FR2743930A1 - Capteur magnetique pour lecture de supports d'enregistrement - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un capteur magnétique. Elle se rapporte à un capteur magnétique qui comprend une première couche magnétique (12) et une seconde couche magnétique (16) ayant des axes d'aimantation préférentielle dans des directions différentes, une troisième couche magnétique (14) disposée entre la première et la seconde et ayant un champ coercitif inférieur à ceux de ces couches, une première couche isolante (13) disposée entre la première et la troisième couche magnétique, et une seconde couche isolante (15) disposée entre la seconde et la troisième couche magnétique. Un champ magnétique externe est détecté d'après les résistances d'effet tunnel entre la première et la troisième couche magnétique (12, 14) et entre la seconde et la troisième couche magnétique (16, 14). Application à la lecture de supports d'enregistrement.

Description

La présente invention concerne un capteur magnétique

destiné à la détection d'un champ magnétique et, plus préci-

sément, un capteur magnétique mettant en oeuvre des phéno-

mènes d'effet tunnel de spin ou d'effet de valve de spin.

Etant donné le récent accroissement de densité de la technique d'enregistrement magnétique, la vitesse relative d'un support magnétique et d'une tête de lecture a beaucoup diminué. Ainsi, la tête magnétique classique du type à induction électromagnétique peut difficilement donner un

signal suffisant de lecture.

On a déjà proposé, comme capteur magnétique possédant un signal élevé de lecture, même à une vitesse relative réduite, un capteur magnétique magnétorésistif, un capteur magnétique à effet tunnel de spin mettant en oeuvre le phénomène du tunnel de spin, etc. Le capteur magnétique à effet tunnel de spin comporte

un corps multicouche comprenant une structure couche magné-

tique/couche isolante/couche magnétique dans laquelle une couche isolante est placée entre deux couches magnétiques, et il met en oeuvre des phénomènes tels que, lorsqu'une tension est appliquée entre les couches magnétiques afin que des électrons circulent par effet tunnel, la probabilité de passage des électrons par effet tunnel change avec l'angle relatif des directions d'aimantation des deux couches magnétiques. La probabilité de passage des électrons par effet tunnel varie avec l'angle relatif des directions d'aimantation des couches magnétiques parce que le spin électronique de l'une des couches magnétiques qui fournit les électrons est polarisé, et les électrons passent par

effet tunnel en présentant une polarisation.

Dans le capteur magnétique classique à effet tunnel de spin, un film isolant est en général placé entre un premier film magnétique mince et un second film magnétique mince et

ils sont collés mutuellement.

La demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais nO 24 477/1974 propose un capteur magnétique qui comporte un premier film ferromagnétique mince et un second film ferromagnétique mince ayant des motifs sous

forme de bandes tels que les axes d'aimantation préféren-

tielle sont perpendiculaires mutuellement, si bien que le champ coercitif du premier film ferromagnétique mince, dans la direction de son axe d'aimantation préférentielle, est plus du double de celui du second film ferromagnétique mince

dans la direction de son axe d'aimantation préférentielle.

Lorsque la direction d'aimantation du second film ferro-

magnétique mince ayant un plus faible champ coercitif tourne sous l'action d'un champ magnétique extérieur, un courant obtenu par effet tunnel change entre le premier film

ferromagnétique mince et le second.

On a proposé, comme matériau de film ferromagnétique mince, un alliage à base de Fe qui possède un faible effet

magnétorésistif anisotrope et un effet tunnel ferromagné-

tique élevé (Nakatani et Kitada, "Abstract of Autumn

Symposium of Japan Metal Association", page 364, 1994).

En outre, pour qu'il existe une différence de champ coercitif entre les films ferromagnétiques minces, du carbone (C) ou du ruthénium (Ru) est ajouté à l'alliage à

base de Fe, o les films minces sont formés à des tempé-

ratures différentes de substrat.

On connaît aussi, comme capteur magnétique à effet tunnel de spin différent, un capteur magnétique ayant un

film mince multicouche.

La demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n 266 481/1991 propose un dispositif à effet magnétorésistif qui comporte une structure multicouche formée de couches de Fe avec une couche intermédiaire d'un matériau paramagnétique non isolant. Ce dispositif présente des variations de résistance par rapport à un faible champ magnétique appliqué lorsque les directions d'aimantation sont placées horizontalement et sont antiparallèles, les

couches de fer étant au nombre de quatre ou plus.

La demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n 74 022/1995 décrit une tête magnétique ayant un film à effet magnétorésistif de structure

multicouche comprenant une couche magnétique fortement fer-

romagnétique, une couche magnétique faiblement ferromagné-

tique qui est au contact d'une couche antiferromagnétique, et une couche magnétique faiblement ferromagnétique qui n'est pas au contact d'une couche antiferromagnétique, ces

couches étant disposées les unes sur les autres avec inter-

position de couches non magnétiques. Le capteur magnétique a un effet magnétorésistif important parce que le corps

multicouche comprend les deux couches magnétiques.

La demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n 223 336/1994 propose un capteur de lecture à magnétorésistance qui comporte une première, une seconde et une troisième couche ferromagnétique qui sont séparées

mutuellement par des couches métalliques non magnétiques.

Les directions d'aimantation de la première et de la troisième couche ferromagnétique sont stationnaires, et la seconde couche ferromagnétique intermédiaire est faiblement ferromagnétique et possède une structure multicouche à double valve de spin dans laquelle, lorsqu'aucun champ magnétique n'est appliqué, la direction d'aimantation est perpendiculaire aux directions d'aimantation de la première et de la troisième couche ferromagnétique. On peut utiliser cette structure qui permet une dispersion des électrons de conduction dans toutes les directions, si bien que le capteur présente un effet magnétorésistif élevé, même lors

de l'application d'un faible champ magnétique.

Un dispositif à effet magnétorésistif d'un capteur

magnétique mettant en oeuvre l'effet magnétorésistif com-

porte un film de valve de spin ayant une structure compre-

nant une couche non magnétique disposée entre une première

et une seconde couche magnétique, ou un film à magnéto-

résistance géante à superstructure (GMR) dont la structure comprend des couches non magnétiques et des couches

magnétiques qui alternent.

Des dispositifs classiques à effet magnétorésistif sont décrits dans la suite en référence à des exemples qui

comprennent un film de valve de spin et un film à super-

structure (GMR) comme films magnétorésistifs.

La figure 20 est une coupe du film de valve de spin du dispositif classique à effet magnétorésistif dans un exemple, et elle représente le film de valve de spin du dispositif à effet magnétorésistif utilisé dans une tête magnétique. Comme l'indique la figure 20, le film classique de valve de spin a une structure comprenant une première couche magnétique 23, une seconde couche non magnétique 25, une seconde couche magnétique 27 placées les unes sur les autres

sur un substrat 21 avec une couche de masse 22 disposée par-

dessus, et une couche antiferromagnétique 28, par exemple de FeMn, destinée à bloquer une direction d'aimantation de la

seconde couche magnétique.

La figure 21 est une coupe du film magnétorésistif à

superstructure (GMR) du dispositif classique à effet magné-

torésistif dans l'autre des exemples, et elle représente le film magnétorésistif à superstructure (GMR) du dispositif à

effet magnétorésistif utilisé dans une tête magnétique.

Comme l'indique la figure 21, le film magnétorésistif à superstructure (GMR) classique a une structure de film multicouche comprenant en alternance des couches magnétiques 23 et des couches non magnétiques 25 sur un substrat 21, avec une couche de masse 22 de cuivre, et une couche de couverture 29 formée de cuivre et recouvrant la surface

supérieure de la couche magnétique supérieure 23.

Un capteur magnétique utilisant l'effet GMR est décrit par exemple dans la demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais nO 358 310/1992. Ce capteur magnétique comporte deux couches ferromagnétiques qui sont divisées par une couche métallique non magnétique et qui ne sont pas liées mutuellement, et il possède une structure sandwich présentant une aimantation bloquée de l'une des couches ferromagnétiques. Le blocage de l'aimantation est

possible par adhérence d'une couche métallique antiferro-

magnétique, par exemple d'un alliage fer-manganèse, à l'une

des couches ferromagnétiques. Dans cette structure, lors-

qu'un champ magnétique externe est appliqué, la direction

d'aimantation de la couche ferromagnétique dont l'aimanta-

tion n'est pas bloquée tourne librement en fonction de la direction du champ magnétique externe, si bien qu'il appa- raît une différence angulaire par rapport à la direction

d'aimantation de la couche ferromagnétique dont l'aimanta-

tion est bloquée. La dispersion des électrons de conduction, qui dépend des changements de spin et des changements des valeurs de la résistance électrique, se produit suivant cette différence angulaire. Grâce à la détection de ces changements de la valeur de résistance électrique, les états d'un champ magnétique externe, c'est-à-dire des champs magnétiques des signaux d'un support d'enregistrement

magnétique, sont obtenus.

Le changement de résistance du capteur magnétique de valve de spin est d'environ 5 %. Pour que les erreurs de lecture dues à l'augmentation de la densité magnétique d'enregistrement soient évitées, des capteurs magnétiques et

présentant de plus grands changements de résistance magné-

tique sont nécessaires.

En outre, une tête magnétique et un support d'enre-

gistrement sont souvent mis en contact direct ou indirect

mutuellement à cause des saillies du support d'enregis-

trement magnétique, de la poussière ou d'autres phénomènes.

Aux points de contact, il se produit des élévations brutales de température sous l'action de la chaleur de frottement. On sait que, à cause de ces changements de température, la résistance du dispositif magnétorésistif change, et des

changements du signal de sortie apparaissent. Ces change-

ments du signal de sortie sont appelés "aspérités ther-

miques" ou "bruits thermiques". La technique utilisée pour la suppression des aspérités de manière classique est décrite dans la demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n 154 310/1990. Cette technique met en oeuvre deux dispositifs magnétorésistifs, et ces deux dispositifs sont différentiels afin qu'ils assurent une

détection différentielle, si bien que les aspérités ther-

miques sont compensées.

Comme décrit précédemment, on a déjà proposé divers capteurs magnétiques mettant en oeuvre les phénomènes de l'effet tunnel de spin. Cependant, les variations de tension dues aux phénomènes de spin sont très faibles et, en outre, les signaux provenant des supports d'enregistrement sont extrêmement faibles. Il est alors nécessaire d'augmenter les signaux de sortie des capteurs magnétiques et de réduire les

bruits.

Dans le capteur magnétique comprenant le film de valve de spin représenté sur la figure 20, la couche non magnétique 25 est formée la plupart du temps d'une couche de cuivre qui donne un effet magnétorésistif élevé. Cependant, le matériau magnétique des couches magnétiques 23, 27 est un alliage contenant un élément qui a tendance à passer en

solution solide avec le cuivre, par exemple Fe, Co ou Mn.

Ainsi, une diffusion thermique a tendance à apparaître aux interfaces des couches magnétiques 23, 27 et de la couche non magnétique 25, et la diffusion thermique a tendance à être produite par un traitement thermique au cours de la fabrication de la tête magnétique après le dépôt du film de valve de spin, par exemple par cuisson d'un matériau de réserve utilisé comme couche isolante, ce phénomène

réduisant souvent l'effet magnétorésistif.

En outre, dans le capteur magnétique ayant le film GMR à superstructure représenté sur la figure 21, la couche magnétique 23 et la couche non magnétique 25 sont formées dans la plupart des cas d'une couche magnétique contenant un élément qui a tendance à réagir avec le cuivre et d'une couche non magnétique de cuivre, et elles ont donc tendance à provoquer une diffusion thermique lors d'un traitement thermique, par exemple dans le film de valve de spin, et

provoquent souvent une réduction de l'effet magnétorésistif.

On propose d'augmenter la résistance à la chaleur de ce film de valve de spin et du film GMR à superstructure par formation de la couche non magnétique par de l'argent à la place du cuivre. Cependant, la couche non magnétique d'argent présente une agglomération lors du traitement thermique lorsque la couche d'argent est mince, et le film de valve de spin et le film GMR à superstructure sont parfois rompus. Lorsque la couche d'argent est rendue plus épaisse afin que cette agglomération soit empêchée, l'effet magnétorésistif est réduit. Il est donc difficile d'obtenir un effet magnétorésistif élevé avec un dispositif comprenant

une couche non magnétique formée d'argent.

En outre, le cuivre a tendance à présenter une corrosion si bien qu'il est difficile de réaliser un capteur magnétique contenant la couche non magnétique formée de cuivre et ayant une bonne résistance à la corrosion dans les

conditions d'utilisation.

Comme décrit précédemment, dans le dispositif classique

à effet magnétorésistif qui comprend la couche non magné-

tique formée de cuivre, la réaction de diffusion s'effectue dans la couche non magnétique et la couche magnétique qui est au contact de la couche non magnétique et réduit souvent l'effet magnétorésistif. La formation de la couche non magnétique d'argent destinée à empêcher cette diffusion thermique réduit aussi l'effet magnétorésistif et constitue donc un inconvénient. Le dispositif à effet magnétorésistif contenant la couche non magnétique formée de cuivre possède

une résistance insuffisante à la corrosion.

Lorsque le capteur magnétique à valve de spin est réalisé sous forme différentielle, on peut prévoir une augmentation du signal de sortie d'un facteur supérieur à 2,

et une compensation des aspérités thermiques, mais le pro-

cédé décrit dans la technique antérieure nécessite une largeur de sillon de deux dispositifs magnétorésistifs et ne

correspond pas aux conditions de densité accrue d'enregis-

trement nécessitant des sillons étroits.

Un premier objet de la présente invention est la réalisation d'un capteur magnétique qui ne présente pas les inconvénients précités des capteurs magnétiques mettant en oeuvre les phénomènes d'effet tunnel de spin, et possédant un meilleur rapport signal-sur-bruit et une sensibilité

élevée au champ magnétique.

Un second objet de la présente invention est la réali-

sation d'un capteur magnétique qui supprime la réaction de diffusion du cuivre dans la couche non magnétique, et qui

présente une bonne résistance thermique, un effet magnéto-

résistif élevé et une bonne résistance à la corrosion dans

les conditions d'utilisation.

Un troisième objet de la présente invention est la réalisation d'un capteur magnétique qui possède un signal élevé de reproduction et qui permet la suppression des

aspérités thermiques.

Le premier objet précité est atteint à l'aide d'un

capteur magnétique qui comporte une première couche magné-

tique ayant un axe d'aimantation préférentielle dans une première direction, une seconde couche magnétique ayant un axe d'aimantation préférentielle dans une seconde direction différente de la première, une troisième couche magnétique placée entre la première et la seconde couche magnétique et ayant un champ coercitif inférieur à celui de la première et à celui de la seconde couche magnétique, une première couche isolante placée entre la première couche magnétique et la troisième couche magnétique, et une seconde couche isolante placée entre la seconde couche magnétique et la troisième couche magnétique, afin qu'un champ magnétique externe soit détecté par utilisation de la résistance d'effet tunnel entre la première et la troisième couche magnétique et de la résistance d'effet tunnel entre la seconde et la troisième

couche magnétique.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que la première direction et la seconde soient pratiquement opposées. Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que l'axe d'aimantation préférentielle de la troisième couche magnétique soit pratiquement perpendiculaire à la

première et à la seconde direction.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable qu'une couche antiferromagnétique de blocage de l'axe d'aimantation préférentielle soit incorporée au moins à

l'une des première et seconde couches magnétiques.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que le champ coercitif de la première couche magnétique et celui de la seconde couche magnétique soient supérieurs au champ magnétique à saturation dans l'axe d'aimantation non

préférentielle de la troisième couche magnétique.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable qu'un champ magnétique statique dû à la première couche magnétique et qu'un champ magnétique statique dû à la seconde couche magnétique se compensent mutuellement dans la

troisième couche magnétique.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que le capteur magnétique comporte en outre un dispositif de

détection de la différence entre un premier signal élec-

trique qui dépend de la résistance d'effet tunnel entre la première et la troisième couche magnétique, et un signal électrique qui dépend de la résistance d'effet tunnel entre

la seconde et la troisième couche magnétique.

Le second objet précité est atteint grâce à un capteur

magnétique qui comporte une structure de valve de spin con-

tenant un corps multicouche comprenant une première couche magnétique, une couche non magnétique et une seconde couche magnétique placées les unes sur les autres dans l'ordre indiqué, la couche non magnétique étant formée de cuivre,

les couches empêchant la diffusion de l'argent étant dispo-

sées respectivement entre la couche non magnétique et la

première couche magnétique, et entre la couche non magné-

tique et la seconde couche magnétique.

Dans le capteur magnétique ayant la structure décrite, comme l'argent ne forme pas une solution solide avec par

exemple le fer, le cobalt ou le manganèse, la couche empê-

chant la diffusion, formée d'argent, peut efficacement

réduire la diffusion thermique entre la couche non magné-

tique de cuivre et la couche magnétique. Comme la couche empêchant la diffusion d'argent est placée en contact intime avec la couche non magnétique de cuivre, son agglomération

lors d'un traitement thermique peut être réduite. En consé-

quence, la couche destinée à empêcher la diffusion, même lorsqu'elle est mince, ne détériore pas les caractéristiques

obtenues par effet magnétorésistif.

Ainsi, la couche d'argent destinée à empêcher la diffu-

sion, même lorsqu'elle est mince, a un effet important

contre la diffusion et elle se dégrade très peu par agglo-

mération. Le capteur magnétique contenant cette couche contre la diffusion possède une bonne résistance à la chaleur. En outre, une résistance suffisante à la chaleur de la couche contre la diffusion permet à cette couche d'être mince et à la couche non magnétique de cuivre d'être

épaisse. Ce capteur magnétique possède un effet magnéto-

résistif élevé et pratiquement égal à celui du capteur magnétique comprenant la couche non magnétique formée de cuivre et, en outre, il possède une bonne résistance à la

chaleur.

Le second objet précité est atteint grâce à un capteur magnétique qui comprend un film multicouche comprenant des couches magnétiques et des couches non magnétiques disposées en alternance, les couches non magnétiques étant formées d cuivre, et une couche contre la diffusion, formée d'argent, est disposée entre la couche non magnétique et la couche magnétique. Dans le capteur magnétique ayant la structure précitée, la structure multicouche des couches non magnétiques et des couches magnétiques placées en alternance les unes sur les autres, par exemple de type GMR à superstructure, comporte la couche non magnétique formée de cuivre, et les couches contre la diffusion, formées d'argent et placées entre la

couche non magnétique et la couche magnétique.

On considère qu'une telle structure est une structure multicouche dont le film de valve de spin comprend les couches magnétiques, la couche contre la diffusion et les couches non magnétiques. Ainsi, comme dans le capteur magnétique précité, la mince couche d'argent contre la diffusion réduit la diffusion entre la couche magnétique et la couche non magnétique et, en outre, l'agglomération de la couche contre la diffusion ne se produit pas. Le capteur magnétique ayant cette structure peut présenter une bonne

résistance à la chaleur et un bon effet magnétorésistif.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que la couche non magnétique de cuivre soit remplacée par un film multicouche formé de films de cuivre et de films

d'argent disposés en alternance.

Dans le capteur magnétique ayant cette structure, la couche non magnétique présente peu de diffusion du cuivre dans la direction de l'épaisseur étant donné la présence du

mince film d'argent qui réduit la diffusion du cuivre.

Ainsi, dans le cas o la couche contre la diffusion a un effet insuffisant contre la diffusion, la diffusion entre la couche non magnétique et la couche magnétique peut être

réduite suffisamment. Le capteur magnétique peut donc possé-

der une résistance élevée à la chaleur.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable

que le capteur magnétique comporte en outre un film métal-

lique non magnétique résistant à la corrosion, placé entre le film de cuivre et le film d'argent, ou le film contre la

diffusion et le film de cuivre ou le film d'argent.

Dans le capteur magnétique ayant cette structure, les substances qui corrodent le cuivre ne peuvent pas passer à partir de la couche non magnétique par osmose à cause de la

présence du mince film métallique résistant à la corrosion.

Ainsi, le capteur magnétique a des caractéristiques de dispositif qui sont peu dégradées par la corrosion dans les

conditions de fonctionnement.

Il est possible que le film métallique mince résistant à la corrosion soit un film d'un métal non magnétique résistant à la corrosion, par exemple de Au, Pt ou Ti. Le

film métallique résistant à la corrosion n'est pas essen-

tiellement une monocouche, et il est possible qu'une ou

plusieurs couches de film métallique résistant à la corro-

sion soient présentes dans la mesure o elles sont placées entre le mince film de cuivre et le mince film d'argent, la

couche non magnétique et la couche contre la diffusion.

Le capteur magnétique ayant cette structure peut aussi posséder une bonne résistance à la chaleur, si bien qu'il

peut présenter une sensibilité stable de détection magné-

tique, même lorsque le capteur magnétique est soumis à la chaleur à des températures élevées dans des conditions de

fabrication ou de stockage.

Le troisième objet précité est atteint grâce à un capteur magnétique qui comprend une première structure à valve de spin comprenant une première et une seconde couche ferromagnétique isolées l'une de l'autre par une couche d'entretoise non magnétique, la direction d'aimantation de

la première couche ferromagnétique et la direction d'aiman-

tation de la seconde couche ferromagnétique, qui est bloquée par une première couche antiferromagnétique adjacente à la seconde couche ferromagnétique, étant perpendiculaires l'une à l'autre lorsqu'aucun champ magnétique n'est appliqué, et un dispositif de détection d'une résistance électrique dû à une différence de rotation des directions d'aimantation de la première et de la seconde couche ferromagnétique en

présence d'un champ magnétique externe, une seconde struc-

ture à valve de spin comportant une troisième couche ferromagnétique et une quatrième couche ferromagnétique isolées par une couche d'entretoise non magnétique, la troisième couche ferromagnétique ayant une composante de direction d'aimantation dans la même direction que la

direction d'aimantation de la première couche ferroma-

gnétique, la quatrième couche ferromagnétique ayant une composante de direction d'aimantation opposée à la direction d'aimantation de la seconde couche ferromagnétique, la

direction d'aimantation de la troisième couche ferromagné-

tique et la direction d'aimantation de la quatrième couche ferromagnétique, qui est bloquée par une seconde couche antiferromagnétique, étant normales l'une à l'autre lorsqu'aucun champ magnétique n'est appliqué, et un dispositif de détection d'une résistance électrique provoquée par une différence de rotation des directions d'aimantation de la troisième et de la quatrième couche ferromagnétique en présence d'un champ magnétique externe, et une couche isolante destinée à isoler électriquement la première et la seconde structure à valve de spin, et un dispositif de détection des signaux de sortie

des structures respectives à valve de spin.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que l'information des signaux de différence des signaux de sortie de la première structure à valve de spin et de la

seconde structure à valve de spin, soit détectée.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que, dans la première et la seconde structure à valve de spin, les directions d'aimantation de la seconde et de la quatrième couche ferromagnétique, bloquées par les couches

antiferromagnétiques, soient antiparallèles mutuellement.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que la première et la seconde couche antiferromagnétique aient des températures différentes de blocage (c'est-à-dire

de blocage de la direction de polarisation).

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que la première et la seconde couche antiferromagnétique soient formées de deux types différents de matériaux choisis

parmi les alliages antiferromagnétiques normaux de fer-

manganèse, nickel-manganèse et palladium-manganèse, ne

contenant pas d'oxydes de nickel.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que le capteur magnétique comporte en outre une cinquième

couche ferromagnétique placée entre la seconde et la qua-

trième couche ferromagnétique dont la direction d'aimanta-

tion est bloquée par la première ou la seconde couche antiferromagnétique, et la première ou la seconde couche antiferromagnétique, avec interposition d'un film de liaison

antiferromagnétique d'un film métallique non magnétique. Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que la première et

la seconde structure à valve de spin

comprennent une couche isolante d'un matériau antiferro-

magnétique qui joue le rôle de la première et de la seconde couche de film mince antiferromagnétique. Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que le film isolant antiferromagnétique soit formé d'un

oxyde de nickel antiferromagnétique.

Dans le capteur magnétique précité, il est préférable que le capteur magnétique possède en outre des cinquièmes couches ferromagnétiques placées entre la seconde et la quatrième couche ferromagnétique, dont les directions

d'aimantation sont bloquées par la couche isolante antifer-

romagnétique, et la couche isolante, avec interposition d'un film de liaison antiferromagnétique d'un film mince d'un

métal non magnétique.

Bien qu'il soit possible d'augmenter le signal de sortie de reproduction, à partir des informations ajoutées

par une paire de structures à valve, d'après les infor-

mations de différence, les aspérités thermiques peuvent être supprimées avec augmentation du signal de sortie de reproduction. La formation d'un mécanisme à signal de sortie de type différentiel nécessite, dans chaque structure à valve de

spin, une direction d'aimantation de la couche ferroma-

gnétique bloquée à 180 . Ce résultat est réalisé par les deux

procédés suivants.

Dans le premier procédé, dans les structures respec-

tives à valve de spin, les couches de polarisation de commutation des films minces antiferromagnétiques qui bloquent les directions d'aimantation des couches ferromagnétiques sont formées de matériaux ayant des températures différentes de blocage, si bien que les directions de polarisation de commutation peuvent être réglées indépendamment. Par exemple, dans le cas de

l'utilisation d'un alliage de fer-manganèse et de nickel-

manganèse, le fer-manganèse présente une température de blocage d'environ 220 C et l'alliage de nickel-manganèse une température de blocage supérieure à 300 C. Ainsi, une direction de polarisation de commutation de la couche d'alliage nickel-manganèse est d'abord réglée à une température élevée, puis une direction de polarisation de commutation de la couche de fer-manganèse est réglée dans un champ magnétique continu à une température un peu supérieure à la température de blocage de l'alliage fer-manganèse, par exemple à 230 C. Ainsi, les directions respectives de polarisation de commutation peuvent être réglées

indépendamment l'une de l'autre (déphasage 180 ).

Dans un second procédé, la cinquième couche ferromagné-

tique est placée entre la couche ferromagnétique dont la

direction d'aimantation est bloquée par la couche de polari-

sation de commutation et cette couche, avec interposition du film de liaison antiferromagnétique formé d'un film métallique mince non magnétique. On sait que, dans une structure multicouche du type matériau non magnétique/métal non magnétique/matériau ferromagnétique, comme indiqué par le matériau multicouche GMR, la couche de métal non magnétique (film de liaison antiferromagnétique) a une épaisseur convenant pour que les directions d'aimantation des deux couches ferromagnétiques placées l'une près de l'autre soient antiparallèles. Dans un mode de réalisation avantageux de cette disposition, une structure multicouche comprenant 2 nm de Fe/1,3 nm de Cr/2 nm de Fe, 2 nm de

Co/0,7 nm de Cu/2 nm de Co, etc. donne une liaison antifer-

romagnétique élevée. Ainsi, la couche ferromagnétique à direction bloquée, adjacente à la couche de polarisation de commutation d'un matériau antiferromagnétique, est formée par la structure multicouche antiferromagnétique, si bien que la couche ferromagnétique peut avoir une direction d'aimantation bloquée en direction antiparallèle (déphasage ) à sa direction d'aimantation intrinsèque. Ainsi, la couche ferromagnétique de direction bloquée d'une première structure à valve de spin a une structure multicouche antiferromagnétique, si bien que le capteur magnétique peut avoir un ensemble de structures à valve de spin présentant un déphasage de 180 dans une première opération de polarisation de commutation (traitement thermique dans un

champ magnétique continu).

Dans le capteur magnétique multicouche à valve de spin ayant la structure précitée, les signaux de sortie des structures respectives à valve de spin isolées par la couche isolante présentent des phases inverses sous l'action d'un champ magnétique externe. Ainsi, dans une première structure à valve de spin, lorsqu'une direction de polarisation de commutation est dirigée vers le haut par rapport à la

surface du support d'enregistrement magnétique, une direc-

tion de polarisation de commutation d'une seconde structure à valve de spin est dirigée verticalement vers le bas par

rapport à la surface du support d'enregistrement magnétique.

Ainsi, en l'absence d'un champ magnétique externe, les directions d'aimantation des deux couches ferromagnétiques bloquées forment un angle de 90 . Lorsqu'un champ magnétique de signal qui est dirigé vers le haut par rapport à la surface du support d'enregistrement magnétique agit sur les couches ferromagnétiques libres respectives aimantées dans une seule et même direction, dans la première structure à valve de spin, la direction d'aimantation de la couche ferromagnétique libre tourne verticalement vers le haut par rapport au support d'enregistrement magnétique, c'est-à-dire vers la direction d'aimantation de la couche ferromagnétique bloquée, et change ainsi vers une direction dans laquelle la résistance électrique est réduite. Dans une seconde structure à valve de spin, la direction d'aimantation de la

couche ferromagnétique libre tourne en sens opposé, c'est-à-

dire dans le sens dans lequel la direction d'aimantation devient antiparallèle à la direction d'aimantation de la couche ferromagnétique d'orientation bloquée, et change ainsi vers une direction dans laquelle la résistance électrique est plus grande. Ces signaux de sortie sont détectés indépendamment l'un de l'autre et sont reproduits par un circuit amplificateur de différence. Ainsi, le capteur magnétique différentiel à valve de spin peut être constitué. L'utilisation de la tête à effet magnétorésistif selon la présente invention peut donner des signaux élevés de reproduction et permet la suppression des aspérités thermiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui va

suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de la structure fondamentale du capteur magnétique dans un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est un schéma d'un circuit de détection du capteur magnétique du premier mode de réalisation de la présente invention;

la figure 3 est un graphique représentant les varia-

tions de l'effet magnétorésistif du capteur magnétique du premier mode de réalisation de l'invention, sous l'action de champs magnétiques externes;

la figure 4 est un graphique représentant les change-

ments du signal de sortie de reproduction du capteur magnétique du premier mode de réalisation de l'invention sous l'action de champs magnétiques externes; les figures SA à 5C sont des vues en perspective du capteur magnétique du premier mode de réalisation de l'invention dans des étapes d'un procédé de fabrication,

utiles pour la description de ce procédé;

* la figure 6 est une coupe schématique du capteur magnétique dans un second mode de réalisation de la présente invention, représentant sa structure; les figures 7A et 7B sont des coupes schématiques du capteur magnétique d'un troisième mode de réalisation de l'invention, représentant sa structure; la figure 8 est une coupe schématique d'un capteur magnétique dans un quatrième mode de réalisation de la présente invention; la figure 9 est une coupe schématique du capteur magnétique dans un cinquième mode de réalisation de la présente invention; la figure 10 est une coupe schématique du capteur magnétique dans un sixième mode de réalisation de la présente invention; la figure 11 est une vue développée en perspective du capteur magnétique du sixième mode de réalisation de la présente invention; la figure 12 est un graphique représentant les signaux de sortie du capteur magnétique dans le sixième mode de réalisation de l'invention;

la figure 13 est un tableau utile pour la description

des changements des valeurs des résistances r2 et r3 du capteur magnétique dans le sixième mode de réalisation de la présente invention; la figure 14 est une coupe schématique du capteur magnétique dans un septième mode de réalisation de la présente invention, représentant la structure du capteur; la figure 15 est une vue développée en perspective du capteur magnétique du septième mode de réalisation, représentant sa structure;

la figure 16 est un tableau utile pour la description

des changements des valeurs des résistances r2, r3 du capteur magnétique du septième mode de réalisation de la présente invention; la figure 17 est une coupe schématique du capteur magnétique dans un huitième mode de réalisation de la présente invention, représentant la structure du capteur; la figure 18 est une vue développée en perspective du capteur magnétique dans le huitième mode de réalisation de la présente invention, représentant la structure du capteur;

la figure 19 est un tableau utile pour la description

des changements des valeurs des résistances r2, r3 du capteur magnétique dans le huitième mode de réalisation de l'invention; la figure 20 est une coupe schématique d'un film à valve de spin d'un capteur magnétique classique; et la figure 21 est une coupe schématique d'un film à magnétorésistance à superstructure (GMR) d'un capteur magnétique classique. Premier mode de réalisation On décrit un capteur magnétique dans un premier mode de réalisation de la présente invention en référence aux

figures 1 à 3.

La figure 1 est une vue en perspective de la structure

fondamentale du capteur magnétique de ce mode de réali-

sation. La figure 2 est un schéma d'un circuit de détection du capteur magnétique de ce mode de réalisation. Les figures 3 et 4 sont des graphiques représentant la variation de la magnétorésistance et du signal de sortie du capteur magnétique de ce mode de réalisation sous l'action de champs

magnétiques externes.

Comme l'indique la figure 1, la structure fondamentale du capteur magnétique de ce mode de réalisation est un corps multicouche 10 comprenant une couche antiferromagnétique 11

d'un matériau antiferromagnétique, une couche ferromagné-

tique 12 d'un matériau ferromagnétique ayant un grand champ coercitif, une couche isolante 13 d'un matériau isolant, une couche magnétique faiblement ferromagnétique constituée d'un matériau faiblement ferromagnétique ayant un faible champ

coercitif, une couche isolante 15, une couche ferromagné-

tique 16 d'un matériau ferromagnétique ayant un grand champ

coercitif, et une couche antiferromagnétique 17 d'un maté-

riau antiferromagnétique, déposées les unes sur les autres dans l'ordre indiqué. La couche ferromagnétique 12 et la couche faiblement ferromagnétique 14 forment une jonction à effet tunnel, et la couche ferromagnétique 16 et la couche faiblement ferromagnétique 14 constituent une jonction à

effet tunnel.

La couche antiferromagnétique 11 est une couche de NiMn de 25 nm d'épaisseur environ, la couche ferromagnétique 12 est une couche de fer d'environ 20 nm d'épaisseur, la couche

isolante 13 est une couche de A1203 de 2 nm environ d'épais-

seur, la couche faiblement ferromagnétique 14 est une couche de NiFe de 20 nm d'épaisseur environ, la couche isolante 15 est une couche de A1203 de 2 nm d'épaisseur environ, la couche ferromagnétique 16 est une couche de fer de 20 nm d'épaisseur environ, et la couche antiferromagnétique 17 est

une couche de FeMn de 20 nm d'épaisseur environ.

Les couches antiferromagnétiques 11, 17 peuvent être formées d'un autre matériau antiferromagnétique, par exemple un alliage non régulier de FeMn, un alliage régulier de NiMn, un alliage de PdMn, un alliage PtMn, MnO ayant une structure NaCl, ou NiO, etc. Les couches ferromagnétiques 12

et 16 peuvent être formées d'un autre matériau ferromagné-

tique, par exemple Co, Ni ou un alliage de Fe, Co et/ou Ni ayant un champ coercitif supérieur à 4 000 A.tr/m. La couche faiblement ferromagnétique 14 est formée d'un autre matériau faiblement ferromagnétique, par exemple d'un alliage CoFe ayant un champ coercitif inférieur à 800 A.tr/m environ. Les couches isolantes 13, 15 peuvent être formées d'un autre

corps isolant, par exemple de SiO2, AlN, NiO, CoO ou autres.

Comme l'indique la figure 1, la couche antiferromagné-

tique 11 a une direction bloquée de manière que la direction d'aimantation de la couche 12 soit orientée de l'avant de la

feuille du dessin vers l'arrière, et la couche antiferroma-

gnétique 17 est bloquée de manière que la direction d'aiman-

tation de la couche ferromagnétique 16 soit orientée de l'arrière de la feuille de dessin vers l'avant, si bien que l'aimantation de la couche 12 et celle de la couche 16 sont

bloquées dans des directions opposées.

La couche faiblement ferromagnétique 14 a un faible champ coercitif et elle peut faire tourner sa direction d'aimantation librement en fonction des champs magnétiques externes. La direction de l'axe d'aimantation préférentielle

de la couche 14 est pratiquement perpendiculaire à la direc-

tion d'aimantation de la couche 12 et à celle de la couche 16. Un champ magnétique à saturation de la couche 14, suivant l'axe d'aimantation non préférentielle, est d'environ 400 A.tr/m et est de préférence inférieur au champ

coercitif (d'environ 2 400 A.tr/m) de la couche ferro-

magnétique 12 et de la couche ferromagnétique 16.

Les couches ferromagnétiques 12 et 16 sont ajustées par leur matériau et leur épaisseur de manière qu'un champ magnétique statique dû à la couche ferromagnétique 12 et un champ magnétique statique dû à la couche ferromagnétique 16

puissent se compenser dans la couche faiblement ferromagné-

tique 14. Ainsi, la couche 14 peut changer sa propre direc-

tion d'aimantation en fonction des champs magnétiques

externes, sans création d'énergie magnétique statique.

Le circuit de détection des signaux de reproduction utilisés dans le capteur magnétique du premier mode de

réalisation de l'invention est maintenant décrit.

Lorsque la résistance de la jonction à effet tunnel

entre la couche 16 du corps multicouche 10 du capteur magné-

tique et la couche 14 est représentée par r1 et la résistance de la jonction à effet tunnel existant entre la couche 14 et la couche 12 est représentée par r2, les résistances r1, r2 varient à cause des phénomènes d'effet tunnel de spin lorsque la couche 14 change de direction d'aimantation sous

l'action d'un champ magnétique externe.

Lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué et la

direction d'aimantation de la couche 14 tourne, par compen-

sation, la résistance r!, r2 de l'une des jonctions devient plus grande, et la résistance rl, r2 de l'autre des jonctions devient plus faible. Dans le mode de réalisation considéré, la différence entre les changements de ces résistances qui varient de manière compensatoire est donnée de manière que la sensibilité de détection du champ magnétique soit accrue, et que les composantes de bruit soient créées avec la même

phase, si bien que le rapport signal-sur-bruit est considé-

rablement amélioré.

Une tension positive E est appliquée par une alimen-

tation électrique E à la couche faiblement ferromagnétique 14, un courant i1 circulant entre les couches 16 et 14 est amplifié par un amplificateur opérationnel OP1, et un courant i2 circulant entre les couches 12 et 14 est amplifié par un amplificateur opérationnel OP2. Les signaux de sortie V1, V2 des amplificateurs OP1, OP2 sont donnés par les formules suivantes: V1 = a1.i1 = al.E/r1 V2 = a2.i2 = a2.E/r2 cc étant le rapport d'amplification de l'amplificateur OP1 et

a2 celui de l'amplificateur OP2.

Les signaux de sortie V1, V2 des amplificateurs OP1, OP2 sont reliés à la masse par des résistances R1, R2. La

différence entre les signaux de sortie V1, V2 des ampli-

ficateurs OP1, OP2 subit une amplification différentielle dans un amplificateur opérationnel OP3, et un signal de sortie de reproduction VOUt est donné par la relation suivante: Vout = c3 (Vl - V2)

a3 étant le rapport d'amplification de l'amplificateur OP3.

Les changements de résistances r1, r2 correspondant aux changements de champs magnétiques externes sont indiqués sur la figure 3, et les changements des signaux de reproduction Vout sont indiqués sur la figure 4. Sur les figures 3 et 4, un champ magnétique externe orienté de l'arrière de la feuille de la figure 1 vers l'avant est positif et un champ

magnétique externe orienté en sens opposé est négatif.

Lorsqu'aucun champ magnétique externe n'est appliqué, la direction d'aimantation de la couche 14 correspond à l'axe initial d'aimantation préférentielle et, comme

l'indique la figure 3, les résistances r1, r2 sont égales.

Ainsi, les signaux de sortie Vl, V2 sont égaux et, comme l'indique la figure 4, le signal de sortie de reproduction

Vout est nul.

Lorsqu'un champ magnétique externe positif est appli-

qué, la direction d'aimantation de la couche 14 tourne

depuis l'axe initial d'aimantation préférentielle, c'est-à-

dire de l'arrière de la feuille de la figure 1 vers l'avant.

En conséquence, comme l'indique la figure 3, la résistance r1 de la jonction formée entre les couches 16 et 14 diminue, et la résistance r2 de la jonction formée entre les couches 14 et 12 augmente. Ainsi, le signal de sortie V1 augmente, le signal de sortie V2 diminue et, comme l'indique la figure 4, le signal de sortie de reproduction Vout a une valeur positive. Lorsque le champ magnétique externe s'intensifie, le signal de sortie de reproduction Vout augmente et, lorsque la direction d'aimantation est orientée de l'arrière de la feuille vers l'avant, les variations de résistance cessent,

le signal de sortie de reproduction est à saturation.

Lors de l'application d'un champ magnétique externe négatif, la direction d'aimantation de la couche 14 tourne de l'axe initial d'aimantation préférentielle, c'est-à-dire de l'avant de la feuille de la figure 1, vers l'arrière. En conséquence, comme l'indique la figure 3, la résistance r1 de la jonction des couches 16 et 14 augmente, et la

résistance r2 de la jonction des couches 14 et 12 diminue.

Le signal de sortie V1 diminue donc, le signal de sortie V2 augmente et, comme l'indique la figure 4, le signal de sortie de reproduction VOUt a une valeur négative. Lorsque le champ magnétique externe s'intensifie, le signal de sortie de reproduction Vout diminue et, lorsque la direction d'aimantation est orientée de l'avant vers l'arrière de la feuille, les changements de résistance cessent, et le signal

de sortie de reproduction est à saturation.

On décrit maintenant un procédé de fabrication du capteur magnétique de ce mode de réalisation, en référence

aux figures 5A à 5C.

D'abord, une couche de NiMn d'environ 25 nm d'épais-

seur, constituant la couche antiferromagnétique 11, est déposée par pulvérisation cathodique sur un substrat 20 de support, par exemple un substrat de verre ou autre. Ensuite, une couche de fer d'environ 20 nm d'épaisseur, constituant

la couche ferromagnétique 12, est déposée (figure 5A).

Ensuite, un champ magnétique d'environ 160 000 A.tr/m est appliqué dans la direction de la flèche de la figure 5A (de l'avant de la feuille vers l'arrière) et un traitement

thermique est réalisé pendant 1 h environ autour de 300 C.

La couche de NiMn se régularise et est antiferromagnétique, et la direction d'aimantation de la couche de fer est

bloquée dans la direction du champ magnétique appliqué.

Ensuite, de l'aluminium est déposé avec une épaisseur d'environ 5 nm par pulvérisation puis subit un traitement thermique pendant 1 h en atmosphère d'oxygène d'environ 13 Pa pour la formation de la couche isolante 13 (figure B). Ensuite, lorsqu'un champ magnétique d'environ 8 000 A.tr/m est appliqué dans la direction de la flèche de la figure 5B (de la gauche vers la droite de la feuille), une couche de NiFe de 20 nm d'épaisseur environ, constituant la couche faiblement ferromagnétique 14, est déposée par pulvérisation cathodique. L'axe d'aimantation préférentielle de la couche 14 est ainsi tourné dans la direction du champ

magnétique appliqué.

Ensuite de l'aluminium est déposé par pulvérisation cathodique avec une épaisseur d'environ 5 nm puis est oxydé pour former la couche isolante 15 (figure 5C). Ensuite, lorsqu'un champ magnétique d'environ 8 000 A. tr/m est appliqué dans la direction de la flèche de la figure 5C (de l'arrière à l'avant de la feuille), une couche de NiFe

d'environ 20 nm d'épaisseur, constituant la couche ferro-

magnétique 16, est déposée par pulvérisation cathodique, puis une couche de FeMn d'environ 20 nm d'épaisseur,

constituant la couche antiferromagnétique 17, est déposée.

La couche de FeMn est déposée afin qu'elle soit anti-

ferromagnétique et elle ne nécessite aucun traitement thermique après dépôt. Les directions d'aimantation des couches de NiFe deviennent celles du champ magnétique

appliqué, et l'état aimanté de la couche de FeMn est déter-

miné en fonction de la direction d'aimantation des couches de NiFe. La direction d'aimantation de la couche de NiFe, formant la couche 16 est déterminée par la couche de FeMn

constituant la couche antiferromagnétique 17.

Le corps multicouche ainsi formé est mis sous forme de motifs par un procédé lithographique, tel qu'un carré d'environ 10 gm pour la formation d'une jonction à effet tunnel. Pour que la direction d'aimantation de la couche

ferromagnétique soit bloquée par la couche antiferromagné-

tique comme décrit précédemment, la couche antiferroma- gnétique et les couches ferromagnétiques peuvent subir un traitement thermique dans un champ magnétique après le dépôt, ou la couche ferromagnétique est déposée dans un champ magnétique, puis la couche antiferromagnétique est

déposée sur la couche magnétique.

La présente invention n'est pas limitée au premier mode

de réalisation et elle recouvre d'autres variantes.

Par exemple, dans le premier mode de réalisation, les

deux couches ferromagnétiques ont des directions d'aiman-

tation qui sont pratiquement opposées, mais les directions d'aimantation peuvent ne pas être parfaitement opposées et

elles peuvent différer. Par exemple, les directions d'aiman-

tation des deux couches ferromagnétiques sont perpendi-

culaires, et l'axe d'aimantation préférentielle de la couche faiblement ferromagnétique est placé entre la direction

d'aimantation des deux couches ferromagnétiques.

Dans le premier mode de réalisation, l'axe d'aiman-

tation préférentielle de la couche faiblement ferromagné-

tique est pratiquement perpendiculaire aux directions d'aimantation des deux couches ferromagnétiques, mais l'axe d'aimantation préférentielle de la couche faiblement

ferromagnétique peut avoir une autre direction.

Dans le premier mode de réalisation, les deux couches

ferromagnétiques sont bloquées par la couche antiferro-

magnétique mais leur orientation peut être bloquée par une des couches ferromagnétiques. A moins que les directions d'aimantation des couches ferromagnétiques ne soient pas modifiées par les champs magnétiques extérieurs, la couche antiferromagnétique de blocage de l'orientation peut ne pas

être incorporée.

Second mode de réalisation On décrit maintenant, en référence à la figure 6, un capteur magnétique dans un second mode de réalisation de la

présente invention.

La figure 6 est une coupe du capteur magnétique de ce

mode de réalisation et en représente la structure.

Ce mode de réalisation concerne une couche contre la diffusion formée dans un dispositif à effet magnétorésistif

par mise en oeuvre d'un film à valve de spin.

D'abord, une couche 22 de masse de Ta de 5 nm d'épaisseur est déposée sur un substrat de silicium ayant une face (100) comme facette primaire. Ensuite, une couche magnétique 23 de NiFe de 9 nm d'épaisseur, sous forme d'une couche libre, une couche 24 contre la diffusion, formée d'argent et ayant une épaisseur de 0,6 nm, et une couche non magnétique 25 de cuivre de 4 nm d'épaisseur sont disposées successivement sur la couche de masse 22. De plus, une couche 26 contre la diffusion, formée d'argent et ayant une épaisseur de 0,6 nm, est déposée et une couche magnétique 27 de NiFe de 4 nm d'épaisseur, formant une couche de blocage d'orientation, et une couche antiferromagnétique 28 de FeMn de 10 nm d'épaisseur, destinée à bloquer la direction d'aimantation de la couche magnétique 27, sont déposées sur

la couche 26 contre la diffusion. Ensuite, le corps multi-

couche subit la formation de motifs, à l'aide d'un masque d'un matériau de réserve destiné à former un film à valve de spin. Ensuite, le dispositif à effet magnétorésistif pour tête magnétique est réalisé par le même procédé de fabrication que celui qui est utilisé pour un dispositif habituel à effet magnétorésistif contenant un film à valve de spin. Dans les étapes précitées de dépôt, les couches magnétiques 23, 27 et la couche antiferromagnétique 28 sont déposées par pulvérisation dans un champ magnétique appliqué parallèlement à la surface du substrat 21, afin que les axes d'aimantation préférentielle des couches magnétiques 23, 27

et de la couche antiferromagnétique 28 soient limités.

Dans le second mode de réalisation, l'effet magnéto-

résistif est faiblement réduit par les traitements ther-

miques réalisés dans le procédé suivant de fabrication de tête magnétique. L'effet magnétorésistif est supérieur à celui du film à valve de spin contenant de l'argent comme

couche non magnétique.

Troisième mode de réalisation Le capteur magnétique du troisième mode de réalisation de la présente invention est décrit en référence à la

figure 7.

La figure 7 est une coupe du capteur magnétique de ce

mode de réalisation, et elle en représente la structure.

Le mode de réalisation considéré comporte une couche non magnétique 25 du premier mode de réalisation comme film multicouche constitué de couches de film mince 25a de cuivre

et de film mince 25b d'argent qui alternent.

D'abord, comme dans le second mode de réalisation, une couche de masse 22 de tantale de 5 nm d'épaisseur et une couche magnétique 23 de NiFe de 9 nm d'épaisseur sont déposées sur un substrat 21 de silicium (100), puis unecouche 24 contre la diffusion, formée d'aluminium et de 0,4 nm d'épaisseur, est déposée. Ensuite, quatre couches d'un film mince 25a de cuivre de 0,4 nm d'épaisseur et trois couches d'un film mince 25b d'argent de 0,4 nm d'épaisseur sont déposés en alternance les uns sur les autres pour la formation d'une couche non magnétique 25 de 2,8 nm

d'épaisseur. La couche supérieure de la couche non magné-

tique 25 est constituée par le film mince 25a de cuivre.

Ensuite, une couche 26 contre la diffusion, formée d'argent et de 0,4 nm d'épaisseur est déposée. Une couche magnétique 27 de NiFe de 4 nm et une couche antiferromagnétique 28 de FeMn de 10 nm d'épaisseur sont ensuite déposées sur la couche contre la diffusion 26 comme dans le second mode de réalisation. On utilise la même technique de dépôt que dans

le second mode de réalisation.

Le film à valve de spin selon la présente invention présente un rapport de changement de magnétorésistance compris entre celui du film à valve de spin comprenant la couche non magnétique d'argent et celui du film à valve de spin comprenant la couche non magnétique de cuivre. Le film à valve de spin de ce mode de réalisation présente une bonne résistance à la chaleur. Quatrième mode de réalisation Le capteur magnétique du quatrième mode de réalisation de la présente invention est maintenant décrit en référence

à la figure 8.

La figure 8 est une coupe du capteur magnétique de ce

mode de réalisation, et elle en représente la structure.

Le mode de réalisation considéré concerne un film à valve de spin qui comporte un film métallique mince 25c résistant à la corrosion dans une couche non magnétique 25 d'un film multicouche formé de films minces 25a de cuivre et

de films minces 25b d'argent qui sont déposés en alternance.

D'abord, comme dans le premier mode de réalisation, un substrat 21 de silicium ayant une face (100) comme facette primaire, une couche de masse (non représentée) de tantale et une couche magnétique 23 de NiFe sont déposées et une couche 24 contre la diffusion formée d'argent et de 0,4 nm

d'épaisseur est déposée sur la couche magnétique 23.

Ensuite, trois ensembles d'une structure à trois couches

comprenant un film mince 25a de cuivre de 0,4 nm d'épais-

seur, un film métallique 25c résistant à la corrosion de 0,2 nm d'épaisseur et un film mince 25b d'argent de 0,4 nm d'épaisseur sont déposés les uns sur les autres pour la formation d'un film multicouche de 3,0 nm d'épaisseur. Le film mince supérieur 25b d'argent du film multicouche est une couche 26 contre la diffusion, et la partie restante du film multicouche est une couche non magnétique 25. Ensuite, comme dans le troisième mode de réalisation, une couche 27

de NiFe et un film antiferromagnétique de FeMn (non repré-

senté) sont déposés pour la formation du film à valve de

spin.

Dans le mode de réalisation considéré, et afin que la résistance à la chaleur soit meilleure, le film métallique c qui résiste à la corrosion peut être placé entre les films minces 25a de cuivre et les couches respectives d'argent. Par exemple, le film métallique 25c peut être placé entre les films minces 25a et les couches 24, 26 contre la diffusion, et/ou entre les films minces 25a et les films minces 25b. Bien entendu, comme décrit précédemment, le film métallique mince 25c qui résiste à la chaleur peut être placé entre des couches arbitraires de la couche non

magnétique 25.

Cinquième mode de réalisation Le capteur magnétique du cinquième mode de réalisation

de l'invention est décrit en référence à la figure 9.

La figure 9 est une coupe du capteur magnétique de ce

mode de réalisation et en représente la structure.

Ce mode de réalisation concerne un dispositif à effet

magnétostrictif comprenant un film GMR à superstructure.

D'abord, une couche 22 de masse de cuivre de 5 nm d'épaisseur est déposée sur un substrat 21 de silicium ayant une face (100) comme facette primaire. Ensuite, une couche magnétique 23 de cobalt de 1 nm d'épaisseur est déposée sur la couche 22 de masse. Ensuite, une couche 24 contre la diffusion, formée d'argent et de 0,2 mm d'épaisseur, est déposée. Ensuite, un film mince 25a de cuivre de 0,2 nm

d'épaisseur, un film mince 25b d'argent de 0,2 nm d'épais-

seur et un film mince 25a de cuivre de 0,2 mm d'épaisseur sont déposés successivement pour la formation d'une couche

non magnétique 25 de 0,6 nm d'épaisseur d'un film multi-

couche comprenant des films minces 25a de cuivre et des films minces 25b d'argent déposés en alternance. Ensuite, des couches 26 contre la diffusion, formées d'argent et de 0,2 nm d'épaisseur, sont déposées. Ainsi, une structure à superstructure est formée avec la couche magnétique 23/la couche 24 contre la diffusion/la couche non magnétique multicouche 25/la couche 26 contre la diffusion, sous forme

d'un tout sur la couche de masse 22.

Ensuite, vingt éléments de la structure ainsi formée sont placés les uns sur les autres, et une couche magnétique 23 de cobalt de 1 nm d'épaisseur est déposée. En outre, une couche 29 de couverture de cuivre de 5 nm d'épaisseur est déposée sur la couche magnétique 23 pour la formation du film GMR à superstructure. Ensuite, le dispositif à effet magnétorésistif destiné à une tête magnétique est réalisé

par le procédé connu.

Sixième mode de réalisation Le capteur magnétique du sixième mode de réalisation

est maintenant décrit en référence aux figures 10 à 13.

La figure 10 est un schéma du capteur magnétique de ce mode de réalisation, et il en représente sa structure. La figure 11 est une vue développée du capteur magnétique de ce mode de réalisation et en représente la structure. La figure 12 est un graphique indiquant les signaux de sortie du capteur magnétique dans ce mode de réalisation. La figure 13

est une vue indiquant quelles sont les valeurs des résis-

tances r2, r3 du capteur magnétique de ce mode de réalisation. Sur la figure 13, M2 désigne la direction synthétique d'aimantation du signal Hsig et de M5 de la structure de valve de spin 32, et M3 désigne la direction synthétique d'aimantation du signal Hsig et de M5 de la

structure de valve de spin 33.

La figure 10 représente la structure de ce mode de réalisation. La référence 31 représente un film isolant de A1203 et une paire de structures 32, 33 à valve spin sont disposées l'une sur l'autre avec le film isolant de A1203 entre elles. Les structures 32, 33 sont chacune sous forme multicouche et comprennent une couche 36 d'entretoise de

cuivre placée entre des films magnétiques 34, 35 de Ni81Fel9.

Dans la structure 32, une couche 37 de polarisation de commutation de Ni50Mn50 est disposée et une couche 38 de polarisation de commutation de Fe50Mn50 est placée dans la structure 33. Il est possible que des films magnétiques 34,

soient formés par un ou plusieurs types de films métal-

liques magnétiques de Ni, Fe, Co et leurs alliages.

Il est aussi possible que la couche d'entretoise 36 puisse être formée d'un film métallique choisi dans les groupes de métaux non magnétiques de l'or, de l'argent, du cuivre et de leurs alliages. L'utilisation de différents films magnétiques et films d'entretoise dans les structures

32, 33 donne le même effet.

Une couche antiferromagnétique 37 de Ni50Mn50 de 10 nm d'épaisseur, un film magnétique 35 de Ni8lFel9 de 4 nm, une couche d'entretoise 36 de Cu de 2 nm d'épaisseur, un film magnétique 34 de Ni8lFel9 de 10 nm d'épaisseur, un film isolant 31 de A1203 de 20 nm d'épaisseur, un film magnétique 34' de Ni81Fel9 de 10 nm d'épaisseur, une couche d'entretoise 36' de cuivre de 2 nm d'épaisseur, un film magnétique 35' de

Ni81Fe19 de 4 nm d'épaisseur et une couche antiferromagné-

tique 38 de Fe50Mn50 de 10 nm d'épaisseur sont placés les uns sur les autres sur un substrat 50, ayant une paire d'électrodes 39 formée avec interposition d'un film isolant

49, et une autre paire d'électrodes est formée par-dessus.

Ce corps multicouche peut être réalisé par toute technique de pulvérisation, de pulvérisation par un faisceau d'ions, de dépôt en phase vapeur ou autres. Ce corps multicouche peut être traité sous forme d'un dispositif par usinage ionique ou par une autre technique mettant en oeuvre la

photolithographie habituelle.

Comme l'indique la figure 11, un courant Is de détec-

tion circule dans la direction de la largeur d'un sillon, et un champ magnétique Hsig de signal provenant d'un support d'enregistrement magnétique 40 pénètre dans une direction parallèle à l'interface multicouche et perpendiculaire au courant de détection Is. Sur la figure 11, V désigne la direction de déplacement du support et la référence 60 un film d'alimentation. La couche 37 de polarisation de commutation de Ni50Mn50 et la couche 38 de polarisation de commutation de Fe50Mn50 ont des anisotropies magnétiques antiparallèles M1, M2, si bien que les films magnétiques 35, ' adjacents respectivement aux couches de polarisation 37,

38 ont des directions d'aimantation bloquées dans des direc-

tions antiparallèles l'une à l'autre M3, M4. La direction d'aimantation des films magnétiques 34, 34' placés entre les

couches d'entretoise de cuivre 36, 36' est un axe d'aiman-

tation préférentielle M5 fixé dans la direction de circulation du courant de détection Is en l'absence d'un

champ magnétique externe.

Lorsqu'un champ magnétique vertical de signal Hsig pénètre dans le capteur magnétique à partir du support d'enregistrement magnétique 40, les directions d'aimantation

M3, M4 des films magnétiques 35, 35', qui sont bloquées res-

pectivement par les couches de polarisation 37, 38, ne changent pas, mais la direction d'aimantation des films magnétiques 34, 34' tourne dans le plan de ces films 34,

34', par direction du champ magnétique du signal Hsig. Lors-

que ce champ magnétique Hsig est dirigé vers le haut, la direction d'aimantation des films 34 tourne pour se rapprocher de la direction d'aimantation M3 dans le plan du film 34, et la direction d'aimantation du film 34' tourne pour se rapprocher de la direction opposée à la direction d'aimantation M4 dans le plan du film magnétique 34'. Les directions d'aimantation M3, M2 sont pratiquement les mêmes, et la structure 32 de valve de spin a une plus petite valeur de résistance r2. Les directions d'aimantation M4, M3 sont pratiquement opposées, et la structure 33 à valve de spin a une plus grande valeur de résistance r3. Lorsque le champ magnétique du signal Hsig est dirigé vers le bas, la direction d'aimantation du film magnétique 34 tourne pour se

rapprocher de la direction opposée à la direction d'aiman-

tation M3 dans le plan du film magnétique 34, et la direction d'aimantation du film magnétique 34' tourne pour se rapprocher de la direction d'aimantation M4 dans le plan du film magnétique 34'. Les directions d'aimantation M3, M2 sont pratiquement opposées, et la structure 32 à valve de spin a une plus grande valeur de la résistance r2. Les directions d'aimantation M4, M2 sont pratiquement dans la même direction, et la structure 33 a une plus faible valeur de résistance r3. La figure 12 représente la variation du champ magnétique du signal Hsig avec les valeurs respectives des résistances r2, r3 des structures 32, 33. Comme les structures 32, 33 présentent des changements symétriques de

résistance électrique sous l'action d'un même champ magné-

tique de signal Hsig, les signaux de sortie des structures 32, 33 sont détectés indépendamment, si bien que le capteur magnétique fonctionne à la manière d'un capteur magnétique différentiel. Les changements des valeurs des résistances r2, r3 du capteur magnétique de ce mode de réalisation sont résumés

sur la figure 13.

Septième mode de réalisation Le capteur magnétique du septième mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit en référence aux

figures 14 à 16.

La figure 14 est une coupe schématique du capteur magnétique de ce mode de réalisation et en représente la structure. La figure 15 est une vue développée du capteur magnétique de ce mode de réalisation et en représente la

structure. La figure 16 est une vue représentant les varia-

tions des résistances r2, r3 du capteur magnétique de ce mode

de réalisation.

Sur la figure 14, la référence 31 représente un film isolant de A1203, et deux structures 32, 33 à valve de spin

sont déposées des deux côtés du film isolant 31 de A1203.

Chaque structure 32, 33 est une structure multicouche qui possède une couche d'entretoise 36 de cuivre placée entre des films magnétiques 34, 35 de Ni81Fel9 et des couches de polarisation 37, 38 de commutation de Ni50Mn50. Dans la structure 33, le film magnétique 35 est placé sur la couche 38 de polarisation avec interposition du film 42 de liaison

antiferromagnétique de cuivre et d'un film magnétique 41.

Les couches 37, 38 de polarisation peuvent être formées du même matériau antiferromagnétique. Les autres films magnétiques 34, 35 et la couche non magnétique 36 sont les

mêmes que dans le sixième mode de réalisation.

Une couche antiferromagnétique 37 de Ni50Mn50 de 10 nm d'épaisseur, un film magnétique 35 de Ni81Fe19 de 4 nm d'épaisseur, une couche d'entretoise 36 de cuivre de 2 nm d'épaisseur, un film magnétique 34 de Nis81Fel9 de 10 nm

d'épaisseur, un film isolant 31 de A1203 de 20 nm d'épais-

seur, un film magnétique 34' de Ni81Fel9 de 10 nm d'épais-

seur, une couche d'entretoise 36' de cuivre de 2 nm d'épaisseur, un film magnétique 35' de Ni81Fe19 de 4 nm d'épaisseur, un film 42 de liaison antiferromagnétique de cuivre de 1 nm d'épaisseur, un film magnétique de Ni81Fe19 de 12 nm d'épaisseur et une couche antiferromagnétique 38 de Ni50Mn50 de 10 nm d'épaisseur sont placés les uns sur les autres sur un substrat 50 portant une paire d'électrodes 39 formée avec interposition d'un film isolant 49, et une paire

d'électrodes 39 est formée par-dessus les films.

Comme l'indique la figure 15, le courant de détection Is circule dans la direction de la largeur d'un sillon, et un champ magnétique Hsig du signal provenant d'un support

d'enregistrement magnétique 40 pénètre en direction paral-

lèle à la surface de dépôt et perpendiculaire au courant de détection Is. Les couches 37, 38 de polarisation ont une anisotropie magnétique Ml, M2 dans la même direction. Les

directions d'aimantation des films magnétiques 35, 41 adja-

cents respectivement aux couches 37, 38 de polarisation sont

bloquées dans les mêmes directions d'aimantation M3, M6.

Dans la structure 33 à valve de spin, une puissante liaison antiferromagnétique est provoquée dans les films magnétiques

35', 41 par l'intermédiaire du film 42 de liaison antiferro-

magnétique de cuivre, et la direction d'aimantation du film magnétique 35' est bloquée dans la direction d'aimantation M6 du film magnétique 41, c'est-à-dire dans la direction d'aimantation M4 antiparallèle à la direction d'aimantation

M2 de la couche 38 de polarisation. La direction d'aiman-

tation des films magnétiques 34, 34' correspond à l'axe d'aimantation préférentielle M5 fixé dans la direction de circulation du courant de détection Is en l'absence d'un

champ magnétique externe.

Lorsqu'un champ magnétique vertical de signal Hsig pénètre dans le capteur magnétique à partir du support d'enregistrement magnétique 40, les directions d'aimantation des films magnétiques 35, 35' sont bloquées par les couches de polarisation 37, 38 et ne changent pas, mais la direction d'aimantation des films magnétiques 34, 34' tourne par synthèse de la direction M5 d'aimantation et du champ magnétique du signal Hsig dans le plan des films magnétiques 34, 34'. Comme la variation du champ magnétique du signal Hsig avec les valeurs de résistance r2, r3 des structures 32,

33 présente des variations symétriques de résistance élec-

trique, comme indiqué sur la figure 12, pour un même champ

magnétique de signal Hsig, les signaux de sortie des struc-

tures 32, 33 à valve de spin sont détectés indépendamment l'un de l'autre si bien que le capteur magnétique travaille

comme un capteur magnétique différentiel.

* Les variations des valeurs des résistances r2, r3 du capteur magnétique de ce mode de réalisation sont résumées

sur la figure 16.

Huitième mode de réalisation Le capteur magnétique du huitième mode de réalisation de la présente invention est maintenant décrit en référence

aux figures 17 à 19.

La figure 17 est une coupe schématique du capteur magnétique de ce mode de réalisation et elle en représente la structure. La figure 18 est une vue développée du capteur magnétique de ce mode de réalisation et elle en représente la structure. La figure 19 est une vue représentant les variations des valeurs des résistances r2, r3 du capteur

magnétique dans ce mode de réalisation.

Sur la figure 17, la référence 61 représente une couche de polarisation de commutation isolante de NiO placée entre deux structures 32, 33 à valve de spin. Les structures 32, 33 sont chacune une structure multicouche qui comprend une couche d'entretoise 36 de cuivre entre des films magnétiques 34, 35 de Ni81Fe19. Le huitième mode de réalisation est

caractérisé en ce que la couche de polarisation de commu-

tation de NiMn ou la couche de polarisation de commutation de FeMn 37, 38 est remplacée par une couche isolante de polarisation de commutation 61. Dans la structure 33, un film magnétique 35' est placé sur la couche isolante 61 de polarisation de commutation de NiO avec interposition d'un film 42 de liaison antiferromagnétique de cuivre et d'un film magnétique 41, et il est le même que dans le sixième mode de réalisation pour les structures des autres couches

magnétiques et non magnétiques.

Sur un substrat 50 ayant une paire d'électrodes 39 formées avec interposition d'un film isolant 49, un film magnétique 34 de Ni81Fel9 de 10 nm d'épaisseur, une couche d'entretoise 36 de cuivre de 2 nm d'épaisseur, un film magnétique 35 de Ni81Fel9 de 4 nm d'épaisseur, une couche isolante 61 de commutation de polarisation de NiO de 20 nm d'épaisseur, un film magnétique 41 de Ni81Fel9 de 2 nm d'épaisseur, un film 42 de liaison antiferromagnétique de cuivre de 1 nm d'épaisseur, un film magnétique 35' de Ni81Fe19 de 4 nm d'épaisseur, une couche d'entretoise 36' de cuivre de 2 nm d'épaisseur et un film magnétique 34' de Ni81Fel9 de 10 nm d'épaisseur sont déposés successivement les uns sur les autres, et une paire d'électrodes 39' est formée

par-dessus.

Comme l'indique la figure 18, le courant de détection Is circule dans la direction de la largeur d'un sillon, et un champ magnétique de signal Hsig provenant d'un support d'enregistrement magnétique 40 pénètre dans le capteur magnétique en direction parallèle à une interface formée de

films déposés et perpendiculaire au courant de détection Is.

La couche isolante 61 de polarisation de commutation de NiO a une anisotropie magnétique Mi, si bien que les directions d'aimantation des films magnétiques 35, 41 adjacents à la

couche isolante 61 sont déterminées dans les mêmes direc-

tions M3, M6. A ce moment, une puissante liaison antifer-

romagnétique existe dans les films magnétiques 35', 41 par l'intermédiaire du film de liaison antiferromagnétique 42 de cuivre, et la direction d'aimantation du film magnétique 35 est déterminée dans la direction d'aimantation M6 du film magnétique 41, c'est-à-dire en direction M4 antiparallèle à la direction d'aimantation Mi de la couche isolante 61 de polarisation. La direction d'aimantation des films magnétiques 34, 34' correspond à l'axe d'aimantation préférentielle M5 fixé dans la direction de circulation du

courant de détection Is.

Lorsqu'un champ magnétique vertical de signal Hsig pro- venant d'un support d'enregistrement magnétique 40 pénètre dans le capteur magnétique, les directions d'aimantation des films magnétiques 35, 41 qui sont bloquées par la couche isolante 61 de polarisation ne changent pas, mais la direction d'aimantation des films magnétiques 34, 34' tourne dans le plan des films magnétiques 34, 34' d'après la direction du champ magnétique du signal Hsig. A ce moment, comme la variation du champ magnétique du signal Hsig avec les valeurs des résistances r2, r3 des structures 32, 33 à valve de spin présente des changements symétriques de résistance électrique comme indiqué sur la figure 12 pour un même champ magnétique de signal Hsig, les signaux de sortie des structures 32, 33 à valve de spin sont détectés indépendamment, et le capteur magnétique fonctionne comme un

capteur magnétique différentiel.

Les changements des valeurs des résistances r2, r3 du capteur magnétique de ce mode de réalisation sont résumés

sur la figure 19.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux capteurs magnétiques qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non

limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Capteur magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend: une première couche magnétique (12) ayant un axe d'aimantation préférentielle dans une première direction, une seconde couche magnétique (16) ayant un axe d'aimantation préférentielle dans une seconde direction qui est différente de la première direction, une troisième couche magnétique (14) disposée entre la première et la seconde couche magnétique et ayant un champ coercitif inférieur à ceux de la première couche magnétique et de la seconde couche magnétique, une première couche isolante (13) disposée entre la première et la troisième couche magnétique, et une seconde couche isolante (15) disposée entre la seconde et la troisième couche magnétique, afin qu'un champ magnétique externe soit détecté par l'utilisation de la résistance d'effet tunnel existant entre la première couche magnétique (12) et la troisième couche

magnétique (14) et par la résistance par effet tunnel exis-

tant entre la seconde couche magnétique (16) et la troisième

couche magnétique (14).

2. Capteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première direction et la seconde

direction sont pratiquement opposées.

3. Capteur magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe d'aimantation préférentielle de la troisième couche magnétique (14) est pratiquement

perpendiculaire à la première et à la seconde direction.

4. Capteur magnétique selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une couche

antiferromagnétique (11, 17) de détermination de l'axe d'aimantation préférentielle est incorporée à l'une au moins

des première et seconde couches magnétiques (12, 16).

5. Capteur magnétique selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le champ coer-

citif de la première couche magnétique (12) et celui de la seconde couche magnétique (16) sont supérieurs aux champs magnétiques à saturation suivant l'axe d'aimantation non

préférentielle de la troisième couche magnétique.

6. Capteur magnétique selon l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un champ magné-

tique statique dû à la première couche magnétique (12) et un champ magnétique statique dû à la seconde couche magnétique (16) se compensent mutuellement dans la troisième couche

magnétique (14).

7. Capteur magnétique selon l'une quelconque des

revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un

dispositif de détection d'une différence entre un premier signal électrique qui dépend de la résistance par effet tunnel existant entre la première et la troisième couche magnétique (12, 14), et un signal électrique qui dépend de la résistance d'effet tunnel entre la seconde et la

troisième couche magnétique (16, 14).

8. Capteur magnétique comprenant une structure à valve de spin, caractérisé en ce qu'il comprend un corps multicouche comprenant une première couche magnétique, une couche non magnétique et une seconde couche magnétique, placées les unes sur les autres dans l'ordre indiqué, la couche non magnétique (25) est formée de cuivre, et des couches (24, 26) contre la diffusion formées d'argent sont disposées respectivement entre la couche non magnétique (25) et la première couche magnétique (23) et entre la couche non magnétique (25) et la seconde couche

magnétique (23).

9. Capteur magnétique comprenant un film multicouche formé par des couches magnétiques et des couches non magnétiques disposées en alternance, caractérisé en ce que les couches non magnétiques (25a) sont formées de cuivre, et une couche (26) contre la diffusion, formée d'argent, est placée entre la couche non magnétique (25a) et la couche

magnétique (23).

10. Capteur magnétique selon l'une des revendications

8 et 9, caractérisé en ce que la couche non magnétique de cuivre est remplacée par un film multicouche comprenant des

films de cuivre et des films d'argent déposés en alternance.

11. Capteur magnétique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un film (25c) d'un métal non magnétique résistant à la corrosion placé entre le film de cuivre et le film d'argent, entre le film contre la diffusion et le film de cuivre ou entre le film contre la

diffusion et le film d'argent.

12. Capteur magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend une première structure (32) à valve de spin comprenant une première et une seconde couche ferromagnétique isolées l'une de l'autre par une couche d'entretoise non magnétique,

la direction d'aimantation de la première couche ferromagné-

tique et la direction d'aimantation de la seconde couche ferromagnétique, qui est bloquée par une première couche

antiferromagnétique adjacente à la seconde couche ferro-

magnétique, étant perpendiculaires l'une à l'autre lors-

qu'aucun champ magnétique n'est appliqué, et un dispositif de détection d'une résistance électrique dû à une différence de rotation des directions d'aimantation de la première et de la seconde couche ferromagnétique en présence d'un champ magnétique externe, une seconde structure (33) à valve de spin comportant une troisième couche ferromagnétique et une quatrième couche ferromagnétique isolées par une couche d'entretoise non magnétique, la troisième couche ferromagnétique ayant une composante de direction d'aimantation dans la même direction

que la direction d'aimantation de la première couche ferro-

magnétique, la quatrième couche ferromagnétique ayant une composante de direction d'aimantation opposée à la direction d'aimantation de la seconde couche ferromagnétique, la

direction d'aimantation de la troisième couche ferromagné-

tique et la direction d'aimantation de la quatrième couche ferromagnétique, qui est bloquée par une seconde couche

antiferromagnétique, étant normales l'une à l'autre lors-

qu'aucun champ magnétique n'est appliqué, et un dispositif de détection d'une résistance électrique provoquée par une différence de rotation des directions d'aimantation de la troisième et de la quatrième couche ferromagnétique en présence d'un champ magnétique externe, et

une couche isolante (31) destinée à isoler électri-

quement la première et la seconde structure à valve de spin, et un dispositif de détection des signaux de sortie des

structures respectives à valve de spin.

13. Capteur magnétique selon la revendication 12, caractérisé en ce que des informations différentielles entre les signaux de sortie de la première structure (32) et de la

seconde structure (33) à valve de spin sont détectés.

14. Capteur magnétique selon l'une des revendications

12 et 13, caractérisé en ce que, dans la première et dans la seconde structure (32, 33) à valve de spin, les directions d'aimantation de la seconde et de la quatrième couche ferromagnétique bloquées par les couches

antiferromagnétiques sont antiparallèles l'une à l'autre.

15. Capteur magnétique selon la revendication 14, caractérisé en ce que la première et la seconde couche antiferromagnétique ont des températures différentes de

blocage.

16. Capteur magnétique selon la revendication 15, caractérisé en ce que la première et la seconde couche antiferromagnétique sont formées de deux types différents de matériaux choisis parmi les alliages antiferromagnétiques

normaux de fer-manganèse, de nickel-manganèse et de palla-

dium-manganèse, et sont dépourvues d'oxydes de nickel.

17. Capteur magnétique selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend une cinquième couche ferromagnétique placée entre la seconde ou la quatrième couche ferromagnétique, dont la direction d'aimantation est

bloquée par la première ou la seconde couche antifer-

romagnétique, et la première ou la seconde couche

antiferromagnétique, avec interposition d'un film antifer-

romagnétique de liaison constitué d'un film d'un métal non magnétique.

18. Capteur magnétique selon l'une des revendications

12 et 13, caractérisé en ce que la première et la seconde structure (32, 33) à valve de spin comprennent une couche isolante d'un matériau antiferromagnétique qui joue le rôle de la première et de la seconde couche d'un film mince antiferromagnétique.

19. Capteur magnétique selon la revendication 18, caractérisé en ce que le film isolant antiferromagnétique

(31) est formé d'un oxyde de nickel antiferromagnétique.

20. Capteur magnétique selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend une cinquième couche ferromagnétique placée entre la seconde ou la quatrième couche ferromagnétique, dont les directions d'aimantation sont bloquées par la couche isolante antiferromagnétique, et la couche isolante, par l'intermédiaire d'un film de liaison antiferromagnétique constitué d'un film mince d'un métal non

magnétique.