JP2002150512A - 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型磁気ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Info

Publication number
JP2002150512A
JP2002150512A JP2000340637A JP2000340637A JP2002150512A JP 2002150512 A JP2002150512 A JP 2002150512A JP 2000340637 A JP2000340637 A JP 2000340637A JP 2000340637 A JP2000340637 A JP 2000340637A JP 2002150512 A JP2002150512 A JP 2002150512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
fixed
layers
free layer
laminated structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2000340637A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakatsu Hosomi
政功 細見
Eiji Makino
栄治 牧野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2000340637A priority Critical patent/JP2002150512A/ja
Priority to US10/169,632 priority patent/US20030062981A1/en
Priority to PCT/JP2001/009733 priority patent/WO2002039511A1/ja
Priority to CNB018046150A priority patent/CN1221041C/zh
Publication of JP2002150512A publication Critical patent/JP2002150512A/ja
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3263—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being symmetric, e.g. for dual spin valve, e.g. NiO/Co/Cu/Co/Cu/Co/NiO
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
    • H01F10/3272—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
    • H01F10/3277—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets by use of artificial ferrimagnets [AFI] only
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3227—Exchange coupling via one or more magnetisable ultrathin or granular films

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧＭＲ素子のＣＰＰ構成において、感度の向
上を図る。 【解決手段】 少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
転する自由層１と、固定層３と、この固定層３の磁化を
固定する反強磁性層４と、自由層１と固定層３との間に
介在される非磁性層２とが積層されたスピンバルブ構成
による積層構造部１０を有し、この積層構造部１０に対
し、そのほぼ積層方向、すなわち面方向と交叉例えば直
交する方向をセンス電流の通電方向とし、その自由層１
もしくは固定層３の少なくともいずれかを、膜厚１．９
ｎｍ以下の薄膜層によって分断して複数の異相界面が形
成された多層膜形態とすることによって伝導電子のスピ
ン依存性散乱を高めれ感度の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、いわゆるス
ピンバルブ構成による巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）
によって外部磁界の検出を行う磁気抵抗効果素子および
磁気抵抗効果型磁気ヘッドに係わる。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果素子による磁気センサー
や、これを感磁部とする磁気ヘッドは、大きな線形密度
で、例えば磁気記録媒体からの記録信号磁界を読み取る
変換器として、広く一般に用いられている。従来の通常
一般の磁気抵抗効果素子は、その抵抗が、素子の磁化方
向と素子中を流れるセンス電流の通電方向とのなす角度
の余弦の２乗に比例して変化する異方性磁気抵抗効果を
利用するものである。
【０００３】これに対し、最近では、センス電流の流れ
ている素子の抵抗変化が、非磁性層を介する磁性層間で
の伝導電子のスピン依存性と異層界面でのスピン依存性
散乱により発生する、ＧＭＲ効果、なかんずくスピンバ
ルブ効果による磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果素子
が用いられる方向にある。このスピンバルブ効果による
磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果素子は、異方性磁気
抵抗効果におけるよりも抵抗変化が大きく、感度の高い
磁気センサー、磁気ヘッドを構成することができる。
【０００４】ところで、磁気記録媒体における記録密度
が、５０Ｇｂ／ｉｎｃｈ2 程度までの記録密度において
は、センス電流を電気伝導層方向、異層界面方向とする
いわゆるＣＩＰ（Current In-Plane) 構成を採ることが
できるが、更に高記録密度化されて、例えば１００Ｇｂ
／ｉｎｃｈ2 が要求されてくると、トラック幅が０．１
μｍ程度が要求され、この場合、ＣＩＰ構成では、現在
の素子作製におけるパターニング技術として最新のドラ
イプロセスを利用しても、このような素子の形成に限界
があること、また、ＣＩＰ構成では、低抵抗化の必要性
から電流通路の断面積を大きくする必要があって、狭小
なトラック幅とすることに限界がある。
【０００５】これに対して巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子
において、その膜面に対して垂直方向にセンス電流を通
ずるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane) 構成に
よるＧＭＲ素子の提案がなされている。このＣＰＰ型の
ＧＭＲ素子としては、トンネル電流を利用したＴＭＲ素
子が検討され、最近ではスピンバルブ素子あるいは多層
膜型素子についての検討がなされている（例えば特表平
１１−５０９９５６号，特開２０００−２２８００４
号，特開２０００−２２８００４，第２４回日本応用磁
気学会講演概要集２０００，ｐ．４２７）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにＣＰＰ
構成のＧＭＲ素子は、膜面に垂直方向にセンス電流の通
電を行うものであることから、従来の膜面に沿う方向を
通電方向とするＣＩＰ構成のスピンバルブの膜構成への
適用では充分な感度が得られない。これは、ＣＩＰにお
いては、そのセンス電流が、主としてスピンバルブ型の
膜構成における電気伝導層や、その界面に平行に流れる
ことによって、その際に起こるスピン依存散乱による抵
抗変化を利用しているのに対して、ＣＰＰ構成とすると
きは、膜面に垂直方向を通電方向とすることからこの効
果が有効に働かないことに因る。
【０００７】これに対してスピンバルブ構成における自
由層を厚くすると、抵抗変化が改善されるという報告が
ある（上記日本応用磁気学会講演概要集参照）。しかし
ながら、伝導電子がスピンを保存できる距離には限界が
あることから、自由層を厚くすることによる改善を充分
に図ることができない。更に、磁気ヘッドとしての感度
を上げるには、自由層の飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積、Ｍ
ｓ×ｔの値を小さくする必要があることから、自由層の
膜厚を大きくすることのみでは、現状では本質的な解決
策となっていない。
【０００８】本発明者は、ＣＰＰ構成において、スピン
依存散乱が促進されるスピンバルブ膜構成を見出すに至
り、これに基き、感度の高い磁気抵抗効果素子を提供す
るものであり、これによって、例えばＭＲＡＭ（Magnet
ical Random Access Memory)用電磁変換素子への適用、
また、特に、例えば長時間の動画処理への適用に対する
高記録密度化、記録，再生ビットの微小化、したがって
この微小領域からの信号の読み出しを高感度に行うこと
ができる磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供するものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による磁気抵抗効
果素子は、少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回転す
る自由層と、固定層と、この固定層の磁化を固定する反
強磁性層と、自由層と固定層との間に介在される非磁性
層とが積層されたスピンバルブ構成による積層構造部を
有し、この積層構造部に対し、そのほぼ積層方向、すな
わち面方向と交叉例えば直交する方向をセンス電流の通
電方向とする磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であっ
て、その自由層もしくは固定層の少なくともいずれか
を、膜厚１．９ｎｍ以下の薄膜層によって分断して複数
の異相界面が形成された多層膜形態とするものである。
【００１０】また、本発明による磁気抵抗効果素子は、
上述した積層構造部において、その自由層もしくは固定
層の少なくともいずれかを、粒子径が１．９ｎｍ以下が
望まれる異相粒子分散された構成とするものである。
【００１１】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドは、上述した各本発明による磁気抵抗効果素子を感
磁部とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド構成によるもので
ある。
【００１２】上述したように、本発明による磁気抵抗抵
抗効果素子（ＧＭＲ素子）あるいはこのＧＭＲ素子によ
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドによれば、抵抗変化率の向
上が図られた。これは、本発明構成においては、スピン
バルブ構成における自由層あるいは固定層において、薄
膜層による分断した多層膜形態としていわば複数の異相
界面を形成するとか、異相粒子を存在させた構成とした
ことにより、そのほぼ積層方向に流れるセンス電流によ
る伝導電子に関するスピン依存散乱が促進されることに
より抵抗変化率の向上を図るものである。
【００１３】尚、上述した異相界面を形成するための挿
入薄膜層の層数は、これが多いほど、スピン依存散乱の
確率が増大することから、良好な特性を示すが、実際
は、全膜厚に限界があること、および成膜可能な薄膜限
界があることから挿入される薄膜層の総数は１０層程度
となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明による磁気抵抗効果素子
（ＧＭＲ素子）は、スピンバルブ構成による膜面方向と
交叉例えば直交する方向をセンス電流の通電方向とする
構成（本発明において、この交叉方向のセンス電流の通
電形態をＣＰＰ構成という）のＧＭＲである。
【００１５】本発明によるＧＭＲ素子は、例えば図１
Ａ，Ｂおよび図２Ａ，Ｂにそれぞれ基本的構造を示すス
ピンバルブ構成を採ることができる。例えば図１Ａにそ
の基本構成を示すように、対向する第１および第２の電
極層３１および３２間に、それぞれ導電性を有する自由
層１、非磁性層２、固定層３、反磁性層４との積層構造
を有するスピンバルブ構成や、図１Ｂに基本構成を示す
ように、その固定層３が、磁性層３ａと非磁性介在層３
ｂと磁性層３ａとが積層された構成によるいわゆる積層
フェリ層構成とされるシンセティック型構成とすること
ができる。またこれら構成においてその積層方向を上下
反転させた構造とすることもできる。そして、第１およ
び第２の電極層間に、センス電流の通電を行ってＣＰＰ
構成とするものである。
【００１６】更に、あるいは図２ＡおよびＢにそれぞれ
基本構成を示すように、出力の増大化を図って、それぞ
れ図１Ａおよび図１Ｂの構成による対のスピンバルブ構
成が第１および第２の電極層３１および３２間に設けら
れたたいわゆるデュアルスピンバルブ構成とすることが
できる。すなわち、これらにおいては、それぞれ自由層
１を介してその両側に第１および第２の非磁性層２Ａお
よび２Ｂ、第１および第２の固定層３Ａおよび３Ｂ、第
１および第２の反強磁性層４Ａおよび４Ｂが配置された
構成とすることができる。この場合においても、第１お
よび第２の電極層間に、センス電流の通電を行ってＣＰ
Ｐ構成とするものである。
【００１７】［第１の実施形態］この実施形態において
は、図１Ａの基本構成による場合で、図３Ａに模式的断
面図を示すように、自由層１と、非磁性層２と、固定層
３と、反強磁性層４との積層構造を基本構成とする積層
構造部１０を有して成り、その自由層１が厚さ方向に、
厚さ１．９ｎｍ以下で単原子層以上の、一層以上の薄膜
層１１によって、複数層に分断して各層間により複数の
異相界面を形成した構成とする。また、この実施形態に
おいて、例えば図３Ｂに模式的断面図を示すように、図
１Ｂの基本構成とし、その固定層３が磁性層３ａと非磁
性介在層層３ｂとによるいわゆる積層フェリ層構成とし
たシンセティックフェリ型構成とすることができる。図
３Ｂにおいては、自由層１を分断する薄膜層１１が４層
構造とされた構成を示している。図３Ｂにおいて図３Ａ
と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【００１８】［第２の実施形態］この実施形態において
は、図２Ａのデュアルスピンバルブ型とした場合で、図
４Ａに模式的断面図を示すように、自由層１を挟んでそ
の両側に、非磁性層２Ａおよび２Ｂ、固定層３Ａおよび
３Ｂ、反強磁性層４Ａおよび４Ｂが配置される構成にお
いて、その自由層１が厚さ方向に、厚さ１．９ｎｍ以下
で単原子層以上の、一層以上の薄膜層１１によって、複
数層に分断して各層間により複数の異相界面を形成した
構成とする。また、この実施形態において、例えば図４
Ｂに模式的断面図を示すように、図２Ｂで示した基本構
成として、固定層３が磁性層３ａと非磁性介在層３ｂと
による積層フェリ層構成としたいわゆるシンセティック
フェリ型構成とすることができる。図４Ｂにおいて図４
Ａと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略
する。
【００１９】［第３の実施形態］この実施形態において
は、図１Ａの基本構成による場合で、図５Ａに模式的断
面図を示すように、自由層１と、非磁性層２と、固定層
３と、反強磁性層４との積層を基本構成とする積層構造
部１０を有して成り、その固定層３が厚さ方向に、厚さ
１．９ｎｍ以下で単原子層以上の、一層以上の薄膜層１
２によって、複数層に分断して各層間により複数の異相
界面を形成した構成とする。また、この実施形態におい
て、例えば図５Ｂに模式的断面図を示すように、図１Ｂ
の基本構成とし、その固定層３が磁性層３ａと非磁性介
在層層３ｂとによるいわゆる積層フェリ層構成としたシ
ンセティックフェリ型構成とすることができる。この場
合、磁性層３ａがその厚さ方向に、厚さ１．９ｎｍ以下
で単原子層以上の、一層以上の薄膜層１２によって、複
数層に分断して各層間により複数の異相界面を形成した
構成とする。図５Ｂにおいて図５Ａと対応する部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２０】［第４の実施形態］この実施形態において
は、図２Ａのデュアルスピンバルブ型とした場合で、図
６Ａに模式的断面図を示すように、自由層１を挟んでそ
の両側に、非磁性層２Ａおよび２Ｂ、固定層３Ａおよび
３Ｂ、反強磁性層４Ａおよび４Ｂが配置される構成にお
いて、その固定層３が厚さ方向に、厚さ１．９ｎｍ以下
で単原子層以上の、一層以上の薄膜層１２によって、複
数層に分断して各層間により複数の異相界面を形成した
構成とする。また、この実施形態において、例えば図６
Ｂに模式的断面図を示すように、図２Ｂの基本構成とし
て、固定層１が磁性層３ａと非磁性介在層３ｂとによる
積層フェリ層構成としたシンセティックフェリ型構成と
することができる。この場合、例えば両固定層３Ａおよ
び３Ｂの各磁性層３ａがその厚さ方向に、厚さ１．９ｎ
ｍ以下で単原子層以上の、一層以上の薄膜層１２によっ
て、複数層に分断して各層間により複数の異相界面を形
成した構成とする。図６Ｂにおいて図６Ａと対応する部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２１】［第５の実施形態］この実施形態において
は、図１Ａの基本構成による場合で、図７Ａに模式的断
面図を示すように、自由層１と、非磁性層２と、固定層
３と、反強磁性層４との積層を基本構成とする積層構造
部１０を有して成り、その自由層１が厚さ方向に、粒子
径が１．９ｎｍ以下で単原子粒子以上の異相粒子１３が
分散された構成、この例では層状に分散しされた構成と
する。また、この実施形態において、例えば図７Ｂに模
式的断面図を示すように、図１Ｂの基本構成とし、その
固定層３が磁性層３ａと非磁性介在層３ｂとによる積層
フェリ層構成としたシンセティックフェリ型構成とする
ことができる。図７Ｂにおいて図７Ａと対応する部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２２】［第６の実施形態］この実施形態において
は、図２Ａのデュアルスピンバルブ型とした場合で、図
８Ａに模式的断面図を示すように、自由層１を挟んでそ
の両側に、非磁性層２Ａおよび２Ｂ、固定層３Ａおよび
３Ｂ、反強磁性層４Ａおよび４Ｂが配置される構成にお
いて、その自由層１の厚さ方向に、粒子径が１．９ｎｍ
以下で単原子粒子以上の異相粒子１３が分散された構
成、この例では層状に分散された構成とする。また、こ
の実施形態において、例えば図８Ｂに模式的断面図を示
すように、図１Ｂの基本構成とし、その固定層３が磁性
層３ａと非磁性介在層層３ｂとによる積層フェリ層構成
としたシンセティックフェリ型構成とすることができ
る。図８Ｂにおいて図８Ａと対応する部分には同一符号
を付して重複説明を省略する。
【００２３】［第７の実施形態］この実施形態において
は、図１Ａの基本構成による場合で、図９Ａに模式的断
面図を示すように、自由層１と、非磁性層２と、固定層
３と、反強磁性層４との積層を基本構成とする積層構造
部１０を有して成り、その固定層３が厚さ方向に、粒子
径１．９ｎｍ以下で単原子粒子層以上の異相粒子１４が
分散された構成、この例ではこの例では層状に分散され
た構成とする。また、この実施形態において、例えば図
９Ｂに模式的断面図を示すように、図１Ｂの基本構成と
し、その固定層３が磁性層３ａと非磁性介在層層３ｂと
による積層フェリ層構成としたシンセティックフェリ型
構成とすることができる。この場合は、その磁性層３ａ
において、上述したと同様に、その厚さ方向に、粒子径
１．９ｎｍ以下で単原子粒子層以上の異相粒子１４が分
散された構成、この例ではこの例では層状に分散された
構成とする。図９Ｂにおいて図９Ａと対応する部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２４】［第８の実施形態］この実施形態において
は、図２Ａのデュアルスピンバルブ型とした場合で、図
１０Ａに模式的断面図を示すように、自由層１を挟んで
その両側に、非磁性層２Ａおよび２Ｂ、固定層３Ａおよ
び３Ｂ、反強磁性層４Ａおよび４Ｂが配置される構成に
おいて、その固定層３が厚さ方向に、粒子径１．９ｎｍ
以下で単原子粒子層以上の異相粒子１４が分散された構
成、この例ではこの例では層状に分散された構成とす
る。また、この実施形態において、例えば図１０Ｂに模
式的断面図を示すように、図２Ｂの基本構成として、固
定層３Ａおよび３Ｂが磁性層３ａと非磁性介在層３ｂと
による積層フェリ層構成としたシンセティックフェリ型
構成とすることができる。この場合、例えば両固定層３
Ａおよび３Ｂの各磁性層３ａがその厚さ方向に、粒子径
１．９ｎｍ以下で単原子粒子層以上の異相粒子１４が分
散された構成、この例ではこの例では層状に分散された
構成とする。図１０Ｂにおいて図１０Ａと対応する部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２５】上述した異相界面を形成する薄膜１１およ
び１２、異相粒子１３および１４は、それぞれ対応する
自由層および固定層の構成材料によることもできるが、
これらと異なる材料、殊に非磁性材料によって構成する
ことが好ましい。
【００２６】例えば、自由層１は、通常、Ｃｏ、ＣｏＦ
ｅ合金、Ｎｉ、ＮｉＦｅ合金をベースとする材料で構成
されている。この自由層１内に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏやこれらの１以上の
合金によって、更にあるいはそれらの酸化物、窒化物を
自由層１内に薄膜としてあるいは粒状化することによっ
て形成することができる。
【００２７】また、固定層３についても上記材料を用い
て、異相界面を形成する薄膜、異相粒子を構成すること
ができる。また、自由層および固定層のいずれにおいて
も、上記材料を用いて、自由層および固定層を多層化さ
れた積層フェリ構造にすることによって、スピン依存散
乱が促進され、抵抗変化量が飛躍的に増加することが判
明した。
【００２８】本発明によるＧＭＲ素子は、図１１に模式
的斜視図を示すように、積層構造部１０を挟んでその両
側に、積層構造部１０の面方向に自由層の安定化を図る
ためのバイアス磁界ＨB を印加する着磁された硬磁性層
２１が配置され、積層構造部１０の積層方向にセンス電
流Ｉｓを通電する構成とされる。
【００２９】そして、積層構造部１０に対して、センス
電流Ｉｓおよびバイアス磁界ＨB と垂直方向に外部磁界
すなわち検出磁界Ｈが印加され、この外部磁界による抵
抗変化をセンス電流によって電気的出力として取り出
す。
【００３０】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド２２は、図１２に示すように、例えば対の磁気シー
ルド兼電極層２３および２４間に積層構造部１０および
バイアス硬磁性層２１が配置され、磁気シールド兼電極
層２３および２４間にＡｌ2Ｏ3 等の絶縁層２５が充填
されて成る。そして、この積層構造部１０、すなわちＧ
ＭＲ素子２０は、その自由層１が、磁気シールド兼電極
層２３および２４間のほぼ中央に位置するように配置
し、同様にこの中央位置に、この自由層１に対してバイ
アス磁界を印加する着磁がなされた硬磁性層２１が配置
される。
【００３１】例えばシングルスピンバルブ構成において
は、この自由層１が、例えば図３、図５、図７および図
９に示すように、積層構造部１０の両面のいずれか一方
（各図においては、上方）に片寄って配置されることか
ら、この自由層１が片寄って配置される側において、図
示しないが、積層構造部１０と磁気シールド兼電極層
（例えば磁気シールド兼電極層２４）との間に導電性を
有する非磁性層３３の配置がなされて、自由層１が磁気
シールド兼電極層２３および２４間のほぼ中央に位置す
るように配置する。
【００３２】そして、この磁気ヘッドにおいては、その
感磁部すなわち積層構造部１０を磁気光記録媒体との対
接ないしは対向面、例えば浮上型磁気ヘッドにおいては
そのＡＢＳ（Air Bearing Surface)すなわち前方面２６
に臨んで配置形成される。しかしながら、積層構造部１
０を、前方面２６より奥行き方向に後退した位置に配置
して前方面２６に臨んで磁束導入層を配置して、磁気記
録媒体からの記録情報による磁界を導入する構成とする
こともできる。
【００３３】また、図１２においては、磁気シールド兼
電極層２３および２４を用いた構成を示したが、電極と
磁気シールド層とを別構成にして重ね合わせた構成とす
ることもできる。
【００３４】次に、本発明によるＧＭＲ素子の実施例を
挙げて説明する。 ［実施例１］この実施例においては、積層構造部１０
を、Ｔａ５／ＰｔＭｎ２０／ＣｏＦｅ２／Ｒｕ０．９／
ＣｏＦｅ２／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ６／Ｔａ５（各数値は各
層の厚さ（ｎｍ）を表示する。以下同様の表示方法とす
る。）の構成、すなわち、厚さ５ｎｍのＴａによる下地
層上に、厚さ２０ｎｍのＰｔＭｎによる反強磁性層、厚
さ２ｎｍのＣｏＦｅと厚さ０．９ｎｍのＲｕと厚さ２ｎ
ｍのＣｏＦｅによる固定層、厚さ３ｎｍのＣｕよりなる
非磁性層、厚さ６ｎｍのＣｏＦｅによる自由層、厚さ５
ｎｍのＴａによるキャップ層が順次積層されたシンセテ
ィックフェリ型のシングルスピンバルブ構成を基本構成
とした。この構成において、その６ｎｍのＣｏＦｅによ
る自由層を、２ｎｍの厚さ毎に、厚さ１．９ｎｍのＣｕ
による薄膜を挿入することによって分断して、この自由
層中に、異相界面が形成された構成とした。すなわち、
その自由層をＣｏＦｅ２／Ｃｕ１．９／ＣｏＦｅ２／Ｃ
ｕ１．９／ＣｏＦｅ２の積層構造とした。この構成によ
る積層構造部１０を、１０ｋＯｅの磁場中で、２７０℃
で４時間のアニールを施した。この積層構造部の両面
に、厚さ３００ｎｍのＣｕの電極層を成膜した。そし
て、この積層構造部１０を、０．１μｍ×０．１μｍサ
イズにパターニングした。
【００３５】［実施例２］〜［実施例１９］実施例１と
同様の構成によるものの、自由層の構成を表１に示すよ
うに変更した。
【００３６】［比較例１］実施例１と同様の構成による
ものの、自由層の構成を厚さ６ｎｍのＣｏＦｅのみによ
る構成とした。
【００３７】［比較例２］実施例１と同様の構成による
ものの、自由層の構成を表１に示すように変更した。
【００３８】上述した実施例１〜実施例１９と、比較例
１および比較例２の各積層構造部について、それぞれ両
電極間に１０ｍＡの電流を通電して素子抵抗と抵抗変化
の測定を行った。これらの測定結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】表１から明らかなように、厚さ１．９ｎｍ
以下の薄膜によって自由層を厚さ方向に分断して異相界
面を形成した本発明によれば、その抵抗変化を目標値
０．５Ω以上とすることができる。そして、この自由層
の厚さを分断する薄膜の厚さは単原子層以上とすること
によって抵抗変化増加の効果が得られることを確認でき
た。
【００４１】［実施例２０］この例では、デュアルスピ
ンバルブ構成によるシンセティックフェリ型構造とした
場合で、この場合、Ｔａ５／ＰｔＭｎ２０／ＣｏＦｅ２
／Ｒｕ０．９／ＣｏＦｅ２／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ１／Ｎｉ
Ｆｅ６／ＣｏＦｅ１／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ２／Ｒｕ０．９
／ＣｏＦｅ２／ＰｔＭｎ２０／Ｔａ５とした。すなわ
ち、厚さ５ｎｍのＴａによる下地層上に、厚さ２０ｎｍ
のＰｔＭｎによる反強磁性層、厚さ２ｎｍのＣｏＦｅと
厚さ０．９ｎｍのＲｕと厚さ２ｎｍのＣｏＦｅによる固
定層、厚さ３ｎｍのＣｕによる非磁性層、厚さ１ｎｍの
ＣｏＦｅと厚さ６ｎｍのＮｉＦｅと厚さ１ｎｍのＣｏＦ
ｅによる自由層、厚さ３ｎｍのＣｕによる非磁性層、厚
さ２ｎｍのＣｏＦｅと厚さ０．９ｎｍのＲｕと厚さ２ｎ
ｍのＣｏＦｅによる固定層、厚さ２０ｎｍのＰｔＭｎに
よる反強磁性層、厚さ５ｎｍのＴａによるキャップ層が
順次積層されたシンセティックフェリ型のデュアルスピ
ンバルブ構成とした。
【００４２】そして、その自由層における厚さ６ｎｍの
ＮｉＦｅの部分において、その厚さ方向に、厚さ１．２
ｎｍのＡｇによる薄膜を挿入して、ＮｉＦｅ２／Ａｇ
１．２／ＮｉＦｅ２／Ａｇ１．２／ＮｉＦｅ２とした。
これを１０ｋＯｅの磁場中で、２９０℃で４時間のアニ
ールを施して、Ａｇの凝縮、すなわち、表面張力による
球状化を発生させ、これによってＡｇ粒状体を自由層中
に形成した。この積層構造部の両面に、厚さ３００ｎｍ
のＣｕ電極層を成膜した。そして、この積層構造部１０
を、０．１μｍ×０．１μｍサイズにパターニングし
た。
【００４３】［実施例２１］〜［実施例２７］実施例２
０と同様の構成によるものの、自由層の構成を表２に示
すように変更した。
【００４４】［比較例３］実施例２０と同様の構成によ
るものの、自由層の構成を厚さ６ｎｍのＣｏＦｅのみに
よる構成とした。
【００４５】［比較例４］実施例２０と同様の構成によ
るものの、自由層の構成を表２に示すように変更した。
【００４６】上述した実施例２０〜実施例２７と、比較
例３および比較例４の各積層構造部について、それぞれ
両電極間に１０ｍＡの電流を通電して素子抵抗と抵抗変
化の測定を行った。これらの測定結果と、各例で発生し
た粒子の直径とを表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】表２から明らかなように、粒径１．９ｎｍ
以下の異相粒子が自由層に分散された本発明によれば、
その抵抗変化を目標値０．５Ω以上とすることができ
る。そして、この異相粒子径は、単原子粒子径とするこ
とができる。
【００４９】［実施例２８］この例においても、デュア
ルスピンバルブ構成によるシンセティックフェリ型構造
とした場合で、この場合、Ｔａ５／ＩｒＭｎ２０／Ｃｏ
Ｆｅ４／Ｒｕ０．９／ＣｏＦｅ４／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ６
／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ４／Ｒｕ０．９／ＣｏＦｅ４／Ｉｒ
Ｍｎ２０／Ｔａ５とした。すなわち、厚さ５ｎｍのＴａ
による下地層上に、厚さ２０ｎｍのＩｒＭｎによる反強
磁性層、厚さ４ｎｍのＣｏＦｅと厚さ０．９ｎｍのＲｕ
と厚さ４ｎｍのＣｏＦｅによる固定層、厚さ３ｎｍのＣ
ｕによる非磁性層、厚さ６ｎｍのＣｏＦｅによる自由
層、厚さ３ｎｍのＣｕによる非磁性層、厚さ４ｎｍのＣ
ｏＦｅと厚さ０．９ｎｍのＲｕと厚さ４ｎｍのＣｏＦｅ
による固定層、厚さ２０ｎｍのＩｒＭｎによる反強磁性
層、厚さ５ｎｍのＴａによるキャップ層が順次積層され
たシンセティックフェリ型のデュアルスピンバルブ構成
とした。
【００５０】そして、その固定層の成膜においてその各
厚さ４ｎｍのＣｏＦｅの部分に厚さ１．９ｎｍのＣｕに
よる薄膜を挿入成膜して、ＣｏＦｅ２／Ｃｕ１．９／Ｃ
ｏＦｅ２／Ｒｕ０．９／ＣｏＦｅ２／Ｃｕ１．９／Ｃｏ
Ｆｅ２の固定層とした。
【００５１】このようにして形成した積層構造部を１０
ｋＯｅの磁場中で、２７０℃、４時間のアニールをし
た。
【００５２】この積層構造部の両面のＣｕ層上に厚さ３
００ｎｍのＣｕ電極層を成膜した。そして、この積層構
造部１０を、０．１μｍ×０．１μｍサイズにパターニ
ングした。
【００５３】［実施例２９］〜［実施例４６］ 実施例２８と同様の構成によるものの、固定層の構成を
表３に示すように変更した。
【００５４】［比較例５］および［比較例６］ 実施例２８と同様の構成によるものの、固定層の構成を
表３に示すように変更した。
【００５５】上述した実施例２８〜実施例４６と、比較
例５および比較例６の各積層構造部について、それぞれ
両電極間に１０ｍＡの電流を通電して素子抵抗と抵抗変
化の測定を行った。これらの測定結果を表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】表３から明らかなように、本発明構成によ
れば抵抗変化量を目標値０．５Ω以上とすることができ
る。そして、この自由層の厚さを分断する薄膜の厚さは
単原子層以上とすることによって抵抗変化増加の効果が
得られることを確認できた。 ［実施例４７］この例においては、シングルスピンバル
ブ構成によるシンセティックフェリ型構造とした場合
で、この場合、Ｔａ５／ＰｔＭｎ２０／ＣｏＦｅ４／Ｒ
ｕ０．９／ＣｏＦｅ４／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ６／Ｔａ５と
した。そして、その固定層の一部であるＣｏＦｅ４／Ｒ
ｕ０．９／ＣｏＦｅ４の部分において、この固定層の成
膜途中に、１ｎｍのＣｕによる薄膜層を挿入するように
成膜した。
【００５８】この積層構造部を、１０ｋＯｅの磁場中
で、２９０℃で４時間のアニールを行った。そして、こ
の積層構造部の両面に、厚さ３００ｎｍのＣｕによる電
極層を形成した。この積層構造部を、０．１μｍ×０．
１μｍサイズにパターニングした。
【００５９】［実施例４８］〜［実施例５１］ 実施例４７と同様の構成によるものの、固定層の構成を
表４に示すように変更した。
【００６０】［比較例７］および［比較例８］ 実施例４７と同様の構成によるものの、固定層の構成を
表４に示すように変更した。
【００６１】上述した実施例４７〜実施例５１と、比較
例７および比較例８の各積層構造部について、それぞれ
両電極間に１０ｍＡの電流を通電して素子抵抗と抵抗変
化の測定を行った。これらの測定結果を表４に示す。
【００６２】
【表４】
【００６３】このように、固定層において、その積層フ
ェリを多層化しても、結果的に同様にの効果が生じるこ
とが分かった。
【００６４】上述したように、本発明によれば、多層化
による直接的なＭＲ比の増大だけでなく、素子の抵抗値
Ｒを大きくできたことによって抵抗変化ｄＲの増大化が
図られる。すなわち、磁気抵抗比（ＭＲ比）は、伝導電
子のスピン依存性散乱によって増大するが、このＭＲ比
は、ｄＲ／Ｒ＝ＭＲ比であることから、ＭＲ比が決まれ
ば、素子の抵抗値Ｒを、分断する薄膜、分散する異相粒
子の存在によって高めることによって抵抗の変化量ｄＲ
の増大化が図られることになる。
【００６５】上述したように、本発明によれば、ＣＰＰ
構成としたことによって、微細化が図られることによっ
て、本発明によるＧＭＲ素子を感磁部として構成した本
発明による磁気ヘッドは、トラック幅の縮小化が図られ
ることによって高記録密度化が図られ、例えば１００Ｇ
ｂ／ｉｎｃｈ2 に及ぶ記録に対する再生ヘッドを構成す
ることが可能となるものである。
【００６６】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドは、これに例えば磁気誘導型の例えば薄膜記録磁気
ヘッドを積層して一体構造とすることによって記録再生
磁気ヘッドとして構成することもできるものである。
【００６７】尚、本発明によるＧＭＲ素子およびこれに
よる磁気ヘッドは、上述した例に限られず種々の構成に
変更することができることはいうまでもない。
【００６８】
【発明の効果】上述したように、本発明構成において
は、スピンバルブ構成における自由層あるいは固定層に
おいて、薄膜層による分断した多層膜形態としていわば
複数の異相界面を形成するとか、異相粒子を存在させた
構成としたことにより、ＣＰＰ型構成における積層方向
のセンス電流による伝導電子に関するスピン依存散乱を
大きくすることができ、ＭＲ比を高めることができる。
また、この所定のＭＲ比において、スピンバルブ構成に
おける抵抗値が高められることにより抵抗変化の向上が
図られることから、そのスピンバルブにおける外部磁界
の検出出力を高めることができる。したがって、本発明
による磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、磁気記録
媒体からの記録情報に基く信号磁界の再生出力の増大化
を図ることができるものである。
【００６９】また、本発明構成によれば、ＣＰＰ構成と
したことによって、微細化が図られることによって、本
発明によるＧＭＲ素子を感磁部として構成した本発明に
よる磁気ヘッドは、トラック幅の縮小化が図られること
によって高記録密度再生が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の一例の基本的構成図である。
【図２】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の他の一例の基本的構成図である。
【図３】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の実施形態の模式的断面図である。
【図４】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の実施形態の模式的断面図である。
【図５】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の実施形態の模式的断面図である。
【図６】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の実施形態の模式的断面図である。
【図７】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の実施形態の模式的断面図である。
【図８】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の実施形態の模式的断面図である。
【図９】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素子
の実施形態の模式的断面図である。
【図１０】ＡおよびＢは、本発明による磁気抵抗効果素
子の実施形態の模式的断面図である。
【図１１】本発明による磁気抵抗効果素子の一例の概略
斜視図である。
【図１２】本発明による磁気抵抗効果型ヘッドの一例の
概略斜視図である。
【符号の説明】
１・・・自由層、２・・・非磁性層、３・・・固定層、
３ａ・・・磁性層、３ｂ・・・非磁性介在層、４・・・
反強磁性層、１０・・・積層構造部、１１，１２・・・
薄膜層、１３，１４・・・異相粒子、２０・・・磁気抵
抗効果素子（ＧＭＲ素子）、２１・・・硬磁性層、２２
・・・磁気ヘッド、２３、２４・・・磁気シールド兼電
極層、２５・・・絶縁層、２６・・・前方面、３１・・
・第１の電極層、３２・・・第２の電極層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AC01 AD55 AD63 AD65 5D034 BA03 BA05 CA08 5E049 AC05 BA12 BA16 DB12 DB18 DB20

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記自由層が、膜厚方向に、膜厚が１．９ｎｍ以下の薄
    膜層によって分断された多層膜形態として複数の異相界
    面が形成されて成ることを特徴とする磁気抵抗効果素
    子。
  2. 【請求項２】 上記積層構造部が、上記自由層を挟んで
    その両面に、第１および第２の固定層と、これら第１お
    よび第２固定層の磁化を固定する第１および第２の反強
    磁性層と、上記自由層と上記各第１および第２の固定層
    との間に介在される第１および第２の非磁性層とが積層
    された積層構造部を有することを特徴とする請求項１に
    記載の磁気抵抗効果素子。
  3. 【請求項３】 少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記固定層が、膜厚方向に、膜厚が１．９ｎｍ以下の薄
    膜層に分断された多層膜形態として複数の異相界面が形
    成されて成ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  4. 【請求項４】 上記積層構造部が、上記自由層を挟んで
    その両面に、第１および第２の固定層と、これら固定層
    の磁化を固定する第１および第２の反強磁性層と、上記
    自由層と上記各第１および第２の固定層との間に介在さ
    れる第１および第２の非磁性層とが積層された積層構造
    部を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗
    効果素子。
  5. 【請求項５】 少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記自由層が、該自由層内に異相粒子が分散された構成
    とされたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  6. 【請求項６】 上記積層構造部が、上記自由層を挟んで
    その両面に、第１および第２の固定層と、これら固定層
    の磁化を固定する第１および第２の反強磁性層と、上記
    自由層と上記各第１および第２の固定層との間に介在さ
    れる第１および第２の非磁性層とが積層された積層構造
    部を有することを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗
    効果素子。
  7. 【請求項７】 上記異相粒子が、１．９ｎｍ以下の粒子
    径を有することを特徴とする請求項５または６に記載の
    磁気抵抗素子。
  8. 【請求項８】 少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記固定層が、該自由層内に異相粒子が分散された構成
    とされたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  9. 【請求項９】 上記積層構造部が、上記自由層を挟んで
    その両面に、第１および第２の固定層と、これら固定層
    の磁化を固定する第１および第２の反強磁性層と、上記
    自由層と上記各第１および第２の固定層との間に介在さ
    れる第１および第２の非磁性層とが積層された積層構造
    部を有することを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗
    効果素子。
  10. 【請求項１０】 上記異相粒子が、１．９ｎｍ以下の粒
    子径を有することを特徴とする請求項８または９に記載
    の磁気抵抗効果素子。
  11. 【請求項１１】 磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
    その感磁部が、少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記自由層が、膜厚方向に、膜厚が１．９ｎｍ以下の薄
    膜層によって分断された多層膜形態として複数の異相界
    面が形成されて成ることを特徴とする磁気抵抗効果型磁
    気ヘッド。
  12. 【請求項１２】 上記積層構造部が、上記自由層を挟ん
    でその両面に、第１および第２の固定層と、これら固定
    層の磁化を固定する第１および第２の反強磁性層と、上
    記自由層と上記各第１および第２の固定層との間に介在
    される第１および第２の非磁性層とが積層された積層構
    造部を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
  13. 【請求項１３】 磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
    その感磁部が、少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記固定層が、膜厚方向に、膜厚が１．９ｎｍ以下の薄
    膜層に分断された多層膜形態として複数の異相界面が形
    成されて成ることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッ
    ド。
  14. 【請求項１４】 上記積層構造部が、上記自由層を挟ん
    でその両面に、第１および第２の固定層と、これら固定
    層の磁化を固定する第１および第２の反強磁性層と、上
    記自由層と上記各第１および第２の固定層との間に介在
    される第１および第２の非磁性層とが積層された積層構
    造部を有することを特徴とする請求項１２に記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
  15. 【請求項１５】 磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
    その感磁部が、少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記自由層が、該自由層内に異相粒子が分散された構成
    とされたことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  16. 【請求項１６】 上記積層構造部が、上記自由層を挟ん
    でその両面に、第１および第２の固定層と、これら固定
    層の磁化を固定する第１および第２の反強磁性層と、上
    記自由層と上記各第１および第２の固定層との間に介在
    される第１および第２の非磁性層とが積層された積層構
    造部を有することを特徴とする請求項１５に記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
  17. 【請求項１７】 上記異相粒子が、１．９ｎｍ以下の粒
    子径を有することを特徴とする請求項１５または１６に
    記載の磁気抵抗素子。
  18. 【請求項１８】 磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
    その感磁部が、少なくとも、外部磁界に応じて磁化が回
    転する自由層と、固定層と、該固定層の磁化を固定する
    反強磁性層と、上記自由層と上記固定層との間に介在さ
    れる非磁性層とが積層された積層構造部を有し、 該積層構造部に対し、そのほぼ積層方向をセンス電流の
    通電方向とする磁気抵抗効果素子であって、 上記固定層が、該自由層内に異相粒子が分散された構成
    とされたことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  19. 【請求項１９】 上記積層構造部が、上記自由層を挟ん
    でその両面に、第１および第２の固定層と、これら固定
    層の磁化を固定する第１および第２の反強磁性層と、上
    記自由層と上記各第１および第２の固定層との間に介在
    される第１および第２の非磁性層とが積層された積層構
    造部を有することを特徴とする請求項１５に記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
  20. 【請求項２０】 上記異相粒子が、１．９ｎｍ以下の粒
    子径を有することを特徴とする請求項１８または１９に
    記載の磁気抵抗素子。
JP2000340637A 2000-11-08 2000-11-08 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型磁気ヘッド Abandoned JP2002150512A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000340637A JP2002150512A (ja) 2000-11-08 2000-11-08 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型磁気ヘッド
US10/169,632 US20030062981A1 (en) 2000-11-08 2001-11-07 Magnetoresistance effect element and magnetoresistance effect type magnetic head
PCT/JP2001/009733 WO2002039511A1 (fr) 2000-11-08 2001-11-07 Element a effet de magnetoresistance et tete magnetique de type a effet de magnetoresistance
CNB018046150A CN1221041C (zh) 2000-11-08 2001-11-07 磁致电阻效应元件和磁致电阻效应型磁头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000340637A JP2002150512A (ja) 2000-11-08 2000-11-08 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002150512A true JP2002150512A (ja) 2002-05-24

Family

ID=18815512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000340637A Abandoned JP2002150512A (ja) 2000-11-08 2000-11-08 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20030062981A1 (ja)
JP (1) JP2002150512A (ja)
CN (1) CN1221041C (ja)
WO (1) WO2002039511A1 (ja)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129801A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Sony Corp 磁気記憶素子及び磁気メモリ
JP2005244237A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Headway Technologies Inc 磁気抵抗効果素子およびその製造方法
JP2007059927A (ja) * 2002-03-28 2007-03-08 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置
JP2007095186A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び複合型磁気ヘッド
US7268978B2 (en) 2004-06-21 2007-09-11 Alps Electric Co., Ltd. Self-pinned magnetic detecting element
US7268983B2 (en) 2004-06-21 2007-09-11 Alps Electric Co., Ltd. Magnetic sensing device with multilayered pinned magnetic layer having magnetostriction-enhancing layer
US7301733B1 (en) 2002-03-28 2007-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic reproducing apparatus, and magnetic memory
US7310208B2 (en) 2004-06-21 2007-12-18 Alps Electric Co., Ltd. Magnetoresistive sensor containing self-pinned layer containing a plurality of magnetic sublayers with magnetostriction-enhancing layer made of a nonmagnetic material
JP2009004784A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Headway Technologies Inc 交換結合膜およびこれを用いた磁気抵抗効果素子、並びに磁気抵抗効果素子の製造方法
US7480122B2 (en) 2005-03-02 2009-01-20 Tdk Corporation Magnetic detecting device having free layer or pinned layer formed by lamination of magnetic alloy and Cu layer and method of manufacturing magnetic detecting device
US7623323B2 (en) 2004-09-24 2009-11-24 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetoresistive head and read/write separation-type magnetic head
JP2009290225A (ja) * 2009-07-24 2009-12-10 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子，および磁気抵抗効果素子の製造方法
US7897201B2 (en) 2006-02-09 2011-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing magnetoresistance effect element
US8031443B2 (en) 2007-03-27 2011-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Magneto-resistance effect element, magnetic head, magnetic recording/reproducing device and method for manufacturing a magneto-resistance effect element
US8048492B2 (en) 2005-12-21 2011-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive effect element and manufacturing method thereof
US8111489B2 (en) 2006-07-07 2012-02-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Magneto-resistance effect element
US8184410B2 (en) 2006-09-28 2012-05-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element having free layer magnetic compound expressed by M1M2O
US8184408B2 (en) 2008-01-30 2012-05-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element and method of manufacturing the same
US8228643B2 (en) 2008-09-26 2012-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing a magneto-resistance effect element and magnetic recording and reproducing apparatus
US8274766B2 (en) 2006-04-28 2012-09-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording element including a thin film layer with changeable magnetization direction
US8274765B2 (en) 2008-09-29 2012-09-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing magnetoresistive element, magnetoresistive element, magnetic head assembly and magnetic recording apparatus
US9028909B2 (en) 2008-01-30 2015-05-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element and method of manufacturing the same

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461292C (zh) * 2003-07-17 2009-02-11 台湾积体电路制造股份有限公司 磁阻式存储单元以及磁阻式随机存取存储器电路
TWI250651B (en) * 2003-08-12 2006-03-01 Samsung Electronics Co Ltd Magnetic tunnel junction and memory device including the same
KR100548997B1 (ko) * 2003-08-12 2006-02-02 삼성전자주식회사 다층박막구조의 자유층을 갖는 자기터널 접합 구조체들 및이를 채택하는 자기 램 셀들
US6943997B2 (en) * 2003-09-09 2005-09-13 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Sensor with improved stabilization and track definition
JP2005086112A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、および磁気再生装置
US7372116B2 (en) * 2004-06-16 2008-05-13 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Heat assisted switching in an MRAM cell utilizing the antiferromagnetic to ferromagnetic transition in FeRh
US7436636B2 (en) * 2004-11-10 2008-10-14 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Dual CPP GMR sensor with in-stack bias structure
US8183652B2 (en) * 2007-02-12 2012-05-22 Avalanche Technology, Inc. Non-volatile magnetic memory with low switching current and high thermal stability
CN108666339B (zh) * 2017-03-28 2020-11-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 磁性随机存储器及其存储单元的制造方法
JP7166204B2 (ja) * 2019-03-11 2022-11-07 株式会社東芝 磁気ヘッド及び磁気記録装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5043693A (en) * 1990-08-13 1991-08-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Heterogeneous magnetoresistive layer
SG49605A1 (en) * 1993-06-18 1998-06-15 Ibm Magnetoresistive film method of its fabrication and magnetoresistive sensor
JPH07221363A (ja) * 1994-02-01 1995-08-18 Fuji Electric Co Ltd 磁気抵抗素子
US5668688A (en) * 1996-05-24 1997-09-16 Quantum Peripherals Colorado, Inc. Current perpendicular-to-the-plane spin valve type magnetoresistive transducer
JPH10154311A (ja) * 1996-11-21 1998-06-09 Nec Corp 磁気抵抗効果素子およびシールド型磁気抵抗効果センサ
JPH11163436A (ja) * 1997-11-27 1999-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド
JP2000228004A (ja) * 1998-11-30 2000-08-15 Nec Corp 磁気抵抗効果素子、再生ヘッド、および記録再生システム
JP4144831B2 (ja) * 1998-12-28 2008-09-03 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子及び磁気記録装置

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7505234B2 (en) 2002-03-28 2009-03-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic reproducing apparatus, and magnetic memory
JP2007059927A (ja) * 2002-03-28 2007-03-08 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置
US8929035B2 (en) 2002-03-28 2015-01-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Tunnel barrier sensor with multilayer structure
JP4686430B2 (ja) * 2002-03-28 2011-05-25 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置
US7843669B2 (en) 2002-03-28 2010-11-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic reproducing apparatus, and magnetic memory
US7301733B1 (en) 2002-03-28 2007-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic reproducing apparatus, and magnetic memory
US7593195B2 (en) 2002-03-28 2009-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic reproducing apparatus, and magnetic memory
JP2005129801A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Sony Corp 磁気記憶素子及び磁気メモリ
JP2005244237A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Headway Technologies Inc 磁気抵抗効果素子およびその製造方法
JP4538342B2 (ja) * 2004-02-25 2010-09-08 ヘッドウェイテクノロジーズ インコーポレイテッド 磁気抵抗効果素子およびその製造方法
US7310208B2 (en) 2004-06-21 2007-12-18 Alps Electric Co., Ltd. Magnetoresistive sensor containing self-pinned layer containing a plurality of magnetic sublayers with magnetostriction-enhancing layer made of a nonmagnetic material
US7268983B2 (en) 2004-06-21 2007-09-11 Alps Electric Co., Ltd. Magnetic sensing device with multilayered pinned magnetic layer having magnetostriction-enhancing layer
US7268978B2 (en) 2004-06-21 2007-09-11 Alps Electric Co., Ltd. Self-pinned magnetic detecting element
US7623323B2 (en) 2004-09-24 2009-11-24 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetoresistive head and read/write separation-type magnetic head
US7480122B2 (en) 2005-03-02 2009-01-20 Tdk Corporation Magnetic detecting device having free layer or pinned layer formed by lamination of magnetic alloy and Cu layer and method of manufacturing magnetic detecting device
JP2007095186A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び複合型磁気ヘッド
JP4694332B2 (ja) * 2005-09-29 2011-06-08 ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び複合型磁気ヘッド
US8048492B2 (en) 2005-12-21 2011-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive effect element and manufacturing method thereof
US7897201B2 (en) 2006-02-09 2011-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing magnetoresistance effect element
US8274766B2 (en) 2006-04-28 2012-09-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording element including a thin film layer with changeable magnetization direction
US8111489B2 (en) 2006-07-07 2012-02-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Magneto-resistance effect element
US8351164B2 (en) 2006-09-28 2013-01-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element having free and/or pinned layer magnetic compound expressed by M1M2O
US8184410B2 (en) 2006-09-28 2012-05-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element having free layer magnetic compound expressed by M1M2O
US8031443B2 (en) 2007-03-27 2011-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Magneto-resistance effect element, magnetic head, magnetic recording/reproducing device and method for manufacturing a magneto-resistance effect element
JP2009004784A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Headway Technologies Inc 交換結合膜およびこれを用いた磁気抵抗効果素子、並びに磁気抵抗効果素子の製造方法
US8184408B2 (en) 2008-01-30 2012-05-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive 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
US8228643B2 (en) 2008-09-26 2012-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing a magneto-resistance effect element and magnetic recording and reproducing apparatus
US8274765B2 (en) 2008-09-29 2012-09-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing magnetoresistive element, magnetoresistive element, magnetic head assembly and magnetic recording apparatus
JP2009290225A (ja) * 2009-07-24 2009-12-10 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子，および磁気抵抗効果素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1398434A (zh) 2003-02-19
WO2002039511A1 (fr) 2002-05-16
US20030062981A1 (en) 2003-04-03
CN1221041C (zh) 2005-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002150512A (ja) 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型磁気ヘッド
JP3849460B2 (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気センサ、および磁気抵抗効果型磁気ヘッド
JP3807254B2 (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気センサ、および磁気抵抗効果型磁気ヘッド
US6327122B1 (en) Spin valve sensor having antiparallel (AP) pinned layer with high resistance and low coercivity
US20100232072A1 (en) Magnetic sensor with a recessed reference layer assembly and a front shield
US8891208B2 (en) CPP-type magnetoresistive element including a rear bias structure and lower shields with inclined magnetizations
JP2001006130A (ja) トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
JP2003069109A (ja) 磁気抵抗効果型磁気センサ、磁気抵抗効果型磁気ヘッド、磁気再生装置と、磁気抵抗効果型磁気センサおよび磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法
JP2003152243A (ja) 磁気抵抗効果センサ積層体および磁気抵抗効果再生ヘッド、ならびにそれらの製造方法
JP2005339784A (ja) Ｃｐｐ−ｇｍｒ再生ヘッドおよびその製造方法、ならびにｃｐｐ−ｇｍｒ素子
JP2003526913A (ja) バイアス磁性層構造を有する磁気素子
JP2007035105A (ja) 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置、シンセティック反強磁性磁化固着層、磁気メモリセルおよび電流センサ
JP2005286340A (ja) 磁気抵抗効果素子およびその形成方法
US6621666B2 (en) Magnetoresistive-effect element having electrode layers oppositely disposed on main surfaces of a magnetoresistive-effect thin film having hard magnetic bias layers with a particular resistivity
US20090080125A1 (en) Magnetic head
JP2001014616A (ja) 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法
JP4939050B2 (ja) 磁気トンネル接合素子の磁化自由層の形成方法ならびにトンネル接合型再生ヘッドおよびその製造方法
JP2004039869A (ja) 磁気抵抗センサ、磁気ヘッド、ならびに磁気記録装置
KR100284779B1 (ko) 스핀밸브 자기저항효과형 자기헤드 및 자기 디스크 장치
JP2000306221A (ja) 磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法
JP2005328064A (ja) 磁気抵抗効果素子およびその形成方法、薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
JPH07296340A (ja) 磁気抵抗効果素子およびその素子を使用した薄膜磁気ヘッド
US20080218912A1 (en) CPP-type magnetoresistive element having spacer layer that includes semiconductor layer
JP4614869B2 (ja) Ｃｉｐ−ｇｍｒ素子、ｃｉｐ−ｇｍｒ再生ヘッド、ｃｉｐ−ｇｍｒ再生ヘッドの製造方法、ならびにｃｉｐ−ｇｍｒ素子におけるフリー層の形成方法
US7359161B2 (en) Magnetic sensor that combines both CPP and CIP modes of operation

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090428

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20090820