JPH0191482A - 磁気抵抗効果膜 - Google Patents
磁気抵抗効果膜Info
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- JPH0191482A JPH0191482A JP62247825A JP24782587A JPH0191482A JP H0191482 A JPH0191482 A JP H0191482A JP 62247825 A JP62247825 A JP 62247825A JP 24782587 A JP24782587 A JP 24782587A JP H0191482 A JPH0191482 A JP H0191482A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は磁性薄膜に係り、特に再生型磁気ヘッドに好適
な磁気抵抗効果薄膜に関する。
な磁気抵抗効果薄膜に関する。
従来の磁気抵抗効果を使用した多チャンネル磁気ヘツド
は実公昭６１−１２５９１記載のように、磁気抵抗効果
を示すＮｉ−Ｆｅ膜を単層として使用していた。しかし
、多チャンネルのパーマロイ磁性膜の磁気特性の制御に
ついては配慮されておらず、チャンネルごとに磁気特性
がばらついていた。
は実公昭６１−１２５９１記載のように、磁気抵抗効果
を示すＮｉ−Ｆｅ膜を単層として使用していた。しかし
、多チャンネルのパーマロイ磁性膜の磁気特性の制御に
ついては配慮されておらず、チャンネルごとに磁気特性
がばらついていた。
本発明は多チャンネルの磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵
抗効果膜の磁気特性を制御することにある。パーマロイ
（Ｎ ｉ −Ｆ ｅ合金）薄膜と非磁性層を交互に積層
するとその保磁力が単層膜より低下し、パーマロイ膜の
磁気特性を制御することが可能なことは、クロウ著、ネ
ーチャー誌第１９４巻第１０３５頁（ｌ（、υ、Ｃ１ｏ
ｔｚ、 Ｎａｔｕｒｅ、 ｖｏｌ、 １９４（１９６２
）ｐｐ、１０３５）においても明らかにされており、パ
ーマロイ膜以外の磁性膜についても広く適用が検討され
ている。これは、磁壁のエネルギが多層化によって減少
するためと考えられている。しかし、磁気抵抗効果膜に
使用する場合、非磁性層は磁気抵抗効果を示さないので
、パーマロイ膜の磁気抵抗効果率が減少する。パーマロ
イ膜の磁気抵抗効果率を低下させないので磁気特性を改
善できれば、磁気抵抗効果型ヘッドの膜性制御法として
使用することができる。
抗効果膜の磁気特性を制御することにある。パーマロイ
（Ｎ ｉ −Ｆ ｅ合金）薄膜と非磁性層を交互に積層
するとその保磁力が単層膜より低下し、パーマロイ膜の
磁気特性を制御することが可能なことは、クロウ著、ネ
ーチャー誌第１９４巻第１０３５頁（ｌ（、υ、Ｃ１ｏ
ｔｚ、 Ｎａｔｕｒｅ、 ｖｏｌ、 １９４（１９６２
）ｐｐ、１０３５）においても明らかにされており、パ
ーマロイ膜以外の磁性膜についても広く適用が検討され
ている。これは、磁壁のエネルギが多層化によって減少
するためと考えられている。しかし、磁気抵抗効果膜に
使用する場合、非磁性層は磁気抵抗効果を示さないので
、パーマロイ膜の磁気抵抗効果率が減少する。パーマロ
イ膜の磁気抵抗効果率を低下させないので磁気特性を改
善できれば、磁気抵抗効果型ヘッドの膜性制御法として
使用することができる。
上記目的は、非磁性層を絶縁性の薄膜とし、かつ絶縁層
がこれを挾んでいるパーマロイ薄膜の磁壁エネルギを低
減する役割を果すとともに、電気的にはトンネル効果に
よって電気的散乱因子とならないようにすれば、磁気抵
抗効果率を低減させず保磁力の制御が可能となり、達成
される。
がこれを挾んでいるパーマロイ薄膜の磁壁エネルギを低
減する役割を果すとともに、電気的にはトンネル効果に
よって電気的散乱因子とならないようにすれば、磁気抵
抗効果率を低減させず保磁力の制御が可能となり、達成
される。
本発明では、非磁性膜をパーマロイの酸化膜とし、かつ
、これがトンネル電流効果で実効的に磁気抵抗効果を低
減させないような膜厚として、パーマロイ膜と上記酸化
膜を交互に積層するゆ トンネル効果によって実効的に
磁気抵抗効果率を低減させないようにするためには、多
層膜中の酸化膜に含まれる酸素原子の股垂直方向におけ
る濃度分布が矩形に近いことが必要である。これには、
少なくとも室温より低い温度で自然酸化すること、酸化
′８１Ｍ気の圧力等の調整が必要である。
、これがトンネル電流効果で実効的に磁気抵抗効果を低
減させないような膜厚として、パーマロイ膜と上記酸化
膜を交互に積層するゆ トンネル効果によって実効的に
磁気抵抗効果率を低減させないようにするためには、多
層膜中の酸化膜に含まれる酸素原子の股垂直方向におけ
る濃度分布が矩形に近いことが必要である。これには、
少なくとも室温より低い温度で自然酸化すること、酸化
′８１Ｍ気の圧力等の調整が必要である。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１
パーマロイ膜の磁歪がＯであるＮ ｉ −１，９ａ ｔ
％Ｆｓ合金を電子ビーム蒸着法で平坦なガラス基板上に
基板温度２００℃で２０ｎｍ蒸着し、次に基板を冷却し
て一５０℃とする。しかる後蒸着槽中に酸素ガスを導入
して当該パーマロイ膜の表面を酸化する。このときの酸
化膜の厚さは３ｎｍである。表面酸化後上述の蒸着と酸
化を繰り返して行ない、パーマロイとその酸化膜からな
る多層膜とする。パーマロイ層数を５とし、全体厚さが
１１００ｎとした膜とパーマロイｍ層で１１００ｎの膜
における保磁力は、後者が２．６００ 、前者は１．８
０ｅ であった。同様に全体層を一定にしながらパー
マロイ層の厚さを変えることによって、多層膜を作製し
た場合の層数と保磁力の変化を第１図に示した。層数増
大とともに当該多層膜の保磁力は低下する。一方、当該
パーマロイ膜の蒸気抵抗効果率は第２図のように層数の
少ないときにはｍ層膜とほとんど変らないが、ある層数
から急激に低下する。このときのパーマロイ層の厚さは
１２〜１３ｎｍである。
％Ｆｓ合金を電子ビーム蒸着法で平坦なガラス基板上に
基板温度２００℃で２０ｎｍ蒸着し、次に基板を冷却し
て一５０℃とする。しかる後蒸着槽中に酸素ガスを導入
して当該パーマロイ膜の表面を酸化する。このときの酸
化膜の厚さは３ｎｍである。表面酸化後上述の蒸着と酸
化を繰り返して行ない、パーマロイとその酸化膜からな
る多層膜とする。パーマロイ層数を５とし、全体厚さが
１１００ｎとした膜とパーマロイｍ層で１１００ｎの膜
における保磁力は、後者が２．６００ 、前者は１．８
０ｅ であった。同様に全体層を一定にしながらパー
マロイ層の厚さを変えることによって、多層膜を作製し
た場合の層数と保磁力の変化を第１図に示した。層数増
大とともに当該多層膜の保磁力は低下する。一方、当該
パーマロイ膜の蒸気抵抗効果率は第２図のように層数の
少ないときにはｍ層膜とほとんど変らないが、ある層数
から急激に低下する。このときのパーマロイ層の厚さは
１２〜１３ｎｍである。
第３図はパーマロイ層の厚さを１５ｎｍで一定とし、酸
化層の厚さを変えたものに、酸化膜の厚さが１．５ｎｍ
以下では保磁力低減効果が極めて少なく、１．５ｎｍ
以上になると保磁力低減効果が現われる。一方、磁気抵
抗効果率は酸化膜の厚さが４ｎｍ以上になると第４図で
示すように急激に低下する。これは、酸化膜の厚さが電
子のトンネル効果が不可能になる厚さに達するためとみ
られ、酸化膜の厚さとしては１．５〜４ｎｍ が適当で
ある。
化層の厚さを変えたものに、酸化膜の厚さが１．５ｎｍ
以下では保磁力低減効果が極めて少なく、１．５ｎｍ
以上になると保磁力低減効果が現われる。一方、磁気抵
抗効果率は酸化膜の厚さが４ｎｍ以上になると第４図で
示すように急激に低下する。これは、酸化膜の厚さが電
子のトンネル効果が不可能になる厚さに達するためとみ
られ、酸化膜の厚さとしては１．５〜４ｎｍ が適当で
ある。
第５図は第１図で示した多層膜においてパーマロイの酸
化温度を変えたときの多層膜中における酸化層の膜垂直
方向の酸素濃度分布の例で、１ｌＩ２化暎厚を３０ｎｍ
一定としても一５０℃で酸化したものは酸素濃度分布が
矩形に近いが、＋５０℃で酸化した場合には濃度分布が
かなりブロードになっている。両者とも保磁力の低減効
果は変らないが、磁気抵抗効果率は前者が２．８％、後
者が１．２ ％で、著しく異なる。これはパーマロイ層
中に酸素原子が拡散して固溶状態となり電子を散乱する
ためとみられ、酸素の分布はより矩形に近いことが望ま
しい。
化温度を変えたときの多層膜中における酸化層の膜垂直
方向の酸素濃度分布の例で、１ｌＩ２化暎厚を３０ｎｍ
一定としても一５０℃で酸化したものは酸素濃度分布が
矩形に近いが、＋５０℃で酸化した場合には濃度分布が
かなりブロードになっている。両者とも保磁力の低減効
果は変らないが、磁気抵抗効果率は前者が２．８％、後
者が１．２ ％で、著しく異なる。これはパーマロイ層
中に酸素原子が拡散して固溶状態となり電子を散乱する
ためとみられ、酸素の分布はより矩形に近いことが望ま
しい。
以上の効果は、パーマロイ膜が島状になるような薄い状
態では発揮されないので全体膜厚は２５ｎｍ以上が望ま
しく、また全体膜厚が１５０ｎｍ以上になるとパーマロ
イ蒸着中の酸素原子の拡散が大きくなって、多層化の効
果が急激に低下するので、１５０ｎｍ以下とすることが
望ましい。パーマロイ膜の組成は磁歪が零近傍であるＮ
ｉ −１９ａｔ％Ｆｅが最適だが、Ｆｅを１８−２２ａ
ｔ％含むパーマロイでも同様の効果が示さ才しる。
態では発揮されないので全体膜厚は２５ｎｍ以上が望ま
しく、また全体膜厚が１５０ｎｍ以上になるとパーマロ
イ蒸着中の酸素原子の拡散が大きくなって、多層化の効
果が急激に低下するので、１５０ｎｍ以下とすることが
望ましい。パーマロイ膜の組成は磁歪が零近傍であるＮ
ｉ −１９ａｔ％Ｆｅが最適だが、Ｆｅを１８−２２ａ
ｔ％含むパーマロイでも同様の効果が示さ才しる。
上記組成を外れると、酸化１漠とパーマロイＩｆＱの熱
膨張係数の差、等により内部応力が増大し、磁歪の影響
で特性の低下が起こる。従って、Ｆｅを１８−２２ａｔ
％含むパーマロイが本発明に使用するのに最適である。
膨張係数の差、等により内部応力が増大し、磁歪の影響
で特性の低下が起こる。従って、Ｆｅを１８−２２ａｔ
％含むパーマロイが本発明に使用するのに最適である。
本発明によれば、磁気抵抗効果率を低下させることなく
パーマロイ薄膜の磁気特性を制御できる効果がある。
パーマロイ薄膜の磁気特性を制御できる効果がある。
第１図はパーマロイと酸化層よりなる多層膜の層数と保
磁力との関係図、第２図は多層膜の層数と磁気抵抗効果
率を示す関係図、第３図は多層膜の酸化層の厚さと保磁
力を示す関係図、第４図は多層膜の酸化層の厚さと磁気
抵抗効果率を示す関゛−ヱーパ′
磁力との関係図、第２図は多層膜の層数と磁気抵抗効果
率を示す関係図、第３図は多層膜の酸化層の厚さと保磁
力を示す関係図、第４図は多層膜の酸化層の厚さと磁気
抵抗効果率を示す関゛−ヱーパ′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｆｅを１８−２２原子％含むＮｉ−Ｆｅ合金とその
酸化膜とを交互に積層してなることを特徴とする磁気抵
抗効果膜。 ２、酸化膜の厚さが１．５〜４ｎｍであることを特徴と
する第１項記載の磁気抵抗効果膜。 ３、全体厚が２５〜１５０ｎｍであることを特徴とする
第１項および第２項記載の磁気抵抗効果膜。 ４、酸化膜を含む多層膜の膜に垂直方向の酸素原子分布
が矩形波状であることを特徴とする第１項および第２項
記載の磁気抵抗効果膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62247825A JPH0191482A (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 磁気抵抗効果膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62247825A JPH0191482A (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 磁気抵抗効果膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0191482A true JPH0191482A (ja) | 1989-04-11 |
Family
ID=17169226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62247825A Pending JPH0191482A (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 磁気抵抗効果膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0191482A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0814519A2 (en) * | 1996-06-17 | 1997-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive effect device, process for fabricating the same, and magnetic head produced using the same |
| US6624986B2 (en) | 2001-03-08 | 2003-09-23 | International Business Machines Corporation | Free layer structure for a spin valve sensor with a specular reflecting layer composed of ferromagnetic oxide |
| JP2010515252A (ja) * | 2006-12-26 | 2010-05-06 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 磁性多層膜素子、このような素子の製造方法、このような素子を用いた磁界センサー、磁気メモリ及び論理ゲート |
-
1987
- 1987-10-02 JP JP62247825A patent/JPH0191482A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0814519A2 (en) * | 1996-06-17 | 1997-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive effect device, process for fabricating the same, and magnetic head produced using the same |
| EP0814519A3 (en) * | 1996-06-17 | 1998-01-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive effect device, process for fabricating the same, and magnetic head produced using the same |
| US5862021A (en) * | 1996-06-17 | 1999-01-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive effect device utilizing an oxide layer adjacent one of the magnetic layers |
| US6624986B2 (en) | 2001-03-08 | 2003-09-23 | International Business Machines Corporation | Free layer structure for a spin valve sensor with a specular reflecting layer composed of ferromagnetic oxide |
| JP2010515252A (ja) * | 2006-12-26 | 2010-05-06 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 磁性多層膜素子、このような素子の製造方法、このような素子を用いた磁界センサー、磁気メモリ及び論理ゲート |
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