JP4582488B2 - 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス - Google Patents
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Description
ここで、強磁性体のスピン分極率Pは、0<P≦1の値をとる。
上記構成において、基板は、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つであればよい。好ましくは、基板とCo2Fe(Si1-xAlx)薄膜の間にバッファ層が配設されおり、バッファ層として、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つであってよい。
上記Co2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜は、フリー層として用いてもよい。基板としては、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つが適用できる。基板とCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜との間には、好ましくは、バッファ層が配設されており、このバッファ層として、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つを用いることができる。
上記Co2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜を、フリー層として用いてもよい。基板として、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つが適用できる。基板とCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜との間には、好ましくは、バッファ層が配設されており、このバッファ層として、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つを用いることができる。
上記磁気デバイスは、好ましくは、さらに、フリー層となる強磁性層を有するトンネル磁気抵抗効果素子又は巨大磁気抵抗効果素子を備え、フリー層が、基板上に形成されるCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜で成る。基板は、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つであってよい。基板とCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜との間には、好ましくは、バッファ層が配設されており、このバッファ層は、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つを用い得る。
上記磁気装置は、好ましくは、さらに、フリー層となる強磁性層を有するトンネル磁気抵抗効果素子又は巨大磁気抵抗効果素子を備え、フリー層が、基板上に形成されるCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜で成る。基板としては、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つを用いることができる。基板とCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜との間には、好ましくは、バッファ層が配設されており、このバッファ層は、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つを用いることができる。好ましくは、磁気装置は、磁気ヘッド、該磁気ヘッドを用いた磁気記録装置、MRAM、ハードディスク駆動装置を含む。
2:基板
3,16:Co2Fe(Si1-xAlx)薄膜
4:バッファ層
10,15,20:トンネル磁気抵抗効果素子
11:絶縁層
12,22:強磁性層
13:反強磁性層
14:電極層
21:非磁性金属層
30,35:巨大磁気抵抗効果素子
最初に、本発明の磁性薄膜の第1の実施の形態を示す。
図1は、本発明に係る第1の実施の形態による磁性薄膜の断面図である。図1に示すように、本発明の磁性薄膜1は、基板2上に、L21又はB2構造を有するCo2Fe(Si1-xAlx)薄膜3を配設している。ここで、組成xは、z0<x<1である。Co2Fe(Si1-xAlx)薄膜3は、室温で強磁性である。基板2上のCo2Fe(Si1-xAlx)薄膜3の膜厚は、1nm以上で1μm以下であればよい。
図3は、本発明の実施の形態1における磁性薄膜に用いるCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)の構造を模式的に説明する図である。図に示す構造は、bcc(体心立方格子)の慣用的単位胞の8倍(格子定数で2倍)の構造を示している。
Co2Fe(Si1-xAlx)のL21構造においては、図3のIの位置にSiとAlが組成比としてSi1-xAlx(ここで、0<x<1)となるように配置され、IIの位置にFe、IIIとIVの位置にCoが配置される。
さらに、Co2Fe(Si1-xAlx)のB2構造においては、図3のIの位置とIIの位置に、FeとSiとAlが不規則に配列される構造となる。この際、SiとAlの組成比は、Si1-xAlx(ここで、0<x<1)となるように配置される。
上記構成のCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3は、室温で強磁性であり、かつ、L21又はB2構造のCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3が得られる。Co2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3を加熱基板2上に成膜するか、あるいは成膜した後で、この薄膜3に熱処理を施こすことで、その温度に応じたL21又はB2構造が得られる。上記Co2Fe(Si1-xAlx)薄膜3の組成xを0<x<1としたのは、xが0や1では、CPP構造の巨大磁気抵抗効果素子において大きなGMRやトンネル磁気抵抗効果素子において大きなTMRが得られないからである。
ここで、Co2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜のB2構造はL21構造と類似しているが、異なるのはL21構造では、Si(Al)とFe原子が規則的に配置しているのに対し、B2構造は、不規則に配列していることである。これらの違いはX線回折で測定することができる。
図4は、本発明に係る第2の実施の形態による磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子の断面を示す図である。本発明の磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗効果素子の場合を示している。図4に示すように、トンネル磁気抵抗効果素子10は、例えば、基板2上に、Co2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3が配設され、トンネル層となる絶縁層11,強磁性層12,反強磁性層13が順次積層された構造を有している。
なお、ピン層となる強磁性層16は、Co2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜とCoFeのような強磁性層とからなる多層膜としてもよい。
上記構成の本発明のトンネル磁気抵抗効果素子10,15,20は、スパッタ法、蒸着法、レーザアブレーション法、MBE法などの通常の薄膜成膜法と、所定の形状の電極などを形成するためのマスク工程などを用いて製造することができる。
本発明の磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子10,15は、二つの強磁性層3,12を用い、一方には反強磁性層13が近接し、近接した強磁性層12(ピン層)のスピンを固着させるスピンバルブ型を用いているので、外部磁界が印加されたときには、他方の強磁性層であるフリー層のCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3のスピンのみが反転される。
このため、強磁性層12の磁化は、反強磁性層13との交換相互作用により、スピンが1方向に固定される。従って、フリー層であるCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3のスピンの平行、反平行が容易に得られる。強磁性層がCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3であるために、室温でスピン分極率が0.5以上と大きいことから、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の10,15におけるTMRは非常に大きくなる。この際、フリー層であるCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3の磁化が小さいため、反磁界が小さくそれだけ小さな磁界で磁化反転を起こすことができる。これにより、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子10,15は、MRAMなど低電力での磁化反転を必要とする磁気デバイスに好適である。
トンネル磁気抵抗効果素子20は、さらに、ピン層の強磁性層16もフリー層である強磁性でスピン分極率の大きいCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3と同じCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)を用いているので、上記(1)式の分母がより小さくなり、さらに、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子のTMRは大きくなる。これにより、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子20は、MRAMなどの大きなTMRを必要とする磁気デバイスに好適である。
図7は、本発明に係る第3の実施の形態による磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子の断面を示す図である。本発明の磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果素子の場合を示している。図に示すように、巨大磁気抵抗効果素子30は、基板2上に、バッファ層4と強磁性体となる本発明のCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3がフリー層として配設され、非磁性金属層21と、ピン層となる強磁性層22と、保護膜となる非磁性の電極層14と、が順次積層された構造を有している。
ここで、巨大磁気抵抗効果素子のバッファ層4と電極層14との間に電圧が印加される。また、外部磁界は、膜面内に平行に印加される。バッファ層4と電極層14への電流の流し方は、膜面内に電流を流すタイプであるCIP構造と、膜面垂直方向に電流を流すタイプであるCPP構造とすることができる。
反強磁性層13は、近接したピン層となる強磁性層22のスピンを固着させる働きをする。ここで、巨大磁気抵抗効果素子30,35のバッファ層4と電極層14との間に電圧が印加される。また、外部磁界は膜面内に平行に印加される。バッファ層4と電極層14への電流の流し方は、膜面内に電流を流すタイプのCIP構造と、膜面垂直方向に電流を流すタイプのCPP構造とすることができる。
上記Co2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3の膜厚は、1nm以上で1μm以下であればよい。この膜厚が1nm未満では実質的にL21又はB2構造を得るのが困難になり、この膜厚が1μmを超えると巨大磁気抵抗効果素子としての応用が困難になる。
上記構成の本発明の巨大磁気抵抗効果素子30,35は、スパッタ法、蒸着法、レーザアブレーション法、MBE法などの通常の薄膜成膜法と、所定の形状の電極などを形成するためのマスク工程などを用いて製造することができる。
図1乃至図8に示すように、本発明の磁性薄膜を用いた各種の磁気抵抗効果素子は、室温において、低電流、かつ、低磁界でTMR、又は、GMRが非常に大きくなる。この場合、磁気抵抗変化率は、外部磁界を印加したとき、下記(2)式で求められ、この値が大きいほど磁気抵抗変化率としては望ましい。
磁気抵抗変化率=(最大の抵抗−最小の抵抗)/最小の抵抗(%) (2)
これにより、本発明の磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子は、磁界が零よりも極僅かに大きい磁界、即ち低い磁界を加えることで、大きな磁気抵抗変化率が得られる。
また、本発明の磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子は、室温において、低電流、かつ、低磁界で大きなTMR又はGMRを示すので、感度の高い読み出し用の磁気ヘッド及びこれらの磁気ヘッドを用いた各種の磁気記録装置を構成することができる。
また、本発明の磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子としての、例えばMTJ素子はMRAMなどの各種の磁気装置に用いることができる。MRAMはMTJ素子をマトリックス状に配置し、別に設けた配線に電流を流して外部磁界を印加する。このMTJ素子を構成するフリー層の強磁性体の磁化を、外部磁界により互いに平行と反平行に制御することにより、“1”、“0”を記録させることができる。さらに、読み出しはTMR効果を利用して行うことができる。
また、本発明の磁気抵抗効果素子であるCPP構造のMTJ素子においては、素子面積を小さくできるので、ハードディスク駆動装置(HDD)やMRAMなどの磁気装置の大容量化ができる。なお、本発明において磁気装置とは、磁気ヘッド、磁気ヘッドを用いた各種の磁気記録装置、上記MRAM、ハードディスク駆動装置などを含む概念で用いている。
高周波マグネトロンスパッタ装置を用いてMgO(001)基板2上に、厚さ100nmのCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3を室温で作製した。その後、最大600℃までの温度で熱処理した。
図9は、実施例1のCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3のX線回折を測定した結果を示している。図9において、縦軸はX線回折強度(任意目盛)、横軸は角度(°)、即ち、X線の原子面への入射角θの2倍に相当する角度を示している。図9には、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3を室温で成膜した試料と、成膜後に500℃及び600℃で熱処理した試料を示している。図9から明らかなように、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3は(00l)配向をしており、膜面内で45°回転してMgO基板2上にエピタキシャル成長していることが分かる。
一方、図示してない熱処理をしなかったCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の場合には、(111)回折像が観測されず、B2構造であることが分かった。これにより、実施例1のMgO基板2上に作製したCo2Fe(Si0.5Al0.5)膜3は、適当な温度で熱処理することでB2又はL21構造が得られることが分かった。
図10は実施例2のCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3のX線回折を測定した結果を示す。縦軸及び横軸は図9と同じである。図10には、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3を室温で成膜した試料と、成膜後に400℃及び500℃で熱処理した試料を示している。
図10から明らかなように、実施例2で作製したCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3は、熱処理する前から(00l)配向しており、Crバッファ層4を用いることで(00l)配向性が向上することがわかる。
先ず、高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、MgO(001)基板2上に、Crから成るバッファ層4を40nmとこのバッファ層4上に強磁性のフリー層となるCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3を30nm積層した。成膜後、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の結晶性をよくするために400℃で熱処理した。熱処理したCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3はB2構造であった。
引き続き、トンネル絶縁層11となるAlOx層を1.2nm、強磁性のピン層12となるCoFe層を3nm、CoFe層のスピンを固定する役割をする反強磁性体13となるIrMn層を10nm、保護膜の役割と微細加工におけるマスクの役割とを果す電極層14としてのTa層5nmを順に積層した。なお、ピン層12となるCoFe層の成膜時には、250℃の温度で磁場中熱処理を行った。具体的には、2kOeの磁界を印加して膜面内に一軸異方性を導入した。
次に、上記のように成膜した積層膜をフォトリソグラフィ及びイオンミリングを用いて微細加工を行ない、10μm×10μmの寸法を有するスピンバルブ型のトンネル磁気抵抗効果素子15を作製した。
図12は、実施例3のトンネル磁気抵抗効果素子15の室温における抵抗の磁場依存性を示す。図の横軸は外部磁界H(Oe)、左縦軸は抵抗(Ω)、右縦軸は測定した抵抗から計算したTMR(%)である。図の実線と点線は、外部磁界をスイープさせたときの抵抗値を示している。これから、室温で75%のTMRが得られた。このTMRの値は、従来のCoFe合金やCoFeB合金を用いた場合のTMRよりも大きな値である。また、接合抵抗は、RA=1.2×105Ωμm2と小さいことが分かった。
(比較例1)
強磁性フリー層3となるCo2Fe(Si1-xAlx)の組成xを0、すなわち、Co2FeSi薄膜とした以外は、実施例3と同様にして比較例1のトンネル磁気抵抗効果素子を作製した。室温におけるTMRは、約41%であった。
強磁性フリー層3となるCo2Fe(Si1-xAlx)の組成xを1、すなわち、Co2FeAl薄膜とした以外は、実施例3と同様にして比較例2のトンネル磁気抵抗効果素子を作製した。室温におけるTMRは、約53%であった。
図14から明らかなように、実施例3〜8のトンネル磁気抵抗効果素子における室温でのTMRは、Co2Fe(Si1-xAlx)の組成xが0.1から0.9においては、約63%から最大80%という大きなTMRが得られ、本発明によるホイスラー合金はいずれも60%以上のTMRを示しており、大きなスピン分極率をもつことが分かった。
一方、比較例1のCo2FeSi薄膜及び比較例2のCo2FeAlを用いたトンネル磁気抵抗効果素子における室温でのTMRは、それぞれ、約41%、53%であり、何れも、実施例3〜8のCo2Fe(Si1-xAlx)(ここで、0<x<1)薄膜3を用いたトンネル磁気抵抗効果素子におけるTMRよりも低いことが分かった。
先ず、高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、MgO(001)基板2上に、Crから成るバッファ層4を40nmと、このCrバッファ層4上に強磁性のフリー層となるCo2Fe(Si0.5Al0.5)層3を30nmと、トンネル絶縁層11となるMgO層を2nmと、Co2Fe(Si0.5Al0.5)層を30nm積層した。この成膜後に、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の結晶性をよくするために400℃の温度で熱処理を行なった。熱処理したCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3はB2構造であった。
引き続き、強磁性のピン層16となるCoFe層を3nmと、ピン層16のスピンを固定する役割をする反強磁性体13となるIrMn層を10nm、保護膜であるとともに微細加工におけるマスクの役割も果す電極層14としてのTa層5nmを、順に積層した。次に、500℃の温度で磁場中熱処理を行ない室温まで冷却し、Co2Fe(Si0.5Al0.5)層とCoFe層からなるピン層16に一軸異方性を導入した。
上記のように成膜した積層膜をフォトリソグラフィ及びイオンミリングを用いて微細加工を行ない、10μm×10μmの寸法を有するスピンバルブ型のトンネル磁気抵抗効果素子20を作製した。
先ず、高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、MgO(001)基板2上に、Crから成るバッファ層4を40nmと、このCrバッファ層4上に強磁性のフリー層となる厚さが30nmのCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3と、を室温で積層した。この成膜の後で、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の結晶性をよくするために400℃の温度で熱処理を施した。熱処理したCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3はL21構造であった。
引き続き、非磁性金属層21となるCu層を3nm、強磁性のピン層22となるCoFe層を3nm、CoFe層22のスピンを固定する役割をする反強磁性体13となるIrMn層を10nm、保護膜の役割と微細加工におけるマスクの役割をも果たす電極層14となるTa層5nmを、順に積層した。
次に、250℃の温度で、2kOeの磁界を印加して磁場中熱処理を行ない、ピン層22となるCoFe層の膜面内に一軸異方性を導入した。
上記のように成膜した積層膜をフォトリソグラフィ及びイオンミリングを用いて微細加工を行ない、10μm×10μmの寸法を有するスピンバルブ型のCPP型巨大磁気抵抗効果素子35を作製した。
先ず、高周波マグネトロンスパッタ装置を用いて、MgO(001)基板2上に、Crから成るバッファ層4を40nmと、このCrバッファ層4上に強磁性のフリー層となるCo2Fe(Si0.5Al0.5)層3を30nmと、トンネル絶縁層11となるMgO層と、Co2Fe(Si0.5Al0.5)層を5nm積層した。この成膜後に、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の結晶性をよくするために400℃で熱処理を行った。熱処理したCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3はB2構造であった。
引き続き、強磁性のピン層16となるCoFe層を3nmと、ピン層16のスピンを固定する役割の反強磁性体13となるIrMn層を10nm、保護膜の役割と微細加工におけるマスクの役割を果たす電極層14としてのTa層2nmを、順に積層した。
次に、種々の温度で磁場中熱処理を行ない、Co2Fe(Si0.5Al0.5)とCoFeとからなるピン層16に一軸異方性を導入した。
上記のように成膜した積層膜をフォトリソグラフィ及びイオンミリングを用いて微細加工を行ない、10μm×10μmの寸法を有するスピンバルブ型のトンネル磁気抵抗効果素子20を作製した。
図15から明らかなように、実施例12のトンネル磁気抵抗効果素子20でMgO層11の膜厚を1.5nm,1.7nm,2nm,2.2nm,2,5nmとした場合のトンネル磁気抵抗効果素子20のTMRは、それぞれ、70%,210%,175%,113%,108%であり、MgO層11の膜厚が1.7nmの場合に最も大きなTMR(210%)が得られることが分かった。これらのTMRの値は、何れもCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理を施さなかった場合よりも高くなることが分かる。
図16から明らかなように室温のTMRは220%であり、温度を下げるとTMRは増加し、測定温度5KのTMRは390%と非常に高い値となることが分かった。Jullierの式(1)を用いてCo2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3のスピン分極率を求めると、P=0.81となる。このスピン分極率の値は、実施例3で計算された値よりも高いことが分かる。
図8から明らかなように、MgO層11の膜厚が1.5nmの場合、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理温度を、275℃,300℃,350℃,375℃,400℃,425℃,450℃,475℃としたときのTMRは、それぞれ約50%,約55%,約60%,約70%,約55%,約48%,約52%,約22%であった。Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理を施さないときのTMRは約45%であった。
MgO層11の膜厚が2nmの場合、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理温度を、275℃,300℃,350℃,375℃,400℃,425℃,450℃,475℃,500℃,525℃としたときのTMRは、それぞれ約63%,約70%,約83%,約92%,約103%,約123%,約147%,約172%,約175%,約158%であった。Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理を施さないときのTMRは約50%であった。
MgO層11の膜厚が2.5nmの場合、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理温度を、275℃,300℃,350℃,375℃,400℃,425℃,450℃,475℃,500℃,525℃としたときのTMRは、それぞれ約30%,約35%,約45%,約52%,約58%,約72%,約90%,約110%,約110%,約90%であった。Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理を施さないときのTMRは約23%であった。
MgO層11の厚みが2nm及び2.5nmでは、熱処理温度が500℃でTMRは最大となる。特に、MgO層11の厚みが2nmの場合には、300℃〜525℃の熱処理により、TMRを約75%から175%とすることができる。
なお、図示しないが、MgO層11の膜厚が1.7nmの場合には、430℃の熱処理により、TMRが最大となり200%以上とすることができた。
図19から明らかなように、MgO層11の膜厚が1.5nmの場合、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理温度を、275℃,300℃,350℃,375℃としたときの接合抵抗は、何れも熱処理を施さない場合と同じ約2×103Ωμm2であった。熱処理温度を400℃,425℃,450℃としたときの接合抵抗は約1.5×103Ωμm2であり、熱処理温度を475℃としたときの接合抵抗は約1×103Ωμm2となった。
MgO層11の膜厚が2nmの場合、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理温度を、275℃,300℃,350℃,375℃,400℃としたときの接合抵抗は、何れも熱処理を施さない場合と同じ約5×104Ωμm2であった。熱処理温度を425℃,450℃,475℃,500℃,525℃としたときの接合抵抗は、それぞれ約6×104Ωμm2,7×104Ωμm2,8×104Ωμm2,1×105Ωμm2となり、熱処理温度が400℃以上の場合には温度上昇と共に接合抵抗が増大することが分かった。
MgO層11の膜厚が2.5nmの場合、Co2Fe(Si0.5Al0.5)薄膜3の熱処理温度を、275℃,300℃,350℃,375℃,400℃,425℃としたときの接合抵抗は、何れも熱処理を施さない場合と同じ約2×107Ωμm2であった。熱処理温度を450℃,475℃,500℃,525℃としたときの接合抵抗は、それぞれ約2.5×107Ωμm2,約3×107Ωμm2,約3×107Ωμm2,約4×107Ωμm2となり、熱処理温度が425℃以上の場合には温度上昇と共に接合抵抗が増大することが分かった。
Claims (25)
- 基板上に形成されるCo2Fe(Si1−xAlx)磁性薄膜で成り、
上記Co2Fe(Si1−xAlx)磁性薄膜はL21又はB2構造の結晶構造を有し、かつ、0<x<1であることを特徴とする、磁性薄膜。 - 前記基板が、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つから成ることを特徴とする、請求の範囲1に記載の磁性薄膜。
- 前記基板と前記Co2Fe(Si1−xAlx)磁性薄膜との間にバッファ層が配設されていることを特徴とする、請求の範囲1又は2に記載の磁性薄膜。
- 基板と、フリー層となる強磁性層と、トンネル層となる絶縁層と、ピン層となる強磁性層と、を含み、
上記強磁性層の何れかが、上記基板上に形成されるL21又はB2構造の結晶構造を有するCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜から成ることを特徴とする、トンネル磁気抵抗効果素子。 - 基板と、フリー層となる強磁性層と、トンネル層となる絶縁層と、ピン層となる強磁性層と、を含み、
上記フリー層となる強磁性層が、上記基板上に形成されるL21又はB2構造の結晶構造を有するCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜から成ることを特徴とする、トンネル磁気抵抗効果素子。 - 前記基板が、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つから成ることを特徴とする、請求の範囲4又は5に記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
- 前記基板と前記Co2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜との間にバッファ層が配設されていることを特徴とする、請求の範囲4〜6の何れかに記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
- 基板と、フリー層となる強磁性層と、非磁性金属層と、ピン層となる強磁性層と、を含み、
上記強磁性層の何れかが、上記基板上に形成されるL21又はB2構造の結晶構造を有するCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜から成り、膜面垂直方向に電流を流すことを特徴とする、巨大磁気抵抗効果素子。 - 基板と、フリー層となる強磁性層と、非磁性金属層と、ピン層となる強磁性層と、を含み、
上記フリー層となる強磁性層は、上記基板上に形成されるL21又はB2構造の結晶構造を有するCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜から成り、膜面垂直方向に電流を流すことを特徴とする、巨大磁気抵抗効果素子。 - 前記基板が、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つから成ることを特徴とする、、請求の範囲8又は9に記載の巨大磁気抵抗効果素子。
- 前記基板と前記Co2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜との間にバッファ層が配設されていることを特徴とする、請求の範囲8〜10の何れかに記載の巨大磁気抵抗効果素子。
- 基板と、該基板上に形成されるL21又はB2構造の結晶構造を有するCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜と、を有することを特徴とする、磁気デバイス。
- 前記磁気デバイスは、フリー層となる強磁性層を有するトンネル磁気抵抗効果素子又は巨大磁気抵抗効果素子を備え、
上記フリー層が、前記基板上に形成されるCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜で成ることを特徴とする、請求の範囲12に記載の磁気デバイス。 - 前記基板が、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つから成ることを特徴とする、請求の範囲12又は13に記載の磁気デバイス。
- 前記基板と前記Co2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜との間にバッファ層が配設されていることを特徴とする、請求の範囲12〜14の何れかに記載の磁気デバイス。
- 基板と、該基板上に形成されるL21又はB2構造の結晶構造を有するCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜と、を有することを特徴とする、磁気装置。
- 前記磁気装置は、フリー層となる強磁性層を有するトンネル磁気抵抗効果素子又は巨大磁気抵抗効果素子を備え、
上記フリー層が前記基板上に形成されるCo2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜で成ることを特徴とする、請求の範囲16に記載の磁気装置。 - 前記基板が、熱酸化Si,ガラス,MgO単結晶,GaAs単結晶,Al2O3単結晶の何れか一つから成ることを特徴とする、請求の範囲16又は17に記載の磁気装置。
- 前記基板と前記Co2Fe(Si1−xAlx)(ここで、0<x<1)磁性薄膜との間にバッファ層が配設されていることを特徴とする、請求の範囲16〜18の何れかに記載の磁気装置。
- 前記磁気装置が、磁気ヘッド、該磁気ヘッドを用いた磁気記録装置、MRAM、ハードディスク駆動装置を含むことを特徴とする、請求の範囲16〜19の何れかに記載の磁気装置。
- 前記バッファ層が、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つから成ることを特徴とする、請求の範囲3に記載の磁性薄膜。
- 前記バッファ層が、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つから成ることを特徴とする、請求の範囲7に記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
- 前記バッファ層が、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つから成ることを特徴とする、請求の範囲11に記載の巨大磁気抵抗効果素子。
- 前記バッファ層が、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つから成ることを特徴とする、請求の範囲15に記載の磁気デバイス。
- 前記バッファ層が、Cr,Ta,V,Nb,Ru,Fe,FeCo合金,フルホイスラー合金のうち少なくとも一つから成ることを特徴とする、請求の範囲19に記載の磁気装置。
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