JPH04103013A - 強磁性トンネル効果素子 - Google Patents
強磁性トンネル効果素子Info
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- JPH04103013A JPH04103013A JP2218894A JP21889490A JPH04103013A JP H04103013 A JPH04103013 A JP H04103013A JP 2218894 A JP2218894 A JP 2218894A JP 21889490 A JP21889490 A JP 21889490A JP H04103013 A JPH04103013 A JP H04103013A
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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)
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〕
本発明は高い熱安定性を有する強磁性トンネル効果膜に
関し、特に磁気ディスク装置などに用いる再生用磁気ヘ
ッドに適した磁気抵抗効果素子に関する。
関し、特に磁気ディスク装置などに用いる再生用磁気ヘ
ッドに適した磁気抵抗効果素子に関する。
高密度磁気記録における再生用磁気ヘッドとして、磁気
抵抗効果を用いた磁気ヘッドの研究が進められている。
抵抗効果を用いた磁気ヘッドの研究が進められている。
現在、磁気抵抗効果材料としては、Ｎ ｉ −２０ａ
ｔ％Ｆｅ合金薄膜が用いられている。
ｔ％Ｆｅ合金薄膜が用いられている。
しかし、Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金薄膜を用いた磁気抵
抗効果素子は、バルクハウゼンノイズなどのノイズを示
すことが多く、他の磁気抵抗効果材料の研究も進められ
ている。最近、末澤（Ｙ。
抗効果素子は、バルクハウゼンノイズなどのノイズを示
すことが多く、他の磁気抵抗効果材料の研究も進められ
ている。最近、末澤（Ｙ。
５ｕｅｚａｔｙａ）らによるプロシーデインゲス・オン
・ザ・インターナショナル・シンポジウム・オン・フィ
ジックス・オン・マグネティック・マテリアルズ、３０
３〜３０６ページ、１９８７年、（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓ
ｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３０３−３０６ペ
ージ）に記載の「エフェクト・オン・スピンデイペンデ
ント・トンネリング・オン・ザ・マグネティック・プロ
パティーズ・オン・マルティレイヤード・フェロマグネ
ティック・ジイン・フィルムス（Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
Ｓｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔＴｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ Ｆｅｒｒ
ｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｈ１ｎ Ｆｉｌｍｓ） Ｊのよ
うに、強磁性トンネル効果を示すＮ ｉ ／ Ｎ ｉ
Ｏ／Ｃｏ多層膜が報告されている。この多層膜の抵抗変
化率は、室温で、１％程度である。
・ザ・インターナショナル・シンポジウム・オン・フィ
ジックス・オン・マグネティック・マテリアルズ、３０
３〜３０６ページ、１９８７年、（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓ
ｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３０３−３０６ペ
ージ）に記載の「エフェクト・オン・スピンデイペンデ
ント・トンネリング・オン・ザ・マグネティック・プロ
パティーズ・オン・マルティレイヤード・フェロマグネ
ティック・ジイン・フィルムス（Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
Ｓｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔＴｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ Ｆｅｒｒ
ｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｈ１ｎ Ｆｉｌｍｓ） Ｊのよ
うに、強磁性トンネル効果を示すＮ ｉ ／ Ｎ ｉ
Ｏ／Ｃｏ多層膜が報告されている。この多層膜の抵抗変
化率は、室温で、１％程度である。
また、ジェー・シー・スロンチェフスキー（Ｊ。
Ｃ，Ｓｌｏｎｃｚｅｗｓｋｉ）によるフィジカル・レビ
ュー、ビー３９巻、６９９５ページ、１９８９年、（Ｐ
ｈｙｓ。
ュー、ビー３９巻、６９９５ページ、１９８９年、（Ｐ
ｈｙｓ。
Ｒｅｖ、Ｂ３９巻、６９９５ページ）、に記載の「コン
ダクタンス・アンド・エクスチェインジ・カップリング
・オン・トウー・フェロマグネッッ・セパレイティラド
・パイ・ア・トンネリング・バリアー（Ｃｏｎｄｕｃｔ
ａｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃｏｕｐｌｉｎ
ｇ ｏｆＴｗｏ Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｓ ５ｅｐａ
ｒａｔｅｄ ｂｙ ａ ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＢａｒｒｉ
ｅｒ） Ｊのように、Ｆｅ／Ｃ／Ｆｅ多層膜の強磁性ト
ンネル効果が報告されている。
ダクタンス・アンド・エクスチェインジ・カップリング
・オン・トウー・フェロマグネッッ・セパレイティラド
・パイ・ア・トンネリング・バリアー（Ｃｏｎｄｕｃｔ
ａｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃｏｕｐｌｉｎ
ｇ ｏｆＴｗｏ Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｓ ５ｅｐａ
ｒａｔｅｄ ｂｙ ａ ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＢａｒｒｉ
ｅｒ） Ｊのように、Ｆｅ／Ｃ／Ｆｅ多層膜の強磁性ト
ンネル効果が報告されている。
上記Ｎ ｉ ／ Ｎ ｉ Ｏ／ Ｃｏ多層膜では、末澤
（Ｙ。
（Ｙ。
５ｕｅｚａｗａ）らによるプロシーデインゲス・オン・
ザ・インターナショナル・シンポジウム・オン・フィジ
ックス・オン・マグネティック°マテリアルズ、３０３
〜３０６ページ、１９８７年、（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙ
ｍｐｏｓｉｕ＋ｎｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３
０ ３ −３０６ページ）に記載の「エフェクト・オン
・スピンデイペンデント・トンネリング・オン・ザ・マ
グネティック・プロパティーズ・オン・マルティレイヤ
ード・フェロマグネティック・ジイン・フィルムス（Ｅ
ｆｆｅｃｔ ｏｆ ５ｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔ
ｕｎｎｅｌｉｎｇｏｎ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐ
ｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ
Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ 丁ｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ）
Ｊのように、異なる保磁力を持つＮｉ層と００層の間
にＮｉ０層を形成している。このような多層膜において
電気抵抗の変化する原因は以下のように考えられる。Ｎ
ｉ層と００層の保磁力が異なるため、磁界の大きさを変
化させた場合、ある磁界のところで、片方の層の磁化の
向きが磁界の向きに変化する。しかし。
ザ・インターナショナル・シンポジウム・オン・フィジ
ックス・オン・マグネティック°マテリアルズ、３０３
〜３０６ページ、１９８７年、（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙ
ｍｐｏｓｉｕ＋ｎｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３
０ ３ −３０６ページ）に記載の「エフェクト・オン
・スピンデイペンデント・トンネリング・オン・ザ・マ
グネティック・プロパティーズ・オン・マルティレイヤ
ード・フェロマグネティック・ジイン・フィルムス（Ｅ
ｆｆｅｃｔ ｏｆ ５ｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔ
ｕｎｎｅｌｉｎｇｏｎ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐ
ｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ
Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ 丁ｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ）
Ｊのように、異なる保磁力を持つＮｉ層と００層の間
にＮｉ０層を形成している。このような多層膜において
電気抵抗の変化する原因は以下のように考えられる。Ｎ
ｉ層と００層の保磁力が異なるため、磁界の大きさを変
化させた場合、ある磁界のところで、片方の層の磁化の
向きが磁界の向きに変化する。しかし。
他方の層の保磁力は磁界よりも大きいため、その層の磁
化の向きは変化しない。さらに、磁界が大きくなり、両
方の保磁力よりも大きくなった時、残りの層の磁化の向
きも変化し、両層の磁化の向きは平行になる。すなわち
、両層の保磁力の間の大きさの磁界では、両層の磁界の
向きは、互いに、反平行である。また、この磁界の範囲
以外では、磁化の向きは平行である。Ｎｉ０層をトンネ
ル電流が流れる場合、上記磁性層の磁化の向きが、互い
に、反平行である時より、磁化の向きが平行である時の
方が、コンダクタンスは高い。このため、磁界の大きさ
によって、素子の電気抵抗が変化するものと考えられる
。
化の向きは変化しない。さらに、磁界が大きくなり、両
方の保磁力よりも大きくなった時、残りの層の磁化の向
きも変化し、両層の磁化の向きは平行になる。すなわち
、両層の保磁力の間の大きさの磁界では、両層の磁界の
向きは、互いに、反平行である。また、この磁界の範囲
以外では、磁化の向きは平行である。Ｎｉ０層をトンネ
ル電流が流れる場合、上記磁性層の磁化の向きが、互い
に、反平行である時より、磁化の向きが平行である時の
方が、コンダクタンスは高い。このため、磁界の大きさ
によって、素子の電気抵抗が変化するものと考えられる
。
上記のような、強磁性トンネル膜を磁気ヘッドへ適用す
る場合を考えた場合、強磁性トンネル膜は、磁気ヘッド
作製プロセスを通過しても、特性が劣化しないことが必
要である。磁気ヘッド作製プロセスには、加熱工程を含
むことが多い。しかし、Ｆ ｅ ／ Ｃ／ Ｆ ｅ多層
膜を３００℃以上に加熱すると、ＣがＦｅ層中に拡散し
、中間層として存在しなくなるため、特性が劣化する。
る場合を考えた場合、強磁性トンネル膜は、磁気ヘッド
作製プロセスを通過しても、特性が劣化しないことが必
要である。磁気ヘッド作製プロセスには、加熱工程を含
むことが多い。しかし、Ｆ ｅ ／ Ｃ／ Ｆ ｅ多層
膜を３００℃以上に加熱すると、ＣがＦｅ層中に拡散し
、中間層として存在しなくなるため、特性が劣化する。
また、Ｎ ｘ Ｏ＋ Ａ ２２０３等の酸化物中間層を
用いると、磁性層との界面で、その界面エネルギーが高
くなる。界面エネルギーが高いと、界面での原子数を減
らそうとするため、中間層および磁性層に原子空孔など
の欠陥が生じ、中容らによるジャーナル・オン・アップ
ライド・フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ。
用いると、磁性層との界面で、その界面エネルギーが高
くなる。界面エネルギーが高いと、界面での原子数を減
らそうとするため、中間層および磁性層に原子空孔など
の欠陥が生じ、中容らによるジャーナル・オン・アップ
ライド・フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、） 、 ６６巻、４３３８ページ、１９８９
年、に記載のチェインジズ・イン・ソフト・マグネティ
ック°ブロパテイーズ°オン・アイアン・マルティレイ
ヤード・フィルムス・デユー・トウー・ラティス・ミス
マッチズ・ビトウィーン・アイアン・アンド・インター
ミゾイエイト・レイヤーズ（Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ５
ｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏ
ｆ ＦｅＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ Ｆｉｌｍｓ
ｄｕｅ ｔｏ Ｌａｔｔｉｃｅ Ｍｉｓｍａｔｃ
ｈｅｓｂｅｔｔ＋＋ｅｅｎ Ｆｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒ
ｍｅｄｊａｔｅ Ｌａｙｅｒｓ）のように、軟磁気特性
の劣化を引き起こす場合がある。
年、に記載のチェインジズ・イン・ソフト・マグネティ
ック°ブロパテイーズ°オン・アイアン・マルティレイ
ヤード・フィルムス・デユー・トウー・ラティス・ミス
マッチズ・ビトウィーン・アイアン・アンド・インター
ミゾイエイト・レイヤーズ（Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ５
ｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏ
ｆ ＦｅＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ Ｆｉｌｍｓ
ｄｕｅ ｔｏ Ｌａｔｔｉｃｅ Ｍｉｓｍａｔｃ
ｈｅｓｂｅｔｔ＋＋ｅｅｎ Ｆｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒ
ｍｅｄｊａｔｅ Ｌａｙｅｒｓ）のように、軟磁気特性
の劣化を引き起こす場合がある。
本発明の目的は、上述の強磁性トンネル膜を磁気ヘッド
に適用する時の問題を解消し、高い耐熱性を有する強磁
性トンネル素子を提供することにある。
に適用する時の問題を解消し、高い耐熱性を有する強磁
性トンネル素子を提供することにある。
本発明者等は１強磁性トンネル効果を示す多層膜につい
て鋭意研究を重ねた結果、炭化物、硼化物、窒化物、リ
ン化物、ＩＩＩｂ−Ｖｂ族元素からなる化合物の中から
選ばれる１種以上の物質を中間層とすることにより、磁
性層の軟磁気特性を劣化させず、また、磁気ヘッド作製
工程における加熱工程を通しても、特性の劣化のない強
磁性トンネル素子が得られることを明らかにし、本発明
を完成するに至った。
て鋭意研究を重ねた結果、炭化物、硼化物、窒化物、リ
ン化物、ＩＩＩｂ−Ｖｂ族元素からなる化合物の中から
選ばれる１種以上の物質を中間層とすることにより、磁
性層の軟磁気特性を劣化させず、また、磁気ヘッド作製
工程における加熱工程を通しても、特性の劣化のない強
磁性トンネル素子が得られることを明らかにし、本発明
を完成するに至った。
すなわち、Ｎｉｐ、ＡＱ、Ｏ，等の酸化物中間層を用い
ると、磁性層との界面で、その界面エネルギーが高くな
る。界面エネルギーが高いと、界面での原子数を減らそ
うとするため、中間層および磁性層に原子空孔などの欠
陥が生じ、中容らによるジャーナル・オン・アップライ
ド・フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、）
、６６巻、４３３８ページ、１９８９年、に記載のチェ
インジズ・イン・ソフト・マグネティック・プロパティ
ーズ・オン・アイアン・マルテイレイヤード・フィルム
ス・デユー・トウー・ラティス・ミスマッチズ・ビトウ
イーン・アイアン・アンド・インターミゾイエイト・レ
イヤーズ（Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ５ｏｆｔ Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｆｅ Ｍｕｌｔ
ｉｌａｙｅｒｅｄ Ｆｉｌｍｓ ｄｕｅ ｔ。
ると、磁性層との界面で、その界面エネルギーが高くな
る。界面エネルギーが高いと、界面での原子数を減らそ
うとするため、中間層および磁性層に原子空孔などの欠
陥が生じ、中容らによるジャーナル・オン・アップライ
ド・フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、）
、６６巻、４３３８ページ、１９８９年、に記載のチェ
インジズ・イン・ソフト・マグネティック・プロパティ
ーズ・オン・アイアン・マルテイレイヤード・フィルム
ス・デユー・トウー・ラティス・ミスマッチズ・ビトウ
イーン・アイアン・アンド・インターミゾイエイト・レ
イヤーズ（Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ５ｏｆｔ Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｆｅ Ｍｕｌｔ
ｉｌａｙｅｒｅｄ Ｆｉｌｍｓ ｄｕｅ ｔ。
Ｌａｔｔｉｃｅ Ｍｉｓｍａｔｃｈｅｓ ｂｅｔｔ＋＋
ｅｅｎ Ｆｅ ａｎｄＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｌａ
ｙｅｒｓ）のように、軟磁気特性の劣化を引き起こす場
合がある。これに対し、炭化物。
ｅｅｎ Ｆｅ ａｎｄＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｌａ
ｙｅｒｓ）のように、軟磁気特性の劣化を引き起こす場
合がある。これに対し、炭化物。
硼化物、窒化物、リン化物、ｍｂ−ｖｂ族元素からなる
化合物中間層は磁性層との界面エネルギーが低い、この
ため、界面での原子数は多くても良いことになり、磁性
層に欠陥を生じない、また、化合物中間層は、その融点
が高く、磁気ヘッド作製における加熱工程を通しても、
中間層の元素が磁性層中に拡散せず、強磁性トンネル効
果の劣化がない。なお、中間層を用いてトンネル接合を
形成するため、中間層は、絶縁物か、あるいは、半導体
以上の電気抵抗を示すことが必要である。
化合物中間層は磁性層との界面エネルギーが低い、この
ため、界面での原子数は多くても良いことになり、磁性
層に欠陥を生じない、また、化合物中間層は、その融点
が高く、磁気ヘッド作製における加熱工程を通しても、
中間層の元素が磁性層中に拡散せず、強磁性トンネル効
果の劣化がない。なお、中間層を用いてトンネル接合を
形成するため、中間層は、絶縁物か、あるいは、半導体
以上の電気抵抗を示すことが必要である。
上述のように、炭化物、硼化物、窒化物、リン化物、Ｉ
ＩＩｂ−Ｖｂ族元素からなる化合物中間層は磁性層との
界面エネルギーが低く、磁性層に欠陥を生じない。また
、化合物中間層は、その融点が高く、磁気ヘッド作製に
おける加熱工程を通しても、中間層の元素が磁性層中に
拡散せず、強磁性トンネル効果の劣化がない。
ＩＩｂ−Ｖｂ族元素からなる化合物中間層は磁性層との
界面エネルギーが低く、磁性層に欠陥を生じない。また
、化合物中間層は、その融点が高く、磁気ヘッド作製に
おける加熱工程を通しても、中間層の元素が磁性層中に
拡散せず、強磁性トンネル効果の劣化がない。
以下に本発明の一実施例を挙げ、図表を参照しながらさ
らに具体的に説明する６ ［実施例１］ 強磁性トンネル効果素子の作製にはイオンビーム・スパ
ッタリング装置を用いた。スパッタリングは以下の条件
で行った。
らに具体的に説明する６ ［実施例１］ 強磁性トンネル効果素子の作製にはイオンビーム・スパ
ッタリング装置を用いた。スパッタリングは以下の条件
で行った。
イオンガス・・・Ａｒ
装置内Ａｒガス圧力・・・２．５Ｘ１０−”Ｐａ蒸着用
イオンガン加速電圧・・・１２００Ｖ蒸着用イオンガン
イオン電流・・・１２０ｍＡターゲット基板間距離・・
・１２７ｍｍ基板にはコーニング社製７０５９ガラスを
用いた。
イオンガン加速電圧・・・１２００Ｖ蒸着用イオンガン
イオン電流・・・１２０ｍＡターゲット基板間距離・・
・１２７ｍｍ基板にはコーニング社製７０５９ガラスを
用いた。
第１図に、本発明の強磁性トンネル効果素子の一例を示
す。本実施例における強磁性トンネル効果素子は基板上
に、膜厚１１００ｎのＣｕからなる下部電極１１．膜厚
１１００ｎのＦｅ−１，７ａｔ％Ｒｕ合金からなる下部
磁性層１２．膜厚１０ｎｍのＢＮからなる中間層１３．
膜厚１１００ｎのＦｅ−２，Ｏａｔ％Ｃ合金からなる上
部磁性層１４．膜厚１１００ｎのＣｕからなる上部電極
１５を順に形成したものである。それぞれの層の加工は
、イオンミリング法を用いた。
す。本実施例における強磁性トンネル効果素子は基板上
に、膜厚１１００ｎのＣｕからなる下部電極１１．膜厚
１１００ｎのＦｅ−１，７ａｔ％Ｒｕ合金からなる下部
磁性層１２．膜厚１０ｎｍのＢＮからなる中間層１３．
膜厚１１００ｎのＦｅ−２，Ｏａｔ％Ｃ合金からなる上
部磁性層１４．膜厚１１００ｎのＣｕからなる上部電極
１５を順に形成したものである。それぞれの層の加工は
、イオンミリング法を用いた。
上記強磁性トンネル効果素子の磁界による電気抵抗変化
を４．２ Ｋの温度で測定した。上部電極１５および下
部電極１１の間に電流を流し、電極間の電圧を測定する
ことによって電気抵抗の変化を測定した。
を４．２ Ｋの温度で測定した。上部電極１５および下
部電極１１の間に電流を流し、電極間の電圧を測定する
ことによって電気抵抗の変化を測定した。
測定した結果を第２図に示す、同図のように、磁界の強
さによって、素子の電気抵抗が変化する。
さによって、素子の電気抵抗が変化する。
最大の抵抗変化率は約５．１％であった。電気抵抗が最
大になる磁界の大きさは、−１５０ｅおよび１６０ｅで
ある。これは、上部磁性層１４の保磁力１００ｅと下部
磁性層１２の保磁力２１０ｅのほぼ中間の磁界である。
大になる磁界の大きさは、−１５０ｅおよび１６０ｅで
ある。これは、上部磁性層１４の保磁力１００ｅと下部
磁性層１２の保磁力２１０ｅのほぼ中間の磁界である。
また、本実施例の強磁性トンネル効果素子の磁性層は、
Ｆｅ系合金膜だけで構成されている。
Ｆｅ系合金膜だけで構成されている。
Ｆｅ系合金膜はバンド構造における分極が大きく、強磁
性トンネル効果素子の抵抗変化率は比較的高いものとな
る。
性トンネル効果素子の抵抗変化率は比較的高いものとな
る。
また、本発明のように１強磁性トンネル素子の少なくと
も一部を非磁性金属上に形成することにより、流した電
流がすべて中間層を通るようになり、効果的に強磁性ト
ンネル効果を検出することができる。また、磁気ヘッド
への応用を考えると、本発明のように、強磁性トンネル
素子のすくなくとも一部を非磁性金属上に形成すること
により、磁気記録媒体に対向する磁性層の断面積を小さ
くすることができ、狭い領域の磁界を検出することが可
能となる。これに対し、従来の強磁性トンネル素子は、
末澤（Ｙ、Ｓｕｅｚａｗａ）らによるプロシーデインゲ
ス・オン・ザ・インターナショナル・シンポジウム・オ
ン・フィジックス・オン・マグネティック・マテリアル
ズ、３０３〜３０６ページ、１９８７年、（Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３０３〜３
０６ページ）に記載の「エフェクト・オン・スピンデイ
ペンデント・トンネリング・オン・ザ・マグネティック
・プロパティーズ・オン・マルティレイヤード・フェロ
マグネティック・ジイン・フィルムス（Ｅｆｆｅｃｔ
ｏｆ ５ｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉ
ｎｇ ｏｎ ｔｈｅＭａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔ
ｉｅｓ ｏｆ ＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄＦｅｒｒｏｍ
ａｇｎｅｔｉｃ Ｔｈ１ｎ Ｆｉｌｍｓ） Ｊのように
、上部磁性層と下部磁性層が互いに直交する長方形であ
るため、磁気記録媒体に対向する磁性層の断面積が大き
く、狭い領域の磁界を検出することが困難であった。
も一部を非磁性金属上に形成することにより、流した電
流がすべて中間層を通るようになり、効果的に強磁性ト
ンネル効果を検出することができる。また、磁気ヘッド
への応用を考えると、本発明のように、強磁性トンネル
素子のすくなくとも一部を非磁性金属上に形成すること
により、磁気記録媒体に対向する磁性層の断面積を小さ
くすることができ、狭い領域の磁界を検出することが可
能となる。これに対し、従来の強磁性トンネル素子は、
末澤（Ｙ、Ｓｕｅｚａｗａ）らによるプロシーデインゲ
ス・オン・ザ・インターナショナル・シンポジウム・オ
ン・フィジックス・オン・マグネティック・マテリアル
ズ、３０３〜３０６ページ、１９８７年、（Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３０３〜３
０６ページ）に記載の「エフェクト・オン・スピンデイ
ペンデント・トンネリング・オン・ザ・マグネティック
・プロパティーズ・オン・マルティレイヤード・フェロ
マグネティック・ジイン・フィルムス（Ｅｆｆｅｃｔ
ｏｆ ５ｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉ
ｎｇ ｏｎ ｔｈｅＭａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔ
ｉｅｓ ｏｆ ＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄＦｅｒｒｏｍ
ａｇｎｅｔｉｃ Ｔｈ１ｎ Ｆｉｌｍｓ） Ｊのように
、上部磁性層と下部磁性層が互いに直交する長方形であ
るため、磁気記録媒体に対向する磁性層の断面積が大き
く、狭い領域の磁界を検出することが困難であった。
また、本実施例では、磁性層として、Ｆｅ−１，７ａ
ｔ％Ｒｕ合金、Ｆｅ ２．Ｏａｔ％Ｃ合金を用いたが
、磁性層として、他の磁性材料を用いても同様の効果が
ある。
ｔ％Ｒｕ合金、Ｆｅ ２．Ｏａｔ％Ｃ合金を用いたが
、磁性層として、他の磁性材料を用いても同様の効果が
ある。
［実施例２］
実施例１と同様の方法で、強磁性トンネル素子を作製し
た。磁性層として、実施例１と同様の合金層、中間層と
して、従来例のＣ９酸化物のＮｉｐ。
た。磁性層として、実施例１と同様の合金層、中間層と
して、従来例のＣ９酸化物のＮｉｐ。
ＡＱ、０２．本発明の酸化物以外の化合物を用いた。
また、強磁性トンネル素子は、２００〜４００℃の温度
で作製した。
で作製した。
中間層材料と作製温度による強磁性トンネル素子の最大
の電気抵抗変化率を第１表に示す。
の電気抵抗変化率を第１表に示す。
第１表
第１表に示すごとく、作製温度２００℃では、酸化物中
間層を用いた強磁性トンネル素子よりも酸化物以外の中
間層を用いた強磁性トンネル素子の方が、電気抵抗の変
化率が高い。これは、酸化物中間層を用いると、磁性層
との界面で、その界面エネルギーが高くなり、そのため
、磁性層に欠陥が生じ、特性の劣化を引き起こすためと
思われる。
間層を用いた強磁性トンネル素子よりも酸化物以外の中
間層を用いた強磁性トンネル素子の方が、電気抵抗の変
化率が高い。これは、酸化物中間層を用いると、磁性層
との界面で、その界面エネルギーが高くなり、そのため
、磁性層に欠陥が生じ、特性の劣化を引き起こすためと
思われる。
また、Ｃ中間層を用いた強磁性トンネル素子は、３００
℃以上の温度で作製すると電気抵抗の変化率が低くなる
。これは、Ｃが熱により磁性層中に拡散し、中間層とし
ての役割を果たさなくなってきているためと考えられる
。これに対し、化合物中間層を用いた強磁性トンネル素
子は、３００℃。
℃以上の温度で作製すると電気抵抗の変化率が低くなる
。これは、Ｃが熱により磁性層中に拡散し、中間層とし
ての役割を果たさなくなってきているためと考えられる
。これに対し、化合物中間層を用いた強磁性トンネル素
子は、３００℃。
４００℃で作製しても高い電気抵抗変化率を示す。
これは、化合物中間層の融点が高く、例えば、ＧａＡｓ
の融点は１２３８℃であり、加熱に対して、構造が安定
であるためと考えられる。このことから、強磁性トンネ
ル素子の作製に加熱工程を含む場合、強磁性トンネル素
子の中間層は、化合物中間層とすることが好ましい。
の融点は１２３８℃であり、加熱に対して、構造が安定
であるためと考えられる。このことから、強磁性トンネ
ル素子の作製に加熱工程を含む場合、強磁性トンネル素
子の中間層は、化合物中間層とすることが好ましい。
以上詳細に説明したごとく、炭化物、硼化物。
窒化物、リン化物、ＩＩＩｂ−Ｖｂ族元素からなる化合
物の中から選ばれる１種以上の物質を中間層とすること
により、磁性層の軟磁気特性を劣化させず、また、磁気
ヘッド作製工程における加熱工程を通しても、特性の劣
化のない強磁性トンネル素子が得られる。これは、上記
の化合物中間層は磁性層との界面エネルギーが低く、磁
性層に欠陥を生じないことと、化合物中間層は、その融
点が高く、磁気ヘッド作製における加熱工程を通しても
、中間層の元素が磁性層中に拡散しないためである。
物の中から選ばれる１種以上の物質を中間層とすること
により、磁性層の軟磁気特性を劣化させず、また、磁気
ヘッド作製工程における加熱工程を通しても、特性の劣
化のない強磁性トンネル素子が得られる。これは、上記
の化合物中間層は磁性層との界面エネルギーが低く、磁
性層に欠陥を生じないことと、化合物中間層は、その融
点が高く、磁気ヘッド作製における加熱工程を通しても
、中間層の元素が磁性層中に拡散しないためである。
第１図は本発明の強磁性トンネル効果素子の斜視図、第
２図は本発明の強磁性トンネル効果素子に印加する磁界
と抵抗変化率との関係を示すグラフの図である。 １１・・・下部電極、１２・・・下部磁性層、１３・・
中間語界 （ｌｅ）
２図は本発明の強磁性トンネル効果素子に印加する磁界
と抵抗変化率との関係を示すグラフの図である。 １１・・・下部電極、１２・・・下部磁性層、１３・・
中間語界 （ｌｅ）
Claims (1)
- １、磁性層に他の組成の中間層を挿入して多層構造とし
た強磁性トンネル素子において、炭化物、硼化物、窒化
物、リン化物、IIIｂ−Ｖｂ族元素からなる化合物の中
から選ばれる１種以上の物質を上記中間層としたことを
特徴とする強磁性トンネル効果素子。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218894A JPH04103013A (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 強磁性トンネル効果素子 |
| US07/710,775 US5390061A (en) | 1990-06-08 | 1991-06-05 | Multilayer magnetoresistance effect-type magnetic head |
| US08/328,090 US5726837A (en) | 1990-06-08 | 1994-10-24 | Multilayer magnetoresistance effect-type magnetic head |
| US08/626,333 US6011674A (en) | 1990-06-08 | 1996-04-02 | Magnetoresistance effect multilayer film with ferromagnetic film sublayers of different ferromagnetic material compositions |
| US09/468,309 US6278593B1 (en) | 1990-06-08 | 1999-12-21 | Magnetoresistance effect elements and magnetic heads using the tunneling magnetoresistive effect |
| JP2000027200A JP3634997B2 (ja) | 1990-08-22 | 2000-01-31 | 磁気ヘッドの製造方法 |
| US09/931,897 US6483677B2 (en) | 1990-06-08 | 2001-08-20 | Magnetic disk apparatus including magnetic head having multilayered reproducing element using tunneling effect |
| US10/270,120 US6687099B2 (en) | 1990-06-08 | 2002-10-15 | Magnetic head with conductors formed on endlayers of a multilayer film having magnetic layer coercive force difference |
| US10/700,500 US7054120B2 (en) | 1990-06-08 | 2003-11-05 | Magnetic apparatus with perpendicular recording medium and head having multilayered reproducing element using tunneling effect |
| US11/371,244 US7159303B2 (en) | 1990-06-08 | 2006-03-09 | Method for manufacturing magnetic head device |
| US11/543,210 US7292417B2 (en) | 1990-06-08 | 2006-10-05 | Magnetic apparatus with perpendicular recording medium and head having multilayered reproducing element using tunneling effect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218894A JPH04103013A (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 強磁性トンネル効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04103013A true JPH04103013A (ja) | 1992-04-06 |
Family
ID=16726977
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2218894A Pending JPH04103013A (ja) | 1990-06-08 | 1990-08-22 | 強磁性トンネル効果素子 |
| JP2000027200A Expired - Lifetime JP3634997B2 (ja) | 1990-08-22 | 2000-01-31 | 磁気ヘッドの製造方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000027200A Expired - Lifetime JP3634997B2 (ja) | 1990-08-22 | 2000-01-31 | 磁気ヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPH04103013A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5862022A (en) * | 1996-09-19 | 1999-01-19 | Tdk Corporation | Ferromagnetic tunnel junction, magnetoresistive element and magnetic head |
| US6771473B2 (en) | 2001-01-22 | 2004-08-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive element and method for producing the same |
| US7400485B2 (en) | 2005-09-28 | 2008-07-15 | Tdk Corporation | Surge absorber |
| US7898363B2 (en) | 2005-09-02 | 2011-03-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electric element and electric circuit |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2218894A patent/JPH04103013A/ja active Pending
-
2000
- 2000-01-31 JP JP2000027200A patent/JP3634997B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5862022A (en) * | 1996-09-19 | 1999-01-19 | Tdk Corporation | Ferromagnetic tunnel junction, magnetoresistive element and magnetic head |
| US6771473B2 (en) | 2001-01-22 | 2004-08-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive element and method for producing the same |
| US7042686B2 (en) | 2001-01-22 | 2006-05-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive element and method for producing the same |
| US7898363B2 (en) | 2005-09-02 | 2011-03-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electric element and electric circuit |
| US7400485B2 (en) | 2005-09-28 | 2008-07-15 | Tdk Corporation | Surge absorber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3634997B2 (ja) | 2005-03-30 |
| JP2000173026A (ja) | 2000-06-23 |
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