JP2005116701A - 磁気検出素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 適切に結晶化されたホイスラー合金からなる薄膜を利用し、磁気抵抗変化量が大きな磁気検出素子を提供する。
【解決手段】 フリー磁性層１１３や固定磁性層１１５が、ホイスラー合金層を有している。前記ホイスラー合金層は膜面と平行な方向に｛２２０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、前記ホイスラー合金層が、前記膜面と平行な方向に[１１０]面として表される等価な結晶面が優先配向し、体心立方構造を有したｂｃｃ層の上に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する磁気検出素子に係り、特に、磁気抵抗変化量を大きくすることのできる磁気検出素子に関する。

図１０は従来における磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図である。

図１０に示す符号１はＴａからなる下地層であり、下地層１の上にＣｒなどのｂｃｃ構造（体心立方構造）の金属からなるシード層２が形成されている。

前記シード層２の上には、フリー磁性層３、非磁性材料層４、固定磁性層５、反強磁性層６、保護層７が順次積層された多層膜Ｔ１が形成されている。

前記フリー磁性層３は、Ｃｏ₂ＭｏＡｌなどのホイスラー合金によっで形成されており、前記非磁性材料層４はＣｕ、前記固定磁性層５はＣｏＦｅ、前記反強磁性層６はＰｔＭｎ、前記保護層７はＴａによって形成されている。

前記反強磁性層６と前記固定磁性層５との界面で交換結合磁界が発生し、前記固定磁性層５の磁化はハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。

前記フリー磁性層３の両側にはＣｏＰｔなどの硬磁性材料からなるハードバイアス層８が形成され、このハードバイアス層８の上下および端部は絶縁層９によって絶縁されている。前記ハードバイアス層８からの縦バイアス磁界により前記フリー磁性層３の磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。

図１０に示される磁気検出素子に外部磁界が印加されると、前記フリー磁性層３の磁化方向が前記固定磁性層５の磁化方向に対して相対的に変動して、前記多層膜Ｔ１の抵抗値が変化する。一定のセンス電流が流れている場合は、この抵抗値の変化をセンス電流の電流変化または電圧変化として検出することにより、外部磁界を検知する。

前記フリー磁性層３の材料であるホイスラー合金は、ホイスラー型結晶構造を有する金属化合物の総称であり、組成によって強磁性を示す。

ホイスラー合金からなる薄膜をｂｃｃ構造（体心立方構造）の金属からなる下地膜の上に積層する磁気検出素子は、特許文献１に記載されている。
特開平８−２５０３６６号公報

前記特許文献１には、ホイスラー合金からなる薄膜をｂｃｃ構造（体心立方構造）の金属からなる下地膜の上に積層することにより、前記薄膜を適切に結晶化されたものとして形成できることが開示されている。

しかし、前記特許文献１には前記下地膜と前記ホイスラー合金からなる薄膜のそれぞれの結晶配向、および前記両者の結晶学的な整合関係についての具体的な記載は何らなされていない。

ここで、前記ホイスラー合金を、適切に結晶化された薄膜として形成するには、その下に形成される下地膜の結晶構造のみならず、前記下地膜の結晶配向や、ホイスラー合金と下地膜との結晶学的に整合させるなどが必要である。

したがって、前記特許文献１の記載のみからでは、適切に結晶化されたホイスラー合金からなる薄膜を得るために、具体的にどのようにすれば良いのかについては不明確であり、実際にこのような薄膜を得ることはできなかった。

本発明は前記従来の課題を解決するものであり、適切に結晶化されたホイスラー合金からなる薄膜を利用した磁気検出素子を提供することを目的とする。

本発明は、磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する多層膜を有し、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気抵抗効果素子において、
前記フリー磁性層と前記固定磁性層のいずれか一方または両方が、ホイスラー合金層を有しており、
前記ホイスラー合金層は前記多層膜の膜面と平行な方向に｛２２０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、
前記ホイスラー合金層が、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、前記膜面と平行な方向に[１１０]面として表される等価な結晶面が優先配向しているｂｃｃ層の上に形成されていることを特徴とするものである。

本発明は、ホイスラー合金層は、前記膜面と平行な方向に[２２０]面として表される等価な結晶面が優先配向している体心立方（ｂｃｃ）構造を有している。本発明の発明者は、このようなホイスラー合金を、前記膜面と平行な方向に[１１０]面として表される等価な結晶面が優先配向しているｂｃｃ層の上に形成して、ホイスラー合金層を適切なホイスラー型結晶構造を有する層として成膜し、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気抵抗効果素子を構成すると磁気抵抗変化率を向上させることができることを見いだした。

これは、体心立方（ｂｃｃ）構造の[２２０]面、または｛１１０｝面は最稠密面であり、ホイスラー合金層の原子がｂｃｃ層の内部に拡散することを抑制できるためと考えられる。また、ホイスラー合金層は成膜後に、各元素を結晶格子の定まった位置に配置させる規則格子化を行う必要がある。ホイスラー合金層をｂｃｃ層の最稠密面の上に成膜するとホイスラー合金の原子が膜面平行方向に動きやすくなり、規則格子化に必要な原子の配置交換が容易になるとも考えられる。

また、ホイスラー合金層の規則格子化を促進するために、成膜後に熱処理した場合にも、ホイスラー合金層とｂｃｃ層の界面拡散を最小限に押さえることができる。

前記ホイスラー合金は、ホイスラー型結晶構造を有する金属化合物の総称であり、組成によって強磁性を示す。ホイスラー合金は、スピン分極率が大きい金属であり、伝導電子のほとんどが、アップスピン電子またはダウンスピン電子のいずれか一方のみからなるハーフメタルである。

前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れるＣＰＰ−ＧＭＲ型の磁気検出素子の前記フリー磁性層または固定磁性層の材料としてホイスラー合金を用いると、外部磁界が印加される前と後におけるスピン依存バルク散乱の変化に基づいた磁気検出素子内部の伝導電子のスピン拡散長、または平均自由行程の変化量が大きくなる。すなわち、前記磁気検出素子の抵抗値の変化量が大きくなり、外部磁界の検出感度が向上する。

前記ｂｃｃ層は前記フリー磁性層の少なくとも一部を構成している層のひとつであってもよいし、または、前記ｂｃｃ層が前記固定磁性層の少なくとも一部を構成している層のひとつであってもよい。または、前記ｂｃｃ層が前記フリー磁性層の下に形成されるシード層であってもよい。

また、前記ホイスラー合金の前記膜面と平行な方向の平均結晶粒径は、５０Å以上であることが好ましい。

前記ｂｃｃ層の膜厚方向と平行な切断面に現われる前記ｂｃｃ層に形成された結晶粒界と、前記ホイスラー合金層に形成された結晶粒界とが連続する柱状晶が形成されていると、伝導電子の粒界散乱を低減することができるので好ましい。

特に、前記柱状晶の中で、前記ｂｃｃ層の結晶と前記ホイスラー合金層の結晶がエピタキシャルの状態で整合していることが好ましい。

なお、前記ｂｃｃ層の結晶と前記ホイスラー合金層の結晶が整合していると、前記柱状晶の｛１１０｝面または｛２２０｝面内に存在する同一の等価な結晶軸が、前記ｂｃｃ層と前記ホイスラー合金層で同じ方向を向くことになる。

前記ホイスラー合金層は、例えば、組成式がＸ₂ＹＺまたはＸＹＺで表されるホイスラー型結晶構造を有する金属化合物によって形成される。ただし前記ＸはＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｆｅのうち１種または２種以上の元素であり、前記ＹはＭｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１種または２種以上の元素であり、前記ＺはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｚｎのうち１種または２種以上の元素である。

好ましくは、前記ホイスラー合金層は、組成式がＸ₂ＭｎＺで表される金属化合物によって形成されることである。ただし前記ＸはＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、のうち１種または２種以上の元素であり、前記ＺはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、のうち１種または２種以上の元素である。

さらに好ましくは、前記ホイスラー合金層は、組成式がＣｏ₂ＭｎＺで表される金属化合物によって形成されることである。ただし前記ＺはＡｌ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、のうち１種または２種以上の元素である。

本発明では、磁気検出素子を、反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性材料層を介して形成された前記フリー磁性層とを有するものとして形成できる。

または、本発明では、磁気検出素子を、前記フリー磁性層の上下に積層された非磁性材料層と、一方の前記非磁性材料層の上および他方の前記非磁性材料層の下に位置する前記固定磁性層とを有するものとして形成できる。

この場合、一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換異方性磁界によりそれぞれの前記固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層を有するものとして形成しても良い。

本発明では、ホイスラー合金層を、固定磁性層とフリー磁性層を有する多層膜の膜面と平行方向に、｛２２０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している体心立方（ｂｃｃ）構造とする。そして前記ホイスラー合金層を、前記膜面と平行な方向に[１１０]面として表される等価な結晶面が優先配向しているｂｃｃ層の上に形成することにより、ホイスラー合金層の規則格子化に必要な原子の配置交換が容易になる。したがって、ホイスラー合金層を適切なホイスラー型結晶構造を有する層として成膜でき、しかも磁気検出素子の磁気抵抗変化率を向上させることができる。

特に、本発明のようにＣＰＰ−ＧＭＲ型の磁気検出素子の前記フリー磁性層または固定磁性層の材料としてホイスラー合金を用いると、外部磁界が印加される前と後における、磁気検出素子内部の伝導電子のスピン拡散長、または平均自由行程の変化量が大きくなる。すなわち、前記磁気検出素子の抵抗値の変化量が大きくなり、外部磁界の検出感度が向上する。

図１は、本発明の第１実施形態の磁気検出素子１００（シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の全体構造を記録媒体との対向面側から見た断面図である。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。

このシングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子１００は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向である。

図１に示す符号１１１は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層１１１である。この下地層１１１の上に、シード層１１２、フリー磁性層１１３、非磁性材料層１１４、固定磁性層１１５、反強磁性層１１６、保護層１１７からなる多層膜Ｔ２が積層されている。図１に示される磁気検出素子は、前記固定磁性層１１５の上に前記反強磁性層１１６が設けられているいわゆるトップスピンバルブ型のＧＭＲ型磁気検出素子である。

前記シード層１１２は体心立方構造（ｂｃｃ）から成り、本発明のｂｃｃ層となるものである。このシード層１１２の上に形成されたフリー磁性層１１３は、体心立方構造（ｂｃｃ）から成るホイスラー合金によって形成されており、本発明のホイスラー合金層に相当する。

前記非磁性材料層１１４は、Ｃｕで形成されている。Ｃｕで形成された非磁性材料層１１４は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に[１１１]面として表される等価な結晶面が優先配向している。

前記固定磁性層１１５は３層構造となっている。この固定磁性層１１５は、第２磁性材料層１１５ａ、非磁性中間層１１５ｂ、第１磁性材料層１１５ｃからなる３層構造で形成されている。前記反強磁性層１１６との界面での交換結合磁界及び非磁性中間層１１５ｂを介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により、前記第２磁性材料層１１５ａと第１磁性材料層１１５ｃの磁化方向は互いに反平行状態にされる。これは、いわゆる人工フェリ磁性結合状態と呼ばれ、この構成により固定磁性層１１５の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層１１５と反強磁性層１１６との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。

ただし前記固定磁性層１１５は磁性材料層の単層、あるいは磁性材料層の多層構造で形成されていてもよい。

第２磁性材料層１１５ａ、第１磁性材料層１１５ｃはＣｏＦｅやＮｉＦｅなどの強磁性材料によって形成される。

なお前記第２磁性材料層１１５ａは例えば２０〜５０Å程度で形成され、非磁性中間層１１５ｂは８〜１０Å程度で形成され、第１磁性材料層１１５ｃは１５〜３５Å程度で形成される。

また非磁性中間層１１５ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。

前記反強磁性層１１６は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。

これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。特に白金族元素のうちＰｔを用いることが好ましく、例えば二元系で形成されたＰｔＭｎ合金を使用することができる。

また本発明では、前記反強磁性層１１６は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。

なお前記元素Ｘ′には、元素ＸとＭｎとで構成される空間格子の隙間に侵入し、または元素ＸとＭｎとで構成される結晶格子の格子点の一部と置換する元素を用いることが好ましい。ここで固溶体とは、広い範囲にわたって、均一に成分が混ざり合った固体のことを指している。

侵入型固溶体あるいは置換型固溶体とすることで、前記Ｘ−Ｍｎ合金膜の格子定数に比べて、前記Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金の格子定数を大きくすることができる。これによって反強磁性層１１６の格子定数と固定磁性層１１５の格子定数との差を広げることができ、前記反強磁性層１１６と固定磁性層１１５との界面構造を非整合状態にしやすくできる。ここで非整合状態とは、前記反強磁性層１１６と固定磁性層１１５との界面で前記反強磁性層１１６を構成する原子と前記固定磁性層１１５を構成する原子とが一対一に対応しない状態である。

また特に置換型で固溶する元素Ｘ′を使用する場合は、前記元素Ｘ′の組成比が大きくなりすぎると、反強磁性としての特性が低下し、固定磁性層１１５との界面で発生する交換結合磁界が小さくなってしまう。特に本発明では、侵入型で固溶し、不活性ガスの希ガス元素（Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅのうち１種または２種以上）を元素Ｘ′として使用することが好ましいとしている。希ガス元素は不活性ガスなので、希ガス元素が、膜中に含有されても、反強磁性特性に大きく影響を与えることがなく、さらに、Ａｒなどは、スパッタガスとして従来からスパッタ装置内に導入されるガスであり、ガス圧を適正に調節するのみで、容易に、膜中にＡｒを侵入させることができる。

なお、元素Ｘ′にガス系の元素を使用した場合には、膜中に多量の元素Ｘ′を含有することは困難であるが、希ガスの場合においては、膜中に微量侵入させるだけで、熱処理によって発生する交換結合磁界を、飛躍的に大きくできる。

なお本発明では、好ましい前記元素Ｘ′の組成範囲は、ａｔ％（原子％）で０．２から１０であり、より好ましくは、ａｔ％で、０．５から５である。また本発明では前記元素ＸはＰｔであることが好ましく、よってＰｔ−Ｍｎ−Ｘ′合金を使用することが好ましい。

また本発明では、反強磁性層１１６の元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′のａｔ％を４５（ａｔ％）以上で６０（ａｔ％）以下に設定することが好ましい。より好ましくは４９（ａｔ％）以上で５６．５（ａｔ％）以下である。これによって成膜段階において、固定磁性層１１５との界面が非整合状態にされ、しかも前記反強磁性層１１６は熱処理によって適切な規則変態を起すものと推測される。

図１に示す磁気検出素子１００では、前記フリー磁性層１１３の両側にハードバイアス層１１８，１１８が形成されている。前記ハードバイアス層１１８，１１８からの縦バイアス磁界によって、前記フリー磁性層１１３の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。前記ハードバイアス層１１８，１１８は、例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されている。

前記ハードバイアス層１１８，１１８の上下および端部は、アルミナなどからなる絶縁層１１９，１１９によって絶縁されている。

多層膜Ｔ２の上下には、電極層１２０，１２０が設けられており、多層膜Ｔ２を構成する各層の膜面に対して垂直方向にセンス電流が流されるＣＰＰ（Current Perpendicular to the plane）−ＧＭＲ型の磁気検出素子となっている。

電極層１２０，１２０はα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）などで形成されている。

図１に示すスピンバルブ型の磁気検出素子１００では、下地層１１１から前記保護層１１７を積層後、熱処理を施し、これによって前記反強磁性層１１６と固定磁性層１１５との界面に交換結合磁界を発生させる。このとき磁場を図示Ｙ方向と平行な方向に向けることで、前記固定磁性層１１５の磁化は図示Ｙ方向と平行な方向に向けられ固定される。なお図１に示す実施形態では前記固定磁性層１１５は積層フェリ構造であるため、前記第１磁性材料層１１５ｃが例えば図示Ｙ方向に磁化されると、第２磁性材料層１１５ａは図示Ｙ方向と逆方向に磁化される。

図１に示された磁気検出素子１００は、前記固定磁性層１１５と前記フリー磁性層１１３の磁化がほぼ直交関係にある。記録媒体からの洩れ磁界が前記磁気検出素子１００の図示Ｙ方向に侵入し、前記フリー磁性層１１３の磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、前記固定磁性層１１５の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化または電流変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。

前記下地層１１１は、その上に形成される前記シード層１１２の｛１１０｝面として表される等価な結晶面を、前記多層膜Ｔ２の膜面と平行な方向に優先配向させるために設けられたものである。前記下地層１１１は例えば５０Å程度の膜厚で形成される。

前記シード層１１２は体心立方構造（ｂｃｃ）から成り、本発明のｂｃｃ層となるものである。前記多層膜Ｔ２の膜面と平行な方向に、代表的に｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向されている。前記シード層１１２は、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、またはこれらの合金で形成されることが好ましい。

ここで本明細書において「代表的に｛１１０｝面として表される等価な結晶面」とは、ミラー指数を用いて表した結晶格子面を示し、前記[１１０]面として表される等価（同等）な結晶面としては（１１０）面、（−１１０）面、（１−１０）面、（−１−１０）面、（１０１）面、（−１０１）面、（１０−１）面、（−１０−１）面、（０１１）面、（０−１１）面、（０１−１）面、（０−１−１）面が存在する。

すなわち本発明では、前記シード層１１２は、（１１０）面や、それと等価な前記各面等が、前記多層膜Ｔ２の膜面と平行な方向に優先配向しているのである。

図１に示す前記磁気検出素子１００では、前記したように前記シード層１１２の上に、ホイスラー合金層であるフリー磁性層１１３が形成されている。前記シード層１１２は、代表的に[１１０]面として表される等価な結晶面が前記多層膜Ｔ２の膜面に優先配向するように形成されているが、これによって前記シード層１１２上に形成される前記フリー磁性層１１３は、前記多層膜Ｔ２の膜面と平行な方向に、[２２０]面して表される等価な結晶面が優先配向される。

ここで本明細書において「代表的に[２２０]面して表される等価な結晶面」とは、ミラー指数を用いて表した結晶格子面を示し、前記[２２０]面として表される等価（同等）な結晶面としては（２２０）面、（−２２０）面、（２−２０）面、（−２−２０）面、（２０２）面、（−２０２）面、（２０−２）面、（−２０−２）面、（０２２）面、（０−２２）面、（０２−２）面、（０−２−２）面が存在する。

すなわち前記磁気検出素子１００では、前記フリー磁性層１１３は、（２２０）面や、それと等価な前記各面等が、前記多層膜Ｔ２の膜面と平行な方向に優先配向しているのである。

このように本発明では、前記膜面と平行な方向に優先配向する前記シード層１１２の結晶面は、代表的に[１１０]面として表される等価な結晶面であることが好ましく、また前記膜面と平行な方向に優先配向する前記フリー磁性層１１３の結晶面は、代表的に｛２２０｝面として表される等価な結晶面であることが好ましい。これは、体心立方（ｂｃｃ）構造の[２２０]面、または｛１１０｝面は最稠密面であり、ホイスラー合金層の原子がｂｃｃ層の内部に拡散することを抑制できるためと考えられる。また、ホイスラー合金層は成膜後に、各元素を結晶格子の定まった位置に配置させる規則格子化を行う必要がある。ホイスラー合金層をｂｃｃ層の最稠密面の上に成膜するとホイスラー合金の原子が膜面平行方向に動きやすくなり、規則格子化に必要な原子の配置交換が容易になるとも考えられる。また、ホイスラー合金層の規則格子化を促進するために、成膜後に熱処理した場合にも、ホイスラー合金層とｂｃｃ層の界面拡散を最小限に押さえることができる。

本発明ではさらに、前記各結晶面内に存在する、ある同じ結晶軸の少なくとも一部が、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３とで互いに同じ方向を向いているのである（図４参照）。なお図４では、例えば（１１０）面内に存在する［００１］方向が、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３とで互いに同じ方向を向いていることがわかる。

このような結晶配向を生じる原因としては、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３とを成膜段階において、如何なる状態で成膜したかに依存すると考えられる。

前記シード層１１２の上に、層が整合して、エピタキシャルの状態で前記フリー磁性層１１３を堆積していくためには、ターゲット基板から叩きだされた前記フリー磁性層１１３の材料となる原子が前記シード層１１２の上に到達したのち、前記シード層１１２の原子配列にならって再配列できるように、前記フリー磁性層１１３の原子が前記シード層１１２の上を適度に移動することができるだけのエネルギーが必要である。

前記フリー磁性層１１３の原子のエネルギーを大きくするためには、ターゲットを叩きだすためのスパッタガスの圧力を調節することが重要である。スパッタガスの圧力が大きくなりすぎると、フリー磁性層１１３の材料となる原子とスパッタガス分子の衝突頻度が増加して、フリー磁性層１１３の材料となる原子が前記シード層１１２の上に到達するまでにエネルギーを失ってしまう。このため、スパッタガス圧は低い方が良いが、あまり低すぎると安定的な放電を維持することができなくなる。

従って、ターゲットを叩きだすためのスパッタガスの圧力は、５×１０^-5Ｔｏｒｒ（６．７×１０^-3Ｐａ）〜３×１０^-3Ｔｏｒｒ（０．４Ｐａ）であることが好ましい。本実施の形態では、スパッタガスとしてＡｒを用い、スパッタガスの圧力を、１．５×１０^-3Ｔｏｒｒ（０．２Ｐａ）としている。

また、前記シード層１１２が形成されている基板の温度を高くすると、ターゲットから前記シード層１１２の上に到達した前記フリー磁性層１１３の材料となる原子が前記シード層１１２の上を移動しやすくなり、前記シード層１１２の原子配列にならって再配列しやすくなる。ただし、前記シード層１１２が形成されている基板の温度が大きくなりすぎると、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３の界面における原子の相互拡散が顕著になり好ましくない。

従って、前記シード層１１２が形成されている基板の温度は０℃〜１００℃であることが好ましい。本実施例では、基板を水冷することにより、基板の温度を３０℃から４０℃に保っている。

前記フリー磁性層１１３の材料となる原子が前記シード層１１２に達したときのエネルギーを大きくするためには、ターゲットと前記シード層１１２が形成されている基板との距離を小さくして、前記フリー磁性層１１３の材料となる原子とスパッタガス分子の衝突頻度を減少させることが好ましい。ただし、ターゲットと前記シード層１１２が形成されている基板との距離を小さくしすぎると、ターゲットからの２次電子や輻射熱で、前記シード層１１２が形成されている基板の温度が大きくなりすぎて、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３の界面における原子の相互拡散が顕著になり好ましくない。また、ターゲットと前記シード層１１２が形成されている基板との距離が小さくなると、前記フリー磁性層１１３を均一な膜厚で成膜することが困難になる。

従って、ターゲットと前記シード層１１２が形成されている基板との距離は、５０ｍｍ〜３００ｍｍであることが好ましい。本実施例では、ターゲットと前記シード層１１２が形成されている基板との距離を８９ｍｍにしている。

前記ｂｃｃ層である前記シード層１１２の結晶と前記ホイスラー合金層である前記フリー磁性層１１３の結晶が整合していると、前記柱状晶の（１１０）面または（２２０）面内に存在する同一の等価な結晶軸が、前記ｂｃｃ層と前記ホイスラー合金層で同じ方向を向くことになる。前記フリー磁性層１１３が前記シード層１１２に対してエピタキシャル的に成膜されると、前記フリー磁性層１１３が前記シード層１１２とで全ての結晶方位が平行関係を有して成膜されやすい。そしてフリー磁性層１１３と前記シード層１１２との界面では、前記界面と平行な方向に前記等価な各結晶面が優先配向するのみならず、前記結晶面内に存在する、フリー磁性層１１３と前記シード層１１２とのある同一の等価な結晶軸が同じ方向に向き、前記界面でフリー磁性層１１３の原子の配列と前記シード層１１２の原子の配列とが１対１に対応しやすくなる（図４参照）。

このように、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との結晶が整合している。しかし、仮に、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との結晶が整合していない状態であると、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との界面には結晶粒界が発生しているのと同じ状態となり、伝導電子はこの界面で粒界散乱と同様の界面散乱を受けるため、抵抗を増大させることに繋がり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が減少する。

また本発明では、膜厚方向と平行な切断面に現われる前記シード層１１２の結晶粒界と、前記フリー磁性層１１３の結晶粒界とが、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との界面の少なくとも一部で連続な状態となっているのである。

なお本発明で言う前記結晶粒界とは、２つの結晶粒が異なる結晶方位を保って前記それぞれの結晶粒が接する境界をいう。

図５に、前記磁気検出素子１００の実施例の透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）を示す。また図６は、図５の長方形で囲んだ部分の拡大図（図示右側）、および前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との界面と平行方向から電子線（ビーム）を入射させ、前記下地層１１１、前記シード層１１２および前記フリー磁性層１１３のそれぞれについて得られた透過電子線回折像（図示左側）を示している。なお、図６の図示左側に示す前記下地層１１１、前記シード層１１２および前記フリー磁性層１１３の透過電子線回折像は、図示右側に示す前記拡大図において円で囲んだ部分での透過電子線回折像である。また、図７は図５に示す写真の模式図である。

図５ないし図７において、Ｔａ層は前記下地層１１１に相当し、Ｃｒ層は前記シード層１１２に相当し、ホイスラー合金層であるＣｏ₂ＭｎＧｅ層は前記フリー磁性層１１３に相当し、Ｔａ／Ｔａ−Ｏｘｉｄｅ層は前記保護層１１７に相当する。図５ないし図７の試料では、図１においてフリー磁性層１１３と保護層１１７の間に存在する非磁性材料層１１４、および固定磁性層１１５などは省略している。

図５ないし図７に示すように本発明では、Ｃｒ層（前記シード層１１２）およびＣｏ₂ＭｎＧｅ層（前記フリー磁性層１１３）に形成された結晶粒界（１）（２）（３）（４）（５）が、前記Ｃｒ層（前記シード層１１２）およびＣｏ₂ＭｎＧｅ層（前記フリー磁性層１１３）の界面で連続な状態になっており、前記界面を貫く大きな結晶粒が形成されている。このような連続状態が生じる場合には、前記界面においてＣｒ層（前記シード層１１２）の膜面方向の結晶面と、Ｃｏ₂ＭｎＧｅ層（前記フリー磁性層１１３）の膜面方向の結晶面とに存在する、ある同じ等価な結晶軸の少なくとも一部が同じ方向を向いているものと推測できる。

このように、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との界面が結晶学的に連続していると、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との界面には結晶粒界がないこととなるため、伝道電子が結晶粒界で粒界散乱を受けるが如く界面で散乱されることがなく、抵抗を減少させることに繋がり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が増大する。

また本発明では、前記前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との結晶配向を透過電子線回折像によって観測し、この透過電子線回折像が以下に説明するような回折図形として得られたなら、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３は、膜面と平行な方向に｛１１０｝面、または｛２２０｝面と同じ等価な結晶面が優先配向し、しかも前記結晶面内に存在する、＜００１＞方向、または＜００２＞方向と同じ等価な結晶軸の少なくとも一部が、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３とで互いに同じ方向を向いているものと推測できる。

図８は図６に示す前記シード層１１２の前記回折像の模式図、図９は図６に示す前記フリー磁性層１１３の前記回折像の模式図である。

前記シード層１１２および前記フリー磁性層１１３の透過電子線回折像には、それぞれの層の各結晶面に相当する逆格子点に対応した回折斑点が現れる。前記逆格子点（＝回折斑点）はミラー指数により表される結晶面である。
逆格子面すなわち電子線回折像の投影面は、入射電子線と垂直な結晶面と平行である。

前記シード層１１２や前記フリー磁性層１１３は多結晶体であり、それぞれを構成する多くの結晶粒の［１１０］方向は膜面に対して垂直方向に近い方向を向いているが、膜面内に存在する、例えば［００１］方向の向きは、膜面垂直方向を軸として、３６０°いろいろな角度を向いた状態の結晶粒が混在している。したがって、どれか１つの結晶粒に膜面と平行方向に電子線を入射させた場合、電子線と平行な方向がどのような指数の方向になるか（入射電子線と垂直な結晶面が何になるか）は結晶粒によって異なる。ここで、例として図示した図８の回折図形（前記シード層１１２を構成する１つの結晶粒からのもの）の場合は、特徴的な４回対称のパターンが現われており、入射電子線は対象としている結晶粒の［００１］方向と平行であることが分かる。また、それぞれの回折斑点は、それらの対称性から図８のように指数づけでき、膜面垂直方向（図８での上方）が［１１０］方向、界面と平行な図８における右方向が［１−１０］方向であることが分かる。

また、前記シード層１１２の結晶と同じ柱状晶内に存在し、このシード層１１２の結晶の直上に積層されている前記フリー磁性層１１３に電子線を入射させて得た電子線回折図形が図９であるが、この図９の図形は、図８に示した前記シード層１１２の回折図形と相似形をなし、同じく４回対称のパターンであることから、入射電子線は前記フリー磁性層１１３の結晶の［００１］方向と平行であることが分かる。それぞれの回折斑点は、それらの対称性から図９のように指数づけでき、膜面垂直方向（図９での上方）が［１１０］方向、界面と平行な図８における右方向が［１−１０］方向であることが分かる。この方位関係は、図８に示した前記シード層１１２の結晶のものと全く同じである。したがって、同じ柱状晶内に重なって存在する前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３の結晶方位関係は、３次元的に全く等しいことを意味する。

すなわち、前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３が、少なくともひとつの柱状晶のなかでエピタキシャル的に整合して成長しているといえる。このように、結晶学的に連続的な状態であれば、伝導電子の界面での散乱を抑制でき、抵抗を減少させることに繋がり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を増大することができる。

図２は本発明の第２実施形態の磁気検出素子２００を示す断面図であり、図１に相当する図である。

図２に示す磁気検出素子２００は、図１に示す前記磁気検出素子１００と同じ構成要素を有して構成されている。したがって、図２では、図１に示す磁気検出素子１００と同じ構成要素には同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。

図２に示す磁気検出素子２００では、図１に示す磁気検出素子１００と同じ構成要素で構成されているが、シード層１１２の上に形成されるフリー磁性層２１３、非磁性材料層１１４、３層構造の固定磁性層１１５、反強磁性層１１６の積層順序が図１に示す磁気検出素子１００とは異なっており、図２に示すように、前記シード層１１２の上に、下から順に反強磁性層１１６、固定磁性層１１５、非磁性材料層１１４、フリー磁性層２１３の順序で積層され、多層膜Ｔ３が形成されている。すなわち、図２に示す磁気検出素子２００は、前記固定磁性層１１５の下に前記反強磁性層１１６が設けられているいわゆるボトムスピンバルブ型のＧＭＲ型磁気検出素子である。

図２に示す磁気検出素子２００では、前記フリー磁性層２１３が２層構造のものとして構成されている。このフリー磁性層２１３は、第３磁性材料層２１３ａと、この第３磁性材料層２１３ａの上に形成される第４磁性材料層２１３ｂとで構成されている。

前記第３磁性材料層２１３ａは、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、前記多層膜Ｔ３の膜面と平行な方向に[１１０]面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであり、本願発明のｂｃｃ層に相当する。この前記第３磁性材料層２１３ａは、３０ａｔ％以上のＦｅを含むＦｅＣｏ合金、例えばＦｅ₅₀Ｃｏ₅₀を用いることができる。

前記第４磁性材料層２１３ｂはホイスラー合金によって形成されており、本発明のホイスラー合金層に相当する。この第４磁性材料層２１３ｂは、図１に示す磁気検出素子１００を構成する前記フリー磁性層１１３と同じ材料によって形成することができる。

図２に示す磁気検出素子２００において、前記第３磁性材料層２１３ａと前記第４磁性材料層２１３ｂとの関係は、図１に示す前記磁気検出素子１００における前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との関係と全く同じであり、図２に示す磁気検出素子２００においても、図１に示す前記磁気検出素子１００が奏する前記各特有の効果を奏することができるものである。

図３は本発明の第３実施形態の磁気検出素子３００を示す断面図であり、図１に相当するものである。

図３に示す磁気検出素子３００は、図１に示す前記磁気検出素子１００、および図２に示す磁気検出素子２００と同じ構成要素を有して構成されている。したがって、図３では、図１に示す磁気検出素子１００、および図２に示す磁気検出２００と同じ構成要素には同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。

図３に示す磁気検出素子３００では、図２に示す磁気検出素子２００と同様、シード層１１２の上に、下から順に反強磁性層１１６、固定磁性層１１５、非磁性材料層１１４、フリー磁性層２１３の順序で積層され、これら各層によって多層膜Ｔ４が形成されているが、さらに前記フリー磁性層２１３の上に、下から順に非磁性材料層１１４、３層構造の固定磁性層１１５、反強磁性層１１６、保護層１１７が積層されている。すなわち、図３に示す磁気検出素子３００は、前記フリー磁性層２１３の上下双方に前記反強磁性層１１６，１１６が設けられた、いわゆるデュアルスピンバルブ型のＧＭＲ型磁気検出素子である。

図３に示す磁気検出素子３００でも、図２に示す前記磁気検出素子２００と同様に、前記フリー磁性層２１３が第３磁性材料層２１３ａと第４磁性材料層２１３ｂとで構成されている。

前記第３磁性材料層２１３ａは、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、前記多層膜Ｔ４の膜面と平行な方向に[１１０]面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであり、本願発明のｂｃｃ層に相当する。この前記第３磁性材料層２１３ａは、３０ａｔ％以上のＦｅを含むＦｅＣｏ合金、例えばＦｅ₅₀Ｃｏ₅₀を用いることができる。

前記第４磁性材料層２１３ｂはホイスラー合金によって形成されており、本発明のホイスラー合金層に相当する。この第４磁性材料層２１３ｂは、図１に示す磁気検出素子１００を構成する前記フリー磁性層１１３と同じ材料によって形成することができる。

図３に示す磁気検出素子３００においても、前記第３磁性材料層２１３ａと前記第４磁性材料層２１３ｂとの関係は、図１に示す前記磁気検出素子１００における前記シード層１１２と前記フリー磁性層１１３との関係と全く同じであり、図３に示す磁気検出素子３００においても、図１に示す前記磁気検出素子１００が奏する前記各特有の効果を奏することができるものである。

なお、図１ないし図３では、前記フリー磁性層１１３，２１３が前記ホイスラー合金層であるものを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記非磁性材料層１１４と接する前記第２磁性層１１５ａが前記ホイスラー合金から形成されているものや、前記非磁性材料層１１４と接する前記第２磁性層１１５ａと前記フリー磁性層１１３，２１３との双方が前記ホイスラー合金から形成されるものであっても良い。この場合、前記ホイスラー合金から形成される層は、体心立方構造（ｂｃｃ）で形成される層の上に形成される必要がある。

以上本発明の好ましい実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。たとえば、ＣＰＰ−ＴＭＲ（トンネル効果磁気抵抗効果素子）であってもよい。

なお、上述した実施形態はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

以下に示す膜構成のＣＰＰ−ＧＭＲ型磁気検出素子（トップスピンバルブ）を形成し、抵抗値×素子面積ＲｅＡ（ｍΩμｍ²）、抵抗変化量×素子面積ΔＲＡ（ｍΩμｍ²）、抵抗変化率ΔＲ／Ｒｅ（％）を測定した。

比較例１：下地層（Ｔａ（３０Å））／シード層（（Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀）₆₀Ｃｒ₄₀（６０Å））／フリー磁性層（Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（５Å）／Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀（９０Å）／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（５Å））／非磁性材料層（Ｃｕ（４３Å））／固定磁性層（Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（１０Å）／Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀（３５Å）／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（５Å））／Ｒｕ（９Å）／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（３０Å）／反強磁性層（Ｐｔ₅₀Ｍｎ₅₀（１７０Å））／保護層（Ｔａ（３０Å））

＜比較例２：下地層（Ｔａ（３０Å））／フリー磁性層（Ｃｏ₂ＭｎＧｅ（６０Å））／非磁性材料層（Ｃｕ（４３Å））／固定磁性層（Ｃｏ₂ＭｎＧｅ（４０Å／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（１０Å）／Ｒｕ（９Å）／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（３０Å））／反強磁性層（Ｐｔ₅₀Ｍｎ₅₀（１７０Å））／保護層（Ｔａ（３０Å））＞

実施例１：下地層（Ｔａ（３０Å））／シード層（Ｃｒ（６０Å））／フリー磁性層（Ｃｏ₂ＭｎＧｅ（６０Å））／非磁性材料層（Ｃｕ（４３Å））／固定磁性層（Ｃｏ₂ＭｎＧｅ（４０Å）／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（１０Å）／Ｒｕ／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（３０Å））／反強磁性層（Ｐｔ₅₀Ｍｎ₅₀（１７０Å））／保護層（Ｔａ（３０Å））
なお各層に記載した括弧書き中の数値は膜厚を示している。

実施例１では、固定磁性層においてホイスラー合金層Ｃｏ₂ＭｎＧｅがｆｃｃ層Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀上に積層されている。また、フリー磁性層はホイスラー合金層Ｃｏ₂ＭｎＧｅとして形成されており、ｂｃｃ層であるシード層Ｃｒの上に積層されている。
結果を表１に示す。

磁気検出素子の抵抗値×素子面積ＲｅＡ（ｍΩμｍ²）は、比較例１，２、実施例１ともに８０ｍΩμｍ²から９５ｍΩμｍ²の範囲にある。フリー磁性層及び固定磁性層にホイスラー合金Ｃｏ₂ＭｎＧｅを用いると、単位面積当りの抵抗値ＲｅＡ（ｍΩμｍ²）が高くなる傾向にある。

抵抗変化量×素子面積ΔＲＡ（ｍΩμｍ²）は、比較例１，２と実施例１との間の差が大きくなっている。実施例１のように、フリー磁性層及び固定磁性層にホイスラー合金Ｃｏ₂ＭｎＧｅを用い、このホイスラー合金Ｃｏ₂ＭｎＧｅをｂｃｃ層（シード層Ｃｒ）の上に積層することにより、比較例１，２の磁気検出素子と比べて、３倍以上の抵抗変化量ΔＲｅＡ（ｍΩμｍ²）を発揮することができる。

実施例１の抵抗変化量×素子面積ΔＲＡ（ｍΩμｍ²）が大きくなる結果、実施例１の抵抗変化率ΔＲ／Ｒｅ（％）は、比較例１，２の抵抗変化率ΔＲ／Ｒｅ（％）と比べて、３倍以上になっている。

本発明の第１実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図。 本発明の第２実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図。 本発明の第３実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図。 シード層とフリー磁性層との結晶配向を模式図的に示した図。 本発明におけるスピンバルブ型薄膜素子を膜厚と平行な方向から切断した際の前記切断面の透過電子顕微鏡写真。 図５の部分拡大図、およびシード層とフリー磁性層の界面と平行方向からの透過電子線回折像。 図５に示す透過電子顕微鏡写真の部分模式図。 本発明におけるシード層の膜面と平行方向からの透過電子線回折像の模式図。 本発明におけるフリー磁性層の膜面と平行方向からの透過電子線回折像の模式図。 従来の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図。

符号の説明

１００，２００，３００ 磁気検出素子
１１２ シード層
１１３ フリー磁性層
１１４ 非磁性材料層
１１５ 固定磁性層
１１５ａ 第２磁性材料層
１１５ｂ 非磁性中間層
１１５ｃ 第１磁性材料層
１１６ 反強磁性層
１１８ ハードバイアス層
２１３ フリー磁性層
２１３ａ 第３磁性材料層
２１３ｂ 第４磁性材料層

Claims (14)

1. 磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する多層膜を有し、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気抵抗効果素子において、
   前記フリー磁性層と前記固定磁性層のいずれか一方または両方が、ホイスラー合金層を有しており、
   前記ホイスラー合金層は前記多層膜の膜面と平行な方向に｛２２０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、
   前記ホイスラー合金層が、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、前記膜面と平行な方向に[１１０]面として表される等価な結晶面が優先配向しているｂｃｃ層の上に形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
2. 前記ｂｃｃ層が前記フリー磁性層の少なくとも一部を構成している請求項１記載の磁気検出素子。
3. 前記ｂｃｃ層が前記固定磁性層の少なくとも一部を構成している請求項１または２記載の磁気検出素子。
4. 前記ｂｃｃ層が前記フリー磁性層の下に形成されるシード層である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
5. 前記ホイスラー合金の前記膜面と平行な方向の平均結晶粒径は、５０Å以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
6. 前記ｂｃｃ層の膜厚方向と平行な切断面に現われる前記ｂｃｃ層に形成された結晶粒界と、前記ホイスラー合金層に形成された結晶粒界とが連続する柱状晶が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
7. 前記柱状晶の中で、前記ｂｃｃ層の結晶と前記ホイスラー合金層の結晶がエピタキシャルの状態で整合している請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
8. 前記柱状晶の｛１１０｝面または｛２２０｝面内に存在する同一の等価な結晶軸が、前記ｂｃｃ層と前記ホイスラー合金層で同じ方向を向いている請求項６または７記載の磁気検出素子。
9. 前記ホイスラー合金層は、組成式がＸ₂ＹＺまたはＸＹＺで表されるホイスラー型結晶構造を有する金属化合物によって形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子、
   ただし前記ＸはＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｆｅのうち１種または２種以上の元素であり、前記ＹはＭｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１種または２種以上の元素であり、前記ＺはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｚｎのうち１種または２種以上の元素である。
10. 前記ホイスラー合金層は、組成式がＸ₂ＭｎＺで表される金属化合物によって形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子、
    ただし前記ＸはＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、のうち１種または２種以上の元素であり、前記ＺはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、のうち１種または２種以上の元素である。
11. 前記ホイスラー合金層は、組成式がＣｏ₂ＭｎＺで表される金属化合物によって形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子、
    ただし前記ＺはＡｌ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、のうち１種または２種以上の元素である。
12. 反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性材料層を介して形成された前記フリー磁性層とを有する請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
13. 前記フリー磁性層の上下に積層された非磁性材料層と、一方の前記非磁性材料層の上および他方の前記非磁性材料層の下に位置する前記固定磁性層とを有する請求項１２記載の磁気検出素子。
14. 一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換異方性磁界によりそれぞれの前記固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層を有する請求項１３記載の磁気検出素子。