JP2848083B2 - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気抵抗ヘッド及び磁気
抵抗センサ−用の磁気抵抗効果素子に関するものであ
る。
抵抗センサ−用の磁気抵抗効果素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より磁気抵抗効果素子を用いた磁気
抵抗センサ−（以下ＭＲセンサ−という）、磁気抵抗ヘ
ッド（以下ＭＲヘッドという）の開発が進められてお
り、磁性体には主にN0.8iFe0.2のパ−マロイが用いられ
ている。ただしこの材料の場合は抵抗変化率（以下ΔＲ
／Ｒと記す）が2.5％程度でありより高感度な磁気抵抗
効果素子をうるにはよりΔＲ／Ｒの大きなものが求めら
れて来た。近年[Fe/Cr]人工格子膜で大きな磁気抵抗効
果が起きることが発見された（フィジカルレビューレタ
ー１９８８年６１巻）［Physical Review Letter Vol.6
1, p2472, 1988］が、この材料の場合はCr層を介したFe
層間の反強磁性結合が極めて強く、十数kOe以上の大き
な磁界を印加しないと大きなΔＲ／Ｒが得られず、実用
性に難点があった。上記の反強磁性結合は巨大磁気抵抗
効果を得るのに必要であるが最近ではこのような反強磁
性結合を使うのではなく、保磁力が異なりCuで分離され
磁気的結合をしていないNi-FeとCoを用いた[Ni-Fe/Cu/C
o]人工格子膜でも巨大磁気抵抗効果が発見され、室温印
加磁界3kOeでΔＲ／Ｒが約10％のものが得られているが
（日本物理学会欧文報告１９９０年５９巻）［Journal
of Physical Society ofJapan Vol.59,p3061,1990］、
実用上より低印加磁界でより大きな磁気抵抗効果を示す
ものが求められている。
抵抗センサ−（以下ＭＲセンサ−という）、磁気抵抗ヘ
ッド（以下ＭＲヘッドという）の開発が進められてお
り、磁性体には主にN0.8iFe0.2のパ−マロイが用いられ
ている。ただしこの材料の場合は抵抗変化率（以下ΔＲ
／Ｒと記す）が2.5％程度でありより高感度な磁気抵抗
効果素子をうるにはよりΔＲ／Ｒの大きなものが求めら
れて来た。近年[Fe/Cr]人工格子膜で大きな磁気抵抗効
果が起きることが発見された（フィジカルレビューレタ
ー１９８８年６１巻）［Physical Review Letter Vol.6
1, p2472, 1988］が、この材料の場合はCr層を介したFe
層間の反強磁性結合が極めて強く、十数kOe以上の大き
な磁界を印加しないと大きなΔＲ／Ｒが得られず、実用
性に難点があった。上記の反強磁性結合は巨大磁気抵抗
効果を得るのに必要であるが最近ではこのような反強磁
性結合を使うのではなく、保磁力が異なりCuで分離され
磁気的結合をしていないNi-FeとCoを用いた[Ni-Fe/Cu/C
o]人工格子膜でも巨大磁気抵抗効果が発見され、室温印
加磁界3kOeでΔＲ／Ｒが約10％のものが得られているが
（日本物理学会欧文報告１９９０年５９巻）［Journal
of Physical Society ofJapan Vol.59,p3061,1990］、
実用上より低印加磁界でより大きな磁気抵抗効果を示す
ものが求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、実用性のある低磁界でより大きなΔＲ／Ｒを
示す磁気抵抗効果素子を可能とするものである。
を解決し、実用性のある低磁界でより大きなΔＲ／Ｒを
示す磁気抵抗効果素子を可能とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべく
本発明の磁気抵抗効果素子は以下の構成より成る。 ・厚さ10〜50Åの磁性薄膜層[1]と厚さ5〜30Åの金属非
磁性薄膜層[2]交互に積層した構造からなる磁気抵抗効
果素子、ただし磁性薄膜層[1]は主成分が
本発明の磁気抵抗効果素子は以下の構成より成る。 ・厚さ10〜50Åの磁性薄膜層[1]と厚さ5〜30Åの金属非
磁性薄膜層[2]交互に積層した構造からなる磁気抵抗効
果素子、ただし磁性薄膜層[1]は主成分が
【０００５】
【数１】
【０００６】でX,X'はそれぞれ原子組成比で
【０００７】
【数２】
【０００８】で、金属非磁性薄膜層［2］はCu,Ag,Au,P
t,Ruのいずれかで、より好ましくはCuである。 更に ・厚さ10〜50Åの磁性薄膜層［1］と厚さ10〜50Åの磁
性薄膜層［3］とを交互に積層し、各積層磁性薄膜層間
に厚さ5〜50Åの金属非磁性薄膜層［2］を介在させた構
造からなる磁気抵抗効果素子、ただし磁性薄膜層［1］
は上記（数１）、（数２）で表わされるものであり又磁
性薄膜層［3］は主成分が
t,Ruのいずれかで、より好ましくはCuである。 更に ・厚さ10〜50Åの磁性薄膜層［1］と厚さ10〜50Åの磁
性薄膜層［3］とを交互に積層し、各積層磁性薄膜層間
に厚さ5〜50Åの金属非磁性薄膜層［2］を介在させた構
造からなる磁気抵抗効果素子、ただし磁性薄膜層［1］
は上記（数１）、（数２）で表わされるものであり又磁
性薄膜層［3］は主成分が
【０００９】
【数３】
【００１０】でY,Zはそれぞれ原子組成比で
【００１１】
【数４】
【００１２】で、金属非磁性薄膜層［2］がCu,Ag,Au,P
t,Ruのいずれかで、より好ましくはCuである。
t,Ruのいずれかで、より好ましくはCuである。
【００１３】ここに磁性薄膜層[1]は磁歪が小さくかつ
保磁力が小さい軟磁性材料、磁性薄膜層[3]は磁性薄膜
層[1]とは別の磁歪が小さい磁性材料で、（数２）,（数
４）はこの条件を満足するのに必要な組成範囲である。
磁性薄膜層[1]としては上記の様な３元系でなくとも軟
磁性を示しかつΔＲ／Ｒが比較的大きなNi-Co系等の２
元系磁性薄膜層でもよい。又上記記載の磁気抵抗効果素
子において金属非磁性薄膜層の厚さは一定である必要は
なく、異なるものより成るものでもよい。 ・特に磁性薄膜層[1]（もしくは[1]と[3]）が金属非磁
性薄膜層[2]を介して磁気的に結合しており、金属非磁
性薄膜層[2]の厚さに依存して磁気抵抗変化率の値が振
動し複数の極大値を示すものについては、金属非磁性層
[2]の厚さを一定とせず、磁気抵抗変化率が最大（第１
極大）となる厚さの金属非磁性薄膜層[2-1]及び磁気抵
抗変化率が次に極大（第２極大）となる厚さの金属非磁
性薄膜層[2-2]を双方含む金属非磁性層であってもよ
い。
保磁力が小さい軟磁性材料、磁性薄膜層[3]は磁性薄膜
層[1]とは別の磁歪が小さい磁性材料で、（数２）,（数
４）はこの条件を満足するのに必要な組成範囲である。
磁性薄膜層[1]としては上記の様な３元系でなくとも軟
磁性を示しかつΔＲ／Ｒが比較的大きなNi-Co系等の２
元系磁性薄膜層でもよい。又上記記載の磁気抵抗効果素
子において金属非磁性薄膜層の厚さは一定である必要は
なく、異なるものより成るものでもよい。 ・特に磁性薄膜層[1]（もしくは[1]と[3]）が金属非磁
性薄膜層[2]を介して磁気的に結合しており、金属非磁
性薄膜層[2]の厚さに依存して磁気抵抗変化率の値が振
動し複数の極大値を示すものについては、金属非磁性層
[2]の厚さを一定とせず、磁気抵抗変化率が最大（第１
極大）となる厚さの金属非磁性薄膜層[2-1]及び磁気抵
抗変化率が次に極大（第２極大）となる厚さの金属非磁
性薄膜層[2-2]を双方含む金属非磁性層であってもよ
い。
【００１４】
【作用】金属非磁性薄膜層[2]の厚さが十分薄い場合は
金属非磁性薄膜層[2]を介して磁性薄膜層[1]（もしくは
[1]と[3]）が磁気的に結合し、この磁気的結合がいわゆ
るＲＫＫＹ的な結合の場合は磁性薄膜層間の結合は（図
２）に示した関数
金属非磁性薄膜層[2]を介して磁性薄膜層[1]（もしくは
[1]と[3]）が磁気的に結合し、この磁気的結合がいわゆ
るＲＫＫＹ的な結合の場合は磁性薄膜層間の結合は（図
２）に示した関数
【００１５】
【数５】
【００１６】に従って金属非磁性薄膜層［2］の厚さtに
比例したxの値により変化し、その符号が正の場合は反
強磁性的に又負の場合は強磁性的に結合する。反強磁性
的に結合している場合は（図１ａ）に示したように零磁
界もしくは弱磁界においては磁性薄膜層［1］（もしく
は［1］と［3］）のスピンは互いに逆方向となり伝導電
子のスピン散乱が極大となって大きな磁気抵抗を示す。
更に（図１ｂ）に示したように印加磁界を強くすると磁
性薄膜層［1］（もしくは［1］と［3］）のスピンは平
行となり伝導電子のスピン散乱が小さくなり磁気抵抗は
減少し、大きなΔＲ／Ｒが得られる。 （図２）に示し
たように磁気的結合は非磁性金属薄膜層［2］の厚さの
増加とともに強磁性と反強磁性の間で振動しながら減衰
する。従って用途によっては金属非磁性薄膜層［2］の
厚さを一定とせず、異なるものの組合せとして所望の軟
磁気特性とΔＲ／Ｒ値を有する磁気抵抗効果素子が得ら
れる。
比例したxの値により変化し、その符号が正の場合は反
強磁性的に又負の場合は強磁性的に結合する。反強磁性
的に結合している場合は（図１ａ）に示したように零磁
界もしくは弱磁界においては磁性薄膜層［1］（もしく
は［1］と［3］）のスピンは互いに逆方向となり伝導電
子のスピン散乱が極大となって大きな磁気抵抗を示す。
更に（図１ｂ）に示したように印加磁界を強くすると磁
性薄膜層［1］（もしくは［1］と［3］）のスピンは平
行となり伝導電子のスピン散乱が小さくなり磁気抵抗は
減少し、大きなΔＲ／Ｒが得られる。 （図２）に示し
たように磁気的結合は非磁性金属薄膜層［2］の厚さの
増加とともに強磁性と反強磁性の間で振動しながら減衰
する。従って用途によっては金属非磁性薄膜層［2］の
厚さを一定とせず、異なるものの組合せとして所望の軟
磁気特性とΔＲ／Ｒ値を有する磁気抵抗効果素子が得ら
れる。
【００１７】特に磁性薄膜層[1]（もしくは[1]と[3]）
が金属非磁性薄膜層[2]を介して磁気的に結合してお
り、金属非磁性薄膜層[2]の厚さに依存して磁気抵抗変
化率の値が振動し複数の極大値を示すものについては、
金属非磁性層[2]の厚さを一定とせず、磁気抵抗変化率
が最大（第１極大）となる厚さの金属非磁性薄膜層[2-
1]及び磁気抵抗変化率が次に極大（第２極大）となる厚
さの金属非磁性薄膜層[2-2]を双方含む金属非磁性層と
することにより、ΔＲ/Ｒが第２極大より大きく、軟磁
気特性が第１極大より優れた磁気抵抗効果素子が得られ
る。
が金属非磁性薄膜層[2]を介して磁気的に結合してお
り、金属非磁性薄膜層[2]の厚さに依存して磁気抵抗変
化率の値が振動し複数の極大値を示すものについては、
金属非磁性層[2]の厚さを一定とせず、磁気抵抗変化率
が最大（第１極大）となる厚さの金属非磁性薄膜層[2-
1]及び磁気抵抗変化率が次に極大（第２極大）となる厚
さの金属非磁性薄膜層[2-2]を双方含む金属非磁性層と
することにより、ΔＲ/Ｒが第２極大より大きく、軟磁
気特性が第１極大より優れた磁気抵抗効果素子が得られ
る。
【００１８】
（数１）のNi-richのNi-Co-Fe系合金はその組成比が
（数２）を満足するとき磁歪が小さく軟磁性を示す。そ
の代表的なものはNi0.8Co0.1Fe0.1, Ni0.8Fe0.2等であ
る。又更に軟磁性を改良したり耐摩耗性及び耐食性を改
良するために（数１）の組成に Nb,Mo,Cr,W,Ru等を添加
しても良い。一方（数３）を満足するCo-richのCo-Ni-F
e系合金は（数４）を満足するとき比較的磁歪が小さく
かつ半硬質磁性を示す。その代表的なものはCo0.9Fe0.1
等である。これら磁性薄膜層はその厚さが10Å未満では
キュリ−温度の低下による室温での磁化の低減や軟磁気
特性の劣化が生じたりする等が問題となり、又実用上磁
気抵抗効果素子は全膜厚が数百Åで用いられるため、本
発明のように積層効果を利用するには各磁性薄膜層を10
0Å以下、望ましくは50Åにする必要がある。従ってこ
れら磁性薄膜層の厚さは10〜50Åとすることが望まし
い。
（数２）を満足するとき磁歪が小さく軟磁性を示す。そ
の代表的なものはNi0.8Co0.1Fe0.1, Ni0.8Fe0.2等であ
る。又更に軟磁性を改良したり耐摩耗性及び耐食性を改
良するために（数１）の組成に Nb,Mo,Cr,W,Ru等を添加
しても良い。一方（数３）を満足するCo-richのCo-Ni-F
e系合金は（数４）を満足するとき比較的磁歪が小さく
かつ半硬質磁性を示す。その代表的なものはCo0.9Fe0.1
等である。これら磁性薄膜層はその厚さが10Å未満では
キュリ−温度の低下による室温での磁化の低減や軟磁気
特性の劣化が生じたりする等が問題となり、又実用上磁
気抵抗効果素子は全膜厚が数百Åで用いられるため、本
発明のように積層効果を利用するには各磁性薄膜層を10
0Å以下、望ましくは50Åにする必要がある。従ってこ
れら磁性薄膜層の厚さは10〜50Åとすることが望まし
い。
【００１９】磁性薄膜層[1]は軟磁気特性に優れた低磁
歪の膜であることが必要である。これは実用上弱磁界で
動作することが必要なのと、ＭＲヘッド等に用いた場合
磁歪が大きいとノイズの原因になるためである。この条
件を満足するものには上記（数１）,（数２）で示され
るNi-richのNi-Fe-Co系膜がある。又磁性薄膜層[3]も同
様の理由で磁歪が小さいことが望ましいが、磁性薄膜層
[1]とは異なる上記（数３）,（数４）で示されるCo-ric
hのCo-Ni-Fe膜を用い、これと上記の磁性薄膜層[1]とを
組み合わせて用いることにより、磁性薄膜層[1]と金属
非磁性薄膜層[2]のみより成るものより大きなΔＲ/Ｒを
示す磁気抵抗効果素子が得られる。
歪の膜であることが必要である。これは実用上弱磁界で
動作することが必要なのと、ＭＲヘッド等に用いた場合
磁歪が大きいとノイズの原因になるためである。この条
件を満足するものには上記（数１）,（数２）で示され
るNi-richのNi-Fe-Co系膜がある。又磁性薄膜層[3]も同
様の理由で磁歪が小さいことが望ましいが、磁性薄膜層
[1]とは異なる上記（数３）,（数４）で示されるCo-ric
hのCo-Ni-Fe膜を用い、これと上記の磁性薄膜層[1]とを
組み合わせて用いることにより、磁性薄膜層[1]と金属
非磁性薄膜層[2]のみより成るものより大きなΔＲ/Ｒを
示す磁気抵抗効果素子が得られる。
【００２０】これらの磁性薄膜層[1]（もしくは[1]と
[3]）の間に介在させる金属薄膜層は上記（数１）から
（数４）で示された組成の磁性薄膜層[1]（もしくは[1]
と[3]）との界面での反応が少なく、かつ非磁性である
ことが必要で、Cu,Ag,Au,Pt,Ru等が適しており、現在の
ところ最も望ましいのはCuである。金属非磁性薄膜層
[2]の厚さが50Åより厚くなると金属非磁性薄膜層[2]を
介した磁性薄膜層[1]（もしくは[1]と[3]）の間の磁気
的結合が大幅に減衰してしまい、又金属非磁性薄膜層
[2]が無い場合や厚さが5Å未満となると磁性薄膜層[1]
（もしくは[1]と[3]）は互いに強磁性的に結合してしま
い（図１ａ）のような状態が実現できず大きな磁気抵抗
効果は得られない。従って金属非磁性薄膜層[2]の厚さ
は5〜50Åとすることが望ましい。
[3]）の間に介在させる金属薄膜層は上記（数１）から
（数４）で示された組成の磁性薄膜層[1]（もしくは[1]
と[3]）との界面での反応が少なく、かつ非磁性である
ことが必要で、Cu,Ag,Au,Pt,Ru等が適しており、現在の
ところ最も望ましいのはCuである。金属非磁性薄膜層
[2]の厚さが50Åより厚くなると金属非磁性薄膜層[2]を
介した磁性薄膜層[1]（もしくは[1]と[3]）の間の磁気
的結合が大幅に減衰してしまい、又金属非磁性薄膜層
[2]が無い場合や厚さが5Å未満となると磁性薄膜層[1]
（もしくは[1]と[3]）は互いに強磁性的に結合してしま
い（図１ａ）のような状態が実現できず大きな磁気抵抗
効果は得られない。従って金属非磁性薄膜層[2]の厚さ
は5〜50Åとすることが望ましい。
【００２１】以下具体的な実施例により本発明の効果の
説明を行う。 （実施例１）多元スパッタ装置を用いて以下に示した構
成の磁気抵抗効果素子をガラス基板上に作成した。ただ
しNは繰り返し数で総膜厚が約2000Åとなるよう変化さ
せた 。Ａ: [Ni-Co-Fe(20)/Cu(t)/Co-Fe(20)/Cu(t)]N （t=0, 9, 20, 31, 42, 53(Å) ; ( )内は厚さ(Å)を表
わす） なおタ−ゲットにはそれぞれ直径80mmの Ni0.8Co0.1Fe
0.1(磁性層[1]), Co(磁性層[3]), Cu(非磁性金属層[2])
を用い、各膜厚はシャッタ−により制御した。
説明を行う。 （実施例１）多元スパッタ装置を用いて以下に示した構
成の磁気抵抗効果素子をガラス基板上に作成した。ただ
しNは繰り返し数で総膜厚が約2000Åとなるよう変化さ
せた 。Ａ: [Ni-Co-Fe(20)/Cu(t)/Co-Fe(20)/Cu(t)]N （t=0, 9, 20, 31, 42, 53(Å) ; ( )内は厚さ(Å)を表
わす） なおタ−ゲットにはそれぞれ直径80mmの Ni0.8Co0.1Fe
0.1(磁性層[1]), Co(磁性層[3]), Cu(非磁性金属層[2])
を用い、各膜厚はシャッタ−により制御した。
【００２２】同様にタ−ゲットに直径80mmの Ni0.8Co
0.05Fe0.15(磁性層[1]), Ni0.8Co0.2(磁性層[1]), Cu
(非磁性金属層[2])を用いて Ｂ: [Ni-Co-Fe(30)/Cu(t)]N1 Ｃ: [Ni-Co(40)/Cu(t)]N2 （t=0, 9, 20, 31, 42, 53(Å) ; ( )内は厚さ(Å)を表
わす） を作成した。得られた磁気抵抗効果素子のＭＲ特性（Δ
Ｒ/Ｒ）の測定を室温・最大印加磁界500Oeで行ない、そ
の値（％）を（表１）に示した。
0.05Fe0.15(磁性層[1]), Ni0.8Co0.2(磁性層[1]), Cu
(非磁性金属層[2])を用いて Ｂ: [Ni-Co-Fe(30)/Cu(t)]N1 Ｃ: [Ni-Co(40)/Cu(t)]N2 （t=0, 9, 20, 31, 42, 53(Å) ; ( )内は厚さ(Å)を表
わす） を作成した。得られた磁気抵抗効果素子のＭＲ特性（Δ
Ｒ/Ｒ）の測定を室温・最大印加磁界500Oeで行ない、そ
の値（％）を（表１）に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】（表１）に示したデ−タより明らかなよう
に、いずれの膜も金属非磁性薄膜層[2]の厚さtが9Åで
ＭＲ特性は最大となり、磁性層が磁性薄膜層[1]のみの
Ｂ,Ｃよりも、磁性薄膜層[1],[3]より成るＡのほうが大
きなＭＲ特性を示した。又金属非磁性薄膜層[2]の厚さt
は上限として50Å以下が望ましく、下限は0と9Åの間の
約5Åくらいと予想される。なおＭＲ特性が飽和する飽
和磁界HsはＢ,Ｃ,Ａの順に小さく、軟磁気特性もこの順
に優れていることがわかった。 （実施例２）大型多元スパッタ装置を用いて以下に示し
た構成の磁気抵抗効果素子をガラス基板上に作成した。
ただしN3は繰り返し数で総膜厚が約2000Åとなるよう変
化させた。 Ｄ: [Ni-Fe(20)/Cu(20)/Co-Ni-Fe(20)/Cu(20)]N3 （( )内は厚さ(Å)を表わす） なおタ−ゲットにはそれぞれ5"x15"の Ni0.8Fe0.2(磁性
層[1]), Co0.8Ni0.1Fe0. 1(磁性層[3]), Cu(非磁性金属
層[2])を用い、各膜厚はシャッタ−により制御した。量
産時の特性のばらつきを調べるため上記Ｄの磁気抵抗効
果素子を５回作製しそのＭＲ特性を室温・最大印加磁界
500Oeで測定した。結果を表−２に示す。大型タ−ゲッ
トを用いた場合は膜厚分布があり特性がこのようにばら
つく問題がある。そこでこの問題を解決すべく、非磁性
金属層[2]としてCu層厚が19,20,21Åと異なるものを順
次含む以下の磁気抵抗効果素子を同様に作製しその特性
のばらつきを調べた。 Ｅ: [Ni-Fe(20)/Cu(19)/Co-Ni-Fe(20)/Cu(20)/Ni-Fe(2
0)/Cu(21)/Co-Ni-Fe(20)] N4 結果を同じく（表２）に示した。
に、いずれの膜も金属非磁性薄膜層[2]の厚さtが9Åで
ＭＲ特性は最大となり、磁性層が磁性薄膜層[1]のみの
Ｂ,Ｃよりも、磁性薄膜層[1],[3]より成るＡのほうが大
きなＭＲ特性を示した。又金属非磁性薄膜層[2]の厚さt
は上限として50Å以下が望ましく、下限は0と9Åの間の
約5Åくらいと予想される。なおＭＲ特性が飽和する飽
和磁界HsはＢ,Ｃ,Ａの順に小さく、軟磁気特性もこの順
に優れていることがわかった。 （実施例２）大型多元スパッタ装置を用いて以下に示し
た構成の磁気抵抗効果素子をガラス基板上に作成した。
ただしN3は繰り返し数で総膜厚が約2000Åとなるよう変
化させた。 Ｄ: [Ni-Fe(20)/Cu(20)/Co-Ni-Fe(20)/Cu(20)]N3 （( )内は厚さ(Å)を表わす） なおタ−ゲットにはそれぞれ5"x15"の Ni0.8Fe0.2(磁性
層[1]), Co0.8Ni0.1Fe0. 1(磁性層[3]), Cu(非磁性金属
層[2])を用い、各膜厚はシャッタ−により制御した。量
産時の特性のばらつきを調べるため上記Ｄの磁気抵抗効
果素子を５回作製しそのＭＲ特性を室温・最大印加磁界
500Oeで測定した。結果を表−２に示す。大型タ−ゲッ
トを用いた場合は膜厚分布があり特性がこのようにばら
つく問題がある。そこでこの問題を解決すべく、非磁性
金属層[2]としてCu層厚が19,20,21Åと異なるものを順
次含む以下の磁気抵抗効果素子を同様に作製しその特性
のばらつきを調べた。 Ｅ: [Ni-Fe(20)/Cu(19)/Co-Ni-Fe(20)/Cu(20)/Ni-Fe(2
0)/Cu(21)/Co-Ni-Fe(20)] N4 結果を同じく（表２）に示した。
【００２５】
【表２】
【００２６】（表２）に示した結果より明らかなよう
に、Ｄの場合は特性のばらつきが大きいのに対し、Ｅの
ような構成の磁気抵抗効果素子とすることにより特性の
安定性が改善されることがわかる。 （実施例３）多元スパッタ装置を用いて以下に示した構
成の磁気抵抗効果素子をガラス基板上に作成した。ただ
しN5は繰り返し数で総膜厚は約2000Åとなるよう変化さ
せた。 Ｆ: [Ni-Co-Fe(30)/Cu(t)/Co-Fe(30)/Cu(t)]N5 （5≦t≦50(Å); ( )内は厚さ(Å)を表わす） なおタ−ゲットにはそれぞれ直径80mmの Ni0.8Co0.05Fe
0.15(磁性層[1]), Co0.9Fe0.1(磁性層[3]), Cu(非磁性
金属層[2])を用い、各膜厚はシャッタ−により制御し
た。（図３）に室温・最大印加磁界500Oeで測定したＭ
Ｒ特性（ΔＲ/Ｒ）の金属非磁性層厚(t)依存性を示す。
（図３）より明らかなようにΔＲ/Ｒはtとともに振動し
ながら減衰し、第１極大はt=9Å、第２極大はt=20Åで
あった。（図４ａ）（図４ｂ）はそれぞれの膜のＭＲ磁
化曲線である。t=9ÅのものはΔＲ/Ｒ=27％と大きいが
やや実用上Hsが大きい、又t=20ÅのものはHsが小さく軟
磁気特性に優れるがΔＲ/Ｒ=15％と前者より小さい。そ
こで同じタ−ゲットを用い、Cu層厚がt=9Åの非磁性金
属層[2-1]とt=20Åの非磁性金属層[2-2]を磁性層[1],
[3]の間に交互に介在させた以下の磁気抵抗効果素子を
同様に作成した。 Ｇ: [Ni-Co-Fe(30)/Cu(9)/Co-Fe(30)/Cu(20)]N6 （図４ｃ）にこの膜のＭＲ磁化曲線を示す。図からわか
るように、Ｇの膜(c)はＦの膜(a)よりもHsが小さく軟磁
気特性に優れ、Ｆの膜(b)よりもΔＲ/Ｒが大きく、Ｆの
膜に比べて実用特性が改善されていることがわかる。
に、Ｄの場合は特性のばらつきが大きいのに対し、Ｅの
ような構成の磁気抵抗効果素子とすることにより特性の
安定性が改善されることがわかる。 （実施例３）多元スパッタ装置を用いて以下に示した構
成の磁気抵抗効果素子をガラス基板上に作成した。ただ
しN5は繰り返し数で総膜厚は約2000Åとなるよう変化さ
せた。 Ｆ: [Ni-Co-Fe(30)/Cu(t)/Co-Fe(30)/Cu(t)]N5 （5≦t≦50(Å); ( )内は厚さ(Å)を表わす） なおタ−ゲットにはそれぞれ直径80mmの Ni0.8Co0.05Fe
0.15(磁性層[1]), Co0.9Fe0.1(磁性層[3]), Cu(非磁性
金属層[2])を用い、各膜厚はシャッタ−により制御し
た。（図３）に室温・最大印加磁界500Oeで測定したＭ
Ｒ特性（ΔＲ/Ｒ）の金属非磁性層厚(t)依存性を示す。
（図３）より明らかなようにΔＲ/Ｒはtとともに振動し
ながら減衰し、第１極大はt=9Å、第２極大はt=20Åで
あった。（図４ａ）（図４ｂ）はそれぞれの膜のＭＲ磁
化曲線である。t=9ÅのものはΔＲ/Ｒ=27％と大きいが
やや実用上Hsが大きい、又t=20ÅのものはHsが小さく軟
磁気特性に優れるがΔＲ/Ｒ=15％と前者より小さい。そ
こで同じタ−ゲットを用い、Cu層厚がt=9Åの非磁性金
属層[2-1]とt=20Åの非磁性金属層[2-2]を磁性層[1],
[3]の間に交互に介在させた以下の磁気抵抗効果素子を
同様に作成した。 Ｇ: [Ni-Co-Fe(30)/Cu(9)/Co-Fe(30)/Cu(20)]N6 （図４ｃ）にこの膜のＭＲ磁化曲線を示す。図からわか
るように、Ｇの膜(c)はＦの膜(a)よりもHsが小さく軟磁
気特性に優れ、Ｆの膜(b)よりもΔＲ/Ｒが大きく、Ｆの
膜に比べて実用特性が改善されていることがわかる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は室温で、か
つ実用的な印加磁界で大きな磁気抵抗効果を示す磁気抵
抗効果素子を可能とするもので、磁歪が小さいことより
高感度ＭＲヘッド等への応用に適したものである。
つ実用的な印加磁界で大きな磁気抵抗効果を示す磁気抵
抗効果素子を可能とするもので、磁歪が小さいことより
高感度ＭＲヘッド等への応用に適したものである。
【図１】本発明の磁気抵抗効果素子の動作原理を示す図
である。図中上部はΔＲ／Ｒを、下部は状態（ａ），
（ｂ）における各磁性層のスピンの配列方向を示す。
である。図中上部はΔＲ／Ｒを、下部は状態（ａ），
（ｂ）における各磁性層のスピンの配列方向を示す。
【図２】ＲＫＫＹ相互作用を表わす関数f(x)を示すグラ
フである。
フである。
【図３】膜ＦのＭＲ特性(ΔＲ／Ｒ)の非磁性金属層厚
(t)依存性を示すグラフである。
(t)依存性を示すグラフである。
【図４】（ａ）および（ｂ）は膜ＦのＭＲ磁化曲線を示
すグラフである。（ｃ）は膜ＧのＭＲ磁化曲線を示すグ
ラフである。
すグラフである。（ｃ）は膜ＧのＭＲ磁化曲線を示すグ
ラフである。
１ 磁性薄膜層[1] ２ 非磁性金属薄膜層[2] ３ 磁性薄膜層[1]もしくは[3]
Claims (11)
- 【請求項１】 厚さ10〜50Åの磁性薄膜層[1]と厚さ5〜
50Åの金属非磁性薄膜層[2]を交互に積層した構造から
成る磁気抵抗効果素子。（ただし、磁性薄膜層[1]は(Ni
XCo1-X)X'Fe1-X'を主成分とし、Xは0.6〜1.0、X'は0.7
〜1.0である） - 【請求項２】 特に、金属非磁性薄膜層の厚さが異なる
ものより成ることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗
効果素子。 - 【請求項３】 金属磁性薄膜層[2]がCu,Ag,Au,Pt,Ruの
いずれかである請求項１もしくは２のいずれかに記載の
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 金属磁性薄膜層[2]が特にCuである請求
項１もしくは２のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 磁性薄膜層[1]が金属非磁性薄膜層[2]を
介して磁気的に結合しており、金属非磁性薄膜層[2]の
厚さに依存して磁気抵抗変化率の値が振動を示す磁性薄
膜層[1]と金属非磁性薄膜層[2]を交互に積層した磁気抵
抗効果素子において、金属非磁性薄膜層[2]が磁気抵抗
変化率が最大となる厚さの金属非磁性薄膜層[2-1]もし
くは磁気抵抗変化率が次に極大となる厚さの金属非磁性
薄膜層[2-2]より成る請求項２記載の磁気抵抗効果素
子。（ただし、磁性薄膜層[1]は(NiXCo1-X)X'Fe1-X'を
主成分とし、Xは0.6〜1.0、X'は0.7〜1.0である） - 【請求項６】 金属磁性薄膜層[2]がCu,Ag,Au,Pt,Ruの
いずれかである請求項５記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 金属磁性薄膜層[2]が特にCuである請求
項５記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】厚さ１０〜５０Åの磁性薄膜層［１］と、
厚さ１０〜５０Åの磁性薄膜層［３］とを交互に積層
し、各積層磁性薄膜層間に厚さｔÅ（ｔ＝９、２０）の
金属非磁性薄膜層［２］を介在させた構造から成る磁気
抵抗効果素子。（ただし、磁性薄膜層［１］は（Ｎｉx
Ｃｏ1-x）x'Ｆｅ1-x'を主成分とし、磁性薄膜層［３］
はＣｏyＮｉ1-y）zＦｅ1-zを主成分とし、ｘは０．６〜
１．０、ｘ’は０．７〜１．０、ｙは０．４〜１．０、
ｚは０．８〜１．０である。） - 【請求項９】 特に、金属非磁性薄膜層の膜厚を各層で
ｔの値から１Å程度ずらせて構成し、特性のばらつきを
改善することを特徴とする請求項８に記載の磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項１０】 金属磁性薄膜層[2]がCu,Ag,Au,Pt,Ru
のいずれかである請求項８もしくは９のいずれかに記載
の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１１】 金属磁性薄膜層[2]が特にCuである請
求項８もしくは９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4044423A JP2848083B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4044423A JP2848083B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05242436A JPH05242436A (ja) | 1993-09-21 |
| JP2848083B2 true JP2848083B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=12691082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4044423A Expired - Lifetime JP2848083B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2848083B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0877519A (ja) * | 1994-09-08 | 1996-03-22 | Fujitsu Ltd | 磁気抵抗効果型トランスジューサ |
| JP3952515B2 (ja) * | 1994-09-09 | 2007-08-01 | 富士通株式会社 | 磁気抵抗効果素子、磁気記録装置及び磁気抵抗効果素子の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2690623B2 (ja) * | 1991-02-04 | 1997-12-10 | 松下電器産業株式会社 | 磁気抵抗効果素子 |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP4044423A patent/JP2848083B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05242436A (ja) | 1993-09-21 |
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