JP2007142257A - 磁気検出素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】 特に、ΔＲＡを高く維持できるとともに、カップリング結合磁界Ｈｉｎや保磁力Ｈｃを小さくできる磁気検出素子を提供することを目的としている。
【解決手段】 フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃが、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成されている。前記組成式に示す含有量ｙは、２３原子％以上２６原子％以下であり、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚは、０．１以上０．６以下である。これにより、ＣｏＭｎＧｅ合金を使用した場合と同様のΔＲＡを得ることが出来るとともに、カップリング結合磁界Ｈｉｎやフリー磁性層６の保磁力Ｈｃを小さくできる。
【選択図】図１
【解決手段】 フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃが、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成されている。前記組成式に示す含有量ｙは、２３原子％以上２６原子％以下であり、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚは、０．１以上０．６以下である。これにより、ＣｏＭｎＧｅ合金を使用した場合と同様のΔＲＡを得ることが出来るとともに、カップリング結合磁界Ｈｉｎやフリー磁性層６の保磁力Ｈｃを小さくできる。
【選択図】図１
Description
本発明は、磁化方向が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、外部磁界により磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する磁気検出素子に関する。
下記の特許文献には、ＣＰＰ型磁気検出素子の固定磁性層やフリー磁性層を、ＣｏＭｎＧｅ合金（原子比率はＣｏ：Ｍｎ：Ｇｅ＝２：１：１）やＣｏＭｎＳｉ合金（原子比率はＣｏ：Ｍｎ：Ｓｉ＝２：１：１）などのホイスラー合金で形成する点が開示されている。
前記フリー磁性層及び前記固定磁性層を、ＣｏＭｎＧｅ合金等のホイスラー合金で形成すると、ＣｏＦｅ合金やＮｉＦｅ合金に比べてスピン分極率を高めることができ、この結果、磁気抵抗変化量ΔＲを大きくすることが出来る。ＣＰＰ型磁気検出素子にとって前記磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡの向上は、今後の高記録密度化に向けて非常に重要なパラメータである。このため、前記フリー磁性層や前記固定磁性層にホイスラー合金を用いることが好ましい。
特開２００３−２１８４２８号公報
特開２００５−１１６７０３号公報
ところで、上記特許文献には、多数のホイスラー合金の組成が開示されている。しかし前記特許文献における実験では、前記ホイスラー合金にＣｏＭｎＧｅ合金やＣｏＭｎＳｉ合金を使用しており、４元系のホイスラー合金の実験結果は開示されていない。
後述する実験によると、前記フリー磁性層及び前記固定磁性層（後述の実験では第２固定磁性層に使用）をＣｏＭｎＧｅ合金で形成すると、前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に働くカップリング結合磁界Ｈｉｎ及び前記フリー磁性層の保磁力Ｈｃが大きくなることがわかった。前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを小さくすることは、アシンメトリー（asymmetry）を良好に保ち、バルクハウゼンノイズを低減し、Ｓ／Ｎ比を高くする上で重要である。また前記フリー磁性層の保磁力Ｈｃを小さくすることは、再生出力のばらつきを小さくする上で重要である。
また後述する実験によると、前記フリー磁性層及び前記固定磁性層（後述の実験では第２固定磁性層に使用）をＣｏＭｎＳｉ合金で形成すると、前記ΔＲＡは、ＣｏＭｎＧｅ合金を使用したときに比べて小さくなり、また、前記フリー磁性層の保磁力Ｈｃが大きくなり、さらに一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）が小さくなることがわかった。前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）とは、前記固定磁性層と反強磁性層間で発生する交換結合磁界や、前記固定磁性層が積層フェリ構造のときに、磁性層間に生じるＲＫＫＹ相互交換作用における結合磁界などを含む磁界の大きさである。前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）が小さいと固定磁性層の磁化の固定力が弱く、再生特性の低下を招いてしまう。
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、ΔＲＡを高く維持できるとともに、カップリング結合磁界Ｈｉｎや保磁力Ｈｃを小さくできる磁気検出素子を提供することを目的としている。
本発明における磁気検出素子は、
磁化方向が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、外部磁界により磁化方向が変動するフリー磁性層と、を有し、
前記フリー磁性層、あるいは前記固定磁性層、又は前記フリー磁性層及び前記固定磁性層は、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を有し、
含有量ｙは、２３原子％以上２６原子％以下で、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚは、０．１以上０．６以下であることを特徴とするものである。
磁化方向が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、外部磁界により磁化方向が変動するフリー磁性層と、を有し、
前記フリー磁性層、あるいは前記固定磁性層、又は前記フリー磁性層及び前記固定磁性層は、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を有し、
含有量ｙは、２３原子％以上２６原子％以下で、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚは、０．１以上０．６以下であることを特徴とするものである。
後述する実験によれば、上記の構成により、ＣｏＭｎＧｅ合金を使用した場合と同様のΔＲＡを得ることが出来るとともに、カップリング結合磁界Ｈｉｎやフリー磁性層の保磁力Ｈｃを小さくできることがわかった。さらに、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）もＣｏＭｎＧｅ合金を使用した場合と同程度に大きくできることがわかった。
したがって、本発明の磁気検出素子は、高記録密度化に適切に対応できる。また再生出力のばらつきを小さくでき、さらにアシンメトリー（asymmetry）を良好に保ち、よってバルクハウゼンノイズを低減でき、Ｓ／Ｎ比を高く出来る。
本発明では、前記Ｓｉ比Ｚは、０．４以下であることが好ましい。これにより、前記ΔＲＡ及び一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）をより適切に大きくできる。また前記保磁力Ｈｃをより適切に小さくできる。
また本発明では、前記Ｓｉ比Ｚは、０．２５以上であることが好ましい。これにより、前記カップリング結合磁界Ｈｉｎ及び保磁力Ｈｃをより適切に小さくできる。
また本発明では、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層は、少なくとも前記非磁性材料層に接して形成されることが、前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを小さくする観点等から好ましい。
本発明では、フリー磁性層や固定磁性層を、所定の組成比を有するＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成する。これにより、前記フリー磁性層や前記固定磁性層をＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合と同様のΔＲＡを得ることが出来るとともに、カップリング結合磁界Ｈｉｎやフリー磁性層の保磁力Ｈｃを小さくできる。さらに、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）も、前記フリー磁性層や前記固定磁性層をＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合と同程度に大きくできる。
したがって、本発明の磁気検出素子は、高記録密度化に適切に対応できる。また再生出力のばらつきを小さくでき、さらにアシンメトリー（asymmetry）を良好に保ち、よってバルクハウゼンノイズを低減でき、Ｓ／Ｎ比を高く出来る。
図１は本実施形態のＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を、記録媒体との対向面と平行な方向から切断し、その切断面を示す部分断面図である。
このデュアルスピンバルブ型薄膜素子は、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、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向及び前記シングルスピンバルブ型薄膜素子の各層の積層方向、である。各方向は、残り２つの方向に対して直交する関係にある。
符号２０は下部シールド層であり、前記下部シールド層２０上に、デュアルスピンバルブ型薄膜素子２１が形成されている。前記デュアルスピンバルブ型薄膜素子２１は、積層体２２を有する。
前記積層体２２は、下から、下地層１、シード層２、下側反強磁性層３、下側固定磁性層４、下側非磁性材料層５、フリー磁性層６、上側非磁性材料層７、上側固定磁性層８、上側反強磁性層９、および保護層１０の順に積層されている。
前記フリー磁性層６は磁化がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられている。また前記固定磁性層４，８は磁化がハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定されている。図１に示す実施形態では、前記固定磁性層４，８は積層フェリ構造であり、第１固定磁性層４ａ，８ａの磁化と第２固定磁性層４ｃ，８ｃの磁化とが反平行にされている。
前記積層体２２は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法が下側から上側に向けて徐々に小さくなる略台形状にて形成されている。
前記積層体２２のトラック幅方向の両側には、下から、絶縁層２７、ハードバイアス層２８及び絶縁層２９が積層されている。前記絶縁層２９及び保護層１０上には、磁性材料からなる上部シールド層３０が形成される。ＣＰＰ型のスピンバルブ型薄膜素子では、下部シールド層２０及び上部シールド層３０が電極として機能し、前記積層体２２を構成する各層の界面に対し垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）に電流を流す電流源となっている。
各層の材質等について説明する。
前記下地層１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る。前記シード層２は、ＮｉＦｅＣｒまたはＣｒによって形成される。前記シード層２をＮｉＦｅＣｒによって形成すると、前記シード層２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ものになる。また、前記シード層２をＣｒによって形成すると、前記シード層２は、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、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になる。
前記下地層１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る。前記シード層２は、ＮｉＦｅＣｒまたはＣｒによって形成される。前記シード層２をＮｉＦｅＣｒによって形成すると、前記シード層２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ものになる。また、前記シード層２をＣｒによって形成すると、前記シード層２は、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、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になる。
前記下側反強磁性層３および上側反強磁性層９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、あるいは、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る。
下側固定磁性層４及び上側固定磁性層８は、夫々、第１固定磁性層（反強磁性層に接する側の磁性層）４ａ，８ａ、非磁性中間層４ｂ，８ｂ、第２固定磁性層（非磁性材料層に接する側の磁性層）４ｃ，８ｃからなる多層膜構造で形成される。前記下側固定磁性層４及び上側固定磁性層８は、積層フェリ構造である。前記第１固定磁性層４ａ，８ａはＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成されている。また前記非磁性中間層４ｂ，８ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。なお第２固定磁性層４ｃ，８ｃの材質及び構造については後述する。
前記下側非磁性材料層５及び上側非磁性材料層７は、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成されている。
また、フリー磁性層６の材質及び構造については後述する。
絶縁層２７，２９は、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成される。前記ハードバイアス層２８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る。
絶縁層２７，２９は、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成される。前記ハードバイアス層２８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る。
前記下部シールド層２０及び上部シールド層３０は、ＮｉＦｅ合金等で形成される。
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子の特徴的部分について説明する。
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子の特徴的部分について説明する。
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子では、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃが、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成されている。前記組成式に示す含有量ｙは、２３原子％以上２６原子％以下であり、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚは、０．１以上０．６以下である。なお「Ｓｉ比Ｚ」は、Ｓｉの原子％／（Ｇｅの原子％＋Ｓｉの原子％）で示される。また、以下では、本実施形態の前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層に対する比較対象として、ＣｏＭｎＧｅ合金層やＣｏＭｎＳｉ合金層を挙げるが、特に断らない限り、この明細書において、ＣｏＭｎＧｅ合金層やＣｏＭｎＳｉ合金層の組成比（原子比率）は、概ねＣｏ：Ｍｎ：Ｇｅ＝２：１：１、Ｃｏ：Ｍｎ：Ｓｉ＝２：１：１である。
組成分析には、ＳＩＭＳ分析装置や電解放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）を用いたナノビーム特性Ｘ線分析（Ｎａｎｏ−ｂｅａｍ ＥＤＸ）等を用いる。
後述する実験によれば、上記の構成により、磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃをＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合とほぼ同じ大きさに出来る。また、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃをＣｏＭｎＳｉ合金で形成した場合よりも大きくできる。本実施形態では、前記ΔＲＡを、具体的には、約８（ｍΩμｍ２）以上に出来る。
また、前記フリー磁性層６の保磁力Ｈｃを、ＣｏＭｎＧｅ合金やＣｏＭｎＳｉ合金で前記フリー磁性層６を形成した場合に比べて小さくできる。本実施形態では、前記保磁力Ｈｃを、具体的には、１０Ｏｅ（＝約７９０Ａ／ｍ）以下に出来る。
また、固定磁性層４，８とフリー磁性層６間に働くカップリング結合磁界Ｈｉｎを、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃをＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合より小さくできる。本実施形態では、前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを、具体的には、２０Ｏｅ（＝約１５８０Ａ／ｍ）より小さく出来る。
さらに、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃをＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合とほぼ同じ大きさに出来る。また、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃをＣｏＭｎＳｉ合金で形成した場合よりも大きくできる。前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）とは、前記第１固定磁性層４ａ，８ａと反強磁性層３，９間で発生する交換結合磁界や、前記第１固定磁性層４ａ，８ａと第２固定磁性層４ｃ，８ｃ間に生じるＲＫＫＹ相互交換作用における結合磁界などを含む磁界の大きさである。本実施形態では、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を、少なくとも１０００Ｏｅ（約７９ｋＡ／ｍ）以上、好ましくは１３００Ｏｅ（約１０２．７ｋＡ／ｍ）以上に出来る。
上記のように本実施形態では、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚを、０．１以上０．６以下に設定している。前記Ｓｉ比Ｚを０．６よりも大きくすると、結晶化温度が大きく上昇し（具体的には３００℃以上に大きくなる）、磁気検出素子に対する通常のアニール温度である２９０℃程度の温度ではＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の結晶化及び結晶の規則化を適切に促進させることが出来ず、その結果、前記ΔＲＡの低下を招く。一方、結晶化温度に合わせてアニール温度を上昇させると、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）が低下してしまう。このため本実施形態では、前記Ｓｉ比Ｚを０．６以下に設定したが、好ましくは０．４以下である。これにより、前記ΔＲＡ及び一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）をより適切に高い値に設定できる。また前記フリー磁性層６の保磁力Ｈｃを適切に小さくできる。具体的には、前記ΔＲＡを、約９（ｍΩｃｍ２）以上に出来る。また、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を、１５００Ｏｅ（約１１８．５ｋＡ／ｍ）以上に出来る。またＳｉ比Ｚを０．４付近に設定すると、前記フリー磁性層６の保磁力Ｈｃをほぼ０Ｏｅにすることが出来る。
また本実施形態では、前記Ｓｉ比Ｚを、０．２５以上にすることが好ましい。前記Ｓｉ比Ｚを０．２５以上にすることで、前記フリー磁性層６の保磁力Ｈｃ及び前記カップリング結合磁界Ｈｉｎをより適切に小さくできる。具体的には前記フリー磁性層６の保磁力Ｈｃを、７Ｏｅ（約５５３Ａ／ｍ）以下にすることが出来る。また前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを、１０Ｏｅ（約７９０Ａ／ｍ）以下にすることが出来る。
上記したように本実施形態では、前記含有量ｙを、２３原子％以上２６原子％以下に設定したが、好ましくは、前記含有量ｙを２４．５原子％以上に設定することである。後述する実験によれば、前記含有量ｙを２３原子％より小さくすると、前記ΔＲＡが小さくなり、フリー磁性層６の保磁力Ｈｃが大きくなりやすいことがわかったので、前記含有量ｙを２３原子％以上に設定し、好ましくは２４．５原子％以上に設定する。前記含有量ｙを２４．５原子％以上にするとΔＲＡを具体的には９（ｍΩμｍ２）以上に出来る。また、前記含有量ｙを好ましくは２５．５原子％以下、より好ましくは２５原子％以下に設定する。後述する実験によれば、前記カップリング結合磁界Ｈｉｎは、前記含有量ｙを大きくすると大きくなることがわかったので、できる限り前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを小さくすべく、前記含有量ｙを２６原子％以下、好ましくは２５．５原子％以下、より好ましくは２５原子％以下に設定する。
以上により本実施形態の磁気検出素子は、高記録密度化に適切に対応でき、また再生出力のばらつきを小さくでき、さらにアシンメトリー（asymmetry）を良好に保ち、よってバルクハウゼンノイズを低減でき、Ｓ／Ｎ比を高くすることが可能である。
図１に示すフリー磁性層６は単層構造で形成されているが、例えば磁性層の積層構造で形成されたり、あるいは固定磁性層４，８と同様に積層フェリ構造で形成されてもよい。前記フリー磁性層６が、磁性層の積層構造で形成される場合、例えば、２層のＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の間に、ＣｏＭｎα合金層（αは、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌから選択される１種または２種以上の元素）、例えばＣｏ２Ｍｎ１Ｇｅ１（原子比率２：１：１）で示されるＣｏＭｎＧｅ合金層を設けた３層構造で形成される。前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を用いた場合、前記ＣｏＭｎＧｅ合金層を用いた場合と同程度のΔＲＡを得ることが可能であるものの、特に、保磁力Ｈｃやカップリング結合磁界Ｈｉｎの低下を、より適切に図るべく、例えば前記Ｓｉ比Ｚを０．５程度にすると、より好ましく前記保磁力Ｈｃやカップリング結合磁界Ｈｉｎを低下させることができるが、ΔＲＡが、前記ＣｏＭｎＧｅ合金層を用いた場合に比べて若干低下しやすい。したがってＣｏＭｎＧｅ合金層を、前記フリー磁性層６の一部に設けることで、安定して高いΔＲＡを得ることが可能になる。また、前記ＣｏＭｎα合金層以外に、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅなどの強磁性材料層を用いても良い。例えば、ＣｏＭｎＧｅＳｉ／ＮｉＦｅ／ＣｏＭｎＧｅＳｉの積層構造や、ＣｏＦｅ／ＣｏＭｎＧｅＳｉ／ＣｏＦｅの積層構造等を用いることが出来る。なお前記フリー磁性層６を３層構造でなく、２層構造、あるいは４層構造以上であってもよい。
また、図１では、前記固定磁性層４，８を構成する第２固定磁性層４ｃ，８ｃが、上記したＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の単層構造で形成されている。前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃに、ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を用いることで、高いΔＲＡを得ることが出来る。さらに前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを適切に小さくすることが可能である。したがって、前記フリー磁性層６を積層フェリ構造で形成するときは、前記非磁性材料層５，７に接する磁性層を、ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成することが好ましい。すなわち前記フリー磁性層６を、例えばＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層／Ｒｕ／ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の積層フェリ構造で形成する。
また前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃを、磁性層の積層構造で形成してもよい。かかる場合、前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃのうち、前記非磁性材料層５，７に接する磁性層を、ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成し、非磁性中間層４ｂ，８ｂに接する磁性層を、ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層以外の磁性層で形成することが好ましい。特に、前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃの非磁性中間層４ｂ，８ｂに接する磁性層としては、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅなどの強磁性材料層を設けることで、前記第１固定磁性層４ａ，８ａとの間で生じるＲＫＫＹ相互作用を大きくでき、前記第１固定磁性層４ａ，８ａとともに第２固定磁性層４ｃ，８ｃを強固に磁化固定することが出来る。なお前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層以外の磁性層としては、上記した前記ＣｏＭｎα合金層（αは、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌから選択される１種または２種以上の元素）を用いてもよい。またフリー磁性層６を積層フェリ構造で形成する場合、上記したＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層／Ｒｕ／ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の構造でなく、Ｒｕを挟んだ上下の磁性層を夫々、ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を含めた磁性層の積層構造で形成することが出来る。そのとき使用されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層以外の磁性層としては、上記した前記ＣｏＭｎα合金層（αは、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌから選択される１種または２種以上の元素）やＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅなどの強磁性材料層等である。
図２は、ＣＰＰ型のシングルスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を、記録媒体との対向面と平行な方向から切断し、その切断面を示す部分断面図である。
図２に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子３１は、下部シールド層２０と上部シールド層３０の間に形成されている。前記シングルスピンバルブ型薄膜素子３１は、積層体３２を有し、前記積層体３２は、下から、下地層１、シード層２、反強磁性層３３、固定磁性層３４、非磁性材料層３５、フリー磁性層６、および保護層１０の順に積層されている。前記固定磁性層３４は、下から第１固定磁性層３４ａ、非磁性中間層３４ｂ及び第２固定磁性層３４ｃの順に積層されている。各層の材質は図１で説明したとおりである。
図２に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子３１でも、前記フリー磁性層６及び、前記第２固定磁性層３４ｃが、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成されている。前記組成式に示す含有量ｙは、２３原子％以上２６原子％以下であり、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚは、０．１以上０．６以下である。
上記の構成により、前記ΔＲＡを、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層３４ｃをＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合とほぼ同じ大きさに出来る。また、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層３４ｃをＣｏＭｎＳｉ合金で形成した場合よりも大きくできる。
また、前記フリー磁性層６の保磁力Ｈｃを、前記ＣｏＭｎＧｅ合金や前記ＣｏＭｎＳｉ合金で前記フリー磁性層６を形成した場合に比べて小さくできる。
また、固定磁性層３４とフリー磁性層６間に働くカップリング結合磁界Ｈｉｎを、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層３４ｃを前記ＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合より小さくできる。
さらに、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層３４ｃを前記ＣｏＭｎＧｅ合金で形成した場合とほぼ同じ大きさに出来、また、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層３４ｃを前記ＣｏＭｎＳｉ合金で形成した場合よりも大きくできる。
以上により本実施形態の磁気検出素子は、高記録密度化に適切に対応でき、また再生出力のばらつきを小さくでき、さらにアシンメトリー（asymmetry）を良好に保ち、よってバルクハウゼンノイズを低減でき、Ｓ／Ｎ比を高くすることが可能である。
なお、含有量ｙやＳｉ比Ｚの好ましい範囲（より限定した範囲）については、図１で説明した通りなので、図１の説明を参照されたい。
図１に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子２１の製造方法について説明する。まず下地層１、シード層２、下側反強磁性層３、下側固定磁性層４、下側非磁性材料層５、フリー磁性層６、上側非磁性材料層７、上側固定磁性層８、上側反強磁性層９及び保護層１０をスパッタ法や蒸着法で成膜する。各層の材質については図１で説明したので図１の説明を参照されたい。
図１に示すように、前記フリー磁性層６及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃを、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層でスパッタ形成する。このとき、前記組成式に示す含有量ｙを、２３原子％以上２６原子％以下に設定し、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚを、０．１以上０．６以下に設定する。
下地層１から保護層１０を積層後、アニール処理（例えば、２９０℃で、３〜４時間程度）を施す。これによって前記反強磁性層３，９と固定磁性層４，８を構成する第１固定磁性層４ａ，８ａとの界面に交換結合磁界を発生させ、前記第１固定磁性層４ａ、８ａをハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化させる。また、第１固定磁性層４ａ、８ａと第２固定磁性層４ｃ，８ｃ間にはＲＫＫＹ相互作用が働き、前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃは、前記第１固定磁性層４ａ，８ａの磁化方向と反平行に磁化される。
上記した２９０℃程度のアニール温度であっても、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の結晶化及び規則化をより適切に促進させることが出来る。本実施形態によれば、上記組成で形成された前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を用いることで、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の結晶化温度を３００℃よりも小さくでき、好ましくは確実に２９０℃以下にできる。したがって従来と同様に２９０℃程度のアニール温度であっても前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の結晶化及び規則化をより適切に促進させることが出来るのである。
前記積層体２２を示す形状に形成した後、前記積層体２２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に下から絶縁層２７、ハードバイアス層２８及び絶縁層２９をスパッタ法あるいは蒸着法にて成膜する。そして、前記ハードバイアス層２８を図示Ｘ方向に着磁し、前記フリー磁性層６の磁化方向を図示Ｘ方向に揃える。
図２に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子３１も図１に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子２１と同様の製造方法を用いて形成することが出来る。
以下の基本膜構成を有するデュアルスピンバルブ型薄膜素子を製造した。
基本膜構成は、下地層１；Ｔａ（３０）／シード層２；ＮｉＦｅＣｒ（５０）／下側反強磁性層３；ＩｒＭｎ（７０）／下側固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｆｅ３０ａｔ％Ｃｏ７０ａｔ％（３０）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ］／下側非磁性材料層５；Ｃｕ（５０）／フリー磁性層６／上側非磁性材料層７；Ｃｕ（５０）／上側固定磁性層８［第２固定磁性層８ｃ／非磁性中間層８ｂ；Ｒｕ（９．１）／第１固定磁性層８ａ；Ｆｅ４０ａｔ％Ｃｏ６０ａｔ％（３０）／上側反強磁性層９；ＩｒＭｎ（７０）／保護層１０；Ｔａ（２００）であった。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はÅである。
基本膜構成は、下地層１；Ｔａ（３０）／シード層２；ＮｉＦｅＣｒ（５０）／下側反強磁性層３；ＩｒＭｎ（７０）／下側固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｆｅ３０ａｔ％Ｃｏ７０ａｔ％（３０）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ］／下側非磁性材料層５；Ｃｕ（５０）／フリー磁性層６／上側非磁性材料層７；Ｃｕ（５０）／上側固定磁性層８［第２固定磁性層８ｃ／非磁性中間層８ｂ；Ｒｕ（９．１）／第１固定磁性層８ａ；Ｆｅ４０ａｔ％Ｃｏ６０ａｔ％（３０）／上側反強磁性層９；ＩｒＭｎ（７０）／保護層１０；Ｔａ（２００）であった。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はÅである。
実験では前記フリー磁性層６を、Ｃｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ０．７５Ｓｉ０．２５）ｙ（ただし３ｘ＋ｙ＝１００質量％）で示されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成した。このとき前記フリー磁性層６の膜厚を４０Åとした。
また、前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃを、Ｆｅ４０ａｔ％Ｃｏ６０ａｔ％と、前記Ｃｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ０．７５Ｓｉ０．２５）ｙ（ただし３ｘ＋ｙ＝１００質量％）で示されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層との積層構造で形成した。前記非磁性材料層５，７と接する側に、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を形成した。このとき前記ＦｅＣｏ合金層の膜厚を、１０Åとし、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の膜厚を４０Åとした。
実験では、前記含有量ｙの値が異なる複数のデュアルスピンバルブ型薄膜素子（以下、このデュアルスピンバルブ型薄膜素子を、ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子と呼ぶ）を形成し、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子に対し、２９０℃で３時間４０分、アニール処理を施した。
次に、上記基本膜構成の前記フリー磁性層６を、Ｃｏ２ｘＭｎｘＧｅｗ（ただし３ｘ＋ｗ＝１００質量％）で示されるＣｏＭｎＧｅ合金層で形成した。このとき、前記フリー磁性層６の膜厚を４０Åとした。
また、前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃを、Ｆｅ４０ａｔ％Ｃｏ６０ａｔ％と、前記Ｃｏ２ｘＭｎｘＧｅｗ（ただし３ｘ＋ｗ＝１００質量％）で示されるＣｏＭｎＧｅ合金層との積層構造で形成した。前記非磁性材料層５，７と接する側に、前記ＣｏＭｎＧｅ合金層を形成した。このとき前記ＦｅＣｏ合金層の膜厚を、１０Åとし、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の膜厚を４０Åとした。
実験では、前記含有量ｗの値が異なる複数のデュアルスピンバルブ型薄膜素子（以下、このデュアルスピンバルブ型薄膜素子を、ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子と呼ぶ）を形成し、各ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子に対し、２９０℃で３時間４０分、アニール処理を施した。
そして各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子及び各ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のΔＲＡを測定した。なお素子面積Ａを０．１２μｍ２した。図３は、ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子のＧｅＳｉの含有量ｙとΔＲＡとの関係、及びＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のＧｅの含有量ｗとΔＲＡとの関係を示すグラフである。
図３に示すように、ＧｅＳｉの含有量ｙを２３原子％以上で２６原子％以下に設定すると、ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のΔＲＡとほぼ同等のΔＲＡを得ることができ、前記ΔＲＡを８（ｍΩμｍ２）以上に出来ることがわかった。また前記ＧｅＳｉの含有量ｙを２４．５原子％以上にすると、前記ΔＲＡを９（ｍΩμｍ２）以上に出来ることがわかった。
次に実験では、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子及び各ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のフリー磁性層の保磁力Ｈｃを振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にて測定した。図４は、ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子のＧｅＳｉの含有量ｙと前記保磁力Ｈｃとの関係、及びＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のＧｅの含有量ｗと前記保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフである。
図４に示すように、ＧｅＳｉの含有量ｙを大きくすると、前記保磁力Ｈｃが減少する傾向が見られた。前記ＧｅＳｉの含有量ｙを２４．５原子％以上に設定すると、ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子のフリー磁性層の保磁力Ｈｃを、ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のフリー磁性層の保磁力Ｈｃより低くでき、具体的には１０Ｏｅ（約７９０Ａ／ｍ）以下に出来た。特に、ＧｅＳｉの含有量ｙを２５原子％以上にすると前記保磁力Ｈｃが急激に低下し、保磁力Ｈｃを７Ｏｅ（約５５３Ａ／ｍ）以下にすることが可能となった。
次に実験では、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子及び各ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のカップリング結合磁界Ｈｉｎを振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にて測定した。図５は、ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子のＧｅＳｉの含有量ｙと前記カップリング結合磁界Ｈｉｎとの関係、及びＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子のＧｅの含有量ｗと前記カップリング結合磁界Ｈｉｎとの関係を示すグラフである。
図５に示すように、ＧｅＳｉの含有量ｙを小さくすると、前記カップリング結合磁界Ｈｉｎが減少する傾向が見られた。前記ＧｅＳｉの含有量ｙを２６原子％以下にすると、ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子の前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを、ＣｏＭｎＧｅ含有磁気検出素子の前記カップリング結合磁界Ｈｉｎより低くでき、具体的には２０Ｏｅ（約１５８０Ａ／ｍ）よりも小さく出来た。特に、ＧｅＳｉの含有量ｙを２５．５原子％以下にすると前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを１５Ｏｅ（約１１８５Ａ／ｍ）以下、前記ＧｅＳｉの含有量ｙを２５原子％以下にすると前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを１０Ｏｅ（約７９０Ａ／ｍ）以下にできることがわかった。
図３〜図５の実験結果により、前記ＧｅＳｉの含有量ｙを２３原子％〜２６原子％に設定し、下限値の好ましい値を２４．５原子％、上限値の好ましい値を、２５．５原子％、上限値のより好ましい値を２５原子％と設定した。
次に、以下の基本膜構成を有するデュアルスピンバルブ型薄膜素子を製造した。
基本膜構成は、下地層１；Ｔａ（３０）／シード層２；ＮｉＦｅＣｒ（５０）／下側反強磁性層３；ＩｒＭｎ（７０）／下側固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｆｅ３０ａｔ％Ｃｏ７０ａｔ％（３０）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ］／下側非磁性材料層５；Ｃｕ（５０）／フリー磁性層６／上側非磁性材料層７；Ｃｕ（５０）／上側固定磁性層８［第２固定磁性層８ｃ／非磁性中間層８ｂ；Ｒｕ（９．１）／第１固定磁性層８ａ；Ｆｅ４０ａｔ％Ｃｏ６０ａｔ％（３０）／上側反強磁性層９；ＩｒＭｎ（７０）／保護層１０；Ｔａ（２００）であった。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はÅである。
基本膜構成は、下地層１；Ｔａ（３０）／シード層２；ＮｉＦｅＣｒ（５０）／下側反強磁性層３；ＩｒＭｎ（７０）／下側固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｆｅ３０ａｔ％Ｃｏ７０ａｔ％（３０）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ］／下側非磁性材料層５；Ｃｕ（５０）／フリー磁性層６／上側非磁性材料層７；Ｃｕ（５０）／上側固定磁性層８［第２固定磁性層８ｃ／非磁性中間層８ｂ；Ｒｕ（９．１）／第１固定磁性層８ａ；Ｆｅ４０ａｔ％Ｃｏ６０ａｔ％（３０）／上側反強磁性層９；ＩｒＭｎ（７０）／保護層１０；Ｔａ（２００）であった。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はÅである。
実験では前記フリー磁性層６を、Ｃｏ５０ａｔ％Ｍｎ２５ａｔ％（Ｇｅ１−ＺＳｉＺ）２５ａｔ％で示されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層で形成した。このとき前記フリー磁性層６の膜厚を４０Åとした。
また、前記第２固定磁性層４ｃ，８ｃを、Ｆｅ４０ａｔ％Ｃｏ６０ａｔ％と、前記Ｃｏ５０ａｔ％Ｍｎ２５ａｔ％（Ｇｅ１−ＺＳｉＺ）２５ａｔ％で示されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層との積層構造で形成した。前記非磁性材料層５，７と接する側に、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を形成した。このとき前記ＦｅＣｏ合金層の膜厚を、１０Åとし、前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の膜厚を４０Åとした。
実験では、前記Ｓｉ比Ｚが異なる複数のデュアルスピンバルブ型薄膜素子（以下、このデュアルスピンバルブ型薄膜素子を、ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子と呼ぶ）を形成し、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子に対し、２９０℃で３時間４０分、アニール処理を施した。
そして各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子のΔＲＡを測定した。なお素子面積Ａを０．１２μｍ２とした。図６には、Ｓｉ比ＺとΔＲＡとの関係が示されている。
さらに実験では、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を測定した。この測定の際のアニール温度を、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の結晶化温度に合わせた温度とした。
表１に示すように、Ｓｉ比Ｚが大きくなると、結晶化温度が上昇することがわかった。よって各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子をアニール処理する際、結晶化温度と同じ温度にてアニール処理を施し、その後、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を測定した。図６には、Ｓｉ比Ｚと一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）との関係が示されている。
図６に示すように、Ｓｉ比Ｚが大きくなると、ΔＲＡが低下することがわかった。図６に示すように、Ｓｉ比Ｚを０．１〜０．６の範囲内にすると、ΔＲＡを８（μΩｃｍ２）以上に出来ることがわかった。またΔＲＡはＳｉ比Ｚが０．４よりも大きくなると低下しやすくなるので、Ｓｉ比Ｚは０．４以下であることが好ましいことがわかった。このときΔＲＡを９（μΩｃｍ２）以上に出来ることがわかった。
上記のようにＳｉ比Ｚが大きくなることで、、ΔＲＡが低下するのは、表１に示すように、Ｓｉ比Ｚが大きくなることで、結晶化温度が高くなり、２９０℃としたアニール温度では、結晶化温度が２９０℃以上であるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層の結晶化及び規則化が適切に進行せず、よってＳｉ比Ｚが大きいほど（結晶化温度が高いほど）、ΔＲＡが低下するのではないかと考えられる。
次に図６に示すように、Ｓｉ比Ｚが大きくなると、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）が低下することがわかった。一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）の実験では、アニール温度を結晶化温度に合わせているから、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層は適切に結晶化していると考えられるが、Ｓｉ比Ｚを大きくするほど（Ｓｉ比Ｚを大きくしたことで上昇する結晶化温度に合わせてアニール温度を高くするほど）、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）は低下することがわかった。図６に示すように、前記Ｓｉ比Ｚを０．１〜０．６の範囲内に設定すると、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を少なくとも１０００Ｏｅ（約７９ｋＡ／ｍ）以上、好ましくは１３００Ｏｅ（約１０２．７ｋＡ／ｍ）得ることが出来ることがわかった。また、前記Ｓｉ比Ｚを０．４以下に設定すると、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）を１５００Ｏｅ（約１１８．５ｋＡ／ｍ）以上得ることが出来ることがわかった。
次に実験では、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子のフリー磁性層の保磁力Ｈｃを振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にて測定した。なお各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子に対するアニール温度は２９０℃に統一して行った。図７には、Ｓｉ比Ｚと前記保磁力Ｈｃとの関係が示されている。なおＳｉ比Ｚと前記保磁力Ｈｃとの関係は上記した表１にも示されている。
図７に示すように、Ｓｉ比Ｚがほぼ０．４付近で、前記保磁力Ｈｃは０Ｏｅとなり、Ｓｉ比Ｚが０．４よりも小さくなり、あるいはＳｉ比Ｚが０．４より大きくなると、徐々に前記保磁力Ｈｃは大きくなることがわかった。特に、Ｓｉ比Ｚが０．４よりも大きくなると、Ｓｉ比Ｚが０．４よりも小さくなる場合に比べて保磁力Ｈｃの上昇が急激であることがわかった。図７に示すように、前記Ｓｉ比Ｚを０．１〜０．６の範囲内に設定すると前記保磁力Ｈｃを１０Ｏｅ（約７９０Ａ／ｍ）以下に抑えることができることがわかった。また、前記Ｓｉ比Ｚの下限値を０．２５にすることが好ましく、またＳｉ比Ｚの上限値を０．４以下にすることが好ましく、これにより前記保磁力Ｈｃを７Ｏｅ（約５５３Ａ／ｍ）以下に抑えることができることがわかった。
次に実験では、各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子のカップリング結合磁界Ｈｉｎを振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にて測定した。なお各ＣｏＭｎＧｅＳｉ含有磁気検出素子に対するアニール温度は２９０℃に統一して行った。図８には、Ｓｉ比Ｚと前記カップリング結合磁界Ｈｉｎとの関係が示されている。なおＳｉ比Ｚと前記カップリング結合磁界Ｈｉｎとの関係は上記した表１にも示されている。
図８に示すように、Ｓｉ比Ｚが大きくなると、徐々に前記カップリング結合磁界Ｈｉｎは小さくなることがわかった。図８に示すように、前記Ｓｉ比Ｚを０．１〜０．６の範囲内に設定すると前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを２０Ｏｅ（約１５８０Ａ／ｍ）よりも小さくできることがわかった。また、前記Ｓｉ比Ｚの下限値を０．２５にすることが好ましく、これにより前記カップリング結合磁界Ｈｉｎを、１０Ｏｅ（約７９０Ａ／ｍ）以下に抑えることができることがわかった。
図６〜図８に示す実験結果から、Ｓｉ比Ｚを０．１〜０．６の範囲内に設定した。前記Ｓｉ比Ｚの好ましい下限値を０．２５にした。またＳｉ比Ｚの好ましい上限値を０．４にした。
１ 下地層
２ シード層
３、９ 反強磁性層
４、８ 固定磁性層
５、７ 非磁性材料層
６ フリー磁性層
１０ 保護層
２０ 下部シールド層
２７、２９ 絶縁層
２８ ハードバイアス層
３０ 上部シールド層
２ シード層
３、９ 反強磁性層
４、８ 固定磁性層
５、７ 非磁性材料層
６ フリー磁性層
１０ 保護層
２０ 下部シールド層
２７、２９ 絶縁層
２８ ハードバイアス層
３０ 上部シールド層
Claims (4)
- 磁化方向が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、外部磁界により磁化方向が変動するフリー磁性層と、を有し、
前記フリー磁性層、あるいは前記固定磁性層、又は前記フリー磁性層及び前記固定磁性層は、組成式がＣｏ２ｘＭｎｘ（Ｇｅ１―ｚＳｉｚ）ｙ（ｘ、ｙはいずれも原子％であり、３ｘ＋ｙ＝１００原子％）で表されるＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層を有し、
含有量ｙは、２３原子％以上２６原子％以下で、ＧｅＳｉ中に占めるＳｉ比Ｚは、０．１以上０．６以下であることを特徴とする磁気検出素子。 - 前記Ｓｉ比Ｚは、０．４以下である請求項１記載の磁気検出素子。
- 前記Ｓｉ比Ｚは、０．２５以上である請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
- 前記ＣｏＭｎＧｅＳｉ合金層は、少なくとも前記非磁性材料層に接して形成される請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
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