JP2000208831A - 磁気抵抗素子及びこれを用いた磁気デバイス - Google Patents

磁気抵抗素子及びこれを用いた磁気デバイス

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magnetic layer
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静似 熊谷
Yoshito Ikeda
義人 池田
Terunobu Miyazaki
照宣 宮崎
Takayuki Fukumoto
能之 福本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまで以上の磁化配列状態を実現し、多値
化を可能とする。 【解決手段】 反強磁性層と接して形成される第１の磁
性層と、少なくとも２層以上の磁性層とがそれぞれトン
ネル障壁層を介して積層されている。例えば、少なくと
も２層以上の磁性層が第２の磁性層及び第３の磁性層と
からなる場合、無磁場において４種類の磁化の配列状態
が存在する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気トンネリング
効果を利用した新規な磁気抵抗素子に関するものであ
り、さらにはこの磁気抵抗素子を用いた新規な磁気デバ
イスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁性金属／絶縁層／磁性金属からなる三
層構造において、薄い絶縁層を流れるトンネル電流のコ
ンダクタンスが両磁性層の磁化の相対角度に依存する磁
気トンネリング効果が報告されている。
【０００３】この現象では、両磁性層の磁化の分極率に
より磁気抵抗比を理論的に計算することができ、例えば
両磁性層にＦｅを用いた場合には、約４０％のＭＲ比が
期待できる。
【０００４】さらに近年、室温で大きなＭＲ比を実現し
た報告が相次ぎ、新しいデバイスとして大きな注目を集
めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これまでに
登場した磁気トンネリング素子においては、抵抗の変化
は、二つの磁性層の磁化の平行或は反平行状態を作るこ
とで行っている。
【０００６】また、これを実現する方法として、二つの
磁性層に保磁力差を付ける方法と、一方の磁性層に反強
磁性層を近接させ、磁化の動きをピンニングする方法が
主に用いられている。
【０００７】しかしながら、これらの方法では、抵抗は
磁化の方向が平行に揃った状態における高抵抗の場合
と、反平行に揃った状態における低抵抗の場合の二つの
状態を遷移し、途中の安定な状態が存在せず、メモリの
多値化等に対しては、不利である。
【０００８】本発明は、上記のような従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、これまで以上の磁化配列状態
を実現することが可能な磁気抵抗素子を提供することを
目的とし、さらには、これを応用した磁気デバイスを提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の磁気抵抗素子は、反強磁性層と接して形
成される第１の磁性層と、少なくとも２層以上の磁性層
とがそれぞれトンネル障壁層を介して積層されているこ
とを特徴とするものである、例えば、少なくとも２層以
上の磁性層が第２の磁性層及び第３の磁性層とからなる
場合、無磁場において４種類の磁化の配列状態が存在す
る。
【００１０】上記磁気抵抗素子は、磁気メモリや磁気ヘ
ッド等、様々な磁気デバイスに応用可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気抵抗素子及び
磁気デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００１２】本発明の磁気抵抗素子は、図１及び図２に
示すように、下部磁性層１，中間磁性層２，上部磁性層
３の３層の磁性層を有するとともに、下部磁性層１と中
間磁性層２の間及び中間磁性層２と上部磁性層３の間
に、それぞれ絶縁障壁であるトンネル障壁層４，５が形
成されてなるものである。
【００１３】また、上記上部磁性層３に接して反強磁性
層６（図１においては図示は省略している。）が形成さ
れている。この反強磁性層６は、交換結合によって上部
磁性層３の磁化の向きを一方向にピンニングするための
ものである。
【００１４】上記積層構造を有する磁気抵抗素子が基板
７上に形成されている。
【００１５】上記構造において、各磁性層１，２，３
は、通常、磁性材料により構成するが、トンネル障壁層
４，５との界面にのみ磁性材料を用い、その他の部分を
例えばＡｕ，Ｃｕ，Ａ１，Ｐｔ等の金属を用いても構わ
ない。
【００１６】絶縁障壁となるトンネル障壁層４，５は、
例えば酸化したＡｌの膜からなるものであり、その膜厚
は非常に薄い。
【００１７】トンネル障壁層４，５は、酸化したＡｌ以
外の材料であってもよく、例えばＡｌに代わり、Ｇｄ，
Ｈｆ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｅ、Ｍｇ等を用いることも
できる。さらに、酸化してトンネル障壁となり得る金属
であればいずれも使用可能である。
【００１８】上記金属を酸化する手法としては、例えば
プラズマ酸化が挙げられるが、これ以外に、自然酸化や
真空チャンバー内に酸素を導入しての酸化等でもよい。
【００１９】あるいは、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2 、窒化Ａ
ｌ、窒化Ｓｉ、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）
等の絶縁材料を直接成膜することにより形成してもよ
い。
【００２０】各層の成膜については、例えばスパッタ法
や、蒸着等、任意の方法で成膜すればよい。
【００２１】各層のパターニングには、メタルマスタを
用いたが、その他の方法、例えばフォトリソグラフィや
電子線リソグラフィもよって行っても構わない。
【００２２】また、基板にはＳｉ基板等を用いることが
できるが、その他の材料、例えばＡｌＴｉＣ系、ＴｉＯ
−ＣａＯ系等の材料を用いることもできる。
【００２３】素子の形状については、ここでは十字型の
対向電極としたが、使用目的に応じ任意の形状とするこ
とができ、磁性層／トンネル障壁層／磁性層／トンネル
障壁層／磁性層／反強磁性層の積層構造が実現できれば
よい。素子の接合面積も任意である。
【００２４】さらに、作製した素子に対して、磁場中ア
ニール等の熱処理により特性が向上する場合があれば、
適宜これらの後処理を施す場合もある。
【００２５】上記構造の磁気抵抗素子において、下部磁
性層１，中間磁性層２，上部磁性層３の保磁力をそれぞ
れＨｃ１，Ｈｃ２，Ｈｃ３とする。ここで、Ｈｃ１＜Ｈ
ｃ２である。
【００２６】また、下部磁性層１と中間磁性層２の間で
生じる抵抗変化をδＲ１，中間磁性層２と上部磁性層３
の間で生じる抵抗変化をδＲ２とする。ここで、δＲ１
＞δＲ２である。
【００２７】さらに、反強磁性層６による上部磁性層３
のシフト磁界をＨｓとする。
【００２８】図３は、上記設定にした場合の磁気抵抗素
子の磁気抵抗曲線のモデルを模式的に示すものであり、
図４は、磁化曲線のモデルを模式的に示すものである。
【００２９】Ｈｃ１＜Ｈｃ２で且つδＲ１＞δＲ２の場
合、磁界を−Ｈｃ２以下にすると、三層の磁化は図３の
最も左側に示すように、全て左を向いて揃うことになる
（図において、３つの矢印は、下から順に下部磁性層
１，中間磁性層２，上部磁性層３の磁化の向きを表
す。）。この場合の抵抗はＲ１である。
【００３０】磁界を次第に正方向へ変化させると、外部
磁界の大きさがＨｃ１となったところで下部磁性層１の
磁化が反転し、抵抗はδＲ１増えてＲ３（＝Ｒ１＋δＲ
１）となる。
【００３１】さらに磁界を正へと変化させると、中間磁
性層２の磁化の向きも反転し、抵抗はＲ２（＝Ｒ１＋δ
Ｒ２）となる。
【００３２】さらに正へと磁界を変化させ、Ｈｓ＋Ｈｃ
３以上になると、磁化配列は全て右向きに揃い、再びＲ
１に戻る。
【００３３】この状態から磁界を負側へ変化させると、
Ｈｓ−Ｈｃ３で上部磁性層３の磁化の向きが反転して抵
抗値はＲ２となり、更に磁界を変化させ、−Ｈｃ１とな
ると、下部磁性層１の磁化の向きが反転して抵抗はＲ４
（＝Ｒ１＋δＲ１＋δＲ２）となる。
【００３４】−Ｈｃ２を過ぎると、始めの状態である全
ての磁化が左向きに整列した状態となって、抵抗はＲ１
となる。
【００３５】このような磁気抵抗変化を示す素子は、図
５〜図８に示すような記録を行うことにより、磁界がゼ
ロの状態で４種類の抵抗値を示す。
【００３６】先ず、図５は、印加磁界を０→−（Ｈｃ２
＋α）→０と変化させた場合で、この場合には下部磁性
層１，中間磁性層２，上部磁性層３の磁化の向きが左向
きに揃えられて抵抗値はＲ１となる。
【００３７】図６は、印加磁界を０→−（Ｈｃ２＋α）
→Ｈｃ１＋α（＜Ｈｃ２）→０と変化させた場合で、抵
抗値はＲ３となる。
【００３８】図７は、印加磁界を０→Ｈｃ２＋α→０と
変化させた場合で、抵抗値はＲ２となる。
【００３９】図８は、印加磁界を０→Ｈｃ２＋α→−
（Ｈｃ１＋α）（＞−Ｈｃ２）→０と変化させた場合
で、抵抗値はＲ４となる。
【００４０】同様に、Ｈｃ１とＨｃ２の大小関係、δＲ
１とδＲ２の大小関係の組合わせにより、ケース２〜４
の場合が考えられる。
【００４１】先ず、Ｈｃ１＞Ｈｃ２で且つδＲ１＞δＲ
２の場合（ケース２）の磁気抵抗素子の磁気抵抗曲線の
モデルを図９に模式的に示し、磁化曲線のモデルを図１
０に模式的に示す。
【００４２】ケース２において、磁界を−Ｈｃ１以下に
すると、三層の磁化は先の例と同様、全て左を向いて揃
う。この場合の抵抗はＲ１である。
【００４３】次に、磁界を次第に正方向へ変化させる
と、外部磁界の大きさがＨｃ２となったところで中間磁
性層２の磁化が反転し、抵抗はδＲ１＋δＲ２増えてＲ
４（＝Ｒ１＋δＲ１＋δＲ２）となる。
【００４４】さらに磁界を正へと変化させＨｃ１となる
と、下部磁性層１の磁化の向きも反転し、抵抗はδＲ１
減ってＲ２（＝Ｒ１＋δＲ２）となる。
【００４５】さらに正へと磁界を変化させ、Ｈｓ＋Ｈｃ
３以上になると、磁化配列は全て右向きに揃い、再びＲ
１に戻る。
【００４６】この状態から磁界を負側へ変化させると、
Ｈｓ−Ｈｃ３で上部磁性層３の磁化の向きが反転して抵
抗値はＲ２となり、更に磁界を変化させ、−Ｈｃ２とな
ると、中間磁性層２の磁化の向きが反転して抵抗はＲ３
（＝Ｒ１＋δＲ１）となる。
【００４７】−Ｈｃ１を過ぎると、始めの状態である全
ての磁化が左向きに整列した状態となって、抵抗はＲ１
となる。
【００４８】このような磁気抵抗変化を示す素子（ケー
ス２）では、図１１〜図１４に示すような記録を行うこ
とにより、磁界がゼロの状態で４種類の抵抗値を示す。
【００４９】図１１は、印加磁界を０→−（Ｈｃ１＋
α）→０と変化させた場合で、この場合には下部磁性層
１，中間磁性層２，上部磁性層３の磁化の向きが左向き
に揃えられて抵抗値はＲ１となる。
【００５０】図１２は、印加磁界を０→−（Ｈｃ１＋
α）→Ｈｃ２＋α（＜Ｈｃ１）→０と変化させた場合
で、抵抗値はＲ４となる。
【００５１】図１３は、印加磁界を０→Ｈｃ１＋α→０
と変化させた場合で、抵抗値はＲ２となる。
【００５２】図１４は、印加磁界を０→Ｈｃ１＋α→−
（Ｈｃ２＋α）（＞−Ｈｃ１）→０と変化させた場合
で、抵抗値はＲ３となる。
【００５３】次に、Ｈｃ１＜Ｈｃ２で且つδＲ１＜δＲ
２の場合（ケース３）の磁気抵抗素子の磁気抵抗曲線の
モデルを図１５に模式的に示す。同様に、ケース３の磁
化曲線のモデルを図１６に模式的に示す。
【００５４】ケース３においても、磁界を−Ｈｃ２以下
にすると、三層の磁化は先の例と同様、全て左を向いて
揃う。この場合の抵抗はＲ１である。
【００５５】次に、磁界を次第に正方向へ変化させる
と、外部磁界の大きさがＨｃ１となったところで下部磁
性層１の磁化が反転し、抵抗はδＲ１増えてＲ２（＝Ｒ
１＋δＲ１）となる。
【００５６】さらに磁界を正へと変化させると、中間磁
性層２の磁化の向きも反転し、抵抗はＲ３（＝Ｒ１＋δ
Ｒ２）となる。
【００５７】さらに正へと磁界を変化させ、Ｈｓ＋Ｈｃ
３以上になると、磁化配列は全て右向きに揃い、再びＲ
１に戻る。
【００５８】この状態から磁界を負側へ変化させると、
Ｈｓ−Ｈｃ３で上部磁性層３の磁化の向きが反転して抵
抗値はＲ３となり、更に磁界を変化させ、−Ｈｃ１とな
ると、下部磁性層１の磁化の向きが反転して抵抗はＲ４
（＝Ｒ１＋δＲ１＋δＲ２）となる。
【００５９】−Ｈｃ２を過ぎると、始めの状態である全
ての磁化が左向きに整列した状態となって、抵抗はＲ１
となる。
【００６０】このような磁気抵抗変化を示す素子（ケー
ス３）では、図１７〜図２０に示すような記録を行うこ
とにより、磁界がゼロの状態で４種類の抵抗値を示す。
【００６１】図１７は、印加磁界を０→−（Ｈｃ２＋
α）→０と変化させた場合で、この場合には下部磁性層
１，中間磁性層２，上部磁性層３の磁化の向きが左向き
に揃えられて抵抗値はＲ１となる。
【００６２】図１８は、印加磁界を０→−（Ｈｃ２＋
α）→Ｈｃ１＋α（＜Ｈｃ２）→０と変化させた場合
で、抵抗値はＲ２となる。
【００６３】図１９は、印加磁界を０→Ｈｃ２＋α→０
と変化させた場合で、抵抗値はＲ３となる。
【００６４】図２０は、印加磁界を０→Ｈｃ２＋α→−
（Ｈｃ１＋α）（＞−Ｈｃ２）→０と変化させた場合
で、抵抗値はＲ４となる。
【００６５】最後に、Ｈｃ１＞Ｈｃ２で且つδＲ１＜δ
Ｒ２の場合（ケース４）の磁気抵抗素子の磁気抵抗曲線
のモデルを図２１に模式的に示す。同様に、ケース４の
磁化曲線のモデルを図２２に模式的に示す。
【００６６】ケース４においても、磁界を−Ｈｃ１以下
にすると、三層の磁化は先の例と同様、全て左を向いて
揃う。この場合の抵抗はＲ１である。
【００６７】次に、磁界を次第に正方向へ変化させる
と、外部磁界の大きさがＨｃ２となったところで中間磁
性層２の磁化が反転し、抵抗はδＲ１＋δＲ２増えてＲ
２（＝Ｒ１＋δＲ１＋δＲ２）となる。
【００６８】さらに磁界を正へと変化させＨｃ１になる
と、下部磁性層１の磁化の向きも反転し、抵抗はＲ３
（＝Ｒ１＋δＲ２）となる。
【００６９】さらに正へと磁界を変化させ、Ｈｓ＋Ｈｃ
３以上になると、磁化配列は全て右向きに揃い、再びＲ
１に戻る。
【００７０】この状態から磁界を負側へ変化させると、
Ｈｓ−Ｈｃ３で上部磁性層３の磁化の向きが反転して抵
抗値はＲ３となり、更に磁界を変化させ、−Ｈｃ２とな
ると、中間磁性層２の磁化の向きが反転して抵抗はＲ２
（＝Ｒ１＋δＲ１）となる。
【００７１】−Ｈｃ１を過ぎると、始めの状態である全
ての磁化が左向きに整列した状態となって、抵抗はＲ１
となる。
【００７２】このような磁気抵抗変化を示す素子（ケー
ス４）では、図２３〜図２６に示すような記録を行うこ
とにより、磁界がゼロの状態で４種類の抵抗値を示す。
【００７３】図２３は、印加磁界を０→−（Ｈｃ１＋
α）→０と変化させた場合で、この場合には下部磁性層
１，中間磁性層２，上部磁性層３の磁化の向きが左向き
に揃えられて抵抗値はＲ１となる。
【００７４】図２４は、印加磁界を０→−（Ｈｃ１＋
α）→Ｈｃ２＋α（＜Ｈｃ１）→０と変化させた場合
で、抵抗値はＲ４となる。
【００７５】図２５は、印加磁界を０→Ｈｃ１＋α→０
と変化させた場合で、抵抗値はＲ３となる。
【００７６】図２６は、印加磁界を０→Ｈｃ１＋α→−
（Ｈｃ２＋α）（＞−Ｈｃ１）→０と変化させた場合
で、抵抗値はＲ２となる。
【００７７】次に、本発明の磁気抵抗素子を磁気メモリ
に応用した例について説明する。
【００７８】図２７は、かかる磁気メモリの一構成例を
示すもので、上記磁気抵抗素子１１が直交する電極Ａ−
Ａ’及び電極Ｂ−Ｂ’間に挟み込まれてなる。電極Ａ−
Ａ’及び電極Ｂ−Ｂ’は、ＸＹマトリクスを構成してお
り、また、電極Ａ−Ａ’と平行に、電極Ｃ−Ｃ’が設け
られている。
【００７９】この時に、磁気抵抗素子１１の上下何れか
の電極との間にはダイオードが挿入され、電流は一方向
のみに流れるようになっている。かかる構成を採用する
ことにより、アドレスされた磁気抵抗素子１１のみに電
流が流れる。
【００８０】この磁気メモリにおいて、情報を書き込む
場合は、電極Ａ−Ａ’と電極Ｂ−Ｂ’にそれぞれ電流を
流し、その結果発生する合成磁界により、４種類の磁化
配列の何れかの状態とする。
【００８１】読み出しの際には、電極Ａ−Ａ’と電極Ｂ
−Ｂ’の間に低電流を流し、さらに図２８〜図３１に示
すように、Ｈｃ１より小さい磁界変化を発生させる電流
を、電極Ａ−Ａ’、あるいは電極Ｃ−Ｃ’に流す。
【００８２】この場合に、磁化配列の状態に応じて、図
２８〜図３１に示したような読出し信号の変化が生じ
て、磁化配列の状態、即ち記録された情報を読み出すこ
とができる。
【００８３】この場合、δＲ１とδＲ２の値が同一であ
り、即ちＲ２とＲ３が同一の抵抗値であっても、読み出
し信号の変化は同様であり、なんら影響を受けない。
【００８４】また、δＲ１とδＲ２が異なる場合は、直
接電極Ａ−Ａ’、電極Ｂ−Ｂ’間の抵抗値を調べること
で、４種類の磁化配列の状態を知ることができる。この
場合は、電極Ｃ−Ｃ’は必要なくなる。
【００８５】以上のように、本発明によって、一つの素
子に４種類の状態を記録、読み出しできる磁気メモリが
実現可能となる。
【００８６】また、本発明は磁気メモリに留まらず、再
生用磁気ヘッドに用いることでも、新しい復変調方式と
組合わせることで、記録密度の向上が図れる。
【００８７】さらに、他の様々な磁気デバイスに用いる
ことが可能である。
【００８８】最後に、実際に作製した磁気抵抗素子の作
製例について説明する。
【００８９】この作製例では、成膜は全てスパッタ法で
行い、電極形成のためにメタルマスタを使用した。
【００９０】基板には表面を３０００ 酸化したＳｉ
（１００）を用い、この上に下部磁性層ＮｉＦｅ（１９
０ ）／Ｃｏ（４０ ）を成膜した。
【００９１】トンネル障壁層には、酸化したＡｌを用
い、接合部分をカバーする大きさにＡｌ（１３ ）を成
膜した後に、チャンバー内でプラズマ酸化を行った。
【００９２】中間磁性層となるＣｏ（１００ ）を成膜
し、再び接合部分をカバーする大きさにＡｌ（１３ ）
を成膜した後に、チャンバー内で再度プラズマ酸化を行
った。
【００９３】この上に、上部磁性層、反強磁性層とし
て、Ｃｏ（４０ ）／ＮｉＦｅ（１００ ）／ＦｅＭｎ
（３５０ ）／Ｃｏ（１００ ）を下部磁性層と対向す
るように成膜した。成膜に際しては、長手方向に対して
平行に約１００エルステッドの磁界を印加した。
【００９４】成膜中のＡｒ圧は、ＮｉＦｅ及びＣｏの場
合は０．３Ｐａ、Ａｌの場合は０．２Ｐａ、ＦｅＭｎの
場合は０．６Ｐａとした。
【００９５】この磁気抵抗素子における接合面積は、１
００×１００μｍ2 である。
【００９６】以上により作製した磁気抵抗素子の磁気抵
抗曲線（実測したもの。）を図３２に示す。
【００９７】図３２からも明らかなように、作製した磁
気抵抗素子においては、３層の磁性層の磁化の配列によ
り、３種類の抵抗値のピークが明瞭に観察される。
【００９８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、外部磁場の無い場合に、４種類以上の磁化
配列状態を有する磁気抵抗素子を実現することができ
る。
【００９９】この磁気抵抗素子においては、上記磁化配
列状態を外部磁界によって制御し、自在に各状態を選択
することができ、さらには、特定のパターンのセンス磁
界を印加することで、いずれの磁化配列状態にあるかを
検出することができる。
【０１００】したがって、上記磁気抵抗素子を、磁気メ
モリ、磁気ヘッドに応用することで、多値記録が可能と
なり、記録し得る情報量を著しく増大することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した磁気抵抗素子の一構成例を示
す概略斜視図である。
【図２】図１に示す磁気抵抗素子の概略断面図である。
【図３】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合の磁気
抵抗曲線の模式図である。
【図４】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合の磁化
曲線の模式図である。
【図５】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合におい
て、Ｒ１を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図６】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合におい
て、Ｒ３を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図７】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合におい
て、Ｒ２を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図８】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合におい
て、Ｒ４を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図９】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合の磁気
抵抗曲線の模式図である。
【図１０】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合の磁
化曲線の模式図である。
【図１１】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ１を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図１２】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ４を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図１３】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ２を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図１４】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ３を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図１５】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＜δＲ２の場合の磁
気抵抗曲線の模式図である。
【図１６】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＜δＲ２の場合の磁
化曲線の模式図である。
【図１７】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＜δＲ２の場合にお
いて、Ｒ１を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図１８】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＜δＲ２の場合にお
いて、Ｒ２を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図１９】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＜δＲ２の場合にお
いて、Ｒ３を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図２０】Ｈｃ１＜Ｈｃ２，δＲ１＜δＲ２の場合にお
いて、Ｒ４を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図２１】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合の磁
気抵抗曲線の模式図である。
【図２２】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合の磁
化曲線の模式図である。
【図２３】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ１を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図２４】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ４を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図２５】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ３を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図２６】Ｈｃ１＞Ｈｃ２，δＲ１＞δＲ２の場合にお
いて、Ｒ２を記録するための記録磁界を示す模式図であ
る。
【図２７】本発明の磁気抵抗素子を用いた磁気メモリの
一構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２８】図２７に示す磁気メモリにおいて、抵抗値Ｒ
１の場合の読み出し用センス磁界とセンス電流磁界変化
を示す特性図である。
【図２９】図２７に示す磁気メモリにおいて、抵抗値Ｒ
２の場合の読み出し用センス磁界とセンス電流磁界変化
を示す特性図である。
【図３０】図２７に示す磁気メモリにおいて、抵抗値Ｒ
３の場合の読み出し用センス磁界とセンス電流磁界変化
を示す特性図である。
【図３１】図２７に示す磁気メモリにおいて、抵抗値Ｒ
４の場合の読み出し用センス磁界とセンス電流磁界変化
を示す特性図である。
【図３２】実際に作製した磁気抵抗素子の磁気抵抗曲線
を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 下部磁性層、２ 中間磁性層、３ 上部磁性層、
４，５ トンネル障壁層、６ 反強磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 照宣 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 工学部応用物理学科内 (72)発明者 福本 能之 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 工学部応用物理学科内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA04 BB01 5E049 AA01 AA04 AA07 AC00 AC05 BA06 BA12

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反強磁性層と接して形成される第１の磁
    性層と、少なくとも２層以上の磁性層とがそれぞれトン
    ネル障壁層を介して積層されていることを特徴とする磁
    気抵抗素子。
  2. 【請求項２】 上記少なくとも２層の磁性層は、第２の
    磁性層及び第３の磁性層とからなることを特徴とする請
    求項１記載の磁気抵抗素子。
  3. 【請求項３】 上記第２の磁性層と第３の磁性層の保磁
    力に差が有り、反強磁性層による第１の磁性層のシフト
    磁界が前記二つの磁性層の保磁力よりも大きいことを特
    徴とする請求項２記載の磁気抵抗素子。
  4. 【請求項４】 上記第１の磁性層と第２の磁性層の間の
    第１のトンネル障壁層で生じる磁気抵抗変化と、第２の
    磁性層と第３の磁性層の間の第２のトンネル障壁層で生
    じる磁気抵抗変化が異なることを特徴とする請求項２又
    は３記載の磁気抵抗素子。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の磁気抵抗素子を用いた磁
    気デバイス。
  6. 【請求項６】 磁気メモリであることを特徴とする請求
    項５記載の磁気デバイス。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の磁気デバイスにおいて、
    上下の磁性層又は反強磁性層からメモリ回路の電極を取
    出す際に、磁性層又は反強磁性層と電極の間にダイオー
    ドを配置することを特徴とする請求項６記載の磁気デバ
    イス。
  8. 【請求項８】 磁気ヘッドであることを特徴とする請求
    項５記載の磁気デバイス。
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