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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- G11C11/18—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using Hall-effect devices
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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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