JP2003509858A - 減少した電磁切換え磁場を持つ磁気抵抗検知器又は記憶素子 - Google Patents

減少した電磁切換え磁場を持つ磁気抵抗検知器又は記憶素子

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Abstract

(57)【要約】 分割層（５）によって分けられている自由（１，２，３）層及び押さえられた（Ｍｐ、６）磁気層を持つ検知器（ＭＲＥ）又は記憶素子（ＭＥ）。自由層は、２つの磁気層（１，２）からなるサンドイッチ構造を形成し、薄い非磁気層（３）によって反強磁性的に組み、２つの磁気層に対する磁化容易軸はストライプの縦軸（ｌ）に対して横断して導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、その磁化は磁場に対して感受性を持ち、拡張された部分が感受性
である強磁性の層からなる装置に関連している。本発明の概念の中で使われる‘
拡張された’という意味は、層が拡張された形状を持つことである。例えば、第
1方向（長さ）における層の範囲は第1の方向に対して垂直な方向における範囲（
幅）よりも大きい。第1の方向は、‘縦の方向’と一般的に呼ばれる。例えば、
磁場に感受性を持つ層は、（部分的な）磁束誘導装置若しくは（部分的な）磁気
抵抗素子である。磁場に感受性を持つ層は、装置を形成する第1と非強磁性物質
のスペーサー層によって分けられている強磁性の第2の層よりなる第2層からなり
、第1および第2層を形成する第1の強磁性層の磁化が適用された磁場の存在下に
おいて固定若しくは押しつけられている方向に維持している一方で第2の強磁性
層の磁化方向が適用された磁場の存在下において変換でき、第2層は磁気抵抗物
質の拡張された層から成っており、その装置は感受性電流が電流の方向に平行な
拡張された層を通過しその層に対し縦方向若しくはそのフィルムの平面に対し垂
直方向に流れている。そのような装置はＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）あるいはＧ
ＭＲ（巨大磁気抵抗）検知器や記憶素子のような磁気抵抗性検知器若しくは記憶
素子である。強磁性物質の第1および第2層に分割している非磁気性物質の層は、
しばしばＧＭＲ検知器若しくは記憶素子の場合‘スペーサー層’と呼ばれ、ＴＭ
Ｒ検知器若しくは記憶素子の場合‘バリア層’と呼ばれている。下記において、
より一般的に頻出する‘分割層’はＧＭＲ若しくはＴＭＲ素子のスペーサー層若
しくはバリア層を示すためにそれぞれ使用される。
【０００２】 例えば,最初の段落にて記載されているこのタイプの装置は米国特許５，４６
５，１８５として知られている検知器である。第1層は、また、‘押さえつけら
れている層’および第2層は‘自由な層’として呼ばれる。
【０００３】 本発明の概念によると、自由層は、磁化方向が押さえつけられた層の磁化方向
の変化を要求する磁場の強さよりも低い磁場を適用した磁場において変化できる
層である。そのような変化は例えば検知器中の適用された磁場や記憶素子におけ
る反平行状態間の変化にそってほぼ自由に回転することがあるかもしれない。
【０００４】 感知電流が縦方向に平行なＧＭＲ装置の磁気抵抗素子を採用した時、拡張され
た磁場に感受性のある層は、層の長さ（ｌ）を幅（ｗ）で割った値の比較的大き
な比率を持ち、ストライプを形成することが好ましく、頻繁にある。そのような
比率はストライプの大きな抵抗を導き、結果として、与えられた感知電流ＩSENS E にとって与えられた比較抵抗の変化ΔＲ/Ｒおよび与えられたシート抵抗Ｒ↑、
素子の2つの際立った状態間におけるこれら大きな電圧の違いは、下記の式によ
って表される。
【０００５】
【数１】 しかしながら、そのような装置のｌ/ｗの比率が１よりも大きい時、特に大き
なｔ（厚さ）/ｗ（幅）比率を持つとき、比較的大きな磁場は自由層の磁化方向
の変化を必要とすることが証明されている。例えば、この実験において、ＭＲＡ
Ｍｓ（磁気ランダム接近記憶）としてのＧＭＲ回転バルブの使用は、大きな電流
が切換え素子に要求される為、磁気素子それ自体よりも大きなトランジスターの
使用の要求を導く。他の例は、拡張された、長く狭いストライプ状のＭＲＥ（磁
気抵抗素子）（例えばｌ/ｗの比率が１よりも大きい）及びより好ましい長いｔ
（厚さ）/ｗ（幅）比率を持ったＡＭＲの応用およびＧＭＲ検知器で角度を測定
することである。そのような検知器の磁化としては適用された磁場が正確な角度
を読み込むすべての方向が飽和される小さくて、好ましくはゼロ有効磁気異方性
を要求される。
【０００６】 前記の式（１）は、層の平面における電流の状態を示す。最近では、検知器や
記憶素子の構造における電流は、よりひきつけられる層の平面に垂直に導かれる
ことがわかっている。例としては、回転トンネル構造がある（間に酸化トンネル
型障害がある2つの強磁性層のサンドイッチ構造）。そのような構造にとって、
大きなｌ/ｗの比率は出力電圧の観点から言って、全く必要とされない。しかし
ながら、大きなｌ/ｗの比率は例えば読み取りヘッドのような特定な検知器若し
くは磁気素子のデザインの出現に関わらず、必要とされるかもしれない。
【０００７】 ここで議論される問題点は、検知器の磁化および記憶素子の大きさにおけるス
トライプの幅がナノメートルレンジで入っていけるか（幅は１マイクロメートル
よりも小さい）が特に深刻になる。
【０００８】 本発明の目的は、減少された有効磁気異方性及び/若しくは減少された切換え
磁場を持つ装置を供給することである。
【０００９】 したがって、本発明に一致した装置は磁気結晶体異方性による磁化容易軸が平
行な2つの磁気層からなるサンドイッチ構造による磁場感受性強磁性層を成し、
２つの層１および２によって分割されている非磁気層３によって組になっている
反強磁性による反対の磁化方向を持つ一方で、磁場感受性強磁性層の縦軸に対し
横断することによって導かれる２つの磁気層の磁気結晶体異方性による磁化方向
を持つ。
【００１０】 熟練した職人によって知られている用語はこの詳細の中で使われている。その
うちの幾つかは、下記において要約している。強磁性物質の第1および第2層に分
割している非磁気性物質の層は、しばしば、ＧＭＲ検知器若しくは記憶素子の場
合‘スペーサー層’と呼ばれ、ＴＭＲ検知器若しくは記憶素子の場合‘バリア層
’と呼ばれている。下記において、より一般的に頻出する‘分割層’はＧＭＲ若
しくはＴＭＲ素子のスペーサー層若しくはバリア層を示すためにそれぞれ使用さ
れる。磁気結晶体異方性はその物質の内部構造からなる、物質の磁化方向におけ
る強磁性物質の（自由な）エネルギーによっている。例えば、層の強磁性体の総
磁気異方性は、磁気結晶体異方性の結果であり、その体の異方性形体による貢献
を加えられる。その異方性形体は、その体の磁化による静磁場中の総体エネルギ
ーによっている。その体の外形は、その体の磁化の方向によって定義される。磁
気異方性は磁化方向が平行若しくはある特定の方向に反平行あるいはその体の対
称的見地から見て同様ないくつかの方向の場合、その体の総エネルギーが一番低
い状態を作る。そのような方向は、磁化容易軸方向と呼ばれる。層の構造にとっ
て、そのような異方性形体は、磁化方向は層若しくは層の蓄積の平面に限られて
いる。これはこの新案の応用における具体例の多くの応用した状況である（例え
ば、異方性の反作用よりも磁気結晶体異方性による貢献は無いなど）。さらに、
層の平面における磁化は１つ若しくはそれ以上の容易軸を持つことができる。こ
の新案の応用における多くの具体例では、状況は磁気自由層の磁気結晶体異方性
は１つの軸であり、例えば層の平面における唯一好まれる容易軸であることが考
慮できる。この状況は例えば、磁場が要求されている容易軸に平行な層の増大、
若しくは磁化層が内部構造を形成し、１つの軸によって対称性を要求される基板
における層の増大によって作られる。
【００１１】 狭いストライプの形体における薄い強磁性層の様式によって、例えば石版術を
用いて、異方性形体はストライプの長さ方向に平行な好ましい磁化方向を与える
。
【００１２】 本発明は多くの利点を持っている。
【００１３】 １つ目は、前記の通常の大きな切換え磁場は、比較的大きな異方性形体によっ
て生み出される。
【００１４】 第２に、２つの強磁性層から成るサンドイッチ構造の供給し、好ましくは薄い
非磁気層による反強磁気性と組み合わせで、磁場感受性層の縦軸に対して垂直に
導かれる２つの磁気層の容易軸方向を持ち、異方性形体磁場の減少を導く理由は
、従来の装置と比較して、組になっている強磁性層の１組の効果的な飽和磁化が
１つの層のそれよりも小さいためである。効果的な異方性形体磁場ＨShape.eff
による無限の長いストライプ（ｌ/ｗ無限）を表す適切な式は下記である；
【００１５】
【数２】 ｔ１、（ＭＳＡＴ,１）とｔ２、（ＭＳＡＴ,２）は磁気層１および２の層の厚さ
（飽和磁化）をそれぞれ表している。層の数字の意味するところは、ｔ１、ＭＳ ＡＴ,１ はよりもｔ２、ＭＳＡＴ,２よりも大きい。それゆえ、２つの層の効果は
反対を表し、埋め合わせ効果を与えることにより、お互いに反作用をする。分割
された層を横切って組み合わさる反強磁性は異方性形体磁場と比較して非常に強
いことが推測される。実際問題として、これは例えばサブナノメートルのＲｕ若
しくはＲｈ層を使った場合に現実的である。限られた長さｌにとって、異方性形
体磁場は一般的に小さいが、埋め合わせ効果は適用する。
【００１６】 第３として、磁化結晶体異方性による平行な磁化容易軸及び２つの層１及び２
によって分かれている非磁気層３による反強磁気性との組み合わせによる反対の
磁化方向からなる一方でストライプの縦軸に対して垂直に導かれる２つの磁気層
の磁化結晶体異方性による磁化方向を持つ２つの強磁性層から成るサンドイッチ
構造の供給は効果的な磁化結晶体異方性磁場の増加を導く理由は、従来の装置と
比較して、効果的なサンドイッチの磁化が減少しているのに比べて、異方性エネ
ルギーが第２層に追加して増加しているためである。分割された層を横切って組
み合わさる反強磁性は非常に強いことが推測され、効果的な磁化結晶体異方性磁
場ＨMCAの適切な式は以下で示される。
【００１７】
【数３】 Ｋ１及びＫ２は層１及び２の異方性定数をそれぞれ表す。
【００１８】 後者２つの効果の同じ発生は、異方性形体磁場と磁気結晶体異方性磁場がお互
い垂直に交わることによる容易軸方向によって総純効果的異方性磁場の減少を導
く。一般的に、検知器にとって測定に適用された磁場は効果的異方性磁場の方向
に対して垂直であり、ＭＲＡＭの場合、一般的に、切換えのために使われる適用
された磁場は異方性磁場に対して平行な成分を含まなければならないことは特筆
すべきである。好ましくは、異方性形体磁場ＨShape.effと磁化結晶体異方性ＨM CA の比率は、下記で表され、その値は０．５から１．５の間に位置する。そして
、純効果的異方性磁場は大幅に減少される。
【００１９】
【数４】 式から明らかのように、及び具体例から例証されて、異方性形体磁場の異なっ
た機能的違い、および厚さの磁化結晶体異方性磁場における比率は、ｔ１とｔ２ の厚さの比率又はｔ１.ＭＳＡＴ,１/ｔ２.ＭＳＡＴ,２の比率の適切な選択によ
り満たされ、そのような状態を与える。
【００２０】 それらおよび本発明のさらなる面は、下記の具体例に関して説明され、明らか
になるであろう。
【００２１】 図１，２および３は、磁気抵抗成分（ＭＲＥ）を持ったＧＭＲ感知装置（読み
取りヘッド）の構成を図表にて示している。なお、図の番号が大きくなるにした
がって、詳細な説明になる。図３に示されているように、ＭＲＥは、６の‘押さ
えられた’層と‘自由’層およびＬｓの分離した層から成っている。ここで言う
自由層とは、周囲の磁気場において、磁化を自由に変えることができる。その自
由層は、層１と層２から成るサンドイッチ構造であり、磁化結晶体異方性による
磁化容易軸と平行であり、および、その自由層は、非磁性層３との組合せ構造に
なっている反強磁性によって引き起こされる反対の磁化方向によって構成されて
いる。（図３にＭ１とＭ２の矢印によって示されている）その押さえられた層６
であるＭｐの磁化方向は、図に示されている。この発明の概念にある自由層は押
さえられた層よりもより自由であるという意味で理解されている。（１，２，３
の2次層から構成される可能性がある）自由層の磁化方向は、検知器内において
自由に回転（図１，２、および３のような）するか、2つの反平行状態間にあっ
て自由に変更する。この後者の意味は、比較的小さい磁気の強さが応用された磁
気場（止めていない、止められた層の磁気場の大きさと比較して）は、磁化方向
における変化を起こすことがあることを示す。
【００２２】 図２に戻って、小片の配列であるドメインｂのパターンが繰り返され、磁気を
帯びた媒体はｖの方向へＭＲＥに関する限り移動する。移動が、ＭＲＥの下で、
2つのドメインを通過した時、周辺の磁気場は自由層（層１，２、および３）の
磁化の方向が変化しながら、またＭＲＥに対する抵抗性を変えながら、強く変化
する。この変化は、感知電流ＩSENSEを媒体として記憶される。感知電流ＩSENSE の方向は、図１，２、および３に示されている。感知電流ＩSENSEはストリップ
の縦軸（I）と平行に走る。示されているのは、感知電流の方向に添って表示さ
れているMREの長さとしてのI、幅としてのｗ、１および２層の厚さとしてのｔ１
およびｔ２である。自由層の感度が周囲の磁気場に対して高まっていくにつれて
、その信号も大きくなっていき、一般的には小さくなっていくドメインｂが作ら
れる。その素子にとって、長さを幅で割った値(ｌ/ｗ＞ｌ)が、長さよりも大き
い状態を保つと、その成分は縦方向Ｉへと広がっていく。
【００２３】 図４Ａ，４Ｂ，およびＣは、自由層と伝導している６層は分割層Ｌsによって
垂直（例えば、各層の平面を横断する）に分かれている状態下におけるＧＭＲの
効果による磁気記憶の具体的な例を示している。図５も参照。ここで、自由層は
１，２、および3層から成るサンドイッチ型構造をしている。自由層の縦の方向I
とこの軸と横断する方向ｗは図４Bに示されている。伝導性ある4層は2層の上に
位置し、伝導性ある4’層は下層として位置している。他の具体例として、後者
の機能（下層としての伝導）は６層によって達成される。押さえられた強磁性層
（６層）の磁化であるMｐは固定され、分割層５の反対側層の磁化方向、（例え
ば自由層１の磁化方向）は書き込み電流Iｗが伝導体４を通過することによって
、2つの方向間で転換できる。（固定化した６層の磁化に対して、平行若しくは
反平行）GMR効果によると、両者の形状に対する抵抗は異なっており、2次層１か
ら３の有効磁化の方向による。記憶の状態（１若しくは０）はGMRシステムの抵
抗の測定によって決められる。ここまでにおいて、感知電流Ｉｓと適用された電
圧の関係は測定される。層に対して垂直な感知電流ＩSENSEは、磁気抵抗を測定
する為に使用され、記憶素子（０若しくは１）の状態を測定する。書き込み電流
Iwは、記憶素子の磁気状態を切り換えるのに必要とされる有効磁場による素子を
切り換えるのに使われる。その素子は、例えば素子中に書かれているデータなど
である。切換え磁場が大きければ、より多くの電流が必要とされる。大きな電流
は、そのような素子の使用を妨害する。それゆえ、有効異方性若しくは切換え磁
場の大きさの減少は有効である。
【００２４】 図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、ＧＭＲ効果による記憶素子を示している。記憶素
子はまた、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）によって構成されている。そのよう
な記憶素子を持った装置は、図５に示されている。ＴＭＲ効果による磁気記憶は
、非磁気非金属分割層により分けられている２つの強磁気層からなる簡単な構造
から成っている。図５は、ＴＭＲ効果によるＭＲＡＭを示している。それは、磁
気記憶素子（ＭＥ）によって供給される電極ｘおよびｙから成っている。本発明
によれば、この磁気記憶素子は、固定された磁気Ｍｐによる固定層６、分割層で
あるＬｓ、および自由層から成っている。この自由層は、サンドイッチ構造で、
磁気結晶体異方体にとって平行な磁気軸を持った２つの層１、層２と分割してお
り、２つの層１層と２層の分かれている、非磁気非金属分割層である３層によっ
て反強磁場と伴っている反対の磁気方向を持った層から成っている。図５の例と
して、自由層と固定された層および分割された層Ｌｓは、お互いの上部に積み重
なっている。感知電流ＩSENSEは、それら層の平面に添って垂直に流れている。
比較的大きな書き込み電流Iwは、電極ｘを通って、切換え磁場を形成する。切換
え磁場は、通常、２つの電極を交叉している磁場は、十分な大きさ切り換える自
由層の磁化方向によって成っている電極ｙを通過する電流によって減少する。必
要とされる切換え磁場の強さが小さければ、そこにおける低い切換え電流の必要
性は良い状態である。データの安定性から見て、必要とされる切換え磁場は、迷
走電流若しくは迷走磁場のような、他の影響から起こる低限界若しくは磁場の強
さによって与えられた入り口を必要とする。
【００２５】 図６Ａおよび６Ｂは、分割層７によって横に分かれている自由層（２次層１，
２、および３からなるサンドイッチ構造）と固定層６からなる記憶素子を横から
見た図を示している。感知電流は、自由層（１，２、および３）を流れ、分割層
６を通過して固定層６へと流れる。例えば、ＡもしくばＢからＣへと流れる。書
き込み電流は、ＡおよびＢを通過して、導体４を流れることができる。この説明
のように、本発明は、下記３つの識見によっている。１つ目は、在来型装置であ
る大きな切換え磁場は、比較的大きな形状の異方性によっている。２つ目は、薄
い非磁気層による反強磁場を伴った２つの強磁場層により成るサンドイッチ構造
で、２つの磁気層に対して垂直な磁場に感受性のある層の縦軸に磁化容易方向は
、従来型装置と比較して、異方性磁場状態ＨShape.effの減少を導く。３つ目は
、磁化容易軸と平行な２つの磁気層によってなるサンドイッチ構造は、磁気結晶
体異方性、および２つの層１、および２と分かれている反磁化反金属層３による
反強磁化を伴った反対の磁化方向によっている。その一方で、２つの磁化層の磁
化結晶体異方性による磁化容易方向は、従来型の装置と比較して、効果的な磁化
結晶体異方性磁場ＨMCAの増加に対するストライプリードの縦軸に対して垂直に
導かれる。
【００２６】 異方性磁場状態による簡単な軸方向と磁化結晶体異方性磁場はそれぞれ垂直な
ので、２つの効果のよる同じ発生は、純総合効果異方性磁場ＨA,NETの強い減少
を導く。
【００２７】 それらの効果は、図７に示す。図７は、層１の構造と同様の第２層と伴った反
強磁性の効果を示す。ここで、層１は、層３によって分かれており、層１，２、
および３によって積み重なっている切換え磁場に乗っている第１層についている
。（Ｋ１はＫ２と同様であり、ＭＳＡＴ,１はＭＳＡＴ,２と同様である。）例え
ば、層２が存在しない（ｔ２は０の場合）初期状況において、ＨShape.effとＨM CA が同じ状態はそのような形状において通常でない。図７は下記のように解釈さ
れる。異方性の形状は、縦軸１に対する平行な磁化を促進する一方、物質の磁化
結晶体異方性の採用は、（磁化結晶体異方性は縦軸１に対して垂直による容易軸
なので、）縦軸１に対する垂直な磁化を促進する。純効果異方性磁場ＨA,NETは
、異なったＨShape.effとＨMCAの差の絶対値によって与えられる。Ｈshape eff
とＨMCAの差が０（第１地域）よりも大きければ、Ｈshape effとＨMCAの差の絶
対値は有効容易軸の方向が縦軸１に平行な長い軸に対して垂直な磁気場を適用し
た磁化の飽和を必要とする磁場を提供する。Ｈshape effとＨMCAの差が０（第２
地域）よりも小さければ、Ｈshape effとＨMCAの差の絶対値は有効容易軸の方向
が縦軸１に平行な長い軸に対して垂直な磁気場を適用した磁化の飽和を必要とす
る磁場を提供する。２つの異方性磁場か完全なバランスで、ゼロの有効異方性を
達成することが可能なことを図７は明らかにしている。なぜなら、ｔ２とｔ１の
比を約０．４５に保っているからである。これは、Ｈshape effとＨMCAの差の絶
対値がゼロであるか、若しくは層１によって与えられている薄さの第２の磁気層
２にとって選択する適切な薄さによって起こる純効果的異方性磁場の選択による
。ゼロ（若しくはゼロにちかい）有効異方性は、感受性の高い検知器が必要とさ
れる特定の具体例において有効である可能性がある。ある記憶素子の場合におい
て、好ましい薄さと層の特質は、純効果的異方性磁場ＨA,NETが正確にはゼロで
はなく、例えば、１つの層において磁化結晶体異方性が約５０から５％のものが
選ばれる。この法則において、切換えの容易さは、大きく改善した（例えば、切
換え因子は２から２０に改善）一方で、切換え磁場はそのようなどんな磁場でも
素子を切り換える小さい磁場に減少されない。記憶素子におけるそのような‘高
感受性’は、データの望んでいない変化を導くことができる。有効異方性の非常
に実質のある減少はｔ１ＭＳＡＴ,１とｔ２ＭＳＡＴ,２の比が０．２５から０．
７０の間にある時に得られる。
【００２８】 切り換え層として８ナノメートル厚の１つのパーマロイ層を原料として含んだ
例を下記に考える。これは、ＧＭＲ変換の偏した回転バルブ原料の典型的な状態
である。長いストライプにとって、異方性磁場の形状は、ＭＳＡＴ,１がパーマ
ロイの飽和磁化（８００ＫＡ/ｍ）である式によって与えられる。
【００２９】
【数５】 ストライプの幅が１マイクロメートルの場合、それのＨShapeは６．４ＫＡ/ｍで
ある。ｌの限られた値である３マイクロメートルに向かうストライプの無限長の
減少は、異方性磁場の形状を詳細な計算によって明らかにされたＨShapeが５Ｋ
Ａ/ｍに向けてわずかに減少する。それら異方性磁場の形状は、磁場で応用され
たニッケルー鉄―コバルト合金の成長によって引き起こされた磁化結晶体異方性
磁場（０．４から２ＫＡ/ｍ）に関して大きい。そのような効果は、この方向に
そった磁場の成長によって現実化される。切換え磁場の実質的なさらなる減少に
とって、本発明は第2層の使用を必要とされる。
【００３０】 磁気抵抗における追加の第2層の効果は、システムの種類に寄る。偏した回転
バルブのＧＭＲ原料の変換にとって、第2層は電流変換を引き起こし、ＧＭＲ比
を下げる。この効果は、第1層よりも薄い第2層を選択することにより、さらに感
受性の高い層構造を採用することによって強く制限されている。電流が層の平面
に対して垂直に流れる回転トンネル形状において、第2の金属層の追加は、ＭＲ
比および検知器の電圧出力およびメモリー素子に対して重要性はない。
【００３１】 唯一磁化結晶体異方性が縦方向のｌに対して横断する場合に、形状のバランス
および磁化結晶体異方性が起こることが重要であると認識している。
【００３２】 本発明の概念において、同じ考えは磁化記憶ヘッドに使用されるような磁束誘
導装置に応用することができる。そのような磁束誘導装置は、しばしば引き伸ば
された形状をしている。2つの磁化層からなるサンドイッチ構造を採用すること
によって、薄い非金属層による反強磁性を伴った層の縦軸を横断して引き起こす
磁化結晶体異方性による2つの磁化層の磁化容易軸で、磁束誘導装置の有効異方
性磁場は磁束誘導装置の磁束誘導特性を大幅に改良することによって減少される
かゼロにすることができる。
【００３３】 図８は、磁化抵抗素子（ＭＲＥ）（８１）が2つの磁束誘導装置（８２および
８３）に連結している図である。それら引き伸ばされた磁束誘導装置のそれぞれ
は、層８６によって分けられた2つの強磁性層（８４および８５）と共になるサ
ンドイッチ構造から成り、磁束誘導装置の縦軸ｌを横断する磁化結晶体異方性（
Ｍ８４およびＭ８５）による磁化容易方向を持っている。この構造は素子８１か
ら８５が形成するヨークによって形成される第2磁束誘導装置を含むヨークタイ
プ読み取りヘッドと呼ばれる部分を形成する。その磁束はヨークの中に９０ギャ
ップ（ｇａｐ）の読み取りで入り、磁束誘導装置とＭＲＥを介して媒体に戻る。
【００３４】 それらの構造と機能は現在知られている構造および機能と比較して、完全に異
なっていると結論づけることができる。
【００３５】 要約すると、本発明の具体例は自由な（１，２、３）層および分割層（Ｌｓ、
５）によって分けられた固定若しくは押さえつけられている磁化層（Ｍｐ、６）
を持った装置若しくは検知器（ＭＲＥ）又は記憶素子（ＭＥ）であると記述する
ことができる。その自由層は、磁化結晶体異方性による平行で磁化容易軸を持っ
て、好ましくは、薄い非磁化層（３）による反強磁性を伴った2つの磁化層（１
、および２）から成るサンドイッチ構造と層１と２で分割されている層３によっ
て組みになっている反強磁性による反対の磁化方向を持つ一方、ストライプの縦
軸（ｌ）に横断して導かれる磁化結晶体異方性による2つの磁化層（１と２）に
とって磁化容易方向からサンドイッチ構造を形成している。また、他の具体例と
しては、本発明では好ましくは、薄い非磁化層（３）による反強磁性を伴った2
つの磁化層（１、および２）からストライプの縦軸（ｌ）に横断して導かれる磁
化結晶体異方性による2つの磁化層（１と２）にとって磁化容易方向から成るサ
ンドイッチ構造による磁束誘導装置に関連している。
【００３６】 検知器素子として、本発明の装置は検知器システムのこの技術における熟練さ
れた技術者として知られる自動的な適用として実行される。また、例えば、他の
実行においては、検知器システムの国内適用がなされる。
【００３７】 その検知器システムは、磁化検知器装置若しくは磁気読み取りヘッドである。
それらは、ハードディスクに対するＧＭＲ薄フィルムや磁気性質の信号を進行さ
せる信号進行電子装置を含んでいるか含まないシステム、若しくは測定器やそれ
が派生したものである。本発明の装置は、少なくとも部分的には多層構造を成し
ている。増大若しくはチップ上に堆積した多層構造を持った半導体（シリコン）
チップ全体の感知システムを統合する本発明の具体例において可能である。その
多層構造はチップを合成する過程において、チップの先端若しくは末端で増大若
しくは堆積することができる。末端の工程において、チップの一部は計画されて
、多層構造は堆積されるか増大する。接着による適切な接続若しくは構造は、多
層構造の信号における信号工程論理を含んだチップの一部に転送するために作ら
れる。先端の工程において、多層構造はチップ上において直接統合される。また
、本発明の検知器システムは、記憶機能的および統合感知システム回路、若しく
は不安定でない磁気記憶素子や検知器システムを埋めこまれたＡＳＩＣ、あるい
は検知器システムやいかなる検知器システムを持ったチップカードで統合される
。
【００３８】 記憶素子として、また、本発明の装置はＭＲＡＭ記憶素子若しくはチップカー
ドのようなデータ蓄積システムとして実施される可能性がある。本発明の装置は
磁気記憶若しくは磁気記憶装置となることができ、またコンピューター若しくは
ＭＲＡＭや不安定でない磁気記憶素子やデータ蓄積システムのようなチップカー
ドを埋めこんだＡＳＩＣのような記憶機能的に統合された回路となることができ
る。本発明の装置は、少なくとも多層構造の一部分から成る事ができる。それは
、半導体基板における統合されたＭＲＡＭ構造になることができる。それは、ま
た半導体基板における不安定でない磁気記憶構造になることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明と一致した検知器の図式を示している。
【図２】 本発明と一致した検知器の図式を示している。
【図３】 本発明と一致した検知器の図式を示している。
【図４Ａ】 図４Ａは、本発明と一致した装置のある具体例の断面図を示している。
【図４Ｂ】 図４Ｂは、図４Ａで描かれている装置の平面図を示している。
【図４Ｃ】 図４Ｃは、図４Ａで描かれている装置の側面図を示している。
【図５】 図５は、ＭＲＡＭと名づけられた、本発明と一致した装置のある例を示してい
る。
【図６Ａ】 図６Ａは、側面の磁気記憶と名づけられた、本発明と一致した装置のある具体
例の断面図を示している。
【図６Ｂ】 図６Ｂは、図６Ａで描かれている装置の平面図を示している。
【図７】 図７は、ｔ２/ｔ１の比率と効果的異方性又は切換え磁場ＨA,NETの関係を示し
たグラフである。
【図８】 図８は、磁気抵抗素子が磁束誘導装置と連結している図式を示す。 これらの図は、図式であり、目盛りは描かれておらず、又、記載と一致してい
る部分は同じ参照数字で示してある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA05 CA08 5E049 AA01 AA04 AA07 AC05 BA16 CB02 DB12 5F083 FZ10 JA60

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁化が適用された磁場に対して感受性のある拡張された磁場
    感受性を持つ強磁性層からなる装置であって、前記磁場感受性を持つ強磁性層は
    ２つの磁気層から構成されるサンドイッチ構造を持ち、前記２つの磁気層は平行
    な磁化容易軸と２つの層１と２により分けられている非磁気層３によって反強磁
    性的な組を持ち、前記２つの磁気層に対する磁化容易軸方向は前記磁場感受性を
    持つ強磁性層の縦軸に対して実質的に横断して導かれる特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記平行な磁化容易軸は、磁気結晶体異方性により及び前記
    非磁気層により組になり前記反強磁性によって磁気層中における反対の磁化方向
    の存在を特徴とする請求項１に記載した装置。
  3. 【請求項３】 前記拡張された前記磁場感受性を持つ強磁性層は、一番目の
    第２層と非強磁性物質のスペーサー層によって分けられている強磁性物質の第２
    層によって形成して、前記第１または第２層が第１強磁性層の磁化が適用された
    磁場の存在下において固定若しくは押しつけられた方向で維持されたような形成
    を得、一方で第２強磁性層の磁化方向が適用された磁場において変化できる特徴
    とし、感知電流が前記拡張された磁場感受性を持つ強磁性層を通過し、前記縦軸
    に平行か若しくは前記層の平面に対して垂直に流れる電流を導く方法を有する請
    求項２に記載した装置。
  4. 【請求項４】 前記磁場感受性層の純磁化容易軸が第２地域の前記縦軸に対
    して垂直であることを特徴とする請求項３に記載した装置。
  5. 【請求項５】 前記磁場感受性層の純容易軸が第１地域の前記縦軸に対して
    平行であることを特徴とする請求項３に記載した装置。
  6. 【請求項６】 異方性形状磁場に対する磁気結晶体異方性磁場の比率が０．
    ５から１．５の間に存在することを特徴とする請求項２に記載した装置。
  7. 【請求項７】 拡張された磁場感受性層の補助はＧＭＲ構造若しくはＴＭＲ
    構造の自由層であることを特徴とする前記請求項１に記載した装置。
  8. 【請求項８】 磁気抵抗検知器素子の形成を特徴とする請求項１に記載した
    装置。
  9. 【請求項９】 磁気抵抗記憶素子の形成を特徴とする請求項１に記載した装
    置。
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