JPH04247607A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents

磁気抵抗効果素子

Info

Publication number
JPH04247607A
JPH04247607A JP3013620A JP1362091A JPH04247607A JP H04247607 A JPH04247607 A JP H04247607A JP 3013620 A JP3013620 A JP 3013620A JP 1362091 A JP1362091 A JP 1362091A JP H04247607 A JPH04247607 A JP H04247607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
magnetic
film layer
magnetic thin
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3013620A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2690623B2 (ja
Inventor
Hiroshi Sakakima
博 榊間
Mitsuo Satomi
三男 里見
Toshio Takada
高田　利夫
Teruya Shinjo
新庄　輝也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Institute for Production Development
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Research Institute for Production Development
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=11838278&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH04247607(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Research Institute for Production Development, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Research Institute for Production Development
Priority to JP3013620A priority Critical patent/JP2690623B2/ja
Priority to US07/824,005 priority patent/US5243316A/en
Priority to DE69202258T priority patent/DE69202258T3/de
Priority to EP92101727A priority patent/EP0498344B2/en
Publication of JPH04247607A publication Critical patent/JPH04247607A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2690623B2 publication Critical patent/JP2690623B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
    • H01F10/3281—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn only by use of asymmetry of the magnetic film pair itself, i.e. so-called pseudospin valve [PSV] structure, e.g. NiFe/Cu/Co
    • 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
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Magnetic active materials
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/922—Static electricity metal bleed-off metallic stock
    • Y10S428/923—Physical dimension
    • Y10S428/924—Composite
    • Y10S428/926—Thickness of individual layer specified
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/922—Static electricity metal bleed-off metallic stock
    • Y10S428/9265—Special properties
    • Y10S428/928—Magnetic property
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12465—All metal or with adjacent metals having magnetic properties, or preformed fiber orientation coordinate with shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12931—Co-, Fe-, or Ni-base components, alternative to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944—Ni-base component

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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば磁気記録媒体
より信号を読み取るための磁気ヘッドとして、あるいは
磁界強度を信号として検出する磁気センサ等として用い
られる磁気抵抗効果素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より磁気抵抗効果素子を用いた磁気
抵抗効果型磁気センサ（以下、ＭＲセンサという）およ
び磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドという
）等の開発が進められている。それに使用する磁性体と
しては、主にＮｉ０．８　Ｆｅ０．２　のパーマロイが
用いられていた。ただし、この材料の場合は、抵抗変化
率ΔＲ／Ｒが２．５％程度であり、より高感度な磁気抵
抗効果素子を得るには、より抵抗変化率ΔＲ／Ｒの大き
なものが求められてきた。
【０００３】なお、上記の抵抗変化率ΔＲ／Ｒは、磁気
抵抗効果素子を構成する磁性体を細片形状にし、外部磁
界を面内に電流と垂直方向にかけ、磁界を変化させたと
きの電気抵抗値を４端子法により測定し、これに基づい
て算出している。ただし、上記の抵抗変化率ΔＲ／Ｒは
、磁界を変化させたときの電気抵抗の最大値をＲｍａｘ
　とし、最小値をＲｍｉｎ　としたときに、次式　　　
　ΔＲ／Ｒ＝｛（Ｒｍａｘ　−Ｒｍｉｎ　）／Ｒｍｉｎ
　｝×１００〔％〕………（１）に従って演算したもの
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、〔Ｆｅ／Ｃｒ〕
人工格子膜で大きな磁気抵抗効果が起こることが発見さ
れた（フィジカル・レビュー・レターズ　　第６１巻　
　２４７２頁　　１９８８年；Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅ
ｖｉｅｗ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｖｏｌ．６１，　ｐ２４７
２，　１９８８）。しかし、この材料の場合は十数ｋＯ
ｅ以上の大きな磁界を印加しないと、大きな抵抗変化率
ΔＲ／Ｒが得られず、実用性に難点があった。
【０００５】この発明の目的は、上記の問題点を解決し
、実用性のある低磁界でより大きな抵抗変化率ΔＲ／Ｒ
を示す磁気抵抗効果素子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明の磁気抵抗効果素子は、以下のように構
成されている。すなわち、この磁気抵抗効果素子は、図
１（ａ）　，（ｂ）　に示すように、保磁力の異なる厚
さ１０〜１００Åの第１の磁性薄膜層１と厚さ１０〜１
００Åの第２の磁性薄膜層３とを交互に積層し、積層さ
れる第１および第２の磁性薄膜層１，３の相互間に厚さ
１０〜１００Åの金属非磁性薄膜層２を介在させた構造
からなる。ただし、第１の磁性薄膜層１は主成分が　　
　　（ＮｉＸ　Ｃｏ１−Ｘ　）　Ｘ’Ｆｅ１−Ｘ’　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　……（２）であり、また第２の磁性薄膜層３は主成分
が　　　　（ＣｏＹ　Ｎｉ１−Ｙ　）Ｚ　Ｆｅ１−Ｚ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　……（３）で、Ｘ，Ｘ’，Ｙ，Ｚはそれぞれ原子
組成比で　　　　０．６≦Ｘ≦１．０，　　０．７≦Ｘ
’≦１．０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　……（４）　　　　０．４≦Ｙ≦１．０，　　０．
８≦Ｚ≦１．０　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　……（５）である。
【０００７】金属非磁性薄膜層２としては、Ｎｉ−Ｃｏ
−Ｆｅ系磁性薄膜と界面での反応が少ないものが必要で
、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｅのいずれかが適
している。ここで、上記の第１の磁性薄膜層１は、磁歪
が小さくかつ保磁力が小さい軟磁性材料であり、第２の
磁性薄膜層３は、磁歪が小さくかつ保磁力は比較的大き
な半硬質磁性材料である。
【０００８】また、第１の磁性薄膜層１としては、上記
のような３元系でなくとも、軟磁性を示しかつ抵抗変化
率ΔＲ／Ｒが比較的大きなＮｉ−Ｆｅ系やＮｉ−Ｃｏ系
の２元系磁性薄膜層でもよい。例えば、第１の磁性薄膜
層１としては、主成分が 　　　　ＮｉＸ　Ｆｅ１−Ｘ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　……（６）で、Ｘは原子組成比で 　　　　０．７≦Ｘ≦０．９　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　……（７）でもよい。また、第１の磁性薄膜
層１としては、主成分が 　　　　ＮｉＸ　Ｃｏ１−Ｘ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　……（８）で、Ｘは原子組成比で 　　　　０．６≦Ｘ≦０．９　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　……（９）でもよい。
【０００９】
【作用】第１の磁性薄膜層１と第２の磁性薄膜層３とは
、保磁力が異なり、かつ金属非磁性薄膜層２によって分
離されているため、弱い磁界Ｈが印加されると、図１（
ａ）　に示したように軟磁性の第１の磁性薄膜層１のス
ピンがまずその方向に回転し（矢印Ａ１　で示す）、半
硬質磁性の第２の磁性薄膜層３のスピンはまだ反転しな
い状態が生ずる（矢印Ｂ１　で示す）。したがって、こ
のとき第１の磁性薄膜層１と第２の磁性薄膜層３のスピ
ン配列が互いに逆方向となり、伝導電子のスピン散乱が
極大となって図１において紙面に垂直な方向に電流を流
す場合に大きな電気抵抗値を示す。
【００１０】さらに、印加磁界を強くすると、図１（ｂ
）　に示したように第２の磁性薄膜層３のスピンも反転
する（矢印Ｂ２　で示す）。したがって、第１の磁性薄
膜層１と第２の磁性薄膜層３のスピン配列は平行となり
、伝導電子のスピン散乱が小さくなり、図１において紙
面に垂直な方向に電流を流す場合の電気抵抗値は減少す
る。図２は、上記した磁気抵抗効果素子において、磁界
Ｈを変化させたときの抵抗変化率ΔＲ／Ｒの変化を示し
ており、図２における（ａ）の位置は図１（ａ）　の状
態に対応し、図２における（ｂ）の位置は図１（ｂ）　
の位置に対応する。なお、図２における抵抗変化率ΔＲ
／Ｒは、磁気抵抗効果素子において、外部磁界Ｈを面内
に電流と垂直方法になるようにかけ（図１では、磁界は
紙面と平行で、電流は紙面と垂直である）、磁界Ｈを変
化させたときの電気抵抗値の変化を測定し、磁界Ｈを変
化させたときの各磁界Ｈの強さに対応した電気抵抗値を
ＲＰ　とし、電気抵抗の最小値をＲｍｉｎ　としたとき
に、次式　　　　ΔＲ／Ｒ＝｛（ＲＰ　−Ｒｍｉｎ　）
／Ｒｍｉｎ　｝×１００〔％〕　　………（１０）　に
従って算出し、それを磁界Ｈ−抵抗変化率ΔＲ／Ｒの特
性としてグラフ化したものである。
【００１１】このようにして、磁界Ｈが比較的小さい領
域において、大きな抵抗変化率ΔＲ／Ｒが得られる訳で
あるが、金属非磁性薄膜層２が無いと、第１の磁性薄膜
層１と第２の磁性薄膜層３とが磁気的にカップリングし
てしまい、図１（ａ）　のような状態が実現できないた
め、大きな磁気抵抗効果は得られない。また、第１の磁
性薄膜層１と第２の磁性薄膜層３とは磁歪が小さいこと
が望ましい。これはＭＲヘッド等に用いた場合は磁歪が
大きいとノイズの原因になるためである。
【００１２】第（２）式のＮｉ−リッチのＮｉ−Ｃｏ−
Ｆｅ系合金は、その組成比が第（４）式を満足するとき
に、磁歪が小さく軟磁性を示す。その代表的なものはＮ
ｉ０．８　Ｃｏ０．１　Ｆｅ０．１　，Ｎｉ０．８　Ｆ
ｅ０．２　等である。 またさらに、軟磁性を改良したり、耐摩耗性および耐食
性を改良するために、第（２）式の組成にＮｂ，Ｍｏ，
Ｃｒ，Ｗ，Ｒｕ等を添加しても良い。
【００１３】一方、第（３）式を満足するＣｏ−リッチ
のＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金は、第（５）式を満足すると
きに、比較的磁歪が小さくかつ半硬質磁性を示す。この
ように組成を選ぶことにより、保磁力の異なる第１およ
び第２の磁性薄膜層１，３が得られる。これら第１およ
び第２の磁性薄膜層１，３は、その厚さが１０Å未満で
はキュリー温度の低下による室温での磁化の低減等が問
題となる。また実用上、磁気抵抗効果素子は全膜厚が数
百Åで用いられるため、この発明のように積層効果を利
用するには、各磁性薄膜層１，３を１００Å以下にする
必要がある。したがって、これら磁性薄膜層１，３の厚
さは１０〜１００Åとすることが望ましい。
【００１４】これらの磁性薄膜層１，３の間に介在させ
る金属薄膜層２としては、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系磁性薄膜
層と界面での反応が少なくかつ非磁性であることが必要
で、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ等が適している。また、耐
摩耗性を重視すれば、Ｒｕ，Ｒｅ等が適している。この
金属非磁性薄膜層２の厚さは５０Å程度が最適であり、
１０Å未満では第１および第２の磁性薄膜層１，３が磁
気的にカップリングをして、図１（ａ）　のように保磁
力の異なる第１の磁性薄膜層１と第２の磁性薄膜層３の
スピンが反平行となる状態の実現が困難となる。
【００１５】また、厚さが１００Åを超えると、この磁
気抵抗効果を示さない金属非磁性薄膜層２部分の電気抵
抗が磁気抵抗効果素子全体の抵抗変化を低減させること
になる。したがって、金属非磁性薄膜層２の厚さは１０
〜１００Åとすることが望ましい。
【００１６】
【実施例】以下具体的な実施例により、この発明の効果
の説明を行う。超高真空蒸着装置を用いて以下に示した
構成の磁気抵抗効果素子（試料Ｎｏ．　Ａ〜Ｃ）をガラ
ス基板上に作成した。 　　Ａ：〔Ｎｉ−Ｆｅ（３０）／Ｃｕ（５０）／Ｃｏ−
Ｎｉ（３０）／Ｃｕ（５０）〕　　Ｂ：〔Ｎｉ−Ｆｅ（
３０）／Ａｕ（５０）／Ｃｏ−Ｎｉ（３０）／Ａｕ（５
０）〕　　Ｃ：〔Ｎｉ−Ｆｅ（３０）／Ａｇ（５０）／
Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ（３０）／Ａｇ（５０）〕　　（ただ
し、（　　）内は厚さ（Å）を表わす）なお、Ｎｉ−Ｆ
ｅ，Ｃｏ−Ｎｉ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅの各蒸着源には、そ
れぞれＮｉ０．８　Ｆｅ０．２　，Ｃｏ０．６５Ｎｉ０
．３５，Ｃｏ０．８　Ｎｉ０．１　Ｆｅ０．１　を用い
、蒸着は電子ビームにより行い、また各膜厚は水晶振動
子モニタとシャッタにより制御した。
【００１７】同様に、各蒸着源にＮｉ０．８　Ｃｏ０．
２　，Ｎｉ０．７　Ｃｏ０．２　Ｆｅ０．１　，Ｃｏ０
．６５Ｎｉ０．３５を用いて、以下に示した構成の磁気
抵抗効果素子（試料Ｎｏ．　Ｄ〜Ｆ）をガラス基板上に
作成した。 　　Ｄ：〔Ｎｉ−Ｃｏ（３０）／Ｐｔ（５０）／Ｃｏ−
Ｎｉ（３０）／Ｐｔ（５０）〕　　Ｅ：〔Ｎｉ−Ｃｏ−
Ｆｅ（３０）／Ｃｕ（５０）／Ｃｏ−Ｎｉ（３０）／Ｃ
ｕ（５０）〕　　Ｆ：〔Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ（３０）／Ｒ
ｕ（５０）／Ｃｏ−Ｎｉ（３０）／Ｒｕ（５０）〕を作
成した。
【００１８】得られた試料Ｎｏ．　Ａ〜Ｆの磁気抵抗効
果素子の諸特性（室温における抵抗変化率ΔＲ／Ｒおよ
び保磁力ＨＣ　）を表１に示した。磁化測定は振動型磁
力計により測定した。また、電気抵抗の測定については
、表１に示される試料を０．３×１０ｍｍの形状にし、
外部磁界を面内に電流と垂直方向になるようにかけ、磁
界を変化させたとの電気抵抗値の変化を４端子法により
測定した。 そして、抵抗変化率ΔＲ／Ｒは前記した第（１）式に従
って算出した。
【００１９】 　　なお、膜は磁界中で蒸着し、その磁気抵抗効果は磁
界を膜の磁化困難軸方向に印加して測定した。表１中の
膜の保磁力ＨＣ　は磁化容易軸方向の値である。
【００２０】上記の表１から、この実施例の磁気抵抗効
果素子は、室温で大きな抵抗変化率ΔＲ／Ｒを有し、か
つ保磁力Ｈｃも比較的小さく実用的な特性を示すことが
明らかである。
【００２１】
【発明の効果】この発明によれば、室温でかつ実用的な
印加磁界で大きな磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果素子
を得ることができ、磁歪が小さいことより高感度ＭＲヘ
ッド等への応用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）　，（ｂ）　はこの発明の磁気抵抗
効果素子の構成および各磁性層のスピンの配列方向を示
す部分断面図である。
【図２】図２は磁気抵抗効果素子における磁界Ｈと抵抗
変化率ΔＲ／Ｒとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１　　　　第１の磁性薄膜層 ２　　　　金属非磁性薄膜層 ３　　　　第２の磁性薄膜層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　保磁力の異なる厚さ１０〜１００Åの
    第１の磁性薄膜層と厚さ１０〜１００Åの第２の磁性薄
    膜層とを交互に積層し、積層される第１および第２の磁
    性薄膜層の相互間に厚さ１０〜１００Åの金属非磁性薄
    膜層を介在させた構造からなる磁気抵抗効果素子。ただ
    し、第１の磁性薄膜層は（ＮｉＸ　Ｃｏ１−Ｘ　）　Ｘ
    ’Ｆｅ１−Ｘ’を主成分とし、第２の磁性薄膜層は（Ｃ
    ｏＹ　Ｎｉ１−Ｙ　）Ｚ　Ｆｅ１−Ｚ　を主成分とし、
    Ｘは０．６〜１．０、Ｘ’は０．７〜１．０、Ｙは０．
    ４〜１．０、Ｚは０．８〜１．０である。
  2. 【請求項２】　　金属非磁性薄膜層がＣｕ，Ａｇ，Ａｕ
    ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｅのいずれかである請求項１記載の磁
    気抵抗効果素子。
  3. 【請求項３】　　保磁力の異なる厚さ１０〜１００Åの
    第１の磁性薄膜層と厚さ１０〜１００Åの第２の磁性薄
    膜層とを交互に積層し、積層される第１および第２の磁
    性薄膜層の相互間に厚さ１０〜１００Åの金属非磁性薄
    膜層を介在させた構造からなる磁気抵抗効果素子。ただ
    し、第１の磁性薄膜層はＮｉＸ　Ｆｅ１−Ｘ　を主成分
    とし、第２の磁性薄膜層は（ＣｏＹ　Ｎｉ１−Ｙ　）Ｚ
    　Ｆｅ１−Ｚ　を主成分とし、Ｘは０．７〜０．９、Ｙ
    は０．４〜１．０、Ｚは０．８〜１．０である。
  4. 【請求項４】　　金属非磁性薄膜層がＣｕ，Ａｇ，Ａｕ
    ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｅのいずれかである請求項３記載の磁
    気抵抗効果素子。
  5. 【請求項５】　　保磁力の異なる厚さ１０〜１００Åの
    第１の磁性薄膜層と厚さ１０〜１００Åの第２の磁性薄
    膜層とを交互に積層し、積層される第１および第２の磁
    性薄膜層の相互間に厚さ１０〜１００Åの金属非磁性薄
    膜層を介在させた構造からなる磁気抵抗効果素子。ただ
    し、第１の磁性薄膜層はＮｉＸ　Ｃｏ１−Ｘ　を主成分
    とし、第２の磁性薄膜層は（ＣｏＹ　Ｎｉ１−Ｙ　）Ｚ
    　Ｆｅ１−Ｚ　を主成分とし、Ｘは０．６〜０．９、Ｙ
    は０．４〜１．０、Ｚは０．８〜１．０である。
  6. 【請求項６】　　金属非磁性薄膜層がＣｕ，Ａｇ，Ａｕ
    ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｅのいずれかである請求項５記載の磁
    気抵抗効果素子。
JP3013620A 1991-02-04 1991-02-04 磁気抵抗効果素子 Expired - Fee Related JP2690623B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3013620A JP2690623B2 (ja) 1991-02-04 1991-02-04 磁気抵抗効果素子
US07/824,005 US5243316A (en) 1991-02-04 1992-01-22 Magnetoresistance effect element
DE69202258T DE69202258T3 (de) 1991-02-04 1992-02-03 Magnetoresistives Element.
EP92101727A EP0498344B2 (en) 1991-02-04 1992-02-03 Magnetoresistance effect element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3013620A JP2690623B2 (ja) 1991-02-04 1991-02-04 磁気抵抗効果素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04247607A true JPH04247607A (ja) 1992-09-03
JP2690623B2 JP2690623B2 (ja) 1997-12-10

Family

ID=11838278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3013620A Expired - Fee Related JP2690623B2 (ja) 1991-02-04 1991-02-04 磁気抵抗効果素子

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5243316A (ja)
EP (1) EP0498344B2 (ja)
JP (1) JP2690623B2 (ja)
DE (1) DE69202258T3 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05242436A (ja) * 1992-03-02 1993-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気抵抗効果素子
JPH06236527A (ja) * 1993-02-08 1994-08-23 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 非磁性背部層を有する磁気抵抗センサ
JPH06310327A (ja) * 1993-04-21 1994-11-04 Nec Corp 集積化磁気抵抗効果センサ
US5841611A (en) * 1994-05-02 1998-11-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect type head, memory device, and amplifying device using the same
US6157523A (en) * 1994-12-21 2000-12-05 Fujitsu Limited Spin valve magnetoresistive head having magnetic layers with different internal stress
US6256222B1 (en) 1994-05-02 2001-07-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device, and magnetoresistaance effect type head, memory device, and amplifying device using the same

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3088478B2 (ja) * 1990-05-21 2000-09-18 財団法人生産開発科学研究所 磁気抵抗効果素子
EP0506433B2 (en) * 1991-03-29 2007-08-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element
JPH05183212A (ja) * 1991-07-30 1993-07-23 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子
JP3207477B2 (ja) * 1991-12-24 2001-09-10 財団法人生産開発科学研究所 磁気抵抗効果素子
JP2812042B2 (ja) * 1992-03-13 1998-10-15 松下電器産業株式会社 磁気抵抗センサー
JP3285937B2 (ja) * 1992-06-23 2002-05-27 ティーディーケイ株式会社 磁性多層膜および磁気抵抗変化素子ならびにそれらの製造方法
JPH06220609A (ja) * 1992-07-31 1994-08-09 Sony Corp 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びにそれを用いた磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド
JP3381957B2 (ja) * 1992-08-03 2003-03-04 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気センサ
US5500633A (en) * 1992-08-03 1996-03-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element
JP3411626B2 (ja) * 1992-08-27 2003-06-03 ティーディーケイ株式会社 磁性多層膜および磁気抵抗効果素子ならびにそれらの製造方法
US5287238A (en) * 1992-11-06 1994-02-15 International Business Machines Corporation Dual spin valve magnetoresistive sensor
DE69332699T2 (de) * 1992-11-16 2003-09-18 Nve Corp Magnetoresistive struktur mit einer legierungsschicht
US5569544A (en) * 1992-11-16 1996-10-29 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate layers of less than 30 angstroms formed of alloys having immiscible components
US5617071A (en) * 1992-11-16 1997-04-01 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate alloy layer having magnetic concentrator and shielding permeable masses
DE4401476A1 (de) * 1993-01-20 1994-07-28 Fuji Electric Co Ltd Magneto-resistives Element, magnetisches Induktionselement und solche enthaltender Dünnschicht-Magnetkopf
US5657190A (en) * 1993-03-02 1997-08-12 Tdk Corporation Apparatus for detecting a magnetic field using a giant magnetoresistance effect multilayer
US5585198A (en) * 1993-10-20 1996-12-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Magnetorsistance effect element
US5736921A (en) * 1994-03-23 1998-04-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Magnetoresistive element
JP2629583B2 (ja) * 1993-05-13 1997-07-09 日本電気株式会社 磁気抵抗効果膜およびその製造方法
US5475304A (en) * 1993-10-01 1995-12-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnetoresistive linear displacement sensor, angular displacement sensor, and variable resistor using a moving domain wall
WO1995010123A1 (en) * 1993-10-06 1995-04-13 Philips Electronics N.V. Magneto-resistance device, and magnetic head employing such a device
EP0685746A3 (en) * 1994-05-30 1996-12-04 Sony Corp Magnetoresistive effect device having improved thermal resistance.
US5874886A (en) * 1994-07-06 1999-02-23 Tdk Corporation Magnetoresistance effect element and magnetoresistance device
EP0725936A1 (en) * 1994-08-28 1996-08-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic field detector device
JPH08130337A (ja) * 1994-09-09 1996-05-21 Sanyo Electric Co Ltd 磁気抵抗素子及びその製造方法
US5818323A (en) * 1994-09-09 1998-10-06 Sanyo Electric Co., Ltd. Magnetoresistive device
JP3574186B2 (ja) * 1994-09-09 2004-10-06 富士通株式会社 磁気抵抗効果素子
US6088204A (en) * 1994-12-01 2000-07-11 International Business Machines Corporation Magnetoresistive magnetic recording head with permalloy sensor layer deposited with substrate heating
US5695864A (en) * 1995-09-28 1997-12-09 International Business Machines Corporation Electronic device using magnetic components
JP3471520B2 (ja) * 1996-04-30 2003-12-02 富士通株式会社 磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法及び磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造装置
US6166539A (en) * 1996-10-30 2000-12-26 Regents Of The University Of Minnesota Magnetoresistance sensor having minimal hysteresis problems
US5747997A (en) * 1996-06-05 1998-05-05 Regents Of The University Of Minnesota Spin-valve magnetoresistance sensor having minimal hysteresis problems
US5666248A (en) * 1996-09-13 1997-09-09 International Business Machines Corporation Magnetizations of pinned and free layers of a spin valve sensor set by sense current fields
DE19706106A1 (de) 1997-02-17 1998-08-27 Siemens Ag Ventileinrichtung eines Verbrennungsmotors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0449607A (ja) * 1990-06-18 1992-02-19 Tdk Corp 磁性多層膜

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1252739B (de) * 1964-03-17 1967-10-26 Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München Speicherelement mit gestapelten magnetischen Schichten
EP0304280B1 (en) * 1987-08-21 1996-05-29 Nippondenso Co., Ltd. A device for detecting magnetism
JPH0223681A (ja) * 1988-07-12 1990-01-25 Nec Corp 磁気抵抗効果素子
FR2648942B1 (fr) * 1989-06-27 1995-08-11 Thomson Csf Capteur a effet magnetoresistif

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0449607A (ja) * 1990-06-18 1992-02-19 Tdk Corp 磁性多層膜

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05242436A (ja) * 1992-03-02 1993-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気抵抗効果素子
JPH06236527A (ja) * 1993-02-08 1994-08-23 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 非磁性背部層を有する磁気抵抗センサ
JPH06310327A (ja) * 1993-04-21 1994-11-04 Nec Corp 集積化磁気抵抗効果センサ
US5841611A (en) * 1994-05-02 1998-11-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect type head, memory device, and amplifying device using the same
US6005798A (en) * 1994-05-02 1999-12-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device, and magnetoresistance effect type head, memory device, and amplifying device using the same
US6111782A (en) * 1994-05-02 2000-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device, and magnetoresistance effect type head, memory device, and amplifying device using the same
US6256222B1 (en) 1994-05-02 2001-07-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device, and magnetoresistaance effect type head, memory device, and amplifying device using the same
US6157523A (en) * 1994-12-21 2000-12-05 Fujitsu Limited Spin valve magnetoresistive head having magnetic layers with different internal stress

Also Published As

Publication number Publication date
JP2690623B2 (ja) 1997-12-10
EP0498344B1 (en) 1995-05-03
DE69202258D1 (de) 1995-06-08
DE69202258T3 (de) 1999-12-02
EP0498344A1 (en) 1992-08-12
US5243316A (en) 1993-09-07
DE69202258T2 (de) 1996-01-04
EP0498344B2 (en) 1999-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04247607A (ja) 磁気抵抗効果素子
EP0681338B1 (en) Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect type head, memory device, and amplifying device using the same
US6340520B1 (en) Giant magnetoresistive material film, method of producing the same magnetic head using the same
US6295186B1 (en) Spin-valve magnetoresistive Sensor including a first antiferromagnetic layer for increasing a coercive force and a second antiferromagnetic layer for imposing a longitudinal bias
JP2654316B2 (ja) 磁気抵抗センサ
JP3574186B2 (ja) 磁気抵抗効果素子
JP2901501B2 (ja) 磁性多層膜およびその製造方法ならびに磁気抵抗効果素子
US5955211A (en) Magnetoresistive film
JPH0821166B2 (ja) 磁気抵抗センサ
JP3184352B2 (ja) メモリー素子
JPH0261572A (ja) 強磁性薄膜を有する磁場センサ
JP2000340858A (ja) 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド
JPH05347013A (ja) 磁気記録再生装置
US6256222B1 (en) Magnetoresistance effect device, and magnetoresistaance effect type head, memory device, and amplifying device using the same
US6083632A (en) Magnetoresistive effect film and method of manufacture thereof
JPH0950613A (ja) 磁気抵抗効果素子及び磁界検出装置
EP0560350B1 (en) Magneto-resistance effect element
US6215631B1 (en) Magnetoresistive effect film and manufacturing method therefor
JP2961914B2 (ja) 磁気抵抗効果材料およびその製造方法
JPH076329A (ja) 磁気抵抗効果素子並びにそれを用いた磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
JP2848083B2 (ja) 磁気抵抗効果素子
JPH06310329A (ja) 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド
JP2000173026A (ja) 磁気抵抗効果素子および磁気ヘッド
JPH04339309A (ja) 多層磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果素子
JPH08279116A (ja) 巨大磁気抵抗材料膜および磁気抵抗材料膜の磁化の調整方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960604

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970819

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees