JPH07202292A - 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果膜およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH07202292A JPH07202292A JP5334312A JP33431293A JPH07202292A JP H07202292 A JPH07202292 A JP H07202292A JP 5334312 A JP5334312 A JP 5334312A JP 33431293 A JP33431293 A JP 33431293A JP H07202292 A JPH07202292 A JP H07202292A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film
- magnetic
- antiferromagnetic
- magnetic field
- 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
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ゼロ磁場前後で直線的に抵抗変化し、しかも
耐蝕性にすぐれた人工格子磁気抵抗効果膜を実現する。 【構成】 反強磁性体と交換結合して抗磁力を与えられ
た磁性層と軟磁性層が非磁性層を介して積層された人工
格子磁気抵抗効果膜において、磁性層2と3の容易軸が
直交するように成膜中印加磁界を90度回転する。反強
磁性体5を酸化物反強磁性体あるいはその超格子とす
る。基板温度を150〜300℃として反強磁性体5と
隣接する磁性層3を連続成膜する。非磁性層1の膜厚を
20から30オングストロームとする。
耐蝕性にすぐれた人工格子磁気抵抗効果膜を実現する。 【構成】 反強磁性体と交換結合して抗磁力を与えられ
た磁性層と軟磁性層が非磁性層を介して積層された人工
格子磁気抵抗効果膜において、磁性層2と3の容易軸が
直交するように成膜中印加磁界を90度回転する。反強
磁性体5を酸化物反強磁性体あるいはその超格子とす
る。基板温度を150〜300℃として反強磁性体5と
隣接する磁性層3を連続成膜する。非磁性層1の膜厚を
20から30オングストロームとする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気媒体等において、
磁界強度を信号として読みとるための磁気抵抗効果素子
に用いる磁気抵抗効果膜に関し、更に詳しくは、小さい
外部磁場で抵抗変化率が大きい磁気抵抗効果膜に関する
ものである。
磁界強度を信号として読みとるための磁気抵抗効果素子
に用いる磁気抵抗効果膜に関し、更に詳しくは、小さい
外部磁場で抵抗変化率が大きい磁気抵抗効果膜に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気センサーの高感度化、及び磁
気記録における高密度化が進められており、これに伴い
磁気抵抗効果型磁気センサー(以下、MRセンサーとい
う)及び磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下、MRヘッド
という)の開発が盛んに進められている。MRセンサー
もMRヘッドも、磁性材料からなる読み取りセンサー部
の抵抗変化により、外部磁界信号を読みだすわけである
が、MRセンサー及びMRヘッドは、記録媒体との相対
速度が再生出力に依存しないことから、MRセンサーで
は高感度が、MRヘッドでは高密度磁気記録においても
高い出力が得られるという特長がある。
気記録における高密度化が進められており、これに伴い
磁気抵抗効果型磁気センサー(以下、MRセンサーとい
う)及び磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下、MRヘッド
という)の開発が盛んに進められている。MRセンサー
もMRヘッドも、磁性材料からなる読み取りセンサー部
の抵抗変化により、外部磁界信号を読みだすわけである
が、MRセンサー及びMRヘッドは、記録媒体との相対
速度が再生出力に依存しないことから、MRセンサーで
は高感度が、MRヘッドでは高密度磁気記録においても
高い出力が得られるという特長がある。
【0003】最近、非磁性薄膜を介して積層された少な
くとも2層の磁性薄膜を有しており、一方の軟磁性薄膜
に反強磁性薄膜を隣接して設けることで抗磁力を与え、
非磁性薄膜を介して隣接した他方の軟磁性薄膜と異なっ
た外部磁界で磁化回転させることで抵抗変化させる磁気
抵抗効果膜がある(フィジカル レビュー B(Phy
s.Rev.B)第43巻、1297頁、1991年,
特開平4−358310号公報)。
くとも2層の磁性薄膜を有しており、一方の軟磁性薄膜
に反強磁性薄膜を隣接して設けることで抗磁力を与え、
非磁性薄膜を介して隣接した他方の軟磁性薄膜と異なっ
た外部磁界で磁化回転させることで抵抗変化させる磁気
抵抗効果膜がある(フィジカル レビュー B(Phy
s.Rev.B)第43巻、1297頁、1991年,
特開平4−358310号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先願の磁
気抵抗効果素子においても、小さい外部磁場で動作する
とは言え、実用的なセンサー、磁気ヘッドとして使用す
る場合、容易軸方向に信号磁界が印加される必要があ
り、センサーとして用いる場合ゼロ磁場前後で抵抗変化
を示さないことおよび、非直線性が現れるという問題が
あった。
気抵抗効果素子においても、小さい外部磁場で動作する
とは言え、実用的なセンサー、磁気ヘッドとして使用す
る場合、容易軸方向に信号磁界が印加される必要があ
り、センサーとして用いる場合ゼロ磁場前後で抵抗変化
を示さないことおよび、非直線性が現れるという問題が
あった。
【0005】また、非磁性層を介して隣あう磁性層間に
強磁性的な相互作用があり、MR曲線における直線域が
ゼロ磁場からシフトしてしまうという問題があった。
強磁性的な相互作用があり、MR曲線における直線域が
ゼロ磁場からシフトしてしまうという問題があった。
【0006】さらに、反強磁性薄膜としてFeMnとい
う耐蝕性の悪い材料を用いる必要があり、実用化に際し
て添加物を加えるあるいは保護膜をつけるなどの施策を
必要とするという問題があった。
う耐蝕性の悪い材料を用いる必要があり、実用化に際し
て添加物を加えるあるいは保護膜をつけるなどの施策を
必要とするという問題があった。
【0007】一方、反強磁性薄膜として耐蝕性の優れた
酸化物反強磁性体を室温で成膜する場合、バイアス磁界
が小さく隣接する軟磁性体の保磁力が大きくなり、磁性
層間の磁化反平行状態が得難いという問題があった。
酸化物反強磁性体を室温で成膜する場合、バイアス磁界
が小さく隣接する軟磁性体の保磁力が大きくなり、磁性
層間の磁化反平行状態が得難いという問題があった。
【0008】素子としてパターニングした場合、磁性層
間の静磁的な相互作用が現れ、直線的に抵抗変化する領
域がシート状膜の場合に比べシフトしてしまうという問
題があった。
間の静磁的な相互作用が現れ、直線的に抵抗変化する領
域がシート状膜の場合に比べシフトしてしまうという問
題があった。
【0009】本発明の目的は、ゼロ磁場前後で直線的に
抵抗変化し、しかも耐蝕性に優れた磁気抵抗効果膜を提
供することにある。
抵抗変化し、しかも耐蝕性に優れた磁気抵抗効果膜を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決する為の手段】本発明は、基板上に非磁性
薄膜を介して積層した複数の磁性薄膜からなり、非磁性
薄膜を介して隣あう一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が
隣接して設けてあり、この反強磁性薄膜のバイアス磁界
をHr 、他方の軟磁性薄膜の保磁力をHC2としたとき、
HC2<Hr である磁気抵抗効果膜において、前記反強磁
性体がNiO,CoO,FeO,Fe2 O3 ,CrO,
MnO,Crの少なくとも1種またはこれらの混合物か
らなることを特徴とする磁気抵抗効果膜である。
薄膜を介して積層した複数の磁性薄膜からなり、非磁性
薄膜を介して隣あう一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が
隣接して設けてあり、この反強磁性薄膜のバイアス磁界
をHr 、他方の軟磁性薄膜の保磁力をHC2としたとき、
HC2<Hr である磁気抵抗効果膜において、前記反強磁
性体がNiO,CoO,FeO,Fe2 O3 ,CrO,
MnO,Crの少なくとも1種またはこれらの混合物か
らなることを特徴とする磁気抵抗効果膜である。
【0011】また、前記反強磁性体がNiO,CoO,
Fe2 O3 ,FeO,CrOから選ばれる少なくとも2
種からなる超格子であることを特徴とする磁気抵抗効果
膜である。
Fe2 O3 ,FeO,CrOから選ばれる少なくとも2
種からなる超格子であることを特徴とする磁気抵抗効果
膜である。
【0012】本発明の磁性薄膜に用いる磁性体の種類は
特に制限されないが、具体的には、Fe,Ni,Co,
Mn,Cr,Dy,Er,Nd,Tb,Tm,Ge,G
d等が好ましい。また、これらの元素を含む合金や化合
物としては、例えばFe−Si,Fe−Ni,Fe−C
o,Fe−Gd,Ni−Fe−Co,Ni−Fe−M
o,Fe−Al−Si(センダスト), Fe−Y,Fe
−Mn,Cr−Sb,Co系アモルファス, Co−P
t,Fe−Al,Fe−C,Mn−Sb,Ni−Mn,
フェライト等が好ましい。
特に制限されないが、具体的には、Fe,Ni,Co,
Mn,Cr,Dy,Er,Nd,Tb,Tm,Ge,G
d等が好ましい。また、これらの元素を含む合金や化合
物としては、例えばFe−Si,Fe−Ni,Fe−C
o,Fe−Gd,Ni−Fe−Co,Ni−Fe−M
o,Fe−Al−Si(センダスト), Fe−Y,Fe
−Mn,Cr−Sb,Co系アモルファス, Co−P
t,Fe−Al,Fe−C,Mn−Sb,Ni−Mn,
フェライト等が好ましい。
【0013】本発明ではこれらの磁性体から選択して磁
性薄膜を形成する。特に、反強磁性薄膜と隣接していな
い磁性薄膜の異方性磁界HK2が保磁力HC2より大きい材
料を選択することにより、実現できる。
性薄膜を形成する。特に、反強磁性薄膜と隣接していな
い磁性薄膜の異方性磁界HK2が保磁力HC2より大きい材
料を選択することにより、実現できる。
【0014】また、異方性磁界は膜厚を薄くすることに
よっても大きくできる。例えば、NiFeを10オング
ストローム程度の厚さにすると異方性磁界HK2を保磁力
HC2より大きくすることができる。
よっても大きくできる。例えば、NiFeを10オング
ストローム程度の厚さにすると異方性磁界HK2を保磁力
HC2より大きくすることができる。
【0015】さらに、このような磁気抵抗効果膜は、磁
性薄膜の磁化容易軸が印加される信号磁界方向に対して
垂直方向になっていて、印加信号磁界方向の磁性薄膜の
保磁力がHC2<HK2<Hr になるように前記磁性薄膜を
磁場中成膜することにより製造できる。具体的には、反
強磁性膜と隣あう軟磁性膜の容易軸と非磁性層を介して
隣あう磁性膜の容易磁化方向が直交するように成膜中磁
界を90度回転させる、あるいは磁場中で基板を90度
回転させることにより実現される。
性薄膜の磁化容易軸が印加される信号磁界方向に対して
垂直方向になっていて、印加信号磁界方向の磁性薄膜の
保磁力がHC2<HK2<Hr になるように前記磁性薄膜を
磁場中成膜することにより製造できる。具体的には、反
強磁性膜と隣あう軟磁性膜の容易軸と非磁性層を介して
隣あう磁性膜の容易磁化方向が直交するように成膜中磁
界を90度回転させる、あるいは磁場中で基板を90度
回転させることにより実現される。
【0016】また、反強磁性薄膜に隣接する磁性薄膜の
保持力は基板温度を150〜300℃として反強磁性体
と連続して成膜することにより小さくすることが可能で
ある。
保持力は基板温度を150〜300℃として反強磁性体
と連続して成膜することにより小さくすることが可能で
ある。
【0017】各磁性薄膜の膜厚の上限は、400オング
ストロームである。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特に
ないが、4オングストローム以下はキュリー点が室温よ
り低くなって実用性がなくなる。また、厚さを4オング
ストローム以上とすれば、膜厚を均一に保つことが容易
となり、膜厚も良好となる。また、飽和磁化の大きさが
小さくなりすぎることもない。膜厚を400オングスト
ローム以上としても効果は落ちないが、膜厚の増加に伴
って効果が増大することもなく、膜の作製上無駄が多
く、不経済である。
ストロームである。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特に
ないが、4オングストローム以下はキュリー点が室温よ
り低くなって実用性がなくなる。また、厚さを4オング
ストローム以上とすれば、膜厚を均一に保つことが容易
となり、膜厚も良好となる。また、飽和磁化の大きさが
小さくなりすぎることもない。膜厚を400オングスト
ローム以上としても効果は落ちないが、膜厚の増加に伴
って効果が増大することもなく、膜の作製上無駄が多
く、不経済である。
【0018】非磁性薄膜は、保磁力の異なる磁性薄膜間
の磁気相互作用を弱める役割をはたす材料であり、その
種類に特に制限はなく、各種金属ないし半金属非磁性体
及び非金属非磁性体から適宜選択すればよい。
の磁気相互作用を弱める役割をはたす材料であり、その
種類に特に制限はなく、各種金属ないし半金属非磁性体
及び非金属非磁性体から適宜選択すればよい。
【0019】金属非磁性体としては、Au,Ag,C
u,Pt,Al,Mg,Mo,Zn,Nb,Ta,V,
Hf,Sb,Zr,Ga,Ti,Sn,Pb等及びこれ
らの合金が好ましい。半金属非磁性体としては、SiO
2 ,SiO,SiN,Al2 O3 ,ZnO,MgO,T
iN等及びこれらに別の元素を添加したものが好まし
い。
u,Pt,Al,Mg,Mo,Zn,Nb,Ta,V,
Hf,Sb,Zr,Ga,Ti,Sn,Pb等及びこれ
らの合金が好ましい。半金属非磁性体としては、SiO
2 ,SiO,SiN,Al2 O3 ,ZnO,MgO,T
iN等及びこれらに別の元素を添加したものが好まし
い。
【0020】実験結果より非磁性薄膜の厚さは、20〜
35オングストロームが望ましい。一般に膜厚が40オ
ングストロームを越えると、非磁性薄膜により抵抗が決
ってしまい、スピンに依存する散乱効果が相対的に小さ
くなってしまい、その結果、磁気抵抗変化率が小さくな
ってしまう。一方、膜厚が20オングストローム以下に
なると、磁性薄膜間の磁気相互作用が大きくなりすぎ、
また磁気的な直接接触状態(ピンホール)の発生が避け
られないことから、両磁性薄膜の磁化方向が相異なる状
態が生じにくくなる。
35オングストロームが望ましい。一般に膜厚が40オ
ングストロームを越えると、非磁性薄膜により抵抗が決
ってしまい、スピンに依存する散乱効果が相対的に小さ
くなってしまい、その結果、磁気抵抗変化率が小さくな
ってしまう。一方、膜厚が20オングストローム以下に
なると、磁性薄膜間の磁気相互作用が大きくなりすぎ、
また磁気的な直接接触状態(ピンホール)の発生が避け
られないことから、両磁性薄膜の磁化方向が相異なる状
態が生じにくくなる。
【0021】磁性又は非磁性薄膜の膜厚は、透過型電子
顕微鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析等に
より測定することができる。また、薄膜の結晶構造は、
X線回折や高速電子線回折等により確認することができ
る。
顕微鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析等に
より測定することができる。また、薄膜の結晶構造は、
X線回折や高速電子線回折等により確認することができ
る。
【0022】本発明の磁気抵抗効果素子において、人工
格子膜の繰り返し積層回数Nに特に制限はなく、目的と
する磁気抵抗変化率等に応じて適宜選定すればよい。し
かし、反強磁性薄膜の比抵抗値が大きく、積層する効果
が損なわれるため、反強磁性層/磁性層/非磁性層/磁
性層/非磁性層/磁性層/反強磁性層とする構造に置き
換えられるのが好ましい。
格子膜の繰り返し積層回数Nに特に制限はなく、目的と
する磁気抵抗変化率等に応じて適宜選定すればよい。し
かし、反強磁性薄膜の比抵抗値が大きく、積層する効果
が損なわれるため、反強磁性層/磁性層/非磁性層/磁
性層/非磁性層/磁性層/反強磁性層とする構造に置き
換えられるのが好ましい。
【0023】なお、最上層の磁性薄膜の表面には、窒化
珪素や酸化珪素等の酸化防止膜が設けられてもよく、電
極引出しのための金属導電層が設けられてもよい。
珪素や酸化珪素等の酸化防止膜が設けられてもよく、電
極引出しのための金属導電層が設けられてもよい。
【0024】本発明の磁性薄膜に用いる反強磁性体の種
類は具体的には、NiO,CoO,FeO,Fe
2 O3 ,MnO,Cr,CrOが好ましい。
類は具体的には、NiO,CoO,FeO,Fe
2 O3 ,MnO,Cr,CrOが好ましい。
【0025】本発明ではこれらの反強磁性体から選択し
て磁性薄膜を形成する。反強磁性薄膜の上限は、100
0オングストロームである。一方、反強磁性体膜の厚さ
の下限は特にはないが、結晶配向性が隣接する磁性層へ
の交換結合磁界の大きさに大きく影響するため、結晶配
向性が良くなる100オングストローム以上とすること
が好ましい。また、基板温度を150〜300℃とする
ことにより、結晶性が改善されバイアス磁界が上昇す
る。
て磁性薄膜を形成する。反強磁性薄膜の上限は、100
0オングストロームである。一方、反強磁性体膜の厚さ
の下限は特にはないが、結晶配向性が隣接する磁性層へ
の交換結合磁界の大きさに大きく影響するため、結晶配
向性が良くなる100オングストローム以上とすること
が好ましい。また、基板温度を150〜300℃とする
ことにより、結晶性が改善されバイアス磁界が上昇す
る。
【0026】成膜は、蒸着法、スパッタリング法、分子
線エピタキシー法(MBE)等の方法で行う。また、基
板としては、ガラス、Si,MgO,Al2 O3 ,Ga
As,フェライト,CaTiO等を用いることができ
る。
線エピタキシー法(MBE)等の方法で行う。また、基
板としては、ガラス、Si,MgO,Al2 O3 ,Ga
As,フェライト,CaTiO等を用いることができ
る。
【0027】また、本発明では上記の反強磁性体から2
種以上を選択して超格子構造とすることにより、隣接す
る軟磁性層のバイアス磁界を制御することができる。制
御の方法は積層周期を10〜20オングストロームとす
ることによりバイアス磁界が最大となり、積層周期を増
加させることによりその値を連続的に低下させることが
可能である。
種以上を選択して超格子構造とすることにより、隣接す
る軟磁性層のバイアス磁界を制御することができる。制
御の方法は積層周期を10〜20オングストロームとす
ることによりバイアス磁界が最大となり、積層周期を増
加させることによりその値を連続的に低下させることが
可能である。
【0028】また、軟磁性層と直接隣あう反強磁性体を
入れ換えることによりバイアス磁界を変化させることが
可能である。これにより、非磁性層を介して隣あう磁性
層間の強磁性的な相互作用が制御され、パターニングし
た場合の磁性層間の静磁的な相互作用を打ち消すように
磁性層間の強磁性的相互作用を最適化することができ
る。
入れ換えることによりバイアス磁界を変化させることが
可能である。これにより、非磁性層を介して隣あう磁性
層間の強磁性的な相互作用が制御され、パターニングし
た場合の磁性層間の静磁的な相互作用を打ち消すように
磁性層間の強磁性的相互作用を最適化することができ
る。
【0029】なお、磁気抵抗効果素子中に存在する磁性
薄膜の磁気特性を直接測定することはできないので、通
常、下記のようにして測定する。測定すべき磁性薄膜
を、磁性薄膜の合計厚さが500〜1000オングスト
ローム程度になるまで非磁性薄膜と交互に成膜して測定
用サンプルを作製し、これについて磁気特性を測定す
る。この場合、磁性薄膜の厚さ、非磁性薄膜の厚さ及び
非磁性薄膜の組成は、磁気抵抗効果測定素子におけるも
のと同じにする。
薄膜の磁気特性を直接測定することはできないので、通
常、下記のようにして測定する。測定すべき磁性薄膜
を、磁性薄膜の合計厚さが500〜1000オングスト
ローム程度になるまで非磁性薄膜と交互に成膜して測定
用サンプルを作製し、これについて磁気特性を測定す
る。この場合、磁性薄膜の厚さ、非磁性薄膜の厚さ及び
非磁性薄膜の組成は、磁気抵抗効果測定素子におけるも
のと同じにする。
【0030】
【作用】本発明の磁気抵抗効果膜では、一方の軟磁性薄
膜に隣接して反強磁性薄膜が形成されていて、交換バイ
アス力が働いていることが必須である。その理由は、本
発明の原理が隣合った磁性薄膜の磁化の向きが互いに逆
向きに向いたとき、最大の抵抗を示すことにあるからで
ある。すなわち、本発明では図1で示すごとく外部磁場
が磁性薄膜の異方性磁界と一方の磁性薄膜の抗磁力の間
(HK2<H<Hr)であるとき、隣合った磁性薄膜の磁
化の方向が互いに逆向きになり、抵抗が増大する。
膜に隣接して反強磁性薄膜が形成されていて、交換バイ
アス力が働いていることが必須である。その理由は、本
発明の原理が隣合った磁性薄膜の磁化の向きが互いに逆
向きに向いたとき、最大の抵抗を示すことにあるからで
ある。すなわち、本発明では図1で示すごとく外部磁場
が磁性薄膜の異方性磁界と一方の磁性薄膜の抗磁力の間
(HK2<H<Hr)であるとき、隣合った磁性薄膜の磁
化の方向が互いに逆向きになり、抵抗が増大する。
【0031】ここで、外部磁場、保磁力及び磁化の方向
の関係を説明する。
の関係を説明する。
【0032】図1に示すように、交換バイアスされた軟
磁性薄膜の抗磁力をHr 、他方の軟磁性薄膜の保磁力を
HC2、異方性磁界をHK2とする(0<HK2<Hr )。最
初、外部磁場HをH<−HK2となるように印加しておく
(I)。この時、磁性薄膜2及び3の磁化方向は、Hと
同じ−(負)方向に向いている。次に外部磁場を弱めて
いくと−HK2<H<HK2(II)において磁性薄膜2の
磁化は+方向に回転し、HK2<H<Hr の領域(II
I)では、磁性薄膜2及び3の磁化方向は互いに逆向き
になる。更に外部磁場を大きくしたHr <Hの領域(I
V)では、磁性薄膜3の磁化も反転し、磁性薄膜2及び
3の磁化方向は+方向に揃って向く。
磁性薄膜の抗磁力をHr 、他方の軟磁性薄膜の保磁力を
HC2、異方性磁界をHK2とする(0<HK2<Hr )。最
初、外部磁場HをH<−HK2となるように印加しておく
(I)。この時、磁性薄膜2及び3の磁化方向は、Hと
同じ−(負)方向に向いている。次に外部磁場を弱めて
いくと−HK2<H<HK2(II)において磁性薄膜2の
磁化は+方向に回転し、HK2<H<Hr の領域(II
I)では、磁性薄膜2及び3の磁化方向は互いに逆向き
になる。更に外部磁場を大きくしたHr <Hの領域(I
V)では、磁性薄膜3の磁化も反転し、磁性薄膜2及び
3の磁化方向は+方向に揃って向く。
【0033】図2に示すように、この膜の抵抗は磁性薄
膜2及び3の相対的な磁化方向によって変化し、ゼロ磁
場前後で直線的に変化し、領域(III)で最大の値
(Rma x )をとるようになる。
膜2及び3の相対的な磁化方向によって変化し、ゼロ磁
場前後で直線的に変化し、領域(III)で最大の値
(Rma x )をとるようになる。
【0034】図3に本発明の磁気抵抗センサの実施例の
立体展開図を示す。非磁性層を介した磁性層間の容易軸
方向を直交させ、媒体からの信号磁界を磁性層2の容易
磁化方法に対し垂直となるように設定する。このとき磁
性層3は隣接する反強磁性層5により一軸異方性が付与
されている。そして、上記のように、磁性層2の磁化方
向が信号磁界に応答して回転することにより抵抗が変化
し磁場を検知する。
立体展開図を示す。非磁性層を介した磁性層間の容易軸
方向を直交させ、媒体からの信号磁界を磁性層2の容易
磁化方法に対し垂直となるように設定する。このとき磁
性層3は隣接する反強磁性層5により一軸異方性が付与
されている。そして、上記のように、磁性層2の磁化方
向が信号磁界に応答して回転することにより抵抗が変化
し磁場を検知する。
【0035】
【実施例】本発明の磁気抵抗効果素子を添付図面を参照
して説明する。図4は、本発明の実施例である人工格子
膜1の断面図である。図4において、人工格子膜6は、
反強磁性体薄膜5を形成した基板4上に磁性薄膜2, 3
を有し、隣接する2層の磁性薄膜の間に、非磁性薄膜1
を有する。
して説明する。図4は、本発明の実施例である人工格子
膜1の断面図である。図4において、人工格子膜6は、
反強磁性体薄膜5を形成した基板4上に磁性薄膜2, 3
を有し、隣接する2層の磁性薄膜の間に、非磁性薄膜1
を有する。
【0036】以下、本発明を具体的な実験結果により請
求項で示した材料について全て実施例で説明する。
求項で示した材料について全て実施例で説明する。
【0037】基板としてガラス基板4を用い、真空装置
の中に入れ、10-7Torrまで真空引きを行う。基板
温度を200℃に上昇させ、反強磁性薄膜を500オン
グストロームの厚さで形成し、続いてNiFeを成膜す
る。なお、NiFeの酸化防止膜としてNiを10オン
グストローム程度反強磁性体とNiFe間に挿入しても
よい。上記のように200℃で交換結合膜を形成後、基
板温度を再び室温に戻し非磁性層および磁性層を形成し
磁気抵抗効果膜とする。そして、以下に示す人工格子膜
は、約2.2〜3.5オングストローム/秒の成膜速度
で成膜を行った。
の中に入れ、10-7Torrまで真空引きを行う。基板
温度を200℃に上昇させ、反強磁性薄膜を500オン
グストロームの厚さで形成し、続いてNiFeを成膜す
る。なお、NiFeの酸化防止膜としてNiを10オン
グストローム程度反強磁性体とNiFe間に挿入しても
よい。上記のように200℃で交換結合膜を形成後、基
板温度を再び室温に戻し非磁性層および磁性層を形成し
磁気抵抗効果膜とする。そして、以下に示す人工格子膜
は、約2.2〜3.5オングストローム/秒の成膜速度
で成膜を行った。
【0038】なお、例えばNiO(500)/Ni(1
0)/NiFe(100)/Cu(30)/NiFe
(100)と表示されている場合、基板上にNiO薄膜
を500オングストロームの厚さで形成した後、10オ
ングストローム厚のNi、100オングストロームのN
i80%−Fe20%の合金薄膜、30オングストロー
ム厚のCu薄膜、100オングストローム厚のNi80
%−Fe20%薄膜を順次成膜することを意味する。
0)/NiFe(100)/Cu(30)/NiFe
(100)と表示されている場合、基板上にNiO薄膜
を500オングストロームの厚さで形成した後、10オ
ングストローム厚のNi、100オングストロームのN
i80%−Fe20%の合金薄膜、30オングストロー
ム厚のCu薄膜、100オングストローム厚のNi80
%−Fe20%薄膜を順次成膜することを意味する。
【0039】磁化の測定は、振動型磁力計により行っ
た。抵抗測定は、試料から0.3×10mm2 の形状の
サンプルを作製し、外部磁界を面内に電流と垂直方向に
なるようにかけながら、−500〜500Oeまで変化
させたときの抵抗を4端子法により測定し、その抵抗か
ら磁気抵抗変化率ΔR/ Rを求めた。抵抗変化率ΔR/
Rは、最大抵抗値をRmax 、小抵抗値をRmin とし、次
式により計算した。
た。抵抗測定は、試料から0.3×10mm2 の形状の
サンプルを作製し、外部磁界を面内に電流と垂直方向に
なるようにかけながら、−500〜500Oeまで変化
させたときの抵抗を4端子法により測定し、その抵抗か
ら磁気抵抗変化率ΔR/ Rを求めた。抵抗変化率ΔR/
Rは、最大抵抗値をRmax 、小抵抗値をRmin とし、次
式により計算した。
【0040】
【数1】作製した人工格子は NiO(500)/NiFe(100)/Cu(25)
/NiFe(100)/Cu(20) NiO(500)/NiFe(100)/Cu(30)
/NiFe(100)/Cu(20) NiO(500)/NiFe(100)/Cu(35)
/NiFe(100)/Cu(20) NiO(500)/Ni(10)/NiFe(100)
/Cu(30)/NiFe(100)/Cu(20) である。非磁性層厚を30オングストロームとすること
により3.5%程度の抵抗変化率が得られる。この人工
格子膜のBH曲線及びMR曲線は図5,6のようになる。
/NiFe(100)/Cu(20) NiO(500)/NiFe(100)/Cu(30)
/NiFe(100)/Cu(20) NiO(500)/NiFe(100)/Cu(35)
/NiFe(100)/Cu(20) NiO(500)/Ni(10)/NiFe(100)
/Cu(30)/NiFe(100)/Cu(20) である。非磁性層厚を30オングストロームとすること
により3.5%程度の抵抗変化率が得られる。この人工
格子膜のBH曲線及びMR曲線は図5,6のようになる。
【0041】尚、本実施例ではNiOのみについて記述
したが、NiOをCoO,FeO,Fe2 O3 ,Cr
O,MnO,Crで置き換えたものでも、本実例と同様
の結果が得られた。
したが、NiOをCoO,FeO,Fe2 O3 ,Cr
O,MnO,Crで置き換えたものでも、本実例と同様
の結果が得られた。
【0042】成膜は具体的には、ガラス基板両脇にSm
Co磁石を配置し、ガラス基板と平行に数十Oe程度の
外部磁場が印加されているような状態で行った。この試
料のB−H曲線を測定すると成膜中磁場印加方向が人工
格子NiFe層の磁化容易軸となる。
Co磁石を配置し、ガラス基板と平行に数十Oe程度の
外部磁場が印加されているような状態で行った。この試
料のB−H曲線を測定すると成膜中磁場印加方向が人工
格子NiFe層の磁化容易軸となる。
【0043】
【発明の効果】ゼロ磁場前後で直線的に抵抗変化し、し
かも耐蝕性に優れた人工格子磁気抵抗効果膜を得ること
ができる。
かも耐蝕性に優れた人工格子磁気抵抗効果膜を得ること
ができる。
【図1】本発明の磁気抵抗効果膜の作用原理を説明する
B−H曲線である。
B−H曲線である。
【図2】本発明の磁気抵抗効果膜の作用原理を説明する
R−H曲線である。
R−H曲線である。
【図3】本発明の磁気抵抗センサの実施例の立体展開図
である。
である。
【図4】本発明の磁気抵抗効果膜の一部省略側面図であ
る。
る。
【図5】本発明の磁気抵抗効果膜のB−H曲線である。
【図6】本発明の磁気抵抗効果膜のMR曲線である。
1 非磁性薄膜 2 磁性薄膜 3 磁性薄膜 4 基板 5 反強磁性薄膜 6 人工格子膜
Claims (7)
- 【請求項1】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した複
数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣あう一方
の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあり、こ
の反強磁性薄膜のバイアス磁界をHr 、他方の軟磁性薄
膜の保持力をHC2としたとき、HC2<Hr である磁気抵
抗効果膜において、前記反強磁性体がNiO,CoO,
FeO,Fe2 O3 ,CrO,MnO,Crの少なくと
も1種またはこれらの混合物からなることを特徴とする
磁気抵抗効果膜。 - 【請求項2】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した複
数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣あう一方
の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあり、こ
の反強磁性薄膜のバイアス磁界をHr 、他方の軟磁性薄
膜の保持力をHC2としたとき、HC2<Hr である磁気抵
抗効果膜において、前記反強磁性体がNiO,CoO,
Fe2 O3 ,FeO,CrOから選ばれる少なくとも2
種からなる超格子であることを特徴とする磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項3】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した複
数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣あう一方
の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあり、こ
の反強磁性薄膜のバイアス磁界をHr 、他方の軟磁性薄
膜の保持力をHC2としたとき、HC2<Hr である磁気抵
抗効果膜において、前記非磁性層の厚みが20〜35オ
ングストロームであることを特徴とする磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項4】 反強磁性薄膜のバイアス磁界をHr 、他
方の軟磁性薄膜の保磁力をHC2、異方性磁界をHK2とし
たとき、HC2<HK2<Hr であることを特徴とする請求
項1または2または3記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項5】 磁性体の種類がNiFe,NiFeCo
合金及びこれらの合金を主成分とすることを特徴とする
請求項1または2または3記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項6】 基板温度を150〜300℃に加熱して
反強磁性体およびそれに隣接する軟磁性体を成膜するこ
とを特徴とする請求項1または2または3記載の磁気抵
抗効果膜の製造方法。 - 【請求項7】 非磁性薄膜を介して隣あう磁性薄膜の容
易軸方向が直交するように、成膜中印加磁界を90度回
転させることを特徴とする請求項1または2または3記
載の磁気抵抗効果膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5334312A JP2743806B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5334312A JP2743806B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07202292A true JPH07202292A (ja) | 1995-08-04 |
JP2743806B2 JP2743806B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=18275950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5334312A Expired - Lifetime JP2743806B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2743806B2 (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08127864A (ja) * | 1994-09-08 | 1996-05-21 | Nec Corp | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 |
WO1997011499A1 (fr) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Tdk Corporation | Transducteur magnetique |
JPH0983039A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
EP0800161A2 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-08 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and method of manufacturing the same and magnetic memory apparatus |
US6083632A (en) * | 1997-01-08 | 2000-07-04 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect film and method of manufacture thereof |
US6090480A (en) * | 1997-04-30 | 2000-07-18 | Nec Corporation | Magnetoresistive device |
US6114850A (en) * | 1997-03-18 | 2000-09-05 | Nec Corporation | Magnetoresistance effect element, and magnetoresistance effect sensor and magnetic information recording and playback system using same |
US6147843A (en) * | 1996-01-26 | 2000-11-14 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect element having magnetoresistive layer and underlying metal layer |
US6178073B1 (en) | 1997-12-01 | 2001-01-23 | Nec Corporation | Magneto-resistance effect element with a fixing layer formed from a superlattice of at least two different materials and production method of the same |
US6775110B1 (en) | 1997-05-14 | 2004-08-10 | Tdk Corporation | Magnetoresistance effect device with a Ta, Hf, or Zr sublayer contacting an NiFe layer in a magneto resistive structure |
US7064936B2 (en) | 1997-05-14 | 2006-06-20 | Tdk Corporation | Magnetoresistance effect device |
JP2008218641A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Tohoku Univ | トンネル磁気抵抗効果素子 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60154339A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-14 | Ricoh Co Ltd | 光磁気記録媒体 |
JPS60189906A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Toshiba Corp | 強磁性薄膜 |
JPH05347013A (ja) * | 1992-04-13 | 1993-12-27 | Hitachi Ltd | 磁気記録再生装置 |
JPH07142783A (ja) * | 1992-11-06 | 1995-06-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁界検出装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5334312A patent/JP2743806B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60154339A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-14 | Ricoh Co Ltd | 光磁気記録媒体 |
JPS60189906A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Toshiba Corp | 強磁性薄膜 |
JPH05347013A (ja) * | 1992-04-13 | 1993-12-27 | Hitachi Ltd | 磁気記録再生装置 |
JPH07142783A (ja) * | 1992-11-06 | 1995-06-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁界検出装置 |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08127864A (ja) * | 1994-09-08 | 1996-05-21 | Nec Corp | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 |
JPH0983039A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
WO1997011499A1 (fr) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Tdk Corporation | Transducteur magnetique |
US5923504A (en) * | 1995-09-21 | 1999-07-13 | Tdk Corporation | Magnetoresistance device |
US6147843A (en) * | 1996-01-26 | 2000-11-14 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect element having magnetoresistive layer and underlying metal layer |
EP0800161A2 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-08 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and method of manufacturing the same and magnetic memory apparatus |
EP0800161A3 (en) * | 1996-04-04 | 1998-07-01 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and method of manufacturing the same and magnetic memory apparatus |
US6083632A (en) * | 1997-01-08 | 2000-07-04 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect film and method of manufacture thereof |
US6114850A (en) * | 1997-03-18 | 2000-09-05 | Nec Corporation | Magnetoresistance effect element, and magnetoresistance effect sensor and magnetic information recording and playback system using same |
US6452386B1 (en) | 1997-03-18 | 2002-09-17 | Nec Corporation | Magnetoresistance effect element, and magnetoresistance effect sensor and magnetic information recording and playback system using same |
US6456468B1 (en) | 1997-03-18 | 2002-09-24 | Nec Corporation | Magnetoresistance effect element, and magnetoresistance effect sensor and magnetic information recording and playback system using same |
US6090480A (en) * | 1997-04-30 | 2000-07-18 | Nec Corporation | Magnetoresistive device |
US6775110B1 (en) | 1997-05-14 | 2004-08-10 | Tdk Corporation | Magnetoresistance effect device with a Ta, Hf, or Zr sublayer contacting an NiFe layer in a magneto resistive structure |
US7064936B2 (en) | 1997-05-14 | 2006-06-20 | Tdk Corporation | Magnetoresistance effect device |
US6178073B1 (en) | 1997-12-01 | 2001-01-23 | Nec Corporation | Magneto-resistance effect element with a fixing layer formed from a superlattice of at least two different materials and production method of the same |
JP2008218641A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Tohoku Univ | トンネル磁気抵抗効果素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2743806B2 (ja) | 1998-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3088478B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
KR100192192B1 (ko) | 자기저항 효과막, 이를 제조하는 방법 및 자기저항효과소자 | |
US5872502A (en) | Magnetoresistance effect film and production process thereof | |
JP3207477B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
JP2748876B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜 | |
JP3411626B2 (ja) | 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 | |
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 | |
JP2743806B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 | |
JP3088519B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
EP0624868B1 (en) | Magnetoresistance effect elements and method of fabricating the same | |
KR100266518B1 (ko) | 자기저항효과막및그의제조방법 | |
JP2738295B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 | |
US6001430A (en) | Magnetoresistance effect film and production process thereof | |
JP3374984B2 (ja) | Mr素子用材料およびその製造方法 | |
EP0578196A1 (en) | Magnetoresistive elements and method of fabricating the same | |
JPH06200364A (ja) | 磁性多層膜および磁気抵抗効果素子 | |
JP2674532B2 (ja) | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド | |
JPH08316033A (ja) | 磁性積層体 | |
JPH076915A (ja) | 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 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980106 |