JP2006253625A - 磁気検出素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フリー磁性層16はCo2MnZ合金層16a(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)と(NiaFe100−a)bX100−b合金層16b(XはCu、Au、Ag、Zn、Mn、Al、Cd、Zr、Hfのうち1種または2種以上の元素であり、a、bは組成比率を表し、80<a≦100、60<b≦100である)の積層体である。これにより、フリー磁性層の磁歪定数λs及び保磁力Hcを小さくして、フリー磁性層の軟磁気特性を向上させることができる。
【選択図】図1
Description
前記フリー磁性層はCo2MnZ合金層(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)と(NiaFe100−a)bX100−b合金層(XはCu、Au、Ag、Zn、Mn、Al、Cd、Zr、Hfのうち1種または2種以上の元素であり、a、bは組成比率を表し、80<a≦100、60<b≦100である)の積層体を有していることを特徴とするものである。なお、前記組成比率aはNiFe中のNiのat%であり、前記組成比率bは(NiaFe100−a)bX100−b合金中のNiFeのat%である。
前記フリー磁性層は、上部フリー磁性層及び下部フリー磁性層が直接あるいは他の磁性材料層又は非磁性材料層を介して積層されたものであり、
前記下部フリー磁性層並びにこの下部フリー磁性層より下側の非磁性材料層及び固定磁性層を有する多層膜下部と前記上部フリー磁性層並びにこの上部フリー磁性層より上側の非磁性材料層及び固定磁性層を有する多層膜上部のうち、伝導電子の流れの上流に位置する方を多層膜上流部、伝導電子の流れの下流に位置する方を多層膜下流部としたとき、
前記多層膜上流部の磁気抵抗変化量×素子面積ΔRAが前記多層膜下流部のΔRAよりも小さくすることが好ましい。
このように構成しても、抵抗変化量と素子面積の積ΔRAを大きくすることができる。
固定磁性層14は、磁性層14a、非磁性中間層14b、磁性層14cからなる3層構造である。前記反強磁性層13との界面での交換結合磁界及び非磁性中間層14bを介した反強磁性的交換結合磁界(RKKY的相互作用)により前記磁性層14aと磁性層14c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14の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層14と反強磁性層13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。
フリー磁性層16はCo2MnZ合金層16a(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)と(NiaFe100−a)bX100−b合金層16b(XはCu、Au、Ag、Zn、Mn、Al、Cd、Zr、Hfのうち1種または2種以上の元素であり、a、bは組成比率を表し、80<a≦100、60<b≦100である)の積層体である。
なお、図2において、図1と同じ符号が付けられた層は同じ材料で形成されている。
多層膜上流部の磁気抵抗変化量×素子面積ΔRAが多層膜下流部のΔRAよりも小さくすることが好ましい。
実施例5、6はフリー磁性層をCo2MnGe合金層とNiFeCu合金層の積層体としている。実施例5のフリー磁性層も、実施例6のフリー磁性層も磁歪定数λsは1ppm以下であり、また、保磁力Hcも300A/m以下であり充分小さい。
実施例9、10は実施例3の磁気検出素子のNi95Fe10合金層の膜厚をそれぞれ30Å、50Åに変更したものである。
12 シード層
13 反強磁性層
14、31、32 固定磁性層
15 非磁性材料層
16 フリー磁性層
17 保護層
18 ハードバイアス層
19 絶縁層
20 電極層
Claims (15)
- 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が設けられた多層膜を有し、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検出素子において、
前記フリー磁性層はCo2MnZ合金層(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)と(NiaFe100−a)bX100−b合金層(XはCu、Au、Ag、Zn、Mn、Al、Cd、Zr、Hfのうち1種または2種以上の元素であり、a、bは組成比率を表し、80<a≦100、60<b≦100である)の積層体を有していることを特徴とする磁気検出素子。 - 前記フリー磁性層はCo2MnZ合金層(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)と(NiaFe100−a)bX100−b合金層(XはCu、Au、Ag、Zn、Mn、Al、Cd、Zr、Hfのうち1種または2種以上の元素であり、a、bは組成比率を表し、80<a≦100、90<b≦100である)の積層体を有している請求項1記載の磁気検出素子。
- 前記フリー磁性層はCo2MnZ合金層(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)と(NiaFe100−a)bX100−b合金層(XはCu、Au、Ag、Zn、Mn、Al、Cd、Zr、Hfのうち1種または2種以上の元素であり、a、bは組成比率を表し、81.5<a≦100、60<b≦100である)の積層体を有している請求項1記載の磁気検出素子。
- 前記フリー磁性層はCo2MnZ合金層(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)と(NiaFe100−a)bX100−b合金層(XはCu、Au、Ag、Zn、Mn、Al、Cd、Zr、Hfのうち1種または2種以上の元素であり、a、bは組成比率を表し、81.5<a≦100、90<b≦100である)の積層体を有している請求項3記載の磁気検出素子。
- 前記(NiaFe100−a)bX100−b合金層の膜厚が10Å以上60Å以下である請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 前記(NiaFe100−a)bX100−b合金層の膜厚が40Å以上60Å以下である請求項5記載の磁気検出素子。
- 前記Co2MnZ合金層が前記非磁性材料層に接している請求項1ないし6のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 前記固定磁性層がCo2YZ合金層(YはMn、Fe、Crのうち1種または2種以上の元素であり、前記ZはAl、Ga、Si、Ge、Sn、In、Sb、Pb、Znのうち1種または2種以上の元素)を有している請求項1ないし7のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 抵抗変化量と素子面積の積ΔRAが5mΩμm2以上である請求項1ないし8のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 前記固定磁性層が前記フリー磁性層の上側に設けられている請求項1ないし9のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 前記固定磁性層が前記フリー磁性層の下側に設けられている請求項1ないし9のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 前記フリー磁性層の下に前記非磁性材料層及び前記固定磁性層が設けられ、前記フリー磁性層の上にも非磁性材料層及び固定磁性層が設けられている請求項1ないし9のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 前記フリー磁性層は、上部フリー磁性層及び下部フリー磁性層が直接あるいは他の磁性材料層又は非磁性材料層を介して積層されたものであり、
前記下部フリー磁性層並びにこの下部フリー磁性層より下側の非磁性材料層及び固定磁性層を有する多層膜下部と前記上部フリー磁性層並びにこの上部フリー磁性層より上側の非磁性材料層及び固定磁性層を有する多層膜上部のうち、伝導電子の流れの上流に位置する方を多層膜上流部、伝導電子の流れの下流に位置する方を多層膜下流部としたとき、
前記多層膜上流部の磁気抵抗変化量×素子面積ΔRAが前記多層膜下流部のΔRAよりも小さい請求項12記載の磁気検出素子。 - 前記フリー磁性層は、上下方向に対向して形成された2つの前記Co2MnZ合金層(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)の間に、前記(NiaFe100−a)bX100−b合金層が挿入された3層構造で形成されている請求項1ないし13のいずれかに記載の磁気検出素子。
- 前記(NiaFe100−a)bX100−b合金層の膜厚が10Å以上60Å以下である請求項14記載の磁気検出素子。
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