JP2937680B2 - 磁気抵抗効果型素子およびその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果型素子およびその製造方法Info
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- JP2937680B2 JP2937680B2 JP5049401A JP4940193A JP2937680B2 JP 2937680 B2 JP2937680 B2 JP 2937680B2 JP 5049401 A JP5049401 A JP 5049401A JP 4940193 A JP4940193 A JP 4940193A JP 2937680 B2 JP2937680 B2 JP 2937680B2
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- ferromagnetic particles
- magnetoresistive element
- magnetoresistive
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気媒体より信号を読
みとる磁気センサに用いる磁気抵抗効果型素子およびそ
の製造方法に関する。
みとる磁気センサに用いる磁気抵抗効果型素子およびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果型素
子は、高感度で比較的大きな出力が得られるため、磁界
センサー、磁気ヘッドとして広く利用されている。この
ような磁気センサ、磁気ヘッドにおいては、感度を高め
るためおよび線形応答に近づけるためにバイアスとして
直流磁界を印加している。従来、磁気抵抗効果型素子に
は２％程度の磁気抵抗変化率を示し、膜の磁化のし易さ
の目安となる異方性磁界が５Ｏｅ程度と小さく、バイア
スがかかり易いパーマロイ合金薄膜が広く用いられてい
る。
子は、高感度で比較的大きな出力が得られるため、磁界
センサー、磁気ヘッドとして広く利用されている。この
ような磁気センサ、磁気ヘッドにおいては、感度を高め
るためおよび線形応答に近づけるためにバイアスとして
直流磁界を印加している。従来、磁気抵抗効果型素子に
は２％程度の磁気抵抗変化率を示し、膜の磁化のし易さ
の目安となる異方性磁界が５Ｏｅ程度と小さく、バイア
スがかかり易いパーマロイ合金薄膜が広く用いられてい
る。
【０００３】又、電気抵抗の変化を大きくする方法とし
て、非磁性体／強磁性体の人工格子膜（多層膜、積層
膜）が報告されているが、積層する膜厚周期性の高精度
な制御が必要となり、その作製が難しいとともに、得ら
れるものが積層膜であるため、その加工が難かしく、用
途に応じた種々の形状のものを作製できないといった問
題を有する。
て、非磁性体／強磁性体の人工格子膜（多層膜、積層
膜）が報告されているが、積層する膜厚周期性の高精度
な制御が必要となり、その作製が難しいとともに、得ら
れるものが積層膜であるため、その加工が難かしく、用
途に応じた種々の形状のものを作製できないといった問
題を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、電
気抵抗の変化率が大きく、その作製が容易に行えると共
に、用途に応じ種々の形状に加工することができる磁気
抵抗効果型素子およびその製造方法を提供することを目
的とするものである。
気抵抗の変化率が大きく、その作製が容易に行えると共
に、用途に応じ種々の形状に加工することができる磁気
抵抗効果型素子およびその製造方法を提供することを目
的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、強
磁性元素Ａ、反磁性元素Ｂ、およびＡ又はＢの一部を
Ａ、Ｂ以外の遷移金属元素Ｍで置換してなる後に詳述す
る合金中に、微細な強磁性体粒子を析出してなることを
特徴とする磁気抵抗効果型素子である。
磁性元素Ａ、反磁性元素Ｂ、およびＡ又はＢの一部を
Ａ、Ｂ以外の遷移金属元素Ｍで置換してなる後に詳述す
る合金中に、微細な強磁性体粒子を析出してなることを
特徴とする磁気抵抗効果型素子である。
【０００６】上記において、反磁性元素と強磁性元素お
よび遷移金属元素とからなる合金中に、微細に強磁性体
粒子を析出することにより、磁気的、組成的に不均一な
合金とし、大きな抵抗変化を生じさせることができる磁
気抵抗効果型素子とすることができる。ここで微細な強
磁性体粒子の析出とは、非固溶な強磁性元素と反磁性元
素の液体状態から急冷凝固することにより、反磁性合金
中に微細な強磁性体粒子を析出すること、あるいは急冷
凝固により得られた非固溶な強磁性元素と反磁性元素の
固溶体を熱処理することにより強磁性体粒子を晶出、析
出あるいは分離することであり、上記２つの析出状態の
組合せも含まれる。
よび遷移金属元素とからなる合金中に、微細に強磁性体
粒子を析出することにより、磁気的、組成的に不均一な
合金とし、大きな抵抗変化を生じさせることができる磁
気抵抗効果型素子とすることができる。ここで微細な強
磁性体粒子の析出とは、非固溶な強磁性元素と反磁性元
素の液体状態から急冷凝固することにより、反磁性合金
中に微細な強磁性体粒子を析出すること、あるいは急冷
凝固により得られた非固溶な強磁性元素と反磁性元素の
固溶体を熱処理することにより強磁性体粒子を晶出、析
出あるいは分離することであり、上記２つの析出状態の
組合せも含まれる。
【０００７】ここで磁気抵抗効果の点から、析出される
磁性体粒子の大きさは、１ｎｍ〜１０００ｎｍであるこ
とが好ましく、１ｎｍ未満または１０００ｎｍを越える
場合は、本発明の目的の１つである高い磁気抵抗効果が
得られなくなる。さらに、磁気抵抗効果の点から特に好
ましい強磁性体粒子の大きさは、１ｎｍ〜３００ｎｍで
ある。
磁性体粒子の大きさは、１ｎｍ〜１０００ｎｍであるこ
とが好ましく、１ｎｍ未満または１０００ｎｍを越える
場合は、本発明の目的の１つである高い磁気抵抗効果が
得られなくなる。さらに、磁気抵抗効果の点から特に好
ましい強磁性体粒子の大きさは、１ｎｍ〜３００ｎｍで
ある。
【０００８】又、強磁性元素と反磁性元素および遷移金
属元素とからなる合金は、析出させる強磁性体粒子の微
細化および高い磁気抵抗効果を生じさせる点から下記一
般式に示される組成のものがよい。
属元素とからなる合金は、析出させる強磁性体粒子の微
細化および高い磁気抵抗効果を生じさせる点から下記一
般式に示される組成のものがよい。
【０００９】 一般式：ＡxＢ1-x （ただし、ＡはＣｏ，Ｆｅの少なくとも一種の元素、Ｂ
はＣｕ，Ａｕの少なくとも一種の元素、０．０１≦ｘ＜
０．５）、で示される組成の合金のＡ又はＢの０．２５
以下をＣｒ，Ｆｅ又はＣｕ，Ａｕ以外の各種遷移金属元
素で置換してなり、合金中に微細な強磁性体粒子を析出
してなるものである。なお、上記割合は原子量比（原子
割合）である。
はＣｕ，Ａｕの少なくとも一種の元素、０．０１≦ｘ＜
０．５）、で示される組成の合金のＡ又はＢの０．２５
以下をＣｒ，Ｆｅ又はＣｕ，Ａｕ以外の各種遷移金属元
素で置換してなり、合金中に微細な強磁性体粒子を析出
してなるものである。なお、上記割合は原子量比（原子
割合）である。
【００１０】上記の一般式におけるｘの値が０．０１よ
り小さいと抵抗を変化させる微細な強磁性体粒子が少な
く、磁界変化による大きな抵抗変化は生じず、又、０．
５以上では逆に微細な強磁性体粒子が多いため抵抗が大
きく、反磁性体中の伝導電子の散乱の寄与が低くなるた
め、０．０１≦ｘ＜０．５の範囲に限定される。より好
ましいｘの値は０．０５〜０．５、さらに好ましくは
０．１５〜０．３の範囲がよい。
り小さいと抵抗を変化させる微細な強磁性体粒子が少な
く、磁界変化による大きな抵抗変化は生じず、又、０．
５以上では逆に微細な強磁性体粒子が多いため抵抗が大
きく、反磁性体中の伝導電子の散乱の寄与が低くなるた
め、０．０１≦ｘ＜０．５の範囲に限定される。より好
ましいｘの値は０．０５〜０．５、さらに好ましくは
０．１５〜０．３の範囲がよい。
【００１１】ＡのＦｅ，Ｃｏは強磁性元素であり、Ｂの
Ｃｕ，Ａｕは反磁性元素であり、Ｆｅ，ＣｏはＣｕ，Ａ
ｕに対し非固溶であるためである。したがって、これら
の組合せにより、強磁性元素のもつ強磁性を失うことが
なくなる。
Ｃｕ，Ａｕは反磁性元素であり、Ｆｅ，ＣｏはＣｕ，Ａ
ｕに対し非固溶であるためである。したがって、これら
の組合せにより、強磁性元素のもつ強磁性を失うことが
なくなる。
【００１２】Ａ又はＢの０．２５以下を遷移金属で一部
置換することにより、より高い磁気抵抗効果が得られ
る。遷移金属元素としては、反磁性元素に対してはＡ
ｇ，Ｐｄ，Ｐｔなどが、強磁性元素に対しては、Ｎｉな
どが挙げられるが、中ではＮｉ，Ａｇが特に好ましい。
特に、これらの元素はより微細な強磁性体粒子を析出さ
せるので有効な元素である。
置換することにより、より高い磁気抵抗効果が得られ
る。遷移金属元素としては、反磁性元素に対してはＡ
ｇ，Ｐｄ，Ｐｔなどが、強磁性元素に対しては、Ｎｉな
どが挙げられるが、中ではＮｉ，Ａｇが特に好ましい。
特に、これらの元素はより微細な強磁性体粒子を析出さ
せるので有効な元素である。
【００１３】本発明はまた、強磁性元素Ａ、反磁性元素
Ｂ、およびＡ又はＢの一部をＡ、Ｂ以外の遷移金属元素
Ｍで置換してなる前記組成の混合溶湯を急冷して凝固材
とし、これを熱処理することにより、合金中に強磁性体
粒子を析出させることを特徴とする磁気抵抗効果型素子
の製造方法である。
Ｂ、およびＡ又はＢの一部をＡ、Ｂ以外の遷移金属元素
Ｍで置換してなる前記組成の混合溶湯を急冷して凝固材
とし、これを熱処理することにより、合金中に強磁性体
粒子を析出させることを特徴とする磁気抵抗効果型素子
の製造方法である。
【００１４】急冷凝固法としては、例えば単ロール法、
双ロール法、回転液中紡糸法、高圧ガス噴霧法などの各
種アトマイズ法、スプレー法などの液体急冷凝固手段、
スパッタリングなどの気相蒸着手段がある。いずれの手
段を用いても冷却速度１０2〜１０7Ｋ／ｓｅｃが得られ
る。得られた急冷凝固材は、単ロール法、双ロール法で
は薄帯、回転液中紡糸法では細線、アトマイズ法、スプ
レー法では粉末、気相蒸着手段では薄膜となる。
双ロール法、回転液中紡糸法、高圧ガス噴霧法などの各
種アトマイズ法、スプレー法などの液体急冷凝固手段、
スパッタリングなどの気相蒸着手段がある。いずれの手
段を用いても冷却速度１０2〜１０7Ｋ／ｓｅｃが得られ
る。得られた急冷凝固材は、単ロール法、双ロール法で
は薄帯、回転液中紡糸法では細線、アトマイズ法、スプ
レー法では粉末、気相蒸着手段では薄膜となる。
【００１５】本発明は、これらの急冷凝固法を用いて急
冷凝固材を作製することにより、次工程である熱処理
で、強磁性体粒子を微細なものにすることができると共
に、析出する強磁性体粒子の大きさを制御することがで
きる。
冷凝固材を作製することにより、次工程である熱処理
で、強磁性体粒子を微細なものにすることができると共
に、析出する強磁性体粒子の大きさを制御することがで
きる。
【００１６】急冷凝固法による冷却速度を１０2〜１０7
Ｋ／ｓｅｃとすることにより、強磁性元素と反磁性元素
とからなる固溶体、過飽和固溶体あるいは析出、晶出、
分離する固溶体、過飽和固溶体を作製できる。又、これ
を２００℃〜６００℃で熱処理することで、微細な強磁
性体粒子が析出され、大きな磁気抵抗効果が得られる。
さらに熱処理温度を３００℃〜５００℃とすることによ
り、より大きな磁気抵抗効果が得られる。熱処理温度が
２００℃未満では、所望の大きさの強磁性体粒子が得ら
れないとともに、６００℃を越えた場合には、析出され
る強磁性体粒子が大きくなり過ぎて、本発明の目的であ
る磁気抵抗効果が得られない。
Ｋ／ｓｅｃとすることにより、強磁性元素と反磁性元素
とからなる固溶体、過飽和固溶体あるいは析出、晶出、
分離する固溶体、過飽和固溶体を作製できる。又、これ
を２００℃〜６００℃で熱処理することで、微細な強磁
性体粒子が析出され、大きな磁気抵抗効果が得られる。
さらに熱処理温度を３００℃〜５００℃とすることによ
り、より大きな磁気抵抗効果が得られる。熱処理温度が
２００℃未満では、所望の大きさの強磁性体粒子が得ら
れないとともに、６００℃を越えた場合には、析出され
る強磁性体粒子が大きくなり過ぎて、本発明の目的であ
る磁気抵抗効果が得られない。
【００１７】
【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
【００１８】表１に示す組成（原子比）の母合金をアー
ク溶解炉あるいは高周波溶解炉で溶製し、一般的に用い
られる単ロール液体急冷装置（メルトスピニング装置）
によって薄帯（厚さ：２０μｍ、幅：１．５ｍｍ）を製
造した。その際のロールは直径２００ｍｍの銅製、回転
数は６０００ｒｐｍ、雰囲気は２６０ＴｏｒｒのＡｒで
ある。熱処理は１×１０~4ｔｏｒｒ以下の真空中で昇温
速度５℃／ｍｉｎで、熱処理温度４００℃で６０ｍｉｎ
保持後、自然冷却を行った。
ク溶解炉あるいは高周波溶解炉で溶製し、一般的に用い
られる単ロール液体急冷装置（メルトスピニング装置）
によって薄帯（厚さ：２０μｍ、幅：１．５ｍｍ）を製
造した。その際のロールは直径２００ｍｍの銅製、回転
数は６０００ｒｐｍ、雰囲気は２６０ＴｏｒｒのＡｒで
ある。熱処理は１×１０~4ｔｏｒｒ以下の真空中で昇温
速度５℃／ｍｉｎで、熱処理温度４００℃で６０ｍｉｎ
保持後、自然冷却を行った。
【００１９】製造したそれぞれの薄帯を通常のＸ線回折
法（ディフラクトメーター）によって構造分析を行い、
磁気特性はＶＳＭ（振動型磁化測定）により、抵抗は４
端子法により印加磁場１０ｋＯｅで行った。結果を表１
に示す。
法（ディフラクトメーター）によって構造分析を行い、
磁気特性はＶＳＭ（振動型磁化測定）により、抵抗は４
端子法により印加磁場１０ｋＯｅで行った。結果を表１
に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、電気抵抗の変化率が大
きく、種々の用途に応じた形状の磁気抵抗効果型素子を
提供することができる。又、本発明の製造方法によれ
ば、複雑な制御を必要としないで、目的とする磁気抵抗
効果型素子を容易に製造することができるとともに、用
途に応じた形状に加工を行うことができる。
きく、種々の用途に応じた形状の磁気抵抗効果型素子を
提供することができる。又、本発明の製造方法によれ
ば、複雑な制御を必要としないで、目的とする磁気抵抗
効果型素子を容易に製造することができるとともに、用
途に応じた形状に加工を行うことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−140687（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283367（ＪＰ，Ａ) Ａ．Ｅ．Ｂｅｒｋｏｗｉｔｚ、外８ 名，“Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅ ｘｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ Ｈｅｔｅｒｏ ｇｅｎｅｏｕｓ Ｃｕ−ＣｏＡｌｌｏｙ ｓ”，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ，1992，第68巻，第25 号，ｐ．3745−3748 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 43/08 G01R 33/09 G11B 5/39 H01L 43/12
Claims (4)
- 【請求項１】 一般式：Ａ x Ｂ 1-x （ただし、Ａは強磁性
元素で、Ｃｏ，Ｆｅの少なくとも一種の元素、Ｂは反磁
性元素で、Ｃｕ，Ａｕの少なくとも一種の元素、０．０
１≦ｘ＜０．５）で示される組成の合金のＡ又はＢの
０．２５以下をＣｏ，Ｆｅ又はＣｕ，Ａｕ以外の各遷移
金属元素で置換してなり、合金中に微細な強磁性体粒子
を析出してなることを特徴とする磁気抵抗効果型素子。 - 【請求項２】 強磁性体粒子の大きさが１ｎｍ〜１００
０ｎｍである請求項１記載の磁気抵抗効果型素子。 - 【請求項３】 一般式：Ａ x Ｂ 1-x （ただし、Ａは強磁性
元素でＣｏ，Ｆｅの少なくとも一種の元素、Ｂは反磁性
元素で、Ｃｕ，Ａｕの少なくとも一種の元素、０．０１
≦ｘ＜０．５）で示される組成の合金のＡ又はＢの０．
２５以下をＣｏ，Ｆｅ又はＣｕ，Ａｕ以外の各遷移金属
元素で置換してなる組成の混合溶湯を急冷して凝固材と
し、これを熱処理することにより、合金中に強磁性体粒
子を析出させることを特徴とする磁気抵抗効果型素子の
製造方法。 - 【請求項４】 冷却速度が１０2〜１０7ｋ／ｓｅｃであ
り、熱処理温度が２００〜６００℃である請求項３記載
の磁気抵抗効果型素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5049401A JP2937680B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 磁気抵抗効果型素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5049401A JP2937680B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 磁気抵抗効果型素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268280A JPH06268280A (ja) | 1994-09-22 |
| JP2937680B2 true JP2937680B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=12830026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5049401A Expired - Lifetime JP2937680B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 磁気抵抗効果型素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937680B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997036824A1 (en) * | 1996-04-03 | 1997-10-09 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Magnetic molecular mixture |
| US6980404B2 (en) * | 2002-11-06 | 2005-12-27 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for improving soft magnetic properties of a spin valve while retaining high giant magnetoresistance |
-
1993
- 1993-03-10 JP JP5049401A patent/JP2937680B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａ．Ｅ．Ｂｅｒｋｏｗｉｔｚ、外８名，"Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｘｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｃｕ−ＣｏＡｌｌｏｙｓ"，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９２，第６８巻，第２５号，ｐ．３７４５−３７４８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06268280A (ja) | 1994-09-22 |
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