JP2771950B2 - 磁気抵抗センサ - Google Patents
磁気抵抗センサInfo
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- 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
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は巨大磁気抵抗センサに関
し、特に配向非磁気マトリックス内の磁性粒子に関す
る。
し、特に配向非磁気マトリックス内の磁性粒子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】磁気記憶システムの読取りヘッドの巨大
磁気抵抗(GMR)効果の利点を得るために、装置は1
00Oe位の磁界に応じなくてはならない。巨大磁気抵
抗効果は、例えばS.Parkin等による文献、Ph
ys.Rev.Lett.64、2304(1990)
に示されたように多重層内で観察された。また、巨大磁
気抵抗効果は、J.Q.Xiao等による文献、Phy
s.Rev.Lett.68、3749(1992)に
示されたように独立したCu−Co粒子薄膜の相で見ら
れた。上記した両ケースでは、高磁界が磁気飽和に必要
とされる。粒子薄膜として、多結晶の準安定Cu−Co
合金薄膜が付着される。適切な熱処理によりCoが単一
磁区粒子として析出する。磁化は粒子ごとに不規則に異
なる各粒子の磁化容易軸に沿った方向に向けられる。ゼ
ロ磁界では、電子または正孔担体は磁気配向が変化する
各境界面で散乱するので抵抗が高くなる。磁気飽和で
は、すべての磁性粒子の磁化方向が整列するので電子ま
たは正孔担体に対する抵抗が低くなる。この磁気飽和に
要する磁界は、磁性粒子が磁気結晶異方性や形状異方性
であると、さらに大きくなる。一方、Cu/Co境界面
に境界ひずみがあると、この磁気ひずみ(λ)が原因で
さらに異方性が誘発されることもある。
磁気抵抗(GMR)効果の利点を得るために、装置は1
00Oe位の磁界に応じなくてはならない。巨大磁気抵
抗効果は、例えばS.Parkin等による文献、Ph
ys.Rev.Lett.64、2304(1990)
に示されたように多重層内で観察された。また、巨大磁
気抵抗効果は、J.Q.Xiao等による文献、Phy
s.Rev.Lett.68、3749(1992)に
示されたように独立したCu−Co粒子薄膜の相で見ら
れた。上記した両ケースでは、高磁界が磁気飽和に必要
とされる。粒子薄膜として、多結晶の準安定Cu−Co
合金薄膜が付着される。適切な熱処理によりCoが単一
磁区粒子として析出する。磁化は粒子ごとに不規則に異
なる各粒子の磁化容易軸に沿った方向に向けられる。ゼ
ロ磁界では、電子または正孔担体は磁気配向が変化する
各境界面で散乱するので抵抗が高くなる。磁気飽和で
は、すべての磁性粒子の磁化方向が整列するので電子ま
たは正孔担体に対する抵抗が低くなる。この磁気飽和に
要する磁界は、磁性粒子が磁気結晶異方性や形状異方性
であると、さらに大きくなる。一方、Cu/Co境界面
に境界ひずみがあると、この磁気ひずみ(λ)が原因で
さらに異方性が誘発されることもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁気
結晶異方性の小さい磁性粒子が分散されている金属マト
リックスを含み、それにより飽和磁界が減少する磁気抵
抗センサを提供することである。
結晶異方性の小さい磁性粒子が分散されている金属マト
リックスを含み、それにより飽和磁界が減少する磁気抵
抗センサを提供することである。
【0004】本発明の別の目的は、ひずみに誘発される
異方性が小さくなるよう、磁気ひずみの小さい磁性粒子
を含む金属マトリックスを提供することである。
異方性が小さくなるよう、磁気ひずみの小さい磁性粒子
を含む金属マトリックスを提供することである。
【0005】本発明の他の目的は、各磁性粒子の磁化容
易軸と検出対象の磁界が同一平面で、かつ、通常、金属
マトリックスの面に存在するような結晶学的選択方位を
有する磁性粒子を含む金属マトリックスを提供すること
である。
易軸と検出対象の磁界が同一平面で、かつ、通常、金属
マトリックスの面に存在するような結晶学的選択方位を
有する磁性粒子を含む金属マトリックスを提供すること
である。
【0006】本発明の他の目的は、磁気粒子が、0から
3×104 ergs/cm3の範囲の正の磁気結晶異方
性定数(K1)を有し、磁化容易軸は(100)、(0
10)、(001)方向に沿ったものである、磁性粒子
を含む金属マトリックスを提供することである。
3×104 ergs/cm3の範囲の正の磁気結晶異方
性定数(K1)を有し、磁化容易軸は(100)、(0
10)、(001)方向に沿ったものである、磁性粒子
を含む金属マトリックスを提供することである。
【0007】本発明の他の目的は、単結晶(100)シ
リコン基板、もしくは単結晶(100)シリコン・ゲル
マニウム基板上、または基板上の(100)銅シード層
上に直接形成される磁性粒子を含む金属マトリックスを
提供することである。
リコン基板、もしくは単結晶(100)シリコン・ゲル
マニウム基板上、または基板上の(100)銅シード層
上に直接形成される磁性粒子を含む金属マトリックスを
提供することである。
【0008】本発明の他の目的は、(100)集合組織
を有するエピタキシャル粒子薄膜を提供することであ
る。
を有するエピタキシャル粒子薄膜を提供することであ
る。
【0009】
【問題を解決するための手段】本発明によれば、磁界検
知用の磁気抵抗センサは磁性粒子を分散させた電気伝導
性マトリックスからなり、その磁性粒子は直径あるいは
長さが40から400オングストロームの範囲の単一磁
区の大きさのものであり、0から3×104ergs/
cm3の範囲の磁気結晶異方性定数(K1)と30ppm
未満の磁気ひずみ定数λを有する。さらに、その磁性粒
子は結晶学的に配向されており、磁気粒子の各磁化容易
軸は、例えば、導電性マトリックスおよび検知対象の磁
界平面内で互いにほぼ平行となる。
知用の磁気抵抗センサは磁性粒子を分散させた電気伝導
性マトリックスからなり、その磁性粒子は直径あるいは
長さが40から400オングストロームの範囲の単一磁
区の大きさのものであり、0から3×104ergs/
cm3の範囲の磁気結晶異方性定数(K1)と30ppm
未満の磁気ひずみ定数λを有する。さらに、その磁性粒
子は結晶学的に配向されており、磁気粒子の各磁化容易
軸は、例えば、導電性マトリックスおよび検知対象の磁
界平面内で互いにほぼ平行となる。
【0010】さらに、本発明による磁界検知用の巨大磁
気抵抗センサは、基板と、その基板上に形成した第1層
とを有し、その第1層は銅マトリックス内の単一結晶磁
区の粒子を含んでおり、その粒子はCoの量が4から2
0原子パーセントの範囲にあるNiとCoの合金を含
む。さらに、その間を電流が流れるように間隔をあけて
置かれ、上記第1層とオーム接触する第1接点と第2接
点とを有している。代わりに、Ni−Fe合金の磁性粒
子を含むAgまたはAuマトリックスを使用することも
可能である。
気抵抗センサは、基板と、その基板上に形成した第1層
とを有し、その第1層は銅マトリックス内の単一結晶磁
区の粒子を含んでおり、その粒子はCoの量が4から2
0原子パーセントの範囲にあるNiとCoの合金を含
む。さらに、その間を電流が流れるように間隔をあけて
置かれ、上記第1層とオーム接触する第1接点と第2接
点とを有している。代わりに、Ni−Fe合金の磁性粒
子を含むAgまたはAuマトリックスを使用することも
可能である。
【0011】また、本発明による巨大磁気抵抗センサを
形成する方法は、(100)集合組織を持ったCu、N
i、及びCoの層を形成し、その層内にNi−Coの磁
性粒子を沈殿させる工程からなり、その磁性粒子は4か
ら20原子パーセントの範囲にあるCoを有する。C
u、Ni、Coの層を形成する前に(100)配向の上
面、あるいは(100)集合組織を持ったシード層を有
する単結晶基板を選択あるいは形成してもよい。あるい
は、Ag、Ni及びFeあるいはAu、Ni及びFeの
層を(100)集合組織で形成し、その層内にNi−F
eの磁気粒子を沈殿させてもよい。
形成する方法は、(100)集合組織を持ったCu、N
i、及びCoの層を形成し、その層内にNi−Coの磁
性粒子を沈殿させる工程からなり、その磁性粒子は4か
ら20原子パーセントの範囲にあるCoを有する。C
u、Ni、Coの層を形成する前に(100)配向の上
面、あるいは(100)集合組織を持ったシード層を有
する単結晶基板を選択あるいは形成してもよい。あるい
は、Ag、Ni及びFeあるいはAu、Ni及びFeの
層を(100)集合組織で形成し、その層内にNi−F
eの磁気粒子を沈殿させてもよい。
【0012】
【実施例】図1には本発明の実施例による巨大磁気抵抗
センサ10を示す。巨大磁気抵抗センサ10は磁気媒体
12上に位置しており、磁気媒体12は、スピンドルな
どで機械的に接続されたモータ14によって、巨大磁気
抵抗センサ10に対して移動させられる。巨大磁気抵抗
センサ10は2本のアーム16、18を有し、そのアー
ムは基板20に機械的に取り付けられ、固定されてい
る。アーム16は導電性があり、電流源24の第1端子
およびデータ検出機26の第1入力端子にリード線22
を介して接続されている。同様に、アーム18は導電性
があり、電流源24の第2端子およびデータ検出機26
の第2入力端子にリード線28を介して接続されてい
る。データ検出機26は、磁気媒体12に記憶され、巨
大磁気抵抗センサ10によって検出されたデータを示す
出力信号をリード30を通じて外部へ提供する役目を持
っている。
センサ10を示す。巨大磁気抵抗センサ10は磁気媒体
12上に位置しており、磁気媒体12は、スピンドルな
どで機械的に接続されたモータ14によって、巨大磁気
抵抗センサ10に対して移動させられる。巨大磁気抵抗
センサ10は2本のアーム16、18を有し、そのアー
ムは基板20に機械的に取り付けられ、固定されてい
る。アーム16は導電性があり、電流源24の第1端子
およびデータ検出機26の第1入力端子にリード線22
を介して接続されている。同様に、アーム18は導電性
があり、電流源24の第2端子およびデータ検出機26
の第2入力端子にリード線28を介して接続されてい
る。データ検出機26は、磁気媒体12に記憶され、巨
大磁気抵抗センサ10によって検出されたデータを示す
出力信号をリード30を通じて外部へ提供する役目を持
っている。
【0013】図2は図1の線2−2に沿った断面図を示
している。基板20は下面32を有し、また、基板20
は例えばガラスやセラミックなどのような絶縁物質によ
ってでも、あるいは単結晶シリコンあるいは単結晶シリ
コン・ゲルマニウム合金または単結晶ゲルマニウム等の
導電性物質によって構成されていてもよい。後者の場合
は、さらに、アーム16、18から基板20を絶縁する
ための手段を有する。下面32上に層34が形成され
る。層34は0.5から10原子パーセントの範囲のC
oを有する希薄Cu−Co合金で、その下面36に(1
00)集合組織を設ける。基板20が(100)面の下
面を有する単結晶シリコンなら、層34は下面32上に
エピタキシャルに形成され、相当する(100)結晶面
の下面36が得られる。基板20が下面32を有する単
結晶基板材料で基本的に非導電性なら、層34は不要で
ある。絶縁物質が単結晶基板20の下面32上にエピタ
キシャルに形成できるなら、(100)面の下面36を
有する層34を様々な絶縁物質から作ることが可能であ
る。層34に適したエピタキシャル物質の例として、B
aO、SrO、CuO、Y2O3、CaF2、BaF2およ
びそれらの合金からなるグループから選択することがで
きる。あるいは、層34は、磁気抵抗層から多量の電流
を分流するには薄すぎるなら伝導性とし、層34は珪化
コバルト、珪化ニッケル、およびそれらの合金のような
珪化金属が使用できる。基板20が(100)面の下面
32を有する単結晶シリコンなら、層34は下面36が
(100)配向であるCuを蒸着あるいは電気メッキす
ることにより形成した銅とすることができ、これは立方
晶系集合組織を有する銅層となる。
している。基板20は下面32を有し、また、基板20
は例えばガラスやセラミックなどのような絶縁物質によ
ってでも、あるいは単結晶シリコンあるいは単結晶シリ
コン・ゲルマニウム合金または単結晶ゲルマニウム等の
導電性物質によって構成されていてもよい。後者の場合
は、さらに、アーム16、18から基板20を絶縁する
ための手段を有する。下面32上に層34が形成され
る。層34は0.5から10原子パーセントの範囲のC
oを有する希薄Cu−Co合金で、その下面36に(1
00)集合組織を設ける。基板20が(100)面の下
面を有する単結晶シリコンなら、層34は下面32上に
エピタキシャルに形成され、相当する(100)結晶面
の下面36が得られる。基板20が下面32を有する単
結晶基板材料で基本的に非導電性なら、層34は不要で
ある。絶縁物質が単結晶基板20の下面32上にエピタ
キシャルに形成できるなら、(100)面の下面36を
有する層34を様々な絶縁物質から作ることが可能であ
る。層34に適したエピタキシャル物質の例として、B
aO、SrO、CuO、Y2O3、CaF2、BaF2およ
びそれらの合金からなるグループから選択することがで
きる。あるいは、層34は、磁気抵抗層から多量の電流
を分流するには薄すぎるなら伝導性とし、層34は珪化
コバルト、珪化ニッケル、およびそれらの合金のような
珪化金属が使用できる。基板20が(100)面の下面
32を有する単結晶シリコンなら、層34は下面36が
(100)配向であるCuを蒸着あるいは電気メッキす
ることにより形成した銅とすることができ、これは立方
晶系集合組織を有する銅層となる。
【0014】(100)集合組織を有するCu−Ni−
Co合金層38は、層34の下面36上にCu−Ni−
Coを蒸着あるいは電気メッキすることによって成長さ
せられる。層34が無ければ、下面32上に行う。合金
層38は(100)集合組織を持つよう成長させられる
ので、合金層38内に沈殿する磁性粒子40は合金層3
8の面内に磁化容易軸を有する。その磁化容易軸が薄膜
すなわち合金層38の面内にあるなら、最適な検出をお
こなうためには検出対象の磁界も同じ平面になければな
らない。
Co合金層38は、層34の下面36上にCu−Ni−
Coを蒸着あるいは電気メッキすることによって成長さ
せられる。層34が無ければ、下面32上に行う。合金
層38は(100)集合組織を持つよう成長させられる
ので、合金層38内に沈殿する磁性粒子40は合金層3
8の面内に磁化容易軸を有する。その磁化容易軸が薄膜
すなわち合金層38の面内にあるなら、最適な検出をお
こなうためには検出対象の磁界も同じ平面になければな
らない。
【0015】合金層38は銀(Ag)、金(Au)、そ
の合金等から選択することもできる。両者共立方晶系の
高導電性の、非磁性金属である。AgおよびAuはCu
より大きな格子定数を有し、(100)面のエピタキシ
ャル成長において、GaAsのように格子の整合する基
板上にエピタキシャルに設けることができる。Ni−C
o合金は、銅マトリックスから沈殿析出可能な異方性が
小さく、かつ、磁気ひずみの小さい磁気材料として唯一
知られているものである。パーマロイのようなNi−F
e合金は銅に溶融してしまう。
の合金等から選択することもできる。両者共立方晶系の
高導電性の、非磁性金属である。AgおよびAuはCu
より大きな格子定数を有し、(100)面のエピタキシ
ャル成長において、GaAsのように格子の整合する基
板上にエピタキシャルに設けることができる。Ni−C
o合金は、銅マトリックスから沈殿析出可能な異方性が
小さく、かつ、磁気ひずみの小さい磁気材料として唯一
知られているものである。パーマロイのようなNi−F
e合金は銅に溶融してしまう。
【0016】しかし、パーマロイのようなNi−Fe合
金は、(100)集合組織のAg、Au、あるいは、そ
の合金から沈殿析出して、配向した結晶粒子または磁性
粒子40を提供することが可能である。パーマロイのよ
うなNi−Fe合金は磁性粒子40に適した小さい異方
性と小さい磁気ひずみを有する。
金は、(100)集合組織のAg、Au、あるいは、そ
の合金から沈殿析出して、配向した結晶粒子または磁性
粒子40を提供することが可能である。パーマロイのよ
うなNi−Fe合金は磁性粒子40に適した小さい異方
性と小さい磁気ひずみを有する。
【0017】図3は図2の一部を拡大して示したもので
ある。合金層38を形成し熱処理すると、そこに単一磁
区の大きさの磁性粒子あるいは沈殿物が形成される。そ
の単一磁区の大きさはその直径や長さといった最も広い
寸法において、40から400オングストロームの範囲
にあるのが望ましい。
ある。合金層38を形成し熱処理すると、そこに単一磁
区の大きさの磁性粒子あるいは沈殿物が形成される。そ
の単一磁区の大きさはその直径や長さといった最も広い
寸法において、40から400オングストロームの範囲
にあるのが望ましい。
【0018】Cu−Ni−Co合金層38は、例えば加
熱しない層34あるいは基板20上に、できる限り低温
でエピタキシャルに形成されるか、付着されなくてはな
らない。合金層38を付着させた後、200から500
℃の範囲で真空中で30分加熱し、そして23℃に冷却
する。合金がAgまたはAu、Ni及びFeから成る時
は、そのアニール温度は100から500℃の範囲とな
る。磁性粒子40のサイズは合金層38のアニール温度
によって制御され、450℃で最も広い寸法、または直
径が100オングストロームのものが得られる。23℃
で合金層38を付着した場合には、50オングストロー
ム径の粒子の沈殿がある。
熱しない層34あるいは基板20上に、できる限り低温
でエピタキシャルに形成されるか、付着されなくてはな
らない。合金層38を付着させた後、200から500
℃の範囲で真空中で30分加熱し、そして23℃に冷却
する。合金がAgまたはAu、Ni及びFeから成る時
は、そのアニール温度は100から500℃の範囲とな
る。磁性粒子40のサイズは合金層38のアニール温度
によって制御され、450℃で最も広い寸法、または直
径が100オングストロームのものが得られる。23℃
で合金層38を付着した場合には、50オングストロー
ム径の粒子の沈殿がある。
【0019】磁性粒子40はニッケル・コバルト合金か
ら構成することが可能であり、それは4から20原子パ
ーセントの範囲のコバルトを含み、単一磁区の大きさを
持つ。単一磁区の大きさとは、磁性粒子が磁壁を形成す
るほど物理的に充分大きくないことを意味する。複数磁
区粒子は1以上の磁壁を形成できるほど物理的に充分大
きい。磁性粒子40がCu−Ni−Co合金から沈殿析
出して、磁性粒子40が分散した銅マトリックス42を
形成する。磁性粒子40は銅マトリックス42内で互い
に接触せず、間隔をあけられていなければならない。
ら構成することが可能であり、それは4から20原子パ
ーセントの範囲のコバルトを含み、単一磁区の大きさを
持つ。単一磁区の大きさとは、磁性粒子が磁壁を形成す
るほど物理的に充分大きくないことを意味する。複数磁
区粒子は1以上の磁壁を形成できるほど物理的に充分大
きい。磁性粒子40がCu−Ni−Co合金から沈殿析
出して、磁性粒子40が分散した銅マトリックス42を
形成する。磁性粒子40は銅マトリックス42内で互い
に接触せず、間隔をあけられていなければならない。
【0020】磁性粒子40の体積率は、銅マトリックス
42内で隣接する粒子が接触することなく存在するに
は、5から25体積パーセントの範囲であり、望ましく
は約20体積パーセントである。
42内で隣接する粒子が接触することなく存在するに
は、5から25体積パーセントの範囲であり、望ましく
は約20体積パーセントである。
【0021】4から20原子パーセントの範囲のコバル
トを有するニッケル・コバルト合金は、0から3×10
4 ergs/cm3の範囲の比較的小さい、正の磁気結
晶異方性定数(K1)を有する。正の値の磁気結晶異方
性定数K1を有する磁性粒子40を持つことにより、磁
性粒子40の磁化容易軸は(100)、(010)、
(001)方向に沿ったものとなる。ニッケル・コバル
ト合金では、コバルトの組成が13から20原子パーセ
ントと高い範囲であることが望ましい。18原子パーセ
ント近くの高いコバルト組成比を持つニッケル・コバル
ト合金の磁性粒子40は、30ppm未満の小さい磁気
ひずみ定数λを有する。20原子パーセントのコバルト
を有するニッケル・コバルト合金では、磁気ひずみ定数
λはほぼ0に等しい。磁性粒子40がCu−Ni−Co
合金から沈殿析出して銅マトリックス42を形成すると
き、磁性粒子40のニッケル・コバルト合金は若干量
(5パーセント)の銅をも含む。磁性粒子40における
銅の原子パーセントはNi−Co合金への銅の溶解度に
依存する。その合金のニッケルの濃度が高いと、銅の溶
解度も高くなる。銅はアニール温度でその合金に溶解す
る。磁性粒子40における銅も磁気ひずみ定数λを低下
させる一因となる。
トを有するニッケル・コバルト合金は、0から3×10
4 ergs/cm3の範囲の比較的小さい、正の磁気結
晶異方性定数(K1)を有する。正の値の磁気結晶異方
性定数K1を有する磁性粒子40を持つことにより、磁
性粒子40の磁化容易軸は(100)、(010)、
(001)方向に沿ったものとなる。ニッケル・コバル
ト合金では、コバルトの組成が13から20原子パーセ
ントと高い範囲であることが望ましい。18原子パーセ
ント近くの高いコバルト組成比を持つニッケル・コバル
ト合金の磁性粒子40は、30ppm未満の小さい磁気
ひずみ定数λを有する。20原子パーセントのコバルト
を有するニッケル・コバルト合金では、磁気ひずみ定数
λはほぼ0に等しい。磁性粒子40がCu−Ni−Co
合金から沈殿析出して銅マトリックス42を形成すると
き、磁性粒子40のニッケル・コバルト合金は若干量
(5パーセント)の銅をも含む。磁性粒子40における
銅の原子パーセントはNi−Co合金への銅の溶解度に
依存する。その合金のニッケルの濃度が高いと、銅の溶
解度も高くなる。銅はアニール温度でその合金に溶解す
る。磁性粒子40における銅も磁気ひずみ定数λを低下
させる一因となる。
【0022】合金層38の下面44は磁気媒体12の近
くに置かれ、検出対象の磁界が合金層38の平面内にあ
るようにする。
くに置かれ、検出対象の磁界が合金層38の平面内にあ
るようにする。
【0023】図1に示したように、合金層38の両端は
コンタクトあるいは電極46、48によってアーム1
6、18にそれぞれ結合され、コンタクト46、48は
層34の両端にも意図せず結合させられる。導電層34
が合金層38を通る導電経路に対して合金層38のΔR
/Rを低下させる平行な分路を作るので、伝導層34を
省いた(必要ない)ほうが有利となる。合金層38は、
絶縁層34上、あるいは(100)面の表面を有する半
導体基板上に形成することができる。
コンタクトあるいは電極46、48によってアーム1
6、18にそれぞれ結合され、コンタクト46、48は
層34の両端にも意図せず結合させられる。導電層34
が合金層38を通る導電経路に対して合金層38のΔR
/Rを低下させる平行な分路を作るので、伝導層34を
省いた(必要ない)ほうが有利となる。合金層38は、
絶縁層34上、あるいは(100)面の表面を有する半
導体基板上に形成することができる。
【0024】つぎに、巨大磁気抵抗センサ10の操作の
際には、図1に示したように、電流源24がリード線2
2を通じて電流を供給し、アーム16、コンタクトまた
は電極46、合金層38、コンタクトまたは電極48、
アーム18を流れ、リード線28を通じて戻る。モータ
14が作動し、磁気媒体12上に存在する磁界に対応す
る書き込まれたデータを有する磁気媒体12上を、合金
層38が様々な方向に通過するように移動させる。合金
層38内の磁界が、同じ方向に向いた磁性粒子40の磁
気方向と一致した時、合金層38を移動する電子に対す
る抵抗は、磁性粒子の磁化容易軸が複数方向に配向され
ている時に比べ50パーセント程低くなる。合金層38
を移動する電子は、銅マトリックス42を通る際、様々
な方向の磁化容易軸を有する磁性粒子40との各境界面
で各々の電子スピンによって明らかに分散される。
際には、図1に示したように、電流源24がリード線2
2を通じて電流を供給し、アーム16、コンタクトまた
は電極46、合金層38、コンタクトまたは電極48、
アーム18を流れ、リード線28を通じて戻る。モータ
14が作動し、磁気媒体12上に存在する磁界に対応す
る書き込まれたデータを有する磁気媒体12上を、合金
層38が様々な方向に通過するように移動させる。合金
層38内の磁界が、同じ方向に向いた磁性粒子40の磁
気方向と一致した時、合金層38を移動する電子に対す
る抵抗は、磁性粒子の磁化容易軸が複数方向に配向され
ている時に比べ50パーセント程低くなる。合金層38
を移動する電子は、銅マトリックス42を通る際、様々
な方向の磁化容易軸を有する磁性粒子40との各境界面
で各々の電子スピンによって明らかに分散される。
【0025】磁性粒子40を形成するうえで沈殿物とし
てNi−Co合金の公知の特性を用いると、18原子パ
ーセントのコバルトを含むニッケル・コバルト合金の異
方性磁界は10から20Oeと推定される。その沈殿粒
子40が銅の中で通常コバルト粒子が有するような扁球
形状を持つなら、粒子40の形状異方性は104 erg
s/cm3未満となる。
てNi−Co合金の公知の特性を用いると、18原子パ
ーセントのコバルトを含むニッケル・コバルト合金の異
方性磁界は10から20Oeと推定される。その沈殿粒
子40が銅の中で通常コバルト粒子が有するような扁球
形状を持つなら、粒子40の形状異方性は104 erg
s/cm3未満となる。
【0026】明らかに(100)集合組織を有する、
0.5から10パーセントのCoを含むCu−Co層3
4の多数のサンプルが450℃でアニールすることによ
って製造された。
0.5から10パーセントのCoを含むCu−Co層3
4の多数のサンプルが450℃でアニールすることによ
って製造された。
【0027】図4は、Coのパーセントを変えたCu−
Co薄膜の、温度に対する層34の面積抵抗の関係を示
すグラフである。図4において、縦座標は面積抵抗(オ
ーム/単位面積)で横座標は温度(℃)を示す。種々な
コバルト濃度のCu−Co薄膜は銅とコバルトの共蒸着
によって形成された。図4において、曲線56は8.3
原子パーセントのコバルトを含む薄膜についてのもので
ある。同様に曲線58、60、62および64はそれぞ
れ、5.4,1.4,1.1および0.6原子パーセン
トのコバルトを含む薄膜についてのものである。図4に
おいて、銅・コバルト薄膜は形成された後、温度を23
℃から450℃に上げ、それから室温に冷却することに
よりアニールされた。図4に示したように、特に曲線5
6と58で、薄膜の温度を200から450℃の範囲で
アニールあるいは上昇させると、直径30μm未満の
(110)配向の粒子が得られた。粒子の成長は、銅・
コバルト合金からのコバルトの沈殿と関連しているよう
に見える。これは、図4の曲線56、58で示されるよ
うに抵抗の急な不可逆的減少も起こす。
Co薄膜の、温度に対する層34の面積抵抗の関係を示
すグラフである。図4において、縦座標は面積抵抗(オ
ーム/単位面積)で横座標は温度(℃)を示す。種々な
コバルト濃度のCu−Co薄膜は銅とコバルトの共蒸着
によって形成された。図4において、曲線56は8.3
原子パーセントのコバルトを含む薄膜についてのもので
ある。同様に曲線58、60、62および64はそれぞ
れ、5.4,1.4,1.1および0.6原子パーセン
トのコバルトを含む薄膜についてのものである。図4に
おいて、銅・コバルト薄膜は形成された後、温度を23
℃から450℃に上げ、それから室温に冷却することに
よりアニールされた。図4に示したように、特に曲線5
6と58で、薄膜の温度を200から450℃の範囲で
アニールあるいは上昇させると、直径30μm未満の
(110)配向の粒子が得られた。粒子の成長は、銅・
コバルト合金からのコバルトの沈殿と関連しているよう
に見える。これは、図4の曲線56、58で示されるよ
うに抵抗の急な不可逆的減少も起こす。
【0028】図5には、合金層38の極小部分の図を示
す。磁性粒子40は銅マトリックス42内に分散してお
り、合金層38の銅は(100)集合組織と、立方晶系
の結晶単位セルを有する。磁性粒子72、74(Ni−
Coまたは、Ni−Co−Cu)も結晶学的構成では立
方晶系である。磁性粒子72、74立方晶系の単位セル
では、磁化容易軸は(001)方向でそれぞれ矢印7
6、77で示される。また、(100)方向での磁化容
易軸は磁性粒子72、74に対し、それぞれ矢印78、
79で示される。磁性粒子72、74の軸(001)は
互いに、また合金層38の面内で平行であり、軸(10
0)も互いに、また合金層38の面内で平行である。そ
の軸は、磁性粒子が(100)組織層から、あるいはそ
の内部で沈殿することにより互いに平行である。合金層
38の面内における単位セルの角間の斜方向は、磁化困
難軸方向にある。その磁化困難軸方向は矢印80、81
で示され、矢印76−79によって示される磁化容易軸
方向に対して45度の角度をなす。磁化容易軸は立方晶
系単位セルの側面エッジに対応する。図5の粒子72、
74は立方体として示されているが、粒子72、74の
実際の物理的形状は扁球に近い、あるいはほぼ扁球であ
る。(010)方向の磁化容易軸は、磁性粒子72、7
4に対し、それぞれ矢印82、83で示すように合金層
38に直交する。扁球形状の異方性は(010)方向の
磁化容易軸の磁気成分を減少させるので、その値は面内
磁化容易軸の磁気成分よりかなり小さくなる。
す。磁性粒子40は銅マトリックス42内に分散してお
り、合金層38の銅は(100)集合組織と、立方晶系
の結晶単位セルを有する。磁性粒子72、74(Ni−
Coまたは、Ni−Co−Cu)も結晶学的構成では立
方晶系である。磁性粒子72、74立方晶系の単位セル
では、磁化容易軸は(001)方向でそれぞれ矢印7
6、77で示される。また、(100)方向での磁化容
易軸は磁性粒子72、74に対し、それぞれ矢印78、
79で示される。磁性粒子72、74の軸(001)は
互いに、また合金層38の面内で平行であり、軸(10
0)も互いに、また合金層38の面内で平行である。そ
の軸は、磁性粒子が(100)組織層から、あるいはそ
の内部で沈殿することにより互いに平行である。合金層
38の面内における単位セルの角間の斜方向は、磁化困
難軸方向にある。その磁化困難軸方向は矢印80、81
で示され、矢印76−79によって示される磁化容易軸
方向に対して45度の角度をなす。磁化容易軸は立方晶
系単位セルの側面エッジに対応する。図5の粒子72、
74は立方体として示されているが、粒子72、74の
実際の物理的形状は扁球に近い、あるいはほぼ扁球であ
る。(010)方向の磁化容易軸は、磁性粒子72、7
4に対し、それぞれ矢印82、83で示すように合金層
38に直交する。扁球形状の異方性は(010)方向の
磁化容易軸の磁気成分を減少させるので、その値は面内
磁化容易軸の磁気成分よりかなり小さくなる。
【0029】ニッケル・コバルト合金の磁性粒子含有の
配向した粒子層を持つ巨大磁気抵抗センサについて説明
し、かつ図解したが、特許請求の範囲を逸脱しない限り
において当業者により種々の改良や変更が可能であるこ
とは言うまでもない。
配向した粒子層を持つ巨大磁気抵抗センサについて説明
し、かつ図解したが、特許請求の範囲を逸脱しない限り
において当業者により種々の改良や変更が可能であるこ
とは言うまでもない。
【0030】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【0031】(1)磁性粒子を分散させた電気伝導性マ
トリックスを有し、前記磁性粒子は直径あるいは長さが
40から400オングストロームの範囲である単一磁区
の大きさのものであり、0から3×104 ergs/
cm3の範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満
の磁気ひずみ定数λを有することを特徴とする磁気抵抗
センサ。 (2)上記磁性粒子は結晶学的に配向されて、該磁性粒
子の各磁化容易軸は互いにほぼ平行となることを特徴と
する上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (3)上記電気伝導性マトリックス中の上記磁性粒子の
体積率は5から25体積パーセントの範囲にあることを
特徴とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (4)上記電気伝導性マトリックスはAg、Au、N
i、Fe、およびそれらの合金からなるグループより選
択されることを特徴とする上記(1)に記載の磁気抵抗
センサ。 (5)上記磁性粒子はNi−Fe合金を含むことを特徴
とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (6)上記電気伝導性マトリックスはCu、Ni、Co
およびそれらの合金からなるグループより選択されるこ
とを特徴とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (7)上記磁性粒子はNi−Co合金を含むことを特徴
とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (8)基板と、上記基板上に形成した第1層と、上記第
1層は銅マトリックス中に単一結晶磁区の粒子を有し、
上記粒子はCoの量が4から20パーセントであるNi
とCoの合金を有し、互いに間隔をあけて置かれた、上
記第1層とオーム接触した第1および第2接触手段とを
有することを特徴とする磁界検出用の巨大磁気抵抗セン
サ。 (9)上記接触手段に接続して上記第1層を介して電流
を流す電流源を、さらに有することを特徴とする上記
(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (10)上記粒子の各磁化容易軸は上記第1層の面内に
あることを特徴とする上記(8)に記載の巨大磁気抵抗
センサ。 (11)上記合金はCuを有することを特徴とする上記
(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (12)上記マトリックスおよび上記粒子は(100)
集合組織で成長した層から、上記粒子の沈殿により形成
されることを特徴とする上記(8)に記載の巨大磁気抵
抗センサ。 (13)上記第1層に隣接し、かつ、その下に位置した
実質的な(100)集合組織を有する、Coの量が0.
5から10原子パーセントの範囲にある希薄Cu−Co
合金の第2層をさらに有することを特徴とする上記
(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (14)上記基板は(100)配向した上面を有する単
結晶Siであることを特徴とする上記(8)に記載の巨
大磁気抵抗センサ。 (15)上記上面上に形成された(100)配向上面を
有するCu層をさらに有することを特徴とする上記(1
4)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (16)上記粒子は、40から400オングストローム
の範囲の最大寸法を有することを特徴とする上記(8)
に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (17)上記銅マトリックス中の上記粒子の体積率は5
から25体積パーセントの範囲にあることを特徴とする
上記(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (18)上記粒子は0から3×104 ergs/cm3
の範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満の磁
気ひずみ定数λを有することを特徴とする上記(8)に
記載の巨大磁気抵抗センサ。 (19)(100)集合組織と共にCu、Ni、Coの
層を形成する工程と、上記層内にNi1-XCoX合金を有
する磁性粒子を沈殿させる工程とからなり、Xは4から
20原子パーセントの範囲にあることを特徴とする巨大
磁気抵抗センサを形成する方法。 (20)上記Cu、Ni、Coの層を形成する工程の前
に、(100)上面を有する単結晶材料の層を形成する
工程をさらに有することを特徴とする上記(19)に記
載の巨大磁気抵抗センサを形成する方法。 (21)上記沈殿工程は、200から500℃の範囲の
温度で上記層をアニールする工程を含むことを特徴とす
る上記(19)に記載の巨大磁気抵抗センサを形成する
方法。 (22)上記層中の上記磁性粒子の体積比を5から25
体積パーセントの範囲となるように、上記Cu、Ni、
Co原子パーセントとアニール温度を選択し、該選択さ
れたアニール温度でアニールする工程をさらに有するこ
とを特徴とする上記(19)に記載の巨大磁気抵抗セン
サを形成する方法。 (23)基板と、上記基板上に形成した第1層と、上記
第1層はAg、Auおよびその合金からなるグループか
ら選択したマトリックス中に単一結晶磁区の粒子を有
し、上記第1層は実質的に(100)集合組識を有し、
上記粒子はFeの量が4から20パーセントであるNi
とFeの合金を有し、互いに間隔をあけて置かれた、上
記第1層とオーム接触した第1および第2接触手段とを
有することを特徴とする磁界検出用の巨大磁気抵抗セン
サ。 (24)上記接触手段に接続して上記第1層を介して電
流を流す電流源を、さらに有することを特徴とする上記
(23)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (25)上記粒子の各磁化容易軸は上記第1層の面内に
あることを特徴とする上記(23)に記載の巨大磁気抵
抗センサ。 (26)上記NiとFeの合金は上記マトリックスから
溶出した原子を含むことを特徴とする上記(23)に記
載の巨大磁気抵抗センサ。 (27)上記マトリックスおよび上記粒子は(100)
集合組織で成長した層から、上記粒子の沈殿により形成
されることを特徴とする上記(23)に記載の巨大磁気
抵抗センサ。 (28)上記第1層に隣接し、かつ、その下に位置した
実質的な(100)集合組織を有する第2層をさらに有
することを特徴とする上記(23)に記載の巨大磁気抵
抗センサ。 (29)上記基板は(100)配向した上面を有する単
結晶半導体であることを特徴とする上記(23)に記載
の巨大磁気抵抗センサ。 (30)上記上面上に形成された(100)配向上面を
有するAg、Au、SiGeおよびそれらの合金からな
るグループから選択した層をさらに有することを特徴と
する上記(29)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (31)上記粒子は、40から400オングストローム
の範囲の最大寸法を有することを特徴とする上記(2
3)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (32)上記マトリックス中の上記粒子の体積率は5か
ら25体積パーセントの範囲にあることを特徴とする上
記(23)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (33)上記粒子は0から3×104 ergs/cm3
の範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満の磁
気ひずみ定数λを有することを特徴とする上記(23)
に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (34)(100)組織と共にA、Ni、Feの層を形
成する工程と、上記層内にNi1-XFeX合金を有する磁
性粒子を沈殿させる工程とからなり、上記AはAg、A
uおよびそれらの合金からなるグループから選択され、
上記Xは4から20原子パーセントの範囲にあることを
特徴とする巨大磁気抵抗センサを形成する方法。 (35)A、Ni、Feの層を形成する工程の前に、
(100)上面を有する単結晶材料の層を形成する工程
をさらに有することを特徴とする上記(34)に記載の
巨大磁気抵抗センサを形成する方法。 (36)上記沈殿工程は、100から500℃の範囲の
温度で上記層をアニールする工程を含むことを特徴とす
る上記(34)に記載の巨大磁気抵抗センサを形成する
方法。 (37)上記層中の上記磁性粒子の体積比を5から25
体積パーセントの範囲となるように、上記A、Ni、F
eの原子パーセントとアニール温度を選択する工程と、
該選択されたアニール温度でアニールする工程をさらに
有することを特徴とする上記(34)に記載の巨大磁気
抵抗センサを形成する方法。
トリックスを有し、前記磁性粒子は直径あるいは長さが
40から400オングストロームの範囲である単一磁区
の大きさのものであり、0から3×104 ergs/
cm3の範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満
の磁気ひずみ定数λを有することを特徴とする磁気抵抗
センサ。 (2)上記磁性粒子は結晶学的に配向されて、該磁性粒
子の各磁化容易軸は互いにほぼ平行となることを特徴と
する上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (3)上記電気伝導性マトリックス中の上記磁性粒子の
体積率は5から25体積パーセントの範囲にあることを
特徴とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (4)上記電気伝導性マトリックスはAg、Au、N
i、Fe、およびそれらの合金からなるグループより選
択されることを特徴とする上記(1)に記載の磁気抵抗
センサ。 (5)上記磁性粒子はNi−Fe合金を含むことを特徴
とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (6)上記電気伝導性マトリックスはCu、Ni、Co
およびそれらの合金からなるグループより選択されるこ
とを特徴とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (7)上記磁性粒子はNi−Co合金を含むことを特徴
とする上記(1)に記載の磁気抵抗センサ。 (8)基板と、上記基板上に形成した第1層と、上記第
1層は銅マトリックス中に単一結晶磁区の粒子を有し、
上記粒子はCoの量が4から20パーセントであるNi
とCoの合金を有し、互いに間隔をあけて置かれた、上
記第1層とオーム接触した第1および第2接触手段とを
有することを特徴とする磁界検出用の巨大磁気抵抗セン
サ。 (9)上記接触手段に接続して上記第1層を介して電流
を流す電流源を、さらに有することを特徴とする上記
(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (10)上記粒子の各磁化容易軸は上記第1層の面内に
あることを特徴とする上記(8)に記載の巨大磁気抵抗
センサ。 (11)上記合金はCuを有することを特徴とする上記
(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (12)上記マトリックスおよび上記粒子は(100)
集合組織で成長した層から、上記粒子の沈殿により形成
されることを特徴とする上記(8)に記載の巨大磁気抵
抗センサ。 (13)上記第1層に隣接し、かつ、その下に位置した
実質的な(100)集合組織を有する、Coの量が0.
5から10原子パーセントの範囲にある希薄Cu−Co
合金の第2層をさらに有することを特徴とする上記
(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (14)上記基板は(100)配向した上面を有する単
結晶Siであることを特徴とする上記(8)に記載の巨
大磁気抵抗センサ。 (15)上記上面上に形成された(100)配向上面を
有するCu層をさらに有することを特徴とする上記(1
4)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (16)上記粒子は、40から400オングストローム
の範囲の最大寸法を有することを特徴とする上記(8)
に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (17)上記銅マトリックス中の上記粒子の体積率は5
から25体積パーセントの範囲にあることを特徴とする
上記(8)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (18)上記粒子は0から3×104 ergs/cm3
の範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満の磁
気ひずみ定数λを有することを特徴とする上記(8)に
記載の巨大磁気抵抗センサ。 (19)(100)集合組織と共にCu、Ni、Coの
層を形成する工程と、上記層内にNi1-XCoX合金を有
する磁性粒子を沈殿させる工程とからなり、Xは4から
20原子パーセントの範囲にあることを特徴とする巨大
磁気抵抗センサを形成する方法。 (20)上記Cu、Ni、Coの層を形成する工程の前
に、(100)上面を有する単結晶材料の層を形成する
工程をさらに有することを特徴とする上記(19)に記
載の巨大磁気抵抗センサを形成する方法。 (21)上記沈殿工程は、200から500℃の範囲の
温度で上記層をアニールする工程を含むことを特徴とす
る上記(19)に記載の巨大磁気抵抗センサを形成する
方法。 (22)上記層中の上記磁性粒子の体積比を5から25
体積パーセントの範囲となるように、上記Cu、Ni、
Co原子パーセントとアニール温度を選択し、該選択さ
れたアニール温度でアニールする工程をさらに有するこ
とを特徴とする上記(19)に記載の巨大磁気抵抗セン
サを形成する方法。 (23)基板と、上記基板上に形成した第1層と、上記
第1層はAg、Auおよびその合金からなるグループか
ら選択したマトリックス中に単一結晶磁区の粒子を有
し、上記第1層は実質的に(100)集合組識を有し、
上記粒子はFeの量が4から20パーセントであるNi
とFeの合金を有し、互いに間隔をあけて置かれた、上
記第1層とオーム接触した第1および第2接触手段とを
有することを特徴とする磁界検出用の巨大磁気抵抗セン
サ。 (24)上記接触手段に接続して上記第1層を介して電
流を流す電流源を、さらに有することを特徴とする上記
(23)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (25)上記粒子の各磁化容易軸は上記第1層の面内に
あることを特徴とする上記(23)に記載の巨大磁気抵
抗センサ。 (26)上記NiとFeの合金は上記マトリックスから
溶出した原子を含むことを特徴とする上記(23)に記
載の巨大磁気抵抗センサ。 (27)上記マトリックスおよび上記粒子は(100)
集合組織で成長した層から、上記粒子の沈殿により形成
されることを特徴とする上記(23)に記載の巨大磁気
抵抗センサ。 (28)上記第1層に隣接し、かつ、その下に位置した
実質的な(100)集合組織を有する第2層をさらに有
することを特徴とする上記(23)に記載の巨大磁気抵
抗センサ。 (29)上記基板は(100)配向した上面を有する単
結晶半導体であることを特徴とする上記(23)に記載
の巨大磁気抵抗センサ。 (30)上記上面上に形成された(100)配向上面を
有するAg、Au、SiGeおよびそれらの合金からな
るグループから選択した層をさらに有することを特徴と
する上記(29)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (31)上記粒子は、40から400オングストローム
の範囲の最大寸法を有することを特徴とする上記(2
3)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (32)上記マトリックス中の上記粒子の体積率は5か
ら25体積パーセントの範囲にあることを特徴とする上
記(23)に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (33)上記粒子は0から3×104 ergs/cm3
の範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満の磁
気ひずみ定数λを有することを特徴とする上記(23)
に記載の巨大磁気抵抗センサ。 (34)(100)組織と共にA、Ni、Feの層を形
成する工程と、上記層内にNi1-XFeX合金を有する磁
性粒子を沈殿させる工程とからなり、上記AはAg、A
uおよびそれらの合金からなるグループから選択され、
上記Xは4から20原子パーセントの範囲にあることを
特徴とする巨大磁気抵抗センサを形成する方法。 (35)A、Ni、Feの層を形成する工程の前に、
(100)上面を有する単結晶材料の層を形成する工程
をさらに有することを特徴とする上記(34)に記載の
巨大磁気抵抗センサを形成する方法。 (36)上記沈殿工程は、100から500℃の範囲の
温度で上記層をアニールする工程を含むことを特徴とす
る上記(34)に記載の巨大磁気抵抗センサを形成する
方法。 (37)上記層中の上記磁性粒子の体積比を5から25
体積パーセントの範囲となるように、上記A、Ni、F
eの原子パーセントとアニール温度を選択する工程と、
該選択されたアニール温度でアニールする工程をさらに
有することを特徴とする上記(34)に記載の巨大磁気
抵抗センサを形成する方法。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、満足なΔR/Rを得る
ための高磁界を必要とする問題を克服し、異方性の小さ
い磁性粒子を有する粒子薄膜を設けることにより、ΔR
/Rを得るための飽和磁界は10乃至20Oe程度に低
くなる。
ための高磁界を必要とする問題を克服し、異方性の小さ
い磁性粒子を有する粒子薄膜を設けることにより、ΔR
/Rを得るための飽和磁界は10乃至20Oe程度に低
くなる。
【図1】本発明の実施例による巨大磁気抵抗センサを示
す概略斜視図である。
す概略斜視図である。
【図2】図1の線2−2に沿った断面図である。
【図3】図2の部分を示す拡大図である。
【図4】Coの含有量を変化させたCu−Co薄膜の温
度に対する面積抵抗の関係を示すグラフである。
度に対する面積抵抗の関係を示すグラフである。
【図5】結晶学的に配向した金属マトリックス内に間隔
をあけて存在する磁性粒子とその磁気軸を示す図であ
る。
をあけて存在する磁性粒子とその磁気軸を示す図であ
る。
10 巨大磁気抵抗センサ 12 磁気媒体 14 モータ 16 アーム 18 アーム 20 基板 22 リード線 24 電流源 26 データ検出機 28 リード線 32 基板の下面 34 絶縁層あるいは伝導層 36 絶縁層下面 38 磁性粒子を含む合金層 40 磁性粒子 46 コンタクトまたは電極 48 コンタクトまたは電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・マッケル・エドウィン・ハ ーパー アメリカ合衆国10598、ニューヨーク州、 ヨークタウン・ハイツ、エリザベス・ロ ード 507 (72)発明者 トマス・ロシェ・マックガイア アメリカ合衆国10598、ニューヨーク州、 ヨークタウン・ハイツ、マジソン・コー ト 620 (72)発明者 トマス・スタンレイ・プラスケット アメリカ合衆国10536、ニューヨーク州、 ケイトナ、ホリー・ヒル・レイン 12 (56)参考文献 特開 平6−140687(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/39
Claims (24)
- 【請求項1】直径または長さが40から400オングス
トロームの範囲にある単一磁区の大きさの磁性粒子が5
から25体積パーセントの範囲で分散されている電気伝
導性マトリックスを含む磁気抵抗センサであって、 上記磁性粒子は、0から3×104 ergs/cm3の
範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満の磁気
ひずみ定数λを有し、かつ、該磁性粒子の各磁化容易軸
が相互に実質的に平行になるように結晶学的に配向され
て減少した飽和磁界を有することを 特徴とする磁気抵抗
センサ。 - 【請求項2】上記電気伝導性マトリックスはAg、A
u、Ni、Fe、およびそれらの合金からなるグループ
より選択されることを特徴とする請求項1に記載の磁気
抵抗センサ。 - 【請求項3】上記磁性粒子はNi−Fe合金を含むこと
を特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項4】上記電気伝導性マトリックスはCu、N
i、Coおよびそれらの合金からなるグループより選択
されることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項5】上記磁性粒子はNi−Co合金を含むこと
を特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項6】基板と、 上記基板上に形成した第1層と、 上記第1層にそれぞれオーム接触され、離隔して配置さ
れている第1および第2の接触手段とを含む磁界検出用
の巨大磁気抵抗センサであって、 上記第1層は、直径または長さが40から400オング
ストロームの範囲にある単一磁区の大きさの磁性粒子が
5から25体積パーセントの範囲で分散されて いる銅マ
トリックスから成り、 上記磁性粒子は、Coの量が4から20パーセントの範
囲にあって0から3××104 ergs/cm3の範囲
の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未満の磁気ひず
み定数λを有するNiーCo合金から成り、 減少した飽和磁界を有することを 特徴とする磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項7】上記接触手段に接続して上記第1層を介し
て電流を流す電流源を、さらに有することを特徴とする
請求項6に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項8】上記粒子の各磁化容易軸は上記第1層の面
内にあることを特徴とする請求項6に記載の巨大磁気抵
抗センサ。 - 【請求項9】上記合金はCuを含有することを特徴とす
る請求項6に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項10】上記マトリックスおよび上記粒子は(1
00)集合組織で成長した層から、上記粒子の沈殿によ
り形成されることを特徴とする請求項6に記載の磁気抵
抗センサ。 - 【請求項11】上記基板は(100)配向した上面を有
する単結晶Siであることを特徴とする請求項6に記載
の磁気抵抗センサ。 - 【請求項12】上記上面上に形成された(100)配向
上面を有するCu層をさらに有することを特徴とする請
求項11に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項13】Coの量が0.5から10原子パーセン
トの範囲のNiーCo合金の実質的な(100)集合組
織を有する第2層が上記第1層の下面に隣接して付着さ
れていることを特徴とする請求項6に記載の磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項14】基板と、 上記基板上に形成した第1層と、 上記第1層はAg、Auおよびその合金からなるグルー
プから選択したマトリックス中に単一結晶磁区の粒子を
有し、上記第1層は実質的に(100)集合組織を有
し、上記粒子はFeの量が4から20パーセントである
NiとFeの合金を有し、 互いに間隔をあけて置かれた、上記第1層とオーム接触
した第1および第2接触手段とを有することを特徴とす
る磁界検出用の巨大磁気抵抗センサ。 - 【請求項15】上記接触手段に接続して上記第1層を介
して電流を流す電流源を、さらに有することを特徴とす
る請求項14に記載の巨大磁気抵抗センサ。 - 【請求項16】上記粒子の各磁化容易軸は上記第1層の
面内にあることを特徴とする請求項14に記載の巨大磁
気抵抗センサ。 - 【請求項17】上記NiとFeの合金は上記マトリック
スから溶出した原子を含むことを特徴とする請求項14
に記載の巨大磁気抵抗センサ。 - 【請求項18】上記マトリックスおよび上記粒子は(1
00)集合組織で成長した層から、上記粒子の沈殿によ
り形成されることを特徴とする請求項14に記載の巨大
磁気抵抗センサ。 - 【請求項19】上記第1層に隣接し、かつ、その下に位
置した実質的な(100)集合組織を有する第2層をさ
らに有することを特徴とする請求項14に記載の巨大磁
気抵抗センサ。 - 【請求項20】上記基板は(100)配向した上面を有
する単結晶半導体であることを特徴とする請求項14に
記載の巨大磁気抵抗センサ。 - 【請求項21】上記上面上に形成された(100)配向
上面を有するAg、Au、SiGeおよびそれらの合金
からなるグループから選択した層をさらに有することを
特徴とする請求項20に記載の巨大磁気抵抗センサ。 - 【請求項22】上記粒子は、40から400オングスト
ロームの範囲の最大寸法を有することを特徴とする請求
項14に記載の巨大磁気抵抗センサ。 - 【請求項23】上記マトリックス中の上記粒子の体積率
は5から25体積パーセントの範囲にあることを特徴と
する請求項14に記載の巨大磁気抵抗センサ。 - 【請求項24】上記粒子は0から3×104 ergs
/cm3の範囲の磁気結晶異方性定数K1と30ppm未
満の磁気ひずみ定数λを有することを特徴とする請求項
14に記載の巨大磁気抵抗センサ。
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- 1994-09-27 JP JP6230845A patent/JP2771950B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1995
- 1995-05-24 US US08/449,449 patent/US5565236A/en not_active Expired - Fee Related
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