JP2000306376A - 電流磁気効果素子とその記録の読み出し方法 - Google Patents
電流磁気効果素子とその記録の読み出し方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異常ホール効果を用いつつ、再生時に再度の
書き込みを不要として、再生時間を短縮することを課題
とする。 【解決手段】 第１の強磁性層と第２の強磁性層を有
し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方性を示し、前
記第１の強磁性層の磁化方向が、磁気的結合によって前
記第２の強磁性層に転写され、外部磁界を印加しない状
態で該両磁性層の磁化方向が平行であり、前記第２の強
磁性層に膜面内方向に電流を流す回路と該電流方向に対
して垂直な膜面内方向の電位差変化を検知する回路を有
することを特徴とする。
書き込みを不要として、再生時間を短縮することを課題
とする。 【解決手段】 第１の強磁性層と第２の強磁性層を有
し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方性を示し、前
記第１の強磁性層の磁化方向が、磁気的結合によって前
記第２の強磁性層に転写され、外部磁界を印加しない状
態で該両磁性層の磁化方向が平行であり、前記第２の強
磁性層に膜面内方向に電流を流す回路と該電流方向に対
して垂直な膜面内方向の電位差変化を検知する回路を有
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非破壊で記録情報
が検出できるとともに、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る電流磁気効
果素子とその記録したデータの読み出し方法に関する。
が検出できるとともに、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る電流磁気効
果素子とその記録したデータの読み出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】強磁性層を用いた磁気抵抗効果素子（Ｍ
Ｒ素子）は、現在ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の
再生ヘッドに用いられ、高い記録密度をもつハードディ
スクに必要不可欠なものとなっている。また磁気抵抗効
果素子は、センサーとしても用いられている他、さらに
固体メモリ素子への応用が検討されている。再生ヘッド
に用いられている異方性磁気抵抗効果素子は、基本的に
は面内磁気異方性を持つ強磁性膜であり、この強磁性膜
の面内方向に電流Ｉを流す回路および強磁性膜の抵抗変
化を検出する回路を備えるものである。
Ｒ素子）は、現在ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の
再生ヘッドに用いられ、高い記録密度をもつハードディ
スクに必要不可欠なものとなっている。また磁気抵抗効
果素子は、センサーとしても用いられている他、さらに
固体メモリ素子への応用が検討されている。再生ヘッド
に用いられている異方性磁気抵抗効果素子は、基本的に
は面内磁気異方性を持つ強磁性膜であり、この強磁性膜
の面内方向に電流Ｉを流す回路および強磁性膜の抵抗変
化を検出する回路を備えるものである。
【０００３】図９は異方性磁気抵抗効果の原理を示す図
である。電流Ｉは磁化容易方向に流し、磁界Ｈを面内困
難方向に印加するように強磁性膜を配する。磁化方向が
電流方向と平行であるときの抵抗率をρ//、磁化方向が
電流方向と垂直であるときの抵抗率をρ・ とすると、磁
界Ｈによる磁化Ｍと電流Ｉのなす角がθであるときの抵
抗率ρは、 ρ＝ρ//ｃｏｓ2θ＋ρ・ ｓｉｎ2θ ……（１） の式で表すことができる。
である。電流Ｉは磁化容易方向に流し、磁界Ｈを面内困
難方向に印加するように強磁性膜を配する。磁化方向が
電流方向と平行であるときの抵抗率をρ//、磁化方向が
電流方向と垂直であるときの抵抗率をρ・ とすると、磁
界Ｈによる磁化Ｍと電流Ｉのなす角がθであるときの抵
抗率ρは、 ρ＝ρ//ｃｏｓ2θ＋ρ・ ｓｉｎ2θ ……（１） の式で表すことができる。
【０００４】この式からわかるように、強磁性膜の抵抗
は、それに流れる電流と磁化のなす角度に依存してい
る。再生ヘッドでは、ハードディスクからの浮遊磁界に
よって強磁性膜の磁化方向が変化し、その変化量が抵抗
の変化量として検出される。
は、それに流れる電流と磁化のなす角度に依存してい
る。再生ヘッドでは、ハードディスクからの浮遊磁界に
よって強磁性膜の磁化方向が変化し、その変化量が抵抗
の変化量として検出される。
【０００５】図１０は磁気抵抗素子をメモリとして用い
たときの、磁化方向と抵抗率変化について示したもので
ある。磁化Ｍが右向きの場合を「０」、左向きの場合を
「１」とし、検出時に強磁性膜の保磁力よりも大きな右
向きの磁界を印加する。この場合、「０」が記録された
強磁性膜の磁化方向は変化しないが、「１」が記録され
た強磁性膜の磁化方向は反転する。磁化が反転するとき
磁化は電流方向に対して傾くので、上記のように抵抗率
は変化することになる。従って、「０」を検出すると抵
抗率は変化せず、「１」を検出すると抵抗率の変化が見
られ、この違いを検出することによって「０」と「１」
の情報の識別が可能である。また、抵抗率の変化は電流
の印加を停止すると、即ち再生ヘッドの位置を移動する
と、元の状態に戻り、読み出しのために記録されたデー
タの変化はない。
たときの、磁化方向と抵抗率変化について示したもので
ある。磁化Ｍが右向きの場合を「０」、左向きの場合を
「１」とし、検出時に強磁性膜の保磁力よりも大きな右
向きの磁界を印加する。この場合、「０」が記録された
強磁性膜の磁化方向は変化しないが、「１」が記録され
た強磁性膜の磁化方向は反転する。磁化が反転するとき
磁化は電流方向に対して傾くので、上記のように抵抗率
は変化することになる。従って、「０」を検出すると抵
抗率は変化せず、「１」を検出すると抵抗率の変化が見
られ、この違いを検出することによって「０」と「１」
の情報の識別が可能である。また、抵抗率の変化は電流
の印加を停止すると、即ち再生ヘッドの位置を移動する
と、元の状態に戻り、読み出しのために記録されたデー
タの変化はない。
【０００６】磁気抵抗効果型メモリ素子の記録や検出に
用いられる磁界は、図１１に示すように、メモリ素子の
磁性膜が膜面内方向に磁気異方性を有しているものであ
り、メモリ素子と導線の配置は強磁性膜５０の上下に導
線４０，４１を配し、この導線４０，４１に電流を流す
ことにより強磁性膜面内に印加される。導線に流す電流
の大きさは、片側の導線から発生する磁界のみでは磁化
が反転せず、両導線４０，４１に同時に電流を流した
時、上下の導線４０，４１の交差する位置にある強磁性
層の磁化が反転するように決められる。記録印加磁界の
方向は、強磁性層の磁気異方性と垂直な方向に配された
導線に流れる電流の方向によって決まる。
用いられる磁界は、図１１に示すように、メモリ素子の
磁性膜が膜面内方向に磁気異方性を有しているものであ
り、メモリ素子と導線の配置は強磁性膜５０の上下に導
線４０，４１を配し、この導線４０，４１に電流を流す
ことにより強磁性膜面内に印加される。導線に流す電流
の大きさは、片側の導線から発生する磁界のみでは磁化
が反転せず、両導線４０，４１に同時に電流を流した
時、上下の導線４０，４１の交差する位置にある強磁性
層の磁化が反転するように決められる。記録印加磁界の
方向は、強磁性層の磁気異方性と垂直な方向に配された
導線に流れる電流の方向によって決まる。
【０００７】磁気抵抗効果素子として使用されている強
磁性膜は、Ｎｉ、Ｆｅ，Ｃｏやそれらの合金からなり、
面内磁気異方性を持ったフェロ磁性体である。一般に面
内磁気異方性の誘起は、強磁性膜の成膜中に磁気異方性
を持たせる方向に磁界を印加することで達成される。
磁性膜は、Ｎｉ、Ｆｅ，Ｃｏやそれらの合金からなり、
面内磁気異方性を持ったフェロ磁性体である。一般に面
内磁気異方性の誘起は、強磁性膜の成膜中に磁気異方性
を持たせる方向に磁界を印加することで達成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】モバイル情報機器等に
おいて音声や画像といった膨大な容量を持つデータを取
り扱う場合、データはディスクやテープに記録されてい
る。しかしそのような情報記録装置は駆動装置を必要と
するため、容量の大きな電源が必要である。また、モー
ターや大容量電源を搭載するため軽量化が困難であっ
た。あるいは記録媒体が固体メモリであるモバイル情報
機器では、十分に記録密度を高めた固体メモリは未だ実
現しておらず、容量の小さなデータしか扱うことができ
なかった。
おいて音声や画像といった膨大な容量を持つデータを取
り扱う場合、データはディスクやテープに記録されてい
る。しかしそのような情報記録装置は駆動装置を必要と
するため、容量の大きな電源が必要である。また、モー
ターや大容量電源を搭載するため軽量化が困難であっ
た。あるいは記録媒体が固体メモリであるモバイル情報
機器では、十分に記録密度を高めた固体メモリは未だ実
現しておらず、容量の小さなデータしか扱うことができ
なかった。
【０００９】上記のような状況下により、強磁性膜の微
細化が求められるが、強磁性膜の磁化容易軸方向のサイ
ズを小さくしていくと、反磁界が増加するため磁化が不
安定となり、メモリ素子の記録保存性が悪くなるという
問題がある。
細化が求められるが、強磁性膜の磁化容易軸方向のサイ
ズを小さくしていくと、反磁界が増加するため磁化が不
安定となり、メモリ素子の記録保存性が悪くなるという
問題がある。
【００１０】そこで上記のような反磁界の問題を解決す
るために、強磁性膜の磁気異方性を膜面に対して垂直方
向に向けることが考えられる。膜面積と反磁界の大きさ
の関係は、垂直磁化膜と面内磁化膜では異なり、面内磁
化膜では膜面積を小さくすると反磁界は大きくなるが、
垂直磁化膜の膜面積が小さくなると反磁界は逆に減少す
るので、磁化の方向は膜面垂直方向に安定する。つま
り、磁化の安定性という点で、膜面積の小さな強磁性膜
は垂直磁気異方性を持つものが好ましい。
るために、強磁性膜の磁気異方性を膜面に対して垂直方
向に向けることが考えられる。膜面積と反磁界の大きさ
の関係は、垂直磁化膜と面内磁化膜では異なり、面内磁
化膜では膜面積を小さくすると反磁界は大きくなるが、
垂直磁化膜の膜面積が小さくなると反磁界は逆に減少す
るので、磁化の方向は膜面垂直方向に安定する。つま
り、磁化の安定性という点で、膜面積の小さな強磁性膜
は垂直磁気異方性を持つものが好ましい。
【００１１】特開平５−１５９５６２号公報において、
垂直磁気異方性を有する強磁性体の異常ホール効果を用
いて記録情報を検出するメモリ素子が開示されている。
なお、この異常ホール効果とはフェリ磁性体を含む強磁
性体に電流を流したときに生じる現象で、電流方向と磁
化方向とに垂直な方向に電圧を生じ、磁化方向が反転す
ると生じる電圧も反転する減少をいう。このようなメモ
リ素子では、強磁性層の磁化が膜面に対して垂直に向く
ため、強磁性層の膜面積を小さくすることが可能であ
る。しかし、記録情報の読み出し検出時に外部磁界を印
加し、磁化方向を変えてしまうため、記録情報を再書き
込みする必要があり、検出時に読み出し時間と再書き込
み時間とで、多くの時間がかかってしまうという問題が
ある。
垂直磁気異方性を有する強磁性体の異常ホール効果を用
いて記録情報を検出するメモリ素子が開示されている。
なお、この異常ホール効果とはフェリ磁性体を含む強磁
性体に電流を流したときに生じる現象で、電流方向と磁
化方向とに垂直な方向に電圧を生じ、磁化方向が反転す
ると生じる電圧も反転する減少をいう。このようなメモ
リ素子では、強磁性層の磁化が膜面に対して垂直に向く
ため、強磁性層の膜面積を小さくすることが可能であ
る。しかし、記録情報の読み出し検出時に外部磁界を印
加し、磁化方向を変えてしまうため、記録情報を再書き
込みする必要があり、検出時に読み出し時間と再書き込
み時間とで、多くの時間がかかってしまうという問題が
ある。
【００１２】本発明は、上記問題を解消するため、異常
ホール効果を用いつつ、再生時に再度の書き込みを不要
として、再生時間を短縮することを課題とする。
ホール効果を用いつつ、再生時に再度の書き込みを不要
として、再生時間を短縮することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、膜面に垂直な
磁気異方性を持つ第１の強磁性層と第２の強磁性層を有
し、該両磁性層が磁気的に結合している多層膜の異常ホ
ール効果を用いる、再書き込み動作不要な微細電流磁気
効果素子を提供するものである。
磁気異方性を持つ第１の強磁性層と第２の強磁性層を有
し、該両磁性層が磁気的に結合している多層膜の異常ホ
ール効果を用いる、再書き込み動作不要な微細電流磁気
効果素子を提供するものである。
【００１４】また、本発明は、第１の強磁性層と第２の
強磁性層を有し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方
性を示し、前記第１の強磁性層の磁化方向が、磁気的結
合によって前記第２の強磁性層に転写され、外部磁界を
印加しない状態で該両磁性層の磁化方向が平行であり、
前記第２の強磁性層に膜面内方向に電流を流す回路と該
電流方向に対して垂直な膜面内方向の電位差変化を検知
する回路を有することを特徴とする。
強磁性層を有し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方
性を示し、前記第１の強磁性層の磁化方向が、磁気的結
合によって前記第２の強磁性層に転写され、外部磁界を
印加しない状態で該両磁性層の磁化方向が平行であり、
前記第２の強磁性層に膜面内方向に電流を流す回路と該
電流方向に対して垂直な膜面内方向の電位差変化を検知
する回路を有することを特徴とする。
【００１５】また、本発明は、第１の強磁性層と第２の
強磁性層を有し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方
性を有する電流磁気効果素子の記録読み出し方法におい
て、前記第１の強磁性層の磁化を反転し得る大きさの記
録磁界を印加することにより、前記第１の強磁性層の磁
化を所望の方向に向けることで記録を行い、前記第１の
強磁性層の磁化方向が、磁気的結合によって前記第２の
強磁性層に転写され、外部磁界を印加しない状態で前記
両強磁性層の磁化方向が平行であり、記録読み出しの検
出時に前記第２の強磁性層に磁界を印加するとともに電
流を流し、該電流の方向に対して垂直な膜面内方向の電
位差の変化を検知することを特徴とする。
強磁性層を有し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方
性を有する電流磁気効果素子の記録読み出し方法におい
て、前記第１の強磁性層の磁化を反転し得る大きさの記
録磁界を印加することにより、前記第１の強磁性層の磁
化を所望の方向に向けることで記録を行い、前記第１の
強磁性層の磁化方向が、磁気的結合によって前記第２の
強磁性層に転写され、外部磁界を印加しない状態で前記
両強磁性層の磁化方向が平行であり、記録読み出しの検
出時に前記第２の強磁性層に磁界を印加するとともに電
流を流し、該電流の方向に対して垂直な膜面内方向の電
位差の変化を検知することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。
図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】図１に本発明の実施形態による電流磁気効
果素子の膜構成の一例を示す。図において、１０は基
板、２１は第１の強磁性層、２２は絶縁層、２３は第２
の強磁性層、２４は保護層である。また、第２の強磁性
層２３には図上左右方向に電流を流す電流源２５と異常
ホール効果による電圧を検出する電圧検出部２６とが接
続されている。
果素子の膜構成の一例を示す。図において、１０は基
板、２１は第１の強磁性層、２２は絶縁層、２３は第２
の強磁性層、２４は保護層である。また、第２の強磁性
層２３には図上左右方向に電流を流す電流源２５と異常
ホール効果による電圧を検出する電圧検出部２６とが接
続されている。
【００１８】基板１０には、Ｓｉ、ガラスあるいはＧＧ
Ｇ（Ｇｄ−Ｇａ−Ｇａｒｎｅｔ）基板等が用いられる。
また、第１および第２の強磁性層２１，２３には、垂直
磁気異方性を示す磁性体が用いられ、第２の強磁性層２
３の保磁力が第１の強磁性層２１のニュークリエーショ
ン磁界よりも大きい必要がある。ここで、ＧＧＧ基板は
単結晶基板で結晶性の高い薄膜を形成したい場合に好適
で、例えばガーネット膜に用いられる。また、素子のサ
イズが小さくなると強磁性層の結晶粒の大きさによって
磁気特性が変化してしまうので、生産性の観点から強磁
性層は非晶質あるいは単結晶のものが好ましい。
Ｇ（Ｇｄ−Ｇａ−Ｇａｒｎｅｔ）基板等が用いられる。
また、第１および第２の強磁性層２１，２３には、垂直
磁気異方性を示す磁性体が用いられ、第２の強磁性層２
３の保磁力が第１の強磁性層２１のニュークリエーショ
ン磁界よりも大きい必要がある。ここで、ＧＧＧ基板は
単結晶基板で結晶性の高い薄膜を形成したい場合に好適
で、例えばガーネット膜に用いられる。また、素子のサ
イズが小さくなると強磁性層の結晶粒の大きさによって
磁気特性が変化してしまうので、生産性の観点から強磁
性層は非晶質あるいは単結晶のものが好ましい。
【００１９】このような特性を持つ材料には、例えば、
非晶質として希土類遷移金属非晶質合金、単結晶として
オルソフェライト、磁性ガーネットあるいはヘキサゴナ
ルフェライトなどが挙げられる。希土類遷移金属合金
は、組成や成膜条件を調節することによって、磁化の強
さや保磁力の大きさを容易に変えることができる。
非晶質として希土類遷移金属非晶質合金、単結晶として
オルソフェライト、磁性ガーネットあるいはヘキサゴナ
ルフェライトなどが挙げられる。希土類遷移金属合金
は、組成や成膜条件を調節することによって、磁化の強
さや保磁力の大きさを容易に変えることができる。
【００２０】また、絶縁層２２は第１の強磁性層２１と
第２の強磁性層２３を電気的に絶縁するものであって、
非磁性で強磁性層２１，２３を劣化させないものが好ま
しく、ＴａやＳｉＮなどが使用可能である。
第２の強磁性層２３を電気的に絶縁するものであって、
非磁性で強磁性層２１，２３を劣化させないものが好ま
しく、ＴａやＳｉＮなどが使用可能である。
【００２１】次に本発明の電流磁気効果素子の動作につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２２】図２に示したように、記録磁界Ｈｗを印加
することによって記録が行われ、第１の強磁性層の磁化
の向きが下向きのときを「０」、上向きのときを「１」
とする。記録磁界Ｈｗの大きさは、第１の強磁性層に働
く第２の強磁性層からの浮遊磁界がＨｗの方向と反対方
向に働いた場合においても、第１の強磁性層の磁化を反
転し得るように決められる。
することによって記録が行われ、第１の強磁性層の磁化
の向きが下向きのときを「０」、上向きのときを「１」
とする。記録磁界Ｈｗの大きさは、第１の強磁性層に働
く第２の強磁性層からの浮遊磁界がＨｗの方向と反対方
向に働いた場合においても、第１の強磁性層の磁化を反
転し得るように決められる。
【００２３】記録磁化方向の検出は、第２の強磁性層の
異常ホール効果を用い、検出磁界Ｈａを印加しない場合
と印加した場合の電位差Ｖの変化を調べることで行われ
る。検出磁界Ｈａの大きさは、検出磁界Ｈａを印加した
場合に、第１の強磁性層の磁化方向は反転せず、第２の
強磁性層の磁化方向は反転するように決められる。
異常ホール効果を用い、検出磁界Ｈａを印加しない場合
と印加した場合の電位差Ｖの変化を調べることで行われ
る。検出磁界Ｈａの大きさは、検出磁界Ｈａを印加した
場合に、第１の強磁性層の磁化方向は反転せず、第２の
強磁性層の磁化方向は反転するように決められる。
【００２４】ここで、当該メモリ素子の記録の際に記録
層（第１の強磁性層）の磁化が反転し、検出の際には記
録層の磁化を反転させず、検出層（第２の強磁性層）の
磁化が反転することで、書込・読み出しを可能とする。
従って、記録磁界の大きさをＨｗ，検出磁界の大きさを
Ｈａ，記録層の保磁力をＨｃｗ，検出層の保磁力をＨｃ
ａとすると、Ｈｃａ＜Ｈａ＜Ｈｃｗ＜Ｈｗ・・・（２）の
式を満足する必要があり、記録磁界と検出磁界は、メモ
リ素子の近くに導線を配置して、これに電流を流すこと
によって達成できる。ただし、２本の導線を用いて磁界
を発生させる場合、上記式（２）には平行磁界の場合を
示したもので、導線の場合には若干誤差がでる場合があ
る。また、メモリ素子の読み出し（検出）時には、検出
電流をそのときだけ流せばよく、記録時に流す必要はな
い。
層（第１の強磁性層）の磁化が反転し、検出の際には記
録層の磁化を反転させず、検出層（第２の強磁性層）の
磁化が反転することで、書込・読み出しを可能とする。
従って、記録磁界の大きさをＨｗ，検出磁界の大きさを
Ｈａ，記録層の保磁力をＨｃｗ，検出層の保磁力をＨｃ
ａとすると、Ｈｃａ＜Ｈａ＜Ｈｃｗ＜Ｈｗ・・・（２）の
式を満足する必要があり、記録磁界と検出磁界は、メモ
リ素子の近くに導線を配置して、これに電流を流すこと
によって達成できる。ただし、２本の導線を用いて磁界
を発生させる場合、上記式（２）には平行磁界の場合を
示したもので、導線の場合には若干誤差がでる場合があ
る。また、メモリ素子の読み出し（検出）時には、検出
電流をそのときだけ流せばよく、記録時に流す必要はな
い。
【００２５】図３に示したように、検出磁界Ｈａの印加
方向を「０」が記録された場合の磁化方向と同じ方向と
すると、「０」が記録されている場合、検出磁界Ｈａを
印加する前と印加した場合で磁化方向に変化が生じない
ので、検出される電位差に変化は見られない。しかし、
「１」が記録されている場合では、磁化方向はＨａを印
加する前には上向きで、Ｈａを印加した場合は下向きと
なるため、電位差の極性が反転する。したがって、電位
差に変化が生じ無いときは「０」が、変化が生じたとき
は「１」が記録されていることがわかる。図４は検出磁
界Ｈａと電位差Ｖの関係を示したタイムチャートであ
る。検出磁界Ｈａが変化したとき、電位差Ｖに変化が生
じ無いときは「０」が記録されており、電位差Ｖに変化
が生じたときは「１」が記録されている例を示してい
る。
方向を「０」が記録された場合の磁化方向と同じ方向と
すると、「０」が記録されている場合、検出磁界Ｈａを
印加する前と印加した場合で磁化方向に変化が生じない
ので、検出される電位差に変化は見られない。しかし、
「１」が記録されている場合では、磁化方向はＨａを印
加する前には上向きで、Ｈａを印加した場合は下向きと
なるため、電位差の極性が反転する。したがって、電位
差に変化が生じ無いときは「０」が、変化が生じたとき
は「１」が記録されていることがわかる。図４は検出磁
界Ｈａと電位差Ｖの関係を示したタイムチャートであ
る。検出磁界Ｈａが変化したとき、電位差Ｖに変化が生
じ無いときは「０」が記録されており、電位差Ｖに変化
が生じたときは「１」が記録されている例を示してい
る。
【００２６】また、第２の強磁性層に希土類遷移金属合
金を用いた場合、その膜組成によって検出される電位差
の極性が異なる。図５は遷移金属副格子磁化優勢な強磁
性膜（ａ）と、希土類金属副格子磁化優勢な強磁性膜
（ｂ）において、外部印加磁界Ｈに対する磁化Ｍおよび
膜面内の電位差Ｖの変化の様子を示したものである。二
つの強磁性層の磁化曲線に違いはないが、遷移金属副格
子磁化優勢な強磁性膜（ａ）の抵抗変化率曲線と磁化曲
線とが反対のヒステリシスを有しており、副格子磁化の
方向が異なるために電位差の極性が反対となっている。
また、希土類金属副格子磁化優勢な強磁性膜（ｂ）の抵
抗変化率曲線と磁化曲線とは同一のヒステリシスを有し
ている。
金を用いた場合、その膜組成によって検出される電位差
の極性が異なる。図５は遷移金属副格子磁化優勢な強磁
性膜（ａ）と、希土類金属副格子磁化優勢な強磁性膜
（ｂ）において、外部印加磁界Ｈに対する磁化Ｍおよび
膜面内の電位差Ｖの変化の様子を示したものである。二
つの強磁性層の磁化曲線に違いはないが、遷移金属副格
子磁化優勢な強磁性膜（ａ）の抵抗変化率曲線と磁化曲
線とが反対のヒステリシスを有しており、副格子磁化の
方向が異なるために電位差の極性が反対となっている。
また、希土類金属副格子磁化優勢な強磁性膜（ｂ）の抵
抗変化率曲線と磁化曲線とは同一のヒステリシスを有し
ている。
【００２７】
【実施例】［実施例１］ガラス基板１０上に、スパッタ
リングによって第１の強磁性層２１として遷移金属副格
子磁化優勢である（Ｇｄ83Ｄｙ17）17Ｆｅ83を４００ｎ
ｍ、絶縁層２２としてＳｉＮを５ｎｍ順次成膜し、リソ
グラフィーによって５μｍ×５μｍのサイズに加工した
後、ＳｉＮを５ｎｍ、第２の強磁性層２３として遷移金
属副格子磁化優勢であるＧｄ19Ｆｅ81を１００ｎｍ、保
護層２４としてＳｉＮを３０ｎｍ積層し、リソグラフィ
ーによって、第１の強磁性層２１上部に５μｍ×５μｍ
のサイズの第２の強磁性層２３および保護層２４を形成
する。さらに、この微細な多層膜２０を覆うように導電
膜３０としてＰｔを１００ｎｍスパッタリングした。こ
のときの膜断面を図６に示す。
リングによって第１の強磁性層２１として遷移金属副格
子磁化優勢である（Ｇｄ83Ｄｙ17）17Ｆｅ83を４００ｎ
ｍ、絶縁層２２としてＳｉＮを５ｎｍ順次成膜し、リソ
グラフィーによって５μｍ×５μｍのサイズに加工した
後、ＳｉＮを５ｎｍ、第２の強磁性層２３として遷移金
属副格子磁化優勢であるＧｄ19Ｆｅ81を１００ｎｍ、保
護層２４としてＳｉＮを３０ｎｍ積層し、リソグラフィ
ーによって、第１の強磁性層２１上部に５μｍ×５μｍ
のサイズの第２の強磁性層２３および保護層２４を形成
する。さらに、この微細な多層膜２０を覆うように導電
膜３０としてＰｔを１００ｎｍスパッタリングした。こ
のときの膜断面を図６に示す。
【００２８】その後、フォーカスイオンビームを用い
て、図７に示すようにＰｔ膜の一部を除去し、電気回路
接続端子の電極１（３１）、電極２（３２）、電極３
（３３）、電極４（３４）とした。
て、図７に示すようにＰｔ膜の一部を除去し、電気回路
接続端子の電極１（３１）、電極２（３２）、電極３
（３３）、電極４（３４）とした。
【００２９】上記のようにして得られた電流磁気効果素
子に、記録磁界Ｈｗを膜面法線下向きに印加し「０」を
記録した。その後、検出磁界Ｈａを記録磁界Ｈｗと同方
向に印加し、電流磁気効果素子の電位差変化を調べた結
果、電位差の変化は見られなかった。次に、記録磁界Ｈ
ｗを膜面法線上向きに印加し「１」を記録した。その
後、検出磁界Ｈａを記録磁界Ｈｗとは反平行に印加し、
電流磁気効果素子の電位差変化を調べた結果、変化が見
られた。ただし記録磁界および検出磁界の強さはそれぞ
れ６０００ｅと４０００ｅである。
子に、記録磁界Ｈｗを膜面法線下向きに印加し「０」を
記録した。その後、検出磁界Ｈａを記録磁界Ｈｗと同方
向に印加し、電流磁気効果素子の電位差変化を調べた結
果、電位差の変化は見られなかった。次に、記録磁界Ｈ
ｗを膜面法線上向きに印加し「１」を記録した。その
後、検出磁界Ｈａを記録磁界Ｈｗとは反平行に印加し、
電流磁気効果素子の電位差変化を調べた結果、変化が見
られた。ただし記録磁界および検出磁界の強さはそれぞ
れ６０００ｅと４０００ｅである。
【００３０】［実施例２］ＧＧＧ基板１０上に、第１の
強磁性層２１としてエピタキシー法によってＥｕ 1Ｔｍ2
Ｆｅ4.4Ｇａ0.6Ｏ12を１μｍ形成し、その上に第２の強
磁性層２３としてスパッタリングによってＧｄ18Ｆｅを
５０ｎｍ形成した。その後、リソグラフィーを用いて、
５μｍ×５μｍのサイズに加工し、これを被うようにＰ
ｔ膜２４をスパッタリングによって作成した。この時の
膜断面を図８に示す。その後、フォーカスイオンビーム
を用いて、図７に示すようにＰｔ膜３０の一部を除去
し、電気回路接続端子とした。この場合、第１の強磁性
層２１が非導電性であるので、絶縁層を形成しなくても
よい。
強磁性層２１としてエピタキシー法によってＥｕ 1Ｔｍ2
Ｆｅ4.4Ｇａ0.6Ｏ12を１μｍ形成し、その上に第２の強
磁性層２３としてスパッタリングによってＧｄ18Ｆｅを
５０ｎｍ形成した。その後、リソグラフィーを用いて、
５μｍ×５μｍのサイズに加工し、これを被うようにＰ
ｔ膜２４をスパッタリングによって作成した。この時の
膜断面を図８に示す。その後、フォーカスイオンビーム
を用いて、図７に示すようにＰｔ膜３０の一部を除去
し、電気回路接続端子とした。この場合、第１の強磁性
層２１が非導電性であるので、絶縁層を形成しなくても
よい。
【００３１】上記のようにして得られた電流磁気効果素
子に、実施例１と同様にして、電位差の変化を調べた結
果、「０」を記録した場合では電位差の変化は見られ
ず、「１」を記録した場合では変化が見られた。ただし
記録磁界および検出磁界の強さはそれぞれ３０００ｅと
１６００ｅである。
子に、実施例１と同様にして、電位差の変化を調べた結
果、「０」を記録した場合では電位差の変化は見られ
ず、「１」を記録した場合では変化が見られた。ただし
記録磁界および検出磁界の強さはそれぞれ３０００ｅと
１６００ｅである。
【００３２】
【発明の効果】上記のように、本発明の電流磁気効果素
子は、非破壊で記録情報が検出できるとともに、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
が可能である。
子は、非破壊で記録情報が検出できるとともに、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
が可能である。
【００３３】また、本発明の電流磁気効果素子は、異常
ホール効果を利用するものであり、検出時に電圧変化の
有無により記録データの「０」「１」を非破壊で読み出
すことができるので、再度の書き込みを必要とせず、再
生時間を短縮することができる。
ホール効果を利用するものであり、検出時に電圧変化の
有無により記録データの「０」「１」を非破壊で読み出
すことができるので、再度の書き込みを必要とせず、再
生時間を短縮することができる。
【図１】本発明の電流磁気効果素子の構成図である。
【図２】本発明の電流磁気効果素子の記録時の記録磁界
と磁化の方向を示す図である。
と磁化の方向を示す図である。
【図３】本発明の電流磁気効果素子の検出時の検出磁界
と磁化の方向を示す図である。
と磁化の方向を示す図である。
【図４】検出磁界と電位差の変化を示したタイムチャー
トである。
トである。
【図５】希土類遷移金属合金膜の磁化曲線および電位差
曲線である。
曲線である。
【図６】本発明の電流磁気効果素子の断面図である。
【図７】本発明の電流磁気効果素子を上から見た図であ
る。
る。
【図８】本発明の電流磁気効果素子の断面図である。
【図９】異方性磁気抵抗効果の原理を示す図である。
【図１０】従来の磁気抵抗素子の磁化方向と抵抗率変化
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】従来の磁気抵抗素子の磁界印加用導線と強磁
性膜の配置を示す図である。
性膜の配置を示す図である。
１０ 基板 ２０ 電流磁気効果素子 ２１ 第１の強磁性層 ２２ 絶縁層 ２３ 第２の強磁性層 ２４ 保護層 ２５ 電流源 ２６ 電圧検出部 ３０ 電極 ３１ 電極１ ３２ 電極２ ３３ 電極３ ３４ 電極４ ４１ 導線１ ４２ 導線２ ５０ 強磁性膜
Claims (6)
- 【請求項１】 第１の強磁性層と第２の強磁性層を有
し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方性を示し、前
記第１の強磁性層の磁化方向が、磁気的結合によって前
記第２の強磁性層に転写され、外部磁界を印加しない状
態で該両強磁性層の磁化方向が平行であり、前記第２の
強磁性層に膜面内方向に電流を流す回路と該電流方向に
対して垂直な膜面内方向の電位差変化を検知する回路を
有する電流磁気効果素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電流磁気効果素子にお
いて、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層の間に
絶縁層を有する電流磁気効果素子。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電流磁気効果素
子において、前記第１の強磁性層が絶縁体である電流磁
気効果素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
電流磁気効果素子において、前記第１の強磁性層を記録
層、前記第２の強磁性層を検出層とし、前記検出層に前
記外部磁界を印加することで変化する電位差によって、
記録層の磁化方向を読み出す電流磁気効果素子。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
電流磁気効果素子において、前記第１及び第２の強磁性
層の少なくともどちらか一方が非晶質であることを特徴
とする電流磁気効果素子。 - 【請求項６】 第１の強磁性層と第２の強磁性層を有
し、該両強磁性層が膜面に垂直な磁気異方性を有する電
流磁気効果素子の記録読み出し方法において、前記第１
の強磁性層の磁化を反転し得る大きさの記録磁界を印加
することにより、前記第１の強磁性層の磁化を所望の方
向に向けることで記録を行い、前記第１の強磁性層の磁
化方向が、磁気的結合によって前記第２の強磁性層に転
写され、外部磁界を印加しない状態で前記両強磁性層の
磁化方向が平行であり、記録読み出しの検出時に前記第
２の強磁性層に磁界を印加するとともに電流を流し、該
電流の方向に対して垂直な膜面内方向の電位差の変化を
検知することを特徴とする電流磁気効果素子の記録読み
出し方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11109757A JP2000306376A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 電流磁気効果素子とその記録の読み出し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11109757A JP2000306376A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 電流磁気効果素子とその記録の読み出し方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306376A true JP2000306376A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14518480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11109757A Pending JP2000306376A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 電流磁気効果素子とその記録の読み出し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000306376A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6683359B2 (en) * | 2002-06-21 | 2004-01-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Hall effect device with multiple layers |
| US7379321B2 (en) | 2005-02-04 | 2008-05-27 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Memory cell and programmable logic having ferromagnetic structures exhibiting the extraordinary hall effect |
| US8390954B2 (en) | 2008-09-10 | 2013-03-05 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic reproducing element using anomalous hall effect and magnetic head using the same |
| US8431255B2 (en) | 2007-12-27 | 2013-04-30 | HGST Netherlands BV | Galvanomagnetic device and magnetic sensor |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP11109757A patent/JP2000306376A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6683359B2 (en) * | 2002-06-21 | 2004-01-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Hall effect device with multiple layers |
| US7379321B2 (en) | 2005-02-04 | 2008-05-27 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Memory cell and programmable logic having ferromagnetic structures exhibiting the extraordinary hall effect |
| US8431255B2 (en) | 2007-12-27 | 2013-04-30 | HGST Netherlands BV | Galvanomagnetic device and magnetic sensor |
| US8390954B2 (en) | 2008-09-10 | 2013-03-05 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic reproducing element using anomalous hall effect and magnetic head using the same |
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