JPH09289344A - Magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バイアス構造なしで磁場の極性と磁場の大き
さを測定できる磁気センサを提供すること。
【解決手段】 磁性薄膜において電流方向に対し垂直に
発生する電圧を計測することにより、磁場の方向及び/
又は磁場の大きさを計測する。
(57) Abstract: A magnetic sensor capable of measuring the polarity and magnitude of a magnetic field without a bias structure. By measuring a voltage generated in a magnetic thin film in a direction perpendicular to a current direction, the direction of a magnetic field and / or
Alternatively, measure the magnitude of the magnetic field.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は磁気センサに係る。
より詳しく述べると、プレーナホール効果を利用して磁
場の極性及び大きさを測定することのできる磁気センサ
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic sensor.
More specifically, it relates to a magnetic sensor capable of measuring the polarity and magnitude of a magnetic field by utilizing the planar hole effect.
【0002】[0002]
【従来の技術】高密度磁気記録を達成するために、現在
読み取り用に、MRヘッドが開発されている。これは、
異方性磁気抵抗効果を利用したデバイスであり、電流方
向に対して発生する電圧が磁場の大きさに対し変化する
現象である。MR heads are currently being developed for reading in order to achieve high density magnetic recording. this is,
This is a device that utilizes the anisotropic magnetoresistive effect, and is a phenomenon in which the voltage generated in the current direction changes with the magnitude of the magnetic field.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、異方性
磁気抵抗効果を利用すると、たとえば、磁場が+10O
eと−10Oeでは同じ出力(同じ符号、絶対値)が得
られるため、磁場の極性を明らかにすることは困難であ
る。従って、現在のMRヘッドでは、磁場のバイアスを
印加することで、これを解決している。However, when the anisotropic magnetoresistive effect is used, for example, the magnetic field is +10 O.
Since the same output (the same sign and absolute value) is obtained with e and −10 Oe, it is difficult to clarify the polarity of the magnetic field. Therefore, the current MR head solves this problem by applying a magnetic field bias.
【0004】しかし、このバイアス構造は一般的に複雑
であり、量産するに至っては、素子の歩留まりを大変悪
くしているのが現状である。本発明は、バイアス構造な
しに、磁場の極性を判定することができると同時に磁場
の大きさも計測することができる高密度記録が可能な磁
気センサを提供することを目的とする。However, this bias structure is generally complicated, and the yield of the devices is very bad at the time of mass production. An object of the present invention is to provide a magnetic sensor capable of high-density recording capable of determining the polarity of a magnetic field and simultaneously measuring the magnitude of the magnetic field without a bias structure.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電流方
向に対し垂直な方向に発生するプレーナホール電圧を測
定することで、磁場の極性を明らかにすることができ
る。この電圧は、電流方向に対し垂直に発生する電圧で
ある。従って、素子を4端子構造にすることで、プレー
ナホール電圧を測定することができる。According to the present invention, the polarity of the magnetic field can be clarified by measuring the planar hole voltage generated in the direction perpendicular to the current direction. This voltage is a voltage generated perpendicular to the current direction. Therefore, the planar hole voltage can be measured by making the device have a four-terminal structure.
【0006】本発明により、プレーナホール電圧を測定
することにより、バイアス構造なしで、磁場の極性を判
定することができ、磁気記録媒体からの磁場の読み取り
ヘッドを安定に量産することが可能となる。プレーナホ
ール電圧を計測して磁場の極性を判定でき、また電圧を
読み取ることで磁場の極性と磁場の大きさを計測するこ
とができる。従って、プレーナホール電圧の計測を、極
性の判定、磁場の大きさの一方又は両方の測定に用いる
ことができ、必要に応じてMR素子と組み合せてもよ
い。MR素子の方が出力が大きいので磁場の測定にはM
R素子は好適である。According to the present invention, by measuring the planar hole voltage, it is possible to determine the polarity of the magnetic field without a bias structure, and it is possible to stably mass-produce magnetic field read heads from a magnetic recording medium. . The polarity of the magnetic field can be determined by measuring the planar hole voltage, and the polarity of the magnetic field and the magnitude of the magnetic field can be measured by reading the voltage. Therefore, the measurement of the planar hole voltage can be used for determining the polarity and / or the measurement of the magnitude of the magnetic field, and may be combined with the MR element as required. Since the MR element has a larger output, M is required to measure the magnetic field.
R elements are preferred.
【0007】[0007]
【実施例】異方性磁気抵抗効果(AMR効果)とプレー
ナホール効果との理論的な比較を考察する。両者とも磁
性体に特有の現象であり、一般的に2種類のキャリアが
存在しているとしたTwo−carrier mode
lで理解されている。試料の長手方向に電流を流した場
合に電流方向、およびそれに垂直な方向に発生する電界
を計算する。2種類のキャリアの電気伝導度、移動度を
σ1 ,σ2 ,μ1 ,μ2 とした場合に、電流方向、およ
びそれに垂直方向の電位差(Vamr ,Vhall)は
(1)、(2)式のようになる。(1)式がAMR効
果、(2)式がプレーナホール効果である。EXAMPLE A theoretical comparison between the anisotropic magnetoresistive effect (AMR effect) and the planar hole effect will be considered. Both of them are phenomena peculiar to magnetic materials, and it is generally said that two types of carriers are present in the two-carrier mode.
l is understood. The electric field generated in the current direction and the direction perpendicular to the current direction when a current is passed in the longitudinal direction of the sample is calculated. When the electric conductivity and mobility of the two types of carriers are σ 1 , σ 2 , μ 1 , and μ 2 , the potential difference (V amr , V hall ) in the current direction and in the direction perpendicular thereto is (1), ( It becomes like the formula 2). The expression (1) is the AMR effect, and the expression (2) is the planar hole effect.
【0008】[0008]
【数1】 [Equation 1]
【0009】式中、a:電極間距離 J:電流密度(A/cm2 ) σ:電気伝導度 μ:キャリア移動度 Δρ:抵抗変化量 w:パターンの幅 どちらの効果も2つのキャリアの移動度の差によって電
位差が発生することがわかる。In the formula, a: distance between electrodes J: current density (A / cm 2 ) σ: electric conductivity μ: carrier mobility Δρ: resistance change amount w: pattern width Both effects are the movement of two carriers It can be seen that a difference in potential causes a potential difference.
【0010】図1に作製したパターンを示す。Si(10
0)基板上にNiFe膜をイオンビームスパッタ法で、
基本圧力8×10-8Torr、処理圧力8.5×10-5Tor
r、堆積速度1.1Å/sec で膜厚110nmに堆積し
た。電流方向パターン1は幅w=0.2mm、長さ4mm、
電圧測定用パターン2,3はパターン間隔2mm、幅0.
2mm、全長4mm(電流方向パターン1は全長の中心に位
置した)とした。磁界は図のHの方向に印加した。The pattern produced is shown in FIG. Si (10
0) NiFe film on the substrate by the ion beam sputtering method,
Basic pressure 8 × 10 -8 Torr, processing pressure 8.5 × 10 -5 Torr
It was deposited at a film thickness of 110 nm at a deposition rate of 1.1 Å / sec. The current direction pattern 1 has a width w = 0.2 mm, a length 4 mm,
The voltage measurement patterns 2 and 3 have a pattern interval of 2 mm and a width of 0.
The length was 2 mm and the total length was 4 mm (the current direction pattern 1 was located at the center of the total length). The magnetic field was applied in the direction of H in the figure.
【0011】電流方向と平行の電圧を計測することで異
方性磁気抵抗効果(図2)を、電流方向に対し垂直方向
の電圧を測定することで、プレーナホール効果(図3)
を同一試料にて測定した。磁場は電流に対し垂直に印加
した。図2からMR比:1.8%、Δρ:0.51μΩ
cmが得られた。(1)式を用いて、1/(σ1 +
σ2 )、Δρを実験データから求めた後、その電圧変化
を磁化の回転角度θに対してプロットした結果を図4の
曲線Xに示す。実験結果を定量的に再現できていること
がわかる。The anisotropic magnetoresistive effect (FIG. 2) is measured by measuring the voltage parallel to the current direction, and the planar hole effect (FIG. 3) is measured by measuring the voltage perpendicular to the current direction.
Was measured with the same sample. The magnetic field was applied perpendicular to the current. From FIG. 2, MR ratio: 1.8%, Δρ: 0.51 μΩ
cm was obtained. Using the formula (1), 1 / (σ 1 +
σ 2 ), Δρ are obtained from the experimental data, and the change in voltage is plotted against the rotation angle θ of the magnetization. It can be seen that the experimental results can be reproduced quantitatively.
【0012】そこで、異方性磁気抵抗効果(AMR)の
実験データで求めたパラメータを基にしてプレーナホー
ル電圧を計算した結果も図4のYに示した。これも実験
データとよく一致していることが図4と図3を比較する
ことにより確認される。出力電圧も定量的にほぼ等し
い。従って、プレーナホール効果を用いることで、ゼロ
バイアスにて磁気記録媒体からの磁場を検出することが
でき、さらに、磁場の方向(極性)をも検出できること
が確認された。Therefore, the results of the calculation of the planar hole voltage based on the parameters obtained from the experimental data of the anisotropic magnetoresistive effect (AMR) are also shown in Y of FIG. It is confirmed by comparing FIGS. 4 and 3 that this also agrees well with the experimental data. The output voltage is quantitatively almost equal. Therefore, it was confirmed that the magnetic field from the magnetic recording medium can be detected with zero bias and the direction (polarity) of the magnetic field can also be detected by using the planar hole effect.
【0013】以上によって確認されたプレーナホール効
果(図4)は、AMR効果をθに対して微分した振る舞
いとなっているとともに、AMR効果と異なりゼロバイ
アス駆動できることがわかる。プレーナホール効果は、
ゼロ磁場を境に出力電圧が正から負に反転することが予
想される。この時、AMRの感度はゼロ(磁化回転角度
に対し微分がゼロ)であるのに対し、プレーナホール効
果の感度は最大となる。It is understood that the planar hole effect (FIG. 4) confirmed as described above has a behavior in which the AMR effect is differentiated with respect to θ, and zero bias driving can be performed unlike the AMR effect. The planar hole effect is
It is expected that the output voltage will reverse from positive to negative at the zero magnetic field. At this time, the sensitivity of the AMR is zero (the differential with respect to the magnetization rotation angle is zero), whereas the sensitivity of the planar hole effect is maximum.
【0014】図5に、本発明を実施するための磁気ヘッ
ドの構造例を示す。図中、11は磁気記録媒体で、矢印
Aの方向に移動する。12が磁気ヘッドで、磁性膜13
は磁気記録媒体11と平行にかつその移動方向Aと垂直
な方向Bに形成されている。この磁性膜13のB方向の
両端にMR用端子14,15、磁性膜13のA方向の両
端にプレーナホール電圧用端子16,17を間に絶縁体
18を介して設ける。FIG. 5 shows a structural example of a magnetic head for carrying out the present invention. In the figure, 11 is a magnetic recording medium, which moves in the direction of arrow A. Reference numeral 12 is a magnetic head, which is a magnetic film 13.
Are formed in parallel with the magnetic recording medium 11 and in a direction B perpendicular to the moving direction A thereof. MR terminals 14 and 15 are provided at both ends of the magnetic film 13 in the B direction, and planar hole voltage terminals 16 and 17 are provided at both ends of the magnetic film 13 in the A direction with an insulator 18 interposed therebetween.
【0015】MR用端子間に電流を流して、プレーナホ
ール電圧用端子16,17間の電圧(変化)を計測す
る。必要に応じてMR用端子間の抵抗(変化)を計測す
る。A current is passed between the MR terminals to measure the voltage (change) between the planar hole voltage terminals 16 and 17. If necessary, the resistance (change) between the MR terminals is measured.
【0016】[0016]
【発明の効果】プレーナホール効果を用いた本発明は、
従来の異方性磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッド(MRヘ
ッド)と同じ出力、感度を持ちながら、ゼロバイアスで
駆動でき、素子の構造が単純化できることが大きな特徴
である。従って、ヘッドの量産にとって、大幅な歩留ま
り向上が期待される。The present invention using the planar hole effect is
It is a major feature that it can be driven with zero bias and has a simple element structure while having the same output and sensitivity as a conventional magnetic head (MR head) using the anisotropic magnetoresistive effect. Therefore, a significant yield improvement is expected for mass production of heads.
【図1】実施例の成膜パターンを示す。FIG. 1 shows a film forming pattern of an example.
【図2】実施例のNiFe膜の異方性磁気抵抗を示す。FIG. 2 shows the anisotropic magnetoresistance of the NiFe film of the example.
【図3】実施例のNiFe膜のプレーナホール効果を示
す。FIG. 3 shows the planar hole effect of the NiFe film of the example.
【図4】異方性磁気抵抗効果とプレーナホール効果の計
算結果を示す。FIG. 4 shows calculation results of anisotropic magnetoresistive effect and planar hole effect.
【図5】実施例の磁気ヘッドの構造を示す。FIG. 5 shows a structure of a magnetic head of an example.
1…電流方向パターン 2,3…電圧測定用パターン 11…磁気記録媒体 12…磁気ヘッド 13…磁性膜 14,15…MR用端子 16,17…プレーナホール電圧用端子 18…絶縁体 A…媒体移動方向 B…媒体移動と垂直な方向 1 ... Current direction pattern 2, 3 ... Voltage measurement pattern 11 ... Magnetic recording medium 12 ... Magnetic head 13 ... Magnetic film 14, 15 ... MR terminal 16, 17 ... Planar hole voltage terminal 18 ... Insulator A ... Medium movement Direction B: Direction perpendicular to medium movement
Claims (6)
に発生する電圧を計測することにより、磁場の大きさの
みを検出することを特徴とする磁気センサ。1. A magnetic sensor characterized by detecting only a magnitude of a magnetic field by measuring a voltage generated in a magnetic thin film in a direction perpendicular to a current direction.
に発生する電圧を計測することにより、磁場の方向(極
性)のみを検出することを特徴とする磁気センサ。2. A magnetic sensor, which detects only a direction (polarity) of a magnetic field by measuring a voltage generated in a magnetic thin film in a direction perpendicular to a current direction.
に発生する電圧を計測することにより、磁場の大きさと
方向(極性)を同時に検出することを特徴とする磁気セ
ンサ。3. A magnetic sensor, wherein the magnitude and direction (polarity) of a magnetic field are simultaneously detected by measuring a voltage generated in a magnetic thin film in a direction perpendicular to a current direction.
電圧と、それと垂直に発生する電圧の両方を計測するこ
とにより、磁場の大きさと磁場の方向を検出することを
特徴とする磁気センサ。4. A magnetic sensor, which detects the magnitude and direction of a magnetic field by measuring both a voltage generated in a current direction and a voltage generated perpendicularly to the magnetic thin film.
体は、Fe,Ni,Co、あるいは、それらの合金であ
ることを特徴とする磁気センサ。5. The magnetic sensor according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the magnetic substance is Fe, Ni, Co or an alloy thereof.
1,2,3,4又は5の磁気センサを用いることを特徴
とした磁気センサ。6. A magnetic sensor using the magnetic sensor of claim 1, 2, 3, 4 or 5 for a head for reading magnetic recording.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8098633A JPH09289344A (en) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | Magnetic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8098633A JPH09289344A (en) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | Magnetic sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09289344A true JPH09289344A (en) | 1997-11-04 |
Family
ID=14224918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8098633A Pending JPH09289344A (en) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | Magnetic sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09289344A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6791792B2 (en) | 2001-08-24 | 2004-09-14 | Hitachi, Ltd. | Magnetic field sensor utilizing anomalous hall effect magnetic film |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP8098633A patent/JPH09289344A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6791792B2 (en) | 2001-08-24 | 2004-09-14 | Hitachi, Ltd. | Magnetic field sensor utilizing anomalous hall effect magnetic film |
US6937434B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-08-30 | Hitachi, Ltd. | Magnetic field sensor utilizing anomalous hall effect magnetic film |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040601 |