JP2013207233A - スピン伝導素子、及びスピン伝導を用いた磁気センサ及び磁気ヘッド - Google Patents
スピン伝導素子、及びスピン伝導を用いた磁気センサ及び磁気ヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013207233A JP2013207233A JP2012077365A JP2012077365A JP2013207233A JP 2013207233 A JP2013207233 A JP 2013207233A JP 2012077365 A JP2012077365 A JP 2012077365A JP 2012077365 A JP2012077365 A JP 2012077365A JP 2013207233 A JP2013207233 A JP 2013207233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ferromagnetic layer
- layer
- electrode
- ferromagnetic
- channel
- 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.)
- Granted
Links
Images
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
- H10N50/80—Constructional details
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
- G01R33/1284—Spin resolved measurements; Influencing spins during measurements, e.g. in spintronics devices
-
- 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
- G11B5/02—Recording, reproducing, or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
-
- 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
- G11B5/332—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using thin films
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
スピン流を用いたスピン伝導デバイスにおいてより高い出力を得るための構造を提供する
【解決手段】
スピン伝導素子は、第一電極20A、第二電極20B、第三電極20C、第四電極20D、第五電極20E、及び、第六電極20Fを有し、第一方向に延びる主チャンネル層7Aと、第二電極20Bを構成する第二強磁性層12Bと、第四電極20Dを構成する第四強磁性層12Dから主チャンネル層7Aにスピンが注入され、第三電極を構成する第三強磁性層12Cにおいてスピン流を電圧として検出するスピン伝導素子。
【選択図】図9
Description
実施例1として図3の構成のスピン伝導素子を作成した。まず、予め準備した基板21に、アライメントマークを形成する。続いて、下部絶縁層22となる絶縁膜を基板21の全面に形成する。下部絶縁層22として、酸化シリコンを形成した。厚さは、5nmとした。
次に、実施例1と同様の方法で作製し、第一強磁性層12A、第二強磁性層12B、第三強磁性層12C、第四強磁性層12D、及び第五強磁性層12Eを形成した後、フォトリソグラフィにて第一強磁性層12A及び第五強磁性層12Eのみを露出させ、その後、第一強磁性層12A及び第五強磁性層12EのRu、CoFe、IrMn、Ru、Taをイオンミリングにて除去し、CoFe層を露出させた。さらに、CoFe層の上にTa層を形成した。これにより、第一強磁性層12A及び第五強磁性層12Eの保磁力を、第二強磁性層12B、第三強磁性層12C、及び、第四強磁性層12Dの保磁力よりも弱くすることができる。
比較例1は、第四電極20D及び第五電極20Eを設けない図7の構成とした以外は、実施例1と同様の製造方法で作製し、スピン伝導素子を得た。実施例1と同様に外部磁場に対する電圧の変化を測定し、出力は3.2μVであった。
実施例1及び実施例2の構造は磁気センサとして機能させることができる。以下、磁気センサの例を説明する。
Claims (12)
- 第一方向に伸びた主チャンネル層上において、前記第一方向の片側から順に第一領域、第二領域、第三領域、第四領域、及び、第五領域を有し、
前記第一領域上に積層された第一電極と、
前記第二領域上に積層された第二電極と、
前記第三領域上に積層された第三電極と、
前記第四領域上に積層された第四電極と、
前記第五領域上に積層された第五電極を有し、
前記第二電極は強磁性体からなる第二強磁性層を有し、
前記第三電極は強磁性体からなる第三強磁性層を有し、
前記第四電極は強磁性体からなる第四強磁性層を有し
前記第二強磁性層と前記第三強磁性層と前記第四強磁性層の磁化の向きは同一であることを特徴とするスピン伝導素子。 - 前記チャンネル層上の前記第三領域において、
前記第一方向と同一面上であり、かつ、前期第一方向と異なる方向である第二方向に伸びる第二チャンネル層を有し、
前記第二方向上に第六領域を有し、
前記第六領域上に積層された第六電極を有することを特徴とする請求項1のスピン伝導素子。 - 前記第一電極、及び、第五電極は強磁性体からなる第一強磁性層、及び、第五強磁性層であり、
前記第一強磁性層、及び、前記第五強磁性層の磁化の向きは同一であり、
前記第一強磁性層、及び、前記第五強磁性層の磁化の向きは、前記第二強磁性層と前記第三強磁性層と前記第四強磁性層の磁化の向きと逆方向であることを特徴とする請求項1〜2のスピン伝導素子。 - 第二電極から第一電極に電流を印加し、
第四電極から第五電極に電流を印加し、
第六電極と第三電極の間の電圧を測定することを特徴とする請求項1〜3に記載のスピン伝導素子 - 前記主チャンネル層における、前記第三領域の側面から前記主チャンネル層の厚み方向と垂直な方向である前記第二方向の前記第六領域と逆方向に突出する第三チャンネル層を有し、
前記第三チャンネル層の厚み方向の両側、及び、前記第三チャンネル層の前記第一方向の両側を覆い、かつ、前記第三チャンネル層の前記突出方向の端面を露出させる磁気シールドを備えることを特徴とした請求項1〜4に記載のスピン伝導素子 - 前記第二強磁性層、第三強磁性層及び前記第四強磁性層の磁化の方向は、前記第三チャンネル層が突出する方向に垂直な方向である、請求項1〜5に記載の磁気センサ。
- 前記第二強磁性層、前記第三強磁性層及び前記第四強磁性層の磁化方向は、前記第二強磁性層、前記第三強磁性層及び前記第四強磁性層の上にそれぞれ配置された反強磁性層によって固定されていることを特徴とする請求項1〜6に記載のスピン伝導素子
- 前記第二強磁性層、前記第三強磁性層及び前記第四強磁性層の少なくとも一方と、前記主チャンネル層との間に、障壁が形成されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載のスピン伝導素子。
- 前記障壁は、絶縁膜からなるトンネル障壁である、請求項8に記載のスピン伝導素子。
- 前記障壁は、ショットキー障壁である、請求項9に記載のスピン伝導素子。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のスピン伝導素子からなる磁気センサ。
- 請求項11に記載の磁気センサからなる読取ヘッド部と、書き込み用の記録ヘッド部とを備える、磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012077365A JP5935444B2 (ja) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | スピン伝導素子、及びスピン伝導を用いた磁気センサ及び磁気ヘッド |
US13/799,229 US8861136B2 (en) | 2012-03-29 | 2013-03-13 | Spin conduction element and magnetic sensor and magnetic head using spin conduction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012077365A JP5935444B2 (ja) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | スピン伝導素子、及びスピン伝導を用いた磁気センサ及び磁気ヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013207233A true JP2013207233A (ja) | 2013-10-07 |
JP5935444B2 JP5935444B2 (ja) | 2016-06-15 |
Family
ID=49234708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012077365A Expired - Fee Related JP5935444B2 (ja) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | スピン伝導素子、及びスピン伝導を用いた磁気センサ及び磁気ヘッド |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8861136B2 (ja) |
JP (1) | JP5935444B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018195730A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | Tdk株式会社 | スピン流磁化反転素子 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6163038B2 (ja) * | 2013-07-26 | 2017-07-12 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
US9064509B2 (en) * | 2013-09-10 | 2015-06-23 | Seagate Technology Llc | Injector stack with diffusive layer |
US8970988B1 (en) * | 2013-12-31 | 2015-03-03 | Western Digital (Fremont), Llc | Electric gaps and method for making electric gaps for multiple sensor arrays |
US10586916B2 (en) | 2015-11-27 | 2020-03-10 | Tdk Corporation | Spin current magnetization reversal element, magnetoresistance effect element, and magnetic memory |
US11282538B1 (en) | 2021-01-11 | 2022-03-22 | Seagate Technology Llc | Non-local spin valve sensor for high linear density |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004186274A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Japan Science & Technology Agency | スピン注入素子及びスピン注入素子を用いた磁気装置 |
JP2007294710A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Hitachi Ltd | スピン流狭窄層を備えたスピン蓄積素子及び磁気センサ |
JP2008181592A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Hitachi Ltd | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
JP2009037702A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Hitachi Ltd | 磁気再生ヘッド及び磁気記録装置 |
JP2009146512A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド及び磁気記録装置 |
JP2010287629A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Tdk Corp | 半導体スピンデバイス |
WO2011004891A1 (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | 国立大学法人九州大学 | 磁化反転装置、記憶素子、及び磁界発生装置 |
US20110204886A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-25 | Tdk Corporation | Magnetic sensor, magnetic detector, and magnetic head |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4292128B2 (ja) * | 2004-09-07 | 2009-07-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
US7230265B2 (en) * | 2005-05-16 | 2007-06-12 | International Business Machines Corporation | Spin-polarization devices using rare earth-transition metal alloys |
US20070064351A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Wang Shan X | Spin filter junction and method of fabricating the same |
JP4599259B2 (ja) * | 2005-09-20 | 2010-12-15 | 株式会社東芝 | 磁気素子及びこれを用いた磁気信号処理装置 |
JP4731393B2 (ja) | 2006-04-28 | 2011-07-20 | 株式会社日立製作所 | 磁気再生ヘッド |
US20090141409A1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-04 | Santos Tiffany S | Spin filter spintronic devices |
US20090174971A1 (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-09 | Yoshihiro Tsuchiya | Cpp-type magneto resistive effect element having a pair of magnetic layers |
JP5257007B2 (ja) * | 2008-11-10 | 2013-08-07 | Tdk株式会社 | 磁気センサー |
US8760817B2 (en) * | 2009-05-22 | 2014-06-24 | HGST Netherlands B.V. | Three-terminal design for spin accumulation magnetic sensor |
JP5565238B2 (ja) * | 2010-09-24 | 2014-08-06 | Tdk株式会社 | 磁気センサ及び磁気ヘッド |
-
2012
- 2012-03-29 JP JP2012077365A patent/JP5935444B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-03-13 US US13/799,229 patent/US8861136B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004186274A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Japan Science & Technology Agency | スピン注入素子及びスピン注入素子を用いた磁気装置 |
JP2007294710A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Hitachi Ltd | スピン流狭窄層を備えたスピン蓄積素子及び磁気センサ |
JP2008181592A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Hitachi Ltd | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
JP2009037702A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Hitachi Ltd | 磁気再生ヘッド及び磁気記録装置 |
JP2009146512A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド及び磁気記録装置 |
JP2010287629A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Tdk Corp | 半導体スピンデバイス |
WO2011004891A1 (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | 国立大学法人九州大学 | 磁化反転装置、記憶素子、及び磁界発生装置 |
EP2453482A1 (en) * | 2009-07-09 | 2012-05-16 | Kyushu University, National University Corporation | Magnetization-reversing apparatus, memory element, and magnetic field-generating apparatus |
US20120133007A1 (en) * | 2009-07-09 | 2012-05-31 | Takashi Kimura | Magnetization reversal device, memory element, and magnetic field generation device |
US20110204886A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-25 | Tdk Corporation | Magnetic sensor, magnetic detector, and magnetic head |
JP2011176012A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Tdk Corp | 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド |
EP2372381A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-10-05 | TDK Corporation | Magnetic Sensor, Magnetic Detector, and Magnetic Head |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018195730A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | Tdk株式会社 | スピン流磁化反転素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8861136B2 (en) | 2014-10-14 |
US20130258524A1 (en) | 2013-10-03 |
JP5935444B2 (ja) | 2016-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5565238B2 (ja) | 磁気センサ及び磁気ヘッド | |
JP5257007B2 (ja) | 磁気センサー | |
US8269294B2 (en) | Spin transport device | |
JP5251281B2 (ja) | 磁気センサー | |
US8472149B2 (en) | CPP type magneto-resistive effect device and magnetic disk system | |
JP5935444B2 (ja) | スピン伝導素子、及びスピン伝導を用いた磁気センサ及び磁気ヘッド | |
JP5338711B2 (ja) | 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド | |
JP5460792B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
JP2007220154A (ja) | 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 | |
JP6413428B2 (ja) | 磁気センサ、磁気ヘッド及び生体磁気センサ | |
US9110124B2 (en) | Magnetic sensor and magnetic detection apparatus | |
JP2010212631A (ja) | 磁気抵抗効果素子および磁気記憶装置 | |
JP2011222546A (ja) | スピン伝導素子 | |
JP5338714B2 (ja) | 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド | |
JP2016105340A (ja) | 磁気センサ、磁気ヘッド及び生体磁気センサ | |
US8665568B2 (en) | Magnetic sensor | |
US8913351B2 (en) | Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic head assembly, and magnetic recording and reproducing device | |
JP2012128899A (ja) | 磁気センサ及び磁気ヘッド | |
JP2008192269A (ja) | 磁気リード・ヘッド及びその製造方法 | |
JP2011123944A (ja) | Tmrリード・ヘッドの製造方法及びtmr積層体 | |
JP2008090877A (ja) | 磁気ヘッド及び磁気記録装置 | |
JP5734772B2 (ja) | スピン蓄積素子、磁気ヘッド及び磁気記録装置 | |
JP2013058304A (ja) | 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160315 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160412 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160425 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5935444 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |