TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG:
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Die vorliegende Erfindung betrifft magnetoresistive
Materialien für Magnetoresistenz-(MR)-köpfe, -sensoren oder
ähnliches.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK:
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Magnetoresistenzsensoren (im folgenden als MR-Sensoren
bezeichnet) und Magnetoresistenzköpfe (im folgenden als MR-Köpfe
bezeichnet), für die magnetoresistive Elemente verwendet
werden, befinden sich bis heute in der Entwicklung. Permalloys®
aus Ni0,8Fe0,2 werden hauptsächlich für die Magnetkörper
verwendet. Das Verhältnis der Widerstandsänderung (im folgenden
als ΔR/R bezeichnet) dieser Materialien ist jedoch annähernd
2,5%. Um magnetoresistive Elemente mit einer größeren
Empfindlichkeit zu erzielen, sind Elemente mit einem großen ΔR/R
erforderlich. Ein 60 bis 80 at% Ni enthaltender Ni-Co-
Legierungsfilm ist als eines dieser Elemente verfügbar. Auch
wenn dieser Film verwendet wird, ist der Wert von ΔR/R maximal
annähernd 5,8%.
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Kürzlich wurde entdeckt, daß eine hohe Magnetoresistenz
auftritt, wenn ein künstlicher Fe-Cr-Supergitterfilm verwendet
wird (Physical Review Letter Bd. 61, S. 2472, 1988). Bei
diesem Material kann jedoch ein großes ΔR/R nicht erzielt
werden, wenn nicht ein Magnetfeld von mehr als
10 kOe/(797,77 kA/m) angelegt wird. Es ist daher
problematisch, diesen Film in der Praxis einzusetzen.
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Es existiert ein Bericht, daß eine Widerstandsänderung von
etwa 10% (bei Anlegen eines Magnetfeldes von 3 kOe)
hinsichtlich ΔR/R beobachtet wurde, indem eine
Höchstvakuum-Aufdampfvorrichtung an einem aus Ni0,8Fe0,2(30 Å)/Cu(50 Å)
Co(30 Å)/Cu(50 Å) · 15 Schichten zusammengesetzten künstlichen
Supergitterfilm angewendet wurde (vorläufiges Manuskript,
Applied Physical Society Meeting, Herbst 1990). Es bestehen
jedoch insofern Probleme, als eine teure
Höchstvakuum-Aufdampfvorrichtung erforderlich ist, um die Filme herzustellen,
und ferner ein hohes ΔR/R nicht erzielt werden kann, wenn
nicht ein starkes Magnetfeld von annähernd 3 kOe angelegt
wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
magnetoresistives Material zu erzielen, das es ermöglicht,
magnetoresistive Elemente mit einem hohen ΔR/R bei einem in der
Praxis vorkommenden schwachen Magnetfeld herzustellen. Die
ma
gnetoresistiven Materialien gemäß vorliegender Erfindung haben
den in den beigefügten Ansprüchen angegebenen Aufbau.
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Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die
folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung zusammen mit den beiliegenden
Zeichnungen deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Fig. 1 ist eine Ansicht, die die Richtungen der
Spinorientierungen jeder magnetischen Schicht eines magnetoresistiven
Materials gemäß vorliegender Erfindung erläutert, wenn das
angelegte Magnetfeld schwach ist;
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Fig. 2 ist eine Ansicht gemäß einer ersten Ausführungsform,
die die Abhängigkeit des MR-Änderungsverhältnisses des
magnetoresistiven Materials von der Dicke einer Cu-Schicht
darstellt;
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Fig. 3 ist eine Ansicht gemäß einer dritten Ausführungsform,
die die Abhängigkeit des MR-Änderungsverhältnisses des
magnetoresistiven Materials von der Dicke einer Cu-Schicht
darstellt;
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Fig. 4 ist eine Ansicht gemäß einer fünften Ausführungsform,
die die Abhängigkeit des MR-Änderungsverhältnisses des
magnetoresistiven Materials von der Dicke einer Cu-Schicht
darstellt;
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Fig. 5 ist eine Ansicht gemäß einer siebten Ausführungsform,
die die Abhängigkeit des MR-Änderungsverhältnisses des
magnetoresistiven Materials von der Dicke einer Cu-Schicht
darstellt;
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Fig. 6 ist eine Ansicht gemäß der ersten Ausführungsform, die
ein erzeugtes magnetoresistives Material darstellt; und
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Fig. 7 ist eine Ansicht eines gemäß der fünften
Ausführungsform hergestellten magnetoresistiven Materials.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird angenommen, daß das erfindungsgemäße Material eine
hohe Magnetoresistenz zeigt, da ein antiparalleler Zustand
zwischen den beiden benachbarten magnetischen metallischen
Dünnfilmschichten 1 und 3 erreicht wird, die durch eine
nichtmagnetische metallische Dünnfilmschicht 2 getrennt sind, wie
in Fig. 1 dargestellt. Wenn keine nicht-magnetische
metallische Dünnfilmschicht vorhanden ist, sind die magnetischen
Dünnfilmschichten ferromagnetisch-parallel verbunden, so daß
ein antiparalleler Zustand nicht erzielbar ist, was zur Folge
hat, daß eine hohe Magnetoresistenz nicht erzielbar ist. Die
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
erläutert. Die magnetische metallische Dünnfilmschicht 1 in
der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform
enthält Co als Hauptbestandteil und zeigt eine halbharte
Magneteigenschaft. Die magnetische metallische Dünnfilmschicht 3 ist
ein weichmagnetisches Material aus Ni-reichem Ni-Fe-Co oder
Ni-Co. In den Ausführungsformen 5, 6, 7 und 8 umfassen die
magnetoresistiven Materialien die magnetischen metallischen
Dünnfilmschichten 1 und 3, die beide weichmagnetische
Ni-reiche Ni-Fe-Co- oder Ni-Co-Materialien sind. Die
nicht-magnetische metallische Dünnfilmschicht 2, die hierin verwendet wird,
besteht aus Cu.
(Erste Ausführungsform)
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In Fig. 1 besteht die magnetische metallische Dünnfilmschicht
1 hauptsächlich aus Co und zeigt eine halbharte
Magneteigenschaft. Die magnetische metallische Dünnfilmschicht 3 ist
hauptsächlich aus Ni-reichem NixFeyCoz zusammengesetzt.
NixFeyCoz, dessen Magnetostriktion klein ist und das eine
weichmagnetische Eigenschaft zeigt, ist ein Material, bei dem
X, Y und Z ausgedrückt in atomaren Zusammensetzungsanteilen,
0,6 ≤ X ≤ 0,9, 0 ≤ Y ≤ 0,3 und 0,01 ≤ Z ≤ 0,3 und bevorzugt
0,6 ≤ X ≤ 0,9, 0 ≤ Y ≤ 0,25 und 0,01 ≤ Z 0,25 erfüllen. Wenn
der Magnetoresistenzeffekt in Betracht gezogen wird, ist ΔR/R
des Ni-Fe-Films kleiner als des Ni-Fe-Co-Films, und daher ist
Z größer als 0,01. Ein typisches Beispiel, das diesen
Bedingungen genügt, ist Ni0,8Fe0,15Co0,05 Nb, No, Cr, W, Ru oder
ähnliches können zu dem Ni-Fe-Co-Film hinzugefügt werden, um
die weichmagnetischen Eigenschaften sowie Verschleiß- und
Korrosionsfestigkeit zu verbessern. Wenn die Dicke jeder der
magnetischen metallischen Dünnfilmschichten kleiner ist als
10 Å, tritt in der magnetischen metallischen Dünnfilmschicht
insofern ein Problem auf, als die Magnetisierung bei
Raumtemperatur aufgrund einer Senkung der Curie-Temperatur
verringert ist. Da ferner ein in der Praxis verwendetes
magnetoresistives Element eine Gesamtfilmschichtdicke von
mehreren hundert Å aufweist, um einen Laminierungseffekt wie bei
der vorliegenden Erfindung nutzbar zu machen, ist es
erforderlich, jede magnetische Dünnfilmschicht mit einer Dicke von
nicht mehr als 100 Å auszuführen. Vorzugsweise ist die Dicke
der magnetischen metallischen Dünnfilmschicht 10 bis 100 Å.
Die nicht-magnetische metallische Dünnfilmschicht 2, die
zwischen diesen magnetischen Dünnfilmen liegt, darf kaum mit
einem magnetischen Dünnfilm des Ni-Fe-Co-Typs an der von diesen
bestimmten Grenzfläche reagieren und muß nicht-magnetisch
sein. Cu ist für den Film 2 bevorzugt und die höchst
bevorzugte Dicke einer Cu-Schicht ist etwa 20
Å. Das ΔR/R zeigt die
RKKY-ähnliche Schwingung in Abhängigkeit von der Dicke der Cu-
Schicht, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei der Grund dafür
nicht klar ist. Wenn die Dicke der Cu-Schicht 35 Å übersteigt,
verringert sich die Magnetoresistenz. Daher ist es bevorzugt,
daß die Dicke der Cu-Schicht nicht größer als 25 Å ist. Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter
Bezug auf bestimmte Ausführungsformen erläutert.
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Es wurde eine Multi-HF-Sputtervorrichtung mit Co, Cu und
Ni0,8Fe0,15Co0,05 als Targets verwendet, wobei das Innere
der Sputtervorrichtung auf 2 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war.
Anschließend wurde Ar-Gas in die Vorrichtung eingeführt und die
Vorrichtung wurde auf 8 · 10&supmin;³ Torr eingestellt. Ein
magnetoresistives Material mit einem nachfolgend dargestellten
Aufbau, das aufeinanderfolgend durch Sputtern gebildet wurde,
wurde auf einem Glassubstrat hergestellt, wie in Fig. 6
gezeigt.
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[Co(30)/Cu(0 bis 55)/NiFeCo(30)/Cu(0 bis 55)] · N,
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wobei die Klammern eine Dicke (Å) angeben und N eine
Wiederholungszahl ist, die von 12 bis 33 variiert. Die Dicke
jedes Films wurde durch Einstellen des Sputterzeitraumes und
unter Verwendung eines Verschlusses gesteuert. Ein Film mit
der Wiederholungszahl (N) von 12 bis 33 und einer Gesamtdicke
von annähernd 0,2 um wurde hergestellt. Die Eigenschaften des
hergestellten magnetoresistiven Materials sind in Fig. 2
dargestellt. ΔR/R wurde durch Anlegen eines Magnetfeldes von
300 Oe gemessen.
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Wie aus Fig. 2 deutlich wird, zeigt es sich, daß das ΔR/R
einen lokalen Maximalwert hat, wenn die Cu-Schicht etwa 20 Å
dick ist. Weiter hat das ΔR/R einen zweiten lokalen
Maximalwert, wenn die Cu-Schicht etwa 30 Å dick ist. Das ΔR/R hat
einen dritten lokalen Maximalwert, wenn die Cu-Schicht etwa
40 Å dick ist. Daher ist es bevorzugt, daß die Cu-Schicht etwa
20 Å dick ist, um ein maximales ΔR/R zu erhalten.
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Bei dieser Ausführungsform waren die Co- und die NiFeCo-
Schicht als die äußersten Schichten angeordnet. Es kann jedoch
jede beliebige der Co-, NiFeCo- und Cu-Schichten als die
äußerste Schicht angeordnet sein. Ferner ist die Anzahl der
laminierten Schichten von der Art eines herzustellenden
Produktes abhängig. Beispielsweise ist im Falle eines Filmes von
500 Å Dicke, der in einem MR-Sensor verwendet wird, N
vorzugsweise 5 oder ähnlich.
(Zweite Ausführungsform)
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Unter Verwendung einer HF-Sputtervorrichtung und Co, Cu und
Ni0,8Fe0,15Co0,05 als Targets wurde ein Film, bei dem die
Dicke der Cu-Schicht konstant war und die Dicke der
Magnetschichten verändert wurde, durch Sputtern in derselben Weise
wie bei der ersten Ausführungsform hergestellt. Die
Eigenschaften des hergestellten Films sind in Tabelle 1
dargestellt. Das ΔR/R einer Vergleichsprobe mit demselben Aufbau
wie derjenige von Nr. B, jedoch unter Verwendung von
Ni0,8Fe0,2, das ein nach dem Stand der Technik anstelle von
Ni0,8Fe0,15Co0,05 verwendetes Material ist, betrug 8, 8%,
während das ΔR/R einer Probe der Erfindung unter Verwendung
von Ni0,8Fe0,19Co0,01 12% betrug. Im Hinblick auf diese
Tatsache ist Co unter dem Gesichtspunkt der Erzielung eines
größeren ΔR/R unverzichtbar.
Tabelle 1
(Dritte Ausführungsform)
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In Fig. 1 hat die magnetische metallische Dünnfilmschicht 1 Co
als Hauptbestandteil und zeigt eine halbharte
Magneteigenschaft. Die Ni-reichen Legierungen des Ni-Co-Typs der
magnetischen metallischen Dünnfilmschicht 3 weisen Ni und Co als
Hauptbestandteile auf. Wenn Ni kleiner als 50% oder weniger
in einem atomaren Zusammensetzungsverhältnis ist, wird ein
größeres ΔR/R nicht erzielt, falls nicht ein stärkeres
Magnetfeld angelegt wird. Wenn das Verhältnis von Ni 90% oder
mehr ist, wird ebenfalls kein hohes ΔR/R erzielt. Ein
typisches Beispiel, das diese Bedingungen erfüllt, ist
Ni0,8Co0,2. Eine geringe Menge von Elementen kann zu dem Ni-
Co-Film hinzugefügt werden, um die weichmagnetische
Eigenschaft sowie Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit zu
verbessern. In einem Fall, in dem die Dicke jeder dieser
magnetischen metallischen Dünnfilmschichten geringer als 10 Å ist,
tritt in den metallischen Dünnfilmschichten ein Problem in der
Hinsicht auf, daß die Magnetisierung bei Raumtemperatur durch
eine Senkung der Curie-Temperatur verringert ist. Da ferner
ein in der Praxis verwendetes magnetoresistives Element eine
Gesamtdicke von mehreren hundert Å aufweist, ist es
erforderlich, daß jede magnetische metallische Dünnfilmschicht
eine Dicke von nicht mehr als 100 Å hat, um einen
Laminierungseffekt wie bei der vorliegenden Erfindung zu
erzeugen. Daher ist die Dicke der magnetischen metallischen
Dünnfilmschicht vorzugsweise 10 bis 100 Å. Die nicht-magnetische
metallische Dünnfilmschicht, die zwischen diesen magnetischen
Dünnfilmen liegt, darf kaum mit einem magnetischen Dünnfilm
des Ni-Fe-Co-Typs an der zwischen diesen bestimmten
Grenzfläche reagieren und muß nicht-magnetisch sein. Cu ist für den
Film 2 bevorzugt und die höchst bevorzugte Dicke einer Cu-
Schicht ist annähernd 20 Å. Das ΔR/R zeigt in Abhängigkeit von
der Dicke der Cu-Schicht eine RKKY-ähnliche Schwingung, wie in
Fig. 3 dargestellt, obgleich der Grund dafür nicht klar ist.
Wenn sie 35 Å übersteigt, verringert sich die
Magnetoresistenz. Daher ist es bevorzugt, daß die Dicke der Cu-
Schicht nicht größer als 25 Å ist.
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Es wurden eine Multi-HF-Sputtervorrichtung und Co, Cu und
Ni0,8Co0,2 als Targets verwendet, wobei das Innere der
Sputtervorrichtung auf 2 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war. Anschließend
wurde in die Vorrichtung Ar-Gas eingeführt und die Vorrichtung
wurde auf 6 · 10&supmin;³ Torr eingestellt. Ein magnetoresistives
Material mit einer nachfolgend dargestellten Zusammensetzung,
die aufeinanderfolgend durch Sputtern gebildet wurde, wurde
auf einem Glassubstrat erzeugt:
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[Co(30)/Cu(0 bis 35)/NiCo(30)/Cu(0 bis 35)] · N,
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wobei die Klammern eine Dicke (Å) angeben und N eine
Wiederholungszahl ist. Die Dicke jedes Filmes wurde durch Einstellen
des Sputterzeitraumes und unter Verwendung eines Verschlusses
gesteuert. Ein Film mit der Wiederholungszahl (N) von 15 bis
33 und einer Gesamtdicke von annähernd 0,2 um wurde
hergestellt. Die Eigenschaften des erzeugten magnetoresistiven
Materials sind in Fig. 3 dargestellt. ΔR/R wurde durch Anlegen
eines Magnetfeldes von 300 Oe gemessen.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wurde deutlich, daß das ΔR/R
einen lokalen Maximalwert hat, wenn die Cu-Schicht etwa 20 k
dick ist. Weiter hat das AR/R einen zweiten lokalen
Maximalwert, wenn die Cu-Schicht etwa 30 Å dick ist. Um daher ein
maximales ΔR/R zu erhalten, ist es bevorzugt, daß die Cu-
Schicht etwa 20 Å dick ist.
(Vierte Ausführungsform)
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Unter Verwendung einer HF-Sputtervorrichtung und Co, Cu und
Ni0,8Co0,2 als Targets wurde ein Film, bei dem die Dicke der
Cu-Schicht konstant war und die Dicke der Magnetschichten
verändert wurde, durch einen Sputtervorgang in derselben Weise
wie bei der dritten Ausführungsform hergestellt. Die
Eigenschaften des hergestellten Films sind in Tabelle 2
dargestellt. Als Referenz betrug das ΔR/R einer Vergleichsprobe
mit derselben Zusammensetzung wie die von Nr. B, bei der
jedoch Ni0,8Fe0,2 verwendet wurde, das ein nach dem Stand der
Technik anstelle von Ni0,8Co0,2 verwendetes Material ist,
8, 8%. Im Hinblick auf diese Tatsache sind Legierungen des Ni-
Co-Typs unter dem Gesichtspunkt der Erzielung eines größeren
ΔR/R hervorragend.
Tabelle 2
(Fünfte Ausführungsform)
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In Fig. 1 sind die magnetischen metallischen Dünnfilmschichten
1 und 3 Filme, deren Hauptbestandteil Ni-reiches NixFeyCoz
ist. NixFeyCoz zeigt eine geringe Magnetostriktion, eine
weichmagnetische Eigenschaft und Magnetoresistenz in einem
Fall, in dem X, Y, und Z in atomaren Zusammensetzungsanteilen
jeweils 0,6 ≤ X ≤ 0,9, 0 ≤ Y ≤ 0,3, bzw. 0,01 ≤ Z ≤ 0,3
erfüllen. Wenn die Magnetoresistenz in Betracht gezogen wird,
ist das ΔR/R des gesamten Films für Ni-Fe-Co-Typen größer als
für Ni-Fe-Typen. Ein typisches Beispiel, das diesen
Bedingungen genügt, ist Ni0,8Fe0,15Co0,05 Nb, Mo, Cr, W, Ru
oder ähnliches können hinzugefügt werden, um die
weichmagnetische Eigenschaft sowie Verschleiß- und
Korrosionsfestigkeit zu verbessern. In einem Fall, in dem die
Dicke jeder dieser magnetischen Dünnfilmschichten geringer als
10 Å ist, tritt in den magnetischen Dünnfilmschichten ein
Problem in der Hinsicht auf, daß die Magnetisierung bei
Raumtemperatur aufgrund einer Senkung der Curie-Temperatur
verringert ist. Da ferner ein in der Praxis verwendetes
magnetoresistives Element eine Gesamtdicke von mehreren
hundert Å hat, um einen Laminierungseffekt wie bei der
vorliegenden Erfindung nutzbar zu machen, ist es erforderlich,
daß die Dicke jeder magnetischen Dünnfilmschicht nicht größer
als 100 Å ist. Vorzugsweise sind die Dicken der magnetischen
Dünnfilmschichten 10 bis 100 Å. Die nicht-magnetische
metallische Dünnfilmschicht 2, die zwischen diesen
magnetischen Dünnfilmen liegt, darf kaum mit einem magnetischen
Dünnfilm des Ni-Fe-Co-Typs an dessen Grenzfläche reagieren und
muß nicht-magnetisch sein. Cu ist für den Film 2 bevorzugt und
die höchst bevorzugte Dicke einer Cu-Schicht beträgt annähernd
20 Å. Wenn die Dicke einer Cu-Schicht kleiner als 10 Å ist und
die Cu-Schicht zu einem unzusammenhängenden Film wird, werden
die beiden benachbarten magnetischen Dünnfilmschichten
magnetisch gekoppelt und es ist schwierig, einen Zustand zu
erreichen, in dem die Spins zwischen den magnetischen
Schichten antiparallel sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Das
ΔR/R zeigt in Abhängigkeit von der Dicke der Cu-Schicht eine
RKKY-artige Schwingung, obgleich der Grund dafür nicht klar
ist. Daher ist es bevorzugt, daß die Dicke der Cu-Schicht
nicht mehr als 25 Å beträgt. Die Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf bestimmte
Ausführungsformen erläutert.
-
Vorhanden waren eine Multi-HF-Sputtervorrichtung und Co, Cu
und Ni0,8Fe0,15Co0,05 als Targets, wobei das Innere der
Sputtervorrichtung auf 2 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war.
Anschließend wurde Ar-Gas in die Vorrichtung eingeführt und die
Vorrichtung wurde auf 8 · 10&supmin;³ Torr eingestellt. Ein
magnetoresistives Material mit einer nachfolgend dargestellten
Zusammensetzung, die aufeinanderfolgend durch Sputtern gebildet
wurde, wurde auf einem Glassubstrat hergestellt, wie in Fig. 7
gezeigt.
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[NiFeCo(30)/Cu(10 bis 32,5)] · N,
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wobei Klammern eine Dicke (Å) angeben, die von 32 bis 50
variiert. Die Dicke jedes Films wurde durch Einstellen des
Sputterzeitraums und durch Verwendung eines Verschlusses
gesteuert. Ein Film mit der Wiederholungszahl (N) von 32 bis 50
und einer Gesamtdicke von annähernd 0,2 um wurde hergestellt.
Die Eigenschaften des hergestellten magnetoresistiven
Materials sind in Fig. 4 dargestellt. ΔR/R wurde durch Anlegen eines
angelegten Magnetfeldes von 300 Oe gemessen. Wie aus Fig. 4
ersichtlich ist, hat das ΔR/R einen lokalen Maximalwert, wenn
die Cu-Schicht etwa 20 k dick ist. Es wurde augenscheinlich,
daß mit zunehmender Dicke der Cu-Schicht über 20 Å das ΔR/R
mehr und mehr abnimmt. Daher ist es bevorzugt, daß, um ein
maximales ΔR/R zu erhalten, die Cu-Schicht etwa 20 Å dick ist.
(Sechste Ausführungsform)
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Unter Verwendung einer HF-Sputtervorrichtung und Co, Cu und
Ni0,8Fe0,15Co0,05 als Targets wurde ein Film, bei dem die
Dicke der Cu-Schicht konstant war und die Dicke der
magnetischen Schichten verändert wurde, durch Sputtern in derselben
Weise wie bei der fünften Ausführungsform hergestellt. Die
Eigenschaften des hergestellten Films sind in Tabelle 3
dar
gestellt. Als Referenz war hinsichtlich einer Vergleichsprobe
mit demselben Zusammensetzungsaufbau wie der von Nr. B, die Co
anstelle von Ni0,8Fe0,15Co0,05 aufweist, der ΔR/R-Wert der
Vergleichsprobe 5%.
Tabelle 3
(Siebte Ausführungsform)
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In Fig. 1 sind die magnetischen metallischen Dünnfilmschichten
1 und 3 aus Ni-Co zusammengesetzte Filme, die mindestens
60 at% Ni enthalten, mit einer Dicke von 10 bis 100 Å. Ein
typisches Beispiel, das diese Bedingungen erfüllt, ist
Ni0,8Fe0,15Co0,05. Nb, Mo, Cr, W, Ru oder ähnliches können
zugegeben werden, um die weichmagnetische Eigenschaft sowie
Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit zu verbessern. In einem
Fall, in dem die Dicke jeder dieser magnetischen
Dünnfilmschichten geringer als 10 Å ist, tritt in den magnetischen
Dünnfilmschichten ein Problem in der Hinsicht auf, daß die
Magnetisierung bei Raumtemperatur aufgrund einer Senkung der
Curie-Temperatur verringert ist. Da ferner ein in der Praxis
verwendetes magnetoresistives Element eine Gesamtdicke von
mehreren hundert Å hat, um einen Laminierungseffekt wie bei
der vorliegenden Erfindung nutzbar zu machen, ist es
erforderlich, daß die Dicke jeder magnetischen Dünnfilmschicht
nicht größer als 100 Å ist. Vorzugsweise beträgt die Dicke der
magnetischen Dünnfilmschicht 10 bis 100 Å. Die
nichtmagnetische metallische Dünnfilmschicht 2, die zwischen diesen
magnetischen Dünnfilmen liegt, darf kaum mit einem
magneti
schen Dünnfilm des Ni-Fe-Co-Typs an dessen Grenzfläche
reagieren und muß nicht-magnetisch sein. Cu ist für den Film 2
bevorzugt und die höchst bevorzugte Dicke einer Cu-Schicht
beträgt annähernd 20 Å. Wenn die Dicke einer Cu-Schicht kleiner
als 10 Å ist und die Cu-Schicht zu einem unzusammenhängenden
Film wird, werden die beiden benachbarten magnetischen
Dünnfilmschichten magnetisch gekoppelt und es ist schwierig, einen
Zustand zu erreichen, in dem die Spins zwischen den
magnetischen Schichten antiparallel sind, wie in Fig. 1 dargestellt.
Der ΔR/R-Wert zeigte eine RKKY-artige Schwingung in
Abhängigkeit von der Dicke der Cu-Schicht, obgleich der Grund dafür
nicht klar ist. Daher ist es bevorzugt, daß die Dicke der Cu-
Schicht nicht mehr als 25 Å beträgt. Die Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf bestimmte
Ausführungsformen erläutert.
-
Es wurden eine Multi-HF-Sputtervorrichtung und Co, Cu und
Ni0,8Co0,2 als Targets verwendet, wobei das Innere der
Sputtervorrichtung auf 2 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war.
Anschließend wurde Ar-Gas in die Vorrichtung eingeführt und die
Vorrichtung wurde auf 8 · 10&supmin;³ Torr eingestellt. Ein
magnetoresistives Material mit einer nachfolgend dargestellten
Zusammensetzung, die aufeinanderfolgend durch Sputtern gebildet
wurde, wurde auf einem Glassubstrat hergestellt:
-
[NiCo(30)/Cu(10 bis 45)] · N,
-
wobei Klammern eine Dicke (Å) angeben und N eine
Wiederholungszahl ist. Die Dicke jedes Films wurde durch Einstellen
des Sputterzeitraumes und durch Verwendung eines Verschlusses
gesteuert. Ein Film mit der Wiederholungszahl (N) von 27-50
und einer Gesamtdicke von annähernd 0,2 um wurde hergestellt.
-
Die Eigenschaften des hergestellten magnetoresistiven
Materials sind in Fig. 5 dargestellt. ΔR/R wurde durch Anlegen eines
Magnetfeldes von 300 Oe gemessen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich
ist, wurde augenscheinlich, daß das ΔR/R einen lokalen
Maximalwert hat, wenn die Cu-Schicht etwa 20 Å dick ist, und
mit zunehmender Dicke der Schicht über 20 Å die
Magnetoresistenz abnimmt. Daher ist es bevorzugt, daß, um ein
maximales ΔR/R zu erhalten, die Cu-Schicht etwa 20 Å dick ist.
(Achte Ausführungsform)
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Unter Verwendung einer HF-Sputtervorrichtung und Co, Cu und
Ni0,8Co0,2 als Targets wurde ein Film, bei dem die Dicke der
Cu-Schicht konstant war und die Dicke der magnetischen
Schichten verändert wurden, durch Sputtern in derselben Weise
wie bei der siebten Ausführungsform hergestellt. Die
Eigenschaften des hergestellten Films sind in Tabelle 4
dargestellt. Das ΔR/R einer Vergleichsprobe mit derselben
Zusammensetzung (Aufbau) wie der von Nr. B, die Co anstelle von
Ni0,8Co0,2 verwendet, betrug 5%.
Tabelle 4