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JP2011096356A - Multilayer hard magnet and read/write head for data storage device, and manufacturing method of hard magnet - Google Patents

Multilayer hard magnet and read/write head for data storage device, and manufacturing method of hard magnet Download PDF

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JP2011096356A
JP2011096356A JP2010238248A JP2010238248A JP2011096356A JP 2011096356 A JP2011096356 A JP 2011096356A JP 2010238248 A JP2010238248 A JP 2010238248A JP 2010238248 A JP2010238248 A JP 2010238248A JP 2011096356 A JP2011096356 A JP 2011096356A
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layer
alloy
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seed
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Application number
JP2010238248A
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Japanese (ja)
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Hua Yuan
ユアン・ホア
Jiaoming Qiu
チュー・ジャオミン
Yonghua Chen
ヨンファ・チェン
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Seagate Technology LLC
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Seagate Technology LLC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic material with high coercivity and relatively small magnetic grain sizes. <P>SOLUTION: A hard magnet 1600 includes a seed layer 1602 containing a first component including at least one of a platinum group metal, Fe, Mn, Ir and Co, a cap layer 1612 containing the first component and a multilayer laminate 1604 between the seed layer 1602 and the cap layer 1612. The multilayer laminate 1604 includes a first layer 1606 containing the first component and a second component including at least one of the platinum group metal, Fe, Mn, Ir and Co. The second component is different from the first component. The multilayer laminate 1604 further includes a second layer 1608 which is formed on the first layer 1606 and contains the second component and a third layer 1610 which is formed on the second layer 1608 and contains the first component and the second component. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

この出願は、2008年4月30日に提出された米国特許出願連続番号第12/112,671号の一部継続出願であり、その全内容をここに引用により援用する。   This application is a continuation-in-part of US Patent Application Serial No. 12 / 112,671, filed April 30, 2008, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

背景
磁気データ記憶装置は磁気読取書込ヘッドを含む。それは、磁気記憶媒体の磁気特性を検知し変更する。たとえば、読取書込ヘッドは、印加磁界に応じて抵抗を変化させる磁気抵抗センサを含む。この抵抗変化に基づいて、読取書込ヘッドは、磁気記憶媒体の磁気特性を感知または変更する。
BACKGROUND Magnetic data storage includes a magnetic read / write head. It detects and changes the magnetic properties of the magnetic storage medium. For example, the read / write head includes a magnetoresistive sensor that changes resistance according to an applied magnetic field. Based on this resistance change, the read / write head senses or changes the magnetic properties of the magnetic storage medium.

1つの局面では、この開示は、Pt族金属、Fe、Mn、Ir、およびCoの少なくとも1つを含む第1の成分を含むシード層、第1の成分を含むキャップ層、ならびにシード層とキャップ層との間の多層積層体を含む、硬質磁石に向けられる。開示のこの局面によれば、多層積層体は、第1の成分と、Pt族金属、Fe、Mn、Ir、およびCoの少なくとも1つを含む第2の成分とを含む第1の層を含んでもよく、第2の成分は第1の成分と異なる。多層積層体は、さらに、第1の層上に形成され第2の成分を含む第2の層、ならびに第2の層上に形成され第1の成分および第2の成分を含む第3の層を含んでもよい。   In one aspect, this disclosure provides a seed layer that includes a first component that includes at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, and Co, a cap layer that includes the first component, and a seed layer and a cap. Directed to a hard magnet, including a multilayer stack between layers. According to this aspect of the disclosure, the multilayer stack includes a first layer that includes a first component and a second component that includes at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, and Co. However, the second component is different from the first component. The multilayer laminate further includes a second layer formed on the first layer and including the second component, and a third layer formed on the second layer and including the first component and the second component. May be included.

この発明の1つ以上の実施例の詳細は、添付図面および以下の記載において述べられる。これらおよびさまざまな他の特徴および利点は以下の詳細な記載から明らかになる。   The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. These and various other features and advantages will be apparent from the detailed description below.

ハードディスクドライブの概略図である。1 is a schematic diagram of a hard disk drive. トンネル磁気抵抗センサを含むハードディスク読取ヘッドを示すブロック図である。It is a block diagram showing a hard disk read head including a tunnel magnetoresistive sensor. ハードディスク読取ヘッドを示すブロック図である。It is a block diagram which shows a hard-disk reading head. 別のハードディスク読取ヘッドを示すブロック図である。It is a block diagram which shows another hard disk read head. 白金−鉄二元系のための相図である。FIG. 2 is a phase diagram for a platinum-iron binary system. L10相構成白金−鉄二元合金の結晶単位セルである。A Tetsuji crystal unit cell of the original alloy - L1 0 phase constitution platinum. シード層、キャップ層および中間合金層を含む多層構造のブロック図である。It is a block diagram of a multilayer structure including a seed layer, a cap layer, and an intermediate alloy layer. 単一膜層として形成された鉄−白金の磁性材料に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum magnetic material formed as a single film layer. 白金シード層とともに形成された鉄−白金の磁性材料に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum magnetic material formed with a platinum seed layer. 白金キャップ層とともに形成された鉄−白金の磁性材料に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum magnetic material formed with a platinum cap layer. 白金シード層および白金キャップ層の両方とともに形成された鉄−白金の磁性材料に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum magnetic material formed with both a platinum seed layer and a platinum cap layer. 銀または白金のうちの1つを含むシード層とキャップ層とともに形成された鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。FIG. 6 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum alloy formed with a seed layer and cap layer containing one of silver or platinum. 銀または白金のうちの1つを含むシード層とキャップ層とともに形成された鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。FIG. 6 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum alloy formed with a seed layer and cap layer containing one of silver or platinum. 銀または白金のうちの1つを含むシード層とキャップ層とともに形成された鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。FIG. 6 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum alloy formed with a seed layer and cap layer containing one of silver or platinum. 鉄または白金のうちの1つを含むシード層とキャップ層とともに形成された鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。FIG. 5 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum alloy formed with a seed layer and cap layer containing one of iron or platinum. 鉄または白金のうちの1つを含むシード層とキャップ層とともに形成された鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。FIG. 5 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum alloy formed with a seed layer and cap layer containing one of iron or platinum. 鉄または白金のうちの1つを含むシード層とキャップ層とともに形成された鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。FIG. 5 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum alloy formed with a seed layer and cap layer containing one of iron or platinum. 鉄または白金のうちの1つを含むシード層とキャップ層とともに形成された鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。FIG. 5 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum alloy formed with a seed layer and cap layer containing one of iron or platinum. 白金シードおよびキャップ層とともに形成されたさまざまな組成の鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for various compositions of iron-platinum alloys formed with a platinum seed and cap layer. 白金シードおよびキャップ層とともに形成されたさまざまな組成の鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for various compositions of iron-platinum alloys formed with a platinum seed and cap layer. 白金シードおよびキャップ層とともに形成されたさまざまな組成の鉄−白金合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for various compositions of iron-platinum alloys formed with a platinum seed and cap layer. アニーリング前における白金シード層および白金キャップ層を備えた鉄−白金磁性材料の透過型電子顕微鏡(TEM)顕微鏡写真である。It is a transmission electron microscope (TEM) micrograph of the iron-platinum magnetic material provided with the platinum seed layer and the platinum cap layer before annealing. アニーリング後における白金シード層および白金キャップ層を備えた鉄−白金磁性材料の透過型電子顕微鏡(TEM)顕微鏡写真である。It is a transmission electron microscope (TEM) micrograph of the iron-platinum magnetic material provided with the platinum seed layer and platinum cap layer after annealing. アニーリング前における白金シード層および白金キャップ層を備えた鉄−白金磁性材料に対する濃度対深さのプロットである。FIG. 6 is a plot of concentration versus depth for an iron-platinum magnetic material with a platinum seed layer and a platinum cap layer prior to annealing. アニーリング後における白金シード層および白金キャップ層を備えた鉄−白金磁性材料に対する濃度対深さのプロットである。FIG. 4 is a plot of concentration versus depth for an iron-platinum magnetic material with a platinum seed layer and a platinum cap layer after annealing. 白金シード層および白金キャップ層とともに形成された鉄−白金磁性材料に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum magnetic material formed with a platinum seed layer and a platinum cap layer. 異なる組成で2つの層を含む多層の鉄−白金合金のブロック図である。1 is a block diagram of a multilayer iron-platinum alloy including two layers with different compositions. FIG. 例示的多層硬質磁石に対する断面図である。1 is a cross-sectional view for an exemplary multilayer hard magnet. 例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。2 is a composition plot for an exemplary multilayer hard magnet. 例示的多層硬質磁石に対する断面図である。1 is a cross-sectional view for an exemplary multilayer hard magnet. 例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。2 is a composition plot for an exemplary multilayer hard magnet. 例示的多層硬質磁石に対する断面図である。1 is a cross-sectional view for an exemplary multilayer hard magnet. 例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。2 is a composition plot for an exemplary multilayer hard magnet. 例示的読取センサの断面図である。2 is a cross-sectional view of an exemplary read sensor. FIG. 例示的多層硬質磁石に対する断面図である。1 is a cross-sectional view for an exemplary multilayer hard magnet. 例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。2 is a composition plot for an exemplary multilayer hard magnet. 多層硬質磁石を形成する例示的方法を示す流れ図である。2 is a flow diagram illustrating an exemplary method of forming a multilayer hard magnet. 鉄−白金硬質磁石に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。2 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for an iron-platinum hard magnet.

詳細な記載
この開示は、データ記憶用途で使用される磁性材料に一般に向けられる。いくつかの実施例では、磁性材料は、磁気データ記憶装置のための読取書込ヘッドにおいて使用されてもよい。磁性材料は、白金(Pt)および鉄(Fe)を含む合金から形成されてもよく、たとえば、合金、シード層およびキャップ層の低温アニーリングによって形成されてもよい。磁性材料は、好ましくは、L10相構成を含んでいて、望ましいように高い保磁力および大きな飽和磁化を有する。
DETAILED DESCRIPTION This disclosure is generally directed to magnetic materials used in data storage applications. In some embodiments, the magnetic material may be used in a read / write head for a magnetic data storage device. The magnetic material may be formed from an alloy containing platinum (Pt) and iron (Fe), for example, by low temperature annealing of the alloy, seed layer and cap layer. Magnetic material, preferably, contain an L1 0 phase structure, having a high coercive force and a large saturation magnetization as desired.

いくつかの実施例では、磁性材料は多層硬質磁石として形成されてもよい。たとえば、多層硬質磁石は、シード層、キャップ層、およびシード層とキャップ層との間の多層積層体を含んでいてもよい。多層積層体は少なくとも2つの層を含んでいてもよく、それらの層は異なる組成を含んでいてもよい。たとえば、多層積層体は、組成傾斜に帰着する複数の層を含んでいてもよく、それらはシード層およびキャップ層からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面に関して対称であってもよく、または非対称であってもよい。いくつかの実施例では、多層積層体は、異なる部分において異なる磁気モーメントを有する磁石を提供してもよい。   In some embodiments, the magnetic material may be formed as a multilayer hard magnet. For example, a multilayer hard magnet may include a seed layer, a cap layer, and a multilayer stack between the seed layer and the cap layer. The multilayer stack may include at least two layers, and the layers may include different compositions. For example, a multilayer stack may include multiple layers that result in a compositional gradient, which are symmetrical about a plane that is approximately equidistant from and substantially parallel to the seed and cap layers. It may also be asymmetric. In some embodiments, the multilayer stack may provide magnets having different magnetic moments in different portions.

この開示はディスクドライブのための読取書込ヘッドにおけるバイアス磁石としての磁性材料の使用について議論しているが、磁性材料は、高い保磁力および比較的小さな磁性粒度をともなう磁性材料が望まれる他の適用例において役立ってもよい。たとえば、ここに記載された磁性材料は、磁気媒体に役立ってもよい。   Although this disclosure discusses the use of a magnetic material as a bias magnet in a read / write head for a disk drive, the magnetic material is a magnetic material with high coercivity and a relatively small magnetic grain size. It may be useful in application examples. For example, the magnetic materials described herein may be useful for magnetic media.

図1は、この開示の1つの局面によって読取書込ヘッドを含む例示的な磁気ディスクドライブ100を示す。ディスクドライブ100は、部分的に切断されて示された基部102およびトップカバー104を含む。基部102はトップカバー104と組合わさって、ディスクドライブ100のハウジング106を形成する。ディスクドライブ100はさらに1つ以上の回転可能な磁気データディスク108を含む。データディスク108はスピンドル114に取付けられており、それは中心軸に関してディスク108を回転させるよう動作する。磁気記録および読取ヘッド112はデータディスク108に隣接している。アクチュエータアーム110は、各データディスク108との通信のために磁気記録および読取ヘッド112を担持する。   FIG. 1 illustrates an exemplary magnetic disk drive 100 that includes a read / write head according to one aspect of this disclosure. The disk drive 100 includes a base 102 and a top cover 104 shown partially cut away. Base 102 is combined with top cover 104 to form housing 106 of disk drive 100. The disk drive 100 further includes one or more rotatable magnetic data disks 108. Data disk 108 is mounted on spindle 114, which operates to rotate disk 108 about a central axis. Magnetic recording and reading head 112 is adjacent to data disk 108. The actuator arm 110 carries a magnetic recording and reading head 112 for communication with each data disk 108.

データディスク108は、情報を、磁気的に配向されたビットとして、磁性膜上に記憶する。磁気読取書込ヘッド112は、データディスク108上の磁性膜のディスクリートな区域を磁化するのに十分な磁界を生成する記録(書込)ヘッドを含む。磁性膜のこれらのディスクリートな区域は各々、「0」に相当する1つの磁化配向、および「1」に相当する実質的に反対の磁化配向で、データのビットを表わす。磁気記録および読取ヘッド112は、さらに、磁性膜のディスクリートな磁区の磁界を検知することができる読取ヘッドを含む。   The data disk 108 stores information on the magnetic film as magnetically oriented bits. The magnetic read / write head 112 includes a recording (write) head that generates a magnetic field sufficient to magnetize discrete areas of the magnetic film on the data disk 108. Each of these discrete areas of the magnetic film represents a bit of data with one magnetization orientation corresponding to “0” and a substantially opposite magnetization orientation corresponding to “1”. The magnetic recording and reading head 112 further includes a reading head that can detect the magnetic field of discrete magnetic domains of the magnetic film.

図2は、図1において磁気読取書込ヘッド112とともに使用されてもよいハードディスク読取ヘッド200の実施例を示す概略的ブロック図である。読取ヘッド200は、磁気抵抗を利用して、図1のデータディスク108のようなデータディスクからデータを読取る。読取ヘッド200の厳密な性質は広く変動してもよいが、あるトンネル磁気抵抗読取ヘッドは、開示される磁性材料が利用されてもよい読取ヘッド200の1つの例として記載される。しかしながら、ここに記載される磁性材料は、たとえば、現在の膜面垂直巨大磁気抵抗ヘッド、巨大磁気抵抗ヘッドなどのような、任意の読取ヘッド200において使用されてもよいことが理解される。さらに、磁性材料は、高い保磁力および/または大きな飽和磁化が望まれる他の多くの適用例に使用を見出してもよい。   FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating an embodiment of a hard disk read head 200 that may be used with the magnetic read / write head 112 in FIG. The read head 200 reads data from a data disk such as the data disk 108 of FIG. 1 using magnetic resistance. Although the exact nature of read head 200 may vary widely, one tunnel magnetoresistive read head is described as one example of read head 200 in which the disclosed magnetic materials may be utilized. However, it is understood that the magnetic materials described herein may be used in any read head 200 such as, for example, current film surface perpendicular giant magnetoresistive heads, giant magnetoresistive heads, and the like. Furthermore, magnetic materials may find use in many other applications where high coercivity and / or large saturation magnetization is desired.

図1〜図2を再び参照して、読取ヘッド200は、データディスク108の回転によって形成された空気軸受上においてデータディスク108の表面上を飛ぶ。データディスク108は複数のデータトラック228を有し、そのうちの1つが図2に示される。データトラック228は複数のビットに分割されてもよい。ディスク108が矢印によって示されるように回転するとともに、読取ヘッド200はデータトラック228を辿り、データトラック228がセンサ218の下を通過するなか、データトラック228の各ビットを読んでもよい。   1 to 2 again, the read head 200 flies over the surface of the data disk 108 on the air bearing formed by the rotation of the data disk 108. The data disk 108 has a plurality of data tracks 228, one of which is shown in FIG. Data track 228 may be divided into a plurality of bits. As the disk 108 rotates as indicated by the arrows, the read head 200 may follow the data track 228 and read each bit of the data track 228 as the data track 228 passes under the sensor 218.

読取ヘッド200は、第1のシールド層202および第2のシールド層203、トンネル磁気抵抗センサ218ならびに2つの硬質磁石204および205を含む。第1および第2のシールド層202および203は、たとえばデータディスク108上の隣接したビットからのもののような外来磁場を、センサ218に影響を与えないよう低減するかまたは実質的にブロックして、それにより、センサ218の性能を改善する。理想的には、第1および第2のシールド層202および203は、センサ218直下のビットのみからの磁界がセンサ218に影響し、したがって読取られることを可能にする。したがって、ビットの物理的サイズが減少し続けるとともに、シールドからシールドへの間隔も減少し続けてもよい。   The read head 200 includes a first shield layer 202 and a second shield layer 203, a tunnel magnetoresistive sensor 218, and two hard magnets 204 and 205. The first and second shield layers 202 and 203 reduce or substantially block extraneous magnetic fields such as those from adjacent bits on the data disk 108 so as not to affect the sensor 218, Thereby, the performance of the sensor 218 is improved. Ideally, the first and second shield layers 202 and 203 allow the magnetic field from only the bits directly below the sensor 218 to affect the sensor 218 and thus be read. Thus, as the physical size of the bits continues to decrease, the shield-to-shield spacing may continue to decrease.

センサ218は、反強磁性シード層214、ピンド層212、基準層211、トンネル障壁層210、自由層208およびキャップ層206を含む複数の層を含む。反強磁性層214は、第1の電極221に電気的に結合され、キャップ層206は第2の電極220に電気的に結合される。ピンド層212は、反強磁性層214上に形成され、反強磁性層214に交換結合される。交換結合は、ピンド層212の磁気モーメントを、既知の配向性で固定する。同様に、ピンド層212の磁気モーメントは、基準層211において実質的に反平行の磁界を引き起こす。ともに、ピンド層212および基準層211は合成反強磁性体213を形成する。ピンド層212および基準層211の各々の磁気モーメントは、対象の範囲の磁界(たとえばデータディスク108上に記憶されるデータのビットによって生成された磁界)の下で回転するようには許されない。基準層211およびピンド層212の磁気モーメントは、(たとえば図2の面に入って出る)矢印尾部224および矢印頭部225によって示されるように、図2の面に垂直で、かつ互いに反平行に、概ね配向付けられる。   The sensor 218 includes a plurality of layers including an antiferromagnetic seed layer 214, a pinned layer 212, a reference layer 211, a tunnel barrier layer 210, a free layer 208 and a cap layer 206. The antiferromagnetic layer 214 is electrically coupled to the first electrode 221, and the cap layer 206 is electrically coupled to the second electrode 220. The pinned layer 212 is formed on the antiferromagnetic layer 214 and exchange coupled to the antiferromagnetic layer 214. Exchange coupling fixes the magnetic moment of the pinned layer 212 with a known orientation. Similarly, the magnetic moment of the pinned layer 212 causes a substantially antiparallel magnetic field in the reference layer 211. Together, the pinned layer 212 and the reference layer 211 form a synthetic antiferromagnetic material 213. The magnetic moment of each of the pinned layer 212 and the reference layer 211 is not allowed to rotate under a magnetic field of interest (eg, a magnetic field generated by a bit of data stored on the data disk 108). The magnetic moments of the reference layer 211 and the pinned layer 212 are perpendicular to the plane of FIG. 2 and antiparallel to each other, as indicated by the arrow tail 224 and arrow head 225 (eg, entering and exiting the plane of FIG. 2). , Generally oriented.

センサ218はさらに自由層208を含むが、それは反強磁性体に交換結合されない。したがって、自由層208の磁気モーメントは、自由に対象の範囲中において印加磁界の影響下で回転する。   Sensor 218 further includes a free layer 208, which is not exchange coupled to the antiferromagnet. Therefore, the magnetic moment of the free layer 208 rotates freely under the influence of the applied magnetic field in the target range.

読取ヘッド200はさらに1対のバイアス磁石204および205を含み、それらは、矢印226によって示されるように、図の面と平行で、かつ概ね水平に配向付けられた磁気モーメントで自由層208にバイアスをかける磁界を生じさせる。このバイアスは、自由層208の磁気モーメントが、たとえば読取ヘッド200によって感知されるデータにノイズを導入するかもしれない熱エネルギーによりドリフトするのを防ぐ。しかし、バイアスは十分に小さく、自由層208の磁気モーメントは、データディスク108上に記憶されたデータビットの磁界のような印加磁界に応じて変化し得る。センサ218、電極220、221は、それぞれ、絶縁材222、223によって、バイアス磁石204および205から分離され電気的に隔離される。   Read head 200 further includes a pair of bias magnets 204 and 205 that bias the free layer 208 with a magnetic moment oriented parallel to the plane of the figure and generally horizontally, as indicated by arrow 226. To generate a magnetic field. This bias prevents the magnetic moment of the free layer 208 from drifting due to thermal energy that may introduce noise into the data sensed by the read head 200, for example. However, the bias is small enough that the magnetic moment of the free layer 208 can vary depending on the applied magnetic field, such as the magnetic field of the data bits stored on the data disk 108. Sensor 218 and electrodes 220 and 221 are separated from and electrically isolated from bias magnets 204 and 205 by insulators 222 and 223, respectively.

トンネル障壁層210は自由層208と基準層211とを分離する。トンネル障壁層210は十分に薄く、量子力学的電子トンネル効果が基準層211と自由層208との間に生じる。電子トンネル効果は電子スピンに依存し、センサ218の磁気応答を、基準層211および自由層208の相対的配向およびスピン偏極の関数にする。基準層211および自由層208の磁気モーメントが平行の場合、電子トンネル効果の最も高い確率が生じ、基準層211および自由層208の磁気モーメントが反平行の場合、電子トンネル効果の最も低い確率が生じる。したがって、センサ218の電気抵抗は印加磁界に応じて変化する。ディスク108上のデータビットは、図2の面に垂直な方向において、図の面の中に向かって、または図の面からでるように、磁化される。したがって、センサ218がデータビット上を通ると、自由層208の磁気モーメントは、センサ218の下を通過するビットによって生じた磁界に応じて、図2の面内に、または図2の面から出るように回転し、センサ218の電気抵抗を変化させる。センサ218によって感知されるビットの値(たとえば1または0のいずれか)は、したがって、第1の電極221から第2の電極220に流れる電流に基づいて判断されてもよい。   The tunnel barrier layer 210 separates the free layer 208 and the reference layer 211. The tunnel barrier layer 210 is thin enough that quantum mechanical electron tunneling occurs between the reference layer 211 and the free layer 208. The electron tunneling effect depends on the electron spin and makes the magnetic response of the sensor 218 a function of the relative orientation and spin polarization of the reference layer 211 and the free layer 208. When the magnetic moments of the reference layer 211 and the free layer 208 are parallel, the highest probability of the electron tunnel effect occurs, and when the magnetic moments of the reference layer 211 and the free layer 208 are antiparallel, the lowest probability of the electron tunnel effect occurs. . Therefore, the electrical resistance of the sensor 218 changes according to the applied magnetic field. The data bits on the disk 108 are magnetized in a direction perpendicular to the plane of FIG. 2, into or out of the plane of the figure. Thus, as the sensor 218 passes over the data bit, the magnetic moment of the free layer 208 exits in or out of the plane of FIG. 2, depending on the magnetic field produced by the bit passing under the sensor 218. And the electric resistance of the sensor 218 is changed. The value of the bit sensed by the sensor 218 (eg, either 1 or 0) may therefore be determined based on the current flowing from the first electrode 221 to the second electrode 220.

ディスクドライブのような磁気データ記憶装置の記憶容量を増加させるために、データディスク108上の磁気的に配向された区域(ビット)のサイズは、より高いデータ密度を生じさせるよう、継続的に、より小さくされつつある。したがって、読取ヘッド200のサイズは、継続的に、より小さくされてもよく、特に、シールドからシールドの間隔が減じられてもよく、センサ218は、データディスク108上の隣接したビットの磁界から実質的に隔離される。図3および図4は、シールドからシールドの間隔が減少する場合において生じるかもしれない例示的問題を示す。   In order to increase the storage capacity of a magnetic data storage device such as a disk drive, the size of the magnetically oriented areas (bits) on the data disk 108 is continuously increased to produce a higher data density, It is being made smaller. Thus, the size of the read head 200 may be continually reduced, and in particular, the shield-to-shield spacing may be reduced, and the sensor 218 is substantially free from the magnetic field of adjacent bits on the data disk 108. Isolated. 3 and 4 illustrate exemplary problems that may arise when the shield-to-shield spacing is reduced.

図3は、距離301だけ離れた第1のシールド302および第2のシールド303含む読取ヘッド300の実施例を示す。読取ヘッド300は、読取ヘッド200と同様に、センサ318、第1のバイアス磁石304、および第2のバイアス磁石305を含む。センサ318の層は、明瞭にするため、図3には示されない。第1のバイアス磁石304は、各々矢印324によって表わされる磁化方向をともなう、複数の磁区322を含む。第1のバイアス磁石304は、磁束線320aおよび320b(まとめて「磁束線320」)によって表わされる磁界を生じさせる。示されるように、磁束線320bのうちのいくつかは、磁石304、305およびセンサ318の面においては放たれないが、その代り、シールド302またはシールド303のうちの1つと交差する。これらの磁束線は、センサ318の自由層のバイアスをかけることに寄与しない、第1のバイアス磁石304により生じた磁界の量を表わす。しかしながら、磁束線320aは、センサ318を通って進む。磁界のこの部分のうちの少なくともいくらかは、水平方向(つまり磁束線320aと平行)でのセンサ318の自由層のバイアスをかけることに寄与する。   FIG. 3 shows an embodiment of a read head 300 that includes a first shield 302 and a second shield 303 separated by a distance 301. Similar to the read head 200, the read head 300 includes a sensor 318, a first bias magnet 304, and a second bias magnet 305. The layers of sensor 318 are not shown in FIG. 3 for clarity. First bias magnet 304 includes a plurality of magnetic domains 322, each with a magnetization direction represented by arrow 324. First bias magnet 304 generates a magnetic field represented by magnetic flux lines 320a and 320b (collectively “flux lines 320”). As shown, some of the magnetic flux lines 320b are not released in the face of the magnets 304, 305 and the sensor 318, but instead intersect one of the shield 302 or the shield 303. These flux lines represent the amount of magnetic field generated by the first bias magnet 304 that does not contribute to biasing the free layer of the sensor 318. However, the magnetic flux lines 320a travel through the sensor 318. At least some of this portion of the magnetic field contributes to biasing the free layer of sensor 318 in the horizontal direction (ie, parallel to magnetic flux line 320a).

図4は、次いで、データディスク108上のより小さな磁区を読取るよう使用されてもよい、より小さなシールドからシールドの間隔401を含む読取ヘッド400を示す。図4に示される実施例では、バイアス磁石404および405のサイズは、センサ418のように、図3におけるものと比較してより小さく示されている。しかしながら、これはすべての実施例においてそうでなくてもよい。たとえば、いくつかの実施例では、バイアス磁石404、405およびセンサ418は同じサイズのままである一方、絶縁材428の厚みだけがより小さくされてもよい。   FIG. 4 shows a read head 400 that includes a smaller shield-to-shield spacing 401 that may then be used to read smaller magnetic domains on the data disk 108. In the embodiment shown in FIG. 4, the size of the bias magnets 404 and 405 is shown smaller as compared to that in FIG. However, this may not be the case in all embodiments. For example, in some embodiments, bias magnets 404, 405 and sensor 418 may remain the same size, while only the thickness of insulation 428 may be made smaller.

バイアス磁石404、405およびセンサ418のサイズがより小さいかどうかにかかわらず、シールドからシールドの間隔401の低減の結果、磁束線420bによって表わされるように、バイアス磁石404により生成された磁界のうちのより大きな部分が、第1のシールド402または第2のシールド403の1つに向かう。シールド402および403のうちの1つに向かう磁界の部分が増加する結果、一本の磁束線420aによって表わされるように、自由層(図4に示されない)にバイアスをかけることに対して利用可能な磁界の部分が小さくなる。このより低いバイアスのために、センサ418の信号対ノイズ比は、センサ318の信号対ノイズ比より低いかもしれず、それは不利である。   Regardless of whether the size of the bias magnets 404, 405 and sensor 418 is smaller, the reduction in shield-to-shield spacing 401 results in the magnetic field generated by bias magnet 404 as represented by magnetic flux line 420b. The larger portion goes to one of the first shield 402 or the second shield 403. Available for biasing the free layer (not shown in FIG. 4) as represented by a single flux line 420a as a result of the increased portion of the magnetic field directed to one of shields 402 and 403 The portion of the strong magnetic field is reduced. Because of this lower bias, the signal to noise ratio of sensor 418 may be lower than the signal to noise ratio of sensor 318, which is disadvantageous.

図3〜図4は、より小さな読取ヘッド400で生じるかもしれない別の問題を示す。たとえば、バイアス磁石404は、バイアス磁石304の磁気グレイン322に対して、より小さな磁気グレイン422を含む。より小さな磁気グレイン422は、矢印426によって示されるように、系に存在する熱エネルギーが個々のグレイン422の磁気モーメントにそれ自体を再配向させることになる、より高い確率に帰着する。個々の磁気グレイン422の磁気モーメントの再配向は、バイアス磁石404の全体的な磁気モーメントを減少させるかもしれず、時間にわたって実際著しく磁気モーメントを減少させるかもしれない。   3-4 illustrate another problem that may occur with a smaller read head 400. FIG. For example, the bias magnet 404 includes a smaller magnetic grain 422 relative to the magnetic grain 322 of the bias magnet 304. The smaller magnetic grains 422 result in a higher probability that the thermal energy present in the system will reorient itself to the magnetic moments of the individual grains 422, as indicated by arrows 426. The reorientation of the magnetic moments of the individual magnetic grains 422 may reduce the overall magnetic moment of the bias magnet 404 and may actually reduce the magnetic moment significantly over time.

したがって、より高い飽和磁化および保磁力を備えた、バイアス磁石404および405が望まれる。より高い磁化は、自由層にバイアスをかけるのに役立つバイアス磁石404および405の磁束を増加させ、より高い保磁力は、磁化の安定性を増加させるだろう。これは、次いで、ハードディスクドライブ(たとえばディスクドライブ100)の読取ヘッド400におけるより小さなセンサ(たとえばセンサ418)の使用を促進させるだろう。   Therefore, bias magnets 404 and 405 with higher saturation magnetization and coercivity are desired. A higher magnetization will increase the magnetic flux of the bias magnets 404 and 405, which helps to bias the free layer, and a higher coercivity will increase the stability of the magnetization. This in turn will facilitate the use of smaller sensors (eg, sensor 418) in the read head 400 of a hard disk drive (eg, disk drive 100).

鉄および白金族金属を含む合金は比較的高い保磁力および磁気モーメントを提供するだろう。Pt族金属は、たとえばPt、Pd、Ir、RhおよびRu、またはその組合わせから選択されてもよい。Ptを含むPt族金属が好まれ、Ptが特に好まれる。   Alloys containing iron and platinum group metals will provide a relatively high coercivity and magnetic moment. The Pt group metal may be selected from, for example, Pt, Pd, Ir, Rh and Ru, or combinations thereof. Pt group metals including Pt are preferred, and Pt is particularly preferred.

合金は、さらに、(たとえば)銅、金、銀などのように、他の元素を低比率で含んでいてもよい。しかしながら、高い保磁力および高い磁気モーメントを提供するためには、鉄−白金合金は、好ましくは、高異方性L10または面心正方(FCT)相構成を含むべきである。 The alloy may further contain other elements in low proportions, such as (for example) copper, gold, silver and the like. However, in order to provide high coercivity and high magnetic moment, an iron - platinum alloy should preferably contain a high anisotropy L1 0 or face-centered tetragonal (FCT) phase structure.

たとえば、図5の鉄−白金(FePt)の二元系相図において示されるように、L10相構成は、約35の原子百分率(at.%)と約57at.%との間の白金(Pt)と、残余Feおよび付随的不純物(たとえば約1at.%未満の不純物)を含む固溶体であり得る。より好ましくは、図6は、Pt原子602およびFe原子604が(約50at.%Ptおよび約50at.%Feで、付随的不純物含まない合金に対して)1:1原子数比で交互するシートに規則付けられたL10相構成を示す。 For example, as shown in the iron-platinum (FePt) binary phase diagram of FIG. 5, the L1 0 phase configuration has an atomic percentage (at.%) Of about 35 and about 57 at. % Solid solution containing platinum (Pt) and residual Fe and incidental impurities (eg, less than about 1 at.% Impurities). More preferably, FIG. 6 shows a sheet in which Pt atoms 602 and Fe atoms 604 alternate in a 1: 1 atomic ratio (for an alloy with about 50 at.% Pt and about 50 at.% Fe and no accompanying impurities). Shows the L10 phase configuration that is ordered.

L10相は、L10相構成においてPtおよび鉄(Fe)の原子の規則構造を生じさせるよう、FCC不規則合金(A1相合金とも呼ばれる)の比較的高温(約500℃より高い)アニーリングを典型的には必要とする。この高温アニーリングステップは、読取ヘッド200のようなハードディスク読取ヘッドにおけるFePt合金の使用を妨げる。なぜならば、読取ヘッド200の残りの構成要素(たとえばセンサ218)は、そのような温度で劣化するからである。 The L1 0 phase undergoes a relatively high temperature (above about 500 ° C.) annealing of the FCC disordered alloy (also referred to as an A1 phase alloy) to produce an ordered structure of Pt and iron (Fe) atoms in the L1 0 phase configuration. Typically required. This high temperature annealing step prevents the use of FePt alloys in hard disk read heads such as read head 200. This is because the remaining components (e.g., sensor 218) of read head 200 degrade at such temperatures.

1つの局面では、この開示は、高温アニーリングステップを必要とせずに、規則相構成を有する合金を形成する方法に向けられる。この方法は、一般に、シード層とキャップ層とを含む多層構造の使用を含む。多層構造は、合金を含む少なくとも1つの中間層をさらに含む。いくつかの実施例では、シード層および/またはキャップ層は、合金の成分を含み、いくつかの好ましい実施例では、シード層および/またはキャップ層成分は合金の少数成分である。   In one aspect, this disclosure is directed to a method of forming an alloy having an ordered phase configuration without requiring a high temperature annealing step. This method generally involves the use of a multilayer structure comprising a seed layer and a cap layer. The multilayer structure further includes at least one intermediate layer comprising an alloy. In some embodiments, the seed layer and / or cap layer includes an alloy component, and in some preferred embodiments, the seed layer and / or cap layer component is a minor component of the alloy.

図7は、高異方性を備えた規則相構成合金を生産するよう使用されてもよい多層構造700を示す。多層構造700は、シード層702、キャップ層704、およびシード層702とキャップ層704との間に形成された中間合金層706を含む。合金層706、シード層702およびキャップ層704は、たとえば、強磁性合金、フェリ磁性合金または反強磁性合金の生産のためにPt、Fe、Mn、Ir、Co、などを含む広範囲の成分から形成されてもよい。いくつかの実施例では、シード層702およびキャップ層704は、合金層706中に存在する成分を含む。他の実施例では、シード層702およびキャップ層704は、合金層706中に存在しない成分を含む。   FIG. 7 shows a multilayer structure 700 that may be used to produce ordered phase constituent alloys with high anisotropy. The multilayer structure 700 includes a seed layer 702, a cap layer 704, and an intermediate alloy layer 706 formed between the seed layer 702 and the cap layer 704. Alloy layer 706, seed layer 702 and cap layer 704 are formed from a wide range of components including, for example, Pt, Fe, Mn, Ir, Co, etc. for the production of ferromagnetic, ferrimagnetic or antiferromagnetic alloys. May be. In some embodiments, seed layer 702 and cap layer 704 include components present in alloy layer 706. In other examples, seed layer 702 and cap layer 704 include components that are not present in alloy layer 706.

いくつかの実施例では、シード層702およびキャップ層704の少なくとも1つは、合金層706中に存在する2つ以上の成分を含む。たとえば、シード層702、キャップ層704および合金層706は各々、第1の成分および第2の成分を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、シード層702およびキャップ層704の少なくとも1つは、合金層706の中に低比率で存在する成分を高比率で含む。たとえば、シード層702およびキャップ層704の少なくとも1つは、高比率のPtおよび低比率のFeを含んでいてもよく、合金層706は、高比率のFeおよび低比率のPtを含む。いくつかの実施例では、シード層702およびキャップ層704の両方は、合金層706の中に低比率で存在する成分を高比率で含む。   In some embodiments, at least one of seed layer 702 and cap layer 704 includes two or more components present in alloy layer 706. For example, the seed layer 702, the cap layer 704, and the alloy layer 706 may each include a first component and a second component. In some embodiments, at least one of the seed layer 702 and the cap layer 704 includes a high proportion of components present in the alloy layer 706 in a low proportion. For example, at least one of the seed layer 702 and the cap layer 704 may include a high proportion of Pt and a low proportion of Fe, and the alloy layer 706 includes a high proportion of Fe and a low proportion of Pt. In some embodiments, both seed layer 702 and cap layer 704 include a high proportion of components present in a low proportion in alloy layer 706.

シード層702、合金層706およびキャップ層704は、たとえば、スパッタリング、イオンビーム蒸着、化学蒸着法、物理蒸着法、分子線エピタキシー、レーザアブレーションなどを含む多くの技術を使用して堆積されてもよい。1つの実施例では、シード層702は、これらの技術のうちの1つを使用して、基板上に堆積され、合金層706は、同じまたは異なる技術を使用して、シード層702上に堆積され、キャップ層704は、それらの技術のうちのどれでもを使用して、合金層706上に堆積される。   Seed layer 702, alloy layer 706 and cap layer 704 may be deposited using a number of techniques including, for example, sputtering, ion beam evaporation, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, molecular beam epitaxy, laser ablation, and the like. . In one example, seed layer 702 is deposited on the substrate using one of these techniques, and alloy layer 706 is deposited on seed layer 702 using the same or different techniques. And the cap layer 704 is deposited on the alloy layer 706 using any of those techniques.

シード層702およびキャップ層704の利用は、単一膜の合金のアニーリング、シード層702だけを備えた合金のアニーリング、またはキャップ層704だけを備えた合金のアニーリングと比較して、有利かもしれない。図8A〜図8Dは1つのそのような利点を示す。これらのプロットにおいて示される重要な1つのパラメーターは合金の保磁力である。保磁力は、磁気モーメントがゼロと等しい磁界、または磁気モーメント−磁界曲線が磁界軸(x軸)と交差する点である。面内保磁力は、原子が規則相構成へ規則付けられる程度、および合金における磁気異方性の程度を示す。すなわち、より高い面内保磁力は、より大きな磁気異方性を備えたより高規則性合金を示す。   Utilization of seed layer 702 and cap layer 704 may be advantageous compared to annealing a single film alloy, annealing an alloy with only seed layer 702, or annealing an alloy with only cap layer 704. . Figures 8A-8D illustrate one such advantage. One important parameter shown in these plots is the coercivity of the alloy. The coercive force is a magnetic field having a magnetic moment equal to zero or a point where a magnetic moment-magnetic field curve intersects the magnetic field axis (x-axis). In-plane coercivity indicates the degree to which atoms are ordered into a regular phase configuration and the degree of magnetic anisotropy in the alloy. That is, a higher in-plane coercivity indicates a more ordered alloy with greater magnetic anisotropy.

たとえば、図8Aは、印加磁界に応じたFePt合金の磁気モーメントを示す。図8AのFePt合金は、アニーリング前において、約38at.%Ptおよび約62at.%Feを含み、約300℃の温度で約4時間アニーリングされた。理解できるように、曲線801および802の保磁力の絶対値の平均により計算された面内保磁力は、約1420Oeである。図8Bは、次いで、Ptシード層702とともに形成された、図8Aの合金と同じ組成のFePt合金を示す。図8Bにおけるサンプルは、図8Aのサンプルと同様に、約300℃の温度で約4時間アニーリングされた。図8Bのサンプルは、曲線803および804の保磁力の絶対値の平均により計算されて、約2400Oeの面内保磁力を示す。   For example, FIG. 8A shows the magnetic moment of the FePt alloy as a function of the applied magnetic field. The FePt alloy of FIG. 8A is about 38 at. % Pt and about 62 at. Annealed at about 300 ° C. for about 4 hours with% Fe. As can be seen, the in-plane coercivity calculated by averaging the absolute values of the coercivity of curves 801 and 802 is about 1420 Oe. FIG. 8B shows an FePt alloy of the same composition as the alloy of FIG. 8A, then formed with a Pt seed layer 702. The sample in FIG. 8B was annealed at a temperature of about 300 ° C. for about 4 hours, similar to the sample of FIG. 8A. The sample of FIG. 8B shows an in-plane coercivity of about 2400 Oe, calculated by averaging the absolute values of the coercivity of curves 803 and 804.

図8Cは、再び、アニーリング前において、約38at.%Ptおよび約62at.%Feを含む、FePt合金サンプルからの結果を示す。サンプルはPtのキャップ層704とともに約300℃の温度で約4時間アニーリングされた。サンプルは、曲線805および806の保磁力の絶対値の平均により計算されて、図8Bの合金と同様に、約2200Oeに面内保磁力を示す。   FIG. 8C again shows that approximately 38 at. % Pt and about 62 at. Results from FePt alloy samples containing% Fe are shown. The sample was annealed with a Pt cap layer 704 at a temperature of about 300 ° C. for about 4 hours. The sample is calculated by averaging the absolute values of the coercivity of curves 805 and 806 and exhibits an in-plane coercivity at about 2200 Oe, similar to the alloy of FIG. 8B.

図8Dは、次いで、アニーリング前において、約38at.%Ptおよび約62at.%Feを含み、Ptシード層702およびPtキャップ層704とともに形成され、約4時間、約300℃の温度でアニーリングされた、FePt合金サンプルからの結果を示す。サンプルは、曲線807および808の保磁力の絶対値の平均により計算されて、約5100Oeの面内保磁力を示し、それは、図8A〜図8Cに示されるサンプルのうちのどれよりも有意に高い。どのような理論によっても拘束されることは望まないが、現在利用可能なデータは、この効果はシード層702/合金層706界面およびキャップ層704/合金層706界面の両方で生じる相互拡散によることを示し、それはFeおよびPt原子をL10相構成に規則化することを促進する。 FIG. 8D then shows that approximately 38 at. % Pt and about 62 at. FIG. 4 shows the results from a FePt alloy sample containing% Fe, formed with a Pt seed layer 702 and a Pt cap layer 704, and annealed at a temperature of about 300 ° C. for about 4 hours. The sample is calculated by averaging the absolute values of the coercivity of curves 807 and 808 and exhibits an in-plane coercivity of about 5100 Oe, which is significantly higher than any of the samples shown in FIGS. 8A-8C. . While not wishing to be bound by any theory, currently available data indicate that this effect is due to interdiffusion occurring at both the seed layer 702 / alloy layer 706 interface and the cap layer 704 / alloy layer 706 interface. Which promotes the ordering of Fe and Pt atoms into the L1 0 phase configuration.

いくつかの実施例では、シード層702およびキャップ層704は、中間合金層706の中にない成分を含んでもよい。たとえば、1つの実施例では、シード層702および/またはキャップ層704は銀を含み、その一方で合金層706はFePt合金を含む。   In some embodiments, seed layer 702 and cap layer 704 may include components that are not in intermediate alloy layer 706. For example, in one embodiment, seed layer 702 and / or cap layer 704 include silver, while alloy layer 706 includes a FePt alloy.

図9A〜図9Cは、異なるシード層702およびキャップ層704組成とともに形成された3つのFePt合金に対する磁気モーメント対磁界のプロットである。図9Aが示すように、アニーリング前において、約38at.%Ptおよび約62at.%Feを含み、銀のシード層702および銀のキャップ層704を備えたFePt合金を約4時間約300℃でアニーリングして、約200Oeの比較的低い面内保磁力を備えたFePt合金を生産する。図9Bは、同じ条件でアニーリングされた後における、銀のシード層702および白金キャップ層704とともに形成された図9Aと同じ組成のFePt合金の応答を示す。面内保磁力は、はるかにより高く、約1300Oeである。図9Cは、次いで、同じ条件でアニーリングされた後における、白金シード層702および銀のキャップ層704とともに形成された図9Aと同じ組成のFePt合金の応答を示す。このサンプルの面内保磁力は約2300Oeである。これらの保磁力は、Ptシード層702およびPtキャップ層704とともに形成された、図8Dにおいて示されるサンプルの保磁力よりはるかに低い。   9A-9C are plots of magnetic moment versus magnetic field for three FePt alloys formed with different seed layer 702 and cap layer 704 compositions. As shown in FIG. 9A, before annealing, about 38 at. % Pt and about 62 at. An FePt alloy containing% Fe and having a silver seed layer 702 and a silver cap layer 704 is annealed at about 300 ° C. for about 4 hours to produce a FePt alloy with a relatively low in-plane coercivity of about 200 Oe. To do. FIG. 9B shows the response of an FePt alloy of the same composition as FIG. 9A formed with a silver seed layer 702 and a platinum cap layer 704 after annealing under the same conditions. The in-plane coercivity is much higher, about 1300 Oe. FIG. 9C shows the response of a FePt alloy of the same composition as FIG. 9A formed with platinum seed layer 702 and silver cap layer 704, after being annealed under the same conditions. The in-plane coercivity of this sample is about 2300 Oe. These coercive forces are much lower than the coercivity of the sample shown in FIG. 8D formed with the Pt seed layer 702 and the Pt cap layer 704.

シード層702およびキャップ層704は、さらに、中間合金層706において低比率(つまり50at.%未満)で存在する成分、または中間合金層706において高比率(つまり50at.%を超える)で存在する成分のどちらかを含んでもよい。中間合金層706において低比率で存在する成分を含むシード層702およびキャップ層704を利用することはいくつかの実施例において有利かもしれない。たとえば、高比率のFeを含むL10FePt合金を生産するために、Ptシード層702およびPtキャップ層704が使用されてもよい。別の例として、高比率のPtを含むL10FePt合金を生産するために、Feシード層702およびFeキャップ層704が使用されてもよい。 The seed layer 702 and the cap layer 704 are further components that are present in a low proportion (ie, less than 50 at.%) In the intermediate alloy layer 706 or components that are present in a high proportion (ie, greater than 50 at.%) In the intermediate alloy layer 706. Either of these may be included. Utilizing a seed layer 702 and a cap layer 704 that include components present in a low proportion in the intermediate alloy layer 706 may be advantageous in some embodiments. For example, a Pt seed layer 702 and a Pt cap layer 704 may be used to produce an L1 0 FePt alloy containing a high proportion of Fe. As another example, a Fe seed layer 702 and a Fe cap layer 704 may be used to produce an L1 0 FePt alloy containing a high proportion of Pt.

中間合金層706において低比率で存在する成分を含むシード層702およびキャップ層704を利用する結果、シード層702およびキャップ層704のその成分は合金層706へ拡散し、一方、他方の成分(合金層706に高比率で存在する成分)は合金層706からシード層702およびキャップ層704に拡散する。この2成分拡散の結果、開始合金の50:50比により近い組成を備えた合金に帰着する。2成分拡散は、さらに、L10相への相転移を生じさせるのに必要である原子の再規則化を促進する。 As a result of utilizing the seed layer 702 and cap layer 704 that contain components present in a low proportion in the intermediate alloy layer 706, the components of the seed layer 702 and cap layer 704 diffuse into the alloy layer 706, while the other component (alloy) The components present in the layer 706 in a high ratio) diffuse from the alloy layer 706 to the seed layer 702 and the cap layer 704. This two component diffusion results in an alloy with a composition closer to the 50:50 ratio of the starting alloy. 2-component spreading further to promote re-ordering of the atoms which are required to produce the phase transition to the L1 0 phase.

図10A〜図10Dは、アニーリング前において、約36at.%Feおよび約64at.%Ptを含む一連のサンプルを、約4時間約300℃の温度でアニーリングした後のものを示す。図10Aは、Ptシード層702およびPtキャップ層704とともに形成されたサンプルに対する磁気モーメント対磁界のプロットを示す。サンプルは低い面内保磁力を示して、原子の貧弱な規則化および低い異方性を示す。図10Bは、Ptシード層702およびFeキャップ層704とともに形成された同様の合金の応答を示す。面内保磁力はより大きく、約700Oeであり、それは、Ptシード層702およびキャップ層704とともに形成されたサンプルに対してよりも、FeおよびPt原子のL10相構成へのよりよい規則化を示す。図10Cは、Feシード層702およびPtキャップ層704とともに形成された別の同様の合金の応答のプロットである。面内保磁力は、約600Oeであり、図10Bにおいて示されるサンプルのそれと同様である。 10A to 10D show that about 36 at. % Fe and about 64 at. A series of samples containing% Pt is shown after annealing at a temperature of about 300 ° C. for about 4 hours. FIG. 10A shows a plot of magnetic moment versus magnetic field for a sample formed with a Pt seed layer 702 and a Pt cap layer 704. The sample exhibits a low in-plane coercivity, poor atomic ordering and low anisotropy. FIG. 10B shows the response of a similar alloy formed with the Pt seed layer 702 and the Fe cap layer 704. The in-plane coercivity is larger, about 700 Oe, which provides better ordering of the Fe and Pt atoms into the L1 0 phase configuration than for the sample formed with the Pt seed layer 702 and the cap layer 704. Show. FIG. 10C is a plot of the response of another similar alloy formed with the Fe seed layer 702 and the Pt cap layer 704. The in-plane coercivity is about 600 Oe, similar to that of the sample shown in FIG. 10B.

図10Dは、Feシード層702およびFeキャップ層704とともに形成された合金の応答を示す。面内保磁力は、実質的により高く、約1500Oeであり、合金層706のFeおよびPt原子のL10相構成へのよりよい規則化およびより高い高異方性を示す。 FIG. 10D shows the response of the alloy formed with Fe seed layer 702 and Fe cap layer 704. Plane coercivity is substantially higher, about 1500 Oe, indicating a better ordering and higher high anisotropy to the L1 0 phase structure of Fe and Pt atoms of the alloy layer 706.

図9A〜図9Cおよび図10A〜図10Dで示される結果は、シード層702およびキャップ層704の組成が合金層706の規則相構成の形成において重要な役割を果たすことを示しており、それは合金706の保磁力によって示されている。たとえば、図9A〜図9Cは、アニーリング工程は、シード層702およびキャップ層704が合金層706の成分を含む場合に合金層706に高異方性を有する規則相構成をより有効に生じさせることを示唆する。図10A〜図10Dは、次いで、アニーリング工程は、シード層702およびキャップ層704が合金層706に低比率で存在する成分を含む場合に高異方性を有する規則相構成の形成においてさらにより有効であることを示す。   The results shown in FIGS. 9A-9C and 10A-10D show that the composition of seed layer 702 and cap layer 704 plays an important role in forming the ordered phase configuration of alloy layer 706, which is This is indicated by a coercivity of 706. For example, FIGS. 9A-9C show that the annealing process more effectively produces a regular phase configuration having high anisotropy in the alloy layer 706 when the seed layer 702 and the cap layer 704 include components of the alloy layer 706. To suggest. 10A-10D show that the annealing process is then even more effective in forming ordered phase configurations with high anisotropy when the seed layer 702 and cap layer 704 contain components present in a low proportion in the alloy layer 706. Indicates that

シード層702およびキャップ層704の使用は、高異方性を有する規則相構成の形成を促進するよう意図される。どのような理論によっても拘束されることは望まないが、シード層702およびキャップ層704は、合金成分、ならびにシード層702およびキャップ層704の成分の、シード層702および中間合金層706の界面、ならびにキャップ層704および合金層706の界面での相互拡散を増強するかもしれない。この界面での成分の改善された相互拡散は、合金層706全体の規則化を改善するかもしれず、さらに、合金層706の組成をより化学量論的な成分比へ向かわせるかもしれない。これは、L10相構成、L12相構成などのような高異方性を有する規則相構成を含む合金に帰着する。 The use of seed layer 702 and cap layer 704 is intended to facilitate the formation of ordered phase structures having high anisotropy. Although not wishing to be bound by any theory, the seed layer 702 and the cap layer 704 are alloy components and the interface of the seed layer 702 and the cap layer 704 component of the seed layer 702 and the intermediate alloy layer 706, And may enhance interdiffusion at the interface of the cap layer 704 and the alloy layer 706. This improved interdiffusion of components at this interface may improve the overall ordering of the alloy layer 706 and may further direct the composition of the alloy layer 706 to a more stoichiometric component ratio. This results in alloys containing ordered phase configurations with high anisotropy such as L1 0 phase configuration, L1 2 phase configuration, and the like.

シード層702およびキャップ層704の使用によって提供される増強された相互拡散のため、高保磁力合金がはるかに低いアニーリング温度で形成され得る。たとえば、FePtL10合金は、約6時間以内で約250℃から約400℃までの範囲の温度で多層構造700をアニーリングすることにより生産されてもよい。好ましくは、多層構造700は、約250℃から約350℃までの温度で、より好ましくは約300℃でアニーリングされてもよい。いくつかの実施例では、アニーリングは、好ましくは約4時間であってもよい。 Due to the enhanced interdiffusion provided by the use of seed layer 702 and cap layer 704, a high coercivity alloy can be formed at a much lower annealing temperature. For example, FePtL1 0 alloy may be produced by annealing a multi-layered structure 700 at a temperature in the range of about 250 ° C. within about 6 hours to about 400 ° C.. Preferably, the multilayer structure 700 may be annealed at a temperature from about 250 ° C. to about 350 ° C., more preferably at about 300 ° C. In some embodiments, the annealing may preferably be about 4 hours.

より低い温度でのアニーリングは、より高温度でのアニーリングと比較して、合金におけるグレインの成長を制限するかもしれない。これは、たとえば、磁気記憶媒体において使用されることになっている磁性材料に対して特に望ましいかもしれない。なぜなら、データ密度は磁性材料のグレインサイズと関係があるからである。   Lower temperature annealing may limit grain growth in the alloy as compared to higher temperature annealing. This may be particularly desirable, for example, for magnetic materials that are to be used in magnetic storage media. This is because the data density is related to the grain size of the magnetic material.

低温アニーリングによって生じる、合金の規則化および異方性の量、ならびにしたがって保磁力は、合金層706におけるFeおよびPtの相対量にも依存する。図11A〜図11Cは、3つの合金組成に関する、Ptシード層702およびキャップ層704とともに約300℃で約4時間アニーリングされた後の磁気モーメント対磁界のプロットである。たとえば、図11Aは、アニーリング前において約62at.%Feおよび約38at.%Ptを含む合金の応答を示す。図8Dにおけるように、曲線1101および1102の保磁力の絶対値の平均により計算された面内保磁力は、約5100Oeであると分かった。図11Bは、アニーリング前において約70at.%Feおよび約30at.%Ptを含む合金の応答を示す。曲線1103および1104の保磁力の絶対値の平均により計算された面内保磁力は約4000Oeであると分かった。最後に、図11Cは、アニーリング前において約77at.%Feおよび約23at.%Ptを含む合金の応答を示す。曲線1105および1106の保磁力の絶対値の平均により計算された面内保磁力は約1200Oeであると分かった。これらの結果は、Fe含有量が増加するとともにFePt合金の保磁力が減少することを示す。どのような理論によっても拘束されることは望まないが、減少した保磁力は、FePt合金のL10相構成への規則化の減少によると考えられる。 The amount of alloy ordering and anisotropy, and thus the coercivity, caused by low temperature annealing also depends on the relative amounts of Fe and Pt in the alloy layer 706. FIGS. 11A-11C are plots of magnetic moment versus magnetic field after annealing with a Pt seed layer 702 and cap layer 704 at about 300 ° C. for about 4 hours for three alloy compositions. For example, FIG. 11A shows that about 62 at. % Fe and about 38 at. The response of an alloy containing% Pt is shown. As shown in FIG. 8D, the in-plane coercivity calculated by averaging the absolute values of the coercivity of the curves 1101 and 1102 was found to be about 5100 Oe. FIG. 11B shows that about 70 at. % Fe and about 30 at. The response of an alloy containing% Pt is shown. The in-plane coercivity, calculated by averaging the absolute values of the coercivity of curves 1103 and 1104, was found to be about 4000 Oe. Finally, FIG. 11C shows that approximately 77 at. % Fe and about 23 at. The response of an alloy containing% Pt is shown. The in-plane coercivity, calculated by averaging the absolute values of the coercivity of curves 1105 and 1106, was found to be about 1200 Oe. These results indicate that the Fe content increases and the coercivity of the FePt alloy decreases. What While not wishing to be bound by theory, decreased coercivity is believed to be due to reduction in the ordering of the L1 0 phase structure of FePt alloy.

図12Aおよび図12Bは、アニーリング前後におけるPt−FePt−Pt多層構造の透過型電子顕微鏡(TEM)顕微鏡写真をそれぞれ示す。図12Aの下部および上部のより暗い帯は、それぞれPtシード層1202aおよびキャップ層1204aであり、一方、より明るい中間層1206aはFePt合金である。約300℃で約4時間アニーリングされた後、Pt層1202b、1204bから中間層1206bへの転移はそれほど明確ではなくなり、層1206bそれ自体はより一様な影であり、より一様な相構造の形成を暗示する。   12A and 12B show transmission electron microscope (TEM) micrographs of the Pt—FePt—Pt multilayer structure before and after annealing, respectively. The darker bands at the bottom and top of FIG. 12A are the Pt seed layer 1202a and cap layer 1204a, respectively, while the brighter intermediate layer 1206a is FePt alloy. After annealing at about 300 ° C. for about 4 hours, the transition from the Pt layers 1202b, 1204b to the intermediate layer 1206b is less obvious, and the layer 1206b itself is a more uniform shadow and has a more uniform phase structure. Implies formation.

図13Aおよび図13Bは、図12Aおよび図12Bにおいて示されるサンプルに類似のサンプルに対する組成対深さの例示的プロットを示す。図13Aは、純粋なPt層1302a、1304aを、表面、および約200〜250Åの深さで示す。中間領域1306aは、約50Åから約200Åまでで、約60at.%Feおよび約40at.%Ptを含む合金を含む。約4時間約300℃の温度でアニーリングされた後に、サンプルは再度測定され、図13Bにおいて示されるプロットが生じた。理解され得るように、Ptは、純粋なPt層の両方からFePt合金へ拡散した。したがって、層1302bおよび1304bのPt含有量は約95at.%まで落ち、FePtの合金の中間領域1306bのPt含有量は、約45at.%まで上がった。さらに、図示されないが、相構成はFCCからL10に変わった。 13A and 13B show an exemplary plot of composition versus depth for a sample similar to the sample shown in FIGS. 12A and 12B. FIG. 13A shows a pure Pt layer 1302a, 1304a at the surface and a depth of about 200-250 inches. The intermediate region 1306a is about 50 to about 200 inches and has a width of about 60 at. % Fe and about 40 at. Including alloys containing% Pt. After annealing at a temperature of about 300 ° C. for about 4 hours, the sample was measured again, resulting in the plot shown in FIG. 13B. As can be seen, Pt diffused from both pure Pt layers into the FePt alloy. Therefore, the Pt content of layers 1302b and 1304b is about 95 at. %, The Pt content in the intermediate region 1306b of the FePt alloy is about 45 at. It rose to%. Furthermore, although not shown, the phase structure has changed from FCC to L1 0.

図14は、約64at.%Feおよび約36at.%Ptを含むFePt二元合金の磁気応答のプロットを示す。サンプルは磁気応答の測定に先立って約4時間の間約300℃の温度でアニーリングされており、Ptシード層およびPtキャップ層とともに形成された。合金は、約9130Oeの面内保磁力を示す。   FIG. 14 shows about 64 at. % Fe and about 36 at. 2 shows a plot of the magnetic response of a FePt binary alloy containing% Pt. The sample was annealed at a temperature of about 300 ° C. for about 4 hours prior to measuring the magnetic response and formed with a Pt seed layer and a Pt cap layer. The alloy exhibits an in-plane coercivity of about 9130 Oe.

上記の方法によって形成されたL10相構成を備えたFePt合金は、ハードディスク読取ヘッドのために望ましいバイアス磁石を形成してもよい。L10FePt合金は、所望の磁化配向で自由層にバイアスをかけるよう好適に高い保磁力および磁気モーメントを有する。さらに、合金におけるFeおよびPtの相対量は、バイアス磁石に所望の特性をあたえるよう設計されてもよい。たとえば、より高いFe含有量をともなう合金の形成は、より高い飽和磁化に到るが、より低い保磁力に到る。反対に、より高いPt含有量をともなう合金の形成は、より低い飽和磁化に到るが、より高い保磁力に到る。 FePt alloy with an L1 0 phase structure formed by the above method, may form a desired bias magnet for a hard disk read head. The L1 0 FePt alloy preferably has a high coercivity and magnetic moment to bias the free layer with the desired magnetization orientation. Furthermore, the relative amounts of Fe and Pt in the alloy may be designed to give the bias magnet the desired properties. For example, the formation of alloys with higher Fe content leads to higher saturation magnetization but lower coercivity. Conversely, the formation of an alloy with a higher Pt content leads to a lower saturation magnetization but a higher coercivity.

バイアス磁石は、アニーリング前において、約80at.%Feおよび約20at.%Ptから約30at.%Feおよび約70at.%Pt、好ましくは、約65at.%Feおよび約35at.%Ptから約40at.%Feおよび約60at.%Ptを含んでもよい。   The bias magnet is approximately 80 at. % Fe and about 20 at. % Pt to about 30 at. % Fe and about 70 at. % Pt, preferably about 65 at. % Fe and about 35 at. % Pt to about 40 at. % Fe and about 60 at. % Pt may also be included.

FePtバイアス磁石は、ハードディスク読取ヘッドの形状に少なくとも部分的に依存する厚みを有してもよい。たとえば、現在のハードディスク読取ヘッドのシールドからシールドの距離は約150Åから約700Åの範囲に亘ってもよい。したがって、多層構造700の厚みは約700Åまでの厚みであってもよい。いくつかの好ましい実施例では、シード層702およびキャップ層704は、各々、約200Åまで、より好ましくは約25Åから約125Åまでの範囲の厚みを含む。中間合金層706は、約400Åまで、好ましくは約100Å〜300Åの厚みを含んでいてもよい。   The FePt bias magnet may have a thickness that depends at least in part on the shape of the hard disk read head. For example, current hard disk read head shield-to-shield distances may range from about 150 mm to about 700 mm. Accordingly, the thickness of the multilayer structure 700 may be up to about 700 mm. In some preferred embodiments, seed layer 702 and cap layer 704 each include a thickness in the range of up to about 200 mm, more preferably from about 25 mm to about 125 mm. The intermediate alloy layer 706 may include a thickness of up to about 400 mm, preferably about 100 to 300 mm.

バイアス磁石は、読取ヘッド(たとえば読取ヘッド200)の製造の1ステップとして読取ヘッドに形成され、読取ヘッド全体を、その後、L10相構成を形成するのに必要な低温アニーリングに晒してもよい。アニーリングの温度は読取ヘッド(たとえばセンサ218)の残りの部分の性能に影響しないよう十分に低い。 Bias magnet is formed in the read head as a step in the manufacturing of the readhead (e.g. read head 200), the entire read head, then, may be exposed to a low temperature anneal required to form a L1 0 phase constitution. The annealing temperature is sufficiently low so as not to affect the performance of the rest of the read head (eg, sensor 218).

この開示のL10相構成FePt合金は、異なる組成の多層をさらに含んでいてもよい。たとえば、合金はPtに富んだ層およびFeに富んだ層を含んでいてもよい。異なる組成の多層を含むことは、バイアス磁石によって生じた磁界、ならびにしたがってセンサの自由層および他の層にあたえられるバイアスのさらなる調整を可能にするだろう。 The L1 0 phase constituent FePt alloy of this indication may further contain the multilayer of a different composition. For example, the alloy may include a Pt rich layer and an Fe rich layer. Including multiple layers of different compositions will allow further adjustment of the magnetic field generated by the bias magnet, and thus the bias applied to the free and other layers of the sensor.

たとえば、多くの実施例では、最小のバイアスが基準層およびピンド層上にある状態で、比較的高いバイアスを自由層上に有することが望ましいだろう。これを達成するために、図15に示されるように、バイアス磁石は、Feに富んだ層1506を自由層1512にほぼ隣接して含み、Feにそれほど富んでいない層1504を、トンネル障壁層1514、基準層1516および/またはピンド層1518にほぼ隣接して含んでもよい。Feに富んだ層1506は、磁束線1508によって表わされる十分に大きな磁界を生じさせて、自由層1512にバイアスをかけ、一方、Feにそれほど富んでいない層1504は高い保磁力を所有するが、磁束線1510によって表わされる比較的より弱い磁界を生じ、したがって、基準層1516およびピンド層1518に同じように強く影響しない。バイアス磁石1500は、さらに、Ptシード層1502およびPtキャップ層1520を含み、それらは、上に記載されるように、Feにそれほど富んでいない層1504およびFeに富んだ層1506におけるL10相構成の形成を可能にする。 For example, in many embodiments it may be desirable to have a relatively high bias on the free layer, with a minimum bias on the reference and pinned layers. To accomplish this, as shown in FIG. 15, the bias magnet includes a Fe-rich layer 1506 substantially adjacent to the free layer 1512 and a Fe-rich layer 1504, the tunnel barrier layer 1514. , May be included substantially adjacent to reference layer 1516 and / or pinned layer 1518. Fe rich layer 1506 creates a sufficiently large magnetic field represented by magnetic flux lines 1508 to bias free layer 1512, while less Fe rich layer 1504 possesses a high coercivity, It produces a relatively weaker magnetic field represented by the magnetic flux lines 1510 and therefore does not affect the reference layer 1516 and the pinned layer 1518 equally strongly. Bias magnet 1500 further includes a Pt seed layer 1502 and a Pt cap layer 1520, which are L1 0 phase configurations in Fe less rich layer 1504 and Fe rich layer 1506, as described above. Enables the formation of

さらに、規則化相構成合金を生産する方法は、他の材料の合金に拡張されてもよい。たとえば、シード層およびキャップ層を使用する方法は、高異方性磁性材料を必要とする適用例での使用のためにL10相CoPt合金を生産するために使用されてもよい。さらに、この方法は、反強磁性体として使用されるために、L12相構成IrMn3またはPtMn3材料を生産するために使用されてもよい。 Furthermore, the method of producing ordered phase constituent alloys may be extended to alloys of other materials. For example, a method of using the seed layer and the cap layer may be used to produce an L1 0 phase CoPt alloy for use in applications requiring high anisotropic magnetic material. In addition, this method may be used to produce L1 2 phase configured IrMn 3 or PtMn 3 materials for use as antiferromagnetic materials.

上に記載されているように、いくつかの実施例では、バイアス磁石は、シード層とキャップ層との間に複数の層(多層積層体)を含んでいてもよい。多層積層体はバイアス磁石に1つ以上の特性をあたえてもよい。たとえば、いくつかの実施例では、シード層、キャップ層、およびシード層とキャップ層との間の多層積層体を含む、バイアス磁石を、低減された温度でアニーリングして、規則相、たとえばL10相への相転移を引き起こしてもよい。そのような実施例では、個々の層の組成は異なってもよく、隣接層間の組成の差は、1つの層の1つ以上の成分の隣接層への、およびその逆の拡散に帰着してもよい。そのような拡散は、規則化相の形成を促進し、単一の中間合金層を含むバイアス磁石と比較して、規則化相を生じさせるために用いられてもよいアニーリング温度を下げるだろう。たとえば、いくつかの実施例では、シード層、キャップ層、およびシード層とキャップ層との間の多層積層体から形成された、バイアス磁石は、約200℃から約500℃までの温度で規則相を形成するためにアニーリングされてもよい。他の実施例では、バイアス磁石は、約200℃から約300℃の温度、または約280℃の温度で規則化相を形成するためにアニーリングされてもよい。いくつかの例においては、層は交互する組成、たとえば、交互するPtに富んだ層およびFeに富んだ層を含んでもよい。 As described above, in some embodiments, the bias magnet may include multiple layers (multilayer stack) between the seed layer and the cap layer. The multilayer stack may provide the bias magnet with one or more characteristics. For example, in some embodiments, a bias magnet, including a seed layer, a cap layer, and a multilayer stack between the seed layer and the cap layer, is annealed at a reduced temperature to provide a regular phase, eg, L1 0. It may cause a phase transition to the phase. In such an embodiment, the composition of the individual layers may be different, and the difference in composition between adjacent layers results in diffusion of one or more components of one layer to the adjacent layer and vice versa. Also good. Such diffusion will facilitate the formation of the ordered phase and will lower the annealing temperature that may be used to produce the ordered phase compared to a bias magnet that includes a single intermediate alloy layer. For example, in some embodiments, the bias magnet, formed from a seed layer, a cap layer, and a multilayer stack between the seed layer and the cap layer, has a regular phase at a temperature from about 200 ° C. to about 500 ° C. May be annealed to form. In other examples, the bias magnet may be annealed to form the ordered phase at a temperature of about 200 ° C. to about 300 ° C., or a temperature of about 280 ° C. In some examples, the layers may include alternating compositions, eg, alternating Pt-rich layers and Fe-rich layers.

他の例においては、多層積層体の層は、組成傾斜、すなわち1つ以上の方向に沿って変化する組成を有する、バイアス磁石に帰着する組成を有してもよい。シード層、キャップ層、およびシード層とキャップ層との間の多層積層体を含む、バイアス磁石は、バイアス磁石の少なくとも一方向において変化する磁気モーメントおよび/または保磁力をあたえてもよい。磁気モーメントおよび/または保磁力は、バイアス磁石の組成に依存してもよい。このように、1つ以上の方向に沿って変化する組成を有する、バイアス磁石は、1つ以上の方向に沿って変化する磁気モーメントおよび/または保磁力を有する、バイアス磁石に帰着してもよい。たとえばPtリッチからFeリッチへの組成傾斜を有するバイアス磁石は、磁気モーメント傾斜、保磁力傾斜、または両方を有してもよい。   In other examples, the layers of the multi-layer stack may have a composition resulting in a bias magnet having a composition gradient, ie, a composition that varies along one or more directions. A bias magnet, including a seed layer, a cap layer, and a multilayer stack between the seed layer and the cap layer, may provide a magnetic moment and / or coercivity that varies in at least one direction of the bias magnet. The magnetic moment and / or coercivity may depend on the composition of the bias magnet. Thus, a bias magnet having a composition that varies along one or more directions may result in a bias magnet having a magnetic moment and / or coercivity that varies along one or more directions. . For example, a bias magnet having a composition gradient from Pt-rich to Fe-rich may have a magnetic moment gradient, a coercivity gradient, or both.

図16Aは、シード層1602、キャップ層1612、およびシード層1602とキャップ層1612との間の多層積層体1604を含んでいてもよい、例示的な、バイアス磁石1600を示す。図16Aおよび図16Bにおいて示される実施例では、多層積層体1604は、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610を含む。他の実施例では、多層積層体1604はより多くまたはより少ない層を含んでいてもよい。   FIG. 16A shows an exemplary bias magnet 1600 that may include a seed layer 1602, a cap layer 1612, and a multilayer stack 1604 between the seed layer 1602 and the cap layer 1612. In the example shown in FIGS. 16A and 16B, the multilayer stack 1604 includes a first layer 1606, a second layer 1608 and a third layer 1610. In other examples, the multi-layer stack 1604 may include more or fewer layers.

一般に、シード層1602およびキャップ層1612は、上に記載された少なくとも1つの成分を含んでいてもよい。たとえば、シード層1602および/またはキャップ層1612は、Pt族金属、Fe、Mn、Ir、Coなどの少なくとも1つを含んでいてもよい。Pt族金属は、Pt、Pd、Ir、RhおよびRuの少なくとも1つを含んでいてもよい。いくつかの実施例では、シード層1602およびキャップ層1612の少なくとも1つは、Fe、Mn、Ir、Co、Pt族金属などのうちの少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。シード層1602およびキャップ層1612は同じ成分を含んでいてもよく、または、シード層1602およびキャップ層1612は異なる成分を含んでもよい。   In general, seed layer 1602 and cap layer 1612 may include at least one component as described above. For example, the seed layer 1602 and / or the cap layer 1612 may include at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, Co, and the like. The Pt group metal may contain at least one of Pt, Pd, Ir, Rh, and Ru. In some embodiments, at least one of the seed layer 1602 and the cap layer 1612 may include at least two alloys of Fe, Mn, Ir, Co, Pt group metals, and the like. Seed layer 1602 and cap layer 1612 may include the same components, or seed layer 1602 and cap layer 1612 may include different components.

同様に、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610は各々、Pt族金属、Fe、Mn、Ir、Coなどの少なくとも1つを含んでもよい。いくつかの実施例では、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の少なくとも1つは、少なくとも2つの成分の合金を含んでもよい。第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の各々は、同じ成分、同じ成分の合金、異なる成分、または異なる成分の合金を含んでもよい。いくつかの実施例では、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610は、同様の成分を含み、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の少なくとも1つは、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の少なくとも1つの他のものと異なる組成(たとえば異なる割合の同じ成分)を含む。   Similarly, the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 may each include at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, Co, and the like. In some embodiments, at least one of the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 may include an alloy of at least two components. Each of the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 may include the same component, the same component alloy, a different component, or a different component alloy. In some embodiments, the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 include similar components, and the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 At least one includes a different composition (eg, different proportions of the same component) from at least one other of the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610.

図16Bは、バイアス磁石1600の1つの例の組成のプロットであり、100at.%Ptの組成から100at.%Feの組成まで延びる。図16Bは、アニーリングされる前(線1614、1616、1618、1620および1622)、およびアニーリングされた後(線1624)における、バイアス磁石1600の例示的組成を示す。図16Bに示されるように、シード層1602およびキャップ層1612は、線1614および線1622によってそれぞれ表わされるように、各々、約100at.%Pt含んでいてもよい。図16Bにおいては示されないが、シード層1602および/またはキャップ層1612は、Ptに加えて、またはPtの代わりに、他の成分を含んでもよい。さらに、シード層1602はいくつかの実施例においてはキャップ層1612とは異なっている組成を含んでもよい。   FIG. 16B is a plot of the composition of one example of a bias magnet 1600, 100 at. % Pt composition to 100 at. Extends to the composition of% Fe. FIG. 16B shows an exemplary composition of the bias magnet 1600 before being annealed (lines 1614, 1616, 1618, 1620 and 1622) and after being annealed (line 1624). As shown in FIG. 16B, seed layer 1602 and cap layer 1612 are each about 100 at.m, as represented by line 1614 and line 1622, respectively. % Pt may be included. Although not shown in FIG. 16B, seed layer 1602 and / or cap layer 1612 may include other components in addition to or in place of Pt. Further, the seed layer 1602 may include a composition that is different from the cap layer 1612 in some embodiments.

図16Bに戻って、線1616および線1620によってそれぞれ表わされるように、第1の層1606および第3の層1610は、シード層1602およびキャップ層1612より多くのFeを含んでもよい。他の実施例では、第1の層1606および第3の層1610は、線1616および線1620によって表わされる合金よりFeに富んだ合金またはFeにそれほど富んでいない合金を含んでいてもよい。次いで、線1618によって示されるように、第2の層1608は、最も大きな量のFeを含んでもよい。図16Bによれば、第2の層1608はPtとFeとの合金を含むが、他の実施例では、第2の層1608はFeのみを含んでいてもよく、または図16Bにおいて表わされる合金よりFeに富んだ合金またはFeにそれほど富んでいない合金を含んでいてもよい。図16Aおよび図16Bが示すように、バイアス磁石1600は、アニーリング前後の両方において、シード層1602およびキャップ層1612からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面1626に関して実質的に対称である組成プロファイルを有する。   Returning to FIG. 16B, the first layer 1606 and the third layer 1610 may include more Fe than the seed layer 1602 and the cap layer 1612, as represented by lines 1616 and 1620, respectively. In other examples, the first layer 1606 and the third layer 1610 may comprise an alloy richer in Fe or less rich in Fe than the alloy represented by the lines 1616 and 1620. Then, as indicated by line 1618, the second layer 1608 may include the largest amount of Fe. According to FIG. 16B, the second layer 1608 includes an alloy of Pt and Fe, but in other embodiments, the second layer 1608 may include only Fe or the alloy represented in FIG. 16B. More Fe rich alloys or less Fe rich alloys may be included. As shown in FIGS. 16A and 16B, the bias magnet 1600 is substantially symmetric with respect to a plane 1626 that is approximately equidistant from and substantially parallel to the seed layer 1602 and the cap layer 1612 both before and after annealing. Having a composition profile.

線1624によって示されるように、バイアス磁石1600のアニーリングは、アニーリングの前の組成プロファイルと比較して、ぼかされた、または滑らかにされた組成プロファイルに帰着してもよい。線1624が示すように、個々の層1602、1606、1608、1610および1612の成分は、アニーリング中に、バイアス磁石1600の隣接層間に拡散してもよい。たとえば、第1の層1606におけるFeの一部はシード層1602へ拡散してもよく、シード層1602からのPtは第1の層1606へ拡散してもよい。同様の拡散が、さらに他の隣接層間、たとえば、第1の層1606と第2の層1608との間、第2の層1608と第3の層1610との間、および第3の層1610とキャップ層1612との間で生じてもよい。バイアス磁石1600の隣接層間の成分の拡散は、より滑らかな、またはぼかされた組成傾斜に帰着してもよく、層の原子の、L10相構造のような規則化結晶構造への規則化を促進してもよい。図16Bは、丸められた段差を含み、完全には滑らかでない、アニーリング後の組成プロファイルを示すが(線1624)、他の実施例では、組成プロファイルはより滑らかであってもよいし、またはそれほど滑らかでなくてもよい。アニーリングの後の特定の組成プロファイルは、たとえば、アニーリング時間、アニーリング温度、層1602、1606、1608、1610および1612の厚み、層1602、1606、1608、1610および1612の組成などを含めて、多くのパラメーターの関数であってもよい。いずれにせよ、より滑らかなものおよびより滑らかでないもの両方の、他の組成プロファイルがこの開示によって企図される。 As indicated by line 1624, the annealing of the bias magnet 1600 may result in a blurred or smoothed composition profile compared to the composition profile prior to annealing. As line 1624 shows, the components of individual layers 1602, 1606, 1608, 1610 and 1612 may diffuse between adjacent layers of bias magnet 1600 during annealing. For example, part of Fe in the first layer 1606 may diffuse into the seed layer 1602, and Pt from the seed layer 1602 may diffuse into the first layer 1606. Similar diffusion may occur in other adjacent layers, for example, between the first layer 1606 and the second layer 1608, between the second layer 1608 and the third layer 1610, and the third layer 1610. It may occur between the cap layer 1612. Diffusion of components between adjacent layers of the biasing magnet 1600 may result in a smoother, or blurred composition gradient, the atomic layer ordering to ordering the crystal structure, such as L1 0 phase structure May be promoted. FIG. 16B shows a composition profile after annealing that includes rounded steps and is not completely smooth (line 1624), but in other examples, the composition profile may be smoother or less. It may not be smooth. Specific composition profiles after annealing can include many, including, for example, annealing time, annealing temperature, thickness of layers 1602, 1606, 1608, 1610 and 1612, composition of layers 1602, 1606, 1608, 1610 and 1612, etc. It may be a function of parameters. In any case, other composition profiles, both smoother and less smooth, are contemplated by this disclosure.

上に記載されるように、より高いパーセンテージのFeを含む、バイアス磁石1600は、より低いパーセンテージのFeを含む、バイアス磁石より、より高い磁気モーメントおよびより低い保磁力を有してもよい。同様に、より高いパーセンテージのFeを含む層は、より低いパーセンテージのFeを含む層より、より高い磁気モーメントおよびより低い保磁力を有してもよい。このように、第2の層1608は、第1の層1606、第3の層1610、シード層1602およびキャップ層1612より、より高い磁気モーメントおよびより低い保磁力を有してもよい。いくつかの実施例では、第2の層1608は、読取センサの自由層、たとえば自由層208(図2)とほぼ整列してもよく、シード層1602、第1の層1606、第3の層1610およびキャップ層1612は、センサの他の層、たとえばセンサ218(図2)の他の層に近接してもよい。これらのような実施例では、自由層208以外のセンサ218の層に影響を及ぼす磁界の強度は低減されてもよく、それはセンサ218の読取り性能を改善するだろう。たとえば、バイアス磁石1600およびセンサ218の、記載された整列は、センサの信号対ノイズ比を改善するだろう。   As described above, a bias magnet 1600 that includes a higher percentage of Fe may have a higher magnetic moment and a lower coercivity than a bias magnet that includes a lower percentage of Fe. Similarly, a layer containing a higher percentage of Fe may have a higher magnetic moment and a lower coercivity than a layer containing a lower percentage of Fe. As such, the second layer 1608 may have a higher magnetic moment and a lower coercivity than the first layer 1606, the third layer 1610, the seed layer 1602 and the cap layer 1612. In some embodiments, the second layer 1608 may be substantially aligned with the free layer of the read sensor, eg, the free layer 208 (FIG. 2), the seed layer 1602, the first layer 1606, the third layer. 1610 and cap layer 1612 may be proximate to other layers of the sensor, eg, other layers of sensor 218 (FIG. 2). In embodiments such as these, the strength of the magnetic field affecting the layers of the sensor 218 other than the free layer 208 may be reduced, which will improve the read performance of the sensor 218. For example, the described alignment of bias magnet 1600 and sensor 218 will improve the signal-to-noise ratio of the sensor.

シード層1602およびキャップ層1612の各々の厚みは約200Åまで、より好ましくは約25Åから約125Åまでの範囲であってもよい。多層積層体1604は、約400Åまでの、およびいくつかの実施例では、約100Å〜約300Åの総厚みを含んでいてもよい。第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610は、同様の厚みまたは異なる厚みを有してもよい。第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の各々の厚みは約50Åまで、およびいくつかの実施例では、約5Å〜約30Å、または約10Å〜約15Åの厚みであってもよい。   The thickness of each of the seed layer 1602 and cap layer 1612 may range up to about 200 mm, more preferably from about 25 mm to about 125 mm. Multi-layer laminate 1604 may include a total thickness of up to about 400 inches, and in some embodiments, from about 100 inches to about 300 inches. The first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 may have similar or different thicknesses. The thickness of each of the first layer 1606, the second layer 1608 and the third layer 1610 can be up to about 50 mm, and in some embodiments, about 5 mm to about 30 mm, or about 10 mm to about 15 mm thick. May be.

シード層1602、第1の層1606、第2の層1608、第3の層1610およびキャップ層1612は、たとえばスパッタリング、イオンビーム蒸着、化学蒸着法、物理蒸着法、分子線エピタキシー、レーザアブレーションなどを使用して形成されてもよい。層の各々は、同じ技術を使用して形成されてもよく、または、層の少なくとも1つは、層の少なくとも1つの他のものとは異なる技術によって形成されてもよい。   The seed layer 1602, the first layer 1606, the second layer 1608, the third layer 1610, and the cap layer 1612 are formed by sputtering, ion beam deposition, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, molecular beam epitaxy, laser ablation, or the like. It may be formed using. Each of the layers may be formed using the same technique, or at least one of the layers may be formed by a technique different from at least one other of the layers.

図16Aは3つの層1606、1608および1610を含む多層積層体1604を含む、バイアス磁石1600を示しているが、他の実施例では、多層積層体は2つの層または3つを超える層を含んでいてもよい。たとえば、図17Aにおいて示されるように、バイアス磁石1700は5つの層1706、1708、1710、1712および1714を含む多層積層体1704を含んでいてもよい。バイアス磁石1600に類似して、バイアス磁石1700の層は、バイアス磁石1700のアニーリング前後両方において、図17Bにおいて示されるように、シード層1702およびキャップ層1716からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面1734に関して実質的に対称である組成傾斜を生じさせてもよい。   Although FIG. 16A shows a bias magnet 1600 that includes a multilayer stack 1604 that includes three layers 1606, 1608, and 1610, in other embodiments, the multilayer stack includes two layers or more than three layers. You may go out. For example, as shown in FIG. 17A, the bias magnet 1700 may include a multilayer stack 1704 that includes five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714. Similar to the bias magnet 1600, the layers of the bias magnet 1700 are substantially equidistant from and substantially the same as the seed layer 1702 and the cap layer 1716, as shown in FIG. 17B, both before and after annealing of the bias magnet 1700. May produce a composition gradient that is substantially symmetric with respect to a plane 1734 that is parallel to.

図17Aおよび図17Bにおいて示されるように、5つの層1706、1708、1710、1712および1714の各々は、ほぼ同じ厚みを有してもよい。たとえば、図16Aおよび図16Bに関して上に記載されるように、5つの層1706、1708、1710、1712および1714の各々の厚みは約50Åまでであってもよい。他の例においては、5つの層1706、1708、1710、1712および1714の各々は、約5Å〜約30Å、または約10Å〜約15Åの厚みであってもよい。いくつかの実施例では、5つの層1706、1708、1710、1712および1714の少なくとも1つは、5つの層1706、1708、1710、1712および1714の少なくとも1つの他のものの厚みと異なる厚みを有してもよい。   As shown in FIGS. 17A and 17B, each of the five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714 may have approximately the same thickness. For example, as described above with respect to FIGS. 16A and 16B, the thickness of each of the five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714 may be up to about 50 mm. In other examples, each of the five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714 may be about 5 to about 30 inches, or about 10 to about 15 inches thick. In some embodiments, at least one of the five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714 has a thickness that is different from the thickness of at least one other of the five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714. May be.

図17Aおよび図17Bにおいて示される実施例では、シード層1702およびキャップ層1716は、約100at.%Ptを含む。他の実施例では、シード層1702およびキャップ層1716の少なくとも1つは、たとえばPd、Ir、RhまたはRuのような、別のPt族元素から形成されてもよく、または2つ以上のPt族元素の合金から形成されてもよく、またはPt族元素に加えて、もしくはその代替物として、少なくとも1つの元素を含んでもよい。たとえば、シード層1702およびキャップ層1716の少なくとも1つは、Mn、Co、Ir、Feなどの少なくとも1つを、Pt族元素に加えて、またはPt族元素の代わりに含んでもよい。   In the embodiment shown in FIGS. 17A and 17B, the seed layer 1702 and the cap layer 1716 are approximately 100 at. % Pt is included. In other examples, at least one of seed layer 1702 and cap layer 1716 may be formed from another Pt group element, such as, for example, Pd, Ir, Rh, or Ru, or two or more Pt groups It may be formed from an alloy of elements or may contain at least one element in addition to or as an alternative to the Pt group element. For example, at least one of the seed layer 1702 and the cap layer 1716 may include at least one of Mn, Co, Ir, Fe, etc. in addition to or instead of the Pt group element.

図17Bは、第1の層1706および第5の層1714を、PtとFeとの合金、およびより特には高比率のPtを含むPtおよびFeの合金、つまりPtに富んだ合金を含むものとして示す。他の実施例では、第1の層1706および第5の層1714の少なくとも1つは、より大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよく、または1つ以上の追加の元素を含んでいてもよく、または異なる元素の合金、たとえばPt族元素、Fe、Mn、Co、Irなどのうちの少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。さらに、図17Bは第1の層1706および第5の層1714をほぼ同じ組成を含むとして示しているが、他の実施例では、第1の層1706および第5の層1714は異なる組成を含んでいてもよい。他の実施例では、第1の層1706および第5の層1714の少なくとも1つは、高比率のFeを含む合金、つまりFeに富んだ合金を含んでいてもよい。   FIG. 17B illustrates that the first layer 1706 and the fifth layer 1714 include an alloy of Pt and Fe, and more particularly a Pt and Fe alloy containing a high proportion of Pt, ie an alloy rich in Pt. Show. In other examples, at least one of the first layer 1706 and the fifth layer 1714 may include higher atomic percentage Fe or lower atomic percentage Fe, or may include one or more additional elements. It may be included, or may include an alloy of different elements, for example, an alloy of at least two of Pt group elements, Fe, Mn, Co, Ir and the like. Further, although FIG. 17B shows the first layer 1706 and the fifth layer 1714 as including substantially the same composition, in other embodiments, the first layer 1706 and the fifth layer 1714 include different compositions. You may go out. In other examples, at least one of the first layer 1706 and the fifth layer 1714 may include an alloy that includes a high proportion of Fe, ie, an alloy rich in Fe.

図17Bは、さらに、第2の層1708および第4の層1712を、PtとFeとの合金、およびより特には高比率のFeを含むPtおよびFeの合金、つまりFeに富んだ合金を含むものとして示す。再び、他の実施例では、第2の層1708および第4の層1712の少なくとも1つは、より大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよく、または1つ以上の追加の元素を含んでいてもよく、または異なる元素の合金を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、第2の層1708および第4の層1712の少なくとも1つは、Feに富んだ合金でない合金、たとえば約50at.%未満Feを含む合金を含んでいてもよい。さらに、図17Bは第2の層1708および第4の層1712をほぼ同じ組成を含むとして示しているが、他の実施例では、第2の層1708および第4の層1712は異なる組成を含んでいてもよい。   FIG. 17B further includes second layer 1708 and fourth layer 1712 comprising an alloy of Pt and Fe, and more particularly a Pt and Fe alloy containing a high proportion of Fe, ie, an alloy rich in Fe. Show as thing. Again, in other examples, at least one of the second layer 1708 and the fourth layer 1712 may include greater atomic percentage Fe or less atomic percentage Fe, or one or more additional layers. It may contain an element or may contain an alloy of different elements. In some embodiments, at least one of the second layer 1708 and the fourth layer 1712 is a non-Fe alloy alloy, such as about 50 at. An alloy containing less than% Fe may be included. Further, FIG. 17B shows the second layer 1708 and the fourth layer 1712 as including substantially the same composition, but in other embodiments, the second layer 1708 and the fourth layer 1712 include different compositions. You may go out.

図17Bにおいて示されるように、第3の層1710は実質的にFeのみを含んでいてもよい。他の実施例では、第3の層1710は、FeとPtとの合金を含んでいてもよく、別の元素、たとえばPt族、Co、Mn、Irを含んでいてもよく、またはFe、Co、Mn、IrおよびPt族元素の少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。上に記載されるように、いくつかの実施例では、第3の層1710が最も高い磁気モーメントを有し、したがって、最も高い原子百分率Feを含むことが望ましくてもよい。第3の層における原子百分率Feは、第1の層1706、第2の層1708、第4の層1712および第5の層1714における原子百分率Feより大きくてもよい。   As shown in FIG. 17B, the third layer 1710 may contain substantially only Fe. In other examples, the third layer 1710 may include an alloy of Fe and Pt, may include another element, such as a Pt group, Co, Mn, Ir, or Fe, Co. , Mn, Ir and at least two alloys of Pt group elements may be included. As described above, in some embodiments, it may be desirable for third layer 1710 to have the highest magnetic moment and thus include the highest atomic percentage Fe. The atomic percentage Fe in the third layer may be greater than the atomic percentage Fe in the first layer 1706, the second layer 1708, the fourth layer 1712, and the fifth layer 1714.

バイアス磁石1600(図16)と同様に、バイアス磁石1700の層は、実質的に別個の個々の層として形成されてもよい。たとえば、形成の後、シード層は線1718によって示されるように約100at.%Ptを含んでいてもよく、第1の層1706は線1720によって表わされるPtに富んだ合金を含んでいてもよく、第2の層1708は、線1722によって表わされるFeに富んだ合金を含んでいてもよい。第3の層1710は線1724によって示されるように約100at.%Feを含んでいてもよい。第4の層1712は、線1726によって表わされるFeに富んだ合金を含んでいてもよく、第5の層1714は、線1728によって表わされるPtに富んだ合金を含んでいてもよく、キャップ層1716は約100at.%Ptを含んでいてもよい。   Similar to the bias magnet 1600 (FIG. 16), the layers of the bias magnet 1700 may be formed as substantially separate individual layers. For example, after formation, the seed layer is about 100 at. % Pt, the first layer 1706 may include a Pt rich alloy represented by line 1720, and the second layer 1708 may comprise an Fe rich alloy represented by line 1722. May be included. The third layer 1710 is about 100 at. % Fe may be included. Fourth layer 1712 may include an Fe-rich alloy represented by line 1726, and fifth layer 1714 may include a Pt-rich alloy represented by line 1728, the cap layer. 1716 is about 100 at. % Pt may be included.

アニーリングの後、バイアス磁石1700の組成は、線1732によって表わされてもよい。特に、バイアス磁石1700のアニーリングは、アニーリングの前のバイアス磁石1700の組成プロファイルと比較して、ぼかされるか滑らかにされる組成プロファイルに帰着してもよい。線1732が示すように、個々の層1702、1706、1708、1710、1712、1714、1716の成分は、アニーリング中にバイアス磁石1700の近接層に拡散してもよい。たとえば、第1の層1706におけるFeの一部はシード層1702へ拡散してもよく、シード層1702におけるPtは第1の層1706へ拡散してもよい。同様の拡散が、さらに他の隣接層間、たとえば第1の層1706と第2の層1708との間、第2の層1708と第3の層1710との間などに生じてもよい。そのような拡散は、より滑らかな、またはぼかされた組成傾斜に帰着してもよく、層の原子の、L10相構造のような規則化結晶構造への規則化を促進してもよい。図17Bは、丸められた段差を含み、完全には滑らかでない、アニーリング後の組成プロファイルを示すが(線1732)、他の実施例では、組成プロファイルは図17Bより滑らかであってもよいし、またはそれほど滑らかでなくてもよい。アニーリングの後の特定の組成プロファイルは、たとえば、アニーリング時間、アニーリング温度、層1702、1706、1708、1710、1712、1714、1716の厚み、層1702、1706、1708、1710、1712、1714および1716の組成などを含めて、多くのパラメーターの関数であってもよい。いずれにせよ、より滑らかなものおよびより滑らかでないもの両方の、他の組成プロファイルがこの開示によって企図される。 After annealing, the composition of the bias magnet 1700 may be represented by line 1732. In particular, annealing of the bias magnet 1700 may result in a composition profile that is blurred or smoothed as compared to the composition profile of the bias magnet 1700 prior to annealing. As line 1732 shows, the components of individual layers 1702, 1706, 1708, 1710, 1712, 1714, 1716 may diffuse into the adjacent layers of bias magnet 1700 during annealing. For example, part of Fe in the first layer 1706 may diffuse into the seed layer 1702, and Pt in the seed layer 1702 may diffuse into the first layer 1706. Similar diffusion may occur between other adjacent layers, for example, between the first layer 1706 and the second layer 1708, between the second layer 1708 and the third layer 1710, and the like. Such diffusion may result in a smoother or blurred composition gradient and may promote ordering of the atoms of the layer into an ordered crystal structure such as the L1 0 phase structure. . FIG. 17B shows a composition profile after annealing that includes rounded steps and is not completely smooth (line 1732), but in other examples, the composition profile may be smoother than in FIG. Or it may not be so smooth. Specific composition profiles after annealing include, for example, annealing time, annealing temperature, layer 1702, 1706, 1708, 1710, 1712, 1714, 1716 thickness, layers 1702, 1706, 1708, 1710, 1712, 1714 and 1716 It may be a function of many parameters, including composition and the like. In any case, other composition profiles, both smoother and less smooth, are contemplated by this disclosure.

図18A〜図18Cは、シード層1802とキャップ層1816との間に多層積層体1804を含む、バイアス磁石1800の例を示す。図16A、図16B、図17Aおよび図17Bにおいて示される例とは対照的に、バイアス磁石1800は、シード層1802およびキャップ層1816からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面1834に関して非対称である組成傾斜を含む。面1834に関して非対称の組成傾斜は、最も大きな磁界強度を生じさせるバイアス磁石1800の部分の制御を促進してもよい。図18Bおよび図18Cは、バイアス磁石1800(図18B)および読取センサ1838(図18C)の例示的整列を示す。   FIGS. 18A-18C illustrate an example of a bias magnet 1800 that includes a multilayer stack 1804 between a seed layer 1802 and a cap layer 1816. In contrast to the example shown in FIGS. 16A, 16B, 17A, and 17B, the bias magnet 1800 is substantially equidistant from the seed layer 1802 and the cap layer 1816 and is substantially parallel to the surface 1834. A composition gradient that is asymmetric with respect to. A compositional gradient that is asymmetric with respect to surface 1834 may facilitate control of the portion of the bias magnet 1800 that produces the greatest magnetic field strength. 18B and 18C show an exemplary alignment of bias magnet 1800 (FIG. 18B) and read sensor 1838 (FIG. 18C).

図18Aおよび図18Bにおいて示されるように、バイアス磁石1800は面1834より下に4つの層、つまりシード層1802、第1の層1806、第2の層1808および第3の層1810を含んでいてもよい。バイアス磁石1800は、さらに、面1834より上に、3つの層、つまり第4の層1812、第5の層1814およびキャップ層1816を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、シード層1802およびキャップ層1830は、図18Aにおいてそれぞれ線1818および線1830によって示されるように、約100at.%Ptを含んでいてもよい。他の実施例においては、上に記載されるように、シード層1802およびキャップ層1830の少なくとも1つは、別のPt族元素、Fe、Co、Mn、Irなど、別の元素を含んでいてもよく、またはこれらの元素の少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。   As shown in FIGS. 18A and 18B, the bias magnet 1800 includes four layers below the face 1834: a seed layer 1802, a first layer 1806, a second layer 1808, and a third layer 1810. Also good. Bias magnet 1800 may further include three layers above surface 1834, a fourth layer 1812, a fifth layer 1814, and a cap layer 1816. In some embodiments, seed layer 1802 and cap layer 1830 may be about 100 at.m. as indicated by line 1818 and line 1830, respectively, in FIG. % Pt may be included. In other embodiments, as described above, at least one of seed layer 1802 and cap layer 1830 includes another element, such as another Pt group element, Fe, Co, Mn, Ir, or the like. Or may contain at least two alloys of these elements.

図18Aが示すように、5つの層1806、1808、1810、1812および1814の各々は、異なる組成を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、第1の層1806は、PtとFeとの合金、およびより特に、高比率のPtを含むPtおよびFeの合金、たとえば線1820によって表わされるようにPtに富んだ合金を含んでいてもよい。他の実施例では、第1の層1806は、図18Aにおいて示されるより大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよく、または1つ以上の追加の元素を含んでいてもよく、または異なる元素の合金、たとえばPt族元素、Fe、Mn、Co、Irなどのうちの少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、第1の層1806はFeに富んだ合金、つまり約50at.%より大きなFeを含む合金を含んでいてもよい。   As FIG. 18A shows, each of the five layers 1806, 1808, 1810, 1812 and 1814 may comprise a different composition. In some embodiments, the first layer 1806 may be an alloy of Pt and Fe, and more particularly an alloy of Pt and Fe containing a high proportion of Pt, such as an alloy rich in Pt as represented by line 1820. May be included. In other examples, the first layer 1806 may include the larger atomic percentage Fe or the lower atomic percentage Fe shown in FIG. 18A, or may include one or more additional elements. Or an alloy of different elements, for example, an alloy of at least two of Pt group elements, Fe, Mn, Co, Ir and the like. In some embodiments, the first layer 1806 is an Fe-rich alloy, ie, about 50 at. An alloy containing Fe larger than% may be included.

図18Aの線1822は、第2の層1808がPtとFeとの合金、およびより特には第1の層1806より大きな原子百分率Feを含むPtおよびFeの合金を含むことを示す。再び、他の実施例では、第2の層1808は図18Aにおいて示されるより大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよく、または1つ以上の追加の元素を含んでいてもよく、または異なる元素の合金を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、第2の層1808は、高比率のFeを含むPt族元素およびFeの合金、たとえばFeに富んだ合金を含んでいてもよい。   Line 1822 in FIG. 18A indicates that the second layer 1808 includes an alloy of Pt and Fe, and more particularly an alloy of Pt and Fe that includes a greater atomic percentage Fe than the first layer 1806. Again, in other examples, the second layer 1808 may include the larger atomic percentage Fe or the lower atomic percentage Fe shown in FIG. 18A, or may include one or more additional elements. Or it may contain alloys of different elements. In some embodiments, the second layer 1808 may include an alloy of Pt group elements and Fe including a high proportion of Fe, such as an alloy rich in Fe.

図18Aにおいて示されるように、線1824によって図18Aにおいて表わされる第3の層1810は、高比率のFeを含むPtおよびFeの合金を含んでいてもよい。他の実施例では、第3の層1810は、より大きなパーセンテージまたはより少ないパーセンテージのFeを含むFeとPtとの合金(Ptに富んだ合金を含む)を含んでもよく、また別の元素、たとえば別のPt族元素、Co、Mn、Ir、またはFe、Co、Mn、IrおよびPt族元素の少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。図18Aが示すように、第1の層1806、第2の層1808および第3の層1810は各々、キャップ層1816よりシード層1802に接近していてもよい。すなわち、第1の層1806、第2の層1808、および第3の層1810は、シード層1802およびキャップ層1816からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面1834より部分的にまたは完全に下に位置してもよい。   As shown in FIG. 18A, the third layer 1810 represented in FIG. 18A by line 1824 may comprise an alloy of Pt and Fe with a high proportion of Fe. In other examples, the third layer 1810 may include an alloy of Fe and Pt (including alloys rich in Pt) that includes a greater or lesser percentage of Fe, and other elements, such as It may comprise another Pt group element, Co, Mn, Ir, or at least two alloys of Fe, Co, Mn, Ir and Pt group elements. As FIG. 18A shows, the first layer 1806, the second layer 1808, and the third layer 1810 may each be closer to the seed layer 1802 than the cap layer 1816. That is, the first layer 1806, the second layer 1808, and the third layer 1810 are partially from the surface 1834 that is approximately equidistant from and substantially parallel to the seed layer 1802 and the cap layer 1816. Or it may be located completely below.

図18Aにおける線1826によって示されるように、第4の層1812は実質的にFeのみを含んでいてもよく、またはPt族金属、Co、Ir、Mnなどのような別の元素のみを実質的に含んでいてもよい。他の実施例では、第4の層1812は、Fe、Co、Ir、MnおよびPt族金属の少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、第4の層1812は、第1の層1806、第2の層1808、第3の層1810、第4の層1812および第5の層1814の最大の磁気モーメントを有することが望まれてもよい。したがって、第4の層1812は、最も高い原子百分率Fe、または高い磁気モーメントを提供する別の元素の最も高い原子百分率を含んでいてもよい。   As indicated by line 1826 in FIG. 18A, the fourth layer 1812 may contain substantially only Fe, or substantially only another element such as a Pt group metal, Co, Ir, Mn, etc. May be included. In other examples, the fourth layer 1812 may include at least two alloys of Fe, Co, Ir, Mn, and Pt group metals. In some embodiments, the fourth layer 1812 has the maximum magnetic moment of the first layer 1806, the second layer 1808, the third layer 1810, the fourth layer 1812, and the fifth layer 1814. It may be desired. Thus, the fourth layer 1812 may include the highest atomic percentage Fe, or the highest atomic percentage of another element that provides a high magnetic moment.

第5の層1814は、第4の層1812より低いパーセンテージのFeを含んでいてもよい。たとえば、図18Aにおいて線1828によって示されるように、第5の層1814は、約50at.%Feおよび50at.%Ptを含むPtとFeとの合金を含んでいてもよい。他の実施例では、第5の層1814は、より大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよい。たとえば、第5の層1814は高比率のFe、たとえばFeに富んだ合金、または高比率のPt、たとえばPtに富んだ合金を含んでいてもよい。他の実施例では、第5の層1814は、少なくとも1つの他の元素、たとえば別のPt族元素、Co、Ir、Mnなどを含んでいてもよく、またはFe、Co、Ir、Mn、Fe、Pt族元素などの少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。   The fifth layer 1814 may include a lower percentage of Fe than the fourth layer 1812. For example, as indicated by line 1828 in FIG. 18A, the fifth layer 1814 is approximately 50 at. % Fe and 50 at. An alloy of Pt and Fe containing% Pt may be included. In other examples, the fifth layer 1814 may include higher atomic percentage Fe or lower atomic percentage Fe. For example, the fifth layer 1814 may include a high proportion of Fe, such as an alloy rich in Fe, or a high proportion of Pt, such as an alloy rich in Pt. In other examples, the fifth layer 1814 may include at least one other element, such as another Pt group element, Co, Ir, Mn, or the like, or Fe, Co, Ir, Mn, Fe, etc. , And may contain at least two alloys such as Pt group elements.

5つの層1806、1808、1810、1812および1814の少なくとも1つは、5つの層1806、1808、1810、1812および1814の少なくとも1つの他のものとは異なる厚みであってもよい。たとえば、図18Aおよび図18Bにおいて示されるように、第1の層1806、第2の層1808および第3の層1810は、ほぼ同じ厚みであってもよい。図18Aおよび図18Bはさらに第4の層1812および第5の層1814を同様の厚みであるとして示す。他の例においては、層の各々は異なる厚みであってもよく、または、層の各々はほぼ同じ厚みであってもよい。いずれにしても、図16Aおよび図16Bに関して上に記載されるように、5つの層1706、1708、1710、1712および1714の各々の厚みは約50Åまでであってもよい。他の実施例では、5つの層1706、1708、1710、1712および1714の各々は、約5Åと約30Å、または約10Åと約15Åとの間の厚みを有してもよい。   At least one of the five layers 1806, 1808, 1810, 1812 and 1814 may have a different thickness than at least one other of the five layers 1806, 1808, 1810, 1812 and 1814. For example, as shown in FIGS. 18A and 18B, the first layer 1806, the second layer 1808, and the third layer 1810 may be substantially the same thickness. 18A and 18B further illustrate the fourth layer 1812 and the fifth layer 1814 as being of similar thickness. In other examples, each of the layers may have a different thickness, or each of the layers may have approximately the same thickness. In any case, as described above with respect to FIGS. 16A and 16B, the thickness of each of the five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714 may be up to about 50 mm. In other examples, each of the five layers 1706, 1708, 1710, 1712 and 1714 may have a thickness between about 5 and about 30 inches, or between about 10 and about 15 inches.

バイアス磁石1600(図16Aおよび図16B)およびバイアス磁石1700(図17Aおよび図17B)と同様に、バイアス磁石1800の層は、実質的に別個の個々の層として形成されてもよい。たとえば、形成の後、シード層1802は線1818によって示されるように約100at.%Ptを含んでいてもよく、第1の層1806は線1820によって表わされるFePt合金組成を含んでいてもよく、第2の層1808は、線1822によって表わされるFePt合金組成を含んでいてもよい。第3の層1810は線1824によって示されるようにFePt合金組成を含んでいてもよい。第4の層1812は、線1826によって表わされるように約100at.%Feを含んでいてもよい。第5の層1814は、線1828によって表わされるFePt合金組成を含んでいてもよく、キャップ層1816は約100at.%Ptを含んでいてもよい。アニーリングの後、バイアス磁石1800の組成は線1832によって表わされてもよい。特に、バイアス磁石1800のアニーリングは、アニーリングの前のバイアス磁石1800の組成プロファイルと比較して、ぼかされるか滑らかにされる組成プロファイルに帰着してもよい。線1832が示すように、個々の層1802、1806、1808、1810、1812、1814、1816の成分は、アニーリング中にバイアス磁石1800の近接層に拡散してもよい。たとえば、第1の層1806におけるFeの一部はシード層1802へ拡散してもよく、シード層1802におけるPtは第1の層1806へ拡散してもよい。同様の拡散が、さらに他の隣接層間、たとえば第1の層1806と第2の層1808との間、第2の層1808と第3の層1810との間などに生じてもよい。そのような拡散は、より滑らかな、またはぼかされた組成傾斜に帰着してもよく、層の原子の、L10相構造のような規則化結晶構造への規則化を促進してもよい。図18Aは、丸められた段差を含み、完全には滑らかでない、アニーリング後の組成プロファイルを示すが(線1832)、他の実施例では、組成プロファイルは図18Aより滑らかであってもよいし、またはそれほど滑らかでなくてもよい。アニーリングの後の特定の組成プロファイルは、たとえば、アニーリング時間、アニーリング温度、層1802、1806、1808、1810、1812、1814、1816の厚み、層1802、1806、1808、1810、1812、1814および1816の組成などを含めて、多くのパラメーターの関数であってもよい。いずれにせよ、より滑らかなものおよびより滑らかでないもの両方の、他の組成プロファイルがこの開示によって企図される。 Similar to bias magnet 1600 (FIGS. 16A and 16B) and bias magnet 1700 (FIGS. 17A and 17B), the layers of bias magnet 1800 may be formed as substantially separate individual layers. For example, after formation, the seed layer 1802 is approximately 100 at. % Pt, the first layer 1806 may include a FePt alloy composition represented by line 1820, and the second layer 1808 may include a FePt alloy composition represented by line 1822. Good. The third layer 1810 may include a FePt alloy composition as indicated by line 1824. The fourth layer 1812 is about 100 at. % Fe may be included. The fifth layer 1814 may include a FePt alloy composition represented by line 1828, and the cap layer 1816 may be about 100 at. % Pt may be included. After annealing, the composition of the bias magnet 1800 may be represented by line 1832. In particular, annealing of the bias magnet 1800 may result in a composition profile that is blurred or smoothed as compared to the composition profile of the bias magnet 1800 prior to annealing. As line 1832 shows, the components of individual layers 1802, 1806, 1808, 1810, 1812, 1814, 1816 may diffuse into the adjacent layers of bias magnet 1800 during annealing. For example, part of Fe in the first layer 1806 may diffuse into the seed layer 1802, and Pt in the seed layer 1802 may diffuse into the first layer 1806. Similar diffusion may occur between other adjacent layers, for example, between the first layer 1806 and the second layer 1808, between the second layer 1808 and the third layer 1810, and the like. Such diffusion may result in a smoother or blurred composition gradient and may promote ordering of the atoms of the layer into an ordered crystal structure such as the L1 0 phase structure. . 18A shows a composition profile after annealing that includes rounded steps and is not completely smooth (line 1832), but in other examples, the composition profile may be smoother than in FIG. Or it may not be so smooth. Specific composition profiles after annealing include, for example, annealing time, annealing temperature, layer 1802, 1806, 1808, 1810, 1812, 1814, 1816 thickness, layers 1802, 1806, 1808, 1810, 1812, 1814 and 1816 It may be a function of many parameters, including composition and the like. In any case, other composition profiles, both smoother and less smooth, are contemplated by this disclosure.

図18Bおよび図18Cは、バイアス磁石1800および読取センサ1838の整列を示す。読取センサ1838は図2に示されるトンネル磁気抵抗センサ218と同様であってもよい。特に、センサ1838は、反強磁性シード層1850、ピンド層1848、基準層1846、トンネル障壁層1844、自由層1842およびキャップ層1840を含んでいてもよい。図18Bおよび図18Cによって示されるように、バイアス磁石1800の第4の層1812は、読取センサ1838の自由層1842と実質的に整列してもよい。上に記載されるように、第4の層1812は最も高い原子百分率Feを含んでいてもよく、このため、最も高い磁気モーメントを有してもよい。第1の層1806、第2の層1808、第3の層1810および第5の層1814は、第4の層1812より低い原子百分率Feを含んでいてもよく、したがって、より低い磁石モーメントを有してもよい。第4の層1812を自由層1842と実質的に整列させることによって、第4の層1812の磁気モーメントは、読取センサ1838の残りの層に可能な限り大きく影響しない一方で、自由層1842の磁気モーメントにバイアスをかけてもよい。さらに、シード層1802、第1の層1806、第2の層1808、第3の層1810、第5の層1814およびキャップ層1816の磁気モーメントは、第4の層1812のそれ未満であってもよく、読取センサ1838の残りの層に近接して位置決めされる場合に第4の層1812と同様の磁気モーメントを有する層よりも、読取センサ1838の残りの層により少ない程度影響してもよい。このように、バイアス磁石1800の構築は、バイアス磁石1800の磁気モーメントの、自由層1842以外の読取センサ1838の層に対する、望ましくない影響を低減してもよい。   18B and 18C show the alignment of bias magnet 1800 and read sensor 1838. FIG. Read sensor 1838 may be similar to tunneling magnetoresistive sensor 218 shown in FIG. In particular, sensor 1838 may include an antiferromagnetic seed layer 1850, a pinned layer 1848, a reference layer 1846, a tunnel barrier layer 1844, a free layer 1842 and a cap layer 1840. As shown by FIGS. 18B and 18C, the fourth layer 1812 of the bias magnet 1800 may be substantially aligned with the free layer 1842 of the read sensor 1838. As described above, the fourth layer 1812 may include the highest atomic percentage Fe and thus may have the highest magnetic moment. The first layer 1806, the second layer 1808, the third layer 1810, and the fifth layer 1814 may contain a lower atomic percentage Fe than the fourth layer 1812 and thus have a lower magnet moment. May be. By substantially aligning the fourth layer 1812 with the free layer 1842, the magnetic moment of the fourth layer 1812 does not affect the remaining layers of the read sensor 1838 as much as possible, while the magnetic layer of the free layer 1842. You may bias the moment. Further, the magnetic moments of the seed layer 1802, the first layer 1806, the second layer 1808, the third layer 1810, the fifth layer 1814, and the cap layer 1816 may be less than that of the fourth layer 1812. Well, when positioned close to the remaining layers of the read sensor 1838, the remaining layers of the read sensor 1838 may be affected to a lesser extent than a layer having a magnetic moment similar to the fourth layer 1812. Thus, the construction of the bias magnet 1800 may reduce undesirable effects of the magnetic moment of the bias magnet 1800 on layers of the read sensor 1838 other than the free layer 1842.

図18Bおよび図18Cが示すように、第4の層1812および自由層1842は厳密には整列しない。たとえば、第4の層1812は自由層1842より厚い。他の実施例では、第4の層1812および自由層1842はより完全に整列してもよい。たとえば、第4の層1812および自由層1842はほぼ同じ厚みを有してもよい。他の実施例では、第4の層1812および自由層1842は、それほど厳密に整列しなくてもよい。たとえば、第4の層1812および自由層1842の境界のどちらも整列しなくてもよく、第4の層1812および自由層1842は異なる厚みを有してもよい。   As FIG. 18B and FIG. 18C show, the fourth layer 1812 and the free layer 1842 are not strictly aligned. For example, the fourth layer 1812 is thicker than the free layer 1842. In other embodiments, the fourth layer 1812 and the free layer 1842 may be more fully aligned. For example, the fourth layer 1812 and the free layer 1842 may have approximately the same thickness. In other embodiments, the fourth layer 1812 and the free layer 1842 may not be so closely aligned. For example, neither the boundaries of the fourth layer 1812 and the free layer 1842 may be aligned, and the fourth layer 1812 and the free layer 1842 may have different thicknesses.

図18Aおよび図18Bは非対称の組成プロファイルを含む5つの層1806、1808、1810、1812および1814を有する多層積層体1804を含む、バイアス磁石1800を示しているが、他の実施例では、バイアス磁石は5つ未満の層または5つを超える層を含んでいて、非対称の組成プロファイルを有してもよい。たとえば、バイアス磁石は4つの層または6つの層を含んでもよく、非対称の組成プロファイルを有してもよい。さらに、バイアス磁石1800と読取センサ1838との間の整列は図18Bおよび図18Cにおいて示されるそれとは異なってもよい。たとえば、第3の層1810および自由層1842がほぼ整列してもよく、または、第5の層1814および自由層1842がほぼ整列してもよい。バイアス磁石1800および読取センサ1838の他の整列は明白で、本開示によって企図される。   18A and 18B illustrate a bias magnet 1800 that includes a multilayer stack 1804 having five layers 1806, 1808, 1810, 1812 and 1814 that include asymmetric composition profiles, but in other embodiments, a bias magnet Includes less than 5 layers or more than 5 layers and may have an asymmetric composition profile. For example, the bias magnet may include four layers or six layers and may have an asymmetric composition profile. Further, the alignment between the bias magnet 1800 and the read sensor 1838 may be different from that shown in FIGS. 18B and 18C. For example, the third layer 1810 and the free layer 1842 may be substantially aligned, or the fifth layer 1814 and the free layer 1842 may be approximately aligned. Other alignments of the bias magnet 1800 and the read sensor 1838 are obvious and are contemplated by the present disclosure.

いくつかの実施例では、多層積層体を含むバイアス磁石は組成傾斜を含んでいなくてもよく、その代わりに、多層積層体の全体にわたってほぼ一様な組成プロファイルを含んでいてもよい。たとえば、図19Aおよび図19Bにおいて示されるように、バイアス磁石1900は、シード層1902、キャップ層1916、ならびに5つの層1906、1908、1910、1912および1914を含む多層積層体1904を含んでいてもよい。図19Aおよび図19Bは、バイアス磁石1900を、PtとFeとを含むものとして示す。他の実施例では、バイアス磁石1900は、Feおよび別のPt族元素、たとえばPd、Ir、RhまたはRuなどを含んでいてもよく、またはCo、Ir、Mn、FeおよびPt族元素の少なくとも2つを含んでいてもよい。   In some embodiments, a bias magnet that includes a multilayer stack may not include a composition gradient, but may instead include a substantially uniform composition profile throughout the multilayer stack. For example, as shown in FIGS. 19A and 19B, the bias magnet 1900 may include a multilayer stack 1904 including a seed layer 1902, a cap layer 1916, and five layers 1906, 1908, 1910, 1912 and 1914. Good. 19A and 19B show the bias magnet 1900 as including Pt and Fe. In other embodiments, bias magnet 1900 may include Fe and another Pt group element, such as Pd, Ir, Rh, or Ru, or at least two of Co, Ir, Mn, Fe, and Pt group elements. It may contain one.

示される実施例では、シード層1902およびキャップ層1916は各々約100at.%Ptを含む。他の実施例では、シード層1902およびキャップ層1916の少なくとも1つは、たとえばPd、Ir、RhまたはRuのような、別のPt族元素から形成されてもよく、または2つ以上のPt族元素の合金から形成されてもよく、またはPt族元素加えて、またはその代替物として少なくとも1つの元素を含んでもよい。たとえば、シード層1902およびキャップ層1916の少なくとも1つは、Mn、Co、Ir、Feなどの少なくとも1つを、Pt族元素に加えて、またはPt族元素の代わりに含んでもよい。   In the embodiment shown, seed layer 1902 and cap layer 1916 are each about 100 at. % Pt is included. In other examples, at least one of seed layer 1902 and cap layer 1916 may be formed from another Pt group element, such as, for example, Pd, Ir, Rh, or Ru, or two or more Pt groups It may be formed from an alloy of elements or may contain at least one element in addition to or as an alternative to the Pt group element. For example, at least one of the seed layer 1902 and the cap layer 1916 may include at least one of Mn, Co, Ir, Fe, etc. in addition to or instead of the Pt group element.

図19Bは、第1の層1906、第3の層1910および第5の層1914を、PtとFeとの合金、およびより特定的には高比率のFeを含むPtおよびFeの合金、たとえばFeに富んだ合金を含むものとして示す。他の実施例では、第1の層1906、第3の層1910および第5の層1914の少なくとも1つは、より大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよく、または1つ以上の追加の元素を含んでいてもよく、または異なる元素の合金、たとえばPt族元素、Fe、Mn、Co、Irなどのうちの少なくとも2つの合金を含んでいてもよい。さらに、図19Bは、第1の層1906、第3の層1910および第5の層1914をほぼ同じ組成を含むとして示しているが、他の実施例では、第1の層1906、第3の層1910および第5の層1914の少なくとも1つは異なる組成を含んでいてもよい。他の実施例では、第1の層1906、第3の層1910および第5の層1914の少なくとも1つは、高比率のPtを含む合金、つまりPtに富んだ合金を含んでいてもよい。   FIG. 19B illustrates that the first layer 1906, the third layer 1910, and the fifth layer 1914 are made of an alloy of Pt and Fe, and more particularly a Pt and Fe alloy containing a high proportion of Fe, such as Fe. It is shown as containing a rich alloy. In other embodiments, at least one of the first layer 1906, the third layer 1910, and the fifth layer 1914 may include greater atomic percentage Fe or less atomic percentage Fe, or one The above additional elements may be included, or an alloy of different elements, for example, an alloy of at least two of Pt group elements, Fe, Mn, Co, Ir and the like may be included. Further, FIG. 19B shows the first layer 1906, the third layer 1910, and the fifth layer 1914 as including substantially the same composition, but in other embodiments, the first layer 1906, the third layer 1914 At least one of the layer 1910 and the fifth layer 1914 may include different compositions. In other embodiments, at least one of the first layer 1906, the third layer 1910, and the fifth layer 1914 may include an alloy that includes a high proportion of Pt, ie, an alloy that is rich in Pt.

図19Bは、さらに、第2の層1908および第4の層1912を、PtとFeとの合金、およびより特定的には高比率のPtを含むPtおよびFeの合金、つまりPtに富んだ合金を含むものとして示す。再び、他の実施例では、第2の層1908および第4の層1912の少なくとも1つは、より大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよく、または1つ以上の追加の元素を含んでいてもよく、または異なる元素の合金を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、第2の層1908および第4の層1912の少なくとも1つは、Feに富んだ合金でない合金、たとえば約50at.%未満Feを含む合金を含んでいてもよい。さらに、図19Bは第2の層1908および第4の層1912をほぼ同じ組成を含むとして示しているが、他の実施例では、第2の層1908および第4の層1912は異なる組成を含んでいてもよい。   FIG. 19B further illustrates that the second layer 1908 and the fourth layer 1912 are made of an alloy of Pt and Fe, and more particularly a Pt and Fe alloy containing a high proportion of Pt, ie an alloy rich in Pt. It is shown as including. Again, in other embodiments, at least one of the second layer 1908 and the fourth layer 1912 may include greater atomic percentage Fe or less atomic percentage Fe, or one or more additional layers. It may contain an element or may contain an alloy of different elements. In some embodiments, at least one of the second layer 1908 and the fourth layer 1912 is a non-Fe-rich alloy, such as about 50 at. An alloy containing less than% Fe may be included. Further, although FIG. 19B shows the second layer 1908 and the fourth layer 1912 as including substantially the same composition, in other embodiments, the second layer 1908 and the fourth layer 1912 include different compositions. You may go out.

シード層1902、第1の層1906、第2の層1908、第3の層1910、第4の層1912、第5の層1914およびキャップ層1916の各々は、図19Bにおいて示される組成と異なる組成を含んでいてもよい。たとえば、シード層1902、第1の層1906、第2の層1908、第3の層1910、第4の層1912、第5の層1914およびキャップ層1916の少なくとも1つは、より大きな原子百分率Feまたはより少ない原子百分率Feを含んでいてもよい。シード層1902、第1の層1906、第2の層1908、第3の層1910、第4の層1912、第5の層1914およびキャップ層1916の少なくとも1つの異なる組成は、アニーリング前および/または後におけるバイアス磁石1900とは異なる組成プロファイルを有する、バイアス磁石に帰着してもよい。   Each of seed layer 1902, first layer 1906, second layer 1908, third layer 1910, fourth layer 1912, fifth layer 1914, and cap layer 1916 has a composition different from that shown in FIG. 19B. May be included. For example, at least one of the seed layer 1902, the first layer 1906, the second layer 1908, the third layer 1910, the fourth layer 1912, the fifth layer 1914, and the cap layer 1916 has a larger atomic percentage Fe. Or it may contain less atomic percentage Fe. At least one different composition of the seed layer 1902, the first layer 1906, the second layer 1908, the third layer 1910, the fourth layer 1912, the fifth layer 1914, and the cap layer 1916 can be pre-annealed and / or It may result in a bias magnet having a different composition profile than the later bias magnet 1900.

バイアス磁石1600(図16A)と同様に、バイアス磁石1900の層は、実質的に別個の個々の層として形成されてもよい。たとえば、形成の後、シード層1902は、線1918によって示されるように、約100at.%Ptを含んでいてもよく、第1の層1906は線1920によって表わされるFeに富んだ合金組成を含んでいてもよく、第2の層1908は、線1922によって表わされるPtに富んだ合金組成を含んでいてもよい。線1924によって示されるように、第3の層1910はFeに富んだ合金を含んでいてもよく、第4の層1912は、線1926によって表わされるPtに富んだ合金組成を含んでいてもよく、第5の層1914は、線1928によって表わされるFeに富んだ合金組成を含んでいてもよく、キャップ層1916は約100at.%Ptを含んでいてもよい。   Similar to bias magnet 1600 (FIG. 16A), the layers of bias magnet 1900 may be formed as substantially separate individual layers. For example, after formation, the seed layer 1902 is approximately 100 at. % Pt, the first layer 1906 may include an Fe-rich alloy composition represented by line 1920, and the second layer 1908 may be a Pt-rich alloy represented by line 1922. A composition may be included. As indicated by line 1924, third layer 1910 may include an Fe-rich alloy and fourth layer 1912 may include a Pt-rich alloy composition represented by line 1926. , Fifth layer 1914 may include an Fe-rich alloy composition represented by line 1928 and cap layer 1916 may have a thickness of about 100 at. % Pt may be included.

アニーリングの後、バイアス磁石1900の組成は、線1932によって表わされてもよい。特に、バイアス磁石1900のアニーリングは、アニーリングの前のバイアス磁石1900の組成プロファイルと比較して、ぼかされるか滑らかにされる組成プロファイルに帰着してもよい。線1932が示すように、個々の層1902、1906、1908、1910、1912、1914、1916の成分は、アニーリング中にバイアス磁石1900の近接層に拡散してもよい。たとえば、第1の層1906におけるFeの一部はシード層1902へ拡散してもよく、シード層1902におけるPtは第1の層1906へ拡散してもよい。同様の拡散が、さらに他の隣接層間、たとえば第1の層1906と第2の層1908との間、第2の層1908と第3の層1910との間などに生じてもよい。そのような拡散は、より滑らかな、またはぼかされた組成傾斜に帰着してもよく、層の原子の、L10相構造のような規則化結晶構造への規則化を促進してもよい。図19Bは、丸められた段差を含み、完全には滑らかでない、アニーリング後の組成プロファイルを示すが(線1932)、他の実施例では、組成プロファイルは図19Bより滑らかであってもよいし、またはそれほど滑らかでなくてもよい。アニーリングの後の特定の組成プロファイルは、たとえば、アニーリング時間、アニーリング温度、層1902、1906、1908、1910、1912、1914、1916の厚み、層1902、1906、1908、1910、1912、1914および1916の組成などを含めて、多くのパラメーターの関数であってもよい。いずれにせよ、より滑らかなものおよびより滑らかでないもの両方の、他の組成プロファイルがこの開示によって企図される。 After annealing, the composition of the bias magnet 1900 may be represented by line 1932. In particular, annealing of the bias magnet 1900 may result in a composition profile that is blurred or smoothed as compared to the composition profile of the bias magnet 1900 prior to annealing. As line 1932 shows, the components of individual layers 1902, 1906, 1908, 1910, 1912, 1914, 1916 may diffuse into the adjacent layers of bias magnet 1900 during annealing. For example, part of Fe in the first layer 1906 may diffuse into the seed layer 1902, and Pt in the seed layer 1902 may diffuse into the first layer 1906. Similar diffusion may occur between other adjacent layers, for example, between the first layer 1906 and the second layer 1908, between the second layer 1908 and the third layer 1910, and the like. Such diffusion may result in a smoother or blurred composition gradient and may promote ordering of the atoms of the layer into an ordered crystal structure such as the L1 0 phase structure. . FIG. 19B shows an annealed composition profile that includes rounded steps and is not completely smooth (line 1932), but in other examples, the composition profile may be smoother than in FIG. Or it may not be so smooth. Specific composition profiles after annealing include, for example, annealing time, annealing temperature, layer 1902, 1906, 1908, 1910, 1912, 1914, 1916 thickness, layers 1902, 1906, 1908, 1910, 1912, 1914 and 1916. It may be a function of many parameters, including composition and the like. In any case, other composition profiles, both smoother and less smooth, are contemplated by this disclosure.

いくつかの実施例では、バイアス磁石は、5つを超える層または5つ未満の層を含む多層積層体を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、より多くの数の層を含む多層積層体は、より少数の層を有する多層積層体と比較して、規則相構造を形成するために必要なアニーリング温度を下げてもよい。   In some embodiments, the bias magnet may include a multilayer stack including more than five layers or fewer than five layers. In some embodiments, a multilayer stack including a greater number of layers may reduce the annealing temperature required to form an ordered phase structure as compared to a multilayer stack having fewer layers. Good.

図20はバイアス磁石、たとえば、バイアス磁石1600(図16A)が形成されてもよい例示的技術の流れ図である。最初に、シード層1602が形成されてもよい(2002)。シード層1602は、たとえばスパッタリング、イオンビーム蒸着、化学蒸着法、物理蒸着法、分子線エピタキシー、レーザアブレーションなどを含めて、さまざまな技術のうちのいずれによって形成されてもよい。シード層1602は、たとえば絶縁材222または223(図2)のようなさまざまな基板上に形成されてもよい。上に記載されるように、シード層1602の厚みは約200Åまでであってもよく、いくつかの実施例では、約25Åと約125Åとの間の厚みを有してもよい。   FIG. 20 is a flowchart of an exemplary technique in which a bias magnet, eg, bias magnet 1600 (FIG. 16A) may be formed. Initially, a seed layer 1602 may be formed (2002). Seed layer 1602 may be formed by any of a variety of techniques, including, for example, sputtering, ion beam evaporation, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, molecular beam epitaxy, laser ablation, and the like. Seed layer 1602 may be formed on a variety of substrates, such as insulating material 222 or 223 (FIG. 2), for example. As described above, the seed layer 1602 may have a thickness of up to about 200 mm, and in some embodiments may have a thickness between about 25 mm and about 125 mm.

その後、多層積層体1604がシード層1602の上に形成される(2004)。図16Aおよび図16Bに関して記載されるように、多層積層体1604は2つの層、3つの層または3つを超える層を含んでいてもよい。多層積層体1604における層は同様かまたは異なる組成を含んでもよい。多層積層体1604における第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の各々は、個々に形成されてもよく、各層1606、1608、1610は、たとえばスパッタリング、イオンビーム蒸着、化学蒸着法、物理蒸着法、分子線エピタキシー、レーザアブレーションなどによって形成されてもよい。第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の各々の厚みは約50Åまでであってもよい。いくつかの実施例では、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の少なくとも1つは、約5Åと約30Åとの間の厚みを有してもよく、他の実施例では、第1の層1606、第2の層1608および第3の層1610の少なくとも1つは、約5Åと約15Åとの間の厚みを有してもよい。   Thereafter, a multilayer stack 1604 is formed on the seed layer 1602 (2004). As described with respect to FIGS. 16A and 16B, the multilayer stack 1604 may include two layers, three layers, or more than three layers. The layers in the multilayer stack 1604 may include similar or different compositions. Each of the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 in the multilayer stack 1604 may be formed individually, and each layer 1606, 1608, 1610 may be formed by, for example, sputtering, ion beam evaporation, chemical It may be formed by vapor deposition, physical vapor deposition, molecular beam epitaxy, laser ablation, or the like. The thickness of each of the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 may be up to about 50 mm. In some embodiments, at least one of the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 may have a thickness between about 5 and about 30 inches. In an example, at least one of the first layer 1606, the second layer 1608, and the third layer 1610 may have a thickness between about 5 and about 15 inches.

多層積層体1604の層が形成されると、キャップ層1612を多層積層体1604の上に形成してもよい(2006)。キャップ層1612は、たとえばスパッタリング、イオンビーム蒸着、化学蒸着法、物理蒸着法、分子線エピタキシー、レーザアブレーションなどによって形成されてもよい。上に記載されるように、キャップ層1612の厚みは約200Åまでの厚みであってもよく、いくつかの実施例では、約25Åと約125Åとの間の厚みを有してもよい。   Once the layer of the multilayer stack 1604 is formed, a cap layer 1612 may be formed on the multilayer stack 1604 (2006). The cap layer 1612 may be formed by, for example, sputtering, ion beam evaporation, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, molecular beam epitaxy, laser ablation, or the like. As described above, the thickness of the cap layer 1612 may be up to about 200 inches, and in some embodiments may have a thickness between about 25 inches and about 125 inches.

最後に、バイアス磁石1600をアニーリングしてもよい(2008)。たとえば、バイアス磁石1600は約6時間以内で約200℃から約500℃までの範囲における温度でアニーリングされてもよい。いくつかの実施例では、バイアス磁石1600は約200℃〜約300℃、または約280℃の温度でアニーリングされてもよい。いくつかの実施例では、アニーリングは約4時間であってもよい。バイアス磁石1600のアニーリングは、バイアス磁石1600の隣接層間の少なくとも1つの成分の拡散を促進してもよい。そのような拡散は、規則化相、たとえばL10規則化相の形成を促進してもよい。そのような拡散は、さらにより一様な組成、たとえば図19Aおよび図19Bに帰着してもよく、またはより滑らかな組成傾斜、たとえば図16A、図16B、図17A、図17B、図18Aおよび図18Bに帰着してもよい。 Finally, the bias magnet 1600 may be annealed (2008). For example, the bias magnet 1600 may be annealed at a temperature in the range of about 200 ° C. to about 500 ° C. within about 6 hours. In some embodiments, the bias magnet 1600 may be annealed at a temperature of about 200 ° C. to about 300 ° C., or about 280 ° C. In some embodiments, annealing may be about 4 hours. Annealing the bias magnet 1600 may facilitate diffusion of at least one component between adjacent layers of the bias magnet 1600. Such diffusion may facilitate the formation of a regularized phase, such as the L1 0 ordered phase. Such diffusion may result in an even more uniform composition, such as FIGS. 19A and 19B, or a smoother composition gradient, such as FIGS. 16A, 16B, 17A, 17B, 18A, and FIG. You may return to 18B.

図21は、4つの異なる鉄−白金硬質磁石についての磁気モーメント対磁界のプロットである。曲線2102は、約280℃でアニーリングされた、Ptシード層、Feに富んだFePt合金中間層およびPtキャップ層を含む硬質磁石の残留保磁力を表わす。曲線2104は、約280℃でアニーリングされた、10ÅPtシード層、40at.%Feおよび60at.%Ptを含む10Å層、65at.%Feおよび35at.%Ptを含む150Å層、40at.%Feおよび60at.%Ptを含む10Å層、ならびに10ÅPtキャップ層を含む硬質磁石の残留保磁力を表わす。曲線2106は、約300℃でアニーリングされた、Ptシード層、Feに富んだFePt合金中間層およびPtキャップ層を含む硬質磁石の残留保磁力を表わす。曲線2108は、約300℃でアニーリングされた、10ÅPtシード層、40at.%Feおよび60at.%Ptを含む10Å層、65at.%Feおよび35at.%Ptを含む150Å層、40at.%Feおよび60at.%Ptを含む10Å層、ならびに10ÅPtキャップ層を含む硬質磁石の残留保磁力を表わす。   FIG. 21 is a plot of magnetic moment versus magnetic field for four different iron-platinum hard magnets. Curve 2102 represents the residual coercivity of a hard magnet including a Pt seed layer, Fe rich FePt alloy interlayer and Pt cap layer annealed at about 280 ° C. Curve 2104 shows a 10 Pt seed layer, 40 at. % Fe and 60 at. 10% layer containing% Pt, 65 at. % Fe and 35 at. 150% layer containing% Pt, 40 at. % Fe and 60 at. It represents the coercive force of a hard magnet including a 10% layer containing% Pt and a 10% Pt cap layer. Curve 2106 represents the residual coercivity of a hard magnet including a Pt seed layer, an Fe rich FePt alloy interlayer and a Pt cap layer annealed at about 300 ° C. Curve 2108 shows a 10 Pt seed layer, 40 at. % Fe and 60 at. 10% layer containing% Pt, 65 at. % Fe and 35 at. 150% layer containing% Pt, 40 at. % Fe and 60 at. It represents the coercive force of a hard magnet including a 10% layer containing% Pt and a 10% Pt cap layer.

図21が示すように、曲線2108によって表わされる硬質磁石には曲線2106によって表わされる硬質磁石の残留保磁力より大きい約1400Oeである残留保磁力があった。これは、ほぼ同じ温度でアニーリングされたとき、多層積層体は、単一の中間層を含む硬質磁石より大きな残留保磁力を有する硬質磁石に帰着するだろうことを示す。   As FIG. 21 shows, the hard magnet represented by curve 2108 had a residual coercivity that was approximately 1400 Oe, which was greater than the coercivity of the hard magnet represented by curve 2106. This indicates that when annealed at approximately the same temperature, the multilayer stack will result in a hard magnet having a larger coercivity than a hard magnet including a single intermediate layer.

曲線2104および2106は、約280℃の温度でアニーリングされた多層積層体を含む硬質磁石は、約300℃でアニーリングされた単一の中間層を有する硬質磁石の残留保磁力に匹敵する残留保磁力を有するだろうことを示す。したがって、曲線2104および2106の比較は、シード層とキャップ層との間の多層積層体の利用により、化学的規則化温度を下げてもよいことを示す。   Curves 2104 and 2106 show that a hard magnet comprising a multi-layer laminate annealed at a temperature of about 280 ° C. has a residual coercivity comparable to that of a hard magnet having a single intermediate layer annealed at about 300 ° C. Indicates that you will have Thus, a comparison of curves 2104 and 2106 indicates that the chemical ordering temperature may be lowered by utilizing a multilayer stack between the seed layer and the cap layer.

この発明のさまざまな実施例が記載された。上に記載された実現例および他の実現例は、特許請求の範囲内にある。   Various embodiments of the invention have been described. The implementations described above and other implementations are within the scope of the following claims.

1600 バイアス磁石、1602 シード層、1604 多層積層体、1606 第1の層、1608 第2の層、1610 第3の層、1612 キャップ層。   1600 Bias magnet, 1602 Seed layer, 1604 Multilayer stack, 1606 First layer, 1608 Second layer, 1610 Third layer, 1612 Cap layer.

Claims (20)

Pt族金属、Fe、Mn、Ir、およびCoの少なくとも1つを含む第1の成分を含むシード層と、
前記第1の成分を含むキャップ層と、
前記シード層と前記キャップ層との間の多層積層体とを備え、
前記多層積層体は、前記第1の成分と、Pt族金属、Fe、Mn、Ir、およびCoの少なくとも1つを含む第2の成分とを含む第1の層を含み、前記第2の成分は前記第1の成分と異なり、前記多層積層体はさらに、前記第1の層上に形成され前記第2の成分を含む第2の層と、前記第2の層上に形成され前記第1の成分および前記第2の成分を含む第3の層とを含む、硬質磁石。
A seed layer comprising a first component comprising at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, and Co;
A cap layer comprising the first component;
A multilayer laminate between the seed layer and the cap layer;
The multilayer stack includes a first layer including the first component and a second component including at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, and Co, and the second component Is different from the first component, the multilayer laminate is further formed on the first layer and formed on the second layer, the second layer including the second component, and the first layer. And a third layer containing the second component.
前記第1の成分はPt族金属を含み、前記第2の成分はFeを含む、請求項1に記載の硬質磁石。   The hard magnet according to claim 1, wherein the first component includes a Pt group metal and the second component includes Fe. 前記Pt族金属はPtを含む、請求項2に記載の硬質磁石。   The hard magnet according to claim 2, wherein the Pt group metal includes Pt. 前記第1の層は、前記第2の層より低い原子百分率のFeを含むFeおよび前記Pt族金属の第1の合金を含み、前記第3の層は、前記第2の層より低い原子百分率のFeを含むFeおよび前記Pt族金属の第3の合金を含む、請求項2に記載の硬質磁石。   The first layer includes Fe containing a lower atomic percentage of Fe than the second layer and the first alloy of the Pt group metal, and the third layer has a lower atomic percentage than the second layer. The hard magnet according to claim 2, wherein the hard magnet includes Fe including Fe and a third alloy of the Pt group metal. 前記多層積層体は、さらに、前記第1の層上に形成された第4の層、および前記第4の層上に形成された第5の層を含み、前記第4の層は、前記第1の合金より大きくかつ前記第2の層より小さい原子百分率のFeを含むFeおよび前記Pt族金属の第4の合金を含み、前記第5の層は、前記第4の合金より大きい原子百分率のFeを含むFeおよび前記Pt族金属の第5の合金を含む、請求項4に記載の硬質磁石。   The multilayer laminate further includes a fourth layer formed on the first layer and a fifth layer formed on the fourth layer, wherein the fourth layer includes the first layer. A fourth alloy of Fe and a Pt group metal comprising an atomic percentage of Fe that is larger than one alloy and smaller than the second layer, and the fifth layer has a larger atomic percentage than the fourth alloy. The hard magnet according to claim 4, comprising Fe containing Fe and a fifth alloy of the Pt group metal. 前記硬質磁石の組成プロファイルは、前記シード層および前記キャップ層からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面に関して実質的に対称である、請求項1に記載の硬質磁石。   The hard magnet of claim 1, wherein the composition profile of the hard magnet is substantially symmetric with respect to a plane that is substantially equidistant from and substantially parallel to the seed layer and the cap layer. 前記硬質磁石の組成プロファイルは、前記シード層および前記キャップ層からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面に関して非対称である、請求項1に記載の硬質磁石。   The hard magnet of claim 1, wherein the composition profile of the hard magnet is asymmetric with respect to a plane that is approximately equidistant from and substantially parallel to the seed layer and the cap layer. 前記第1の層、前記第2の層および前記第3の層の少なくとも1つは、約10Å〜約15Åの間の厚みを有する、請求項1に記載の硬質磁石。   The hard magnet of claim 1, wherein at least one of the first layer, the second layer, and the third layer has a thickness of between about 10 to about 15 inches. Pt族金属を含むシード層、前記Pt族金属を含むキャップ層、および前記シード層と前記キャップ層との間の多層積層体を含む硬質磁石を備え、
前記多層積層体は、FeおよびPt族金属の第1の合金を含む第1の層と、Feを含み前記第1の層上に形成される第2の層と、Feおよび前記Pt族金属の第2の合金を含み前記第2の層上に形成される第3の層とを含む、データ記憶装置のための読取書込ヘッド。
A hard layer comprising a seed layer comprising a Pt group metal, a cap layer comprising the Pt group metal, and a multilayer stack between the seed layer and the cap layer;
The multilayer stack includes a first layer including a first alloy of Fe and Pt group metal, a second layer including Fe and formed on the first layer, and Fe and Pt group metal. A read / write head for a data storage device, comprising a third layer comprising a second alloy and formed on the second layer.
前記第1の層、前記第2の層および前記第3の層の少なくとも1つは、約50Åまでの厚みを有する、請求項9に記載の読取書込ヘッド。   The read / write head of claim 9, wherein at least one of the first layer, the second layer, and the third layer has a thickness of up to about 50 inches. 前記第1の層、前記第2の層および前記第3の層の少なくとも1つは、約10Å〜約15Åの間の厚みを有する、請求項9に記載の読取書込ヘッド。   The read / write head of claim 9, wherein at least one of the first layer, the second layer, and the third layer has a thickness between about 10 inches and about 15 inches. 自由層を含む読取センサをさらに含み、前記第2の層は前記自由層とほぼ整列している、請求項9に記載の読取書込ヘッド。   The read / write head of claim 9, further comprising a read sensor including a free layer, wherein the second layer is substantially aligned with the free layer. 前記第1の合金は前記第2の層より低い原子百分率のFeを含み、前記第3の合金は、前記第2の層より低い原子百分率のFeを含む、請求項9に記載の読取書込ヘッド。   The read / write of claim 9, wherein the first alloy comprises a lower atomic percentage Fe than the second layer, and the third alloy comprises a lower atomic percentage Fe than the second layer. head. 前記多層積層体は、さらに、前記第1の層上に形成された第4の層、および前記第4の層上に形成された第5の層を含み、前記第4の層は、前記第1の合金より大きくかつ前記第2の層より小さい原子百分率のFeを含むFeおよび前記Pt族金属の第4の合金を含み、前記第5の層は、前記第4の合金より大きい原子百分率のFeを含むFeおよび前記Pt族金属の第5の合金を含む、請求項13に記載の読取書込ヘッド。   The multilayer laminate further includes a fourth layer formed on the first layer and a fifth layer formed on the fourth layer, wherein the fourth layer includes the first layer. A fourth alloy of Fe and a Pt group metal comprising an atomic percentage of Fe that is larger than one alloy and smaller than the second layer, and the fifth layer has a larger atomic percentage than the fourth alloy. The read / write head of claim 13, comprising Fe containing Fe and a fifth alloy of the Pt group metal. 自由層を含む読取センサをさらに含み、前記第2の層は前記自由層とほぼ整列している、請求項14に記載の読取書込ヘッド。   The read / write head of claim 14, further comprising a read sensor including a free layer, wherein the second layer is substantially aligned with the free layer. 前記硬質磁石の組成プロファイルは、前記シード層および前記キャップ層からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面に関して実質的に対称である、請求項9に記載の読取書込ヘッド。   The read / write head of claim 9, wherein the composition profile of the hard magnet is substantially symmetric with respect to a plane that is substantially equidistant from and substantially parallel to the seed layer and the cap layer. 前記硬質磁石の組成プロファイルは、前記シード層および前記キャップ層からほぼ等距離でありかつそれらと実質的に平行である面に関して非対称である、請求項9に記載の読取書込ヘッド。   The read / write head of claim 9, wherein the composition profile of the hard magnet is asymmetric with respect to a plane that is approximately equidistant from and substantially parallel to the seed layer and the cap layer. Pt族金属、Fe、Mn、Ir、およびCoの少なくとも1つを含む第1の成分を含むシード層を形成するステップと、
前記シード層上に多層積層体を形成するステップとを備え、前記多層積層体は、前記第1の成分と、Pt族金属、Fe、Mn、Ir、およびCoの少なくとも1つを含む第2の成分とを含む第1の層を含み、前記第2の成分は前記第1の成分と異なり、前記多層積層体はさらに、前記第1の層上に形成され前記第2の成分を含む第2の層と、前記第2の層上に形成され前記第1の成分および前記第2の成分を含む第3の層とを含み、さらに、
前記多層積層体上にキャップ層を形成するステップを備え、前記キャップ層は前記第1の成分を含み、さらに、
前記シード層、前記多層積層体および前記キャップ層の隣接層間の相互拡散を引き起こすために前記シード層、前記多層積層体および前記キャップ層をアニーリング温度に加熱するステップを備える、方法。
Forming a seed layer comprising a first component comprising at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, and Co;
Forming a multi-layer stack on the seed layer, the multi-layer stack including the first component and at least one of a Pt group metal, Fe, Mn, Ir, and Co. A first layer including a component, wherein the second component is different from the first component, and the multilayer stack is further formed on the first layer and includes the second component. And a third layer formed on the second layer and including the first component and the second component, and
Forming a cap layer on the multilayer stack, the cap layer comprising the first component;
Heating the seed layer, the multilayer stack, and the cap layer to an annealing temperature to cause interdiffusion between adjacent layers of the seed layer, the multilayer stack, and the cap layer.
前記第1の成分はPt族金属を含み、前記第2の成分はFeを含む、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein the first component comprises a Pt group metal and the second component comprises Fe. 前記多層構造をアニーリング温度に加熱するステップは、前記多層構造を約250℃と約300℃との間に加熱することを含む、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein heating the multilayer structure to an annealing temperature comprises heating the multilayer structure between about 250 degrees Celsius and about 300 degrees Celsius.
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