JPH0690038A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、人工格子膜からなる磁気抵抗効果
素子の飽和磁界を低減することを目的とする。 【構成】 本発明の磁気抵抗効果素子は、膜面内に一軸
磁気異方性を有する磁性層と、非磁性層とが磁気抵抗効
果を呈するように積層された積層体を備え、前記非磁性
層が、Ａｕ若しくはＡｕを主成分として含む合金から成
ることを特徴とする、或いは膜面内に一軸磁気異方性を
有する磁性層と、非磁性層とが磁気抵抗効果を呈するよ
うに積層された積層体を備え、前記磁性層の膜厚ｔ
M が、 ５nm≦ｔM ≦１０nm で、且つ積層数ｎが、 ２≦ｎ≦１５ であることを特徴とする。
素子の飽和磁界を低減することを目的とする。 【構成】 本発明の磁気抵抗効果素子は、膜面内に一軸
磁気異方性を有する磁性層と、非磁性層とが磁気抵抗効
果を呈するように積層された積層体を備え、前記非磁性
層が、Ａｕ若しくはＡｕを主成分として含む合金から成
ることを特徴とする、或いは膜面内に一軸磁気異方性を
有する磁性層と、非磁性層とが磁気抵抗効果を呈するよ
うに積層された積層体を備え、前記磁性層の膜厚ｔ
M が、 ５nm≦ｔM ≦１０nm で、且つ積層数ｎが、 ２≦ｎ≦１５ であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁界センサなどに利用
される磁気抵抗効果素子に係り、特に人工格子を用いた
高感度の磁気抵抗効果素子に関する。
される磁気抵抗効果素子に係り、特に人工格子を用いた
高感度の磁気抵抗効果素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果は、印加磁界により抵抗が
変化する効果である。このような磁気抵抗効果を利用し
た磁気抵抗効果素子は、磁界センサ、磁気ヘッドなどの
用途に好適である。従来、磁気抵抗効果素子としては、
パーマロイ合金薄膜が広く用いられている。しかしなが
ら、パーマロイの磁気抵抗変化率は、膜厚１４０Ａ程度
でせいぜい１％であり、感度が十分でないという問題が
あった。
変化する効果である。このような磁気抵抗効果を利用し
た磁気抵抗効果素子は、磁界センサ、磁気ヘッドなどの
用途に好適である。従来、磁気抵抗効果素子としては、
パーマロイ合金薄膜が広く用いられている。しかしなが
ら、パーマロイの磁気抵抗変化率は、膜厚１４０Ａ程度
でせいぜい１％であり、感度が十分でないという問題が
あった。
【０００３】一方、最近、数Ａ〜数十Ａの厚さの磁性層
と非磁性とを交互に積層させた積層体、いわゆる人工格
子膜が注目されている。このような人工格子膜として
は、（Fe/Cr)n (Phys.Rev.Lett.vol 61(21)(1988)247
2)、(Co/Cu)n (J.Mag.Mag.Mat.94(1991)L1, Phys.Rev.L
ett.66(1991)2152) 等の、磁性層が非磁性層を介して反
強磁性的に結合したものが知られている。しかしなが
ら、これら人工格子膜において、磁気抵抗変化率は数十
％と大きいものの、飽和磁界Ｈｓがパーマロイ合金薄膜
の数Ｏｅに対して、数ｋ〜数十ｋＯｅと大きく、これも
感度としては十分なものが得られないという問題があっ
た。
と非磁性とを交互に積層させた積層体、いわゆる人工格
子膜が注目されている。このような人工格子膜として
は、（Fe/Cr)n (Phys.Rev.Lett.vol 61(21)(1988)247
2)、(Co/Cu)n (J.Mag.Mag.Mat.94(1991)L1, Phys.Rev.L
ett.66(1991)2152) 等の、磁性層が非磁性層を介して反
強磁性的に結合したものが知られている。しかしなが
ら、これら人工格子膜において、磁気抵抗変化率は数十
％と大きいものの、飽和磁界Ｈｓがパーマロイ合金薄膜
の数Ｏｅに対して、数ｋ〜数十ｋＯｅと大きく、これも
感度としては十分なものが得られないという問題があっ
た。
【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、その感度が十分でないと
いう問題があった。本発明はこのような問題を解決する
ためになされたもので、人工格子膜を用いた磁気抵抗効
果素子において、飽和磁界を低減することを目的とす
る。
の磁気抵抗効果素子において、その感度が十分でないと
いう問題があった。本発明はこのような問題を解決する
ためになされたもので、人工格子膜を用いた磁気抵抗効
果素子において、飽和磁界を低減することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】上述の目的を達
成するために、発明者らは、磁性層間の相互作用を小さ
くすることに着目した。まず、非磁性層の元素を検討し
たところ、層間相互作用を小さくするという観点のみで
は、Ａｕが適当であることが分かったが、例えばＣｏ／
Ａｕ系の積層膜においては、通常のガラス基板上に形成
した場合、大きな表面磁気異方性のため垂直磁化膜とな
り、反強磁性的な結合が得られていない(J.Appl.Phys.6
7,5680(1990)) 。そこで鋭意研究を行った結果、磁性層
に一軸磁気異方性を付与することにより、垂直磁化が抑
えられ、層間相互作用を小さくしたまま、反強磁性的な
結合が得られることを見出した。すなわち、第１の発明
は、膜面内に一軸磁気異方性を有する磁性層と、非磁性
層とが磁気抵抗効果を呈するように積層された積層体を
備え、前記非磁性層が、Ａｕ若しくはＡｕを主成分とし
て含む合金から成ることを特徴とする磁気抵抗効果素子
を提供するものである。
成するために、発明者らは、磁性層間の相互作用を小さ
くすることに着目した。まず、非磁性層の元素を検討し
たところ、層間相互作用を小さくするという観点のみで
は、Ａｕが適当であることが分かったが、例えばＣｏ／
Ａｕ系の積層膜においては、通常のガラス基板上に形成
した場合、大きな表面磁気異方性のため垂直磁化膜とな
り、反強磁性的な結合が得られていない(J.Appl.Phys.6
7,5680(1990)) 。そこで鋭意研究を行った結果、磁性層
に一軸磁気異方性を付与することにより、垂直磁化が抑
えられ、層間相互作用を小さくしたまま、反強磁性的な
結合が得られることを見出した。すなわち、第１の発明
は、膜面内に一軸磁気異方性を有する磁性層と、非磁性
層とが磁気抵抗効果を呈するように積層された積層体を
備え、前記非磁性層が、Ａｕ若しくはＡｕを主成分とし
て含む合金から成ることを特徴とする磁気抵抗効果素子
を提供するものである。
【０００６】このとき磁性層は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉの少
なくとも一種またはこれらを含む合金からなり、その膜
厚は十分な磁気抵抗効果の得られる２〜１００Ａ、好ま
しくは５〜９０Ａである。これに一軸異方性を付与する
には、ＭｇＯ，Ｃｒ，ＧａＡｓ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＬｉＦ，
ＣａＦ，フェライト（１１０）等少なくとも表面部が立
方晶系構造を有する単結晶基板や、その高配向膜を用い
るという方法がある。或いは、磁性層成膜中若しくは成
膜後に磁界を誘導し、誘導磁気異方性を導入することも
できる。この場合は、基板としてガラス基板、樹脂基板
等の非晶質のものも用いることができる。また非磁性層
は、Ａｕ若しくはＡｕを主成分として含む合金で、Ａｕ
以外の添加成分としては、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ等の非磁性元素で、非磁性層として十分小さい層間相
互作用の得られる範囲で添加することができる。その添
加量は元素により異なるものの、２０at％以下であるこ
とが好ましい。但し、添加元素がＣｕの場合には、５０
at％未満含有することができる。
なくとも一種またはこれらを含む合金からなり、その膜
厚は十分な磁気抵抗効果の得られる２〜１００Ａ、好ま
しくは５〜９０Ａである。これに一軸異方性を付与する
には、ＭｇＯ，Ｃｒ，ＧａＡｓ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＬｉＦ，
ＣａＦ，フェライト（１１０）等少なくとも表面部が立
方晶系構造を有する単結晶基板や、その高配向膜を用い
るという方法がある。或いは、磁性層成膜中若しくは成
膜後に磁界を誘導し、誘導磁気異方性を導入することも
できる。この場合は、基板としてガラス基板、樹脂基板
等の非晶質のものも用いることができる。また非磁性層
は、Ａｕ若しくはＡｕを主成分として含む合金で、Ａｕ
以外の添加成分としては、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ等の非磁性元素で、非磁性層として十分小さい層間相
互作用の得られる範囲で添加することができる。その添
加量は元素により異なるものの、２０at％以下であるこ
とが好ましい。但し、添加元素がＣｕの場合には、５０
at％未満含有することができる。
【０００７】これら磁性層、非磁性層の積層数ｎは２以
上、一般的には５〜数１０程度であり、磁気抵抗効果を
考慮すると大きい方が良いが、あまり大きくすると各層
の膜の不均一によりヒステリシスが大きくなるため、適
宜設定することが望ましい。さらに、発明者らは、磁性
層自体をソフト化することを検討した。磁性層をソフト
化するためには、磁性層にソフト磁性の材料を用いる、
或いは膜厚を厚くするといった方法が有効であることが
分かったが、一般に膜厚を厚くすると磁気抵抗効果が低
下することが知られている。しかしながら、膜厚をある
特定の範囲まで厚くすることにより、磁性層の結晶性が
向上し、膜としての特性が向上するため磁気抵抗効果が
大きくは低下しないことを見出した。すなわち、第２の
発明は、膜面内に一軸磁気異方性を有する磁性層と、非
磁性層とが磁気抵抗効果を呈するように積層された積層
体を備え、前記磁性層の膜厚ｔM が、 ５nm≦ｔM ≦１０nm で、且つ積層数ｎが、 ２≦ｎ≦１５ であることを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供するも
のである。
上、一般的には５〜数１０程度であり、磁気抵抗効果を
考慮すると大きい方が良いが、あまり大きくすると各層
の膜の不均一によりヒステリシスが大きくなるため、適
宜設定することが望ましい。さらに、発明者らは、磁性
層自体をソフト化することを検討した。磁性層をソフト
化するためには、磁性層にソフト磁性の材料を用いる、
或いは膜厚を厚くするといった方法が有効であることが
分かったが、一般に膜厚を厚くすると磁気抵抗効果が低
下することが知られている。しかしながら、膜厚をある
特定の範囲まで厚くすることにより、磁性層の結晶性が
向上し、膜としての特性が向上するため磁気抵抗効果が
大きくは低下しないことを見出した。すなわち、第２の
発明は、膜面内に一軸磁気異方性を有する磁性層と、非
磁性層とが磁気抵抗効果を呈するように積層された積層
体を備え、前記磁性層の膜厚ｔM が、 ５nm≦ｔM ≦１０nm で、且つ積層数ｎが、 ２≦ｎ≦１５ であることを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供するも
のである。
【０００８】このとき磁性層は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉの少
なくとも一種またはこれらを含む合金からなり、その膜
厚は５０〜１００Ａであることが必要で、これより薄い
と保磁力が大きくなり、これより厚いと磁気抵抗変化率
が小さくなる。好ましくは７０〜１００Ａである。この
ような磁性層に一軸磁気異方性を導入する方法として
は、第１の発明と同様のものが用いられる。非磁性層は
特に限定されないが、導電性のある例えばＣｒ，Ｒｕ，
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等の金属のうち少なくとも一種または
これらを含む合金であることが好ましく、その膜厚は５
〜１００Ａであることが好ましく、この範囲を越えると
磁気抵抗変化率が低下する。さらに好ましくは７〜５０
Ａである。積層数は十分小さな飽和磁界を得るためには
２〜１５である必要があり、より好ましくは、２〜１０
である。
なくとも一種またはこれらを含む合金からなり、その膜
厚は５０〜１００Ａであることが必要で、これより薄い
と保磁力が大きくなり、これより厚いと磁気抵抗変化率
が小さくなる。好ましくは７０〜１００Ａである。この
ような磁性層に一軸磁気異方性を導入する方法として
は、第１の発明と同様のものが用いられる。非磁性層は
特に限定されないが、導電性のある例えばＣｒ，Ｒｕ，
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等の金属のうち少なくとも一種または
これらを含む合金であることが好ましく、その膜厚は５
〜１００Ａであることが好ましく、この範囲を越えると
磁気抵抗変化率が低下する。さらに好ましくは７〜５０
Ａである。積層数は十分小さな飽和磁界を得るためには
２〜１５である必要があり、より好ましくは、２〜１０
である。
【０００９】また第１、第２の発明ともその成膜方法と
しては、従来から用いられている超高真空スパッタリン
グ法、分子線エピタキシー法、ＲＦマグネトロンスパッ
タリング法、イオンビームスパッタリング法、蒸着法等
の各種の方法を採ることができる。但し条件によっては
Ｃ軸が膜面内に存在しても配向を示さない場合もあり、
用いる材料により最適な方法及び条件を適宜選択する必
要がある。なお、積層する磁性層、非磁性層は同一であ
る必要はなく、積層方向で組成、膜厚を変調してもよ
い。
しては、従来から用いられている超高真空スパッタリン
グ法、分子線エピタキシー法、ＲＦマグネトロンスパッ
タリング法、イオンビームスパッタリング法、蒸着法等
の各種の方法を採ることができる。但し条件によっては
Ｃ軸が膜面内に存在しても配向を示さない場合もあり、
用いる材料により最適な方法及び条件を適宜選択する必
要がある。なお、積層する磁性層、非磁性層は同一であ
る必要はなく、積層方向で組成、膜厚を変調してもよ
い。
【００１０】また、必要に応じ基板上にＦｅ等のバッフ
ァ層を形成してもよい。厚さは３Ａ以上程度から効果を
発揮する。上限は特にないが数１００Ａ程度である。こ
のバッファー層を形成した後、磁性層から成膜すると飽
和磁界をさらに低減することができる。また、バッファ
層を形成した後、非磁性層から成膜すると、バッファ層
を成膜しないで非磁性層から成膜したときに比べ、磁気
抵抗変化率が大きくなるという傾向がある。これら第１
の発明、及び第２の発明を同時に実施してもよい。
ァ層を形成してもよい。厚さは３Ａ以上程度から効果を
発揮する。上限は特にないが数１００Ａ程度である。こ
のバッファー層を形成した後、磁性層から成膜すると飽
和磁界をさらに低減することができる。また、バッファ
層を形成した後、非磁性層から成膜すると、バッファ層
を成膜しないで非磁性層から成膜したときに比べ、磁気
抵抗変化率が大きくなるという傾向がある。これら第１
の発明、及び第２の発明を同時に実施してもよい。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）
る。 （実施例１）
【００１２】第１の発明に係るこの実施例においては、
基板としてＭｇＯ（１１０）単結晶基板を用い、磁性層
としてＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 、非磁性層としてＡｕを用い
て、イオンビームスパッタ法を用いて積層体を成膜した
例について示す。
基板としてＭｇＯ（１１０）単結晶基板を用い、磁性層
としてＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 、非磁性層としてＡｕを用い
て、イオンビームスパッタ法を用いて積層体を成膜した
例について示す。
【００１３】先ず、チャンバー内にＭｇＯ（１１０）単
結晶基板をセットし、チャンバー内を５×１０-7Torrま
で排気した後、Ａｒガスを１×１０-4Torrになるまで導
入し、加速電圧７００Ｖ、ビーム電流３０mAの条件にて
スパッタリングを実施した。ターゲットとしてＦｅ0.1
Ｃｏ0.9 及びＡｕを用い、Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 ターゲット
及びＡｕターゲットを交互にスパッタして、基板に直接
磁性層が成膜されるようにして、膜厚１０ＡのＦｅ0.1
Ｃｏ0.9 磁性層及び膜厚１０ＡのＣｕ非磁性層のペアを
１６回積層した（積層数ｎ＝１６）。このようにして得
た磁気抵抗効果素子を（Ｃｕ１０Ａ／Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9
１０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）とする。
結晶基板をセットし、チャンバー内を５×１０-7Torrま
で排気した後、Ａｒガスを１×１０-4Torrになるまで導
入し、加速電圧７００Ｖ、ビーム電流３０mAの条件にて
スパッタリングを実施した。ターゲットとしてＦｅ0.1
Ｃｏ0.9 及びＡｕを用い、Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 ターゲット
及びＡｕターゲットを交互にスパッタして、基板に直接
磁性層が成膜されるようにして、膜厚１０ＡのＦｅ0.1
Ｃｏ0.9 磁性層及び膜厚１０ＡのＣｕ非磁性層のペアを
１６回積層した（積層数ｎ＝１６）。このようにして得
た磁気抵抗効果素子を（Ｃｕ１０Ａ／Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9
１０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）とする。
【００１４】この積層体のＸ線回折パターンを図１に示
す。図１から明らかなように、磁性層Ｃｏ0.9 Ｆｅ0.1
の六方晶（１１０）面のピークが存在していることが確
認された。図２はこの積層膜のトルク曲線であるが、こ
の図からトルク曲線が２回対称であり、一軸異方性が膜
面内に誘起されていることが確認された。また、磁気抵
抗効果に著しい方向依存性があり、図３に示すように磁
化容易軸方向の抵抗変化率が２５％と大きい値であるこ
とが確認された。これらの結果から、この磁性層は六方
晶であり、Ｃ軸が膜面内に配向していることがわかっ
た。
す。図１から明らかなように、磁性層Ｃｏ0.9 Ｆｅ0.1
の六方晶（１１０）面のピークが存在していることが確
認された。図２はこの積層膜のトルク曲線であるが、こ
の図からトルク曲線が２回対称であり、一軸異方性が膜
面内に誘起されていることが確認された。また、磁気抵
抗効果に著しい方向依存性があり、図３に示すように磁
化容易軸方向の抵抗変化率が２５％と大きい値であるこ
とが確認された。これらの結果から、この磁性層は六方
晶であり、Ｃ軸が膜面内に配向していることがわかっ
た。
【００１５】なお、図３から（Ａｕ１０Ａ／Ｆｅ0.1 Ｃ
ｏ0.9 １０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）の飽和磁界Ｈｓが
０．４ｋＯｅであることがわかり、磁気抵抗変化率が大
きく飽和磁界Ｈｓが小さい素子が得られたことが確認さ
れた。また、抵抗変化が０．３ｋＯｅ程度から始まり、
その傾きが急峻であるので、この領域を使用すれば非常
に高感度の磁界測定が可能になる。一方、同様の積層膜
をＳｉＯ2 基板上に形成した場合にはＭＲ効果は殆ど観
測されなかった。
ｏ0.9 １０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）の飽和磁界Ｈｓが
０．４ｋＯｅであることがわかり、磁気抵抗変化率が大
きく飽和磁界Ｈｓが小さい素子が得られたことが確認さ
れた。また、抵抗変化が０．３ｋＯｅ程度から始まり、
その傾きが急峻であるので、この領域を使用すれば非常
に高感度の磁界測定が可能になる。一方、同様の積層膜
をＳｉＯ2 基板上に形成した場合にはＭＲ効果は殆ど観
測されなかった。
【００１６】参考のため、積層順を逆にして積層膜を形
成した場合の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果を測定し
たが、配向が確認されず、また、磁気抵抗変化率も本実
施例では２５％であったのに対し、１％と小さいもので
あった。 （実施例２）
成した場合の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果を測定し
たが、配向が確認されず、また、磁気抵抗変化率も本実
施例では２５％であったのに対し、１％と小さいもので
あった。 （実施例２）
【００１７】この実施例においては、基板としてＭｇＯ
（１１０）単結晶基板を用い、磁性層としてＣｏを、非
磁性層としてＡｕを用い、基板上に、最初にＣｏ次にＡ
ｕという順番でこれらを交互に積層して積層体を形成し
た。Ｃｏの厚さを１０Ａ、Ａｕの厚さを１０Ａとし、磁
性層と非磁性層とのペアを１６回積層した（積層数ｎ＝
１６）。このようにして得た磁気抵抗効果素子を（Ａｕ
１０Ａ／Ｃｏ１０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）とする。な
お、この実施例においても成膜はイオンビームスパッタ
法を用いて行い、成膜条件は実施例１と同一とした。
（１１０）単結晶基板を用い、磁性層としてＣｏを、非
磁性層としてＡｕを用い、基板上に、最初にＣｏ次にＡ
ｕという順番でこれらを交互に積層して積層体を形成し
た。Ｃｏの厚さを１０Ａ、Ａｕの厚さを１０Ａとし、磁
性層と非磁性層とのペアを１６回積層した（積層数ｎ＝
１６）。このようにして得た磁気抵抗効果素子を（Ａｕ
１０Ａ／Ｃｏ１０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）とする。な
お、この実施例においても成膜はイオンビームスパッタ
法を用いて行い、成膜条件は実施例１と同一とした。
【００１８】この積層体のＸ線回折パターンを図４に示
す。図４から明らかなように、磁性層Ｃｏの六方晶（１
１０）面のピークが存在していることが確認された。図
５はこの積層膜のトルク曲線であるが、この図からトル
ク曲線が２回対称であり、一軸異方性が膜面内に誘起さ
れていることが確認された。また、磁気抵抗効果に著し
い方向依存性があり、図６に示すように磁化容易軸方向
の抵抗変化率が１８％と大きい値であることが確認され
た。こらの結果から、この磁性層は六方晶であり、Ｃ軸
が膜面内に配向していることがわかった。
す。図４から明らかなように、磁性層Ｃｏの六方晶（１
１０）面のピークが存在していることが確認された。図
５はこの積層膜のトルク曲線であるが、この図からトル
ク曲線が２回対称であり、一軸異方性が膜面内に誘起さ
れていることが確認された。また、磁気抵抗効果に著し
い方向依存性があり、図６に示すように磁化容易軸方向
の抵抗変化率が１８％と大きい値であることが確認され
た。こらの結果から、この磁性層は六方晶であり、Ｃ軸
が膜面内に配向していることがわかった。
【００１９】なお、図６から（Ａｕ１０Ａ／Ｃｏ１０
Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）の飽和磁界Ｈｓが０．２ｋＯ
ｅであることがわかり、磁気抵抗変化率が大きく飽和磁
界Ｈｓが小さい素子が得られたことが確認された。一
方、同様の積層膜をＳｉＯ2 基板上に形成した場合には
ＭＲ効果は殆ど観測されなかった。
Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）の飽和磁界Ｈｓが０．２ｋＯ
ｅであることがわかり、磁気抵抗変化率が大きく飽和磁
界Ｈｓが小さい素子が得られたことが確認された。一
方、同様の積層膜をＳｉＯ2 基板上に形成した場合には
ＭＲ効果は殆ど観測されなかった。
【００２０】参考のため、積層順を逆にして積層膜を形
成した場合の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果を測定し
たが、配向が確認されず、また、磁気抵抗変化率も本実
施例では１８％であったのに対し、１％と小さいもので
あった。 （実施例３）
成した場合の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果を測定し
たが、配向が確認されず、また、磁気抵抗変化率も本実
施例では１８％であったのに対し、１％と小さいもので
あった。 （実施例３）
【００２１】第１の発明に係るこの実施例においては、
基板としてＭｇＯ（１１０）単結晶基板を用い、磁性層
としてＣｏ0.8 Ｆｅ0.1 Ｎｉ0.1 を、非磁性層としてＡ
ｕを用い、基板上に、最初にＣｏ0.8 Ｆｅ0.1 Ｎｉ0.1
次にＡｕという順番でこれらを交互に積層して積層体を
形成した。Ｃｏ0.8 Ｆｅ0.1 Ｎｉ0.1 の厚さを１５Ａ、
Ａｕの厚さを１０Ａとし、磁性層と非磁性層とのペアを
１６回積層した（積層数ｎ＝１６）。このようにして得
た磁気抵抗効果素子を（Ａｕ１０Ａ／Ｃｏ0.8Ｆｅ0.1
Ｎｉ0.1 １０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）とする。なお、
この実施例においても成膜はイオンビームスパッタ法を
用いて行い、成膜条件は実施例１と同一とした。
基板としてＭｇＯ（１１０）単結晶基板を用い、磁性層
としてＣｏ0.8 Ｆｅ0.1 Ｎｉ0.1 を、非磁性層としてＡ
ｕを用い、基板上に、最初にＣｏ0.8 Ｆｅ0.1 Ｎｉ0.1
次にＡｕという順番でこれらを交互に積層して積層体を
形成した。Ｃｏ0.8 Ｆｅ0.1 Ｎｉ0.1 の厚さを１５Ａ、
Ａｕの厚さを１０Ａとし、磁性層と非磁性層とのペアを
１６回積層した（積層数ｎ＝１６）。このようにして得
た磁気抵抗効果素子を（Ａｕ１０Ａ／Ｃｏ0.8Ｆｅ0.1
Ｎｉ0.1 １０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）とする。なお、
この実施例においても成膜はイオンビームスパッタ法を
用いて行い、成膜条件は実施例１と同一とした。
【００２２】この積層体のＸ線回折パターンを図７に示
す。図７から明らかなように、磁性層Ｃｏ0.8 Ｆｅ0.1
Ｎｉ0.1 の六方晶（１１０）面のピークが存在している
ことが確認された。図８はこの積層膜のトルク曲線であ
るが、この図からトルク曲線が２回対称であり、一軸異
方性が膜面内に誘起されていることが確認された。ま
た、磁気抵抗効果に著しい方向依存性があり、図９に示
すように磁化容易軸方向の抵抗変化率が１５％と大きい
値であることが確認された。これらの結果から、この磁
性層は六方晶であり、Ｃ軸が膜面内に配向していること
がわかった。
す。図７から明らかなように、磁性層Ｃｏ0.8 Ｆｅ0.1
Ｎｉ0.1 の六方晶（１１０）面のピークが存在している
ことが確認された。図８はこの積層膜のトルク曲線であ
るが、この図からトルク曲線が２回対称であり、一軸異
方性が膜面内に誘起されていることが確認された。ま
た、磁気抵抗効果に著しい方向依存性があり、図９に示
すように磁化容易軸方向の抵抗変化率が１５％と大きい
値であることが確認された。これらの結果から、この磁
性層は六方晶であり、Ｃ軸が膜面内に配向していること
がわかった。
【００２３】なお、図９から（Ａｕ１０Ａ／Ｃｏ0.8 Ｆ
ｅ0.1 Ｎｉ0.1 １０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）の飽和磁
界Ｈｓが０．２ｋＯｅであることがわかり、磁気抵抗変
化率が大きく飽和磁界Ｈｓが小さい素子が得られたこと
が確認された。一方、同様の積層膜をＳｉＯ2 基板上に
形成した場合にはＭＲ効果は殆ど観測されなかった。
ｅ0.1 Ｎｉ0.1 １０Ａ）16／ＭｇＯ（１１０）の飽和磁
界Ｈｓが０．２ｋＯｅであることがわかり、磁気抵抗変
化率が大きく飽和磁界Ｈｓが小さい素子が得られたこと
が確認された。一方、同様の積層膜をＳｉＯ2 基板上に
形成した場合にはＭＲ効果は殆ど観測されなかった。
【００２４】参考のため、積層順を逆にして積層膜を形
成した場合の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果を測定し
たが、配向が確認されず、また、磁気抵抗変化率も本実
施例では１５％であったのに対し、１％と小さいもので
あった。 （実施例４）
成した場合の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果を測定し
たが、配向が確認されず、また、磁気抵抗変化率も本実
施例では１５％であったのに対し、１％と小さいもので
あった。 （実施例４）
【００２５】第２の発明に係るこの実施例においては基
板としてＭｇＯ（１１０）単結晶基板を用い、磁性層と
してＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 （パーマロイ）を非磁性層として
Ｃｕを用い、基板上に最初にＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 、次にＣ
ｕという順番でこれらを交互に積層して積層体を形成し
た。Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁性層の厚さを７０Ａ、Ｃｕ非磁
性層の厚さを１１Ａとした試料ａ、Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁
性層の厚さを７０Ａ、Ｃｕ非磁性層の厚さを２２Ａとし
た試料ｂの２種類を作成し、積層数ｎを２〜１６まで変
化させた。
板としてＭｇＯ（１１０）単結晶基板を用い、磁性層と
してＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 （パーマロイ）を非磁性層として
Ｃｕを用い、基板上に最初にＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 、次にＣ
ｕという順番でこれらを交互に積層して積層体を形成し
た。Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁性層の厚さを７０Ａ、Ｃｕ非磁
性層の厚さを１１Ａとした試料ａ、Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁
性層の厚さを７０Ａ、Ｃｕ非磁性層の厚さを２２Ａとし
た試料ｂの２種類を作成し、積層数ｎを２〜１６まで変
化させた。
【００２６】図１０に試料ａ、ｂの積層数と、磁化容易
軸方向の磁気抵抗変化率及び飽和磁界Ｈｓの関係を示
す。試料ａにおいてはｎ＝２のとき、磁気抵抗変化率は
６．５％、Ｈｓは６４Ｏｅであるのに対し、ｎ＝１０の
とき、磁気抵抗変化率は１０．８％、Ｈｓは８７Ｏｅで
ある。また試料ｂにおいてはｎ＝２のとき磁気抵抗変化
率は２．７％、Ｈｓは２０Ｏｅであるのに対し、ｎ＝１
０のとき磁気抵抗変化率は６．８％、Ｈｓ５０Ｏｅとな
っており、ともに積層数ｎが増加するにつれて増大し、
またｎ＝１０〜１５でほぼ飽和していることが分かる。
軸方向の磁気抵抗変化率及び飽和磁界Ｈｓの関係を示
す。試料ａにおいてはｎ＝２のとき、磁気抵抗変化率は
６．５％、Ｈｓは６４Ｏｅであるのに対し、ｎ＝１０の
とき、磁気抵抗変化率は１０．８％、Ｈｓは８７Ｏｅで
ある。また試料ｂにおいてはｎ＝２のとき磁気抵抗変化
率は２．７％、Ｈｓは２０Ｏｅであるのに対し、ｎ＝１
０のとき磁気抵抗変化率は６．８％、Ｈｓ５０Ｏｅとな
っており、ともに積層数ｎが増加するにつれて増大し、
またｎ＝１０〜１５でほぼ飽和していることが分かる。
【００２７】このように、磁性層の膜厚を７０Ａ程度と
比較的厚くしても、その積層数を１５以下に抑えること
により、良好な磁気抵抗変化率を持ちながら、飽和磁界
Ｈｓの小さくすることが可能となる。 （実施例５）
比較的厚くしても、その積層数を１５以下に抑えること
により、良好な磁気抵抗変化率を持ちながら、飽和磁界
Ｈｓの小さくすることが可能となる。 （実施例５）
【００２８】第２の発明に係るこの実施例においては、
実施例４と同様にして、Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁性層の厚さ
とＣｕ非磁性層の厚さを表１のように調整した試料ａ〜
ｄを作成した。なお、試料ｂは積層変調構造、試料ｃ，
ｄは磁性層の種類を変えたものである。
実施例４と同様にして、Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁性層の厚さ
とＣｕ非磁性層の厚さを表１のように調整した試料ａ〜
ｄを作成した。なお、試料ｂは積層変調構造、試料ｃ，
ｄは磁性層の種類を変えたものである。
【００２９】
【表１】 試料 膜構造 ａ (2.2nmCu / 7nmNi0.8 Fe0.2 ）2 / MgO(110) ｂ (2.2nmCu / 7nmNi0.8 Fe0.2 / 2.2nmCu / 3nm Ni0.8 Fe0.2 )/ MgO(110) ｃ (2.2nmCu / 7nmNi0.8 Fe0.2 / 2.2nmCu / 1nm Co9 Fe)/ MgO(110) ｄ (2.2nmCu / 7nmNi0.8 Fe0.2 / 2.2nmCu / 1nm Co9 Fe）2 / MgO(110)
【００３０】これら試料ａ〜ｄについて磁気抵抗効果と
飽和磁界を測定した結果を表２に、試料ａ，ｂ，ｄにつ
いては併せて磁気抵抗曲線をそれぞれ図１１，１２，１
３に示す。
飽和磁界を測定した結果を表２に、試料ａ，ｂ，ｄにつ
いては併せて磁気抵抗曲線をそれぞれ図１１，１２，１
３に示す。
【００３１】
【表２】 試料 磁気抵抗変化率（％） 飽和磁界（Ｏｅ） ａ ２．４ ２０ ｂ ４．１ １０ ｃ ３．２ ２５ ｄ ３．２ １３ このように、磁性層を厚くすることにより、非常に低い
飽和磁界で、良好な磁気抵抗変化率を有することが分か
る。
飽和磁界で、良好な磁気抵抗変化率を有することが分か
る。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
人工格子膜を用いた磁気抵抗効果素子において、飽和磁
界を低減することができる。
人工格子膜を用いた磁気抵抗効果素子において、飽和磁
界を低減することができる。
【図１】 実施例１における素子のＸ線回折パターンを
示す図。
示す図。
【図２】 実施例１における素子のトルク曲線を示す
図。
図。
【図３】 実施例１における素子の磁気抵抗曲線を示す
図。
図。
【図４】 実施例２における素子のＸ線回折パターンを
示す図。
示す図。
【図５】 実施例２における素子のトルク曲線を示す
図。
図。
【図６】 実施例２における素子の磁気抵抗曲線を示す
図。
図。
【図７】 実施例３における素子のＸ線回折パターンを
示す図。
示す図。
【図８】 実施例３における素子のトルク曲線を示す
図。
図。
【図９】 実施例３における素子の磁気抵抗曲線を示す
図。
図。
【図１０】 実施例４における積層数と磁化容易軸方向
の磁気抵抗変化率及び飽和磁界の関係を示す図。
の磁気抵抗変化率及び飽和磁界の関係を示す図。
【図１１】 実施例５における試料ａの磁気抵抗曲線を
示す図。
示す図。
【図１２】 実施例５における試料ｂの磁気抵抗曲線を
示す図。
示す図。
【図１３】 実施例５における試料ｄの磁気抵抗曲線を
示す図。
示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 膜面内に一軸磁気異方性を有する磁性層
と、非磁性層とが磁気抵抗効果を呈するように積層され
た積層体を備え、前記非磁性層が、Ａｕ若しくはＡｕを
主成分として含む合金から成ることを特徴とする磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項２】 膜面内に一軸磁気異方性を有する磁性層
と、非磁性層とが磁気抵抗効果を呈するように積層され
た積層体を備え、前記磁性層の膜厚ｔM が、 ５nm≦ｔM ≦１０nm で、且つ積層数ｎが、 ２≦ｎ≦１５ であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4240165A JPH0690038A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4240165A JPH0690038A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0690038A true JPH0690038A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17055464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4240165A Pending JPH0690038A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690038A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661621A (en) * | 1994-09-08 | 1997-08-26 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive head |
| US6074535A (en) * | 1994-09-09 | 2000-06-13 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive head, method of fabricating the same and magnetic recording apparatus |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP4240165A patent/JPH0690038A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661621A (en) * | 1994-09-08 | 1997-08-26 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive head |
| US6074535A (en) * | 1994-09-09 | 2000-06-13 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive head, method of fabricating the same and magnetic recording apparatus |
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