JP6753882B2 - センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル - Google Patents

センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルに関する。
磁性層を用いたセンサが提案されている。センサは、例えば、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルなどに応用される。センサにおいて、高い感度が望まれる。
特開2014−52360号公報
本発明の実施形態は、感度を向上できるセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを提供する。
本発明の実施形態によれば、センサは、変形可能な膜部と、前記膜部に設けられた第1検知素子と、を含む。前記第1検知素子は、第1磁性層と、第2磁性層と、前記第1磁性層と前記第2磁性層との間に設けられ非磁性の第1中間層と、を含む。前記第1磁性層は、Fe及びCoを含む第1膜と、Fe及びCoを含む第2膜と、第3膜と、第4膜と、を含む。前記第3膜は、前記第1膜と前記第2膜との間に設けられ、Cu、Au、Ru、Ag、Pt、Pd、Ir、Rh、Re及びOsよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。前記第4膜は、前記第3膜と前記第2膜との間に設けられ、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、Hf、Ta及びWよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。
図1は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図2は、実験試料を例示する模式的断面図である。 図3(a)〜図3(c)は、センサの特性を例示するグラフ図である。 図4(a)及び図4(b)は、試料の特性を例示するグラフ図である。 図5は、試料の断面TEM像である。 図6は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図7は、実験試料を例示する模式的断面図である。 図8(a)〜(h)は、試料の測定結果を例示するグラフ図である。 図9(a)〜(h)は、試料の測定結果を例示するグラフ図である。 図10は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図11(a)〜図11(d)は、実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図12は、実施形態に係る電子機器を例示する模式図である。 図13(a)及び図13(b)は、実施形態に係る電子機器を例示する模式的断面図である。 図14(a)及び図14(b)は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。 図15は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図1に示すように、本実施形態に係るセンサ110は、膜部70d及び第1検知素子51を含む。
膜部70dは、変形可能である。例えば、膜部70dは、支持部70sに支持される。膜部70dに加わる力(例えば音など)に応じて、膜部70dは変形する。膜部70dは、片持ち梁でも良く、両持ち梁でも良い。
第1検知素子51は、膜部70dに設けられる。第1検知素子51は、膜部70dの一部に設けられている。この一部は、例えば、膜部70dのうちの支持部70sに近い部分である。
第1検知素子51は、第1磁性層10、第2磁性層20及び第1中間層30を含む。第1磁性層10及び第2磁性層20は、例えば、強磁性層である。
本願明細書において、「磁性層」は、互いに積層された磁性膜及び非磁性膜を含んでも良い。積層された磁性膜及び非磁性膜を含む部分は、磁化を有している。積層された磁性膜及び非磁性膜を含む部分は、「磁性層」に含まれる。
第1中間層30は、第1磁性層10と第2磁性層20との間に設けられる。第1中間層30は、例えば、非磁性である。第1中間層は、例えば、Mg−Oなどを含む。第1中間層の他の例については、後述する。
第1磁性層10は、第1〜第4膜10a〜10dを含む。第1膜10aは、Fe及びCoを含む。第1膜10aは、例えば、FeCo膜である。
第2膜10bは、Fe及びCoを含む。第2膜10bは、Bをさらに含んでも良い。第2膜10bは、例えば、CoFeB膜である。
第3膜10cは、第1膜10aと第2膜10bとの間に設けられる。第3膜10cは、Cu、Au、Ru、Ag、Pt、Pd、Ir、Rh、Re及びOsよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第3膜10cは、例えば、Cu膜である。
第4膜10dは、第3膜10cと第2膜10bとの間に設けられる。第4膜10dは、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、Hf、Ta及びWよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第4膜10dは、例えばTa膜である。
第2膜10bから第1膜10aへの方向を第1方向とする。第1方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向及びX軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。
上記の第1〜第4膜10a〜10dは、例えば、X−Y平面に沿って広がる。上記の膜部70dは、例えば、X−Y平面に沿って広がる。この例では、第2磁性層20は、第1磁性層10と膜部70dとの間に設けられている。第1磁性層10が、第2磁性層20と膜部70dとの間に設けられても良い。
図1に示すように、この例では、第1電極58a及び第2電極58bが設けられている。これらの電極の間に、第1磁性層10、第2磁性層20及び第1中間層30が設けられる。これらの電極に、処理部68が電気的に接続される。
第1検知素子51の電気抵抗は、膜部70dの変形に応じて変化する。第1検知素子51の電気抵抗の変化は、例えば、第1電極58aと第2電極58bとの間の電気抵抗の変化に対応する。第1検知素子51の電気抵抗の変化は、例えば、第1磁性層10と第2磁性層20との間の電気抵抗の変化に対応する。
この電気抵抗の変化は、例えば、第1磁性層10の磁化と、第2磁性層20の磁化と、の間の角度の変化に応じる。例えば、膜部70dの変形に応じて、第1磁性層10の磁化の向きが変化する。これは、例えば、磁歪に基づく。例えば、第1磁性層10は、磁化自由層として機能する。
一方、例えば、第2磁性層20の磁化の向きは、第1磁性層10の磁化の向きよりも変化し難い。例えば、膜部70dが変形したときに、第2磁性層20の磁化の向きが実質的に変化しない。第2磁性層20は、例えば、磁化固定層として機能する。
膜部70dが変形したときに、第1磁性層10の磁化と、第2磁性層20の磁化と、の間の角度が変化する。この角度の変化に応じて、第1磁性層10と第2磁性層20との間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、例えば、MR効果に基づく。
このように、実施形態に係るセンサ110においては、膜部70dの変形を、第1検知素子51の電気抵抗の変化により検出できる。処理部68は、電気抵抗の変化に応じた値(電気抵抗の変化、電流の変化、及び、電圧の変化の少なくともいずれか)を検出する。
センサ110は、例えば、圧力センサである。センサ110は、例えば、磁性装置である。上記において、第2磁性層20も磁化自由層でも良い。
センサ110において、膜部70dの変形の検出感度は、磁歪定数λ、保磁力Hc及びMR比などに依存する。例えば、磁歪定数λが高いと、膜部70dの変形に対する磁性層の磁化の向きが変化し易い。保磁力Hcが小さいと、磁化の向きが変化し易い。MR比が高いと、2つの磁化の間の角度の変化に対する電気抵抗の変化が大きくなる。
実施形態においては、第1磁性層10が、上記の第1〜第4膜10a〜10dを含む。これにより、以下に説明するように、例えば、高い磁歪定数が得られる。例えば、小さい保磁力Hcが得られる。例えば、高いMR比が得られる。例えば、感度を向上できるセンサが提供できる。
以下、本発明者が行った実験について説明する。
図2は、実験試料を例示する模式的断面図である。
図2に示すように、実験の第1試料S01においては、第1電極58aと第2電極58bとの間に、膜41、膜42、第3磁性層43、第2磁性層20、第1中間層30、第1磁性層10、膜47が、この順で設けられている。この例では、第2磁性層20は、第5膜20e、第6膜20f及び第7膜20gを含む。第6膜20fと第1中間層30との間に、第5膜20eが設けられる。第5膜20eと第6膜20fとの間に、第7膜20gが設けられる。
試料S01の構成は、以下である。以下の記載において、括弧の中の数字は、厚さである。
膜41 :Ta(1nm)
膜42 :Ru(2nm)
第3磁性層43 :Ir22Mn78(7nm)
第6膜20f :Co50Fe50(2.5nm)
第7膜20g :Ru(0.9nm)
第5膜20e :Co40Fe4020(3nm)
第1中間層30 :Mg−O(1.8nm)
第2膜10b :Co40Fe4020(1.5nm)
第4膜10d :Ta(0.4nm)
第3膜10c :Cu(0.4nm)
第1膜10a :Co50Fe50(6.0nm)
膜47 :Mg−O(1.5nm)/Cu(1nm)/Ta(2nm)/Ru(200nm)
膜47において、Ru膜と第1膜10aとの間に、Ta膜が設けられる。Ta膜と第1膜10aとの間に、Cu膜が設けられる。Cu膜と第1膜10aとの間に、Mg−O膜が設けられる。
第2電極58bは、第1Ta膜(3nm)/Cu膜(33nm)/第2Ta膜(20nm)の積層構造を有する。このCu膜と膜41との間に第2Ta膜が設けられる。
第5膜20eの磁化と、第6膜20fの磁化と、は、互いに磁気的に結合されている。第5膜20eの磁化と、第6膜20fの磁化と、は、例えば、反平行である。
第1試料S01は、例えば、実施形態に係るセンサ111に対応する。
第2試料S02においては、第4膜10d(Ta膜)が設けられていない。第3試料S03においては、第3膜10c(Cu膜)が設けられていない。第2試料S02及び第3試料S03において、上記以外の構成は、第1試料S01と同じである。
第1試料S01〜第3試料S03のそれぞれについて、320℃で1時間の磁場中熱処理が行われる。熱処理中に印加される磁場の大きさは、6500エルステッドである。
熱処理後の第1〜第3試料S01〜S03の磁化特性が、試料振動型磁力計(Vibration Sample Magnetometer:VSM)で測定される。VSMの測定では、外部磁場Hを加えて試料の磁気モーメントMが求められる。+250Oe〜−250Oeの間の1往復(低磁場)で、外部磁場Hが変化される。第1〜第3試料S01〜S03の平面形状は正方形である。正方形の1つの辺の長さは、10mmである。
図3(a)〜図3(c)は、センサの特性を例示するグラフ図である。
図3(a)〜図3(c)は、第1〜第3試料S01〜S03にそれぞれ対応する。これらの図の横軸は、外部磁場H(Oe)である。縦軸は、磁気モーメントMである。
第1膜10aに含まれるCo50Fe50の飽和磁化は、約2.1T(テスラ)である。第1膜10aの磁気膜厚(飽和磁化と厚さとの積)は2.1T×6nmであり、12.6Tnmである。一方、第2膜10bに含まれるCo40Fe4020の飽和磁化は、約1.9Tである。第2膜10bの磁気膜厚(飽和磁化と厚さとの積)は1.9T×1.5nmであり、2.85Tnmである。第1膜10aの磁気膜厚は、第2膜10bの磁気膜厚の4.4倍以上である。従って、図3(a)〜図3(c)に示される磁気モーメントMの変化は、第1膜10aの磁気モーメントの変化に、主に対応すると考えられる。
図3(a)〜図3(c)に示すように、第1試料S01及び第2試料S02に比べて、第3試料S03における保磁力Hcは大きい。第1試料S01における保磁力Hcは、18Oeである。第2試料S02における保磁力Hcは、12Oeである。第3試料S03における保磁力Hcは、178Oeである。
例えば、第3膜10c(Cu膜)を設けることで、保磁力Hcを小さく維持できると考えられる。第3膜10c(Cu膜)を設けることで、例えば、第1膜10a(Co50Fe50膜)の保磁力Hcを小さくすることができると考えられる。
以下、上記の第1〜第3試料S01〜S03に関しての、MR比及び磁歪定数の測定結果について説明する。MR比は、CIPT(Current In-Plane-Tunneling)法により測定される。磁歪定数は、歪印加時の異方性磁界の変化の観測により測定される。
第1試料S01におけるMR比は、149%である。第1試料S01におけ磁歪定数は、42.2ppmである。
第2試料S02におけるMR比は、17%である。第2試料S02におけ磁歪定数は、42.6ppmである。
第3試料S03におけるMR比は、150%である。第3試料S03におけ磁歪定数は、40.7ppmである。
上記の結果から、第4膜10d(Ta膜)を設けることで、高いMR比が得られると考えられる。例えば、第1試料S01及び第3試料S03においては、第2膜10b(Co40Fe4020膜)は、第4膜10d(Ta膜)と第1中間層30(Mg−O膜)との間に設けられる。第1試料S01及び第3試料S03においては、第2膜10bは、第1中間層30の(100)面をテンプレートとして結晶化していると考えられる。これにより、第1試料S01及び第3試料S03において、高いMR比が得られると考えられる。例えば、第4膜10d(Ta膜)は、第2膜10bの第1中間層30をテンプレートとした結晶化を促進する(または妨げない)と考えられる。
一方、第2試料S02においては、第2膜10b(Co40Fe4020膜)は、第3膜10c(Cu膜)と第1中間層30(Mg−O膜)との間に設けられる。第2試料S02においては、第2膜10bは、第3膜10c(Cu膜)をテンプレートとして結晶化している可能性がある。例えば、第3膜10c(Cu膜)は、第2膜10bの第1中間層30をテンプレートとした結晶化を妨げる可能性がある。
上記のように、第1試料S01においては、高い磁歪定数、及び、低い保磁力Hcが得られる。これにより、磁化が、歪に対して容易に変化できる。さらに、第1試料S01においては、高いMR比が得られる。これにより、電気抵抗の大きな変化が得られる。第1試料S01(例えば、センサ110及び111)においては、感度を向上できる。
図4(a)及び図4(b)は、試料の特性を例示するグラフ図である。
図4(a)及び図4(b)は、以下に説明する第5試料S05及び第4試料S04のX線回折(XRD)解析結果をそれぞれ例示している。
第4試料S04は、
Si膜:
第4膜10d :Ta(0.4nm)
第3膜10c :Cu(0.4nm)
第1膜10a :Co50Fe50(6.0nm)
膜47 :Cu(1nm)/Ta(2nm)
の構成を有する。第4試料S04は、第1試料S01の一部の構成を有する。
第5試料S0は、第4試料S04において、第3膜10cが設けられない。第5試料S05においては、第4膜10d(Ta膜)と、第1膜10a(Co50Fe50膜)と、が接する。
図4(a)及び図4(b)の横軸は、XRD解析における角度2θである。図4(a)及び図4(b)の縦軸は、検出される強度Int(任意単位)である。
図4(a)に示すように、第5試料S05においては、角度2θが約44度において、強度Intにピークが観察される。このピークは、FeCo膜の(110)配向に対応するピークである。これに対して、図4(b)に示すように、第4試料S04においては、ピークが観察されない。
第5試料S05においては、FeCo膜が(110)配向を有するため、保磁力Hcが大きいと考えられる。第4試料S04においては、FeCo膜が(110)配向を有しないため、保磁力Hcが小さいと考えられる。第4試料S04と同様の構成(第4膜10d及び第3膜10c)を有する第1試料S01でも、FeCo膜が(110)配向を有しないと考えられる。このことが、第1試料S01において、保磁力Hcが小さい原因であると考えられる。
このように、第4膜10d及び第3膜10cを設けることで、FeCo膜における(110)配向が抑制できる。これにより、保磁力Hcを小さくすることができる。
図4(a)に示すように、第5試料S05においては、角度2θが43度以上45度以下の範囲におけるピーク強度(第1ピーク強度)は、約6000である。角度2θが40度以上42度以下の範囲におけるピーク強度(第2ピーク強度)は、約4000である。第5試料S05においては、第1ピーク強度は、第2ピーク強度の約1.5倍である。
一方、図4(b)に示すように、第4試料S04においては、角度2θが43度以上45度以下の範囲におけるピーク強度(第1ピーク強度)は、約6400である。角度2θが40度以上42度以下の範囲におけるピーク強度(第2ピーク強度)は、約6000である。第5試料S05においては、第1ピーク強度は、第2ピーク強度の約1.1倍である。
実施形態においては、例えば、第1磁性層10のX線回折において、角度2θが43度以上45度以下の範囲における第1ピーク強度は、角度2θが40度以上42度以下の範囲における第2ピーク強度の1.5倍未満である。第1ピーク強度は、第2ピーク強度の1.3倍以下でも良い。
図4(a)に示すように、第5試料S05においては、角度2θが43度以上47度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との差(第1差)は、約3000である。角度2θが40度以上42度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との差(第2差)は、約2000である。第5試料S05においては、第1差は、第2差の約1.5倍である。
一方、図4(b)に示すように、第4試料S04においては、角度2θが43度以上47度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との差(第1差)は、約2500である。角度2θが40度以上42度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との差(第2差)は、約2100である。第5試料S05においては、第1差は、第2差の約1.2倍である。
実施形態においては、例えば、第1磁性層10のX線回折において、角度2θが43度以上47度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との差(第1差)は、角度2θが40度以上42度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との差(第2差)、約1.5倍未満である。前者は、後者の1.3倍以下でも良い。
図5は、試料の断面TEM像である。
図5は、第4試料S04と同じ条件の試料の断面TEM像である。図5に示すように、第1膜10aにおいて、結晶性が観察される。この結晶は、(110)方向以外の結晶配向を有している。
実施形態において、第1膜10aと第2膜10bとは、互いに磁気的に結合する。例えば、第1膜10aの磁化と、第2膜10bの磁化と、は、互いに平行である。
第3膜10cの厚さは、例えば、0.1nm以上2nm以下である。これにより、例えば、第1膜10aと第2膜10bとの間の磁気的な結合が安定になる。
第4膜10dの厚さは、例えば、0.1nm以上2nm以下である。これにより、例えば、第1膜10aと第2膜10bとの間の磁気的な結合が安定になる。
実施形態において、例えば、第4膜10dは、第2膜10bと接する。第3膜10cは、第1膜10aと接する。第3膜10cは、第4膜10dと接する。
第1膜10aにおけるCoの組成比は、例えば、20atm%以上80atm%以下である。これにより、例えば、高い磁歪定数が得られる。
実施形態において、第1磁性層10の磁歪定数は、例えば、1×10−5以上である。
実施形態において、第1磁性層10の保磁力は、例えば、80Oe以下である。第1磁性層10の保磁力は、例えば、50Oe以下でも良い。
第2膜10bは、Fe及びCoに加えて、Bをさらに含んでも良い。これにより、例えば、高いMR比が得られる。
実施形態において、第2磁性層20の磁化は、第1方向Z軸方向)と交差する。第1方向は、第2膜10bから第1膜10への方向である。第2磁性層20は、例えば、面内磁化膜である。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図6に示すように、本実施形態に係るセンサ120も、膜部70d及び第1検知素子51を含む。第1検知素子51は、第1磁性層10、第2磁性層20及び第1中間層30に加えて、第3磁性層43及び第4磁性層44を含む。センサ120におけるこれ以外の構成は、センサ110(またはセンサ111)と同様とすることができる。以下、第3磁性層43及び第4磁性層44の例について説明する。
第2磁性層20は、第3磁性層43と第1中間層30との間に設けられる。第1磁性層10は、第4磁性層44と第1中間層30との間に設けられる。
第3磁性層43及び第4磁性層44は、例えば、Mnを含む。第3磁性層43及び第4磁性層44は、例えば、Ir−Mnを含む。
第3磁性層43及び第4磁性層44の少なくともいずれかは、例えば、Ir−Mn、Pt−Mn、Pd−Pt−Mn、Ru−Mn、Rh−Mn、Ru−Rh−Mn、Fe−Mn、Ni−Mn、及び、Cr−Mn−Ptよりなる群から選択された少なくとも1つを含んでも良い。第3磁性層43及び第4磁性層44は、例えば、反強磁性層である。
例えば、第3磁性層43は、第2磁性層20に磁気バイアスを印加する。第2磁性層20の磁化が、実質的に固定される。第3磁性層43は、例えば、ピン層として機能する。
例えば、第4磁性層44は、第1磁性層10に磁気バイアスを印加する。第1磁性層10の磁化が、緩やかに制御される。第4磁性層44は、例えば、ソフトピン層として機能する。
例えば、第4磁性層44により第1磁性層10の磁化が緩やかに制御される。例えば、センサ120の特性を安定にすることができる。
以下、センサ120に関する実験について説明する。
図7は、実験試料を例示する模式的断面図である。
図7に示すように、第6試料S06は、以下の構造を有する。第6試料S06は、実施形態に係るセンサ121に対応する。
膜41 :Ta(1nm)
膜42 :Ru(2nm)
第3磁性層43 :Ir22Mn78(12nm)
第6膜20f :Co50Fe50(2.5nm)
第7膜20g :Ru(0.9nm)
第5膜20e :Co40Fe4020(3nm)
第1中間層30 :Mg−O(1.8nm)
第2膜10b :Co40Fe4020 (1.5nm)
第4膜10d :Ta(0.4nm)
第3膜10c :Cu(0.4nm)
第1膜10a :Co50Fe50(6.0nm)
第2中間層32 :Cu(1nm)
第4磁性層44 :Ir22Mn78(4nm)
膜47 :Cu(1nm)/Ta(2nm)/Ru(200nm)
第6試料S06においては、既に説明した第1試料S01において、第2中間層32及び第4磁性層44がさらに設けられている。
第2中間層32は、第4磁性層44と第1膜10aとの間に設けられる。第6試料S06においては、第3磁性層43の厚さは12nmであり、第4磁性層44の厚さは4nmである。
一方、第7試料S07においては、第3磁性層43の厚さは4nmであり、第4磁性層44の厚さは12nmである。第5試料S05におけるこれ以外の構成は、第6試料S06の構成と同様である。
第6試料S06及び第7試料S07のそれぞれについて、以下に説明する、第1熱処理第1VSM測定、第2熱処理、及び、第2VSM測定が行われる。第1及び第2熱処理は、例えば、着磁処理である。
第1熱処理では、第1軸方向に沿う第1外部磁場が、着磁温度320℃で1時間、試料に加えられる。第2熱処理は、第1熱処理の後に行われる。第2熱処理では、第2軸方向に沿う第2外部磁場が、着磁温度150℃で1時間、試料に加えられる。第1外部磁場及び第2外部磁場のそれぞれは、6500Oeである。第1軸方向、及び、第2軸方向は、X−Y平面に対して平行であり、互いに直交している。
第1VSM測定及び第2VSM測定のそれぞれにおいて、第1軸方向の外部磁場Hを加えた測定と、第2軸方向の外部磁場Hを加えた測定と、が行われる。これらの測定において、外部磁場Hは2種類の範囲で変更される。1つの範囲(狭範囲)では、−200Oe〜+200Oeの範囲で変更される。別の1つの範囲(広範囲)では、外部磁場Hは、−5000Oe〜+5000Oeの範囲で測定される。このような2つの範囲の外部磁場Hで測定することで、例えば、第4磁性層44から磁気バイアスを印加される第1磁性層10の磁気特性と、第3磁性層43から磁気バイアスを印加される第2磁性層20の磁気特性と、をそれぞれ評価できる。
図8(a)〜(h)及び図9(a)〜(h)は、試料の測定結果を例示するグラフ図である。
図8(a)〜(h)は、第6試料S06の測定に対応する。図9(a)〜(h)は、第7試料S07の測定結果に対応する。図8(a)及び図9(a)は、第1軸方向の外部磁場H(狭範囲)を用いた第1VSM測定結果に対応する。図8(b)及び図9(b)は、第1軸方向の外部磁場H(広範囲)を用いた第1VSM測定結果に対応する。図8(c)及び図8(c)は、第2軸方向の外部磁場H(狭範囲)を用いた第1VSM測定結果に対応する。図8(d)及び図9(d)は、第2軸方向の外部磁場H(広範囲)を用いた第1VSM測定結果に対応する。図8(e)及び図9(e)は、第1軸方向の外部磁場H(狭範囲)を用いた第2VSM測定結果に対応する。図8(f)及び図9(f)は、第1軸方向の外部磁場H(広範囲)を用いた第2VSM測定結果に対応する。図8(g)及び図9(g)は、第2軸方向の外部磁場H(狭範囲)を用いた第2VSM測定結果に対応する。図8(h)及び図9(h)は、第2軸方向の外部磁場H(広範囲)を用いた第2VSM測定結果に対応する。これらの図の横軸は、外部磁場H(Oe)である。縦軸は、磁気モーメントMである
図8(a)〜図8(d)の結果から、第1磁性層10及び第2磁性層20のそれぞれの容易磁化軸が第1軸方向に沿っていることが分かる。
図8(e)〜図8(h)の結果から、第1磁性層10の容易磁化軸が第2軸方向に沿っていることが分かる。一方、第2磁性層20の容易磁化軸は、第1VSM測定結果と変わらず、第1軸方向に沿っていることが分かる。
第6試料S06において、第4磁性層44から第1磁性層10に第1磁気バイアスが生じる。一方、第3磁性層43から第2磁性層20に第2磁気バイアスが生じる。第6試料S06においては、第1磁気バイアスの向きが、第2熱処理後に第2軸方向に変化している。第2磁気バイアスの向きは、第2熱処理後も変わらない。
第6試料S06においては、第3磁性層43及び第4磁性層44を設け、第2熱処理の外部磁場Hの向きを調節することで、第1磁気バイアスを制御できる。第1磁性層10の容易磁化軸と第2磁性層20の容易磁化軸との間の角度を所望に制御できる。
第1磁性層10の容易磁化軸と、第2磁性層20の容易磁化軸と、の間の角度を制御することで、例えば、センサの感度を向上できる。例えば、センサの入力に対する線形応答性を向上できる。
図9(a)〜図9(d)の結果から、第1磁性層10及び第2磁性層20のそれぞれの容易磁化軸が第1軸方向に沿っていることが分かる。
図9(e)〜図9(h)の結果から、第2磁性層20の容易磁化軸が第2軸方向に沿っていることが分かる。一方、第1磁性層10の容易磁化軸は、第1VSM測定結果と変わらず、第1軸方向に沿っている。
第7試料S07においては、第2磁気バイアスの向きが、第2熱処理後に第2軸方向に変化する。第1磁気バイアスの向きは、第2熱処理後も変わらない。
第6試料S06においては、第3磁性層43及び第4磁性層44を設け、第2熱処理の外部磁場Hの向きを調節することで、第2磁気バイアスを制御できる。第1磁性層10の容易磁化軸と第2磁性層20の容易磁化軸との間の角度を所望に制御できる。
第1磁性層10の容易磁化軸と、第2磁性層20の容易磁化軸と、の間の角度を制御、例えば、センサの感度を向上できる。例えば、センサの入力に対する線形応答性を向上さできる。
例えば、アモルファス性が高い磁性膜(例えばCo−Fe−B合金)において、低い保磁力Hcが得られる。アモルファス性が高い磁性膜を第1磁性層10に使用した場合は、例えば、第1磁性層10の上に形成される第4磁性層44において結晶性が低くなる。このため、第4磁性層44から第1磁性層10へのバイアス磁界が不十分になりやすい。
これに対して、第1〜第4膜10a〜10dの構造を第1磁性層10に適用することで、第1磁性層10は、アモルファスではなく、結晶性を有するようになる。この結晶は、(110)方向以外の結晶配向を有している(図5参照)。このため、第1磁性層10に形成される第4磁性層44において、良質な結晶性が得られる。その結果、第6試料S06及び第7試料S07に関して説明したように、2つの容易磁化軸の間の角度の制御が容易になる。
例えば、第3磁性層43の厚さは、第4磁性層44の厚さよりも厚い。第3磁性層43の厚さと、第4磁性層44の厚さと、の差は、例えば、3nm以上である。これにより、例えば、第1磁性層10の磁化を緩やかに制御できる。
例えば、第4磁性層44の厚さは、第3磁性層43の厚さよりも厚い。第4磁性層44の厚さと、第3磁性層43の厚さと、の差は、例えば、3nm以上である。これにより、例えば、第2磁性層20の磁化を緩やかに制御できる。これにより、歪に対して線形応答する高感度な歪センサが得られる。
本実施形態において、第2中間層32をさらに設けても良い。第2中間層32は、第1磁性層10と第4磁性層44との間に設けれる。第2中間層32は、非磁性である。第2中間層32は、例えば、Cu、Au、Ru、Ag、Pt、Pd、Ir、Rh、Re及びOsよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第2中間層32は、例えば、0.8nm以上1.5nm以下のCu膜である。例えば、第4磁性層44から磁場(バイアス磁場)を、適度な大きさで、第1磁性層10に加えることができる。例えば、感度を向上できるセンサが提供できる。
図10は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図10に示すように、実施形態に係るセンサ122は、膜45及び膜46をさらに含む。膜45と第2磁性層20との間に、第3磁性層43が設けられる。膜45と第3磁性層43との間に膜46が設けられる。
膜45は、例えば、Ta100−xを含む。膜45は、例えば、Ta膜でも良い。膜45の厚さは、例えば、0.5nm以上3nm以下である。
膜46は、例えば、Ruを含む。膜46の厚さは、例えば、1nm以上3nm以下である。
このような膜45及び膜46を設けることで、例えば、耐熱性を向上することができる。
以下、実施形態に含まれる種々の層(または膜)の例について、説明する。
第2膜10bは、Co−Fe−B合金、または、Fe−Co−Si−B合金を含む。第2膜10bにおけるホウ素濃度は、例えば、5原子%(原子パーセント)以上が好ましい。これにより、アモルファス構造が得易くなる。第2膜10bにおけるホウ素濃度は、35原子%以下が好ましい。ホウ素濃度が高すぎると、例えば、磁歪定数が減少し易い。例えば、第2膜10bのうちの第1中間層30の側の部分には、Co−Fe−B合金の層を設けることが好ましい。これにより、高い磁気抵抗効果が得られる。
第4膜10dにより、例えば、第2膜10bにおいて、第1中間層30との良好な結晶整合が得られる。より高いMR比が得られる。
第3膜10cにより、例えば、アニール時に、第1膜10aにおいて、第3膜10cまたは膜47をテンプレートとした結晶が得られる。例えば、第1膜10aにおいては、高い磁歪定数を維持しつつ、低い保磁力が得られる。
第3膜10cと第4膜10dとの間に、別の膜(例えば、NiFe膜)が設けられても良い。
第1膜10aは、例えば、CoFe100−xを含む。組成比xは、例えば、20原子%以上80原子%以下である。高い磁歪係数が得やすくなる。組成比xは、例えば、30原子%以上70原子%以下でも良い。
第1膜10aは、B、Ga、Al、Si,Tb及びWよりなる群から選択された少なくとも1つを含んでも良い。例えば、高い磁歪定数が得易くなる。例えば、低い保磁力が得やすくなる。
第3磁性層43及び第4磁性層44の少なくともいずれかは、例えば、Mnを含む。第3磁性層43及び第4磁性層44の少なくともいずれかにおけるMnの組成比は、例えば、70%以上である。
第4磁性層44が、IrMnを含む場合、第4磁性層44の厚さは、例えば、4nm以上20nm以下である。
第3磁性層43がIrMnを含む場合、第3磁性層43の厚さは、例えば、4nm以上20nm以下である。
実施形態に係るセンサの製造工程において上記の第1処理及び第2処理により、第1膜10aの磁化と、第2膜10bの磁化と、の間の角度を制御できる。
反強磁性層の着磁温度は反強磁性材料の種類と厚さによって変化する。例えば、Ptを含む反強磁性層における着磁温度は、Irを含む反強磁性層における着磁温度よりも高い。例えば、同じ反強磁性材料の場合、厚い反強磁性層における着磁温度は、薄い反強磁性層における着磁温度よりも高くなる。
第3磁性層43の反強磁性材料と、第3磁性層43の反強磁性材料とが互いに異なる場合、第1処理及び第2処理により、第2磁性層20の磁化の向きと、第1膜10aの磁化の向きと、の間の角度を調節できる。例えば、センサにおける感度が制御できる。例えば、センサにおける応答の線形を制御できる。
例えば、第1処理における温度は、第3磁性層43の着磁温度及び第4磁性層44の着磁温度よりも高い。第2処理における温度は、第3磁性層43の着磁温度と、第4磁性層44の着磁温度と、の間である。例えば、第1処理の温度は320℃である。第2処理の温度は、150℃である。第1処理における外部磁場の方向は、第2処理における外部磁場の方向と交差する。
膜41は、例えば、Taを含む膜41の厚さは、1nm以上10nm以下である。膜42は、例えば、Ruを含む。膜42の厚さは、2nm以上10nm以下である。膜41及び膜42の合計の厚さは、例えば、4nm以上20nm以下である。
膜42は、例えば、六方最密充填(hexagonal close-packed:hcp)構造のRu層でもよい。膜42は、例えば、面心立方格子(face-centered cubic structure:fcc)構造のNiFe層、fcc構造のCu層、または、体心立方格子(body-centered cubic structure:bcc)構造のCr層でも良い。
第2磁性層20は、上記のように、第5膜20e、第6膜20f及び第7膜20gを含んでも良い。第6膜20fは、例えば、FeCoを含む。第6膜20fの厚さは、例えば、2nm以上4nm以下である。第7膜20gは、例えば、Ruを含む。第7膜20gの厚さは、例えば、0.7nm以上1nm以下である。第5膜20eは、例えば、CoFeBを含む。第5膜20eの厚さは、例えば、2nm以上4nm以下である。
第2磁性層20は、1つの磁性膜でも良い。この場合、第2磁性層20は、例えば、Co、FeおよびNiよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第2磁性層20は、例えば、CoFe100−x合金層(0原子%≦x≦100原子%)である。または、第2磁性層20は、NiFe100−x合金層(0原子%≦x100原子%)であっても良い。これらの材料には、非磁性元素が添加されても良い。第2磁性層20の厚さは、例えば、1.5nm以上5nm以下である。
第1中間層30は、例えば、MgO、Al、TiO、ZnO及びGa−Oよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1中間層30の厚さは、例えば、0.6nm以上5nm以下である。
第1電極58a及び第2電極58bの少なくともいずれかは、例えば、アルミニウム(Al)、アルミニウム銅合金(Al−Cu)、銅(Cu)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、および金(Au)よりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1電極58a及び第2電極58bの少なくともいずれかは、例えば、TaMo、Ti及びTiNよりなる群から選択された少なくとも1つを含んでも良い。
実施形態において、複数の検知素子が設けられても良い。
図11(a)〜図11(d)は、実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図11(a)は、斜視図である。図11(b)は、図11(a)のA1−A2線断面図である。図11(c)は、図11(a)の矢印ARから見た平面図である。図11(d)は、センサの一部を例示する断面図である。
図11(a)に示すように、実施形態に係るセンサ130は、膜部70dと、第1検知素子51と、第2検知素子52と、を含む。
第1検知素子51及び第2検知素子52は、膜部70dに固定されている。この例では、第1検知素子51は、膜部70dの第1位置(第1領域)に固定されている。第2検知素子52は、膜部70dの第2位置(第2領域)に固定されている。
この例では、複数の第1検知素子51、及び、複数の第2検知素子52が設けられる。この例では、複数の第1検知素子51は、X軸方向に沿って並ぶ。この例では、複数の第2検知素子52は、X軸方向に沿って並ぶ。例えば、複数の第1検知素子51は、互いに直列に接続される。例えば、複数の第2検知素子52は、互いに直列に接続される。実施形態において、第1検知素子51の数は、任意である。第2検知素子52の数は、任意である。
膜部70dは、支持部70sに保持される。膜部70dは、外縁70rを有する。支持部70sは、外縁70rを保持する。例えば、膜部70d及び支持部70sとなる基板が設けられる。基板は、例えば、シリコン基板である。基板の一部が除去され、基板に空洞70hが設けられる(図11(b)参照)。基板のうちの薄い部分が膜部70dとなる。基板のうちの厚い部分が支持部70sとなる。
図11(b)に示すように、第1検知素子51は、第1磁性膜11aと、第1対向磁性膜11bと、第1中間膜11cと、を含む。第1中間膜11cは、第1磁性膜11aと第1対向磁性膜11bとの間に設けられる。第2検知素子52は、第2磁性膜12aと、第2対向磁性膜12bと、第2中間膜12cと、を含む。第2中間膜12cは、第2磁性膜12aと第2対向磁性膜12bとの間に設けられる。
第1磁性膜11a及び第2磁性膜12aは、例えば、第1磁性層10に対応する。第1対向磁性膜11b及び第2対向磁性膜12bは、例えば、第2磁性層20に対応する。第1中間膜11c及び第2中間膜12cは、例えば、第1中間層30に対応する。
図11(b)に例示するように、例えば、第1電極58a及び第2電極58bが設けられる。例えば、第1電極58aと第2電極58bとの間に、第1磁性膜11a、第1対向磁性膜11b及び第1中間膜11cが配置される。
図11(d)に例示するように、例えば、第3電極58c及び第4電極58dが設けられる。例えば、第3電極58cと第4電極58dとの間に、第2磁性膜12a、第2対向磁性膜12b及び第2中間膜12cが配置される。
図11(b)に例示するように、この例では、第1電極58aと膜部70dとの間に絶縁層58iが設けられている。絶縁層58iは、例えば、第1電極58aと第2電極58bとの間にも設けられる。絶縁層58iは、例えば、第3電極58cと第4電極58dとの間にも設けられる。絶縁層58iにより、電極どうしの電気的な絶縁が得られる。
図11(c)に示すように、センサ130は、処理部68(例えば処理回路)をさらに含んでも良い。処理部68は、第1検知素子51及び第2検知素子52と電気的に接続される。例えば、処理部68は、第1電極58a、第2電極58b、第3電極58c及び第4電極58dと電気的に接続される。処理部68は、第1検知素子51から得られる信号に応じた信号を出力する。処理部68は、第2検知素子52から得られる信号に応じた信号を出力する。処理部68は、検知素子に生じる電気抵抗の変化に対応する信号を出力する。
図11(c)に示すように、この例では、膜部70d(外縁70r)は、実質的に多角形(四角形、具体的には長方形)である。膜部70dの外縁70rは、第1辺70s1と、第2辺70s2と、第3辺70s3と、第4辺70s4と、を含む。
膜部70d(外縁70r)には、種々の形状が適用できる。膜部70d(外縁70r)は、例えば、略真円状でも良く、偏平円状(楕円状を含む)でも良く、略正方形状でも良く、長方形状でも良い。例えば、膜部70d(外縁70r)が略正方形状または略長方形状の場合は、4隅の部分(コーナ部)は、曲線状でも良い。
第1辺70s1は、第1方向(この例では、X軸方向)に延びる。第2辺70s2は、第2方向において第1辺70s1と離間する。第2方向は、第1方向と交差する。この例では、第2方向は、Y軸方向である。第2辺70sは、第1方向(X軸方向)に延びる。第3辺70s3は、第2方向(Y軸方向)に延びる。第4辺70s4は、第1方向(X軸方向)において第3辺70s3と離間し、第2方向(Y軸方向)に延びる。
この例では、第3辺70s3と第4辺70s4との間の第1方向に沿った距離は、第1辺70s1と第2辺70s2との間の第2方向に沿った距離よりも長い。膜部70dは、実質的に長方形であり、第1辺70s1及び第2辺70s2は、長辺である。第3辺70s3及び第4辺70s4は、短辺である。
膜部70dに応力が加わったときに、膜部70dの外縁70rの近傍において、大きな歪(異方性歪)が生じる。検知素子を膜部70dの外縁70rの近傍に配置することで、大きな歪が検知素子に加わり、高い感度が得られる。
この例では、複数の第1検知素子51は、第1辺70s1に沿って並ぶ。複数の第2検知素子52は、第2辺70s2に沿って並ぶ。
複数の検知素子を直列に接続することで、SN比を改善することができる。実施形態において、圧力が印加されたときに同じ極性の電気信号が得られる複数の検知素子を配置することができる。これにより、SN比が向上する。
実施形態は、電子機器を含んでも良い。電子機器は、例えば、上記の実施形態に係るセンサ及びその変形のセンサを含む。電子機器は、例えば、情報端末を含む。情報端末は、レコーダなどを含む。電子機器は、マイクロフォン、血圧センサ、タッチパネルなどを含む。
図12は、実施形態に係る電子機器を例示する模式図である。
図12に示すように、本実施形態に係る電子機器750は、例えば、情報端末710である。情報端末710には、例えば、マイクロフォン610が設けられる。
マイクロフォン610は、例えば、センサ310を含む。膜部70dは、例えば、情報端末710の表示部620が設けられた面に対して実質的に平行である。膜70dの配置は、任意である。センサ310には、上記の実施形態に関して説明した任意のセンサが適用される。
図13(a)及び図13(b)は、実施形態に係る電子機器を例示する模式的断面図である。
図13(a)及び図13(b)に示すように、電子機器750(例えば、マイクロフォン370(音響マイクロフォン))は、筐体360と、カバー362と、センサ310と、を含む。筐体360は、例えば、基板361(例えばプリント基板)と、カバー362と、を含む。基板361は、例えばアンプなどの回路を含む。
筐体360(基板361及びカバー362の少なくともいずれか)には、アコースティックホール325が設けられる。図33(b)に示す例においては、アコースティックホール325は、カバー362に設けられている。図33(b)に示す例においては、アコースティックホール325は、基板361に設けられている。音329は、アコースティックホール325を通って、カバー362の内部に進入する。マイクロフォン370は、音圧に対して感応する。
例えば、センサ310を基板361の上に置き、電気信号線(図示しない)を設ける。センサ310を覆うように、カバー362が設けられる。センサ310の周りに筐体360が設けられる。センサ310の少なくとも一部は、筐体360の中に設けられる。例えば、第1検知素子51及び膜部70dは、基板361とカバー362との間に設けられる。例えば、センサ310は、基板361とカバー362との間に設けられる。
図14(a)及び図14(b)は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。
これらの図の例では、電子機器750は、血圧センサ330である。図14(a)は、ヒトの動脈血管の上の皮膚を例示する模式的平面図である。図14(b)は、図14(a)のH1−H2線断面図である。
血圧センサ330においては、センサとしてセンサ310が用いられている。センサ310が動脈血管331の上の皮膚333に接触される。これにより、血圧センサ330は、連続的に血圧測定を行うことができる。
図15は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。
この図の例では、電子機器750は、タッチパネル340である。タッチパネル340において、センサ310が、ディスプレイの内部及びディスプレイの外部の少なくともいずれかに設けられる。
例えば、タッチパネル340は、複数の第1配線346と、複数の第2配線347と、複数のセンサ310と、制御回路341と、を含む。
この例では、複数の第1配線346は、Y軸方向に沿って並ぶ。複数の第1配線346のそれぞれは、X軸方向に沿って延びる。複数の第2配線347は、X軸方向に沿って並ぶ。複数の第2配線347のそれぞれは、Y軸方向に沿って延びる。
複数のセンサ310の1つは、複数の第1配線346と複数の第2配線347との交差部に設けられる。センサ310の1つは、検知のための検知要素Esの1つとなる。交差部は、第1配線346と第2配線347とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。
複数のセンサ310の1つの一端E1は、複数の第1配線346の1つと接続される。複数のセンサ310の1つの他端E2は、複数の第2配線347の1つと接続される。
制御回路341は、複数の第1配線346及び複数の第2配線347と接続される。例えば、制御回路341は、複数の第1配線346と接続された第1配線用回路346dと、複数の第2配線347と接続された第2配線用回路347dと、第1配線用回路346d及び第2配線用回路347dと接続された制御信号回路345と、を含む。
実施形態によれば、感度を向上できるセンサを用いた電子機器が提供できる。
実施形態は、以下の構成(技術案)を含んでも良い。
(構成1)
変形可能な膜部と、
前記膜部に設けられた第1検知素子と、
を備え、
前記第1検知素子は、
第1磁性層と、
第2磁性層と、
前記第1磁性層と前記第2磁性層との間に設けられ非磁性の第1中間層と、
を含み、
前記第1磁性層は、
Fe及びCoを含む第1膜と、
Fe及びCoを含む第2膜と、
前記第1膜と前記第2膜との間に設けられ、Cu、Au、Ru、Ag、Pt、Pd、Ir、Rh、Re及びOsよりなる群から選択された少なくとも1つを含む第3膜と、
前記第3膜と前記第2膜との間に設けられ、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、Hf、Ta及びWよりなる群から選択された少なくとも1つを含む第4膜と、
を含む、センサ。
(構成2)
前記第1検知素子の電気抵抗は、前記膜部の変形に応じて変化する、構成1記載のセンサ。
(構成3)
前記第1磁性層のX線回折において、角度2θが43度以上45度以下の範囲における第1ピーク強度は、前記角度2θが40度以上42度以下の範囲における第2ピーク強度の1.5倍未満である、構成1または2に記載のセンサ。
(構成4)
前記第1ピーク強度は、前記第2ピーク強度の1.3倍以下である、構成3記載のセンサ。
(構成5)
前記第1磁性層のX線回折において、角度2θが43度以上47度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との第1差は、前記角度2θが40度以上42度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との第2差の1.5倍未満である、構成1または2に記載のセンサ。
(構成6)
前記第1差は、前記第2差の1.3倍以下である、構成記載のセンサ。
(構成7)
前記第3膜の厚さは、0.1nm以上2nm以下である、構成1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成8)
前記第4膜の厚さは、0.1nm以上2nm以下である、構成1〜7のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成9)
前記第4膜は、前記第2膜と接した、構成1〜8のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成10)
前記第3膜は、前記第1膜と接した、構成1〜9のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成11)
前記第3膜は、前記第4膜と接した、構成1〜10のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成12)
前記第1膜におけるCoの組成比は、20atm%以上80atm%以下である、構成1〜11のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成13)
前記第2膜は、Bをさらに含む、構成1〜12のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成14)
前記第1磁性層の磁歪定数は、1×10−5以上である、構成1〜13のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成15)
前記第1磁性層の保磁力は、80Oe以下である、構成1〜14のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成16)
前記第2磁性層の磁化は、前記第2膜から前記第1膜への第1方向と交差した、構成1〜15のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成17)
前記第2磁性層の磁化の向きは、前記第1磁性層の磁化の向きよりも変化し難い、構成1〜16のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成18)
Mnを含む第3磁性層と、
Mnを含む第4磁性層と、
をさらに備え、
前記第2磁性層は、前記第3磁性層と前記第1中間層との間に設けられ、
前記第1磁性層は、前記第4磁性層と前記第1中間層との間に設けられた、構成1〜17のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成19)
前記第3磁性層の厚さと、前記第4磁性層の厚さと、の差は、3nm以上である、構成18記載のセンサ。
(構成20)
前記第1磁性層と前記第4磁性層との間に設けれ非磁性の第2中間層をさらに備え、
前記第2中間層は、Cu、Au、Ru、Ag、Pt、Pd、Ir、Rh、Re及びOsよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成18または19に記載のセンサ。
(構成21)
構成1〜20のいずれか1つに記載のセンサを備えたマイクロフォン。
(構成22)
構成1〜20のいずれか1つに記載のセンサを備えた血圧センサ。
(構成23)
構成1〜20のいずれか1つに記載のセンサを備えたタッチパネル。
実施形態によれば、感度を向上できるセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルが提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる膜部、検知素子、磁性層、中間層、膜、電極、及び、処理部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…第1磁性層、 10a〜10d…第1〜第4膜、 11a…第1磁性膜、 11b…第2対向磁性膜、 11c…第1中間膜、 12a…第2磁性膜、 12b…第2対向磁性膜、 12c…第2中間膜、 20…第2磁性層、 20e〜20g…第5〜第7膜、 30…第1中間層、 32…第2中間層、 41、42…第1、第2膜、 43…第3磁性層、 44…第4磁性層、 45〜47…膜、 51、52…検知素子、 58a〜58d…第1〜第4電極、 58i…絶縁層、 68…処理部、 70d…膜部、 70h…空洞、 70r…外縁、 70s 支持部、 70s1〜70s4…第1〜第4辺、 110、111、120、121、130、310…センサ、 325…アコースティックホール、 329…音、 330…血圧センサ、 331…動脈血管、 333…皮膚、 340…タッチパネル、 341…制御回路、 345…制御信号回路、 346…第1配線、 346d…第1配線用回路、 347…第2配線、 347d…第2配線用回路、 360…筐体、 361…基板、 362…カバー、 370…マイクロフォン、 610…マイクロフォン、 620…表示部、 710…情報端末、 750…電子機器、 AR…矢印、 E1…一端、 E2…他端、 Es…検知要素、 H…外部磁場、 Hc…保磁力、 M…磁気モーメント、 S01〜S04…第1〜第4試料

Claims (22)

  1. 変形可能な膜部と、
    前記膜部に設けられた第1検知素子と、
    を備え、
    前記第1検知素子は、
    第1磁性層と、
    第2磁性層と、
    前記第1磁性層と前記第2磁性層との間に設けられ非磁性の第1中間層と、
    を含み、
    前記第1磁性層は、
    Fe及びCoを含む第1膜と、
    Fe及びCoを含む第2膜と、
    前記第1膜と前記第2膜との間に設けられ、Cu、Au、Ru、Ag、Pt、Pd、Ir、Rh、Re及びOsよりなる群から選択された少なくとも1つを含む第3膜と、
    前記第3膜と前記第2膜との間に設けられ、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、Hf、Ta及びWよりなる群から選択された少なくとも1つを含む第4膜と、
    を含む、センサ。
  2. 前記第1検知素子の電気抵抗は、前記膜部の変形に応じて変化する、請求項1記載のセンサ。
  3. 前記第1磁性層のX線回折において、角度2θが43度以上45度以下の範囲における第1ピーク強度は、前記角度2θが40度以上42度以下の範囲における第2ピーク強度の1.5倍未満である、請求項1または2に記載のセンサ。
  4. 前記第1ピーク強度は、前記第2ピーク強度の1.3倍以下である、請求項3記載のセンサ。
  5. 前記第1磁性層のX線回折において、角度2θが43度以上47度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との第1差は、前記角度2θが40度以上42度以下の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値との第2差の1.5倍未満である、請求項1または2に記載のセンサ。
  6. 前記第1差は、前記第2差の1.3倍以下である、請求項記載のセンサ。
  7. 前記第3膜の厚さは、0.1nm以上2nm以下である、請求項1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。
  8. 前記第4膜の厚さは、0.1nm以上2nm以下である、請求項1〜7のいずれか1つに記載のセンサ。
  9. 前記第4膜は、前記第2膜と接した、請求項1〜8のいずれか1つに記載のセンサ。
  10. 前記第3膜は、前記第1膜と接した、請求項1〜9のいずれか1つに記載のセンサ。
  11. 前記第3膜は、前記第4膜と接した、請求項1〜10のいずれか1つに記載のセンサ。
  12. 前記第1膜におけるCoの組成比は、20atm%以上80atm%以下である、請求項1〜11のいずれか1つに記載のセンサ。
  13. 前記第2膜は、Bをさらに含む、請求項1〜12のいずれか1つに記載のセンサ。
  14. 前記第1磁性層の磁歪定数は、1×10−5以上である、請求項1〜13のいずれか1つに記載のセンサ。
  15. 前記第1磁性層の保磁力は、80Oe以下である、請求項1〜14のいずれか1つに記載のセンサ。
  16. 前記第2磁性層の磁化は、前記第2膜から前記第1膜への第1方向と交差した、請求項1〜15のいずれか1つに記載のセンサ。
  17. Mnを含む第3磁性層と、
    Mnを含む第4磁性層と、
    をさらに備え、
    前記第2磁性層は、前記第3磁性層と前記第1中間層との間に設けられ、
    前記第1磁性層は、前記第4磁性層と前記第1中間層との間に設けられた、請求項1〜16のいずれか1つに記載のセンサ。
  18. 前記第3磁性層の厚さと、前記第4磁性層の厚さと、の差は、3nm以上である、請求項17記載のセンサ。
  19. 前記第1磁性層と前記第4磁性層との間に設けれ非磁性の第2中間層をさらに備え、
    前記第2中間層は、Cu、Au、Ru、Ag、Pt、Pd、Ir、Rh、Re及びOsよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、請求項17または18に記載のセンサ。
  20. 請求項1〜19のいずれか1つに記載のセンサを備えたマイクロフォン。
  21. 請求項1〜19のいずれか1つに記載のセンサを備えた血圧センサ。
  22. 請求項1〜19のいずれか1つに記載のセンサを備えたタッチパネル。
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