JP3013031B2 - 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗センサ - Google Patents
磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗センサInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒステリシスが少な
くて良好な特性を具備する磁気抵抗効果素子及びこれを
用いた磁気抵抗センサに関するものである。
くて良好な特性を具備する磁気抵抗効果素子及びこれを
用いた磁気抵抗センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁界の変化を検出する素子として
磁気抵抗効果素子が利用されている。そしてこの種の磁
気抵抗効果素子としてスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子が提案されている。
磁気抵抗効果素子が利用されている。そしてこの種の磁
気抵抗効果素子としてスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子が提案されている。
【０００３】このスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子
は、図８に示すように、非磁性絶縁基板１１の上に、絶
縁性反強磁性層１３と磁性層１５と非磁性導体層１７と
磁性層１９とをこの順番で積層して構成されている。
は、図８に示すように、非磁性絶縁基板１１の上に、絶
縁性反強磁性層１３と磁性層１５と非磁性導体層１７と
磁性層１９とをこの順番で積層して構成されている。
【０００４】そしてこの磁気抵抗効果素子に平行な面内
において磁界の方向を変化させた場合、図９に示すよう
なＭＲ特性曲線（ΔＲ／Ｒ−Ｈ特性曲線）が得られる。
なおこの実験にかかる従来例においては、絶縁性反強磁
性層１３として膜厚５０ｎｍの酸化ニッケルを用い、磁
性層１５として膜厚１０ｎｍのニッケル・鉄・コバルト
合金を用い、非磁性導体層１７として膜厚２．５ｎｍの
銅を用い、磁性層１９として膜厚５ｎｍのニッケル・鉄
・コバルト合金を用いた。
において磁界の方向を変化させた場合、図９に示すよう
なＭＲ特性曲線（ΔＲ／Ｒ−Ｈ特性曲線）が得られる。
なおこの実験にかかる従来例においては、絶縁性反強磁
性層１３として膜厚５０ｎｍの酸化ニッケルを用い、磁
性層１５として膜厚１０ｎｍのニッケル・鉄・コバルト
合金を用い、非磁性導体層１７として膜厚２．５ｎｍの
銅を用い、磁性層１９として膜厚５ｎｍのニッケル・鉄
・コバルト合金を用いた。
【０００５】つまり磁気抵抗効果素子に対して磁界Ｈが
その面方向に全く印加されていないか又はマイナス方向
に印加されている場合は、抵抗値Ｒは略一定で変化しな
い。次に磁界Ｈがプラス方向に印加されていった場合
は、磁界Ｈが＋５０（Ｏｅ）程度でその抵抗値Ｒが急峻
なカーブで増加して所定の値に達し、それ以上プラス方
向へ磁界Ｈの強さを強くしても該抵抗値Ｒは一定で変化
しなくなる。但し磁界Ｈが＋２５０（Ｏｅ）を越える辺
りから抵抗値Ｒは急激に減少して元に戻る。
その面方向に全く印加されていないか又はマイナス方向
に印加されている場合は、抵抗値Ｒは略一定で変化しな
い。次に磁界Ｈがプラス方向に印加されていった場合
は、磁界Ｈが＋５０（Ｏｅ）程度でその抵抗値Ｒが急峻
なカーブで増加して所定の値に達し、それ以上プラス方
向へ磁界Ｈの強さを強くしても該抵抗値Ｒは一定で変化
しなくなる。但し磁界Ｈが＋２５０（Ｏｅ）を越える辺
りから抵抗値Ｒは急激に減少して元に戻る。
【０００６】逆に磁界Ｈの強さを＋４００（Ｏｅ）辺り
から小さくしていくと抵抗値Ｒはなだらかに増加して行
き、磁界Ｈが−２０（Ｏｅ）程度まで減少すると抵抗値
Ｒは急激に低下してほぼ元の値に戻る。
から小さくしていくと抵抗値Ｒはなだらかに増加して行
き、磁界Ｈが−２０（Ｏｅ）程度まで減少すると抵抗値
Ｒは急激に低下してほぼ元の値に戻る。
【０００７】以上の現象は以下のように説明される。即
ち図１０（ａ）に示すように外部磁界Ｈが磁気抵抗効果
素子の面方向に全く印加されていない場合に、上下の磁
性層１５，１９内の磁化の方向が同一方向を向いていた
とすると、磁気抵抗効果素子の両端間の抵抗値は所定の
抵抗値Ｒとなっている。
ち図１０（ａ）に示すように外部磁界Ｈが磁気抵抗効果
素子の面方向に全く印加されていない場合に、上下の磁
性層１５，１９内の磁化の方向が同一方向を向いていた
とすると、磁気抵抗効果素子の両端間の抵抗値は所定の
抵抗値Ｒとなっている。
【０００８】次にこの磁気抵効果抗素子に磁性層１５，
１９内の磁化の方向と同一方向の外部磁界Ｈ１（マイナ
ス方向を向く磁界）を印加した場合は、磁性層１５，１
９内の磁化の方向は変化しないので、磁気抵抗効果素子
の両端間の抵抗値Ｒは殆どそのままで変化しない。
１９内の磁化の方向と同一方向の外部磁界Ｈ１（マイナ
ス方向を向く磁界）を印加した場合は、磁性層１５，１
９内の磁化の方向は変化しないので、磁気抵抗効果素子
の両端間の抵抗値Ｒは殆どそのままで変化しない。
【０００９】一方図１０（ｂ）に示すようにこの磁気抵
抗効果素子に反転した外部磁界Ｈ２（プラス方向を向く
磁界）を印加した場合は、外部磁界Ｈ２が小さくても
〔この従来例では＋５０（Ｏｅ）程度〕磁性層１９内の
磁化の方向は即座に反応してその磁化の方向を外部磁界
Ｈ２の方向と同一方向に変化する。
抗効果素子に反転した外部磁界Ｈ２（プラス方向を向く
磁界）を印加した場合は、外部磁界Ｈ２が小さくても
〔この従来例では＋５０（Ｏｅ）程度〕磁性層１９内の
磁化の方向は即座に反応してその磁化の方向を外部磁界
Ｈ２の方向と同一方向に変化する。
【００１０】しかしながら前述のように下側の磁性層１
５の磁化の方向は、絶縁性反強磁性層１３の交換バイア
スの影響で反転しない。
５の磁化の方向は、絶縁性反強磁性層１３の交換バイア
スの影響で反転しない。
【００１１】このため積層した２つの磁性層１５，１９
内部の磁化の方向が逆方向となるので、磁気抵抗効果素
子の導電性のある磁性層１５，１９及び非磁性導体層１
７内を電子が通過しにくくなり、抵抗値Ｒが増加する。
内部の磁化の方向が逆方向となるので、磁気抵抗効果素
子の導電性のある磁性層１５，１９及び非磁性導体層１
７内を電子が通過しにくくなり、抵抗値Ｒが増加する。
【００１２】なお更に外部磁界Ｈ２の強さを強くしてい
けば、磁性層１５の磁化の方向もいつかは反転するので
２つの磁性層１５，１９内部の磁化の方向が同一とな
り、抵抗値Ｒは元の値に急激に戻るが、そのための外部
磁界Ｈ２の強さはかなり大きく、この従来例においては
＋２５０（Ｏｅ）以上である。外部磁界の強さを弱くし
ていった場合も同様である。以上のことからこの磁気抵
抗効果素子のＭＲ特性は前記図９に示すものとなる。
けば、磁性層１５の磁化の方向もいつかは反転するので
２つの磁性層１５，１９内部の磁化の方向が同一とな
り、抵抗値Ｒは元の値に急激に戻るが、そのための外部
磁界Ｈ２の強さはかなり大きく、この従来例においては
＋２５０（Ｏｅ）以上である。外部磁界の強さを弱くし
ていった場合も同様である。以上のことからこの磁気抵
抗効果素子のＭＲ特性は前記図９に示すものとなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記自由
に磁化の方向を変えられる磁性層１９は、その厚みが薄
いと磁化の強さが小さくなってしまい、下側の磁性層１
５や絶縁性反強磁性層１３の磁界の影響及び表界面の影
響に引きずられて外部磁界の変化に敏感に対応できず、
図９に示すようにヒステリシスが大きくなってしまう。
に磁化の方向を変えられる磁性層１９は、その厚みが薄
いと磁化の強さが小さくなってしまい、下側の磁性層１
５や絶縁性反強磁性層１３の磁界の影響及び表界面の影
響に引きずられて外部磁界の変化に敏感に対応できず、
図９に示すようにヒステリシスが大きくなってしまう。
【００１４】なお磁気抵抗効果が顕著に生じるのは磁性
層１９の非磁性導体層１７との界面付近の部分なので、
たとえ磁性層１９の厚みを厚くして磁化の強さを大きく
しようとしても、磁気抵抗効果に寄与しない部分が増え
て磁気抵抗効果に寄与しない電流が増大するだけなので
効果的ではない。
層１９の非磁性導体層１７との界面付近の部分なので、
たとえ磁性層１９の厚みを厚くして磁化の強さを大きく
しようとしても、磁気抵抗効果に寄与しない部分が増え
て磁気抵抗効果に寄与しない電流が増大するだけなので
効果的ではない。
【００１５】そして従来のスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子は、図９に示すようにそのヒステリシスが大きく
て、その幅が１００（Ｏｅ）程度あり、従って外部信号
磁界の変化幅も１００（Ｏｅ）程度以上のものを用いな
いと、４％程度の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が得られ
ない。
果素子は、図９に示すようにそのヒステリシスが大きく
て、その幅が１００（Ｏｅ）程度あり、従って外部信号
磁界の変化幅も１００（Ｏｅ）程度以上のものを用いな
いと、４％程度の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が得られ
ない。
【００１６】しかしながら実用的な外部信号磁界の変化
幅は５０（Ｏｅ）以下であり、上記従来例ではこの程度
の外部信号磁界の変化幅では磁気抵抗変化率が小さくな
ってしまい、実用上対応できなかった。
幅は５０（Ｏｅ）以下であり、上記従来例ではこの程度
の外部信号磁界の変化幅では磁気抵抗変化率が小さくな
ってしまい、実用上対応できなかった。
【００１７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、ヒステリシスが小さくて小さい外部信
号磁界の変化から大きい磁気抵抗変化率が得られる磁気
抵抗効果素子及び磁気抵抗センサを提供することにあ
る。
ありその目的は、ヒステリシスが小さくて小さい外部信
号磁界の変化から大きい磁気抵抗変化率が得られる磁気
抵抗効果素子及び磁気抵抗センサを提供することにあ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明にかかる磁気抵抗効果素子は、絶縁性反強磁性
層と磁性層と非磁性導体層と磁性層とをこの順番で積層
してなる磁気抵抗効果素子において、前記絶縁性反強磁
性層と隣接しない方の磁性層の上に高電気抵抗磁性層を
積層することによって構成した。これによって外部信号
磁界の変化に対する応答性が良くなり、ヒステリシスも
低下する。なお前記高電気抵抗磁性層として、コバルト
アルミニウム酸化物｛Ｃｏ(x)Ａｌ(1-x-w)Ｏ(w)｝を用
い、且つｘとｗとを、 ５０≦ｘ≦８５ａｔ％ １０＜ｗ＜５０ａｔ％ の条件を満足するように構成することが好ましい。また
前記絶縁性反強磁性層として酸化ニッケルを用い、前記
磁性層としてニッケル・鉄・コバルト合金又はニッケル
・鉄合金又はコバルト又はコバルト・鉄合金を用い、前
記非磁性導体層として銅を用いて構成することが好まし
い。また本発明にかかる磁気抵抗センサは、前記磁気抵
抗効果素子を、少なくともその一部に用いて構成した。
め本発明にかかる磁気抵抗効果素子は、絶縁性反強磁性
層と磁性層と非磁性導体層と磁性層とをこの順番で積層
してなる磁気抵抗効果素子において、前記絶縁性反強磁
性層と隣接しない方の磁性層の上に高電気抵抗磁性層を
積層することによって構成した。これによって外部信号
磁界の変化に対する応答性が良くなり、ヒステリシスも
低下する。なお前記高電気抵抗磁性層として、コバルト
アルミニウム酸化物｛Ｃｏ(x)Ａｌ(1-x-w)Ｏ(w)｝を用
い、且つｘとｗとを、 ５０≦ｘ≦８５ａｔ％ １０＜ｗ＜５０ａｔ％ の条件を満足するように構成することが好ましい。また
前記絶縁性反強磁性層として酸化ニッケルを用い、前記
磁性層としてニッケル・鉄・コバルト合金又はニッケル
・鉄合金又はコバルト又はコバルト・鉄合金を用い、前
記非磁性導体層として銅を用いて構成することが好まし
い。また本発明にかかる磁気抵抗センサは、前記磁気抵
抗効果素子を、少なくともその一部に用いて構成した。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の１実施形態に
かかるスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子の断面拡大概
略図である。同図に示すようにこの磁気抵抗効果素子
は、非磁性絶縁基板１１上に、スパッタリングによって
絶縁性反強磁性体層１３と磁性層１５と非磁性導体層１
７と磁性層１９とをこの順番で積層し、さらに磁性層１
９上に高電気抵抗磁性層２０を積層することによって構
成されている。
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の１実施形態に
かかるスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子の断面拡大概
略図である。同図に示すようにこの磁気抵抗効果素子
は、非磁性絶縁基板１１上に、スパッタリングによって
絶縁性反強磁性体層１３と磁性層１５と非磁性導体層１
７と磁性層１９とをこの順番で積層し、さらに磁性層１
９上に高電気抵抗磁性層２０を積層することによって構
成されている。
【００２０】ここで非磁性絶縁基板１１はガラス板によ
って構成されている。
って構成されている。
【００２１】次に絶縁性反強磁性体層１３は膜厚５０
（ｎｍ）の酸化ニッケル（ＮｉＯ）によって形成されて
おり、磁性層１５は膜厚１０（ｎｍ）のニッケル・鉄・
コバルト合金（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ）によって形成されて
おり、非磁性導体層１７は膜厚２．５（ｎｍ）の銅（Ｃ
ｕ）によって形成されており、磁性層１９は膜厚２．５
（ｎｍ）のニッケル・鉄・コバルト合金（Ｎｉ−Ｆｅ−
Ｃｏ）によって形成されており、高電気抵抗磁性層２０
は膜厚１０（ｎｍ）のコバルトアルミニウム酸化物（Ｃ
ｏ−Ａｌ−Ｏ）によって形成されている。
（ｎｍ）の酸化ニッケル（ＮｉＯ）によって形成されて
おり、磁性層１５は膜厚１０（ｎｍ）のニッケル・鉄・
コバルト合金（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ）によって形成されて
おり、非磁性導体層１７は膜厚２．５（ｎｍ）の銅（Ｃ
ｕ）によって形成されており、磁性層１９は膜厚２．５
（ｎｍ）のニッケル・鉄・コバルト合金（Ｎｉ−Ｆｅ−
Ｃｏ）によって形成されており、高電気抵抗磁性層２０
は膜厚１０（ｎｍ）のコバルトアルミニウム酸化物（Ｃ
ｏ−Ａｌ−Ｏ）によって形成されている。
【００２２】磁気抵抗効果素子を以上のように構成する
ことによって、この磁気抵抗効果素子の面に平行な面内
において磁界の方向を変化させた場合、図２に示すよう
なＭＲ特性曲線（ΔＲ／Ｒ−Ｈ特性曲線）が得られた。
なお抵抗値Ｒは磁気抵抗効果素子の両端間の抵抗値であ
る。
ことによって、この磁気抵抗効果素子の面に平行な面内
において磁界の方向を変化させた場合、図２に示すよう
なＭＲ特性曲線（ΔＲ／Ｒ−Ｈ特性曲線）が得られた。
なお抵抗値Ｒは磁気抵抗効果素子の両端間の抵抗値であ
る。
【００２３】同図に示すようにこの磁気抵抗効果素子に
よれば、その磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は４．２％と
高く、またヒステリシスの幅も２０（Ｏｅ）程度と小さ
く、さらに外部印加磁界が＋１００（Ｏｅ）程度印加さ
れるまで安定している。
よれば、その磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は４．２％と
高く、またヒステリシスの幅も２０（Ｏｅ）程度と小さ
く、さらに外部印加磁界が＋１００（Ｏｅ）程度印加さ
れるまで安定している。
【００２４】この現象は以下のように説明できる。即
ち、磁性層１９自体はその膜厚が薄いので、磁化の強さ
が小さい。しかしながらその上に形成した高電気抵抗磁
性層２０は磁性層１９と同様に磁化されやすく、外部印
加磁界の変化に敏感に反応して磁性層１９と共にその磁
化の方向を変化するので、その磁界を磁性層１９に印加
することができ、このため磁性層１９の小さい磁化の強
さを補強することができる。
ち、磁性層１９自体はその膜厚が薄いので、磁化の強さ
が小さい。しかしながらその上に形成した高電気抵抗磁
性層２０は磁性層１９と同様に磁化されやすく、外部印
加磁界の変化に敏感に反応して磁性層１９と共にその磁
化の方向を変化するので、その磁界を磁性層１９に印加
することができ、このため磁性層１９の小さい磁化の強
さを補強することができる。
【００２５】このため磁性層１９は下側の磁性層１５や
絶縁性反強磁性層１３の磁界の影響に引きずられること
はなくなり、外部印加磁界の変化に敏感に対応すること
ができるようになる。
絶縁性反強磁性層１３の磁界の影響に引きずられること
はなくなり、外部印加磁界の変化に敏感に対応すること
ができるようになる。
【００２６】一方高電気抵抗磁性層２０は抵抗値が高い
のでこの内部を電流は殆ど流れない。つまり磁気抵抗効
果に寄与する磁性層１９の非磁性導体層１７との界面付
近の部分以外の部分の電流が増大することはない。
のでこの内部を電流は殆ど流れない。つまり磁気抵抗効
果に寄与する磁性層１９の非磁性導体層１７との界面付
近の部分以外の部分の電流が増大することはない。
【００２７】以上のことから磁気抵抗変化率を高くで
き、また外部磁界の変化に敏感に対応してヒステリシス
を小さくできるのである。
き、また外部磁界の変化に敏感に対応してヒステリシス
を小さくできるのである。
【００２８】図３は本発明の一実施形態にかかる上記磁
気抵抗効果素子を用いて構成した磁気抵抗センサ１０の
拡大斜視図である。同図に示すようにこの磁気抵抗セン
サ１０は、非磁性絶縁基板１１表面の一辺近傍に前記図
１に示す構造の磁気抵抗効果素子を直線状に形成してな
る磁気抵抗パターン２１を設け、また非磁性絶縁基板１
１表面の別の一辺にダミー抵抗パターン３１を形成し、
更に別の１辺に３つの電極パターン４１，４３，４５を
形成し、電極パターン４１をダミー抵抗パターン３１の
一端部に接続し、電極パターン４３を磁気抵抗パターン
２１とダミー抵抗パターン３１のそれぞれ接近する側の
端部に接続し、電極パターン４５を磁気抵抗パターン２
１の残りの端部に接続して構成されている。なおダミー
抵抗パターン３１は磁気抵抗パターン２１と全く同一の
構造・寸法に形成されている。
気抵抗効果素子を用いて構成した磁気抵抗センサ１０の
拡大斜視図である。同図に示すようにこの磁気抵抗セン
サ１０は、非磁性絶縁基板１１表面の一辺近傍に前記図
１に示す構造の磁気抵抗効果素子を直線状に形成してな
る磁気抵抗パターン２１を設け、また非磁性絶縁基板１
１表面の別の一辺にダミー抵抗パターン３１を形成し、
更に別の１辺に３つの電極パターン４１，４３，４５を
形成し、電極パターン４１をダミー抵抗パターン３１の
一端部に接続し、電極パターン４３を磁気抵抗パターン
２１とダミー抵抗パターン３１のそれぞれ接近する側の
端部に接続し、電極パターン４５を磁気抵抗パターン２
１の残りの端部に接続して構成されている。なおダミー
抵抗パターン３１は磁気抵抗パターン２１と全く同一の
構造・寸法に形成されている。
【００２９】そして図４に示すように、この磁気抵抗セ
ンサ１０を回転体４０の外周側面近傍に設置する。なお
回転体４０の外周側面には回転方向に向けてＮ，Ｓ磁極
が等間隔に交互に設けられている。このとき磁気抵抗セ
ンサ１０の磁気抵抗パターン２１を回転体４０の外周側
面に接近させ、且つダミー抵抗パターン３１を該外周側
面から離れた位置となるようにする。つまり磁気抵抗パ
ターン２１のみに回転体４０の磁界が印加され、ダミー
抵抗パターン３１にはほとんど印加されないように設置
する。
ンサ１０を回転体４０の外周側面近傍に設置する。なお
回転体４０の外周側面には回転方向に向けてＮ，Ｓ磁極
が等間隔に交互に設けられている。このとき磁気抵抗セ
ンサ１０の磁気抵抗パターン２１を回転体４０の外周側
面に接近させ、且つダミー抵抗パターン３１を該外周側
面から離れた位置となるようにする。つまり磁気抵抗パ
ターン２１のみに回転体４０の磁界が印加され、ダミー
抵抗パターン３１にはほとんど印加されないように設置
する。
【００３０】なおこの磁気抵抗センサ１０には図５に示
すような電気回路が接続される。つまり図３に示す電極
パターン４１を電源電圧Ｖｃｃに接続し、電極パターン
４５をアースし、磁気抵抗パターン２１とダミー抵抗パ
ターン３１の中点電位Ｖｂとなる電極パターン４３を取
り出してコンパレータ５０（シュミット・トリガ回路）
に入力する。ダミー抵抗パターン３１は磁気抵抗パター
ン２１と温度計数を一致させることで温度によって中点
電位Ｖｂが変化しないようにするために設置されてい
る。
すような電気回路が接続される。つまり図３に示す電極
パターン４１を電源電圧Ｖｃｃに接続し、電極パターン
４５をアースし、磁気抵抗パターン２１とダミー抵抗パ
ターン３１の中点電位Ｖｂとなる電極パターン４３を取
り出してコンパレータ５０（シュミット・トリガ回路）
に入力する。ダミー抵抗パターン３１は磁気抵抗パター
ン２１と温度計数を一致させることで温度によって中点
電位Ｖｂが変化しないようにするために設置されてい
る。
【００３１】そして図４に示す回転体４０を回転すれ
ば、磁気抵抗センサ１０の磁気抵抗パターン２１に入射
する磁界の方向が周期的に略ｓｉｎ波形状に変化し、こ
れによって図６に示すように磁気抵抗パターン２１の抵
抗値が略方形波形状に変化する。
ば、磁気抵抗センサ１０の磁気抵抗パターン２１に入射
する磁界の方向が周期的に略ｓｉｎ波形状に変化し、こ
れによって図６に示すように磁気抵抗パターン２１の抵
抗値が略方形波形状に変化する。
【００３２】従って図５に示す中点電位Ｖｂも方形波形
状となり、この出力電圧をコンパレータ５０により正規
の方形波へと波形整形する。これによって回転体４０の
回転状態が検出できる。
状となり、この出力電圧をコンパレータ５０により正規
の方形波へと波形整形する。これによって回転体４０の
回転状態が検出できる。
【００３３】ところで前記方形波形状の中点電位Ｖｂの
波形全体が上（又は下）に変動して、コンパレータ５０
の基準電圧Ｖａとの電位差が大きく（又は小さく）なっ
たとしても、中点電位Ｖｂの波形は略方形波状なので、
コンパレータ５０による電位の反転位置は中点電位Ｖｂ
の電圧急変部分であることに変わりなく、従ってコンパ
レータ５０の出力波形のＯＮ−ＯＦＦ比はほとんど変化
しない。
波形全体が上（又は下）に変動して、コンパレータ５０
の基準電圧Ｖａとの電位差が大きく（又は小さく）なっ
たとしても、中点電位Ｖｂの波形は略方形波状なので、
コンパレータ５０による電位の反転位置は中点電位Ｖｂ
の電圧急変部分であることに変わりなく、従ってコンパ
レータ５０の出力波形のＯＮ−ＯＦＦ比はほとんど変化
しない。
【００３４】一方図４に示す磁気抵抗センサ１０の磁気
抵抗パターン２１と回転体４０の外周側面との離間距離
Ｇが設計寸法よりも小さくなって磁気抵抗パターン２１
に標準よりも大きい振幅の外部磁界が印加された場合、
又は逆に離間距離Ｇが大きくなって磁気抵抗パターン２
１に小さい振幅の外部磁界が印加された場合であって
も、図６に示すように外部磁界の振幅が略２０（Ｏｅ）
〜１００（Ｏｅ）の範囲内であれば何れの場合の出力信
号も標準の出力信号とほとんど同じで変化しない。
抵抗パターン２１と回転体４０の外周側面との離間距離
Ｇが設計寸法よりも小さくなって磁気抵抗パターン２１
に標準よりも大きい振幅の外部磁界が印加された場合、
又は逆に離間距離Ｇが大きくなって磁気抵抗パターン２
１に小さい振幅の外部磁界が印加された場合であって
も、図６に示すように外部磁界の振幅が略２０（Ｏｅ）
〜１００（Ｏｅ）の範囲内であれば何れの場合の出力信
号も標準の出力信号とほとんど同じで変化しない。
【００３５】つまり本実施形態によれば、中点電位Ｖｂ
自体が変動したり、また回転体４０と磁気抵抗センサ１
０の離間距離が変動したりしても、常に正確なコンパレ
ータ５０からの出力波形が得られる。
自体が変動したり、また回転体４０と磁気抵抗センサ１
０の離間距離が変動したりしても、常に正確なコンパレ
ータ５０からの出力波形が得られる。
【００３６】なお本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、以下のような種々の変形が可能である。 磁気抵抗効果素子は図７に示すように、非磁性絶縁基
板１１上に、高電気抵抗磁性層２０と磁性層１９と非磁
性導体層１７と磁性層１５と絶縁性反強磁性層１３とを
この順番で積層することによって構成しても良い。この
ように構成した場合は上側の磁性層１５が絶縁性反強磁
性層１３に接触することで下側の磁性層１９に比べて外
部磁界の変化の影響を受けにくくなり、上記実施形態と
同様のＭＲ特性を得ることができる。
のではなく、以下のような種々の変形が可能である。 磁気抵抗効果素子は図７に示すように、非磁性絶縁基
板１１上に、高電気抵抗磁性層２０と磁性層１９と非磁
性導体層１７と磁性層１５と絶縁性反強磁性層１３とを
この順番で積層することによって構成しても良い。この
ように構成した場合は上側の磁性層１５が絶縁性反強磁
性層１３に接触することで下側の磁性層１９に比べて外
部磁界の変化の影響を受けにくくなり、上記実施形態と
同様のＭＲ特性を得ることができる。
【００３７】また磁気抵抗効果素子を構成する各層の
材質としてはそれぞれ他の材料を用いても良く、例えば
磁性層としてはニッケル・鉄・コバルト合金の他に例え
ばニッケル・鉄合金又はコバルト又はコバルト・鉄合金
を用いても良い。
材質としてはそれぞれ他の材料を用いても良く、例えば
磁性層としてはニッケル・鉄・コバルト合金の他に例え
ばニッケル・鉄合金又はコバルト又はコバルト・鉄合金
を用いても良い。
【００３８】また、高電気抵抗磁性層として、コバル
ト希土類酸化物、鉄希土類酸化物、鉄ハフニウム酸化
物、鉄シリコン酸化物、コバルト鉄ボロン酸化物、コバ
ルト鉄ボロンフッ化物などを用いても良い。
ト希土類酸化物、鉄希土類酸化物、鉄ハフニウム酸化
物、鉄シリコン酸化物、コバルト鉄ボロン酸化物、コバ
ルト鉄ボロンフッ化物などを用いても良い。
【００３９】上記実施形態では被検出体として回転体
４０を用いたが、直線状に移動するものであっても良い
ことは言うまでもない。
４０を用いたが、直線状に移動するものであっても良い
ことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、小さい外部信号磁界で大きい磁気抵抗変化率が得ら
れ、更にヒステリシスも小さくできるという優れた効果
を奏する。
ば、小さい外部信号磁界で大きい磁気抵抗変化率が得ら
れ、更にヒステリシスも小さくできるという優れた効果
を奏する。
【００４１】また本発明にかかる磁気抵抗センサによれ
ば、ｓｉｎ波形の外部磁場を直接方形波信号に変換でき
るので、容易且つ正確に方形波の出力信号が得られると
いう優れた効果を奏する。
ば、ｓｉｎ波形の外部磁場を直接方形波信号に変換でき
るので、容易且つ正確に方形波の出力信号が得られると
いう優れた効果を奏する。
【図１】本発明の１実施形態にかかるスピンバルブ型の
磁気抵抗効果素子の断面拡大概略図である。
磁気抵抗効果素子の断面拡大概略図である。
【図２】本発明にかかる磁気抵抗効果素子のＭＲ特性曲
線図である。
線図である。
【図３】本発明にかかる磁気抵抗効果素子を用いて構成
した磁気抵抗センサ１０の拡大斜視図である。
した磁気抵抗センサ１０の拡大斜視図である。
【図４】磁気抵抗センサ１０の１使用例を示す図であ
る。
る。
【図５】磁気抵抗センサ１０に接続される電気回路図で
ある。
ある。
【図６】外部磁場と出力波形の関係を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる磁気抵抗効果素
子の断面拡大概略図である。
子の断面拡大概略図である。
【図８】従来のスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子の断
面拡大概略図である。
面拡大概略図である。
【図９】図８に示す磁気抵抗効果素子のＭＲ特性曲線図
である。
である。
【図１０】磁気抵抗効果素子の動作原理説明図である。
１０ 磁気抵抗センサ １１ 非磁性絶縁基板 １３ 絶縁性反強磁性層 １５ 磁性層 １７ 非磁性導体層 １９ 磁性層 ２０ 高電気抵抗磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 治雄 神奈川県川崎市中原区苅宿335番地 帝 国通信工業株式会社内 (72)発明者 柳田 康彦 神奈川県川崎市中原区苅宿335番地 帝 国通信工業株式会社内 (56)参考文献 日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．18 Ｎ ｏ．２，1994．４．１，ｐｐ．355−359 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 43/00 - 43/14 H01F 10/08 G01R 33/09
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁性反強磁性層と磁性層と非磁性導体
層と磁性層とをこの順番で積層してなる磁気抵抗効果素
子において、 前記絶縁性反強磁性層と隣接しない方の磁性層の上に高
電気抵抗磁性層を積層し、且つ高電気抵抗磁性層は、コバルトアルミニウム酸化物
｛Ｃｏ (x) Ａｌ (1-x-w) Ｏ (w) ｝であり、且つｘとｗは、 ５０≦ｘ≦８５ａｔ％ １０＜ｗ＜５０ａｔ％ の条件を満足する ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 前記絶縁性反強磁性層は酸化ニッケルで
あり、前記磁性層はニッケル・鉄・コバルト合金又はニ
ッケル・鉄合金又はコバルト又はコバルト・鉄合金であ
り、前記非磁性導体層は銅であ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】 請求項１又は２記載の磁気抵抗効果素子
を、少なくともその一部に用いてなることを特徴とする
磁気抵抗センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8353063A JP3013031B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8353063A JP3013031B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173252A JPH10173252A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3013031B2 true JP3013031B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=18428317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8353063A Expired - Fee Related JP3013031B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013031B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6669787B2 (en) * | 2000-09-18 | 2003-12-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a spin valve structure |
| JP2002367124A (ja) | 2001-06-13 | 2002-12-20 | Hitachi Ltd | スピンバルブ型磁気ヘッド |
| JP2008085220A (ja) | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、および磁気再生装置 |
| JP4649433B2 (ja) | 2007-03-27 | 2011-03-09 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記憶装置及び磁気メモリ |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP8353063A patent/JP3013031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．１８ Ｎｏ．２，１９９４．４．１，ｐｐ．３５５−３５９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10173252A (ja) | 1998-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101217 Year of fee payment: 11 |
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