JPH07221363A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

磁気抵抗素子

Info

Publication number
JPH07221363A
JPH07221363A JP6010163A JP1016394A JPH07221363A JP H07221363 A JPH07221363 A JP H07221363A JP 6010163 A JP6010163 A JP 6010163A JP 1016394 A JP1016394 A JP 1016394A JP H07221363 A JPH07221363 A JP H07221363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetoresistive element
film
thin film
magnetic
electric current
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.)
Pending
Application number
JP6010163A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Saito
斎藤  修
Takafumi Fumoto
孝文 麓
Keiji Okubo
恵司 大久保
Yuko Okamura
祐子 岡村
Toyomichi Ataka
豊路 安宅
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric 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
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP6010163A priority Critical patent/JPH07221363A/ja
Publication of JPH07221363A publication Critical patent/JPH07221363A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高い磁気抵抗変化率を付与する。 【構成】磁気抵抗効果の発生原因となる電子のスピン依
存散乱は、基本的に磁気抵抗素子の積層体を形成する強
磁性薄膜と非磁性薄膜の各主面に対して、垂直な方向の
電流の電子散乱効果であるから、電流方向を、素子積層
体の主面に対して垂直な方向とすることにより、従来素
子のように膜面内に電流が流れる場合に比べて、大きな
磁気抵抗変化率を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固定磁気ディスク装置
など、磁気記録を利用した記憶装置に用いられる磁気抵
抗素子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気記録の高密度化が進み、読出
し専用素子として、磁気抵抗効果(磁場による抵抗変
化)を利用した磁気抵抗素子が採用され、これが主流と
なる趨勢にある。この磁気抵抗効果は、従来、NiFe
またはNiFeCo合金の単層薄膜などで、抵抗変化率
は約3〜6%が観測されてきたが、最近、この抵抗変化
率を大幅に上回る多層構造にした巨大磁気抵抗効果が見
出され、基礎研究からエレクトロニクスの分野まで広く
注目されている。
【0003】現在、磁気ヘッドとして用いられる読出し
専用素子としての磁気抵抗素子には、NiFeまたはN
iFeCo合金の単層薄膜などが適用されているが、今
後、さらに高記録密度化が進むに従い、巨大磁気抵抗効
果を利用した種々の人工格子多層膜、例えば反強磁性結
合型としてFeとCrの重ね合わせたFe/Cr、また
はCu/Co,非結合型としてCu/Co/Cu/Ni
Fe,スピンバルブ型としてNiFe/非磁性金属/N
iFe/FeMnなど、もしくは合金単層薄膜としてA
g−Co合金などのグラニュラー薄膜が磁気ヘッドに用
いられることが予想されている。
【0004】図2は人工格子多層膜を用いた磁気抵抗素
子の構成を示す模式斜視図であり、図示を省略した基板
上に、強磁性薄膜の磁性層1と、非磁性薄膜の非磁性層
2を一対として、これを2回以上積層して多層構造とし
たものである。電流はこの多層膜の側面に設けた電極端
子から導線6を引き出し、電流は膜面内を流れるように
してある。磁性層1と非磁性層2および電極は、イオン
ビームスパッタ法,DCマグネトロンスパッタ法,RF
マグネトロンスパッタ法,または蒸着法などにより作製
される。
【0005】これらの人工格子多層膜は、現在、室温の
抵抗変化率が10%程度、飽和磁界(Hs)は20〜3
0Oe程度が得られており、今後研究が進むにつれて、
さらに高抵抗変化率、低Hs化が実現する可能性が極め
て高い。この巨大磁気抵抗効果のメカニズムを以下に説
明する。図3は磁性層1と非磁性層2とを交互に積層し
た多層構造の人工格子の断面を表わす部分模式図であ
り、図3(a)は、これを磁化したとき、磁性層1の磁
化方向がすべて矢印3で示す一方向に揃う場合、図3
(b)は、磁化したときに、一層おきに配置された磁性
層1の磁化方向が互いに矢印3のように逆向きになる場
合を示している。
【0006】ここで、この人工格子の中に存在する伝導
電子e- のスピンの方向は、矢印4で示すように、磁化
方向3と平行または反平行のスピンを持つものと仮定す
る。伝導電子e- が磁性層1に進入しようとするとき、
磁化と同方向4のスピンを持つ電子e- は自由に移動す
るが、スピン方向4が逆向きであれば、界面付近で散乱
される。このとき、図3(a)に示すように、磁性層1
の磁化方向3がすべて平行であれば、磁化と同じ方向の
スピンを持つ電子e- は、散乱されることなく移動する
ことができ、逆方向のスピンを持つ電子e- は散乱され
るが、全体としては伝導度の高い状態となる。電子e-
の伝導経路を矢印5で示す。
【0007】一方、各層の磁化が一層おきに逆方向を向
いている図3(b)の場合は、電子e- はスピンの方向
4にかかわらず、いずれもスピンと反対方向の磁化を持
つ磁性層1の界面で散乱を受けるので、電子e- の伝導
経路5は図3(b)のようになり、抵抗は図3(a)の
状態より大きくなる。図4は、磁性層1と非磁性層2と
を交互に積層した多層構造の人工格子のR(抵抗)−H
(磁場)曲線を表わす線図であり、図4中に、この特性
に対応して図3に示した磁性層1,非磁性層2,磁化方
向3の関係を付記してある。即ち、磁界が0のとき、図
3(b)の素子は、抵抗が最大となり、磁界が加わると
図3(a)のようになって、磁界が一方向に揃うので抵
抗は低くなり、ΔR/R(磁気抵抗変化率)が高くな
る。
【0008】この現象は、基本的に膜面に垂直方向の電
流に対する電子散乱効果であるが、実際には電子は三次
元的に移動するので、電流方向を膜面内に設定する図2
に示す構造でも、大きな磁気抵抗効果が観測される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】巨大磁気抵抗効果の起
因となるスピン依存散乱が働くには、少なくとも2枚の
磁性層間を電子が、散乱することなく移動できるだけの
平均自由工程を有する必要があり、また、このスピン依
存散乱は、上述のように磁気抵抗効果の発現メカニズム
から、基本的に膜面に垂直方向の電流に対しての電子散
乱効果である。
【0010】しかし、従来、人工格子多層膜を用いた磁
気抵抗素子は、電流方向が膜面内に設定されており、Δ
R/Rが10%程度,Hsが20〜30Oe程度が得ら
れているものの、さらに高記録密度の磁気抵抗効果型の
磁気ヘッドを実現するためには、高ΔR/Rと低Hsの
磁気抵抗素子が必要であり、そのためには、素子の膜面
に対して垂直方向に電流を流す方が抵抗変化率は大きく
なる。
【0011】本発明の目的は、素子に流す電流の方向
を、積層体を形成している膜面に対して垂直となるよう
にし、従来に比べて、高ΔR/Rと低Hsを有する磁気
抵抗素子を提供することにある。
【0012】
【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、本発明の磁気抵抗素子は、電流方向が積層体の主
面に対して垂直な方向となるように導線を接続したもの
であり、積層体を形成する強磁性薄膜と非磁性薄膜との
組み合わせを、Fe/CrまたはCu/Coからなる反
強磁性結合型、Cu/Co/Cu/NiFe,Au/C
o,またはFe/Cu/Coからなる非結合型、もしく
はNi(Fe)/Cu/Ni(Fe)/FeMnからな
るスピンバルブ型とする。
【0013】
【作用】以上のように構成したため、磁気抵抗効果の発
生原因となる電子のスピン依存散乱は、基本的に膜主面
に垂直方向の電流に対しての電子散乱効果であるから、
従来素子のように膜面内に電流が流れる場合に比べて、
大きな抵抗変化率を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。図
1は人工格子多層膜を用いた本発明の磁気抵抗素子の構
成を示す模式斜視図であり、図2と共通部分に同一符号
を用いてある。この素子は、多層膜の構造自体は図2と
全く同じであるが、異なる点は、導線6の引き出し個所
にあり、本発明では電流が素子の膜面に対して垂直に流
れるように、適当に形成した電極端子から,導線6を引
き出していることである。このようにすると、前述の各
薄膜の主面に垂直な方向の電流に対する電子散乱効果に
より、膜面内に電流を流すより大きな抵抗変化率を得る
ことができる。
【0015】本発明の磁気抵抗素子に用いられる磁性層
1と非磁性層2の各薄膜の組み合わせは、Fe/Crま
たはCu/Coなどからなる反強磁性結合型、Cu/C
o/Cu/NiFe,Au/Co,またはFe/Cu/
Coなどからなる非結合型、Ni(Fe)/Cu/Ni
(Fe)/FeMnなどからなるスピンバルブ型とする
ことができ、これらの磁気抵抗素子を、例えば固定磁気
ディスクなどの磁気記録装置の磁気ヘッドの再生専用素
子に適用することにより、従来に比べて高記録密度の磁
気ヘッドが実現される。
【0016】このような磁気抵抗素子を得るための多層
膜の各膜厚,磁性層1と非磁性層2の積層回数、素子自
体の大きさ,使用材料などについては、目標とする記録
密度を達成するために必要な抵抗変化率が得られるよう
に、実状に応じて調整すればよい。
【0017】
【発明の効果】本発明の磁気抵抗素子は、素子に流す電
流方向を積層体の主面に対して、垂直な方向となるよう
にしたため、膜面内に電流が流れる従来素子に比べて、
より大きな抵抗変化率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気抵抗素子の構成を示す模式斜視図
【図2】従来の磁気抵抗素子の構成を示す模式斜視図
【図3】磁気抵抗素子の磁化状態を示し、それぞれ
(a)は磁化方向がすべて一方向に揃う場合、(b)は
磁化方向が各磁性層について互いに逆向きになる場合の
部分模式断面図
【図4】磁気抵抗素子のR−H曲線図
【符号の説明】
1 磁性層 2 非磁性層 3 磁性層の磁化方向 4 電子のスピンの方向 5 電子の伝導経路 6 導線
フロントページの続き (72)発明者 岡村 祐子 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 安宅 豊路 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】強磁性薄膜と非磁性薄膜が交互に2回以上
    積層されてなる磁気抵抗素子であって、電流方向を前記
    各膜の主面に対して垂直方向として用いることを特徴と
    する磁気抵抗素子。
  2. 【請求項2】請求項1記載の磁気抵抗素子において、強
    磁性薄膜と非磁性薄膜の各層の組み合わせがFe/Cr
    またはCu/Coからなる反強磁性結合型であることを
    特徴とする磁気抵抗素子。
  3. 【請求項3】請求項1記載の磁気抵抗素子において、強
    磁性薄膜と非磁性薄膜の各層の組み合わせがCu/Co
    /Cu/NiFe,Au/Co,またはFe/Cu/C
    oからなる非結合型であることを特徴とする磁気抵抗素
    子。
  4. 【請求項4】請求項1記載の磁気抵抗素子において、強
    磁性薄膜と非磁性薄膜の各層の組み合わせがNi(F
    e)/Cu/Ni(Fe)/FeMnからなるスピンバ
    ルブ型であることを特徴とする磁気抵抗素子。
JP6010163A 1994-02-01 1994-02-01 磁気抵抗素子 Pending JPH07221363A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6010163A JPH07221363A (ja) 1994-02-01 1994-02-01 磁気抵抗素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6010163A JPH07221363A (ja) 1994-02-01 1994-02-01 磁気抵抗素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07221363A true JPH07221363A (ja) 1995-08-18

Family

ID=11742620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6010163A Pending JPH07221363A (ja) 1994-02-01 1994-02-01 磁気抵抗素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07221363A (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039511A1 (fr) * 2000-11-08 2002-05-16 Sony Corporation Element a effet de magnetoresistance et tete magnetique de type a effet de magnetoresistance
US6639763B1 (en) * 2000-03-15 2003-10-28 Tdk Corporation Magnetic transducer and thin film magnetic head
US6876523B2 (en) 2002-02-27 2005-04-05 Hitachi, Ltd. Magnetic head, and the magnetic read-write devices, and the magnetic memory with magnetic sensors
US6917088B2 (en) 2002-07-05 2005-07-12 Hitachi, Ltd. Magneto-resistive devices
US7190560B2 (en) 2004-02-18 2007-03-13 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Self-pinned CPP sensor using Fe/Cr/Fe structure
US7221545B2 (en) 2004-02-18 2007-05-22 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. High HC reference layer structure for self-pinned GMR heads
US7253995B2 (en) 2003-10-28 2007-08-07 Hitachi, Ltd. Magnetic head and magnetic recording/reproducing device
US7280322B2 (en) 2003-05-22 2007-10-09 Hitachi, Ltd. Magnetic sensor and magnetic head with the magnetic sensor
US7969692B2 (en) 2006-04-28 2011-06-28 Hitachi, Ltd. Magnetic reading head with first and second element units each including a ferromagnetic layer and each with a different spin-polarization
CN102677115A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 天津大学 一种利用二次阳极氧化铝模板制备多层纳米线及方法
CN104152958A (zh) * 2014-08-14 2014-11-19 天津大学 利用模板电化学合成技术制备多层纳米线的方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6639763B1 (en) * 2000-03-15 2003-10-28 Tdk Corporation Magnetic transducer and thin film magnetic head
WO2002039511A1 (fr) * 2000-11-08 2002-05-16 Sony Corporation Element a effet de magnetoresistance et tete magnetique de type a effet de magnetoresistance
US6876523B2 (en) 2002-02-27 2005-04-05 Hitachi, Ltd. Magnetic head, and the magnetic read-write devices, and the magnetic memory with magnetic sensors
US6917088B2 (en) 2002-07-05 2005-07-12 Hitachi, Ltd. Magneto-resistive devices
US7280322B2 (en) 2003-05-22 2007-10-09 Hitachi, Ltd. Magnetic sensor and magnetic head with the magnetic sensor
US7253995B2 (en) 2003-10-28 2007-08-07 Hitachi, Ltd. Magnetic head and magnetic recording/reproducing device
US7190560B2 (en) 2004-02-18 2007-03-13 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Self-pinned CPP sensor using Fe/Cr/Fe structure
US7221545B2 (en) 2004-02-18 2007-05-22 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. High HC reference layer structure for self-pinned GMR heads
US7969692B2 (en) 2006-04-28 2011-06-28 Hitachi, Ltd. Magnetic reading head with first and second element units each including a ferromagnetic layer and each with a different spin-polarization
CN102677115A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 天津大学 一种利用二次阳极氧化铝模板制备多层纳米线及方法
CN104152958A (zh) * 2014-08-14 2014-11-19 天津大学 利用模板电化学合成技术制备多层纳米线的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6205008B1 (en) Magnetic-resistance device, and magnetic head employing such a device
US6775109B2 (en) Magnetoresistive sensor with magnetostatic coupling of magnetic regions
US6721147B2 (en) Longitudinally biased magnetoresistance effect magnetic head and magnetic reproducing apparatus
JP4814076B2 (ja) 磁気再生ヘッドおよびその製造方法
JP2003152243A (ja) 磁気抵抗効果センサ積層体および磁気抵抗効果再生ヘッド、ならびにそれらの製造方法
JP4837904B2 (ja) Cppスピンバルブ素子
JP2000340858A (ja) 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド
JP2002092826A (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
JPH04247607A (ja) 磁気抵抗効果素子
JP2004538591A (ja) ナノ酸化物交換結合自由層を有するgmr磁気変換器
JP2001143223A (ja) スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド
JP2006237094A (ja) 磁気検出素子及びその製造方法
JP2002025012A (ja) 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
GB2393258A (en) Magnetoresistive spin-valve sensor
JPH07221363A (ja) 磁気抵抗素子
JP2002223015A (ja) スピン依存性の鏡面電子反射を有したスピンバルブデバイス
JP2002025018A (ja) 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
JP2001256620A (ja) 磁気抵抗センサおよびこれを搭載した磁気記録再生装置
JP2000331316A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッド
JPH1187804A (ja) 薄膜磁界センサ
US5695858A (en) Magnetoresistive element
JPH1197762A (ja) 磁気抵抗効果素子
JP2006351919A (ja) 磁気検出素子
JP3593463B2 (ja) 強磁性トンネル効果素子およびそれを用いた磁気装置
JPH07220246A (ja) 磁気抵抗効果膜、磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置