JP2001332781A - 磁気抵抗素子およびそれを用いた磁気ヘッド、メモリー装置 - Google Patents
磁気抵抗素子およびそれを用いた磁気ヘッド、メモリー装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な高スピン分極材料を用いて、磁気抵抗
効果の大きく、かつ容易に製造可能な高効率のトンネル
磁気抵抗素子を実現すること。 【解決手段】 素子を、基体上に任意方位で成長した磁
性層と、基体と磁性層の間に他の層（方位変換層）を挿
入して前記方位とは異なる方位で成長した磁性層とで構
成し、両磁性層の間の粒界を横切る経路の電気抵抗を外
部磁界により制御して検知する。方位変換層のパターン
形状は自在に設定することができるので、接合部配置を
自由に採ることができる。また方位変換層を挿入するだ
けで粒界接合が実現できるので、複雑な高スピン分極材
料の場合にも作製が容易であり、優れた磁気抵抗素子を
安定に提供できる。
効果の大きく、かつ容易に製造可能な高効率のトンネル
磁気抵抗素子を実現すること。 【解決手段】 素子を、基体上に任意方位で成長した磁
性層と、基体と磁性層の間に他の層（方位変換層）を挿
入して前記方位とは異なる方位で成長した磁性層とで構
成し、両磁性層の間の粒界を横切る経路の電気抵抗を外
部磁界により制御して検知する。方位変換層のパターン
形状は自在に設定することができるので、接合部配置を
自由に採ることができる。また方位変換層を挿入するだ
けで粒界接合が実現できるので、複雑な高スピン分極材
料の場合にも作製が容易であり、優れた磁気抵抗素子を
安定に提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は外部磁界により抵抗
が変化する磁気抵抗素子と、それを用いて磁気信号の検
出を行う磁気ヘッド、磁気信号の記憶を行うメモリー装
置に関するものである。
が変化する磁気抵抗素子と、それを用いて磁気信号の検
出を行う磁気ヘッド、磁気信号の記憶を行うメモリー装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁場により抵抗が変化する磁気抵抗素子
は、例えばハードディスクドライブの読み取りヘッドや
磁気センサー等、多くの分野で使用されている。従来こ
の素子として、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果を利用し
た素子が用いられてきたが、最近では磁性層と非磁性層
の積層膜における各磁性層の磁化相対角に依存する抵抗
変化を用いた巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子が実用化され
ている。近年、さらに高密度記録を実現する磁気ヘッド
等に応用可能な高感度磁気抵抗素子として、磁性層の間
の絶縁バリアを経たトンネル電流の磁化相対角依存を利
用したトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子が、実用化を目
指して研究されている。この素子の主要部の構成は、２
枚金属磁性体層の間に酸化アルミニウム等の１nmレベル
の薄い絶縁バリア層を挟んだ３層サンドイッチ積層構造
からなり、これら界面での平坦性が素子特性に重要であ
る。
は、例えばハードディスクドライブの読み取りヘッドや
磁気センサー等、多くの分野で使用されている。従来こ
の素子として、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果を利用し
た素子が用いられてきたが、最近では磁性層と非磁性層
の積層膜における各磁性層の磁化相対角に依存する抵抗
変化を用いた巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子が実用化され
ている。近年、さらに高密度記録を実現する磁気ヘッド
等に応用可能な高感度磁気抵抗素子として、磁性層の間
の絶縁バリアを経たトンネル電流の磁化相対角依存を利
用したトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子が、実用化を目
指して研究されている。この素子の主要部の構成は、２
枚金属磁性体層の間に酸化アルミニウム等の１nmレベル
の薄い絶縁バリア層を挟んだ３層サンドイッチ積層構造
からなり、これら界面での平坦性が素子特性に重要であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このＴＭＲ素子におい
ては、磁気抵抗変化率は磁性体材料のスピン分極率に大
きく依存し、スピン分極率が大きい磁性体を用いる程大
きい抵抗変化率が得られる。従来研究されている鉄やコ
バルトなどの金属磁性体ではスピン分極率が高々50％で
あり、素子の磁気抵抗変化率の上限を決めていた。さら
に大きなスピン分極率が期待される材料として、合金系
磁性体や遷移金属を含む酸化物材料の中に候補が多い。
例えばこの種の材料を用いた３層積層トンネル接合素子
として、遷移金属酸化物を用いた接合素子が報告されて
いる。(Yu Lu他、フィジカル・レヴュー・Ｂ、第５４
巻、第１２号、頁R8357〜R8360,1996年発行)。合金系磁
性体や遷移金属酸化物は比較的複雑な結晶構造および化
学組成を有するため成膜プロセッシングが容易ではな
く、平坦な界面および１nmレベルの薄い絶縁層を挟み込
む工程が必須な積層型トンネル磁気抵抗素子を作るの
は、高精度の設備と高度な技術を要する。
ては、磁気抵抗変化率は磁性体材料のスピン分極率に大
きく依存し、スピン分極率が大きい磁性体を用いる程大
きい抵抗変化率が得られる。従来研究されている鉄やコ
バルトなどの金属磁性体ではスピン分極率が高々50％で
あり、素子の磁気抵抗変化率の上限を決めていた。さら
に大きなスピン分極率が期待される材料として、合金系
磁性体や遷移金属を含む酸化物材料の中に候補が多い。
例えばこの種の材料を用いた３層積層トンネル接合素子
として、遷移金属酸化物を用いた接合素子が報告されて
いる。(Yu Lu他、フィジカル・レヴュー・Ｂ、第５４
巻、第１２号、頁R8357〜R8360,1996年発行)。合金系磁
性体や遷移金属酸化物は比較的複雑な結晶構造および化
学組成を有するため成膜プロセッシングが容易ではな
く、平坦な界面および１nmレベルの薄い絶縁層を挟み込
む工程が必須な積層型トンネル磁気抵抗素子を作るの
は、高精度の設備と高度な技術を要する。
【０００４】この種の材料を用いてより簡単なプロセス
で接合素子を製造する方法として、方位の異なる単結晶
を張り合わせた基体を用いて薄膜を成長し、張り合わせ
面上の膜中に結晶粒界を誘起して接合とするバイクリス
タル型の接合素子が提案されている（N.D.Mathur 他、
ネイチャー、第387巻、5月15日号、第266〜268頁、1997
年発行）。しかしバイクリスタル基体を用いた接合で
は、素子作製工程は簡素化され生産性が上がるものの、
逆に張り合わせ単結晶基体の作製が煩雑で高価となる。
また接合場所が直線上に限られるため接合部配置の自由
度が制限されるため実用に不向きと考えられる。
で接合素子を製造する方法として、方位の異なる単結晶
を張り合わせた基体を用いて薄膜を成長し、張り合わせ
面上の膜中に結晶粒界を誘起して接合とするバイクリス
タル型の接合素子が提案されている（N.D.Mathur 他、
ネイチャー、第387巻、5月15日号、第266〜268頁、1997
年発行）。しかしバイクリスタル基体を用いた接合で
は、素子作製工程は簡素化され生産性が上がるものの、
逆に張り合わせ単結晶基体の作製が煩雑で高価となる。
また接合場所が直線上に限られるため接合部配置の自由
度が制限されるため実用に不向きと考えられる。
【０００５】本発明は上記課題を解決するため、高スピ
ン分極率材料を使って磁気抵抗効果の大きく、かつ比較
的簡単に製造可能な素子を提供することを目的とするも
のである。
ン分極率材料を使って磁気抵抗効果の大きく、かつ比較
的簡単に製造可能な素子を提供することを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、基体上に任意
方位で成長した磁性層と、基体と磁性層の間に他の層
（方位変換層）を挿入して前記方位とは異なる方位で成
長した磁性層とで構成され、両磁性層の間の粒界を横切
る経路の電気抵抗を外部磁界により制御するというもの
である。この場合、方位変換層のパターン形状は自在に
設定することができるので、接合部配置を自由に採るこ
とができる。また方位変換層を挿入するだけで粒界接合
が実現できるので作製も容易であり製造上好ましい。特
に、基体との間に方位変換層を挟んだ磁性層と挟まない
磁性層のうちの一方が外部磁界に対して磁化回転し易
く、他方が磁化回転し難い場合には、効率のよい磁気抵
抗素子を構成することができるので好ましい。
方位で成長した磁性層と、基体と磁性層の間に他の層
（方位変換層）を挿入して前記方位とは異なる方位で成
長した磁性層とで構成され、両磁性層の間の粒界を横切
る経路の電気抵抗を外部磁界により制御するというもの
である。この場合、方位変換層のパターン形状は自在に
設定することができるので、接合部配置を自由に採るこ
とができる。また方位変換層を挿入するだけで粒界接合
が実現できるので作製も容易であり製造上好ましい。特
に、基体との間に方位変換層を挟んだ磁性層と挟まない
磁性層のうちの一方が外部磁界に対して磁化回転し易
く、他方が磁化回転し難い場合には、効率のよい磁気抵
抗素子を構成することができるので好ましい。
【０００７】本発明の磁気抵抗素子は従来トンネル接合
素子が作製し難かった高スピン分極率を有する合金系磁
性体や遷移金属酸化物において特に効力を発揮するの
で、高感度で磁気信号の検知を行う磁気ヘッドを構成す
ることができる。特に検知する磁界領域を制限するシー
ルドや磁界を素子に導入するヨークを具備すれば高性能
の磁気抵抗効果型ヘッドが構成される。
素子が作製し難かった高スピン分極率を有する合金系磁
性体や遷移金属酸化物において特に効力を発揮するの
で、高感度で磁気信号の検知を行う磁気ヘッドを構成す
ることができる。特に検知する磁界領域を制限するシー
ルドや磁界を素子に導入するヨークを具備すれば高性能
の磁気抵抗効果型ヘッドが構成される。
【０００８】また本発明の磁気抵抗素子に、情報を記録
するための磁界を発生させる導体線、および磁気抵抗素
子の情報を読み出すための導体線を具備すればメモリー
装置が構成される。
するための磁界を発生させる導体線、および磁気抵抗素
子の情報を読み出すための導体線を具備すればメモリー
装置が構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明の磁気抵抗素子、それ
を用いた磁気ヘッド、メモリー装置について図面に基づ
いて説明する。
を用いた磁気ヘッド、メモリー装置について図面に基づ
いて説明する。
【００１０】図１に本発明の磁気抵抗素子の構成を示す
概観図(a)およびその断面図(b)の一例を示す。基体１上
に直に任意方位で形成された磁性層２と、方位を変換さ
せる役割を持つ層３を挟んで形成された他の磁性層４
が、粒界部５を介して接合されている。方位変換層の挿
入の有無で磁性層の方位が異なるため、両磁性層の間に
は結晶粒界が存在し、一般的に電気抵抗の高い層が形成
されることとなる。この構成により、従来トンネル型接
合の作製が難しかった磁性材料を用いた場合でも簡単に
再現性よく高効率の磁気抵抗素子が構成できることが見
出された。これは高抵抗の結晶粒界がトンネルバリアの
役目を果たしたことに因ると考えられる。素子は図１
（ａ）に示したように接合部にくびれを入れた形状にし
ておくと、粒界接合を横切る電気抵抗が増加するので粒
界におけるトンネル磁気抵抗を効率的に観測することが
できる。本構成の素子は、磁性層の成膜過程として磁性
層２，４とも同時に形成できるので製造が簡単であり、
素子形状の作製にはマスクを用いるか、あるいは後の微
細加工で容易に実現できる。
概観図(a)およびその断面図(b)の一例を示す。基体１上
に直に任意方位で形成された磁性層２と、方位を変換さ
せる役割を持つ層３を挟んで形成された他の磁性層４
が、粒界部５を介して接合されている。方位変換層の挿
入の有無で磁性層の方位が異なるため、両磁性層の間に
は結晶粒界が存在し、一般的に電気抵抗の高い層が形成
されることとなる。この構成により、従来トンネル型接
合の作製が難しかった磁性材料を用いた場合でも簡単に
再現性よく高効率の磁気抵抗素子が構成できることが見
出された。これは高抵抗の結晶粒界がトンネルバリアの
役目を果たしたことに因ると考えられる。素子は図１
（ａ）に示したように接合部にくびれを入れた形状にし
ておくと、粒界接合を横切る電気抵抗が増加するので粒
界におけるトンネル磁気抵抗を効率的に観測することが
できる。本構成の素子は、磁性層の成膜過程として磁性
層２，４とも同時に形成できるので製造が簡単であり、
素子形状の作製にはマスクを用いるか、あるいは後の微
細加工で容易に実現できる。
【００１１】二つの磁性層２，４は成長方位が異なるた
め保磁力差があり、磁気抵抗特性はこの差に応じて出現
するので、特に方位変換層や磁性層の組成あるいは膜厚
等を変えたりすることにより一方の磁性層を外部磁場に
対して磁化回転し易く、他方を回転し難くしておくと好
ましい。例えば方位変換層３が反強磁性体の場合には、
磁気的交換結合により磁性層４の磁化が固定されて回転
し難くなり、大きな磁気抵抗特性が期待できる。
め保磁力差があり、磁気抵抗特性はこの差に応じて出現
するので、特に方位変換層や磁性層の組成あるいは膜厚
等を変えたりすることにより一方の磁性層を外部磁場に
対して磁化回転し易く、他方を回転し難くしておくと好
ましい。例えば方位変換層３が反強磁性体の場合には、
磁気的交換結合により磁性層４の磁化が固定されて回転
し難くなり、大きな磁気抵抗特性が期待できる。
【００１２】図２は、図１の磁気抵抗素子の基体の表面
層が反強磁性体で構成された一例の断面図である。反強
磁性層６と直に接触している磁性層２は、磁気的な交換
結合により磁化回転し難いため、保磁力差が大きくでる
構成となり好ましい。この素子において、特に方位変換
層３が反強磁性層６と磁性層４の間の交換結合を断ち切
る構成となる場合、より保磁力差が大きくでるので好ま
しい。交換結合を断ち切る条件としては、方位変換層の
化学組成が関与する他に、その膜厚が大きく影響を及ぼ
すことが確認された。
層が反強磁性体で構成された一例の断面図である。反強
磁性層６と直に接触している磁性層２は、磁気的な交換
結合により磁化回転し難いため、保磁力差が大きくでる
構成となり好ましい。この素子において、特に方位変換
層３が反強磁性層６と磁性層４の間の交換結合を断ち切
る構成となる場合、より保磁力差が大きくでるので好ま
しい。交換結合を断ち切る条件としては、方位変換層の
化学組成が関与する他に、その膜厚が大きく影響を及ぼ
すことが確認された。
【００１３】図３は、方位変換層３を挟んだ磁性層４の
上部に積層された電気絶縁層７の一部を被覆して形成さ
れた磁性層２が、磁性層４と側面で粒界部５を介して接
合した磁気抵抗素子の断面図の一例である。この素子の
作製には、始めに磁性層４および電気絶縁層７の積層を
マスク成膜あるいは後工程の微細加工により作製してお
いた後、磁性層２を形成する必要があるので素子作製工
程は若干複雑になるが、電気絶縁層を用いたことにより
膜厚方向に３次元的な配線の引き回しが有効にでき、粒
界での抵抗変化をより高感度に検出可能な回路を実現で
きる。
上部に積層された電気絶縁層７の一部を被覆して形成さ
れた磁性層２が、磁性層４と側面で粒界部５を介して接
合した磁気抵抗素子の断面図の一例である。この素子の
作製には、始めに磁性層４および電気絶縁層７の積層を
マスク成膜あるいは後工程の微細加工により作製してお
いた後、磁性層２を形成する必要があるので素子作製工
程は若干複雑になるが、電気絶縁層を用いたことにより
膜厚方向に３次元的な配線の引き回しが有効にでき、粒
界での抵抗変化をより高感度に検出可能な回路を実現で
きる。
【００１４】特に電気絶縁層が反強磁性体の場合には、
磁性層４の磁化方位が固定されるので保磁力差が増し好
ましい。また基体の表面層が反強磁性層である場合に
も、磁性層２が磁化固定されて保磁力差が増加し、高性
能の磁気抵抗素子が構成できる。
磁性層４の磁化方位が固定されるので保磁力差が増し好
ましい。また基体の表面層が反強磁性層である場合に
も、磁性層２が磁化固定されて保磁力差が増加し、高性
能の磁気抵抗素子が構成できる。
【００１５】図では方位変換層３を、電気絶縁層７／磁
性層４の積層と基体１の間に挿入した例について示した
が、磁性層２と基体１の間に挿入した場合にも同様の素
子動作が可能なこと勿論である。この場合には素子作製
工程で方位変換層の成分が接合部にも堆積され接合抵抗
が増大するので、より効率の良い磁気抵抗効果を観測す
ることが可能である。
性層４の積層と基体１の間に挿入した例について示した
が、磁性層２と基体１の間に挿入した場合にも同様の素
子動作が可能なこと勿論である。この場合には素子作製
工程で方位変換層の成分が接合部にも堆積され接合抵抗
が増大するので、より効率の良い磁気抵抗効果を観測す
ることが可能である。
【００１６】図４は、図３の磁気抵抗素子の上部に、さ
らに反強磁性層６が積層された一例の断面図である。こ
の際、反強磁性層６と直に接触している磁性層２は、磁
気的な交換結合により磁化回転し難いため、磁性層４と
の間に保磁力差が大きくでる構成となり好ましい。
らに反強磁性層６が積層された一例の断面図である。こ
の際、反強磁性層６と直に接触している磁性層２は、磁
気的な交換結合により磁化回転し難いため、磁性層４と
の間に保磁力差が大きくでる構成となり好ましい。
【００１７】磁気抵抗素子に用いる磁性層の材料として
は、従来の磁気抵抗素子で用いられているCo,Fe,Niおよ
びこれらの合金で構成可能であるが、特に本素子の有効
性を発揮するのは、材料および工程面でこれまで積層型
のトンネル接合が作製し難かった材料であり、特にスピ
ン分極率が大きい材料の場合好ましい。その中でも遷移
金属酸化物は、ｄ軌道電子の働きで大きなスピン分極率
が期待されるが、従来は原子レベルで界面制御した積層
トンネル接合を作るために大きな労力を必要とした。こ
の遷移金属酸化物を用いて本素子を構成した場合、方位
変換層を用いて高抵抗の酸化物からなる結晶粒界を任意
の場所に容易に作製できるので好ましい。
は、従来の磁気抵抗素子で用いられているCo,Fe,Niおよ
びこれらの合金で構成可能であるが、特に本素子の有効
性を発揮するのは、材料および工程面でこれまで積層型
のトンネル接合が作製し難かった材料であり、特にスピ
ン分極率が大きい材料の場合好ましい。その中でも遷移
金属酸化物は、ｄ軌道電子の働きで大きなスピン分極率
が期待されるが、従来は原子レベルで界面制御した積層
トンネル接合を作るために大きな労力を必要とした。こ
の遷移金属酸化物を用いて本素子を構成した場合、方位
変換層を用いて高抵抗の酸化物からなる結晶粒界を任意
の場所に容易に作製できるので好ましい。
【００１８】遷移金属元素酸化物からなる磁性層として
は、スピネル型結晶構造をとる酸化物（[M1]Fe2O4，元
素M1はFe,Co,Niのうちの少なくとも一種）、あるいはル
チル型結晶構造をとる遷移金属酸化物酸化物（[M4]O2，
元素[M4]はCr,Mn,V,Fe,Ir,Ruのうちの少なくとも一種）
を用いた場合、トンネルバリアとなる結晶粒界ができて
有効な磁気抵抗効果が出現することが確認された。
は、スピネル型結晶構造をとる酸化物（[M1]Fe2O4，元
素M1はFe,Co,Niのうちの少なくとも一種）、あるいはル
チル型結晶構造をとる遷移金属酸化物酸化物（[M4]O2，
元素[M4]はCr,Mn,V,Fe,Ir,Ruのうちの少なくとも一種）
を用いた場合、トンネルバリアとなる結晶粒界ができて
有効な磁気抵抗効果が出現することが確認された。
【００１９】また磁性層としてペロブスカイト型結晶構
造をとる酸化物（[M2][M3]O3，元素[M2]は希土類元素お
よびアルカリ土類元素のうちの少なくとも一種，元素[M
3]はMn,Fe,Co,Ni,Crのうちの一種あるいは少なくとも一
種を主成分とした混合元素）を用いた場合、比較的高い
スピン分極率材料で構成できるので大きな磁気抵抗変化
が観測され好ましい結果であった。ペロブスカイト型酸
化物としては、例えば単純ペロブスカイト構造の (La
0.7Ba0.3)MnO3等の他に、[M3]元素が２種からなり規則
整列したダブルペロブスカイト構造のSr2FeMoO6、Sr2Cr
WO6、Ca2FeReO6等を用いた場合、キュリー温度が比較的
高いので室温付近でも安定に動作する磁気抵抗素子が実
現できることを確認した。
造をとる酸化物（[M2][M3]O3，元素[M2]は希土類元素お
よびアルカリ土類元素のうちの少なくとも一種，元素[M
3]はMn,Fe,Co,Ni,Crのうちの一種あるいは少なくとも一
種を主成分とした混合元素）を用いた場合、比較的高い
スピン分極率材料で構成できるので大きな磁気抵抗変化
が観測され好ましい結果であった。ペロブスカイト型酸
化物としては、例えば単純ペロブスカイト構造の (La
0.7Ba0.3)MnO3等の他に、[M3]元素が２種からなり規則
整列したダブルペロブスカイト構造のSr2FeMoO6、Sr2Cr
WO6、Ca2FeReO6等を用いた場合、キュリー温度が比較的
高いので室温付近でも安定に動作する磁気抵抗素子が実
現できることを確認した。
【００２０】また磁性層として、非酸化物のセンダスト
系合金（Fe-[M5]，元素[M5]はAl,Si,Ga,Ge,Ti,V,Zr,Nb,
Hf,Ta,希土類元素,アルカリ土類元素のうちの一種以
上）あるいはホイスラー系合金（[M6]-Mn，元素[M6]はC
u,Ni,Pt,Pd,Sb,Sn,Alのうちの少なくとも二種）を用い
た場合にも、高効率の磁気抵抗素子が実現できることを
確認した。これら非酸化物の磁性層を用いた場合には、
素子構成後に弱酸化処理を施すと特性が向上することが
判った。これは酸素が粒界部に選択的に拡散して良質な
トンネルバリアを形成するためと考えられる。
系合金（Fe-[M5]，元素[M5]はAl,Si,Ga,Ge,Ti,V,Zr,Nb,
Hf,Ta,希土類元素,アルカリ土類元素のうちの一種以
上）あるいはホイスラー系合金（[M6]-Mn，元素[M6]はC
u,Ni,Pt,Pd,Sb,Sn,Alのうちの少なくとも二種）を用い
た場合にも、高効率の磁気抵抗素子が実現できることを
確認した。これら非酸化物の磁性層を用いた場合には、
素子構成後に弱酸化処理を施すと特性が向上することが
判った。これは酸素が粒界部に選択的に拡散して良質な
トンネルバリアを形成するためと考えられる。
【００２１】上記の磁性層のうち、２種を使って本発明
の磁気抵抗素子を実現できること勿論であるが、特に２
つの磁性層の一方を遷移金属酸化物で構成し、他方を非
酸化物で構成した場合、粒界面に高抵抗の酸化膜が出現
して良好に動作する磁気抵抗素子を実現することが可能
であった。
の磁気抵抗素子を実現できること勿論であるが、特に２
つの磁性層の一方を遷移金属酸化物で構成し、他方を非
酸化物で構成した場合、粒界面に高抵抗の酸化膜が出現
して良好に動作する磁気抵抗素子を実現することが可能
であった。
【００２２】素子を構成する基体としては、ガラスなど
の非晶質材料でも可能であるが、特に単結晶で構成した
場合、磁性層および方位変換層の結晶方位を制御したエ
ピタキシャル膜が作製でき、明確に２つの磁性層の方位
差を付けることが可能であった。
の非晶質材料でも可能であるが、特に単結晶で構成した
場合、磁性層および方位変換層の結晶方位を制御したエ
ピタキシャル膜が作製でき、明確に２つの磁性層の方位
差を付けることが可能であった。
【００２３】単結晶基体の方位に関しては、特に立方晶
系の結晶格子を持つ物質の(110)面を用いると、両磁性
層の方位の差が付き易く効果的であった。その場合、磁
性層および方位変換層の材料を適宜選んで両磁性層の面
内方位を90度異ならせた場合、大きな磁気抵抗変化を示
す素子の作製が可能であった。この理由は立方晶の(11
0)面が、面内に[110]および[001]方位という対照的な直
交方位を有するためと考えられる。
系の結晶格子を持つ物質の(110)面を用いると、両磁性
層の方位の差が付き易く効果的であった。その場合、磁
性層および方位変換層の材料を適宜選んで両磁性層の面
内方位を90度異ならせた場合、大きな磁気抵抗変化を示
す素子の作製が可能であった。この理由は立方晶の(11
0)面が、面内に[110]および[001]方位という対照的な直
交方位を有するためと考えられる。
【００２４】方位変換層を構成する材料としては種々の
ものが可能であるが、特に蛍石構造の物質、例えばCa
F2，SrF2，CeO2，ZrO2等を用いると、比較的低温で合成
でき方位制御が容易で好ましい結果であった。この種の
物質が方位変換に向いている理由は定かではないが、比
較的大きな格子定数を持ち、かつ原子配列に自由度があ
るためと考えられる。
ものが可能であるが、特に蛍石構造の物質、例えばCa
F2，SrF2，CeO2，ZrO2等を用いると、比較的低温で合成
でき方位制御が容易で好ましい結果であった。この種の
物質が方位変換に向いている理由は定かではないが、比
較的大きな格子定数を持ち、かつ原子配列に自由度があ
るためと考えられる。
【００２５】以上述べた本発明の磁気抵抗素子を用いて
磁気ヘッドを構成することができる。図５は検知すべき
外部磁場Ｈを透磁率の高い磁性膜で構成されるヨーク８
により図１に示した磁気抵抗素子部９に導くことにより
磁気抵抗素子の感度を向上させた磁気ヘッドの例であ
る。この例の場合磁界は素子部全体に導かれるが、基本
的に磁化回転が容易な磁性層に導かれるようにヨーク形
状を配置することにより、感度の優れた磁気ヘッドの構
成が可能である。ヨークの素材としては、Fe-Si-Al、Ni
-Fe-Co、Co-Nb-Zr、Fe-Ta-N合金等の軟磁性膜が優れて
おり、メッキ法等で作製することができる。
磁気ヘッドを構成することができる。図５は検知すべき
外部磁場Ｈを透磁率の高い磁性膜で構成されるヨーク８
により図１に示した磁気抵抗素子部９に導くことにより
磁気抵抗素子の感度を向上させた磁気ヘッドの例であ
る。この例の場合磁界は素子部全体に導かれるが、基本
的に磁化回転が容易な磁性層に導かれるようにヨーク形
状を配置することにより、感度の優れた磁気ヘッドの構
成が可能である。ヨークの素材としては、Fe-Si-Al、Ni
-Fe-Co、Co-Nb-Zr、Fe-Ta-N合金等の軟磁性膜が優れて
おり、メッキ法等で作製することができる。
【００２６】図６は本発明の磁気抵抗素子で構成した磁
気メモリー装置の一つのセルの構成例である。図４に示
した構造の磁気抵抗素子を用い、その上部に磁界を発生
させる情報記録用導体線１０を、また各磁性層に接続さ
れた読み出し用導体線１１，１２を具備している。この
構成では反強磁性層６は電気抵抗の高い素材が使用され
る。初期状態で磁化の方向を揃えている磁性層２，４を
有するセルに対して情報記録用導体線１０に電流を流す
と磁界が発生する。この時、反強磁性層と隣接する磁性
層２は磁化回転が抑制されるが磁性層４は容易に反転
し、情報の記録が行われる。情報の読み出しは、読み出
し用導体線１１，１２間の抵抗変化を検知して行われ
る。導体線としてはAl,Au,Cu,Ag等の低抵抗金属線が望
ましい。なお上記に示した動作は一例であり、本発明の
素子を用いたメモリー装置の構成に応じて種々のメモリ
ー動作の仕方が考えられること勿論である。
気メモリー装置の一つのセルの構成例である。図４に示
した構造の磁気抵抗素子を用い、その上部に磁界を発生
させる情報記録用導体線１０を、また各磁性層に接続さ
れた読み出し用導体線１１，１２を具備している。この
構成では反強磁性層６は電気抵抗の高い素材が使用され
る。初期状態で磁化の方向を揃えている磁性層２，４を
有するセルに対して情報記録用導体線１０に電流を流す
と磁界が発生する。この時、反強磁性層と隣接する磁性
層２は磁化回転が抑制されるが磁性層４は容易に反転
し、情報の記録が行われる。情報の読み出しは、読み出
し用導体線１１，１２間の抵抗変化を検知して行われ
る。導体線としてはAl,Au,Cu,Ag等の低抵抗金属線が望
ましい。なお上記に示した動作は一例であり、本発明の
素子を用いたメモリー装置の構成に応じて種々のメモリ
ー動作の仕方が考えられること勿論である。
【００２７】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。
する。
【００２８】（実施例１）図１に示した磁気抵抗素子
を、遷移金属酸化物であるマグネタイトFe3O4磁性薄膜
を用いて構成した。立方晶系の結晶格子を持つMgOの(11
0)面を基体１として用い、まずその半分の領域に、方位
変換層３として蛍石構造のCeO2を250℃に加熱した基体
上にスパッタリングにより約100Å成長させた。その上
から、真ん中にくびれを持つメタルマスクをくびれ部を
CeO2層の境界にあわせて設定し、スパッタリングにより
Fe3O4薄膜を300℃で500Å成長させた。この工程により
磁性層２および磁性層３が同時に作製される。この時の
各層の結晶方位をＸ線回折により調べた結果、CeO2層お
よびFe3O4層ともに(110)面がエピタキシャル成長してい
ることが確認された。
を、遷移金属酸化物であるマグネタイトFe3O4磁性薄膜
を用いて構成した。立方晶系の結晶格子を持つMgOの(11
0)面を基体１として用い、まずその半分の領域に、方位
変換層３として蛍石構造のCeO2を250℃に加熱した基体
上にスパッタリングにより約100Å成長させた。その上
から、真ん中にくびれを持つメタルマスクをくびれ部を
CeO2層の境界にあわせて設定し、スパッタリングにより
Fe3O4薄膜を300℃で500Å成長させた。この工程により
磁性層２および磁性層３が同時に作製される。この時の
各層の結晶方位をＸ線回折により調べた結果、CeO2層お
よびFe3O4層ともに(110)面がエピタキシャル成長してい
ることが確認された。
【００２９】面内方位の詳細な情報を面内回転のPhi
（ファイ）スキャンにより測定した結果を図７に示す。
曲線(a),(b),(c),(d)は、それぞれ基体MgOの420ピーク,
Fe3O4磁性層２の620ピーク,方位変換CeO2層の420ピー
ク,Fe3O4磁性層４の620ピークを示したものである。こ
の結果から、直にMgO基体上に成長したFe3O4磁性層２は
基体と同じ方位を持つのに対し、方位変換CeO2層を間に
挟んだFe3O4磁性層４は、面内方位が90度異なることが
判った。これら方位の異なる両磁性層の間には必然的に
粒界５が生成されることになる。
（ファイ）スキャンにより測定した結果を図７に示す。
曲線(a),(b),(c),(d)は、それぞれ基体MgOの420ピーク,
Fe3O4磁性層２の620ピーク,方位変換CeO2層の420ピー
ク,Fe3O4磁性層４の620ピークを示したものである。こ
の結果から、直にMgO基体上に成長したFe3O4磁性層２は
基体と同じ方位を持つのに対し、方位変換CeO2層を間に
挟んだFe3O4磁性層４は、面内方位が90度異なることが
判った。これら方位の異なる両磁性層の間には必然的に
粒界５が生成されることになる。
【００３０】本素子の磁気特性は図８（ａ）に示した如
く80および250エルステッドに磁化の飛びを持つ曲線と
なり、本構成により各磁性層の保磁力差が現れているこ
とが確認された。図８（ｂ）は両磁性層の間の電気抵抗
変化の磁場依存性を示したもので、約20％の磁気抵抗比
が得られた。従来Fe3O4層を用いた積層トンネル接合で
は１％程度の磁気抵抗比しか得られていないことを考え
ると、本素子がこの種の複雑な磁性材料に有効であるこ
とが判る。
く80および250エルステッドに磁化の飛びを持つ曲線と
なり、本構成により各磁性層の保磁力差が現れているこ
とが確認された。図８（ｂ）は両磁性層の間の電気抵抗
変化の磁場依存性を示したもので、約20％の磁気抵抗比
が得られた。従来Fe3O4層を用いた積層トンネル接合で
は１％程度の磁気抵抗比しか得られていないことを考え
ると、本素子がこの種の複雑な磁性材料に有効であるこ
とが判る。
【００３１】この素子の基体として、MgO(110)面上に予
め反強磁性のLaFeO3の(110)面を500Åエピタキシャル成
長させたものを用い、その後同様の構成で図２の素子構
造を作ったところ、磁気抵抗比が30％近くに上昇するこ
とが確認された。これはFe3O 4磁性層２がLaFeO3反強磁
性層６により磁化固定されたためと考えることができ、
より高効率の磁気抵抗素子が実現された。
め反強磁性のLaFeO3の(110)面を500Åエピタキシャル成
長させたものを用い、その後同様の構成で図２の素子構
造を作ったところ、磁気抵抗比が30％近くに上昇するこ
とが確認された。これはFe3O 4磁性層２がLaFeO3反強磁
性層６により磁化固定されたためと考えることができ、
より高効率の磁気抵抗素子が実現された。
【００３２】なおFe3O4磁性層の作製において、微量
（数％）の白金元素を添加すると磁気抵抗比が増える傾
向にあること、また素子を酸素雰囲気中200℃程度で後
処理すると高磁気抵抗比の再現性が良くなることも併せ
て見出した。これは本素子の磁性層および接合部の性質
が素子特性に大きく影響を及ぼすことを示している。
（数％）の白金元素を添加すると磁気抵抗比が増える傾
向にあること、また素子を酸素雰囲気中200℃程度で後
処理すると高磁気抵抗比の再現性が良くなることも併せ
て見出した。これは本素子の磁性層および接合部の性質
が素子特性に大きく影響を及ぼすことを示している。
【００３３】（実施例２）図３に示した磁気抵抗素子
を、ペロブスカイト型酸化物のLa0.7Ba0.3MnO3磁性層で
構成した。SrTiO3の(100)面および(110)面を基体１とし
て用い、方位変換層３にはBaF2を100Åスパッタリング
で成膜した。その後La0.7Ba0.3MnO3磁性層４およびSrTi
O3電気絶縁層７を650℃の温度で積層した後、露光プロ
セスおよびアルゴンイオンエッチングを用いた微細加工
により積層の一部を残した形状を作製した。最後にLa
0.7Ba0.3MnO3磁性層２をSrＴｉO3電気絶縁層７の一部を
被覆して形成し、接合素子を作製した。
を、ペロブスカイト型酸化物のLa0.7Ba0.3MnO3磁性層で
構成した。SrTiO3の(100)面および(110)面を基体１とし
て用い、方位変換層３にはBaF2を100Åスパッタリング
で成膜した。その後La0.7Ba0.3MnO3磁性層４およびSrTi
O3電気絶縁層７を650℃の温度で積層した後、露光プロ
セスおよびアルゴンイオンエッチングを用いた微細加工
により積層の一部を残した形状を作製した。最後にLa
0.7Ba0.3MnO3磁性層２をSrＴｉO3電気絶縁層７の一部を
被覆して形成し、接合素子を作製した。
【００３４】La0.7Ba0.3MnO3磁性層２および４の間の磁
気抵抗を測定したところ、SrTiO3の(100)面基体を用い
た場合には５％の変化率であったのに対し、(110)面基
体の場合には30％の大きい磁気抵抗比が得られることが
判った。この原因として両磁性層の面内方位を調べたと
ころ、SrTiO3(100)面基体では磁性層の面内角度は45度
の違いであったのに対し、(110)面では90度違っている
ことが判った。この面内角度のずれの差が、磁性層の保
磁力差および粒界接合抵抗に影響を及ぼし、磁気抵抗比
の差になったと考えられる。
気抵抗を測定したところ、SrTiO3の(100)面基体を用い
た場合には５％の変化率であったのに対し、(110)面基
体の場合には30％の大きい磁気抵抗比が得られることが
判った。この原因として両磁性層の面内方位を調べたと
ころ、SrTiO3(100)面基体では磁性層の面内角度は45度
の違いであったのに対し、(110)面では90度違っている
ことが判った。この面内角度のずれの差が、磁性層の保
磁力差および粒界接合抵抗に影響を及ぼし、磁気抵抗比
の差になったと考えられる。
【００３５】（実施例３）図３に示した磁気抵抗素子
を、ダブルペロブスカイト型酸化物のSr2FeMoO6磁性層
で構成した。予めYFeO3反強磁性層を500Å表面に成膜し
たSrTiO3の(110)面基体を用い、実施例２と同様の手法
で素子作製を行った。ただしSr2FeMoO6磁性層の形成時
の温度は850℃と高くする必要があった。本素子の磁気
抵抗変化特性を図９に示す。磁気抵抗変化率は約40％と
大きく、高効率の磁気抵抗素子を実現することが可能で
あった。これは本磁性層に用いたダブルペロブスカイト
酸化物のスピン分極率が高いためと考えられる。
を、ダブルペロブスカイト型酸化物のSr2FeMoO6磁性層
で構成した。予めYFeO3反強磁性層を500Å表面に成膜し
たSrTiO3の(110)面基体を用い、実施例２と同様の手法
で素子作製を行った。ただしSr2FeMoO6磁性層の形成時
の温度は850℃と高くする必要があった。本素子の磁気
抵抗変化特性を図９に示す。磁気抵抗変化率は約40％と
大きく、高効率の磁気抵抗素子を実現することが可能で
あった。これは本磁性層に用いたダブルペロブスカイト
酸化物のスピン分極率が高いためと考えられる。
【００３６】本素子を用いて図５に示した磁気ヘッドを
作製した。この時ヨークには軟磁気特性に優れたCoNbZr
アモルファス合金膜を用いた。この構成にすることによ
りヨークのない時に比べて10エルステッドの時の感度が
２倍以上に向上することが判った。
作製した。この時ヨークには軟磁気特性に優れたCoNbZr
アモルファス合金膜を用いた。この構成にすることによ
りヨークのない時に比べて10エルステッドの時の感度が
２倍以上に向上することが判った。
【００３７】（実施例４）図４に示した磁気抵抗素子
を、Fe-Si(10%)-Al(5%)のセンダスト磁性体で構成し
た。基体１にMgO(110)面、方位変換層３に１５ÅのCeO2
(110)面エピタキシャル膜、磁性層４はセンダスト磁性
体の(110)面エピタキシャル膜40Å、電気絶縁層７は酸
化アルミニウム500Å、磁性層２は(110)面センダストエ
ピタキシャル膜50Å、反強磁性層６としてPtMnの300Å
を用いた。作製工程で、CeO2／センダスト／酸化アルミ
ニウムの積層の微細加工を施した後、大気中で１日以上
暴露することにより、高特性の磁気抵抗素子が作製でき
ることが見出された。これはセンダスト磁性層４の側面
が自然酸化されて良質で均一膜厚の高抵抗バリア層が形
成されるためであると考えられる。また200℃程度に昇
温した場合には時間が短縮できることも見出した。本素
子に置いても90度の方位の異なる粒界接合が実現し、30
％以上の磁気抵抗変化率を示す素子が作製できた。
を、Fe-Si(10%)-Al(5%)のセンダスト磁性体で構成し
た。基体１にMgO(110)面、方位変換層３に１５ÅのCeO2
(110)面エピタキシャル膜、磁性層４はセンダスト磁性
体の(110)面エピタキシャル膜40Å、電気絶縁層７は酸
化アルミニウム500Å、磁性層２は(110)面センダストエ
ピタキシャル膜50Å、反強磁性層６としてPtMnの300Å
を用いた。作製工程で、CeO2／センダスト／酸化アルミ
ニウムの積層の微細加工を施した後、大気中で１日以上
暴露することにより、高特性の磁気抵抗素子が作製でき
ることが見出された。これはセンダスト磁性層４の側面
が自然酸化されて良質で均一膜厚の高抵抗バリア層が形
成されるためであると考えられる。また200℃程度に昇
温した場合には時間が短縮できることも見出した。本素
子に置いても90度の方位の異なる粒界接合が実現し、30
％以上の磁気抵抗変化率を示す素子が作製できた。
【００３８】（実施例５）図３に示した磁気抵抗素子
を、ホイスラー合金のNiMnSb磁性体で構成した。基体１
にSi(100)面、方位変換層３にスピネル型MgAl2O4(100)
面エピタキシャル膜を15Å、磁性層４は20ÅのNiMnSb、
電気絶縁層７はヘマタイトFe2O3500Å、磁性層２は30Å
のNiMnSbを用いた。この場合、磁性層に用いたNiMnSbは
Si基板に直に形成した場合には(111)面が成長するが、M
gAl2O4(100)面上では(100)面が成長し、成長面が異なる
ことが見出された。
を、ホイスラー合金のNiMnSb磁性体で構成した。基体１
にSi(100)面、方位変換層３にスピネル型MgAl2O4(100)
面エピタキシャル膜を15Å、磁性層４は20ÅのNiMnSb、
電気絶縁層７はヘマタイトFe2O3500Å、磁性層２は30Å
のNiMnSbを用いた。この場合、磁性層に用いたNiMnSbは
Si基板に直に形成した場合には(111)面が成長するが、M
gAl2O4(100)面上では(100)面が成長し、成長面が異なる
ことが見出された。
【００３９】本構成の磁気抵抗素子において400エルス
テッドの保磁力差と30％の抵抗変化率が観測された。大
きな保磁力差が出現した理由として、電気絶縁層に用い
たヘマタイトが反強磁性の性質を持つことにより、方位
差に起因する保磁力差に加えて磁化回転抑制の効果が働
いたと考えられる。なお作製工程で、MgAl2O4／NiMnSb
／ヘマタイトの積層の微細加工を施した後、薄い酸化ア
ルミニウム層を約７Åコーティングして、その後磁性層
２のNiMnSb層を形成した場合、40％の大きな磁気抵抗比
が得られることが判った。側面の接合粒界部に他元素が
混入して絶縁バリアの特性を向上させたことに因ると推
察される。
テッドの保磁力差と30％の抵抗変化率が観測された。大
きな保磁力差が出現した理由として、電気絶縁層に用い
たヘマタイトが反強磁性の性質を持つことにより、方位
差に起因する保磁力差に加えて磁化回転抑制の効果が働
いたと考えられる。なお作製工程で、MgAl2O4／NiMnSb
／ヘマタイトの積層の微細加工を施した後、薄い酸化ア
ルミニウム層を約７Åコーティングして、その後磁性層
２のNiMnSb層を形成した場合、40％の大きな磁気抵抗比
が得られることが判った。側面の接合粒界部に他元素が
混入して絶縁バリアの特性を向上させたことに因ると推
察される。
【００４０】（実施例６）図６に示したセルを持つメモ
リー装置を作製した。基体１にMgO(110)面、方位変換層
３に15ÅのCeO2(110)面エピタキシャル膜、磁性層２お
よび４は５％白金添加したマグネタイトFe3O4(110)面エ
ピタキシャル膜200Å、電気絶縁層７は1000ÅのCeO2、
反強磁性層６としてヘマタイトFe2O3500Å、導体線１
０，１１，１２としてクロムを下地にした金配線1500Å
を用いた。
リー装置を作製した。基体１にMgO(110)面、方位変換層
３に15ÅのCeO2(110)面エピタキシャル膜、磁性層２お
よび４は５％白金添加したマグネタイトFe3O4(110)面エ
ピタキシャル膜200Å、電気絶縁層７は1000ÅのCeO2、
反強磁性層６としてヘマタイトFe2O3500Å、導体線１
０，１１，１２としてクロムを下地にした金配線1500Å
を用いた。
【００４１】初めに情報記録用導体線にパルス電流を流
して100エルステッドの磁界を発生させて磁性層２およ
び４の方位を揃えておいた後、逆方向にパルス電流を流
して−50エルステッドの磁界を発生させ磁性層４のみを
反転させて記録を行った。その時の抵抗変化を情報読み
出し用導体線間の電圧変化により観測したところ、明確
な抵抗変化が生じ、メモリー装置として情報の記録およ
びその識別がなされることが判った。
して100エルステッドの磁界を発生させて磁性層２およ
び４の方位を揃えておいた後、逆方向にパルス電流を流
して−50エルステッドの磁界を発生させ磁性層４のみを
反転させて記録を行った。その時の抵抗変化を情報読み
出し用導体線間の電圧変化により観測したところ、明確
な抵抗変化が生じ、メモリー装置として情報の記録およ
びその識別がなされることが判った。
【００４２】なお本実施例では反強磁性層が磁性層の上
部にある例について示したが、基体の表面層が反強磁性
層である場合にも同様のメモリー装置が構成できること
勿論である。その場合には上部の反強磁性層の代わりに
電気絶縁層を用いて情報記録用導体線を電気的に隔離す
ることができる。
部にある例について示したが、基体の表面層が反強磁性
層である場合にも同様のメモリー装置が構成できること
勿論である。その場合には上部の反強磁性層の代わりに
電気絶縁層を用いて情報記録用導体線を電気的に隔離す
ることができる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高スピン
分極率材料を使って磁気抵抗効果の大きく、かつ容易に
製造可能な高効率の磁気抵抗素子を提供するものであ
り、これを用いることにより高感度の磁気ヘッドや磁気
抵抗効果型メモリー装置を可能にするものである。
分極率材料を使って磁気抵抗効果の大きく、かつ容易に
製造可能な高効率の磁気抵抗素子を提供するものであ
り、これを用いることにより高感度の磁気ヘッドや磁気
抵抗効果型メモリー装置を可能にするものである。
【図１】本発明の磁気抵抗素子の一例の概観および断面
図
図
【図２】本発明の磁気抵抗素子の一例の断面図
【図３】本発明の磁気抵抗素子の一例の断面図
【図４】本発明の磁気抵抗素子の一例の断面図
【図５】本発明の磁気ヘッドの一例を示す図
【図６】本発明のメモリー装置一例のセル断面図
【図７】本発明の磁気抵抗素子の一例における面内方位
を示すＸ線回折像を示す図
を示すＸ線回折像を示す図
【図８】本発明の磁気抵抗素子の一例における磁気特性
および磁気抵抗特性を示す図
および磁気抵抗特性を示す図
【図９】本発明の磁気抵抗素子の一例における磁気抵抗
特性を示す図
特性を示す図
１ 基体 ２ 磁性層 ３ 方位変換層 ４ 磁性層 ５ 粒界部 ６ 反強磁性層 ７ 電気絶縁層 ８ ヨーク ９ 磁気抵抗素子 10 情報記録用導体線 11 読み出し用導体線 12 読み出し用導体線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田川 明弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 飯島 賢二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 榊間 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA04 BA16 CA08 5E049 AA01 AA04 AA07 BA12 CB01 DB02
Claims (20)
- 【請求項１】 基体上に任意方位で成長した磁性層と、
基体と磁性層の間に他の層（方位変換層）を挿入して前
記方位とは異なる方位で成長した磁性層とで構成され、
両磁性層の間の粒界を横切る経路の電気抵抗を、外部磁
界により制御してなる磁気抵抗素子。 - 【請求項２】 特に、基体との間に方位変換層を挟んだ
磁性層と挟まない磁性層のうちの一方が外部磁界に対し
て磁化回転し易く、他方が磁化回転し難いことを特徴と
する請求項１記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項３】 特に基体の表面層が、反強磁性を示す層
であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項４】 特に方位変換層が、基体表面の反強磁性
層と磁性層との間の磁気的な結合を断ち切ったことを特
徴とする請求項３記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項５】 特に一方の磁性層が、他方の磁性層の上
部に積層された電気絶縁層の一部を被覆して形成され、
他方の磁性層と側面で粒界接合したことを特徴とする請
求項１記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項６】 特に電気絶縁層が反強磁性体であること
を特徴とする請求項５記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項７】 特に基体の表面層が、反強磁性を示す層
であることを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項８】 特に素子の上部にさらに反強磁性層を積
層したことを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項９】 特に磁性層が遷移金属元素を含む酸化物
で構成されたことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗
素子。 - 【請求項１０】 特に遷移金属元素を含む酸化物の磁性
層が、スピネル型結晶構造をとる酸化物（[M1]Fe2O4）
で構成されたことを特徴とする請求項９記載の磁気抵抗
素子。ここで元素[M1]はFe,Co,Niの内の少なくとも一種
を示す。 - 【請求項１１】 特に遷移金属元素を含む酸化物の磁性
層が、ペロブスカイト型結晶構造をとる酸化物（[M2][M
3]O3）で構成されたことを特徴とする請求項９記載の磁
気抵抗素子。ここで元素[M2]は希土類元素およびアルカ
リ土類元素のうちの少なくとも一種、また元素[M3]はM
n,Fe,Co,Ni,Crの内の一種あるいは少なくとも一種を主
成分として含む混合元素を示す。 - 【請求項１２】 特に遷移金属元素を含む酸化物の磁性
層が、ルチル型結晶構造をとる酸化物（[M4]O2）で構成
されたことを特徴とする請求項９記載の磁気抵抗素子。
ここで元素[M4]はCr,Mn,V,Fe,Ir,Ruの内の少なくとも一
種を示す。 - 【請求項１３】 特に磁性層がセンダスト系合金（Fe-
[M5]）で構成されたことを特徴とする請求項１記載の磁
気抵抗素子。ここで元素[M5]はAl,Si,Ga,Ge,Ti,V,Zr,N
b,Hf,Ta,希土類元素、アルカリ土類元素の内の一種以上
からなる混合元素を示す。 - 【請求項１４】 特に磁性層がホイスラー系合金（[M6]
-Mn）で構成されたことを特徴とする請求項１記載の磁
気抵抗素子。ここで元素[M6]はCu,Ni,Pt,Pd,Sb,Sn,Alの
内の少なくとも二種からなる混合元素を示す。 - 【請求項１５】 特に基体が単結晶であり、磁性層およ
び方位変換層がエピタキシャル膜であることを特徴とす
る請求項１記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項１６】 特に単結晶基体が立方晶系の結晶格子
を持ち、表面の面方位が(110)面であることを特徴とす
る請求項１５記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項１７】 特に磁性層の面方位が(110)面であ
り、方位変換層を挿入した磁性層とそうでない磁性層の
面内方位が90度異なることを特徴とする請求項１６記載
の磁気抵抗素子。 - 【請求項１８】 特に方位変換層の結晶構造が蛍石構造
を持ち、(110)面の面方位で成長したことを特徴とする
請求項１７記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項１９】 請求項１〜１８のいずれかに記載の磁
気抵抗素子を用いて磁気信号の検知を行うことを特徴と
する磁気ヘッド。 - 【請求項２０】 請求項１〜１８のいずれかに記載の磁
気抵抗素子を用いて磁気信号の保存を行うことを特徴と
するメモリー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000150962A JP2001332781A (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 磁気抵抗素子およびそれを用いた磁気ヘッド、メモリー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000150962A JP2001332781A (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 磁気抵抗素子およびそれを用いた磁気ヘッド、メモリー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001332781A true JP2001332781A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18656590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000150962A Pending JP2001332781A (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 磁気抵抗素子およびそれを用いた磁気ヘッド、メモリー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001332781A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006161120A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Ulvac Japan Ltd | ホイスラー合金膜の成膜方法及びトンネル磁気抵抗素子 |
| JP2006269510A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Takashi Suemasu | スピン注入源デバイス及びその製造方法 |
| JP2008166507A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法、磁気メモリ、磁気ヘッド並びに磁気記録装置 |
| JP2008218641A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Tohoku Univ | トンネル磁気抵抗効果素子 |
| JP2009182129A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 |
| WO2010119928A1 (ja) * | 2009-04-16 | 2010-10-21 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 強磁性トンネル接合体とそれを用いた磁気抵抗効果素子並びにスピントロニクスデバイス |
| US7881024B2 (en) | 2006-01-13 | 2011-02-01 | Alps Electric Co., Ltd. | Tunnel-type magnetic detecting element and method of manufacturing the same |
| US9028909B2 (en) | 2008-01-30 | 2015-05-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive element and method of manufacturing the same |
| CN107004760A (zh) * | 2014-12-18 | 2017-08-01 | 英特尔公司 | 用于从原位沉积的磁性叠层制造自旋逻辑器件的方法 |
-
2000
- 2000-05-23 JP JP2000150962A patent/JP2001332781A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4541861B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2010-09-08 | 株式会社アルバック | ホイスラー合金膜の成膜方法 |
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| JPWO2010119928A1 (ja) * | 2009-04-16 | 2012-10-22 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 強磁性トンネル接合体とそれを用いた磁気抵抗効果素子並びにスピントロニクスデバイス |
| US8575674B2 (en) | 2009-04-16 | 2013-11-05 | National Institute For Materials Science | Ferromagnetic tunnel junction structure, and magneto-resistive element and spintronics device each using same |
| JP5586028B2 (ja) * | 2009-04-16 | 2014-09-10 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 強磁性トンネル接合体とそれを用いた磁気抵抗効果素子並びにスピントロニクスデバイス |
| CN107004760A (zh) * | 2014-12-18 | 2017-08-01 | 英特尔公司 | 用于从原位沉积的磁性叠层制造自旋逻辑器件的方法 |
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