JP2000306375A - Magnetoresistance effect element and magnetic memory device - Google Patents

Magnetoresistance effect element and magnetic memory device

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JP2000306375A
JP2000306375A JP11109574A JP10957499A JP2000306375A JP 2000306375 A JP2000306375 A JP 2000306375A JP 11109574 A JP11109574 A JP 11109574A JP 10957499 A JP10957499 A JP 10957499A JP 2000306375 A JP2000306375 A JP 2000306375A
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layer
ferromagnetic
magnetization
antiferromagnetic
ferromagnetic layer
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Takashi Ikeda
貴司 池田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a magnetoresistance effect element in which the adjustment of the coersive force of a ferromagnetic layer is superior, whose miniaturization, stability, recording density and the like are superior, which has a high magnetoresistance effect change rate and which is useful for a magnetic memory device or the like. SOLUTION: In this magnetoresistance effect element, a first antiferromagnetic layer 2, a first ferromagnetic layer 3, a nonmagnetic layer 4, a second ferromagnetic layer 5 and a second antiferromagnetic layer 6 are laminated sequentially, the layers 2, 3 and the layers 5, 6 are exhangedly coupled respectively, the magnitude of the coersive force of the layer 3 is different from the magnitude of the coercive force of the layer 5, the direction of the unidirectional anisotropy of the layer 2 is parallel to the direction of magnetization of the layer 3, and the direction of the unidirectional anisotropy of the layer 6 is parallel to the direction of magnetization of the layer 5. This magnetic memory device uses the magnetoresistance effect element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた磁化安定性
と高い磁気抵抗変化率を示す磁気抵抗素子、及びこれを
用いた磁気メモリ素子(不揮発性メモリ素子)に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element exhibiting excellent magnetization stability and a high rate of change in magnetoresistance, and a magnetic memory element (non-volatile memory element) using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気抵抗効果型メモリ素子は、磁性層の
磁化方向をディジタル情報に対応させ記録を行うもので
ある。従って、記録の保持に外部からのエネルギー供給
を必要とせず、また半導体メモリと比較して製造工程が
簡素であり、特に基板材料を限定しないので、安価な大
容量不揮発性メモリとして期待されている。
2. Description of the Related Art A magnetoresistive effect type memory element performs recording by making the magnetization direction of a magnetic layer correspond to digital information. Therefore, it does not require an external energy supply for holding records, has a simpler manufacturing process than a semiconductor memory, and does not particularly limit the material of the substrate, so that it is expected to be an inexpensive large-capacity nonvolatile memory. .

【0003】磁気抵抗効果型メモリ素子は、図6に示す
ように、基本的に二層の強磁性層51、53の間に非磁
性層52を有したサンドイッチ構造である。記録検出方
法には大別して二つあり、それによってそれぞれの強磁
性層51、53の役割が異なる。
As shown in FIG. 6, the magnetoresistive memory element has a sandwich structure having a nonmagnetic layer 52 between two ferromagnetic layers 51 and 53. There are roughly two types of recording detection methods, and the roles of the respective ferromagnetic layers 51 and 53 differ according to them.

【0004】まず、一つの方法においては、二つの強磁
性層51、53の保磁力が異なるように構成し、保磁力
の比較的小さな層を検出層、保磁力の比較的大きな層を
メモリ層とする。強磁性層51、53に異なる保磁力を
持たせるには、異なる元素あるいは組成を用いるか、異
なる膜厚を用いる方法が一般的である。
First, in one method, the two ferromagnetic layers 51 and 53 are configured to have different coercive forces, and a layer having a relatively low coercive force is a detection layer, and a layer having a relatively large coercive force is a memory layer. And In order to make the ferromagnetic layers 51 and 53 have different coercive forces, a method of using different elements or compositions or using different film thicknesses is generally used.

【0005】記録は、メモリ層の保磁力よりも大きな記
録磁界(Hw)を印加し、この記録磁界(Hw)の方向
にメモリ層の磁化を平行に向けることで達成される。例
えば図7に示すように、非磁性層62の下側のメモリ層
61の磁化が左向きの場合を『0』、右向きの場合を
『1』とする。ただし、検出層63の保磁力はメモリ層
61の保磁力よりも小さいので、記録直後は両層の磁化
方向は平行である。
[0005] Recording is achieved by applying a recording magnetic field (Hw) larger than the coercive force of the memory layer and directing the magnetization of the memory layer in the direction of the recording magnetic field (Hw). For example, as shown in FIG. 7, the case where the magnetization of the memory layer 61 below the nonmagnetic layer 62 is leftward is “0”, and the case where it is rightward is “1”. However, since the coercive force of the detection layer 63 is smaller than the coercive force of the memory layer 61, the magnetization directions of both layers are parallel immediately after recording.

【0006】検出は、メモリ素子に一定の大きさの直流
電流を流すと共に、検出層63の保磁力よりも大きく、
メモリ層61の保磁力よりも小さな磁界(Ha)を印加
し、検出層63の磁化反転に伴う電位の変化を調べるこ
とにより行われる。両磁性層の磁化方向が平行である場
合、そのメモリ素子の抵抗率は、磁化方向が反平行であ
る場合と比べて小さい。例えば、図8に示すように、
『0』が記録されたメモリ素子に+Haの検出磁界を印
加すると両磁性層(メモリ層61、検出層63)の磁化
方向は反平行となって電位は高くなり、次いで−Haを
印加すると両磁性層の磁化方向は平行となって電位は低
くなる。同様に『1』が記録されたメモリ素子では、逆
に+Haの検出磁界を印加すると両磁性層の磁化方向は
平行となって電位は低くなり、次いで−Haを印加する
と両磁性層の磁化方向は反平行となって電位は高くな
る。この検出方式では、検出された信号が、検出前の検
出層の磁化方向に無関係である。
In the detection, a DC current of a certain magnitude is applied to the memory element and the coercive force of the detection layer 63 is larger than
This is performed by applying a magnetic field (Ha) smaller than the coercive force of the memory layer 61 and examining a change in potential due to the magnetization reversal of the detection layer 63. When the magnetization directions of both magnetic layers are parallel, the resistivity of the memory element is smaller than when the magnetization directions are antiparallel. For example, as shown in FIG.
When a detection magnetic field of + Ha is applied to the memory element in which “0” is recorded, the magnetization directions of the two magnetic layers (the memory layer 61 and the detection layer 63) become antiparallel and the potential becomes higher. The magnetization direction of the magnetic layer becomes parallel and the potential decreases. Similarly, in the memory element in which "1" is recorded, when a detection magnetic field of + Ha is applied, the magnetization directions of the two magnetic layers become parallel and the potential becomes low. Become antiparallel and the potential increases. In this detection method, the detected signal is independent of the magnetization direction of the detection layer before detection.

【0007】他の一つの方法は、図9に示すように、非
磁性層72を介して、二つ強磁性層の内どちらか一方を
磁化方向が固定された磁化固定層71とし、他の一方を
メモリ層73とし、記録磁界を印加することによりメモ
リ層73の磁化方向をその印加された磁界の方向に向か
せるものである。磁化固定層71は、記録磁界よりも大
きな保磁力を強磁性層に持たせることで形成されるが、
反強磁性層と交換結合させることにより、磁化固定方向
での磁化反転磁界を大きくすることも可能である。
In another method, as shown in FIG. 9, one of two ferromagnetic layers is formed as a magnetization fixed layer 71 having a fixed magnetization direction via a nonmagnetic layer 72, and the other is formed. One is a memory layer 73, and the magnetization direction of the memory layer 73 is directed to the direction of the applied magnetic field by applying a recording magnetic field. The magnetization fixed layer 71 is formed by giving a coercive force larger than the recording magnetic field to the ferromagnetic layer.
By exchange-coupling with the antiferromagnetic layer, the magnetization reversal magnetic field in the magnetization fixed direction can be increased.

【0008】図10は、強磁性層と反強磁性層を交換結
合させた『強磁性層/反強磁性層』膜構成のシフトした
磁化ループの様子を示す図である。この図では、右にH
ex(交換結合磁界)だけシフトした状態を表してい
る。図から容易に分かるように、強磁性層の保磁力をH
cとすると、磁化反転磁界はHex±Hcとなり、磁化
ループのシフト方向に磁界を印加し、磁化を反転しよう
とすると、強磁性層単層膜の場合よりも大きな磁界が必
要となる。
FIG. 10 is a diagram showing a state of a shifted magnetization loop of a “ferromagnetic layer / antiferromagnetic layer” film configuration in which a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer are exchange-coupled. In this figure, H
ex (exchange coupling magnetic field). As can be easily seen from the figure, the coercive force of the ferromagnetic layer is H
Assuming that c, the magnetization reversal magnetic field becomes Hex ± Hc. When a magnetic field is applied in the shift direction of the magnetization loop to reverse the magnetization, a larger magnetic field is required than in the case of a single ferromagnetic layer film.

【0009】さらに、磁化ループのシフト量が保磁力よ
りも大きい場合、すなわちHex>Hcの場合は、図1
1に示すように、零磁界のときは常に決まった方向に磁
化が向くことになる。このようにすると、何らかの原因
で磁化が反転しても、磁化方向は元に戻るので、初期化
する必要が無い。
Further, when the shift amount of the magnetization loop is larger than the coercive force, that is, when Hex> Hc, FIG.
As shown in FIG. 1, when the magnetic field is zero, the magnetization is always oriented in a predetermined direction. In this way, even if the magnetization is reversed for some reason, the magnetization direction returns to its original state, and there is no need to initialize.

【0010】検出は、磁界を印加していない状態から、
メモリ層73の磁化を反転し得る大きさの磁界をどちら
か決めた一方向に印加し、出力電圧の変化を読み取るこ
とで行われる。例えば、図12に示すように、固定され
た磁化は右向きで、メモリ層73の磁化方向が『0』の
場合は右向き、『1』の場合は左向き、検出磁界印加方
向を右向きとすると、『0』が記録されたメモリ層73
の磁化方向は、検出磁界を印加しても変化しないので、
出力電圧の変化は無い。一方、『1』が記録されている
と、検出磁界印加時に二つの強磁性層の磁化が反平行か
ら平行になるので、磁気抵抗が減少し、検出電圧は低く
なる。しかし、このような検出方法は、記録された情報
を消去してしまうことになるので、情報を保持するに
は、再書き込みが必要になってしまう。そこで、情報の
消去を避けるためには磁界を印加せずに検出を行う必要
があり、その場合、『0』が記録されているときの出力
電圧の値と、『1』が記録されているときの出力電圧の
値を予め知っておく必要がある。
The detection starts from the state where no magnetic field is applied.
This is performed by applying a magnetic field having a magnitude capable of reversing the magnetization of the memory layer 73 in one of the determined directions and reading a change in the output voltage. For example, as shown in FIG. 12, if the fixed magnetization is rightward, if the magnetization direction of the memory layer 73 is “0”, it is rightward, if “1”, it is leftward, and if the detection magnetic field application direction is rightward, “ 0 ”is recorded in the memory layer 73
Since the magnetization direction of does not change even when the detection magnetic field is applied,
No change in output voltage. On the other hand, if "1" is recorded, the magnetization of the two ferromagnetic layers becomes antiparallel to parallel when the detection magnetic field is applied, so that the magnetoresistance decreases and the detection voltage decreases. However, such a detection method erases recorded information, so that rewriting is required to retain the information. Therefore, in order to avoid information erasure, it is necessary to perform detection without applying a magnetic field. In this case, the output voltage value when "0" is recorded and "1" are recorded. It is necessary to know in advance the value of the output voltage.

【0011】高いS/Nを得るためには、磁気抵抗変化
率は大きいことが好ましい。磁気抵抗変化率は、磁性層
の材料や各層の界面形状等によって異なるが、スピン散
乱型の膜構成の場合は、磁性層間の非磁性層の膜厚にも
依存する。これはシャント効果と呼ばれ、非磁性層の膜
厚が厚くなると、非磁性層中を流れ磁気抵抗変化に関わ
らない電子数の割合が増加するため、磁気抵抗変化率は
低下する。従って、シャント効果の観点から考えると非
磁性層の膜厚は薄い方が好ましい。
In order to obtain a high S / N, it is preferable that the magnetoresistance ratio is large. The rate of change in magnetoresistance varies depending on the material of the magnetic layer, the interface shape of each layer, and the like, but in the case of a spin-scattering film configuration, it also depends on the thickness of the nonmagnetic layer between the magnetic layers. This is called a shunt effect. When the thickness of the non-magnetic layer is increased, the ratio of the number of electrons flowing through the non-magnetic layer and irrespective of the magneto-resistance change increases, so that the magneto-resistance change rate decreases. Therefore, from the viewpoint of the shunt effect, it is preferable that the film thickness of the nonmagnetic layer is thin.

【0012】また、磁気抵抗変化を利用したメモリをモ
バイル情報機器に用いる場合などにおいては、高密度な
メモリが要求される。そのようなメモリでは、セル面積
を小さくする必要がある。微細加工の方法として、半導
体プロセスに用いられるフォトリソグラフィーやFIB
が使用可能である。
When a memory utilizing a change in magnetoresistance is used in a mobile information device, a high-density memory is required. In such a memory, it is necessary to reduce the cell area. Photolithography and FIB used in semiconductor processes
Can be used.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スピ
ン散乱型の磁気抵抗効果型メモリ素子において、強磁性
層に挟まれた非磁性層の膜厚は、シャント効果の観点か
ら薄い方が好ましい。ところが、非磁性層の膜厚が薄く
なると、強磁性層間に働く静磁結合力が大きくなる。こ
の静磁結合力は、二つの強磁性層の磁化を平行にする向
きに働く。従ってこの静磁結合力が大きくなると、磁化
が反平行にならず、磁気抵抗変化が生じなくなる。
As described above, in the spin-scattering type magnetoresistive memory element, the thickness of the nonmagnetic layer sandwiched between the ferromagnetic layers is preferably smaller from the viewpoint of the shunt effect. . However, as the thickness of the non-magnetic layer decreases, the magnetostatic coupling force acting between the ferromagnetic layers increases. This magnetostatic coupling acts in a direction to make the magnetizations of the two ferromagnetic layers parallel. Therefore, when the magnetostatic coupling force increases, the magnetization does not become antiparallel, and no change in magnetoresistance occurs.

【0014】また、強磁性体の反磁界の大きさは、その
形状に依存しており、膜厚に対する磁化容易方向の長さ
の比が小さくなると、反磁界の大きさは大きくなるとい
う特徴がある。つまり、磁気抵抗効果型メモリ素子の磁
性層の膜厚を変えずにメモリセルの面積を小さくする
と、反磁界が増大して磁化が不安定となり、情報の保持
や検出が不可能となる。また、磁性層の膜厚を薄くする
にしても、均一な膜厚の磁性層薄膜を作成するには限界
があり、高密度メモリを作成するのに十分薄い膜厚は得
られない。
The magnitude of the demagnetizing field of the ferromagnetic material depends on its shape. The smaller the ratio of the length of the direction of easy magnetization to the film thickness is, the larger the magnitude of the demagnetizing field is. is there. That is, if the area of the memory cell is reduced without changing the thickness of the magnetic layer of the magnetoresistive memory element, the demagnetizing field increases and the magnetization becomes unstable, making it impossible to hold or detect information. Further, even if the thickness of the magnetic layer is reduced, there is a limit in producing a magnetic layer thin film having a uniform thickness, and a sufficiently small thickness for producing a high-density memory cannot be obtained.

【0015】従って、高密度メモリの強磁性層に使用さ
れる材料は、一軸磁気異方性が大きく、十分大きな保磁
力を有する材料が好ましい。しかし、そのような材料は
いまだ提案されていないのが現状である。
Therefore, the material used for the ferromagnetic layer of the high-density memory is preferably a material having a large uniaxial magnetic anisotropy and a sufficiently large coercive force. However, at present, such materials have not been proposed yet.

【0016】本発明の目的は、強磁性層の保磁力を容易
に調整することが可能であり、サイズを小さくしても磁
化方向を安定して保持することが可能であり、記録密度
の高い磁気メモリ素子及びこれに有用な磁気抵抗素子を
提供することにある。
An object of the present invention is to make it possible to easily adjust the coercive force of the ferromagnetic layer, to stably maintain the magnetization direction even if the size is reduced, and to increase the recording density. An object of the present invention is to provide a magnetic memory element and a magnetoresistive element useful therefor.

【0017】また、本発明のさらなる目的は、強磁性層
の間に形成された非磁性層の膜厚を薄くすることが可能
であり、高い磁気抵抗変化率を有する磁気メモリ素子及
びこれに有用な磁気抵抗素子を提供することにある。
A further object of the present invention is to reduce the thickness of the nonmagnetic layer formed between the ferromagnetic layers, and to provide a magnetic memory element having a high magnetoresistance ratio and a useful magnetic memory element. Another object of the present invention is to provide a simple magnetoresistive element.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗素子
は、少なくとも、第1の反強磁性層、第1の強磁性層、
非磁性層、第2の強磁性層、第2の反強磁性層が順に積
層され、該第1の反強磁性層と該第1の強磁性層および
該第2の反強磁性層と該第2の強磁性層がそれぞれ交換
結合しており、かつ、該第1の強磁性層の保磁力の大き
さと該第2の強磁性層の保磁力の大きさが異なり、該第
1の反強磁性層の一方向異方性の向きが該第1の強磁性
層の磁化方向と平行であり、該第2の反強磁性層の一方
向異方性の向きが該第2の強磁性層の磁化方向と平行で
あることを特徴とする磁気抵抗素子である。
The magnetoresistive element of the present invention comprises at least a first antiferromagnetic layer, a first ferromagnetic layer,
A nonmagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a second antiferromagnetic layer are sequentially stacked, and the first antiferromagnetic layer, the first ferromagnetic layer, the second antiferromagnetic layer, The second ferromagnetic layers are exchange-coupled to each other, and the magnitude of the coercive force of the first ferromagnetic layer is different from the magnitude of the coercive force of the second ferromagnetic layer, and the first antiferromagnetic layer is The direction of the unidirectional anisotropy of the ferromagnetic layer is parallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer, and the direction of the unidirectional anisotropy of the second antiferromagnetic layer is the direction of the second ferromagnetic layer. A magnetoresistive element characterized by being parallel to the magnetization direction of the layer.

【0019】また、本発明の磁気メモリ素子は、上記磁
気抵抗素子を用いた磁気メモリ素子であって、該第1の
強磁性層及び該第2の強磁性層のうち、保磁力が小さい
方の強磁性層を検出層とし、保磁力が大きな方の強磁性
層をメモリ層とする磁気メモリ素子である。
Further, a magnetic memory element according to the present invention is a magnetic memory element using the above-described magnetoresistive element, wherein one of the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer has a smaller coercive force. Is a detection layer, and a ferromagnetic layer having a larger coercive force is a memory layer.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below.

【0021】図1は、本発明の磁気メモリ素子の基本膜
構成を例示する模式的断面図である。図中、1は基板、
2は第1の反強磁性層、3は第1の強磁性層、4は非磁
性層、5は第2の強磁性層、6は第2の反強磁性層であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating the basic film configuration of the magnetic memory element of the present invention. In the figure, 1 is a substrate,
Reference numeral 2 denotes a first antiferromagnetic layer, 3 denotes a first ferromagnetic layer, 4 denotes a nonmagnetic layer, 5 denotes a second ferromagnetic layer, and 6 denotes a second antiferromagnetic layer.

【0022】基板1には、一般にSiやガラス等が用い
られるが、平坦性と耐久性が高い材料であればよく、そ
の材料に特に制限は無い。
The substrate 1 is generally made of Si, glass, or the like, but any material having high flatness and durability may be used, and the material is not particularly limited.

【0023】反強磁性層(第1の反強磁性層2、第2の
反強磁性層6)には、MnFe、MnIr、MnPt、
MnPtCr、AlCr等のMn系あるいはCr系反強
磁性体や、NiO、α−Fe23等の酸化物反強磁性体
が使用できる。特に、ネール点が動作温度より高いもの
が好ましい。また特に、酸化物反強磁性体を用いた磁気
メモリ素子は絶縁性が高いので、反強磁性体中の電子の
分流が無くなり、高い磁気抵抗変化率が期待できる。
The antiferromagnetic layers (the first antiferromagnetic layer 2 and the second antiferromagnetic layer 6) include MnFe, MnIr, MnPt,
Mn-based or Cr-based antiferromagnetic materials such as MnPtCr and AlCr, and oxide antiferromagnetic materials such as NiO and α-Fe 2 O 3 can be used. In particular, those having a Neel point higher than the operating temperature are preferable. In particular, since a magnetic memory element using an oxide antiferromagnetic material has high insulating properties, there is no shunt of electrons in the antiferromagnetic material, and a high magnetoresistance ratio can be expected.

【0024】強磁性層(第1の強磁性層3、第2の強磁
性層5)には、Co、CoFe、Fe、NiFe等が使
用できる。
For the ferromagnetic layers (the first ferromagnetic layer 3 and the second ferromagnetic layer 5), Co, CoFe, Fe, NiFe or the like can be used.

【0025】非磁性層4には、CuやAl23等の非磁
性金属層が使用できる。
As the non-magnetic layer 4, a non-magnetic metal layer such as Cu or Al 2 O 3 can be used.

【0026】反強磁性層2、6の一方向異方性の反転
は、交換結合している強磁性層3、5の磁化を介して行
われる。すなわち、反強磁性層2、6の一方向異方性の
方向と強磁性層3、5の磁化方向が平行である状態で、
これらの方向と反平行に外部磁界を印加すると、強磁性
層3、5の磁化が反転し、これと交換結合している反強
磁性層2、6の原子の磁気モーメントも反転し、さらに
相互作用によって反強磁性層2、6内の原子の磁気モー
メントが順次反転することにより反強磁性層2、6の一
方向異方性が反転する。
The reversal of the unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layers 2 and 6 is performed through the magnetization of the exchange-coupled ferromagnetic layers 3 and 5. That is, in a state where the direction of the unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layers 2 and 6 and the magnetization direction of the ferromagnetic layers 3 and 5 are parallel,
When an external magnetic field is applied antiparallel to these directions, the magnetizations of the ferromagnetic layers 3 and 5 are reversed, and the magnetic moments of the atoms of the antiferromagnetic layers 2 and 6 that are exchange-coupled are also reversed. By the action, the magnetic moments of the atoms in the antiferromagnetic layers 2 and 6 are sequentially inverted, whereby the unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layers 2 and 6 is inverted.

【0027】本発明における強磁性層3、5の保磁力
は、強磁性層3、5の膜厚、強磁性層3、5と反強磁性
層2、6の間の交換結合力、あるいは反強磁性層2、6
の膜厚によって変化する。特に、強磁性層3、5あるい
は反強磁性層2、6の膜厚を適当に選ぶことにより、容
易に保磁力を調節することが可能である。
In the present invention, the coercive force of the ferromagnetic layers 3 and 5 is determined by the thickness of the ferromagnetic layers 3 and 5, the exchange coupling force between the ferromagnetic layers 3 and 5 and the antiferromagnetic layers 2 and 6, Ferromagnetic layers 2, 6
Varies with the thickness of the film. In particular, the coercive force can be easily adjusted by appropriately selecting the film thickness of the ferromagnetic layers 3, 5 or the antiferromagnetic layers 2, 6.

【0028】図2は、強磁性層の膜厚による保磁力の変
化を示すグラフである。この測定に用いたサンプルは、
ガラス基板上に反強磁性層として10nm厚のNiO
層、強磁性層としてCoFe層、保護層として10nm
厚のSiN層を順次積層した膜構成である。このグラフ
から分かるように、強磁性層3、5の保磁力は膜厚にほ
ぼ反比例している。
FIG. 2 is a graph showing a change in coercive force depending on the thickness of the ferromagnetic layer. The sample used for this measurement is
10 nm thick NiO as antiferromagnetic layer on glass substrate
Layer, CoFe layer as ferromagnetic layer, 10 nm as protective layer
This is a film configuration in which thick SiN layers are sequentially stacked. As can be seen from this graph, the coercive force of the ferromagnetic layers 3, 5 is almost inversely proportional to the film thickness.

【0029】図3は、上記膜構成のサンプルにおいて、
強磁性層であるFeCo層の膜厚を5nm一定とし、反
強磁性層であるNiO層の膜厚を変えた場合の強磁性層
の保磁力の変化を示すグラフである。NiO層の膜厚が
厚くなるに従って、強磁性層の保磁力が大きくなり、N
iO層の膜厚を変えることによっても強磁性層の保磁力
を調節できることが分かる。ただし、NiO層の膜厚が
厚くなると、NiO層の一方向異方性が反転せず、磁化
曲線や磁気抵抗曲線において磁界方向のシフトが見ら
れ、原点に対して非対称となる。記録時には180°方
向の異なる磁界を印加するが、上記のような磁界方向の
シフトがあると、磁界印加方向によって必要となる磁界
の大きさに違いが生じ、磁界方向によって磁界の大きさ
を制御する電気回路が必要となり好ましくない。
FIG. 3 shows a sample having the above film configuration.
5 is a graph showing a change in coercive force of the ferromagnetic layer when the thickness of the FeCo layer as the ferromagnetic layer is fixed at 5 nm and the thickness of the NiO layer as the antiferromagnetic layer is changed. As the thickness of the NiO layer increases, the coercive force of the ferromagnetic layer increases,
It can be seen that the coercive force of the ferromagnetic layer can be adjusted by changing the thickness of the iO layer. However, when the thickness of the NiO layer increases, the unidirectional anisotropy of the NiO layer does not reverse, and a shift in the direction of the magnetic field is observed in the magnetization curve or the magnetoresistance curve, which becomes asymmetric with respect to the origin. During recording, a different magnetic field of 180 ° direction is applied. However, if the magnetic field direction shifts as described above, the required magnetic field size differs depending on the magnetic field application direction, and the magnetic field size is controlled by the magnetic field direction. This is undesirable because it requires an electric circuit to perform.

【0030】図4は、この磁界方向のシフト量、すなわ
ち交換結合磁界と反強磁性層であるNiO膜厚の関係を
示すグラフである。この測定に用いたサンプルの強磁性
層であるCoFe層の膜厚は5nm一定とした。
FIG. 4 is a graph showing the shift amount in the direction of the magnetic field, that is, the relationship between the exchange coupling magnetic field and the thickness of the NiO film serving as the antiferromagnetic layer. The thickness of the CoFe layer, which is the ferromagnetic layer of the sample used for this measurement, was kept constant at 5 nm.

【0031】反強磁性層の一方向異方性を反転させるた
めには、反強磁性層内に交換エネルギーを蓄積し得ない
ように反強磁性層の膜厚を選ぶことが必要である。ただ
し、そのような膜厚は、反強磁性層の材料や構造により
異なる。
In order to reverse the unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layer, it is necessary to select the thickness of the antiferromagnetic layer so that exchange energy cannot be stored in the antiferromagnetic layer. However, such a film thickness differs depending on the material and structure of the antiferromagnetic layer.

【0032】図5は、本発明の磁気抵抗素子における印
加磁界と磁気抵抗変化率の関係を示すグラフ、および、
強磁性層3、5の磁化方向と反強磁性層2、6の一方向
異方性の方向の変化の様子を併せて示す図である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the applied magnetic field and the rate of change in magnetoresistance in the magnetoresistance element of the present invention, and
FIG. 3 is a diagram also showing how the magnetization directions of the ferromagnetic layers 3 and 5 and the directions of unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layers 2 and 6 change.

【0033】印加磁界HがH<−H2である場合を初期
状態とする。このときの各層2、3、5、6の磁化およ
び一方向異方性の方向は、図5に示すように、すべて印
加磁界の方向と平行である。この状態から印加磁界を+
1<H<+H2とすると、比較的保磁力の小さな第2の
強磁性層5の磁化の磁化が反転し、第1の強磁性層3と
第2の強磁性層5の磁化方向が反平行となり抵抗率が高
くなる。+H1は、Hc2+Hex2+Hsで表される。
ここで、Hc2は第2の強磁性層5が有する本来の保磁
力、Hex2は第2の反強磁性層6との間に働く交換結
合力、そしてHsは両強磁性層3、5の間に働く静磁結
合力である。
The case where the applied magnetic field H satisfies H <-H 2 is defined as an initial state. At this time, the directions of the magnetization and the unidirectional anisotropy of each of the layers 2, 3, 5, and 6 are all parallel to the direction of the applied magnetic field, as shown in FIG. From this state, increase the applied magnetic field by +
When H 1 <H <+ H 2 , the magnetization of the second ferromagnetic layer 5 having a relatively small coercive force is reversed, and the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 3 and the second ferromagnetic layer 5 are changed. It becomes antiparallel and the resistivity increases. + H 1 is represented by Hc 2 + Hex 2 + Hs.
Here, Hc 2 is the original coercive force of the second ferromagnetic layer 5, Hex 2 is the exchange coupling force acting between the second antiferromagnetic layer 6, and Hs is the two ferromagnetic layers 3, 5. Between the magnetostatic coupling forces.

【0034】さらに、印加磁界を大きくし+H2<Hと
すると、第1の強磁性層3の磁化が反転し、抵抗率は再
び小さくなる。+H2は、Hc1+Hex1−Hsで表さ
れる。ここで、Hc1は第1の強磁性層3が有する本来
の保磁力、Hex1は第1の反強磁性層2との間に働く
交換結合力である。
When the applied magnetic field is further increased and + H 2 <H, the magnetization of the first ferromagnetic layer 3 is inverted, and the resistivity is reduced again. + H 2 is represented by Hc 1 + Hex 1 -Hs. Here, Hc 1 is the original coercive force of the first ferromagnetic layer 3, and Hex 1 is the exchange coupling force acting on the first antiferromagnetic layer 2.

【0035】次に、印加磁界を−H2<H<−H1に弱め
ると第2の強磁性層5の磁化が反転し、さらに印加磁界
をH<−H2とすることで初期状態に戻る。
Next, when the applied magnetic field is weakened to −H 2 <H <−H 1 , the magnetization of the second ferromagnetic layer 5 is reversed, and the applied magnetic field is set to H <−H 2 to restore the initial state. Return.

【0036】本発明の磁気抵抗素子をメモリ素子として
応用する場合、2つの「強磁性層/反強磁性層」交換結
合膜のうち、保磁力の比較的大きな方をメモリ層とし、
保磁力の比較的小さな方を検出層とする。図5において
は、メモリ層の保磁力はH2、検出層の保磁力はH1とな
る。例えば、+方向にH2以上の大きさの磁界(記録磁
界:Hw)を印加すると、両交換結合膜の磁化及び一方
向異方性は+方向に向き、これを『1』が記録された状
態とする。また、記録磁界Hwを−方向に印加すると、
両交換結合膜の磁化及び一方向異方性は−方向に向き、
これを『0』が記録された状態とする。
When the magnetoresistive element of the present invention is applied as a memory element, of the two “ferromagnetic layer / antiferromagnetic layer” exchange coupling films, the one having a relatively large coercive force is used as the memory layer.
The one having a relatively small coercive force is used as the detection layer. In FIG. 5, the coercive force of the memory layer is H 2 and the coercive force of the detection layer is H 1 . For example, when a magnetic field having a magnitude of H 2 or more (recording magnetic field: Hw) is applied in the + direction, the magnetization and unidirectional anisotropy of both exchange-coupling films are oriented in the + direction, and “1” is recorded. State. When the recording magnetic field Hw is applied in the negative direction,
The magnetization and unidirectional anisotropy of both exchange-coupling films point in the-direction,
This is a state where “0” is recorded.

【0037】例えば『1』が記録された状態で、H1
り大きく、H2より小さい大きさの磁界(検出磁界:H
a)を+方向に印加すると、磁化反転は生じず、メモリ
層と検出層の磁化は平行のままであるので、メモリ素子
の抵抗は小さな値を示す。次いで、検出磁界Haを−方
向に印加すると、検出層の磁化及び一方向異方性が反転
するため、メモリ層と検出層の磁化は反平行となり、メ
モリ層の抵抗は大きな値を示す。つまり、検出磁界Ha
を+方向から−方向に連続して印加することにより、抵
抗値は増加するので、この抵抗の変化量を検出すること
によって『1』の検出が可能である。また『0』が記録
されている場合も同様に、検出磁界Haを+方向から−
方向に連続して印加すると、抵抗値は減少することにな
り、この抵抗の変化量を検出することによって『0』の
検出が可能である。
For example, in the state where “1” is recorded, a magnetic field having a magnitude larger than H 1 and smaller than H 2 (detected magnetic field: H
When a) is applied in the + direction, no magnetization reversal occurs, and the magnetizations of the memory layer and the detection layer remain parallel, so that the resistance of the memory element shows a small value. Next, when the detection magnetic field Ha is applied in the negative direction, the magnetization and the unidirectional anisotropy of the detection layer are reversed, so that the magnetizations of the memory layer and the detection layer become antiparallel, and the resistance of the memory layer shows a large value. That is, the detection magnetic field Ha
Is continuously applied from the + direction to the − direction, the resistance value increases. Therefore, “1” can be detected by detecting the amount of change in the resistance. Similarly, when “0” is recorded, the detection magnetic field Ha is changed from the + direction to −.
When the voltage is continuously applied in the direction, the resistance value decreases, and "0" can be detected by detecting the amount of change in the resistance.

【0038】本発明においては、保磁力が小さい方の強
磁性層を検出層とし、保磁力が大きな方の強磁性層をメ
モリ層とし、しかも第1の反強磁性層2の一方向異方性
の向きが第1の強磁性層3の磁化方向と平行であり、第
2の反強磁性層6の一方向異方性の向きが第2の強磁性
層5の磁化方向と平行なので、メモリ層や検出層に用い
られている強磁性層の保磁力を増加させることが可能で
あり、メモリ層を微細化しても磁化方向が安定し、か
つ、強磁性層や反強磁性層の膜厚を調整することによっ
て、容易に所望の保磁力を得ることが可能である。ま
た、メモリ層と検出層の保磁力の差を大きくすることが
容易であるので、非磁性層の膜厚が薄くなっても、メモ
リ層の磁化と検出層の磁化の反平行状態が安定して得ら
れる。ここで、強磁性層の磁化方向と反強磁性層の一方
向異方性の向きとが平行であるとは、記録、再生、及び
その他の通常の使用条件下において平行を保つことをい
う。
In the present invention, the ferromagnetic layer having the smaller coercive force is used as the detection layer, the ferromagnetic layer having the larger coercive force is used as the memory layer, and the first antiferromagnetic layer 2 is anisotropic in one direction. Since the direction of the property is parallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 3 and the direction of the unidirectional anisotropy of the second antiferromagnetic layer 6 is parallel to the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 5, It is possible to increase the coercive force of the ferromagnetic layer used for the memory layer and the detection layer, to stabilize the magnetization direction even if the memory layer is miniaturized, and to make the ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer a film. The desired coercive force can be easily obtained by adjusting the thickness. In addition, since it is easy to increase the difference in coercive force between the memory layer and the detection layer, the antiparallel state between the magnetization of the memory layer and the magnetization of the detection layer is stable even if the thickness of the nonmagnetic layer is reduced. Obtained. Here, that the magnetization direction of the ferromagnetic layer is parallel to the direction of the unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layer means that the magnetization is maintained parallel under recording, reproducing, and other normal use conditions.

【0039】本発明の磁気抵抗素子は、その用途に特に
限定は無いが、図5に示したような方法で使用する磁気
メモリ素子、特にスピン散乱型やスピントンネル型の磁
気抵抗効果型メモリ素子として非常に有用である。
Although the use of the magnetoresistive element of the present invention is not particularly limited, a magnetic memory element used in the method shown in FIG. 5, particularly a spin scattering type or spin tunnel type magnetoresistive effect type memory element Very useful as.

【0040】[0040]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0041】<実施例1>ガラス基板上に第1の反強磁
性層として3nm厚のIr30Mn70層、第1の強磁性層
として10nm厚のCo90Fe10層、非磁性層として
2.2nm厚のCu層、第2の強磁性層として2nm厚
のCo90Fe10層、第2の反強磁性層として3nm厚の
Ir30Mn70層を真空を破ることなくスパッタリングに
よって順次積層した。
<Example 1> On a glass substrate, an Ir 30 Mn 70 layer having a thickness of 3 nm as a first antiferromagnetic layer, a Co 90 Fe 10 layer having a thickness of 10 nm as a first ferromagnetic layer, and a nonmagnetic layer 2 having a thickness of 10 nm A Cu layer having a thickness of 0.2 nm, a Co 90 Fe 10 layer having a thickness of 2 nm as a second ferromagnetic layer, and an Ir 30 Mn 70 layer having a thickness of 3 nm as a second antiferromagnetic layer were sequentially laminated by sputtering without breaking vacuum. .

【0042】また、強磁性層の磁化反転を急峻にするた
めに、各層成膜中に、検出および記録磁界印加方向に平
行に約6kA/mの直流磁界を印加し、面内一軸磁気異
方性を誘起させた。
In order to make the magnetization reversal of the ferromagnetic layer steep, a DC magnetic field of about 6 kA / m is applied in parallel with the detection and recording magnetic field application direction during the formation of each layer, and the in-plane uniaxial magnetic anisotropy is applied. Induced.

【0043】<実施例2>ガラス基板上に第1の反強磁
性層として5nm厚のNi5050層、第1の強磁性層と
して3nm厚のCo90Fe10層、非磁性層として2.2
nm厚のCu層、第2の強磁性層として3nm厚のCo
90Fe10層、第2の反強磁性層として10nm厚のNi
5050層を、真空を破ることなくスパッタリングによっ
て順次積層した。また各層成膜中には、実施例1と同様
にして直流磁界を印加し、面内一軸磁気異方性を誘起さ
せた。
Example 2 On a glass substrate, a 5 nm thick Ni 50 O 50 layer as a first antiferromagnetic layer, a 3 nm thick Co 90 Fe 10 layer as a first ferromagnetic layer, and a 2 nm thick nonmagnetic layer .2
nm thick Cu layer and 3 nm thick Co as a second ferromagnetic layer.
90 Fe 10 layer, 10 nm thick Ni as the second antiferromagnetic layer
The 50 O 50 layers were sequentially stacked by sputtering without breaking vacuum. During the film formation of each layer, a DC magnetic field was applied in the same manner as in Example 1 to induce in-plane uniaxial magnetic anisotropy.

【0044】<実施例3>ガラス基板上に、第1の反強
磁性層として15nm厚のNi5050層、第1の強磁性
層として10nm厚のCo90Fe10層、2nm厚のAl
層を順次積層し、その後チャンバー内に酸素ガスを導入
し、Al層を酸化させ非磁性酸化物層とした。再びチャ
ンバー内を十分に真空引きした後、第2の強磁性層とし
て10nm厚のCo90Fe10層、第2の反強磁性層とし
て5nm厚のNi5050層を形成した。また各層成膜中
には、実施例1と同様にして直流磁界を印加し、面内一
軸磁気異方性を誘起させた。
Example 3 On a glass substrate, a 15 nm thick Ni 50 O 50 layer as a first antiferromagnetic layer, a 10 nm thick Co 90 Fe 10 layer as a first ferromagnetic layer, and a 2 nm thick Al
The layers were sequentially stacked, and then oxygen gas was introduced into the chamber to oxidize the Al layer to form a nonmagnetic oxide layer. After the inside of the chamber was sufficiently evacuated again, a 10 nm thick Co 90 Fe 10 layer was formed as a second ferromagnetic layer, and a 5 nm thick Ni 50 O 50 layer was formed as a second antiferromagnetic layer. During the film formation of each layer, a DC magnetic field was applied in the same manner as in Example 1 to induce in-plane uniaxial magnetic anisotropy.

【0045】このようにして得たスピントンネル膜を、
フォーカスイオンビーム加工装置によって0.8μm角
の大きさに加工した。その後、第1磁性層と第2磁性層
間に電流を流して電圧が測定できるように電極を作成
し、磁気メモリ素子とした。
The spin tunnel film thus obtained is
It was processed to a size of 0.8 μm square by a focused ion beam processing device. Thereafter, an electrode was formed so that a voltage could be measured by passing a current between the first magnetic layer and the second magnetic layer, to obtain a magnetic memory element.

【0046】<比較例1>ガラス基板上に第1の強磁性
層として10nm厚のCo90Fe10層、非磁性層として
2.2nm厚のCu層、第2の強磁性層として5nm厚
のCo90Fe10層、反強磁性層として50nm厚のIr
30Mn70層を、真空を破ることなくスパッタリングによ
って順次積層した。また各層成膜中には、実施例1と同
様にして直流磁界を印加し、面内一軸磁気異方性を誘起
させた。
Comparative Example 1 On a glass substrate, a 10-nm thick Co 90 Fe 10 layer as a first ferromagnetic layer, a 2.2-nm thick Cu layer as a non-magnetic layer, and a 5-nm thick as a second ferromagnetic layer. Co 90 Fe 10 layer, 50 nm thick Ir as antiferromagnetic layer
30 Mn 70 layers were sequentially stacked by sputtering without breaking vacuum. During the film formation of each layer, a DC magnetic field was applied in the same manner as in Example 1 to induce in-plane uniaxial magnetic anisotropy.

【0047】<比較例2>ガラス基板上に、第1の強磁
性層として3nm厚のCo90Fe10層、非磁性層として
2.2nm厚のCu層、第2の強磁性層として3nm厚
のNi8020層を、真空を破ることなくスパッタリング
によって順次積層した。また各層成膜中には、実施例1
と同様にして直流磁界を印加し、面内一軸磁気異方性を
誘起させた。
Comparative Example 2 A 3 nm thick Co 90 Fe 10 layer as a first ferromagnetic layer, a 2.2 nm thick Cu layer as a nonmagnetic layer, and a 3 nm thick as a second ferromagnetic layer on a glass substrate. Ni 80 O 20 layers were sequentially laminated by sputtering without breaking vacuum. In addition, during the formation of each layer,
A DC magnetic field was applied in the same manner as described above to induce in-plane uniaxial magnetic anisotropy.

【0048】<比較例3>ガラス基板上に、第1の強磁
性層として3nm厚のCo90Fe10層、非磁性層として
5nm厚のCu層、第2の強磁性層として3nm厚のN
8020層を、真空を破ることなくスパッタリングによ
って順次積層した。また各層成膜中には、実施例1と同
様にして直流磁界を印加し、面内一軸磁気異方性を誘起
させた。
Comparative Example 3 A 3 nm thick Co 90 Fe 10 layer as a first ferromagnetic layer, a 5 nm thick Cu layer as a nonmagnetic layer, and a 3 nm thick N layer as a second ferromagnetic layer were formed on a glass substrate.
The i 80 O 20 layer, were sequentially laminated by sputtering without breaking the vacuum. During the film formation of each layer, a DC magnetic field was applied in the same manner as in Example 1 to induce in-plane uniaxial magnetic anisotropy.

【0049】<比較例4>ガラス基板上に、第1の強磁
性層として10nm厚のCo90Fe10層、2nm厚のA
l層を順次積層し、その後チャンバー内に酸素ガスを導
入し、Al層を酸化させ非磁性酸化物層とした。再びチ
ャンバー内を十分に真空引きした後、第2の強磁性層と
して10nm厚のNi8020層を形成した。また各層成
膜中には、実施例1と同様にして直流磁界を印加し、面
内一軸磁気異方性を誘起させた。このようにして得たス
ピントンネル膜を用い、実施例1と同様にして磁気メモ
リ素子を作成した。
Comparative Example 4 A 10 nm thick Co 90 Fe 10 layer and a 2 nm thick A were formed on a glass substrate as a first ferromagnetic layer.
One layer was sequentially laminated, and then oxygen gas was introduced into the chamber to oxidize the Al layer to form a nonmagnetic oxide layer. After the inside of the chamber was sufficiently evacuated again, a Ni 80 O 20 layer having a thickness of 10 nm was formed as a second ferromagnetic layer. During the film formation of each layer, a DC magnetic field was applied in the same manner as in Example 1 to induce in-plane uniaxial magnetic anisotropy. Using the spin tunnel film thus obtained, a magnetic memory element was prepared in the same manner as in Example 1.

【0050】実施例1〜3および比較例1〜4の磁気メ
モリ素子について、磁化が反平行となる磁界範囲と磁気
抵抗変化率を表1にまとめた。ここで、磁気抵抗変化率
は四端子法によって測定した。
Table 1 summarizes the magnetic field range in which the magnetization is antiparallel and the rate of change in magnetoresistance for the magnetic memory elements of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4. Here, the magnetoresistance ratio was measured by a four-terminal method.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気メモ
リ素子は、強磁性層の保磁力を容易に調整することが可
能であり、磁気メモリ素子のサイズを小さくしても磁化
方向を安定して保持することが可能であり、記録密度の
高い磁気メモリを提供できる。また、強磁性層の間に形
成された非磁性金属層の膜厚を薄くすることが可能であ
り、高い磁気抵抗変化率を有する磁気メモリ素子を得る
ことができる。
As described above, in the magnetic memory element of the present invention, the coercive force of the ferromagnetic layer can be easily adjusted, and the magnetization direction can be stabilized even if the size of the magnetic memory element is reduced. Magnetic memory having a high recording density can be provided. Further, the thickness of the nonmagnetic metal layer formed between the ferromagnetic layers can be reduced, and a magnetic memory element having a high magnetoresistance ratio can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の磁気メモリ素子の基本膜構成を例示す
る模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a basic film configuration of a magnetic memory element of the present invention.

【図2】強磁性層の膜厚による保磁力の変化を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing a change in coercive force depending on the thickness of a ferromagnetic layer.

【図3】反強磁性層の膜厚に対する強磁性層の保磁力の
変化を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a change in coercive force of a ferromagnetic layer with respect to a thickness of an antiferromagnetic layer.

【図4】反強磁性体の膜厚に対する交換結合磁界の変化
を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a change of an exchange coupling magnetic field with respect to a film thickness of an antiferromagnetic material.

【図5】本発明の磁気抵抗素子における印加磁界と磁気
抵抗変化率の関係を示すグラフおよび、強磁性層の磁化
方向と反強磁性層の一方向異方性の方向の変化の様子を
併せて示す図である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the applied magnetic field and the rate of change in magnetoresistance in the magnetoresistive element of the present invention, and the change in the magnetization direction of the ferromagnetic layer and the direction of unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layer. FIG.

【図6】従来の磁気メモリ素子の基本膜構成を例示する
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a basic film configuration of a conventional magnetic memory element.

【図7】従来の磁気メモリ素子の記録後の磁化方向を例
示する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a magnetization direction after recording of a conventional magnetic memory element.

【図8】従来の磁気メモリ素子の検出方法を例示する図
である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional method for detecting a magnetic memory element.

【図9】従来の磁気メモリ素子の記録後の磁化方向を例
示する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a magnetization direction after recording of a conventional magnetic memory element.

【図10】強磁性層と反強磁性層の交換結合膜の磁化ル
ープを例示する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a magnetization loop of an exchange coupling film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer.

【図11】強磁性層と反強磁性層の交換結合膜の磁化ル
ープを例示する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a magnetization loop of an exchange coupling film of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer.

【図12】従来の磁気メモリ素子の検出方法をを例示す
る図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a conventional method for detecting a magnetic memory element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 第1の反強磁性層 3 第1の強磁性層 4 非磁性層 5 第2の強磁性層 6 第2の反強磁性層 51、53 強磁性層 52 非磁性層 61 メモリ層 62 非磁性層 63 検出層 71 磁化固定層 72 非磁性層 73 メモリ層 Reference Signs List 1 substrate 2 first antiferromagnetic layer 3 first ferromagnetic layer 4 nonmagnetic layer 5 second ferromagnetic layer 6 second antiferromagnetic layer 51, 53 ferromagnetic layer 52 nonmagnetic layer 61 memory layer 62 Nonmagnetic layer 63 Detection layer 71 Fixed magnetization layer 72 Nonmagnetic layer 73 Memory layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも、第1の反強磁性層、第1の
強磁性層、非磁性層、第2の強磁性層、第2の反強磁性
層が順に積層され、該第1の反強磁性層と該第1の強磁
性層および該第2の反強磁性層と該第2の強磁性層がそ
れぞれ交換結合しており、かつ、該第1の強磁性層の保
磁力の大きさと該第2の強磁性層の保磁力の大きさが異
なり、該第1の反強磁性層の一方向異方性の向きが該第
1の強磁性層の磁化方向と平行であり、該第2の反強磁
性層の一方向異方性の向きが該第2の強磁性層の磁化方
向と平行であることを特徴とする磁気抵抗素子。
At least a first antiferromagnetic layer, a first ferromagnetic layer, a nonmagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a second antiferromagnetic layer are sequentially stacked, and The ferromagnetic layer and the first ferromagnetic layer, and the second antiferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are exchange-coupled, respectively, and the coercive force of the first ferromagnetic layer is large. And the magnitude of the coercive force of the second ferromagnetic layer is different, and the direction of unidirectional anisotropy of the first antiferromagnetic layer is parallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer. A magnetoresistive element, wherein the direction of the unidirectional anisotropy of the second antiferromagnetic layer is parallel to the magnetization direction of the second ferromagnetic layer.
【請求項2】 請求項1記載の磁気抵抗素子を用いた磁
気メモリ素子であって、該第1の強磁性層及び該第2の
強磁性層のうち、保磁力が小さい方の強磁性層を検出層
とし、保磁力が大きな方の強磁性層をメモリ層とする磁
気メモリ素子。
2. A magnetic memory element using the magnetoresistive element according to claim 1, wherein the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer have a smaller coercive force. Is a detection layer, and a ferromagnetic layer having a larger coercive force is a memory layer.
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