考慮すると、望ましくはより厳しい条件の方が良い。図８を見ると、Ｍ_ｘが０．９０以上であるとトランスファーカーブの非線形性を表すＢＨＪはほぼ１となっており、トランスファーカーブがより線形に近づいていることがわかる。よって閾値を０．９０とした方がより厳格な条件となる。
【００３０】
この閾値を用いた場合の、幾何トラック幅に対する必要磁化膜厚積を黒丸でプロットしたものが図２である。この場合、必要磁化膜厚積はＭ_ｘが０．８５以上の条件と比べて多くなる。閾値の大小に関わらず傾向は似ており、幾何トラック幅が１６０ｎｍより大きいところでは、必要磁化膜厚積Ｂｒ・ｔはほぼ、直線の変化を示し、これより小さいところでは急激に減少する。Ｔｗｒ＿ｇｅｏが１６０ｎｍより小さいときのＭ_ｘ の閾値を満たすような必要磁化膜厚積の変化を関数で近似したところ、Ｂｒ・ｔ＝−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１５１となった。ここで、磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔを単位Ｇ・μｍで表し、幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏをｘで表し、単位をｎｍとした。従来の変化は幾何トラックの減少に対して単調減少であり、Ｂｒ・ｔ ＝ ３．７５・１０^−１ｘ＋１６５である。よって図２で指定された領域−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１５１ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１６５は、従来条件よりも高出力にも関わらず、出力が安定する領域である。ここで、定義域は４０≦ｘ＜１６０で、定義域の最小値はトラック幅形成プロセスを考慮した値である。
【００３１】
よって、単層の磁石膜からなる磁区制御膜を持つ上記の構成の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、幾何トラック幅と磁区制御膜の磁化膜厚が上記の範囲に含まれていれば、トランスファーカーブにヒステリシスのない、安定した出力を持ち、感度の良い磁気抵抗効果ヘッドが実現できる。
（実施例５）
図１２に、上述の磁区制御構造を持つ再生ヘッドを組み込んだ磁気ヘッドの全体図を示す。下部シールド３４の上部に絶縁層３５を介して磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果積層体３６があり、その両端斜面に隣接して磁区制御膜８もしくは磁区制御積層体Ｌ１があり、その上に電極６がある。電極６の上部に絶縁層３７を介して上部シールド３８がある。３８の上部に絶縁層３９を介して下部磁極４０ａがある。下部磁極の一部は突起状の構造４０ｂをなしており、この部分で記録動作を行う。下部磁極４０ａの上部にはコイル４２と上部磁極４１ａ， ４１ｂがある。上部磁極４１ａの先端部は浮上面からリセスされており、上部磁極４１ｂの先端より奥に入った構造をなす。上部磁極を４１ａ， ４１ｂのように分割することにより、コイル４２を流れる電流によって磁極内に発生する磁束を効果的に先端部分に集め、記録特性を向上させることが出来る。
【００３２】
この書き込みヘッド（ライトヘッド）は主磁極と副磁極を有する垂直記録用のものでも良い。
【００３３】
本発明の再生ヘッドを磁気ヘッドに用い、磁区制御膜の磁化膜厚積を、幾何トラック幅に対して本発明で規定した値に最適化することによって、書き込みヘッドによって書かれた磁気データを安定に高出力で再生することが出来るので、磁気ディスク装置は、トラック幅の狭い磁気ディスクを用いることができ、高密度磁気記録を実現することができる。
（実施例６）
図１３に、本発明の磁区制御構造を持つ磁気ヘッドを組み込んだ磁気ディスク装置の全体図を示す。磁気記録装置は、スピンドルモータ５１によって回転するスピンドル５２に備え付けられた情報を記録する磁気ディスク５３を有し、ヴォイスコイルモータ５５によって駆動されるロータリー・アクチュエータ・アーム５６にサスペンション５７が接続し、サスペンション５７がスライダ５８を保持し、スライダ５８が磁気ヘッド５４をディスク面に対して動くように取り付けられるように具備され、磁気ヘッド５４がディスク上のトラックの磁気データを読み書きする。
【００３４】
本発明の磁気ヘッド５４を磁気ディスク装置に用いて、磁区制御膜の磁化膜厚積を幾何トラック幅に対して最適化することによって、磁気ディスク５３上の磁気データを安定に高出力で記録再生を行うことが出来るので、磁気ディスク装置は、トラック幅の狭い磁気ディスクを用いることができ、高密度磁気記録を実現することができる。
【００３５】
【発明の効果】
幾何トラック幅に対し、本発明で規定されたような磁化膜厚積を持つ磁区制御膜を用いることで、トランスファーカーブにヒステリシスのない、安定した出力の磁気抵抗効果ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一、第三の実施形態における、Ｍ_ｘ ≧０．８５の出力安定条件を満たすような、幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと磁化膜厚積の範囲を示したグラフである。
【図２】本発明の第二、第四の実施形態における、より厳しいＭ_ｘ ≧０．９０の出力安定条件を満たすような、幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏと磁化膜厚積の範囲を示したグラフである。
【図３】本発明の第一、第二の実施形態であり、反強磁性膜が自由層の下側に位置するボトム型の磁気抵抗効果素子を浮上面から見た構造を示したものである。
【図４】本発明の第三、第四の実施形態であり、反強磁性膜が自由層の上側に位置するトップ型の磁気抵抗効果素子を浮上面から見た構造を示したものである。
【図５】本発明の第一、第二の別の実施形態であり、反強磁性膜が自由層の下側に位置するボトム型の磁気抵抗効果素子であり、積層膜からなる磁区制御膜を持つ磁気抵抗効果素子を、浮上面から見た構造を示したものである。
【図６】本発明の第三、第四の別の実施形態であり、反強磁性膜が自由層の上側に位置するトップ型の磁気抵抗効果素子であり、積層膜からなる磁区制御膜を持つ磁気抵抗効果素子を、浮上面から見た構造を示したものである。
【図７】磁気抵抗効果素子を浮上面からみたときの簡略図、及び細かいセルに区切られた自由層の計算モデル、及び出力の安定性の指標であるＭ_ｘ の定義を説明するための図である。
【図８】出力の安定性の指標であるＭ_ｘ 値と、トランスファーカーブの非線形性の指標であるＢＨＪの相関を示した図である。
【図９】磁区制御膜の磁化膜厚積を変えたときのＭ_ｘ 値の変化の例を示したグラフである。
【図１０】従来の磁石膜を用いた磁区制御方式を示した図である。
【図１１】従来の反強磁性膜を用いた磁区制御方式を示した図である。
【図１２】本発明の磁区制御構造をもつ再生ヘッドを組み込んだ磁気ヘッド（再生ヘッドと記録ヘッド）の全体図である。
【図１３】本発明の磁区制御構造をもつ磁気ヘッドを組み込んだ磁気ディスク装置の全体図である。
【符号の説明】
１・・・キャップ層、２・・・自由層、３・・・非磁性層、４・・・固定層、５・・・反強磁性層、６，１０・・・電極膜、７，１１・・・電極膜の下地膜、８・・・磁区制御磁性膜、９・・・下地膜、１２・・・磁区制御反強磁性膜、１３・・・反強磁性膜、１４、１６、１８・・・磁区制御軟磁性膜、１５、１９・・・非磁性膜、３３・・・自由層の下地膜、Ｔｗｒ＿ｇｅｏ・・・幾何トラック幅、Ｔｗ・・・感磁部領域幅、ｈ_ＭＲ・・・素子高さ、ヘッド高さ、Ｂｒ、Ｂｒ１、Ｂｒ２、Ｂｒ３・・・磁区制御磁性膜の残留磁束密度、ｔ、ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・磁区制御膜厚、Ｂｒ・ｔ ・・・磁化膜厚積、Ｌ１・・・磁区制御積層体、Ｍ・・・自由層磁化、Ｍ_ｘ・・・自由層磁化角度で定義された出力安定性指標、ＢＨＪ・・・トランスファーカーブの線形性を表す指標、３４・・・下部シールド、３５・・・絶縁層、３６・・・磁気ヘッド、３７・・・絶縁層、３８・・・上部シールド、３９・・・絶縁層、４０ａ・・・下部磁極、４０ｂ・・・下部磁極ノッチ、４１ａ・・・上部磁極、４１ｂ・・・上部磁極先端部、４２・・・コイル、５１・・・スピンドルモータ、５２・・・スピンドル、５３・・・磁気ディスク（磁気記録媒体）、５４・・・磁気ヘッド、５５・・・ヴォイスコイルモータ、５６・・・ロータリー・アクチュエータ・アーム、５７・・・サスペンション、５８・・・スライダ

Claims (10)

1. 反強磁性層と、該反強磁性層上に形成された磁化方向が固定されている固定層と、該固定層上に形成された非磁性層と、該非磁性層上に形成された自由層、該自由層の磁区制御を行うための磁区制御膜と、前記反強磁性層、固定層、非磁性層及び自由層の積層体に電流を供給する一対の電極膜を有しており、
   浮上面から見た自由層幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏ（ｎｍ）と定義しこれをｘで表したとき、
   磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔ（Ｇ・μｍ）が、−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１１６ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１３０， かつ４０≦ｘ＜１６０で規定されるような幾何トラック幅と磁区制御膜を有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
2. 反強磁性層と、該反強磁性層上に形成された磁化方向が固定されている固定層と、該固定層上に形成された非磁性層と、該非磁性層上に形成された自由層、該自由層の磁区制御を行うための磁区制御膜と、前記反強磁性層、固定層、非磁性層及び自由層の積層体に電流を供給する一対の電極膜を有しており、
   浮上面から見た自由層幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏ（ｎｍ）と定義しこれをｘで表したとき、
   磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔ（Ｇ・μｍ）が、−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１５１ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１６５， かつ４０≦ｘ＜１６０で規定されるような幾何トラック幅と磁区制御膜を有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
3. 下地層と、該下地層上に形成された自由層と、該自由層の磁区制御を行うための磁区制御膜と、該自由層上に形成された非磁性層と、該非磁性層上に形成された磁化方向が固定されている固定層と、該固定層の磁化を固定している反強磁性層と、前記下地層、自由層、非磁性層、固定層及び反強磁性層の積層体に電流を供給する一対の電極膜を有しており、
   浮上面から見た自由層幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏ（ｎｍ）と定義しこれをｘで表したとき、
   磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔ（Ｇ・μｍ）が、−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１１６ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１３０， かつ４０≦ｘ＜１６０で規定されるような幾何トラック幅と磁区制御膜を有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
4. 下地層と、該下地層上に形成された自由層と、該自由層の磁区制御を行うための磁区制御膜と、該自由層上に形成された非磁性層と、該非磁性層上に形成された磁化方向が固定されている固定層と、該固定層の磁化を固定している反強磁性層と、前記下地層、自由層、非磁性層、固定層及び反強磁性層の積層体に電流を供給する一対の電極膜を有しており、
   浮上面から見た自由層幅を幾何トラック幅Ｔｗｒ＿ｇｅｏ（ｎｍ）と定義しこれをｘで表したとき、
   磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔ（Ｇ・μｍ）が、−２．９４・１０^−４ ｘ^３＋８．５４・１０^−２ｘ^２−５．７３ｘ＋１５１ ≦ Ｂｒ・ｔ ＜ ３．７５・１０^−１ｘ＋１６５， かつ４０≦ｘ＜１６０で規定されるような幾何トラック幅と磁区制御膜を有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッドであって、前記磁区制御膜が、少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金であるか、更にＣｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２である１枚の磁性膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
6. 請求項１乃至 ４のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッドであって、前記磁区制御膜が、少なくとも２枚以上の磁性膜が、Ｒｕ， Ｃｒ， Ｉｒ， Ｒｈ， Ｏｓ， Ｒｅ， Ａｕ， Ａｇ， Ｃｕ もしくはこれらの合金である非磁性膜を介して反強磁性結合した積層膜から成っており、この構成要素である磁性膜は少なくともＰｔの原子％が４〜３０％であるＣｏＰｔ合金、Ｃｒの原子％が２〜１５％であるＣｏＣｒＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２もしくはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２である磁性膜、又は、ＦｅもしくはＮｉを含有している軟磁性を有する磁性膜であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
7. 請求項１乃至４に記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁区制御膜は２層の磁性膜を有し非磁性膜を介して反強磁性結合した積層膜であり、前記磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔは、前記２層の磁性層のそれぞれの残留磁束密度をＢｒ１， Ｂｒ２、それぞれの膜厚をｔ１， ｔ２とした場合、Ｂｒ・ｔ＝ Ｂｒ１・ｔ１− Ｂｒ２・ｔ２により定められることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
8. 請求項１乃至４に記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁区制御膜は３層の磁性膜を有し非磁性膜を介して反強磁性結合した積層膜であり、前記磁区制御膜の磁化膜厚積Ｂｒ・ｔは、前記３層の磁性層のそれぞれの残留磁束密度をＢｒ１， Ｂｒ２， Ｂｒ３、それぞれの膜厚をｔ１， ｔ２， ｔ３とした場合、Ｂｒ・ｔ＝ Ｂｒ１・ｔ１− Ｂｒ２・ｔ２＋ Ｂｒ３・ｔ３により定められることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッドを再生ヘッドとして持ち、面内記録用のライトヘッドを持つ磁気ヘッド。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッドを再生ヘッドとして持ち、垂直記録用のライトヘッドを持つ磁気ヘッド。

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