JPH04103014A - 磁気ヘッド - Google Patents
磁気ヘッドInfo
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- JPH04103014A JPH04103014A JP2218904A JP21890490A JPH04103014A JP H04103014 A JPH04103014 A JP H04103014A JP 2218904 A JP2218904 A JP 2218904A JP 21890490 A JP21890490 A JP 21890490A JP H04103014 A JPH04103014 A JP H04103014A
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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
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〕
本発明は高い磁気抵抗効果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
気ヘットに適した磁気抵抗効果素子に関する。
膜に関し、特に磁気ディスク装置などに用いる再生用磁
気ヘット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トの研究が進められている。
抵抗効果を用いた磁気ヘット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、Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆ
ｅ合金薄膜が用いられている。
ｅ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、スエザヮ（Ｙ、５ｕｅｚａ警ａ）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 マテリアルス（Ｐｒｏｃｅｅｃｌｉｎｇｓ ｏｆ
ｔｈｅ ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕ
＋ｉ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｊｃ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ） 。
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、スエザヮ（Ｙ、５ｕｅｚａ警ａ）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 マテリアルス（Ｐｒｏｃｅｅｃｌｉｎｇｓ ｏｆ
ｔｈｅ ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕ
＋ｉ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｊｃ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ） 。
３０３〜３０６ページ（１９８７年）に記載の「エフェ
クト オン スピン・ディペンデントトンネリング オ
ン ザ マグネティック プロバチイス オン マルチ
レイヤード フェロマグネティック シンフィルムス（
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓρｉｎ −ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉ
ｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ
ｅｄ ＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＴｈｉｎ Ｆｉｌｍ
ｓ） Ｊのように、強磁性トンネル効果を示ｔ Ｎ ｉ
／ Ｎ ｉ○／ Ｃｏ多層膜が報告されている。
クト オン スピン・ディペンデントトンネリング オ
ン ザ マグネティック プロバチイス オン マルチ
レイヤード フェロマグネティック シンフィルムス（
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓρｉｎ −ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉ
ｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ
ｅｄ ＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＴｈｉｎ Ｆｉｌｍ
ｓ） Ｊのように、強磁性トンネル効果を示ｔ Ｎ ｉ
／ Ｎ ｉ○／ 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層程度である。
上記Ｎ ｉ ／ Ｎ ｉ○／ Ｃｏ多層膜では、上記ス
エザワらの論文に記載のように、異なる保磁力を持つＮ
１層とＣｏ層の間にＮｉ０層を形成している。
エザワらの論文に記載のように、異なる保磁力を持つＮ
１層とＣｏ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。Ｎｉ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２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。８１０
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。
下のように考えられる。Ｎｉ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２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。８１０
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、磁気ヘッドが低い磁界を検出する
必要がある。しかし、上記多層膜の磁性層の保磁力は数
十○ｅであり、従って、数十〇ｅ以下の磁界は検出でき
ない。
る場合を考えた場合、磁気ヘッドが低い磁界を検出する
必要がある。しかし、上記多層膜の磁性層の保磁力は数
十○ｅであり、従って、数十〇ｅ以下の磁界は検出でき
ない。
本発明の目的は、上述の強磁性トンネル素子を磁気ヘッ
トに適用する時の問題を解消し、低い磁界を検出できる
磁気抵抗効果素子を提供することにある。
トに適用する時の問題を解消し、低い磁界を検出できる
磁気抵抗効果素子を提供することにある。
本発明者等は、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、磁性膜を軟磁性材料とし、一
方の磁性層に反強磁性体からのバイアス磁界を印加し、
磁性層の磁化の方向を制御することができることを明ら
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、磁性膜を軟磁性材料とし、一
方の磁性層に反強磁性体からのバイアス磁界を印加し、
磁性層の磁化の方向を制御することができることを明ら
かにし、本発明を完成するに至った。
すなわち、強磁性トンネル効果膜の２層の磁性層の保磁
力が大きく異ならなくても（２層の材料が同じであって
も）、一方の磁性層に反強磁性体からのバイアス磁界を
印加すると、両層の磁化の向きが変化する磁界を変える
ことができる。このため、ある磁界の範囲内では、両層
の磁化の向きは反平行、その範囲以外では、両層の磁化
の向きは平行となり、磁気抵抗効果を示すようになる。
力が大きく異ならなくても（２層の材料が同じであって
も）、一方の磁性層に反強磁性体からのバイアス磁界を
印加すると、両層の磁化の向きが変化する磁界を変える
ことができる。このため、ある磁界の範囲内では、両層
の磁化の向きは反平行、その範囲以外では、両層の磁化
の向きは平行となり、磁気抵抗効果を示すようになる。
また、上記強磁性トンネル効果膜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、磁気記録媒体に対向
する磁性層の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。
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。
上述のように、強磁性トンネル効果膜の２層の磁性層の
保磁力が大きく異ならなくても（２層の材料が同じであ
っても）、一方の磁性層に反強磁性体からのバイアス磁
界を印加すると、両層の磁化の向きが変化する磁界を変
えることができる。
保磁力が大きく異ならなくても（２層の材料が同じであ
っても）、一方の磁性層に反強磁性体からのバイアス磁
界を印加すると、両層の磁化の向きが変化する磁界を変
えることができる。
このため、ある磁界の範囲内では、両層の磁化の向きは
反平行、その範囲以外では１両層の磁化の向きは平行と
なり、磁気抵抗効果を示すようになる。
反平行、その範囲以外では１両層の磁化の向きは平行と
なり、磁気抵抗効果を示すようになる。
また、上記強磁性トンネル効果膜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、磁気記録媒体に対向
する磁性層の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。
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。
〔実施例〕
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。
らに具体的に説明する。
［実施例１］
強磁性トンネル効果膜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。
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・・・２．５×１Ｏ−２Ｐａ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膜の一例を示す
。本実施例における強磁性トンネル効果膜は基板１１上
に、膜厚１１００ｎのＦｅ−１、Ｏａｔ％ Ｃ合金から
なる下部磁性層１２、膜厚１０ｎｍのＡｆ１２０３から
なる中間層１３、膜厚１１００ｎのＦｅ−１，○ａｔ％
Ｃ合金からなる上部磁性層１４、膜厚５０ｎｍのＣｒか
らなる反強磁性層１５を順に形成したものである。
。本実施例における強磁性トンネル効果膜は基板１１上
に、膜厚１１００ｎのＦｅ−１、Ｏａｔ％ Ｃ合金から
なる下部磁性層１２、膜厚１０ｎｍのＡｆ１２０３から
なる中間層１３、膜厚１１００ｎのＦｅ−１，○ａｔ％
Ｃ合金からなる上部磁性層１４、膜厚５０ｎｍのＣｒか
らなる反強磁性層１５を順に形成したものである。
上記強磁性トンネル効果膜の磁化曲線をＢ−Ｈカーブト
レーサを用いて４．２にの温度で測定した。測定した磁
化曲線を第２図に示す。同図に示すように、下部磁性層
１２および上部磁性層１４の保磁力は、ともに、７０ｅ
である。しかし、上部磁性層１４には反強磁性層１５か
らのバイアス磁界が印加されており、磁化の向きが変化
する磁界の大きさが、高磁界側にシフトしている。この
ため、負の磁界から正の磁界の方に磁界を増加する場合
、７〜２４０ｅの磁界の範囲で下部磁性層１２および上
部磁性層１４の磁化の向きは互いに反平行であり、それ
以外の範囲では、磁化の向きは互いに平行である。また
、正の磁界から負の磁界の方に磁界を減少する場合、−
７〜１００ｅの磁界の範囲で下部磁性層１２および上部
磁性層１４の磁化の向きは互いに反平行であり、それ以
外の範囲では、磁化の向きは互いに平行である。
レーサを用いて４．２にの温度で測定した。測定した磁
化曲線を第２図に示す。同図に示すように、下部磁性層
１２および上部磁性層１４の保磁力は、ともに、７０ｅ
である。しかし、上部磁性層１４には反強磁性層１５か
らのバイアス磁界が印加されており、磁化の向きが変化
する磁界の大きさが、高磁界側にシフトしている。この
ため、負の磁界から正の磁界の方に磁界を増加する場合
、７〜２４０ｅの磁界の範囲で下部磁性層１２および上
部磁性層１４の磁化の向きは互いに反平行であり、それ
以外の範囲では、磁化の向きは互いに平行である。また
、正の磁界から負の磁界の方に磁界を減少する場合、−
７〜１００ｅの磁界の範囲で下部磁性層１２および上部
磁性層１４の磁化の向きは互いに反平行であり、それ以
外の範囲では、磁化の向きは互いに平行である。
上記の磁化が反平行になる磁界では、強磁性トンネル効
果膜の電気抵抗は高く、磁化が平行になる磁界では、電
気抵抗が低くなるものと考えられる。
果膜の電気抵抗は高く、磁化が平行になる磁界では、電
気抵抗が低くなるものと考えられる。
そこで、上記強磁性トンネル効果膜の電気抵抗の変化を
調べるために、第３図のような素子を作製した。上記素
子の作製プロセスを以下に述へる。
調べるために、第３図のような素子を作製した。上記素
子の作製プロセスを以下に述へる。
まず、非磁性基板上に幅ｌＯμｍ、厚さ１ｏ○ｎｍのＣ
ｕ電極３１をイオンビームスパッタリング法およびイオ
ンミリング法で形成する。次に、Ｃｕ電極３１の上に、
１０μｍＸ１０μｍＸ膜厚１１００ｎのＦｅ−１，０ａ
ｔ％Ｃ合金からなる下部磁性層３２．１０μｍＸ１０μ
ｍＸ膜厚１０ｎｍのＡＱ２０．からなる中間層３３．１
０μｍＸ１０μｍＸ膜厚１１００ｎのＦｅ−１，０ａｔ
％Ｃ合金からなる上部磁性層３４．１０μｍＸ１０μｍ
Ｘ膜厚５０ｎｍのＣｒからなる反強磁性層３５を順に形
成する１次に、段差を樹脂で平坦化し、反強磁性層３５
に接触するように、Ｃｕ電極３６を形成する。
ｕ電極３１をイオンビームスパッタリング法およびイオ
ンミリング法で形成する。次に、Ｃｕ電極３１の上に、
１０μｍＸ１０μｍＸ膜厚１１００ｎのＦｅ−１，０ａ
ｔ％Ｃ合金からなる下部磁性層３２．１０μｍＸ１０μ
ｍＸ膜厚１０ｎｍのＡＱ２０．からなる中間層３３．１
０μｍＸ１０μｍＸ膜厚１１００ｎのＦｅ−１，０ａｔ
％Ｃ合金からなる上部磁性層３４．１０μｍＸ１０μｍ
Ｘ膜厚５０ｎｍのＣｒからなる反強磁性層３５を順に形
成する１次に、段差を樹脂で平坦化し、反強磁性層３５
に接触するように、Ｃｕ電極３６を形成する。
ヘルムホルツコイルを用いて、Ｃｕ電極の長手方向と直
角の面内方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調へた
。測定は、４．２にの温度で行った。磁界と電気抵抗の
変化との関係を第４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。最大の抵抗変
化率は約３．６％であった。電気抵抗が最大になる磁界
の値は、００ｅおよび１０００程度であり、従来の強磁
性トンネル効果膜よりも低い。これは、本発明の強磁性
トンネル効果膜が比較的保磁力の低い磁性層のみを用い
ているためである。従来の強磁性トンネル効果膜は、２
層の磁性層の保磁力を異なる値にしなければならなかっ
たため、素子の動作する磁界が大きくなっていた。本発
明の強磁性トンネル効果膜は低い磁界で動作するため、
これを用いた磁気抵抗効果素子は、従来の素子よりも磁
気ヘッドに有利である。
角の面内方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調へた
。測定は、４．２にの温度で行った。磁界と電気抵抗の
変化との関係を第４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。最大の抵抗変
化率は約３．６％であった。電気抵抗が最大になる磁界
の値は、００ｅおよび１０００程度であり、従来の強磁
性トンネル効果膜よりも低い。これは、本発明の強磁性
トンネル効果膜が比較的保磁力の低い磁性層のみを用い
ているためである。従来の強磁性トンネル効果膜は、２
層の磁性層の保磁力を異なる値にしなければならなかっ
たため、素子の動作する磁界が大きくなっていた。本発
明の強磁性トンネル効果膜は低い磁界で動作するため、
これを用いた磁気抵抗効果素子は、従来の素子よりも磁
気ヘッドに有利である。
また、本発明の強磁性トンネル効果膜は、軟磁性膜だけ
で構成されている。軟磁性膜は磁気異方性の分散が小さ
く、このため、各磁性層の微小な部分の磁化の方向が、
きちんと、平行、反平行の角度を取り、中間の角度を取
りにくい。強磁性トンネル効果は、各磁性層の磁化の向
きのなす方向に依存するので、中間の角度を取りにくい
、本発明のような、軟磁性膜のみで構成されている強磁
性トンネル効果膜の抵抗変化率は比較的高いものとなる
。
で構成されている。軟磁性膜は磁気異方性の分散が小さ
く、このため、各磁性層の微小な部分の磁化の方向が、
きちんと、平行、反平行の角度を取り、中間の角度を取
りにくい。強磁性トンネル効果は、各磁性層の磁化の向
きのなす方向に依存するので、中間の角度を取りにくい
、本発明のような、軟磁性膜のみで構成されている強磁
性トンネル効果膜の抵抗変化率は比較的高いものとなる
。
また１本発明のように、磁気抵抗効果膜のすくなくとも
一部を非磁性金属上に形成することにより、流した電流
がすべて中間層を通るようになり、効果的に磁気抵抗効
果を検出することができる。
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、効果的に磁気抵抗効
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
、磁気抵抗効果膜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。
、磁気抵抗効果膜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、Ｙ。
ＳｕｅｚａｗａらによるＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ
ｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆＭａｇｎｅｔｉｃ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３０３〜３０６ページ（１９８
７年）に記載のｒＥｆｆｅｃｔ ｏｆ ５ｐｉｎ −ｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ
ＭａｇｎｅｔｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｕ
ｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ ＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＴ
ｈｉｎ ＦｉｌｍｓＪ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。
ｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆＭａｇｎｅｔｉｃ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、 ３０３〜３０６ページ（１９８
７年）に記載のｒＥｆｆｅｃｔ ｏｆ ５ｐｉｎ −ｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ
ＭａｇｎｅｔｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｕ
ｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ ＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＴ
ｈｉｎ ＦｉｌｍｓＪ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、Ｆｅ１、Ｏａｔ％
Ｃ合金層、中間層として、ＡＱ２０３層を用いたが、磁
性層として、他の磁性材料、中間層として他の絶縁材料
を用いても同様の効果がある。また、反強磁性層につい
ても、磁気抵抗効果を測定する温度以上のネール点をも
っ反強磁性材料であれば、磁気抵抗効果が得られる。
Ｃ合金層、中間層として、ＡＱ２０３層を用いたが、磁
性層として、他の磁性材料、中間層として他の絶縁材料
を用いても同様の効果がある。また、反強磁性層につい
ても、磁気抵抗効果を測定する温度以上のネール点をも
っ反強磁性材料であれば、磁気抵抗効果が得られる。
また、本実施例では、上部磁性層の上に反強磁性層を形
成したが、反強磁性層は下部磁性層の下に形成しても同
様の効果がある。
成したが、反強磁性層は下部磁性層の下に形成しても同
様の効果がある。
［実施例２コ
実施例１と同様の方法で、磁気抵抗効果素子を作製した
。磁性層として、Ｆｅ １．Ｏａｔ％Ｃ合金層、中間
層として、ＡΩ２０□層を用いた。反強磁性層としては
、Ｃｒ −１ａ ｔ％Ｒｕ合金、Ｃｒ−２５ａｔ％Ａｕ
合金を用いた。本実施例の磁気抵抗効果素子における電
気抵抗変化率は、室温で、Ｃｒ −１ａ ｔ％Ｒｕ合金
を用いた場合、１．５％、Ｃｒ−２５ａｔ％Ａｕ合金を
用いた場合、１．８％であった。また、電気抵抗が最大
になる磁界は、実施例１の素子とほぼ同じ磁界であった
・ ［実施例３］ 実施例１と同様の方法で、磁気抵抗効果素子を作製した
。磁性層として、Ｆｅ−１，０ａｔ％Ｃ合金層、中間層
として、ＡＱ２０３層を用いた。反強磁性層としては、
Ｆｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合金を用いた。また、Ｆｅ−１，
０ａｔ％Ｃ合金層とＦｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合金層の間に
は、膜厚５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金層を設けた
。この理由は以下のとおりである。
。磁性層として、Ｆｅ １．Ｏａｔ％Ｃ合金層、中間
層として、ＡΩ２０□層を用いた。反強磁性層としては
、Ｃｒ −１ａ ｔ％Ｒｕ合金、Ｃｒ−２５ａｔ％Ａｕ
合金を用いた。本実施例の磁気抵抗効果素子における電
気抵抗変化率は、室温で、Ｃｒ −１ａ ｔ％Ｒｕ合金
を用いた場合、１．５％、Ｃｒ−２５ａｔ％Ａｕ合金を
用いた場合、１．８％であった。また、電気抵抗が最大
になる磁界は、実施例１の素子とほぼ同じ磁界であった
・ ［実施例３］ 実施例１と同様の方法で、磁気抵抗効果素子を作製した
。磁性層として、Ｆｅ−１，０ａｔ％Ｃ合金層、中間層
として、ＡＱ２０３層を用いた。反強磁性層としては、
Ｆｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合金を用いた。また、Ｆｅ−１，
０ａｔ％Ｃ合金層とＦｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合金層の間に
は、膜厚５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金層を設けた
。この理由は以下のとおりである。
Ｆｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合金層は、体心立方構造の材料の
上に形成すると、α相の構造になりやすい。α相の構造
のＦｅ−Ｍｎ系合金のネール点は室温よりも低い。これ
に対し、Ｆｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合金層は、面心立方構造
の材料の上に形成すると、γ相の構造になりやすい。γ
相の構造ＦｅＭｎ系合金のネール点は室温よりも高い。
上に形成すると、α相の構造になりやすい。α相の構造
のＦｅ−Ｍｎ系合金のネール点は室温よりも低い。これ
に対し、Ｆｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合金層は、面心立方構造
の材料の上に形成すると、γ相の構造になりやすい。γ
相の構造ＦｅＭｎ系合金のネール点は室温よりも高い。
従って、室温で動作する磁気抵抗効果素子を得るため、
Ｆｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ合金層とＦｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合
金層の間に、面心立方構造のＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金
層を設けた。
Ｆｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ合金層とＦｅ−５０ａｔ％Ｍｎ合
金層の間に、面心立方構造のＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金
層を設けた。
本実施例の磁気抵抗効果素子における電気抵抗変化率は
、室温で、１．６％であった。また、電気抵抗が最大に
なる磁界は、実施例１の素子とほぼ同じ磁界であった。
、室温で、１．６％であった。また、電気抵抗が最大に
なる磁界は、実施例１の素子とほぼ同じ磁界であった。
以上詳細に説明したごとく、強磁性トンネル効果膜の２
層の磁性層の保磁力が大きく異ならなくても（２層の材
料が同じであっても）、一方の磁性層に反強磁性体から
のバイアス磁界を印加すると、両層の磁化の向きが変化
する磁界を変えることができ、磁気抵抗効果を示すよう
になる。また、上記強磁性トンネル効果膜の少なくとも
一部を非磁性金属上に形成することにより、磁気記録媒
体に対向する磁性層の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。
層の磁性層の保磁力が大きく異ならなくても（２層の材
料が同じであっても）、一方の磁性層に反強磁性体から
のバイアス磁界を印加すると、両層の磁化の向きが変化
する磁界を変えることができ、磁気抵抗効果を示すよう
になる。また、上記強磁性トンネル効果膜の少なくとも
一部を非磁性金属上に形成することにより、磁気記録媒
体に対向する磁性層の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。
第１図は本発明の強磁性トンネル膜の断面構造の概略図
、第２図は本発明の強磁性トンネル膜の磁化曲線の図、
第３図は本発明の磁気抵抗効果素子の概略図、第４図は
本発明の磁気抵抗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・・・基板、１２・・・下部磁性層、１３・・・中
間層、１４・・・上部磁性層、１５・・・反強磁性層、
３１・・・Ｃｕ電極、３２・・・下部磁性層、３３・・
・中間層、３４・・・上部磁性層、３５・・・反強磁性
層、３６・・１４Ｉｌ″化抵＋ｔ４ １Ｓ反張λ１１イ
、第２図は本発明の強磁性トンネル膜の磁化曲線の図、
第３図は本発明の磁気抵抗効果素子の概略図、第４図は
本発明の磁気抵抗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・・・基板、１２・・・下部磁性層、１３・・・中
間層、１４・・・上部磁性層、１５・・・反強磁性層、
３１・・・Ｃｕ電極、３２・・・下部磁性層、３３・・
・中間層、３４・・・上部磁性層、３５・・・反強磁性
層、３６・・１４Ｉｌ″化抵＋ｔ４ １Ｓ反張λ１１イ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、少なくとも一層の磁性
層に反強磁性体からのバイアス磁界が印加されているこ
とを特徴とする強磁性トンネル効果膜。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の強磁性トンネル効果
膜を用いた磁気抵抗効果素子。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の磁気抵抗効果素子の
少なくとも一部が非磁性金属上に形成されていることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (10)
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|---|---|---|---|
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| 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 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP21890490A JP3231313B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 磁気ヘッド |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04103014A true JPH04103014A (ja) | 1992-04-06 |
| JP3231313B2 JP3231313B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=16727138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21890490A Expired - Lifetime JP3231313B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-08-22 | 磁気ヘッド |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997045883A1 (fr) * | 1996-05-28 | 1997-12-04 | Shimadzu Corporation | Element a effet magnetoresistant, tete a effet magnetoresistant, element de memoire et procede de fabrication correspondant |
| US5862022A (en) * | 1996-09-19 | 1999-01-19 | Tdk Corporation | Ferromagnetic tunnel junction, magnetoresistive element and magnetic head |
| EP0933782A2 (en) * | 1998-01-28 | 1999-08-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
| US6490139B1 (en) | 1999-01-26 | 2002-12-03 | Nec Corporation | Magneto-resistive element and magnetic head for data writing/reading |
| US6529353B2 (en) | 2000-11-27 | 2003-03-04 | Tdk Corporation | Magnetoresistive tunnel junction element with bias magnetic field applying layer |
| US6538861B1 (en) | 1999-06-17 | 2003-03-25 | Nec Corporation | Magnetoresistive head having ferromagnetic tunnel junction film with a smaller resistance at a terminal portion than a central portion, magnetic resistance detection system with the magnetoresistive head and a magnetic storage system using it |
| US6552882B1 (en) | 1998-09-01 | 2003-04-22 | Nec Corporation | Information reproduction head apparatus and information recording/reproduction system |
| US6624987B1 (en) | 1999-05-31 | 2003-09-23 | Nec Corporation | Magnetic head with a tunnel junction including metallic material sandwiched between one of an oxide and a nitride of the metallic material |
| US6639766B2 (en) | 1997-12-05 | 2003-10-28 | Nec Corporation | Magneto-resistance effect type composite head and production method thereof |
| US6643104B2 (en) | 2000-07-10 | 2003-11-04 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
| US6671136B2 (en) * | 2000-03-27 | 2003-12-30 | Hitachi, Ltd. | Magnetic head and magnetic disk apparatus |
| US6721148B2 (en) | 2002-02-26 | 2004-04-13 | Hitachi, Ltd. | Magnetoresistive sensor, thin-film read/write head, and magnetic recording apparatus using the sensor |
| US6718621B1 (en) | 1999-05-11 | 2004-04-13 | Nec Corporation | Magnetoresistive head production method |
| US6724585B2 (en) | 1998-09-18 | 2004-04-20 | Nec Corporation | Magnetoresistive element and device utilizing magnetoresistance effect |
| US6728079B2 (en) | 2000-07-10 | 2004-04-27 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
| US6769170B1 (en) | 1999-08-24 | 2004-08-03 | Tdk Corporation | Method for stabilizing properties of a ferromagnetic tunnel junction element |
| US6870713B2 (en) | 2000-07-10 | 2005-03-22 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
| US6950290B2 (en) | 1998-11-30 | 2005-09-27 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer directly connected to free layer |
| US7035057B2 (en) | 2000-07-10 | 2006-04-25 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head and manufacturing method of magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
| US7187525B2 (en) | 2002-09-27 | 2007-03-06 | Nec Corporation | Magnetoresistive device and method for manufacturing same |
| WO2018139252A1 (ja) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | 国立大学法人東北大学 | トンネル磁気抵抗素子及び磁化方向補正回路 |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP21890490A patent/JP3231313B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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| WO1997045883A1 (fr) * | 1996-05-28 | 1997-12-04 | Shimadzu Corporation | Element a effet magnetoresistant, tete a effet magnetoresistant, element de memoire et procede de fabrication correspondant |
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| US6219275B1 (en) | 1998-01-28 | 2001-04-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
| US6654279B2 (en) | 1998-01-28 | 2003-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
| US6552882B1 (en) | 1998-09-01 | 2003-04-22 | Nec Corporation | Information reproduction head apparatus and information recording/reproduction system |
| US6724585B2 (en) | 1998-09-18 | 2004-04-20 | Nec Corporation | Magnetoresistive element and device utilizing magnetoresistance effect |
| US6950290B2 (en) | 1998-11-30 | 2005-09-27 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer directly connected to free layer |
| US7372673B2 (en) | 1998-11-30 | 2008-05-13 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer and control layer directly connected to free layer |
| US6490139B1 (en) | 1999-01-26 | 2002-12-03 | Nec Corporation | Magneto-resistive element and magnetic head for data writing/reading |
| US6718621B1 (en) | 1999-05-11 | 2004-04-13 | Nec Corporation | Magnetoresistive head production method |
| US6624987B1 (en) | 1999-05-31 | 2003-09-23 | Nec Corporation | Magnetic head with a tunnel junction including metallic material sandwiched between one of an oxide and a nitride of the metallic material |
| US6798626B2 (en) | 1999-05-31 | 2004-09-28 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect element having a ferromagnetic tunnel junction film with an oxide or nitride of a metallic material |
| US6538861B1 (en) | 1999-06-17 | 2003-03-25 | Nec Corporation | Magnetoresistive head having ferromagnetic tunnel junction film with a smaller resistance at a terminal portion than a central portion, magnetic resistance detection system with the magnetoresistive head and a magnetic storage system using it |
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| US6728081B2 (en) | 2000-03-27 | 2004-04-27 | Hitachi, Ltd. | Magnetic head and magnetic disk apparatus |
| US6728079B2 (en) | 2000-07-10 | 2004-04-27 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
| US6870713B2 (en) | 2000-07-10 | 2005-03-22 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
| US6643104B2 (en) | 2000-07-10 | 2003-11-04 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
| US7035057B2 (en) | 2000-07-10 | 2006-04-25 | Tdk Corporation | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head and manufacturing method of magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
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| US7187525B2 (en) | 2002-09-27 | 2007-03-06 | Nec Corporation | Magnetoresistive device and method for manufacturing same |
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