JPH06104506A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- JPH06104506A JPH06104506A JP5061225A JP6122593A JPH06104506A JP H06104506 A JPH06104506 A JP H06104506A JP 5061225 A JP5061225 A JP 5061225A JP 6122593 A JP6122593 A JP 6122593A JP H06104506 A JPH06104506 A JP H06104506A
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- 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
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- Thin Magnetic Films (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】大きな磁気抵抗変化率が得られる磁気抵抗効果
素子を提供すること、及び、低い飽和磁場を有し、小さ
な磁場変化で大きな磁気抵抗変化率を得ることができる
磁気抵抗効果素子を提供することにある。 【構成】磁性層１と、強磁性元素と非強磁性元素との混
合層２と、非磁性層３とが磁気抵抗効果を発揮するよう
に順次積層された積層体を具備する磁気抵抗効果素子を
作製する。この素子において、混合層２の原子層数をｎ
とし、その中の磁性層に一番近い原子層の強磁性元素の
原子濃度をＸ1 ％、非磁性層に一番近いｎ番目の原子層
の強磁性元素の原子濃度をＸn ％とした場合に、２×
（Ｘ1 ／Ｘn）／ｎが1.1 より大きい。
素子を提供すること、及び、低い飽和磁場を有し、小さ
な磁場変化で大きな磁気抵抗変化率を得ることができる
磁気抵抗効果素子を提供することにある。 【構成】磁性層１と、強磁性元素と非強磁性元素との混
合層２と、非磁性層３とが磁気抵抗効果を発揮するよう
に順次積層された積層体を具備する磁気抵抗効果素子を
作製する。この素子において、混合層２の原子層数をｎ
とし、その中の磁性層に一番近い原子層の強磁性元素の
原子濃度をＸ1 ％、非磁性層に一番近いｎ番目の原子層
の強磁性元素の原子濃度をＸn ％とした場合に、２×
（Ｘ1 ／Ｘn）／ｎが1.1 より大きい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性人工格子膜を基本
とし、大きな磁気抵抗変化率をもつ磁気抵抗効果素子に
関する。
とし、大きな磁気抵抗変化率をもつ磁気抵抗効果素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素
子は、磁界サンサや磁気ヘッドとして広く利用されてい
る。磁性体を用いた磁気抵抗効果素子は、温度安定性に
優れ、かつ使用温度範囲が広いという特徴をもつ。従来
より、磁性体を用いた磁気抵抗効果素子には２％程度の
磁気抵抗変化率を示すパーマロイ合金薄膜が広く用いら
れているが、磁気抵抗変化率が小さいため十分な感度が
得られないという問題点があった。
子は、磁界サンサや磁気ヘッドとして広く利用されてい
る。磁性体を用いた磁気抵抗効果素子は、温度安定性に
優れ、かつ使用温度範囲が広いという特徴をもつ。従来
より、磁性体を用いた磁気抵抗効果素子には２％程度の
磁気抵抗変化率を示すパーマロイ合金薄膜が広く用いら
れているが、磁気抵抗変化率が小さいため十分な感度が
得られないという問題点があった。
【０００３】これに対し、近年、磁性層と非磁性層とが
数オングストロームから数十オングストロームのオーダ
ーの周期で交互に積層された構造を有し、非磁性金属層
を介して上下の磁性層が反平行に磁気的カップリングし
た人工格子膜が巨大な磁気抵抗効果を示すとして注目さ
れ、(Fe/Cr) n (Phys.Rev.Lett.,Vol.61.p2472 (198
8)). (Co/Cu)n (J.Mag.Mag.Mat.,vol.94.Pl.1 (1991))
等の人工格子膜が開発されている。これらの膜は従来
のパーマロイ薄膜に比べ１ケタ以上大きな磁気抵抗効果
を有しているが、磁気抵抗素子などへの応用を考えた場
合には、まだ十分とはいえない。また、このような人工
格子膜は、飽和磁場が数ｋＯｅと非常に大きく、このた
め磁気抵抗素子などへの応用を考えた場合には、小さな
磁場変化で大きな感度を得ることが困難という問題があ
る。
数オングストロームから数十オングストロームのオーダ
ーの周期で交互に積層された構造を有し、非磁性金属層
を介して上下の磁性層が反平行に磁気的カップリングし
た人工格子膜が巨大な磁気抵抗効果を示すとして注目さ
れ、(Fe/Cr) n (Phys.Rev.Lett.,Vol.61.p2472 (198
8)). (Co/Cu)n (J.Mag.Mag.Mat.,vol.94.Pl.1 (1991))
等の人工格子膜が開発されている。これらの膜は従来
のパーマロイ薄膜に比べ１ケタ以上大きな磁気抵抗効果
を有しているが、磁気抵抗素子などへの応用を考えた場
合には、まだ十分とはいえない。また、このような人工
格子膜は、飽和磁場が数ｋＯｅと非常に大きく、このた
め磁気抵抗素子などへの応用を考えた場合には、小さな
磁場変化で大きな感度を得ることが困難という問題があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の磁気抵抗効果素子においては、十分な大きさの磁気抵
抗変化を得ることが困難であるという問題点、及び小さ
な磁場変化で大きな感度を得ることが困難であるという
問題点がある。
の磁気抵抗効果素子においては、十分な大きさの磁気抵
抗変化を得ることが困難であるという問題点、及び小さ
な磁場変化で大きな感度を得ることが困難であるという
問題点がある。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、第１に大きな磁気抵抗変化
率が得られる磁気抵抗効果素子を提供することにある。
また、第２に、低い飽和磁場を有し、小さな磁場変化で
大きな磁気抵抗変化率を得ることができる磁気抵抗効果
素子を提供することにある。
たものであり、その目的は、第１に大きな磁気抵抗変化
率が得られる磁気抵抗効果素子を提供することにある。
また、第２に、低い飽和磁場を有し、小さな磁場変化で
大きな磁気抵抗変化率を得ることができる磁気抵抗効果
素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を解決するために、第１に、磁性層と、強磁性元素
と非強磁性元素との混合層と、非磁性層とが磁気抵抗効
果を発揮するように順次積層された積層体を具備する磁
気抵抗効果素子であって、前記混合層の原子層数をｎと
し、その中の磁性層に一番近い原子層の強磁性元素の原
子濃度をＸ1 ％、非磁性層に一番近いｎ番目の原子層の
強磁性元素の原子濃度をＸn ％とした場合に、２×（Ｘ
1 ／Ｘn ）／ｎが1.1 より大きいことを特徴とする磁気
抵抗効果素子を提供する。
課題を解決するために、第１に、磁性層と、強磁性元素
と非強磁性元素との混合層と、非磁性層とが磁気抵抗効
果を発揮するように順次積層された積層体を具備する磁
気抵抗効果素子であって、前記混合層の原子層数をｎと
し、その中の磁性層に一番近い原子層の強磁性元素の原
子濃度をＸ1 ％、非磁性層に一番近いｎ番目の原子層の
強磁性元素の原子濃度をＸn ％とした場合に、２×（Ｘ
1 ／Ｘn ）／ｎが1.1 より大きいことを特徴とする磁気
抵抗効果素子を提供する。
【０００７】第２に、磁性層と、非強磁性材料からなる
母金属中に前記磁性層の存在によりその中で磁気分極す
る金属元素又はその合金を含有する非磁性層とが、磁気
抵抗効果を発揮するように積層された積層体を具備する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。
母金属中に前記磁性層の存在によりその中で磁気分極す
る金属元素又はその合金を含有する非磁性層とが、磁気
抵抗効果を発揮するように積層された積層体を具備する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。
【０００８】第３に、磁性層と、第１の非磁性層と、こ
れらの間に設けられ、非強磁性材料からなる母金属中に
前記磁性層の存在によりその中で磁気分極する金属元素
又はその合金を含有する第２の非磁性層とが、磁気抵抗
効果を発揮するように積層された積層体を具備すること
を特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。
れらの間に設けられ、非強磁性材料からなる母金属中に
前記磁性層の存在によりその中で磁気分極する金属元素
又はその合金を含有する第２の非磁性層とが、磁気抵抗
効果を発揮するように積層された積層体を具備すること
を特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。
【０００９】以下この発明について詳細に説明する。
【００１０】この発明の第１の態様は、磁性層と非磁性
層の間に、一定の強磁性元素と非強磁性元素との混合層
を設け、これらの積層体を形成することにより、より大
きな磁気抵抗変化率が得られるという本願発明者らの知
見に基づくものである。すなわち、磁性層と非磁性層と
の間に形成される混合層の原子層数をｎとし、その中の
磁性層に一番近い原子層の強磁性元素の原子濃度をＸ1
％、非磁性層に一番近いｎ番目の原子層の強磁性元素の
原子濃度をＸn ％とした場合に、２×（Ｘ1 ／Ｘn ）／
ｎが１．１より大きくなるようにすることにより、極め
て大きな磁気抵抗変化率を得ることができる。
層の間に、一定の強磁性元素と非強磁性元素との混合層
を設け、これらの積層体を形成することにより、より大
きな磁気抵抗変化率が得られるという本願発明者らの知
見に基づくものである。すなわち、磁性層と非磁性層と
の間に形成される混合層の原子層数をｎとし、その中の
磁性層に一番近い原子層の強磁性元素の原子濃度をＸ1
％、非磁性層に一番近いｎ番目の原子層の強磁性元素の
原子濃度をＸn ％とした場合に、２×（Ｘ1 ／Ｘn ）／
ｎが１．１より大きくなるようにすることにより、極め
て大きな磁気抵抗変化率を得ることができる。
【００１１】図１は本発明の第１の態様に係る磁気抵抗
効果素子を示す断面図である。この磁気抵抗効果素子
は、基板４上に、磁性層１、混合層２、非磁性層３が繰
り返し積層された積層体５が形成されたものである。
効果素子を示す断面図である。この磁気抵抗効果素子
は、基板４上に、磁性層１、混合層２、非磁性層３が繰
り返し積層された積層体５が形成されたものである。
【００１２】磁性層１は、例えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのよ
うな強磁性を示す元素あるいはそれらの合金で構成され
るが、磁気抵抗効果が発揮できる強磁性体であれば特に
限定されない。その厚さｔM （オングストローム、以下
Ａと表わす）は、大きな磁気抵抗変化率を得る観点か
ら、２Ａ≦ｔM ≦１００Ａが好ましく、４Ａ≦ｔM ≦８
０Ａがより好ましい。
うな強磁性を示す元素あるいはそれらの合金で構成され
るが、磁気抵抗効果が発揮できる強磁性体であれば特に
限定されない。その厚さｔM （オングストローム、以下
Ａと表わす）は、大きな磁気抵抗変化率を得る観点か
ら、２Ａ≦ｔM ≦１００Ａが好ましく、４Ａ≦ｔM ≦８
０Ａがより好ましい。
【００１３】非磁性層３は、磁気抵抗効果を発揮できる
非強磁性材料で形成されていれば特に限定されない。例
えばＣｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕなど室温で常磁性を
示す元素又はこれらを含む合金が挙げられる。そしてそ
の厚さｔN は、大きな磁気抵抗変化率を得る観点から
は、２Ａ≦ｔN ≦１００Ａが好ましく、９Ａ≦ｔN ≦５
０Ａがより好ましい。
非強磁性材料で形成されていれば特に限定されない。例
えばＣｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕなど室温で常磁性を
示す元素又はこれらを含む合金が挙げられる。そしてそ
の厚さｔN は、大きな磁気抵抗変化率を得る観点から
は、２Ａ≦ｔN ≦１００Ａが好ましく、９Ａ≦ｔN ≦５
０Ａがより好ましい。
【００１４】混合層２は、強磁性元素と非磁性元素とが
混合されて形成されたものであり、磁性層１側から非磁
性層３側に向けて磁性元素が１原子層単位で濃度勾配を
有するように混合されている。そして、この濃度勾配は
急なほど好ましく、磁性層１に一番近い原子層の磁性元
素の原子濃度Ｘ1 ％、非磁性層３に一番近いｎ番目の原
子層の磁性元素の原子濃度Ｘn ％とした場合に、２×
（Ｘ1 ／Ｘn ）／ｎが１．１より大きくなるように規定
される。より好ましくは１．５より大きいことである。
この濃度勾配は、成膜条件などに依存し、例えばイオン
ビームスパッタリング法を用いたときには、成膜装置中
における基板とターゲットの相対距離、加速電圧、初期
真空度、ガス圧、成膜温度、電流値等種々条件に依存す
るするものである。この場合に、Ｘ1 は６０％より大き
いことが好ましく、Ｘn は４０％より小さいことが好ま
しい。また、この混合層２の厚さｔX は、大きな磁気抵
抗変化率を得る観点からは、１．２Ａ≦ｔX ≦１０Ａが
好ましい。
混合されて形成されたものであり、磁性層１側から非磁
性層３側に向けて磁性元素が１原子層単位で濃度勾配を
有するように混合されている。そして、この濃度勾配は
急なほど好ましく、磁性層１に一番近い原子層の磁性元
素の原子濃度Ｘ1 ％、非磁性層３に一番近いｎ番目の原
子層の磁性元素の原子濃度Ｘn ％とした場合に、２×
（Ｘ1 ／Ｘn ）／ｎが１．１より大きくなるように規定
される。より好ましくは１．５より大きいことである。
この濃度勾配は、成膜条件などに依存し、例えばイオン
ビームスパッタリング法を用いたときには、成膜装置中
における基板とターゲットの相対距離、加速電圧、初期
真空度、ガス圧、成膜温度、電流値等種々条件に依存す
るするものである。この場合に、Ｘ1 は６０％より大き
いことが好ましく、Ｘn は４０％より小さいことが好ま
しい。また、この混合層２の厚さｔX は、大きな磁気抵
抗変化率を得る観点からは、１．２Ａ≦ｔX ≦１０Ａが
好ましい。
【００１５】さらに、そのとき混合層において磁性原子
の周りに磁性原子が集まる確率を以下の（１）式で表わ
した場合に、（１）式中のα1 は、−0.3 ≦α1 ≦0.3
であることが好ましい。
の周りに磁性原子が集まる確率を以下の（１）式で表わ
した場合に、（１）式中のα1 は、−0.3 ≦α1 ≦0.3
であることが好ましい。
【００１６】 Ｐ（Ｘ1 ）＝Ｘ1 ＋α1 （１−Ｘ1 ） ……（１） （Ｘ1 は混合層のｉ番目の層の磁性原子濃度、α1 は秩
序パラメータで、−１≦α1 ≦１でかたより度を表し、
α1 ＝０のときランダムな原子配列、α1 ＜０のとき秩
序化、α1 ＞０のときクラスターをつくる。）。
序パラメータで、−１≦α1 ≦１でかたより度を表し、
α1 ＝０のときランダムな原子配列、α1 ＜０のとき秩
序化、α1 ＞０のときクラスターをつくる。）。
【００１７】これらの層を順次積層して所望の磁気抵抗
効果素子を形成するが、この際の積層数は特に限定され
ず適宜設定することが可能であるが、一般的には２〜数
10程度である。
効果素子を形成するが、この際の積層数は特に限定され
ず適宜設定することが可能であるが、一般的には２〜数
10程度である。
【００１８】次に、この発明の第２の態様について説明
する。この発明の第２の態様は、Ｎｉ等の元素を添加
し、非磁性層のＣｕの一部を置換したとき、強磁性層／
非磁性層界面における添加元素の磁気分極（スピン分
極）により、層間に働く負の交換相互作用が小さくな
り、飽和磁場が小さくなると共に、磁気抵抗変化Δρが
大きくなるという本願発明者らの知見に基づくものであ
る。すなわち、磁性層と、前記磁性層の存在によりその
中で磁気分極する元素を含有する非磁性層とを順次積層
して積層体を形成することにより、飽和磁場を極めて小
さくすることができると共に、磁気抵抗変化Δρえお大
きくすることができる。
する。この発明の第２の態様は、Ｎｉ等の元素を添加
し、非磁性層のＣｕの一部を置換したとき、強磁性層／
非磁性層界面における添加元素の磁気分極（スピン分
極）により、層間に働く負の交換相互作用が小さくな
り、飽和磁場が小さくなると共に、磁気抵抗変化Δρが
大きくなるという本願発明者らの知見に基づくものであ
る。すなわち、磁性層と、前記磁性層の存在によりその
中で磁気分極する元素を含有する非磁性層とを順次積層
して積層体を形成することにより、飽和磁場を極めて小
さくすることができると共に、磁気抵抗変化Δρえお大
きくすることができる。
【００１９】図２は本発明の第２の態様に係る磁気抵抗
効果素子を示す断面図である。この磁気抵抗効果素子
は、基板１３上に、磁性層１１と非磁性層１２とが繰り
返し積層された積層体１４が形成されたものである。
効果素子を示す断面図である。この磁気抵抗効果素子
は、基板１３上に、磁性層１１と非磁性層１２とが繰り
返し積層された積層体１４が形成されたものである。
【００２０】磁性層１１は、第１の態様と同様に、例え
ばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのような強磁性を示す元素あるいは
それらの合金が挙げられるが、磁気抵抗効果が発揮でき
る強磁性体であれば特に限定されない。
ばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのような強磁性を示す元素あるいは
それらの合金が挙げられるが、磁気抵抗効果が発揮でき
る強磁性体であれば特に限定されない。
【００２１】非磁性層１２は、非強磁性材料からなる母
金属中に、前記磁性層の存在によりその中で磁気分極す
る金属元素又はその合金を含有し、単層として室温で常
磁性を呈するものである。このような添加材料として
は、強磁性を示す元素、Ｐｔ，Ｐｄのような磁気分極し
やすい元素、これらの合金などが挙げられ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｏ，Ｆｅのうち少なくとも一
種、又はこれらの合金が好ましい。この層の母金属とし
てはＭｏ、Ｎｂ、Ａｌなど非強磁性元素又は非強磁性の
合金ならばかまわないが、特にＣｕ、Ａｕ、Ａｇなどの
貴金属元素が望ましい。
金属中に、前記磁性層の存在によりその中で磁気分極す
る金属元素又はその合金を含有し、単層として室温で常
磁性を呈するものである。このような添加材料として
は、強磁性を示す元素、Ｐｔ，Ｐｄのような磁気分極し
やすい元素、これらの合金などが挙げられ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｏ，Ｆｅのうち少なくとも一
種、又はこれらの合金が好ましい。この層の母金属とし
てはＭｏ、Ｎｂ、Ａｌなど非強磁性元素又は非強磁性の
合金ならばかまわないが、特にＣｕ、Ａｕ、Ａｇなどの
貴金属元素が望ましい。
【００２２】上述のような添加材料は、室温で単層とし
て常磁性が保てる範囲で、かつ母金属中に固溶する範囲
で含有させることができる。その量は母金属、添加元素
により異なり、母金属に対して例えばＣｕ−Ｍｎでは２
５原子％まで、Ｃｕ−Ｎｉは４３原子％まで、Ｃｕ−Ｐ
ｔ、Ｃｕ−Ｐｄは１００原子％まで含有することができ
るが、非磁性層中の添加元素濃度が２原子％未満であれ
ば添加の効果が少なく、一方２０原子％を越えると磁性
層間の反平行の磁気的カップリングを実現しにくくな
り、大きな磁気抵抗変化率は得られなくなる。
て常磁性が保てる範囲で、かつ母金属中に固溶する範囲
で含有させることができる。その量は母金属、添加元素
により異なり、母金属に対して例えばＣｕ−Ｍｎでは２
５原子％まで、Ｃｕ−Ｎｉは４３原子％まで、Ｃｕ−Ｐ
ｔ、Ｃｕ−Ｐｄは１００原子％まで含有することができ
るが、非磁性層中の添加元素濃度が２原子％未満であれ
ば添加の効果が少なく、一方２０原子％を越えると磁性
層間の反平行の磁気的カップリングを実現しにくくな
り、大きな磁気抵抗変化率は得られなくなる。
【００２３】各層の膜厚は、磁気抵抗変化率の大きな値
を得る観点から決定され、磁性層１１の膜厚は５Ａ以
上、１００Ａ以下、非磁性層１２の膜厚は５Ａ以上、５
０Ａ以下が望ましい。また、積層数は特に限定されず適
宜設定することが可能であるが、一般的には２〜数10程
度である。
を得る観点から決定され、磁性層１１の膜厚は５Ａ以
上、１００Ａ以下、非磁性層１２の膜厚は５Ａ以上、５
０Ａ以下が望ましい。また、積層数は特に限定されず適
宜設定することが可能であるが、一般的には２〜数10程
度である。
【００２４】次に、この発明の第３の態様について説明
する。
する。
【００２５】本願発明者らが磁気抵抗効果を示す人工格
子膜について研究を進めたところ、非磁性層のＣｕの一
部をＮｉで置換したＣｕＮｉ合金層を強磁性層と非磁性
層との間に形成させることによって、磁気抵抗変化（△
ρ＝ρ0 −ρn ) がＣｏ／Ｃｕの場合よりも大きくなる
ことを見出した。一方、この人工格子膜の磁化測定によ
り、ＣｕＮｉ中のＮｉが分極していることが明らかにな
った。このことは、Ｃｏに接した界面近傍のＣｕＮｉ中
Ｎｉが分極し、このため磁性原子面と非磁性原子面との
界面における磁気的乱雑さが実質上増大し、そのために
電子のスピンに依存した散乱が大きくなり、結果として
磁気抵抗変化が大きくなったことを意味する。そしてこ
のことは、その中で磁気分極する物質を含む非磁性層を
磁性層と非磁性層との界面に挿入することによって、磁
気的な界面構造を人工的に操作できることを示す。この
第３の態様はこのような知見に基づくものであり、この
ように界面の磁気的乱雑さを制御することにより大きな
磁気抵抗効果を得ることができるものである。
子膜について研究を進めたところ、非磁性層のＣｕの一
部をＮｉで置換したＣｕＮｉ合金層を強磁性層と非磁性
層との間に形成させることによって、磁気抵抗変化（△
ρ＝ρ0 −ρn ) がＣｏ／Ｃｕの場合よりも大きくなる
ことを見出した。一方、この人工格子膜の磁化測定によ
り、ＣｕＮｉ中のＮｉが分極していることが明らかにな
った。このことは、Ｃｏに接した界面近傍のＣｕＮｉ中
Ｎｉが分極し、このため磁性原子面と非磁性原子面との
界面における磁気的乱雑さが実質上増大し、そのために
電子のスピンに依存した散乱が大きくなり、結果として
磁気抵抗変化が大きくなったことを意味する。そしてこ
のことは、その中で磁気分極する物質を含む非磁性層を
磁性層と非磁性層との界面に挿入することによって、磁
気的な界面構造を人工的に操作できることを示す。この
第３の態様はこのような知見に基づくものであり、この
ように界面の磁気的乱雑さを制御することにより大きな
磁気抵抗効果を得ることができるものである。
【００２６】図３は本発明の第３の態様に係る磁気抵抗
効果素子を示す断面図である。この磁気抵抗効果素子
は、基板２４上に、磁性層２１と、第１の非磁性層２２
と、これらの間に設けられた第２の非磁性層２３とが繰
り返し積層された積層体２５が形成されたものである。
効果素子を示す断面図である。この磁気抵抗効果素子
は、基板２４上に、磁性層２１と、第１の非磁性層２２
と、これらの間に設けられた第２の非磁性層２３とが繰
り返し積層された積層体２５が形成されたものである。
【００２７】磁性層２１は、第１の態様及び第２の態様
と同じであって、例えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのような強磁
性を示す元素あるいはそれらの合金で構成されるが、磁
気抵抗効果が発揮できる強磁性体であれば特に限定され
ない。
と同じであって、例えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのような強磁
性を示す元素あるいはそれらの合金で構成されるが、磁
気抵抗効果が発揮できる強磁性体であれば特に限定され
ない。
【００２８】第１の非磁性層２２は、磁気抵抗効果を発
揮できる非強磁性材料で形成されていれば特に限定され
ず、例えばＭｏ、Ｎｂ、Ａｌなどが挙げられるが、特に
Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの貴金属元素が望ましい。
揮できる非強磁性材料で形成されていれば特に限定され
ず、例えばＭｏ、Ｎｂ、Ａｌなどが挙げられるが、特に
Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの貴金属元素が望ましい。
【００２９】第２の非磁性層２３は、第２の態様の非磁
性層１２と基本的に同じであり、非強磁性材料からなる
母金属中に、前記磁性層の存在によりその中で磁気分極
する金属元素又はその合金を含有し、単層として室温で
常磁性を呈するものである。このような添加材料として
は、強磁性を示す元素、Ｐｔ，Ｐｄのような磁気分極し
やすい元素、これらの合金などが挙げられ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｏ，Ｆｅのうち少なくとも一
種、又はこれらの合金が好ましい。この層の母金属とし
てはＭｏ、Ｎｂ、Ａｌなど非強磁性元素又は非強磁性の
合金ならばかまわないが、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの貴金
属元素が望ましい。特に、第１の非磁性層２２を構成す
る材料と同じ材料が望ましい。
性層１２と基本的に同じであり、非強磁性材料からなる
母金属中に、前記磁性層の存在によりその中で磁気分極
する金属元素又はその合金を含有し、単層として室温で
常磁性を呈するものである。このような添加材料として
は、強磁性を示す元素、Ｐｔ，Ｐｄのような磁気分極し
やすい元素、これらの合金などが挙げられ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｏ，Ｆｅのうち少なくとも一
種、又はこれらの合金が好ましい。この層の母金属とし
てはＭｏ、Ｎｂ、Ａｌなど非強磁性元素又は非強磁性の
合金ならばかまわないが、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの貴金
属元素が望ましい。特に、第１の非磁性層２２を構成す
る材料と同じ材料が望ましい。
【００３０】上述のような添加材料は、室温で単層とし
て常磁性が保てる範囲で、かつ母金属中に固溶する範囲
で含有させることができる。その量は母金属、添加元素
により異なるが、常磁性が保たれれば添加材料の量は５
０原子程度までならば構わない。
て常磁性が保てる範囲で、かつ母金属中に固溶する範囲
で含有させることができる。その量は母金属、添加元素
により異なるが、常磁性が保たれれば添加材料の量は５
０原子程度までならば構わない。
【００３１】各層の膜厚は、磁気抵抗変化率の大きな値
を得る観点から決定され、磁性層２１の膜厚は１０Ａ以
上、１００Ａ以下、第１の非磁性層２２の膜厚は５Ａ以
上、５０Ａ以下が望ましく、第２の非磁性層２３の膜厚
は１Ａ以上、５Ａ以下が好ましい。また、積層数は特に
限定されず適宜設定することが可能であるが、一般的に
は２〜数10程度である。
を得る観点から決定され、磁性層２１の膜厚は１０Ａ以
上、１００Ａ以下、第１の非磁性層２２の膜厚は５Ａ以
上、５０Ａ以下が望ましく、第２の非磁性層２３の膜厚
は１Ａ以上、５Ａ以下が好ましい。また、積層数は特に
限定されず適宜設定することが可能であるが、一般的に
は２〜数10程度である。
【００３２】なお、上記いずれの態様においても、各層
はイオンビームスパッタ法、高周波スパッタ法、分子線
エピタキシー法などで作成することができる。また、基
板はこれらの方法によってその上に層が形成できるもの
であればどのようなものであっても構わない。
はイオンビームスパッタ法、高周波スパッタ法、分子線
エピタキシー法などで作成することができる。また、基
板はこれらの方法によってその上に層が形成できるもの
であればどのようなものであっても構わない。
【００３３】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 （実施例１）先ず、本発明の第１の態様の理論を明確に
するために、計算機シミュレーションによる解析を行っ
た。この解析においては、磁性層にＦｅ、非磁性層にＣ
ｒ、混合層の強磁性元素にＦｅ、非強磁性元素にＣｒを
用いたＦｅ／Ｃｒ系の場合と、強磁性層ＭにＣｏ、非磁
性層ＮにＣｒ、混合層Ｃの強磁性元素にＣｏ、非磁性元
素にＣｒを用いたＣｏ／Ｃｒ系の場合と説明する。
明する。 （実施例１）先ず、本発明の第１の態様の理論を明確に
するために、計算機シミュレーションによる解析を行っ
た。この解析においては、磁性層にＦｅ、非磁性層にＣ
ｒ、混合層の強磁性元素にＦｅ、非強磁性元素にＣｒを
用いたＦｅ／Ｃｒ系の場合と、強磁性層ＭにＣｏ、非磁
性層ＮにＣｒ、混合層Ｃの強磁性元素にＣｏ、非磁性元
素にＣｒを用いたＣｏ／Ｃｒ系の場合と説明する。
【００３４】図４に本発明の第１の態様を計算機シミュ
レーションするための計算モデルと計算方法を示す。こ
れは磁性人工格子膜における磁気抵抗効果への混合層の
影響を容易に調べるのに適したモデルである。
レーションするための計算モデルと計算方法を示す。こ
れは磁性人工格子膜における磁気抵抗効果への混合層の
影響を容易に調べるのに適したモデルである。
【００３５】上下各２原子厚さの磁性層、中間に３原子
厚さの非磁性層、磁性層と非磁性層との間の２原子厚さ
の接合層を混合層とし、幅を２原子厚さ、長さを無限長
としたサンドウイッチ膜構造である。結晶構造は単純立
方格子とした。
厚さの非磁性層、磁性層と非磁性層との間の２原子厚さ
の接合層を混合層とし、幅を２原子厚さ、長さを無限長
としたサンドウイッチ膜構造である。結晶構造は単純立
方格子とした。
【００３６】混合層のうち、磁性層に近い原子層の磁性
原子の濃度を（１００−ｐ）％、非磁性層に近い原子層
の強磁性原子の濃度をｐ％とし、原子混合はランダムと
する。
原子の濃度を（１００−ｐ）％、非磁性層に近い原子層
の強磁性原子の濃度をｐ％とし、原子混合はランダムと
する。
【００３７】計算方法は薄膜層状構造の電気伝導度の計
算に便利な伝導理論による（J. Phys.C:Solid St. Phy
s., Vol. 13 pL1031 (1980), Z. Phys. B - Condensed
Matter Vol. 59 p385 (1985)) 。この理論は、ｘ方向
の長さが（Ｎ＋１）原子からなる人工格子膜で、ｘ方向
に電場を掛けたときの電気伝導度ρxx (N+1) は、長さが
（Ｎ）原子のときの電気伝導度ρxx (N) 、（Ｎ＋１）番
スライス面に関するGreen 関数の行列要素Ｒ(N+1) （Ｅ
＋ｉγ）及び（Ｎ）と（Ｎ＋１）番スライス面間の電子
の飛び移り行列Ｖ(N) によって与えられるというもので
ある。ここで、Ｅ＋ｉγは複素数で、Ｅは伝導電子のエ
ネルギー、γは人工格子膜系の格子振動、不純物、格子
欠陥、格子不整合等のバルク的散乱に起因する電子状態
のぼやけ幅を表すエネルギーである。ここではバルク散
乱因子と呼ぶ。
算に便利な伝導理論による（J. Phys.C:Solid St. Phy
s., Vol. 13 pL1031 (1980), Z. Phys. B - Condensed
Matter Vol. 59 p385 (1985)) 。この理論は、ｘ方向
の長さが（Ｎ＋１）原子からなる人工格子膜で、ｘ方向
に電場を掛けたときの電気伝導度ρxx (N+1) は、長さが
（Ｎ）原子のときの電気伝導度ρxx (N) 、（Ｎ＋１）番
スライス面に関するGreen 関数の行列要素Ｒ(N+1) （Ｅ
＋ｉγ）及び（Ｎ）と（Ｎ＋１）番スライス面間の電子
の飛び移り行列Ｖ(N) によって与えられるというもので
ある。ここで、Ｅ＋ｉγは複素数で、Ｅは伝導電子のエ
ネルギー、γは人工格子膜系の格子振動、不純物、格子
欠陥、格子不整合等のバルク的散乱に起因する電子状態
のぼやけ幅を表すエネルギーである。ここではバルク散
乱因子と呼ぶ。
【００３８】Ｒ(N+1) （Ｅ＋ｉγ）には、強磁性層の磁
気モーメントを平行に揃えた場合（強磁性的配置）と反
平行に揃えた場合（反強磁性的配置）の↑／↓スピン電
子の感じるポテンシャル場や原子混合の情報等が含まれ
ている。
気モーメントを平行に揃えた場合（強磁性的配置）と反
平行に揃えた場合（反強磁性的配置）の↑／↓スピン電
子の感じるポテンシャル場や原子混合の情報等が含まれ
ている。
【００３９】計算機シミュレーションにおいては、Ｆｅ
及びＣｒ原子位置での↑／↓スピン電子のポテンシャ
ル、Ｃｏ及びＣｒ原子位置での↑／↓スピン電子のポテ
ンシャルの値は電子のエネルギーバンド計算の結果を用
いた（1991 J. Phys. Soc. Jpn. Vol. 60, p376)。
及びＣｒ原子位置での↑／↓スピン電子のポテンシャ
ル、Ｃｏ及びＣｒ原子位置での↑／↓スピン電子のポテ
ンシャルの値は電子のエネルギーバンド計算の結果を用
いた（1991 J. Phys. Soc. Jpn. Vol. 60, p376)。
【００４０】上記バンド計算の結果によると強磁性的配
置においては、↑スピン電子が強磁性原子位置と非強磁
性原子位置で受けるポテンシャル差は、↓スピン電子の
受けるポテンシャル差より非常に大きい。特徴的にはＦ
ｅ／Ｃｒ系では、↓スピン電子の受けるポテンシャル差
は零であり、Ｃｏ／Ｃｒ系では若干のポテンシャル差が
生じている。反強磁性的配置においては、↑（あるいは
↓）スピン電子は、強磁性的配置における↑スピン電子
の受けるポテンシャルと↓スピン電子の受けるそれを半
々に結合したようなポテンシャル場を受ける。
置においては、↑スピン電子が強磁性原子位置と非強磁
性原子位置で受けるポテンシャル差は、↓スピン電子の
受けるポテンシャル差より非常に大きい。特徴的にはＦ
ｅ／Ｃｒ系では、↓スピン電子の受けるポテンシャル差
は零であり、Ｃｏ／Ｃｒ系では若干のポテンシャル差が
生じている。反強磁性的配置においては、↑（あるいは
↓）スピン電子は、強磁性的配置における↑スピン電子
の受けるポテンシャルと↓スピン電子の受けるそれを半
々に結合したようなポテンシャル場を受ける。
【００４１】上記伝導理論を用いてｐ＝０、１０、２
０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１０
０％に付いて、強磁性的配置および反強磁性的配置の場
合の↑／↓スピン電子の電気伝導度を数値計算した。こ
れから↑／↓スピン電子の電気抵抗率ρF ↑（↓）、ρ
AF↑（↓）を得、更に １／ρF ＝１／ρF ↑＋１／ρF ↓ １／ρAF＝１／ρAF↑＋１／ρAF↓＝２／ρAF↑ の関係式からρF とρAFを求め、磁性人工格子膜の磁気
抵抗比 ＭＲ＝（ρAF−ρF ）／ρF を得た。
０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１０
０％に付いて、強磁性的配置および反強磁性的配置の場
合の↑／↓スピン電子の電気伝導度を数値計算した。こ
れから↑／↓スピン電子の電気抵抗率ρF ↑（↓）、ρ
AF↑（↓）を得、更に １／ρF ＝１／ρF ↑＋１／ρF ↓ １／ρAF＝１／ρAF↑＋１／ρAF↓＝２／ρAF↑ の関係式からρF とρAFを求め、磁性人工格子膜の磁気
抵抗比 ＭＲ＝（ρAF−ρF ）／ρF を得た。
【００４２】計算例として、図５及び図６に、夫々Ｆｅ
／Ｃｒ系及びＣｏ／Ｃｒ系における、ｐ＝０（図中ａ）
及び２０％（図中ｂ）についての各種電気抵抗率とバル
ク散乱因子γ／ｔとの関係を示す。ここでｔは隣接原子
間の電子の飛び移りエネルギーである。なお、ｐ＝２０
％のとき、ρAFの計算結果とρF にはあまり差が無いの
で、それらの拡大図を示した。
／Ｃｒ系及びＣｏ／Ｃｒ系における、ｐ＝０（図中ａ）
及び２０％（図中ｂ）についての各種電気抵抗率とバル
ク散乱因子γ／ｔとの関係を示す。ここでｔは隣接原子
間の電子の飛び移りエネルギーである。なお、ｐ＝２０
％のとき、ρAFの計算結果とρF にはあまり差が無いの
で、それらの拡大図を示した。
【００４３】無限長の薄膜層状構造で、バルク散乱と混
合層による散乱が無い場合、層長方向の電子の運動量は
保存され、電気抵抗は零となるはずである。図５、６の
ｐ＝０の結果は、これを数値計算の結果として示してい
る。
合層による散乱が無い場合、層長方向の電子の運動量は
保存され、電気抵抗は零となるはずである。図５、６の
ｐ＝０の結果は、これを数値計算の結果として示してい
る。
【００４４】混合層では、ある確率で強磁性原子と非強
磁性原子との混合が起こっており、ポテンシャルが入れ
替わるため、一般に、混合層内での散乱による残留抵抗
が発生することになる。しかし、Ｆｅ／Ｃｒ系の↓スピ
ン電子は、Ｆｅ及びＣｒ原子位置でのポテンシャルレベ
ルが等しいため、混合層内でポテンシャルの乱れを感じ
ることがなく、従って、↓スピン電子の混合層内の散乱
による残留抵抗は発生しない。
磁性原子との混合が起こっており、ポテンシャルが入れ
替わるため、一般に、混合層内での散乱による残留抵抗
が発生することになる。しかし、Ｆｅ／Ｃｒ系の↓スピ
ン電子は、Ｆｅ及びＣｒ原子位置でのポテンシャルレベ
ルが等しいため、混合層内でポテンシャルの乱れを感じ
ることがなく、従って、↓スピン電子の混合層内の散乱
による残留抵抗は発生しない。
【００４５】一方、Ｃｏ／Ｃｒ系での↓スピン電子には
若干のポテンシャル差が生じているため、混合層内の散
乱による残留抵抗が発生する。
若干のポテンシャル差が生じているため、混合層内の散
乱による残留抵抗が発生する。
【００４６】図７及び図８に、夫々Ｆｅ／Ｃｒ系及びＣ
ｏ／Ｃｒ系において、γ／ｔの値をパラメータとしたと
きの、ｐとＭＲ（磁気抵抗変化率）との関係を与える。
これはＭＲ値に対する混合層の影響のシミュレーション
である。ｐの値が０％から増加するに連れて、ＭＲ値も
一般的に増大する傾向にあるが、ｐが更に増大して１０
０％に向かうに連れて再びＭＲ値は減少する。
ｏ／Ｃｒ系において、γ／ｔの値をパラメータとしたと
きの、ｐとＭＲ（磁気抵抗変化率）との関係を与える。
これはＭＲ値に対する混合層の影響のシミュレーション
である。ｐの値が０％から増加するに連れて、ＭＲ値も
一般的に増大する傾向にあるが、ｐが更に増大して１０
０％に向かうに連れて再びＭＲ値は減少する。
【００４７】すなわち、磁性人工格子膜の磁気抵抗効果
にとって最適な混合層の原子混合の確率があり、ｐの最
適値はＦｅ／Ｃｒ系、Ｃｏ／Ｃｒ系ともに、３０〜４０
％にある。
にとって最適な混合層の原子混合の確率があり、ｐの最
適値はＦｅ／Ｃｒ系、Ｃｏ／Ｃｒ系ともに、３０〜４０
％にある。
【００４８】ＭＲの実験値は、Ｆｅ／Ｃｒ系において、
測定温度４．２Ｋで８２％、及び室温で１８％（Phys.R
ev. Lett., Vol. 61, p2472 (1988)) 、Ｃｏ／Ｃｒ系で
において２．５％（測定温度不明）（Phys. Rev. Lett.
Vol., 64, p2304 (1990))である。
測定温度４．２Ｋで８２％、及び室温で１８％（Phys.R
ev. Lett., Vol. 61, p2472 (1988)) 、Ｃｏ／Ｃｒ系で
において２．５％（測定温度不明）（Phys. Rev. Lett.
Vol., 64, p2304 (1990))である。
【００４９】γの主な起源として格子振動が考えられる
ので、温度上昇に連れて、γの値は増加していく。従っ
て、Ｆｅ／Ｃｒ系の計算結果は、実験結果と比べて、大
きさ、温度傾向ともに説明していることが分かる。Ｃｏ
／Ｃｒ系に対しては、実験、計算結果ともに、Ｆｅ／Ｃ
ｒ系に比べてかなり小さなＭＲ値となっている。
ので、温度上昇に連れて、γの値は増加していく。従っ
て、Ｆｅ／Ｃｒ系の計算結果は、実験結果と比べて、大
きさ、温度傾向ともに説明していることが分かる。Ｃｏ
／Ｃｒ系に対しては、実験、計算結果ともに、Ｆｅ／Ｃ
ｒ系に比べてかなり小さなＭＲ値となっている。
【００５０】図７及び８の結果より、混合層の強磁性原
子濃度分布と、ＭＲ値には相関があり、混合層の内、磁
性層に近い原子層の強磁性原子の濃度を６０〜７０％、
比磁性層に近い原子層の磁性原子の濃度を３０〜４０％
とするとき大きなＭＲ値が得られることが分かった。
子濃度分布と、ＭＲ値には相関があり、混合層の内、磁
性層に近い原子層の強磁性原子の濃度を６０〜７０％、
比磁性層に近い原子層の磁性原子の濃度を３０〜４０％
とするとき大きなＭＲ値が得られることが分かった。
【００５１】実際にこのモデルに基づいて、Ｆｅ／Ｃｒ
系及びＣｏ／Ｃｒ系の積層体を製造して実験を行ったと
ころ、上記シミュレーションモデルと同様の結果が得ら
れた。
系及びＣｏ／Ｃｒ系の積層体を製造して実験を行ったと
ころ、上記シミュレーションモデルと同様の結果が得ら
れた。
【００５２】なお、このような関係は非磁性層の原子に
よらず、非磁性層としてＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等を用いた場
合においても同様な結果が得られた。 （実施例２）ここでは磁性層にＣｏ，非磁性層にＣｕ，
混合層の強磁性元素にＣｏ，非強磁性元素にＣｕを用
い、第１の態様に基づく磁気抵抗効果素子を作製した。
よらず、非磁性層としてＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等を用いた場
合においても同様な結果が得られた。 （実施例２）ここでは磁性層にＣｏ，非磁性層にＣｕ，
混合層の強磁性元素にＣｏ，非強磁性元素にＣｕを用
い、第１の態様に基づく磁気抵抗効果素子を作製した。
【００５３】イオンビームスパッタ装置を用い、先ずＭ
ｇＯ（１１０）基板と、Ｃｏ、Ｃｕターゲットの相対位
置を設定した後、チャンバーを真空度５×１０-7Torrま
で排気し、イオンガンにＡｒガスを分圧が１．３×１０
-4Torrになるまで導入した。これをイオン化して加速電
圧４００ｅＶ、６００ｅＶ、１ｋｅＶ、１．４ｅＶと変
化させ、ターゲット電流値を３０ｍＡとしてスパッタリ
ングを行った。
ｇＯ（１１０）基板と、Ｃｏ、Ｃｕターゲットの相対位
置を設定した後、チャンバーを真空度５×１０-7Torrま
で排気し、イオンガンにＡｒガスを分圧が１．３×１０
-4Torrになるまで導入した。これをイオン化して加速電
圧４００ｅＶ、６００ｅＶ、１ｋｅＶ、１．４ｅＶと変
化させ、ターゲット電流値を３０ｍＡとしてスパッタリ
ングを行った。
【００５４】加速電圧により２つのターゲットから交互
にスパッタされる原子の持つエネルギが変化し、混合層
の原子層単位の濃度勾配が異なり、かつ加速電圧
（Ｖb ）が夫々４００ｅＶ、６００ｅＶ、１ｋｅＶ、
１．４ｅＶに対応したａ、ｂ、ｃ、ｄ４種類の積層体を
得た。厚さ２０Ａの（磁性層／混合層／非磁性層）のセ
ットは100 セットとした。得られた膜の配向面は（１１
０）であった。
にスパッタされる原子の持つエネルギが変化し、混合層
の原子層単位の濃度勾配が異なり、かつ加速電圧
（Ｖb ）が夫々４００ｅＶ、６００ｅＶ、１ｋｅＶ、
１．４ｅＶに対応したａ、ｂ、ｃ、ｄ４種類の積層体を
得た。厚さ２０Ａの（磁性層／混合層／非磁性層）のセ
ットは100 セットとした。得られた膜の配向面は（１１
０）であった。
【００５５】これら４種の積層体の混合層中の磁性元素
の濃度分布は、ＮＭＲにより測定された。用いたＮＭＲ
装置は標準型のパルス法ＮＭＲスペクトロメータであ
る。測定温度は4.2Kで、先ず試料に直接コイルを巻き付
けてテフロンテープで固定し、スピンエコー信号を観測
し、その周波数スペクトルを得た。なお、スピンエコー
信号強度を正確に測定するため、スピン−スピン緩和の
測定を行い、強度補正を行った。
の濃度分布は、ＮＭＲにより測定された。用いたＮＭＲ
装置は標準型のパルス法ＮＭＲスペクトロメータであ
る。測定温度は4.2Kで、先ず試料に直接コイルを巻き付
けてテフロンテープで固定し、スピンエコー信号を観測
し、その周波数スペクトルを得た。なお、スピンエコー
信号強度を正確に測定するため、スピン−スピン緩和の
測定を行い、強度補正を行った。
【００５６】図９乃至１２にａ〜ｄそれぞれの59Ｃｏ核
スピンエコー強度の周波数依存性を示す。なおスピンエ
コーの強度は周波数の２乗の強度補正がなされている。
スピンエコー強度の周波数依存性を示す。なおスピンエ
コーの強度は周波数の２乗の強度補正がなされている。
【００５７】これらの図から明らかなように、加速電圧
を高くすると、低周波数領域の信号強度が大きくなって
いることが確認された。図中実線は６個のガウシアンで
スピンエコースペクトルを最小２乗法により計算した結
果である（このときガウシアンの幅は６つとも一定とし
た）。
を高くすると、低周波数領域の信号強度が大きくなって
いることが確認された。図中実線は６個のガウシアンで
スピンエコースペクトルを最小２乗法により計算した結
果である（このときガウシアンの幅は６つとも一定とし
た）。
【００５８】ｆｃｃ構造は、１２個の最隣接原子が存在
する。上述の６つのガウシアンラインは、高い周波数か
ら順番に、Ｃｏのまわりが全て12個のＣｏで囲まれてい
るサイト、Ｃｏのまわりが11個のＣｏと1 個のＣｕで囲
まれているサイト、……Ｃｏのまわりが7 個のＣｏで5
個のＣｕで囲まれているサイトに対応している。そして
それぞれの強度比がサイトか図の比に相当する。正確に
はこの強度比はＴ2 （スピン−スピン緩和）で補正しな
ければならない。そこでＴ2 を測定したところ高い周波
数から順番に２９μsec 、３２μsec 、３３μsec 、３
４μsec 、 ３７μsec 、３９μsec となった。これら
の測定結果より求められたそれぞれのサイト数の比を表
１〜４に示す。
する。上述の６つのガウシアンラインは、高い周波数か
ら順番に、Ｃｏのまわりが全て12個のＣｏで囲まれてい
るサイト、Ｃｏのまわりが11個のＣｏと1 個のＣｕで囲
まれているサイト、……Ｃｏのまわりが7 個のＣｏで5
個のＣｕで囲まれているサイトに対応している。そして
それぞれの強度比がサイトか図の比に相当する。正確に
はこの強度比はＴ2 （スピン−スピン緩和）で補正しな
ければならない。そこでＴ2 を測定したところ高い周波
数から順番に２９μsec 、３２μsec 、３３μsec 、３
４μsec 、 ３７μsec 、３９μsec となった。これら
の測定結果より求められたそれぞれのサイト数の比を表
１〜４に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
【表３】
【００６２】
【表４】 表１〜４より共鳴周波数はほぼ１５ＭＨｚ毎に分布して
いることが分かる。この内部磁場分布より混合層の磁性
原子濃度分布を求めた。
いることが分かる。この内部磁場分布より混合層の磁性
原子濃度分布を求めた。
【００６３】ここで内部磁場分布を与える重要な物理量
は、混合層の各原子層における磁性原子濃度分布と混合
層における原子の短距離秩序である。強磁性層に隣接す
る原子層からｉ番目の原子層での磁性原子濃度をＸｉと
すると、磁性原子の最近接サイトに磁性原子が存在する
確率Ｐ（Ｘｉ）は、以下の（２）式で与えられる。
は、混合層の各原子層における磁性原子濃度分布と混合
層における原子の短距離秩序である。強磁性層に隣接す
る原子層からｉ番目の原子層での磁性原子濃度をＸｉと
すると、磁性原子の最近接サイトに磁性原子が存在する
確率Ｐ（Ｘｉ）は、以下の（２）式で与えられる。
【００６４】 Ｐ（Ｘｉ）＝Ｘｉ＋αｉ（１−Ｘｉ） ……（２） 混合層においては、着目する原子の周辺には異なった磁
気モーメントを持った原子が存在し、それらからの内部
磁場の寄与が存在する。このような場合には内部磁場Ｈ
hfは、以下の（３）式に示すようになる。
気モーメントを持った原子が存在し、それらからの内部
磁場の寄与が存在する。このような場合には内部磁場Ｈ
hfは、以下の（３）式に示すようになる。
【００６５】 Ｈhf＝ａμself＋ｂΣμn1 ……（３） ここで第１項は、着目する原子自身の磁気モーメントμ
selfからの寄与で、第２項は周りの原子からの寄与であ
り、通所は最近接原子サイトの磁気モーメントの和に比
例するとする。
selfからの寄与で、第２項は周りの原子からの寄与であ
り、通所は最近接原子サイトの磁気モーメントの和に比
例するとする。
【００６６】（２）式の２つのパラメータを考慮して、
（３）式を用いて混合層の磁性原子濃度分布を求める
と、図１３〜１６のようになる。なお、図中ａは各原子
層の磁性原子濃度Ｘｉ、α値を説明する図、ｂは各原子
層の原子配列を説明する図である。この図から、これら
積層膜の混合層におけるαは、-0.3≦α1 ≦0.3 であ
り、加速電圧が600 eV、1k eV のｂ、ｃについては、Ｃ
ｏ層に一番近い原子層の磁性原子濃度Ｘ1 ％と、Ｃｕ層
に一番近いｎ番目の原子層の磁性原子濃度Ｘn ％の比、
２×Ｘ1 ／Ｘn ／ｎが1.1 より大きく、Ｘ1 ＞60％、ま
たは、Ｘn ＜40％である、すなわち混合層での１原子単
位の濃度勾配が急であることが分かる。
（３）式を用いて混合層の磁性原子濃度分布を求める
と、図１３〜１６のようになる。なお、図中ａは各原子
層の磁性原子濃度Ｘｉ、α値を説明する図、ｂは各原子
層の原子配列を説明する図である。この図から、これら
積層膜の混合層におけるαは、-0.3≦α1 ≦0.3 であ
り、加速電圧が600 eV、1k eV のｂ、ｃについては、Ｃ
ｏ層に一番近い原子層の磁性原子濃度Ｘ1 ％と、Ｃｕ層
に一番近いｎ番目の原子層の磁性原子濃度Ｘn ％の比、
２×Ｘ1 ／Ｘn ／ｎが1.1 より大きく、Ｘ1 ＞60％、ま
たは、Ｘn ＜40％である、すなわち混合層での１原子単
位の濃度勾配が急であることが分かる。
【００６７】一方、このようにして混合層の状態を解析
した積層膜ａ〜ｄについて、磁化容易軸方向の磁気抵抗
効果を図１７〜２０に示す。
した積層膜ａ〜ｄについて、磁化容易軸方向の磁気抵抗
効果を図１７〜２０に示す。
【００６８】これら図に明確に示されるように、加速電
圧が４００ｅＶ、１．４ｅＶのａ、ｄについては、磁気
抵抗変化率（ＭＲ値：△ρ／ρ）が数％と非常に小さい
のに対し、加速電圧が６００ｅＶ、１ｋｅＶのｂ、ｃに
ついては、数１０％以上もの大きなＭＲ値が得られてい
ることが分かる。
圧が４００ｅＶ、１．４ｅＶのａ、ｄについては、磁気
抵抗変化率（ＭＲ値：△ρ／ρ）が数％と非常に小さい
のに対し、加速電圧が６００ｅＶ、１ｋｅＶのｂ、ｃに
ついては、数１０％以上もの大きなＭＲ値が得られてい
ることが分かる。
【００６９】以上の結果より、混合層の磁性原子濃度分
布と、ＭＲ値には相関があり、混合層の濃度勾配が急で
あると大きなＭＲ値が得られることが分かる。
布と、ＭＲ値には相関があり、混合層の濃度勾配が急で
あると大きなＭＲ値が得られることが分かる。
【００７０】なお、このような相関は、非磁性層の原子
によらず、ＣｕＡｕ、Ａｕ、Ａｇなどにおいても同様の
相関が得られた。
によらず、ＣｕＡｕ、Ａｕ、Ａｇなどにおいても同様の
相関が得られた。
【００７１】（実施例３）ここでは、磁性層にＣｏ、非
磁性層の母金属にＣｕ、その添加元素としてＮｉを用い
て第２の態様に係る磁気抵抗効果素子を作製した。
磁性層の母金属にＣｕ、その添加元素としてＮｉを用い
て第２の態様に係る磁気抵抗効果素子を作製した。
【００７２】イオンビームスパッタ装置を用いて、基板
上にＣｏとＣｕ1-x Ｎｉx とからなる人工格子膜を作製
した、先ずチャンバー内を真空度２×１０-7Ｔｏｒｒま
で排気した後、イオンガンにＡｒガスを分圧が１×１０
-4Ｔｏｒｒになるまで導入し、これをイオン化して７０
０ｅＶに加速しターゲットに照射した。ターゲットには
Ｃｏ及びＣｕ1-x Ｎｉx からなる２種類のターゲットを
用意し、これらを所定の時間ごとに交互に回転させるこ
とによってＣｏ層およびＣｕ1-x Ｎｉx 層の各膜厚を変
化させた人工格子膜を作成した。なお、Ｃｕ1-x Ｎｉx
としては、ｘが０．１のものと０．３のものの２種類を
用いた。基板としてはＭｇＯ（１１０）を用い、基板温
度は室温とした。
上にＣｏとＣｕ1-x Ｎｉx とからなる人工格子膜を作製
した、先ずチャンバー内を真空度２×１０-7Ｔｏｒｒま
で排気した後、イオンガンにＡｒガスを分圧が１×１０
-4Ｔｏｒｒになるまで導入し、これをイオン化して７０
０ｅＶに加速しターゲットに照射した。ターゲットには
Ｃｏ及びＣｕ1-x Ｎｉx からなる２種類のターゲットを
用意し、これらを所定の時間ごとに交互に回転させるこ
とによってＣｏ層およびＣｕ1-x Ｎｉx 層の各膜厚を変
化させた人工格子膜を作成した。なお、Ｃｕ1-x Ｎｉx
としては、ｘが０．１のものと０．３のものの２種類を
用いた。基板としてはＭｇＯ（１１０）を用い、基板温
度は室温とした。
【００７３】以下、膜構造の表記方法として、Ｃｏの膜
厚をt Co、Ｃｕ1-x Ｎｉx の膜厚をt Cu、Ｃｏ層とＣｕ
1-x Ｎｉx 層を１ペアとした時の繰り変し数をｎとし、
この人工格子膜を（ＣｏｔcoＣｕ1-x Ｎｉx ｔcu）n と
表示することにする。
厚をt Co、Ｃｕ1-x Ｎｉx の膜厚をt Cu、Ｃｏ層とＣｕ
1-x Ｎｉx 層を１ペアとした時の繰り変し数をｎとし、
この人工格子膜を（ＣｏｔcoＣｕ1-x Ｎｉx ｔcu）n と
表示することにする。
【００７４】図２１（ａ）に（Ｃｏ10A ／Ｃｕ0.7 Ｎｉ
0.3 14A ）16の磁気抵抗効果曲線を示す。比較のため、
同図（ｂ）にＮｉを添加しない（Ｃｏ11A ／Ｃｕ11A)16
の磁気抵抗効果曲線を示した。磁気抵抗変化△ρは（Ｃ
ｏ11A ／Ｃｕ11A)16が７．３μΩ・cm、（Ｃｏ10A ／Ｃ
ｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A)16が５．４μΩ・cmと（Ｃｏ10A／
Ｃｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A ）16のほうが若干小さくなってい
るものの、飽和磁場は（Ｃｏ11A ／Ｃｕ11A)16が２．７
５ｋＯｅ，（Ｃｏ10A ／Ｃｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A) 16が１．
４５ｋＯｅであり、（Ｃｏ10A ／Ｃｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A)
16の飽和磁界が（Ｃｏ11A ／Ｃｕ11A)16の飽和磁界の約
１／２となることが確認された。
0.3 14A ）16の磁気抵抗効果曲線を示す。比較のため、
同図（ｂ）にＮｉを添加しない（Ｃｏ11A ／Ｃｕ11A)16
の磁気抵抗効果曲線を示した。磁気抵抗変化△ρは（Ｃ
ｏ11A ／Ｃｕ11A)16が７．３μΩ・cm、（Ｃｏ10A ／Ｃ
ｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A)16が５．４μΩ・cmと（Ｃｏ10A／
Ｃｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A ）16のほうが若干小さくなってい
るものの、飽和磁場は（Ｃｏ11A ／Ｃｕ11A)16が２．７
５ｋＯｅ，（Ｃｏ10A ／Ｃｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A) 16が１．
４５ｋＯｅであり、（Ｃｏ10A ／Ｃｕ0.7 Ｎｉ0.3 14A)
16の飽和磁界が（Ｃｏ11A ／Ｃｕ11A)16の飽和磁界の約
１／２となることが確認された。
【００７５】図２２は（Ｃｏｔco／Ｃｕ1-x Ｎｉ
x ｔcu）n においてＮｉ量ｘを変化させた時の層間の相
互作用Ｊおよび磁気抵抗変化△ρ（＝飽和磁場下の比抵
抗−磁場ゼロ時の比抵抗）を示したものである。このと
き各Ｃｏ層の厚さｔcoは10〜11Ａであり、Ｃｕ1-x Ｎｉ
x 層の厚さｔcuは磁気抵抗変化率が最大となる厚さとし
た。△ρはｘが１０原子％のとき界面の磁気的乱雑さに
伴い最大値を示し、ｘが大きくなるにつれて減少してい
る。一方、Ｊはｘが２０原子％程度でほぼ飽和してい
る。通常、飽和磁場はＪの大きさに比例することから、
Ｎｉ添加量を制御することにより、磁気抵抗変化率を低
下させることなく、飽和磁場を小さくすることができる
ことがわかる。
x ｔcu）n においてＮｉ量ｘを変化させた時の層間の相
互作用Ｊおよび磁気抵抗変化△ρ（＝飽和磁場下の比抵
抗−磁場ゼロ時の比抵抗）を示したものである。このと
き各Ｃｏ層の厚さｔcoは10〜11Ａであり、Ｃｕ1-x Ｎｉ
x 層の厚さｔcuは磁気抵抗変化率が最大となる厚さとし
た。△ρはｘが１０原子％のとき界面の磁気的乱雑さに
伴い最大値を示し、ｘが大きくなるにつれて減少してい
る。一方、Ｊはｘが２０原子％程度でほぼ飽和してい
る。通常、飽和磁場はＪの大きさに比例することから、
Ｎｉ添加量を制御することにより、磁気抵抗変化率を低
下させることなく、飽和磁場を小さくすることができる
ことがわかる。
【００７６】図２３に磁気抵抗効果の非磁性層層厚依存
性を示す。（ａ）は参考のために示したＣｏ／Ｃｕ人工
格子のもので、（ｂ）（ｃ）はＣｏ／ＣｕＮｉ人工格子
のものである。Ｎｉ添加によって第一ピーク位置がシフ
トし、振動周期も変化している。これにより、添加元素
によって、磁気抵抗効果を得るに適した膜厚を任意に変
えることが出来ることがわかる。
性を示す。（ａ）は参考のために示したＣｏ／Ｃｕ人工
格子のもので、（ｂ）（ｃ）はＣｏ／ＣｕＮｉ人工格子
のものである。Ｎｉ添加によって第一ピーク位置がシフ
トし、振動周期も変化している。これにより、添加元素
によって、磁気抵抗効果を得るに適した膜厚を任意に変
えることが出来ることがわかる。
【００７７】（実施例４）ここでは第３の態様に対応す
る実施例を示す。
る実施例を示す。
【００７８】イオンビームスパッタ装置を用いてＣｏ／
Ｃｕ1-x Ｎｉx ／Ｃｕ／Ｃｕ1-x Ｎｉx から成る人工格
子膜を作製した。先ずチャンバー内を真空度２×１０-7
Ｔｏｒｒまで排気した後、イオンガンにＡｒガスを分圧
が１×１０-4Ｔｏｒｒになるまで導入し、これをイオン
化して７００ｅＶに加速しターゲットに照射した。ター
ゲットにはＣｏ、Ｃｕ及びＣｕ1-x Ｎｉx からなる４種
類のターゲットを用意し、これらを所定の時間ごとに交
互に回転させることによって１６×（Ｃｏ／Ｃｕ1-x Ｎ
ｉx ／Ｃｕ／Ｃｕ1-x Ｎｉx ）の積層構造を有する人工
格子膜を作製した。なお、Ｃｕ1-x Ｎｉx としては、ｘ
が０．１４のものと０．２３のものの２種類を用いた。
また、基板としてはＭｇＯ（１１０）を用い、基板温度
は室温とした。
Ｃｕ1-x Ｎｉx ／Ｃｕ／Ｃｕ1-x Ｎｉx から成る人工格
子膜を作製した。先ずチャンバー内を真空度２×１０-7
Ｔｏｒｒまで排気した後、イオンガンにＡｒガスを分圧
が１×１０-4Ｔｏｒｒになるまで導入し、これをイオン
化して７００ｅＶに加速しターゲットに照射した。ター
ゲットにはＣｏ、Ｃｕ及びＣｕ1-x Ｎｉx からなる４種
類のターゲットを用意し、これらを所定の時間ごとに交
互に回転させることによって１６×（Ｃｏ／Ｃｕ1-x Ｎ
ｉx ／Ｃｕ／Ｃｕ1-x Ｎｉx ）の積層構造を有する人工
格子膜を作製した。なお、Ｃｕ1-x Ｎｉx としては、ｘ
が０．１４のものと０．２３のものの２種類を用いた。
また、基板としてはＭｇＯ（１１０）を用い、基板温度
は室温とした。
【００７９】各Ｃｏ層の厚さを１０Ａとし、Ｃｕ1-x Ｎ
ｉx ／Ｃｕ／Ｃｕ1-x Ｎｉx のトータル厚さが反強磁性
的結合の第１ピークになるようにして各Ｃｕ1-x Ｎｉx
の厚さを０〜６Ａまで変化させた場合の７７Ｋにおける
△ρの変化を図２４に示す。図中、Ｃｕ1-x Ｎｉx の厚
さがゼロになっているのは非磁性層がＣｕ層単層であり
場合であり、Ｃｕ0.86Ｎｉ0.145.5 Ａは非磁性層がＣｕ
0.86Ｎｉ0.14層単層である場合を示す。同様に、Ｃｕ
0.77Ｎｉ0.23６Ａは非磁性層がＣｕ0.77Ｎｉ0.23層単層
である場合を示す。
ｉx ／Ｃｕ／Ｃｕ1-x Ｎｉx のトータル厚さが反強磁性
的結合の第１ピークになるようにして各Ｃｕ1-x Ｎｉx
の厚さを０〜６Ａまで変化させた場合の７７Ｋにおける
△ρの変化を図２４に示す。図中、Ｃｕ1-x Ｎｉx の厚
さがゼロになっているのは非磁性層がＣｕ層単層であり
場合であり、Ｃｕ0.86Ｎｉ0.145.5 Ａは非磁性層がＣｕ
0.86Ｎｉ0.14層単層である場合を示す。同様に、Ｃｕ
0.77Ｎｉ0.23６Ａは非磁性層がＣｕ0.77Ｎｉ0.23層単層
である場合を示す。
【００８０】Ｘ＝０．１４、０．２３いずれの濃度のＣ
ｕＮｉ合金ともに、合金層が２Ａ程界面に挿入されると
△ρはＣｏ／Ｃｕのそれ（△ρCu）よりも増大し、特に
Ｘ＝０．１４の場合には△ρCuの１．３倍以上にも達し
た。
ｕＮｉ合金ともに、合金層が２Ａ程界面に挿入されると
△ρはＣｏ／Ｃｕのそれ（△ρCu）よりも増大し、特に
Ｘ＝０．１４の場合には△ρCuの１．３倍以上にも達し
た。
【００８１】合金層が２Ａを越えると、Ｎｉ濃度が低い
場合には高い△ρを維持できるが、Ｎｉ濃度が高い場合
には△ρは序々に減少していった。
場合には高い△ρを維持できるが、Ｎｉ濃度が高い場合
には△ρは序々に減少していった。
【００８２】（実施例５）実施例４と同様の方法を用い
て、１６×［Ｃｏ（１０Ａ）／Ｃｕ1-x Ｚx （２Ａ）／
Ｃｕ（５Ａ〜７Ａ）／Ｃｕ1-x Ｚx （２Ａ）］の積層構
造を有する人工格子膜を作製した。非磁性層中の添加元
素ＺとしてはＦｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｄの４種類を選び、
いずれも１０〜２０原子％程添加した。各人工格子膜の
△ρをＣｏ／Ｃｕ△ρ、（△ρCu) で規格化した結果を
表５に示す。いずれの場合もＣｏ／Ｃｕの△ρより増大
しており、不純物添加非磁性層の挿入が有効であること
がわかる。
て、１６×［Ｃｏ（１０Ａ）／Ｃｕ1-x Ｚx （２Ａ）／
Ｃｕ（５Ａ〜７Ａ）／Ｃｕ1-x Ｚx （２Ａ）］の積層構
造を有する人工格子膜を作製した。非磁性層中の添加元
素ＺとしてはＦｅ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｄの４種類を選び、
いずれも１０〜２０原子％程添加した。各人工格子膜の
△ρをＣｏ／Ｃｕ△ρ、（△ρCu) で規格化した結果を
表５に示す。いずれの場合もＣｏ／Ｃｕの△ρより増大
しており、不純物添加非磁性層の挿入が有効であること
がわかる。
【００８３】
【表５】
【００８４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば大きな磁
気抵抗変化率が得られる磁気抵抗効果素子、及び低い飽
和磁場を有し、小さな磁場変化で大きな磁気抵抗変化率
を得ることができる磁気抵抗効果素子が提供され、工業
的な寄与が大である。
気抵抗変化率が得られる磁気抵抗効果素子、及び低い飽
和磁場を有し、小さな磁場変化で大きな磁気抵抗変化率
を得ることができる磁気抵抗効果素子が提供され、工業
的な寄与が大である。
【図１】本発明の第１の態様に係る磁気抵抗効果素子の
層構造を示す図。
層構造を示す図。
【図２】本発明の第２の態様に係る磁気抵抗効果素子の
層構造を示す図。
層構造を示す図。
【図３】本発明の第３の態様に係る磁気抵抗効果素子の
層構造を示す図。
層構造を示す図。
【図４】本発明の第１の態様を計算機シミュレーション
するための計算モデルと計算方法を示す図。
するための計算モデルと計算方法を示す図。
【図５】上記計算機シミュレーションの計算例として、
Ｆｅ／Ｃｒ系における各種電気抵抗率とバルク散乱因子
との関係を示す図。
Ｆｅ／Ｃｒ系における各種電気抵抗率とバルク散乱因子
との関係を示す図。
【図６】上記計算機シミュレーションの計算例として、
Ｃｏ／Ｃｒ系における各種電気抵抗率とバルク散乱因子
との関係を示す図。
Ｃｏ／Ｃｒ系における各種電気抵抗率とバルク散乱因子
との関係を示す図。
【図７】Ｆｅ／Ｃｒ系において、ＭＲ値に対する混合層
の影響のシミュレーション結果を示す図。
の影響のシミュレーション結果を示す図。
【図８】Ｃｏ／Ｃｒ系において、ＭＲ値に対する混合層
の影響のシミュレーション結果を示す図。
の影響のシミュレーション結果を示す図。
【図９】実施例２における積層膜ａの59Ｃｏ核スピンエ
コー強度の周波数依存性を示す図。
コー強度の周波数依存性を示す図。
【図１０】実施例２における積層膜ｂの59Ｃｏ核スピン
エコー強度の周波数依存性を示す図。
エコー強度の周波数依存性を示す図。
【図１１】実施例２における積層膜ｃの59Ｃｏ核スピン
エコー強度の周波数依存性を示す図。
エコー強度の周波数依存性を示す図。
【図１２】実施例２における積層膜ｄの59Ｃｏ核スピン
エコー強度の周波数依存性を示す図。
エコー強度の周波数依存性を示す図。
【図１３】実施例２における積層膜ａの磁性原子濃度分
布を示す図。
布を示す図。
【図１４】実施例２における積層膜ｂの磁性原子濃度分
布を示す図。
布を示す図。
【図１５】実施例２における積層膜ｃの磁性原子濃度分
布を示す図。
布を示す図。
【図１６】実施例２における積層膜ｄの磁性原子濃度分
布を示す図。
布を示す図。
【図１７】実施例２における積層膜ａの磁界に対するＭ
Ｒの変化率を示す図。
Ｒの変化率を示す図。
【図１８】実施例２における積層膜ｂの磁界に対するＭ
Ｒの変化率を示す図。
Ｒの変化率を示す図。
【図１９】実施例２における積層膜ｃの磁界に対するＭ
Ｒの変化率を示す図。
Ｒの変化率を示す図。
【図２０】実施例２における積層膜ｄの磁界に対するＭ
Ｒの変化率を示す図。
Ｒの変化率を示す図。
【図２１】実施例３におけるＣｏ／Ｃｕ1-x Ｎｉx 人工
格子膜の磁気抵抗効果を示す図。
格子膜の磁気抵抗効果を示す図。
【図２２】実施例３におけるＣｏ／Ｃｕ1-x Ｎｉx 人工
格子膜のＮｉ濃度に対する磁気抵抗変化△ρ及び層間に
働く負の相互作用Ｊを示す図。
格子膜のＮｉ濃度に対する磁気抵抗変化△ρ及び層間に
働く負の相互作用Ｊを示す図。
【図２３】実施例３における磁気抵抗効果の非磁性層層
厚依存性を示す図。
厚依存性を示す図。
【図２４】実施例４において、Ｃｕ1-x Ｎｉx ／Ｃｕ／
Ｃｕ1-x Ｎｉx のトータル厚さが反強磁性的結合の第１
ピークになるようにして各Ｃｕ1-x Ｎｉx の厚さを０〜
６Ａまで変化させた場合の７７Ｋにおける△ρの変化を
示す図。
Ｃｕ1-x Ｎｉx のトータル厚さが反強磁性的結合の第１
ピークになるようにして各Ｃｕ1-x Ｎｉx の厚さを０〜
６Ａまで変化させた場合の７７Ｋにおける△ρの変化を
示す図。
１……磁性層、２……混合層、３……非磁性層、４，１
３，２４……基板、５，１４，２５……積層体、１１…
…磁性層、１２……非磁性層、２１……磁性層、２２…
…第１の非磁性層、２３……第２の非磁性層。
３，２４……基板、５，１４，２５……積層体、１１…
…磁性層、１２……非磁性層、２１……磁性層、２２…
…第１の非磁性層、２３……第２の非磁性層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 義則 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (3)
- 【請求項１】磁性層と、強磁性元素と非強磁性元素との
混合層と、非磁性層とが磁気抵抗効果を発揮するように
順次積層された積層体を具備する磁気抵抗効果素子であ
って、前記混合層の原子層数をｎとし、その中の磁性層
に一番近い原子層の強磁性元素の原子濃度をＸ1 ％、非
磁性層に一番近いｎ番目の原子層の強磁性元素の原子濃
度をＸn ％とした場合に、２×（Ｘ1 ／Ｘn ）／ｎが1.
1 より大きいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 磁性層と、非強磁性材料からなる母金属
中に前記磁性層の存在によりその中で磁気分極する金属
元素又はその合金を含有する非磁性層とが、磁気抵抗効
果を発揮するように積層された積層体を具備することを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 磁性層と、第１の非磁性層と、これらの
間に設けられ、非強磁性材料からなる母金属中に前記磁
性層の存在によりその中で磁気分極する金属元素又はそ
の合金を含有する第２の非磁性層とが、磁気抵抗効果を
発揮するように積層された積層体を具備することを特徴
とする磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06122593A JP3381957B2 (ja) | 1992-08-03 | 1993-02-26 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気センサ |
| US08/100,427 US5365212A (en) | 1992-08-03 | 1993-08-02 | Magnetoresistance effect element |
| DE69305933T DE69305933T2 (de) | 1992-08-03 | 1993-08-03 | Magnetoresistives Element |
| EP93306132A EP0582465B1 (en) | 1992-08-03 | 1993-08-03 | Magnetoresistance effect element |
| US08/323,809 US5500633A (en) | 1992-08-03 | 1994-10-17 | Magnetoresistance effect element |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-206441 | 1992-08-03 | ||
| JP20644192 | 1992-08-03 | ||
| JP20644292 | 1992-08-03 | ||
| JP4-206442 | 1992-08-03 | ||
| JP06122593A JP3381957B2 (ja) | 1992-08-03 | 1993-02-26 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104506A true JPH06104506A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3381957B2 JP3381957B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=27297431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06122593A Expired - Fee Related JP3381957B2 (ja) | 1992-08-03 | 1993-02-26 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5365212A (ja) |
| EP (1) | EP0582465B1 (ja) |
| JP (1) | JP3381957B2 (ja) |
| DE (1) | DE69305933T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006049358A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置、および磁気メモリ |
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| JPH0845034A (ja) * | 1994-07-29 | 1996-02-16 | Sony Corp | 磁気抵抗型磁気ヘッド及び記録・再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法 |
| JPH0878757A (ja) * | 1994-09-08 | 1996-03-22 | Fujitsu Ltd | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
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| US6473336B2 (en) | 1999-12-16 | 2002-10-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic memory device |
| JP2003218427A (ja) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Sony Corp | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法並びに磁気メモリ装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3483895B2 (ja) * | 1990-11-01 | 2004-01-06 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果膜 |
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