多層硬質磁石、データ記憶装置のための読取書込ヘッド、および硬質磁石の製造方法
【課題】高い保持力および比較的小さな磁性粒度をともなう磁性材料を提供する。
【解決手段】硬質磁石１６００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１６０２、第１の成分を含むキャップ層１６１２、ならびにシード層１６０２とキャップ層１６１２との間の多層積層体１６０４を含む。多層積層体１６０４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１６０６を含む。第２の成分は第１の成分と異なる。多層積層体１６０４はさらに、第１の層１６０６上に形成され第２の成分を含む第２の層１６０８と、第２の層１６０８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１６１０とを含む。
【解決手段】硬質磁石１６００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１６０２、第１の成分を含むキャップ層１６１２、ならびにシード層１６０２とキャップ層１６１２との間の多層積層体１６０４を含む。多層積層体１６０４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１６０６を含む。第２の成分は第１の成分と異なる。多層積層体１６０４はさらに、第１の層１６０６上に形成され第２の成分を含む第２の層１６０８と、第２の層１６０８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１６１０とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ハードディスクドライブの概略図である。
【図２】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。
【図３】ハードディスク読取ヘッドを示すブロック図である。
【図４】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。
【図５】白金−鉄二元系のための相図である。
【図６】Ｌ１0相構成白金−鉄二元合金の結晶単位セルである。
【図７】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。
【図８Ａ】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。
【図８Ｂ】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。
【図８Ｃ】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。
【図８Ｄ】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。
【図９Ａ】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。
【図９Ｂ】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。
【図９Ｃ】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。
【図１０Ａ】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。
【図１０Ｂ】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。
【図１０Ｃ】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。
【図１０Ｄ】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。
【図１１Ａ】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。
【図１１Ｂ】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。
【図１１Ｃ】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。
【図１２Ａ】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。
【図１２Ｂ】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。
【図１３Ａ】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。
【図１３Ｂ】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１６Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図１７Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１７Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図１８Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１８Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図１８Ｃ】例示的読取センサの断面図である。
【図１９Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１９Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図２０】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。
【図２１】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。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【実施例】
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【符号の説明】
【０１０４】
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。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ハードディスクドライブの概略図である。
【図２】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。
【図３】ハードディスク読取ヘッドを示すブロック図である。
【図４】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。
【図５】白金−鉄二元系のための相図である。
【図６】Ｌ１0相構成白金−鉄二元合金の結晶単位セルである。
【図７】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。
【図８Ａ】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。
【図８Ｂ】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。
【図８Ｃ】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。
【図８Ｄ】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。
【図９Ａ】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。
【図９Ｂ】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。
【図９Ｃ】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。
【図１０Ａ】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。
【図１０Ｂ】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。
【図１０Ｃ】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。
【図１０Ｄ】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。
【図１１Ａ】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。
【図１１Ｂ】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。
【図１１Ｃ】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。
【図１２Ａ】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。
【図１２Ｂ】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。
【図１３Ａ】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。
【図１３Ｂ】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１６Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図１７Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１７Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図１８Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１８Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図１８Ｃ】例示的読取センサの断面図である。
【図１９Ａ】例示的多層硬質磁石に対する断面図である。
【図１９Ｂ】例示的多層硬質磁石に対する組成のプロットである。
【図２０】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。
【図２１】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。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【実施例】
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【符号の説明】
【０１０４】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
前記Ｐｔ族金属はＰｔを含む、請求項２に記載の硬質磁石。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
前記Ｐｔ族金属はＰｔを含む、請求項２に記載の硬質磁石。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図５】
【図６】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１４】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図５】
【図６】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１４】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−９６３５６（Ｐ２０１１−９６３５６Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３８２４８（Ｐ２０１０−２３８２４８）
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]