JPH07235709A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- JPH07235709A JPH07235709A JP6024622A JP2462294A JPH07235709A JP H07235709 A JPH07235709 A JP H07235709A JP 6024622 A JP6024622 A JP 6024622A JP 2462294 A JP2462294 A JP 2462294A JP H07235709 A JPH07235709 A JP H07235709A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 積層数が小さくても大きな磁気抵抗効果があ
り、飽和磁界が小さく、ヒステリシスやバルクハウゼン
ノイズの小さい磁気抵抗効果素子を提供することを目的
とする。 【構成】 非磁性層４を介して磁性層３ａ、３ｂ、３ｃ
を積層することによって磁気抵抗効果を示す積層膜１を
備えた磁気抵抗効果素子において、磁性層３ｂが非磁性
層４を介して隣接する一方の磁性層３ａまたは３ｃと強
磁性的結合を成し、非磁性層４を介して隣接する他方の
磁性層３ａまたは３ｃと反強磁性的結合を成し、磁性層
３ａ、３ｃの磁化方向が膜面内に同一方向であることを
特徴とする磁気抵抗効果素子である。
り、飽和磁界が小さく、ヒステリシスやバルクハウゼン
ノイズの小さい磁気抵抗効果素子を提供することを目的
とする。 【構成】 非磁性層４を介して磁性層３ａ、３ｂ、３ｃ
を積層することによって磁気抵抗効果を示す積層膜１を
備えた磁気抵抗効果素子において、磁性層３ｂが非磁性
層４を介して隣接する一方の磁性層３ａまたは３ｃと強
磁性的結合を成し、非磁性層４を介して隣接する他方の
磁性層３ａまたは３ｃと反強磁性的結合を成し、磁性層
３ａ、３ｃの磁化方向が膜面内に同一方向であることを
特徴とする磁気抵抗効果素子である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気抵抗効果素子に係
り、特に人工格子膜を用いた磁気抵抗効果素子に関す
る。
り、特に人工格子膜を用いた磁気抵抗効果素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果は磁界を加えることによっ
て電気抵抗が変化する効果であり、磁界センサ−や磁気
ヘッドに用いられる。強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
特徴を持つ。
て電気抵抗が変化する効果であり、磁界センサ−や磁気
ヘッドに用いられる。強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
特徴を持つ。
【０００３】磁気抵抗効果素子として従来パ−マロイ合
金薄膜が利用されている。しかしパ−マロイ合金薄膜の
抵抗変化率は２〜３％程度と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。
金薄膜が利用されている。しかしパ−マロイ合金薄膜の
抵抗変化率は２〜３％程度と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。
【０００４】一方近年、新しい磁気抵抗効果を示す材料
として、磁性層と非磁性層とを数ｎｍから数十ｎｍ周期
で交互に積層した構造を持ち、非磁性層を介して相対す
る磁性層の磁化が膜面に対して平行で、しかも反平行に
磁気的結合した積層膜、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．６１（１９８８）２
４７２）、（Ｃｏ／Ｃｕ）n （Ｊ．Ｍａｇ．Ｍａｇ．Ｍ
ａｔ．９４（１９９１）Ｌ１、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅ
ｔｔ．６６（１９９１）２１５２）、（Ｃｏ−Ｆｅ／Ｃ
ｕ）n （Ｊａｐａｎ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３０
（１９９１）Ｌ１７３３）などが知られている。
として、磁性層と非磁性層とを数ｎｍから数十ｎｍ周期
で交互に積層した構造を持ち、非磁性層を介して相対す
る磁性層の磁化が膜面に対して平行で、しかも反平行に
磁気的結合した積層膜、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．６１（１９８８）２
４７２）、（Ｃｏ／Ｃｕ）n （Ｊ．Ｍａｇ．Ｍａｇ．Ｍ
ａｔ．９４（１９９１）Ｌ１、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅ
ｔｔ．６６（１９９１）２１５２）、（Ｃｏ−Ｆｅ／Ｃ
ｕ）n （Ｊａｐａｎ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３０
（１９９１）Ｌ１７３３）などが知られている。
【０００５】またこれらと異なる原理を利用したものに
スピン・バルブ効果を利用した磁気抵抗効果素子があ
る。これは特開平４−３５８３１０号に開示されている
ように、非磁性層を介した、膜面に平行な磁化を持つ２
つの磁性層が磁気的に非結合で、この２層間の電気抵抗
が２層の磁化方向間の角度の余弦として変化する原理を
利用したものである。つまり磁界が零のときには２層間
の磁化方向が直交するようになっており、一方の層の磁
化方向と平行に磁界をかけることによって、他方の層の
磁化方向が回転して変化し電気抵抗が変化する。
スピン・バルブ効果を利用した磁気抵抗効果素子があ
る。これは特開平４−３５８３１０号に開示されている
ように、非磁性層を介した、膜面に平行な磁化を持つ２
つの磁性層が磁気的に非結合で、この２層間の電気抵抗
が２層の磁化方向間の角度の余弦として変化する原理を
利用したものである。つまり磁界が零のときには２層間
の磁化方向が直交するようになっており、一方の層の磁
化方向と平行に磁界をかけることによって、他方の層の
磁化方向が回転して変化し電気抵抗が変化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたような磁
気抵抗効果素子のうち、人工格子膜は従来のパ−マロイ
薄膜に比べると大きな磁気抵抗効果がある。しかし大き
な磁気抵抗効果を得るためには積層数を大きくする必要
があり、さらに飽和磁界（抵抗値が飽和する磁界）がｋ
Ｏｅ単位と大きく、またヒステリシスやバルクハウゼン
ノイズがあるという問題があった。
気抵抗効果素子のうち、人工格子膜は従来のパ−マロイ
薄膜に比べると大きな磁気抵抗効果がある。しかし大き
な磁気抵抗効果を得るためには積層数を大きくする必要
があり、さらに飽和磁界（抵抗値が飽和する磁界）がｋ
Ｏｅ単位と大きく、またヒステリシスやバルクハウゼン
ノイズがあるという問題があった。
【０００７】人工格子膜においては加える磁界が零の状
態で非磁性層を介して隣り合う磁性層が反強磁性的に結
合している場合、電気抵抗が高くなる。反強磁性的結合
とは磁性層の磁気モ−メントが隣り合う磁性層間で逆向
きであるように結合していることをいう。このような場
合、１つの磁性層の磁化の向きはすべて同一方向という
わけではなく、磁化の向きが異なる複数の領域つまり磁
区に分かれている。磁区の境界を磁壁といい、磁界を加
えたときに磁壁が移動することによって磁化の向きが磁
界の方向に揃う。
態で非磁性層を介して隣り合う磁性層が反強磁性的に結
合している場合、電気抵抗が高くなる。反強磁性的結合
とは磁性層の磁気モ−メントが隣り合う磁性層間で逆向
きであるように結合していることをいう。このような場
合、１つの磁性層の磁化の向きはすべて同一方向という
わけではなく、磁化の向きが異なる複数の領域つまり磁
区に分かれている。磁区の境界を磁壁といい、磁界を加
えたときに磁壁が移動することによって磁化の向きが磁
界の方向に揃う。
【０００８】磁界が零のときに非磁性層を介して隣り合
う磁性層の磁区の位置が完全に一致していれば十分な反
強磁性的結合が実現し大きな磁気抵抗効果が得られる。
しかし現実には磁性層の間で磁区の位置にずれがあるた
めに反強磁性的結合が不十分であり、どんなに良くても
理想的な状態の９割程度の磁気抵抗効果しか得られてい
なかった（Ｊ．Ｍａｇ．Ｍａｇ．Ｍａｔ．１２１（１９
９３）４１６、Ｊ．Ｍａｇ．Ｍａｇ．Ｍａｔ．１２３
（１９９３）Ｌ１３）。
う磁性層の磁区の位置が完全に一致していれば十分な反
強磁性的結合が実現し大きな磁気抵抗効果が得られる。
しかし現実には磁性層の間で磁区の位置にずれがあるた
めに反強磁性的結合が不十分であり、どんなに良くても
理想的な状態の９割程度の磁気抵抗効果しか得られてい
なかった（Ｊ．Ｍａｇ．Ｍａｇ．Ｍａｔ．１２１（１９
９３）４１６、Ｊ．Ｍａｇ．Ｍａｇ．Ｍａｔ．１２３
（１９９３）Ｌ１３）。
【０００９】そしてこのような人工格子膜は大きな磁気
抵抗効果を得るためには積層数を大きくする必要があっ
た。また飽和磁界が数百〜数千Ｏｅと大きく、さらに磁
性層の磁化容易軸方向に磁界を加えた場合には抵抗値変
化にヒステリシスが発生していた。
抵抗効果を得るためには積層数を大きくする必要があっ
た。また飽和磁界が数百〜数千Ｏｅと大きく、さらに磁
性層の磁化容易軸方向に磁界を加えた場合には抵抗値変
化にヒステリシスが発生していた。
【００１０】さらにこれらの人工格子膜では膜面に平行
に磁界を加えると磁壁が磁界の向きに沿って移動する
が、このとき不純物や欠陥などがあると磁壁はそれらの
場所で引っ掛かる。磁界を大きくしていくと引っ掛かっ
ていた磁壁が一気に磁界の向きに動くことによってバル
クハウゼンノイズが発生していた。
に磁界を加えると磁壁が磁界の向きに沿って移動する
が、このとき不純物や欠陥などがあると磁壁はそれらの
場所で引っ掛かる。磁界を大きくしていくと引っ掛かっ
ていた磁壁が一気に磁界の向きに動くことによってバル
クハウゼンノイズが発生していた。
【００１１】一方、スピン・バルブ効果を利用したもの
は飽和磁界は小さいが、抵抗変化率が人工格子膜と比べ
ると低いという問題がある。これらは非磁性層の膜厚を
厚くして、非磁性層を介して隣り合う磁性層間の結合を
弱めることによって、回転によって電気抵抗が変化する
という現象を起こさせる。回転によって電気抵抗が変化
するので飽和磁界は小さくなる。しかし非磁性層の膜厚
が厚いので、抵抗変化率は低くなってしまう。
は飽和磁界は小さいが、抵抗変化率が人工格子膜と比べ
ると低いという問題がある。これらは非磁性層の膜厚を
厚くして、非磁性層を介して隣り合う磁性層間の結合を
弱めることによって、回転によって電気抵抗が変化する
という現象を起こさせる。回転によって電気抵抗が変化
するので飽和磁界は小さくなる。しかし非磁性層の膜厚
が厚いので、抵抗変化率は低くなってしまう。
【００１２】本発明は上記の問題点を解決し、飽和磁界
が小さく、積層数が小さくても大きな磁気抵抗効果があ
り、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズの小さい磁気
抵抗効果素子を提供することを目的とする。
が小さく、積層数が小さくても大きな磁気抵抗効果があ
り、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズの小さい磁気
抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために本発明は、非磁性層を介して磁性層を積
層することによって磁気抵抗効果を示す積層膜を備えた
磁気抵抗効果素子において、第１の磁性層が第１の非磁
性層を介して隣接する第２の磁性層と強磁性的結合、第
２の非磁性層を介して隣接する第３の磁性層と反強磁性
的結合を成し、前記第２の磁性層と前記第３の磁性層の
磁化方向が膜面内に同一方向であることを特徴とする磁
気抵抗効果素子を提供する。
達成するために本発明は、非磁性層を介して磁性層を積
層することによって磁気抵抗効果を示す積層膜を備えた
磁気抵抗効果素子において、第１の磁性層が第１の非磁
性層を介して隣接する第２の磁性層と強磁性的結合、第
２の非磁性層を介して隣接する第３の磁性層と反強磁性
的結合を成し、前記第２の磁性層と前記第３の磁性層の
磁化方向が膜面内に同一方向であることを特徴とする磁
気抵抗効果素子を提供する。
【００１４】本発明者らは大きな磁気抵抗効果を示す磁
気抵抗効果素子について研究を進めたところ、パ−マロ
イ合金を用いた第１の磁性層が非磁性層を介して隣接す
る第２の磁性層と強磁性的結合、第３の磁性層と反強磁
性的結合を成し、しかも強磁性的結合と反強磁性的結合
の強さがほぼ等しいときに、飽和磁界が小さく、積層数
が小さくても大きな磁気抵抗効果があり、ヒステリシス
やバルクハウゼンノイズが小さくなることを見い出だし
た。
気抵抗効果素子について研究を進めたところ、パ−マロ
イ合金を用いた第１の磁性層が非磁性層を介して隣接す
る第２の磁性層と強磁性的結合、第３の磁性層と反強磁
性的結合を成し、しかも強磁性的結合と反強磁性的結合
の強さがほぼ等しいときに、飽和磁界が小さく、積層数
が小さくても大きな磁気抵抗効果があり、ヒステリシス
やバルクハウゼンノイズが小さくなることを見い出だし
た。
【００１５】飽和磁界が小さくなる理由は以下の如くと
考えられる。本発明では第１、第２、第３の磁性層は共
に膜面に平行な磁化を持ち、第１の磁性層が第２の磁性
層と強磁性的結合、第２の磁性層と反強磁性的結合を成
し、しかも強磁性的結合と反強磁性的結合の強さがほぼ
等しいので、第２と第３の磁性層の磁化が膜面内で同一
方向であるとき第１の磁性層の磁化がフラストレ−ショ
ン状態となり、不安定な平衡になる。つまり強磁性的結
合と反強磁性的結合の強さがほぼ等しいため第１の磁性
層の磁化は第２、第３の磁性層の磁化と直交し、さらに
磁化が不安定な状態なので膜面に平行かつ第２、第３の
磁性層の磁化と平行あるいは反平行に磁界を加える場
合、磁界が小さくても第１の磁性層の磁化は容易に回転
し、第２、第３の磁性層の磁化と平行あるいは反平行に
なる。
考えられる。本発明では第１、第２、第３の磁性層は共
に膜面に平行な磁化を持ち、第１の磁性層が第２の磁性
層と強磁性的結合、第２の磁性層と反強磁性的結合を成
し、しかも強磁性的結合と反強磁性的結合の強さがほぼ
等しいので、第２と第３の磁性層の磁化が膜面内で同一
方向であるとき第１の磁性層の磁化がフラストレ−ショ
ン状態となり、不安定な平衡になる。つまり強磁性的結
合と反強磁性的結合の強さがほぼ等しいため第１の磁性
層の磁化は第２、第３の磁性層の磁化と直交し、さらに
磁化が不安定な状態なので膜面に平行かつ第２、第３の
磁性層の磁化と平行あるいは反平行に磁界を加える場
合、磁界が小さくても第１の磁性層の磁化は容易に回転
し、第２、第３の磁性層の磁化と平行あるいは反平行に
なる。
【００１６】磁気抵抗効果が大きくなる理由は以下の如
くと考えられる。本発明では第１の磁性層の磁化が回転
し第２、第３の磁性層の磁化と完全に平行あるいは反平
行になる。このため人工格子膜では困難であった十分な
反強磁性的結合が実現し、磁気抵抗効果が大きくなる。
また、非磁性層の膜厚を厚くしなければならないスピン
・バルブ効果を利用した磁気抵抗効果素子とは異なり、
非磁性層の膜厚を十分に薄くすることができるのでこれ
らと比べても磁気抵抗効果は大きい。
くと考えられる。本発明では第１の磁性層の磁化が回転
し第２、第３の磁性層の磁化と完全に平行あるいは反平
行になる。このため人工格子膜では困難であった十分な
反強磁性的結合が実現し、磁気抵抗効果が大きくなる。
また、非磁性層の膜厚を厚くしなければならないスピン
・バルブ効果を利用した磁気抵抗効果素子とは異なり、
非磁性層の膜厚を十分に薄くすることができるのでこれ
らと比べても磁気抵抗効果は大きい。
【００１７】ヒステリシスやバルクハウゼンノイズの小
さい理由は以下の如くと考えられる。本発明では第１の
磁性層の磁化が容易に回転するため、加える磁界が小さ
くても抵抗は容易に変化し飽和状態になる。つまりヒス
テリシスは小さい。また人工格子膜のような磁壁の動き
を考えなくても良いので、磁壁の断続的な動きによって
生じるバルクハウゼンノイズも小さくなる。
さい理由は以下の如くと考えられる。本発明では第１の
磁性層の磁化が容易に回転するため、加える磁界が小さ
くても抵抗は容易に変化し飽和状態になる。つまりヒス
テリシスは小さい。また人工格子膜のような磁壁の動き
を考えなくても良いので、磁壁の断続的な動きによって
生じるバルクハウゼンノイズも小さくなる。
【００１８】以下、本発明を詳細に説明する。図１に本
発明における積層膜１の構成を示す。図のように、基板
２の上に磁性層３ａ、３ｂ、３ｃと非磁性層４を交互に
積層する。この場合この図に示すように磁性層３を先に
形成しても良いし、逆に非磁性層４を先に形成しても良
い。また磁気抵抗効果を高めるためにあらかじめＦｅな
どのバッファ層を形成し、その上に上記の積層膜１を形
成しても良い。
発明における積層膜１の構成を示す。図のように、基板
２の上に磁性層３ａ、３ｂ、３ｃと非磁性層４を交互に
積層する。この場合この図に示すように磁性層３を先に
形成しても良いし、逆に非磁性層４を先に形成しても良
い。また磁気抵抗効果を高めるためにあらかじめＦｅな
どのバッファ層を形成し、その上に上記の積層膜１を形
成しても良い。
【００１９】非磁性層４を構成する元素としては例えば
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈなど
の単体もしくはこれらを含む合金があげられる。ここで
非磁性層の厚さｔN は磁性層３ａ、３ｂが強磁性的結
合、磁性層３ｂ、３ｃが反強磁性的結合を成すか、逆に
磁性層３ａ、３ｂが反強磁性的結合、磁性層３ｂ、３ｃ
が強磁性的結合を成すように設定される。そしてｔN は
０．２ｎｍ≦ｔN ≦１０ｎｍが好ましい。この範囲から
外れると抵抗変化率が小さくなる傾向にある。より好ま
しくは０．２ｎｍ≦ｔN ≦５ｎｍが良い。なお各非磁性
層の厚さおよび組成は同一でなくて良い。
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈなど
の単体もしくはこれらを含む合金があげられる。ここで
非磁性層の厚さｔN は磁性層３ａ、３ｂが強磁性的結
合、磁性層３ｂ、３ｃが反強磁性的結合を成すか、逆に
磁性層３ａ、３ｂが反強磁性的結合、磁性層３ｂ、３ｃ
が強磁性的結合を成すように設定される。そしてｔN は
０．２ｎｍ≦ｔN ≦１０ｎｍが好ましい。この範囲から
外れると抵抗変化率が小さくなる傾向にある。より好ま
しくは０．２ｎｍ≦ｔN ≦５ｎｍが良い。なお各非磁性
層の厚さおよび組成は同一でなくて良い。
【００２０】磁性層３ａ、３ｃを構成する元素としては
例えばＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉあるいはそれらの合金が挙げら
れる。合金の具体例としてはＦｅx Ｃｏ1-x 、Ｎｉx Ｃ
ｏ1-x 、Ｃｏ1-x-y Ｆｅx Ｎｉy などがある。これらに
他の金属を加えた合金でも良い。またＣｏＣｒＰｔ合金
でも良いし、さらに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。そしてその厚さｔM は０．
２ｎｍ≦ｔM ≦１０ｎｍが好ましい。この範囲から外れ
ると抵抗変化率が小さくなる傾向にある。より好ましく
は０．４ｎｍ≦ｔM ≦８ｎｍが良い。なお各磁性層の厚
さおよび組成は同一でなくても良い。
例えばＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉあるいはそれらの合金が挙げら
れる。合金の具体例としてはＦｅx Ｃｏ1-x 、Ｎｉx Ｃ
ｏ1-x 、Ｃｏ1-x-y Ｆｅx Ｎｉy などがある。これらに
他の金属を加えた合金でも良い。またＣｏＣｒＰｔ合金
でも良いし、さらに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。そしてその厚さｔM は０．
２ｎｍ≦ｔM ≦１０ｎｍが好ましい。この範囲から外れ
ると抵抗変化率が小さくなる傾向にある。より好ましく
は０．４ｎｍ≦ｔM ≦８ｎｍが良い。なお各磁性層の厚
さおよび組成は同一でなくても良い。
【００２１】さらに非磁性層４には隣接せず、磁性層３
ａ、３ｃに隣接し、磁性層３ａ、３ｃの磁化を固着する
ための補助層を設けても良い。磁性層３ｂを構成する元
素はパ−マロイ合金が最も好ましいが、磁性層３ａ、３
ｃと同種の元素でも良い。磁性層３ｂは磁性層３ａ、３
ｃの内の一方と強磁性的結合、他方と反強磁性的結合を
成し、磁気的フラストレ−ション状態になる。。そして
その厚さｔM は０．２ｎｍ≦ｔM ≦１０ｎｍが好まし
い。この範囲から外れると抵抗変化率が小さくなる傾向
にある。より好ましくは０．４ｎｍ≦ｔM≦８ｎｍが良
い。なお各磁性層の厚さは同一でなくても良い。
ａ、３ｃに隣接し、磁性層３ａ、３ｃの磁化を固着する
ための補助層を設けても良い。磁性層３ｂを構成する元
素はパ−マロイ合金が最も好ましいが、磁性層３ａ、３
ｃと同種の元素でも良い。磁性層３ｂは磁性層３ａ、３
ｃの内の一方と強磁性的結合、他方と反強磁性的結合を
成し、磁気的フラストレ−ション状態になる。。そして
その厚さｔM は０．２ｎｍ≦ｔM ≦１０ｎｍが好まし
い。この範囲から外れると抵抗変化率が小さくなる傾向
にある。より好ましくは０．４ｎｍ≦ｔM≦８ｎｍが良
い。なお各磁性層の厚さは同一でなくても良い。
【００２２】上記の積層膜１は分子線エピタキシ−（Ｍ
ＢＥ）法、超高真空スパッタ法などで作ることのほか
に、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンビ−ムスパッ
タ法、蒸着法などの通常の薄膜形成技術で作成すること
ができる。
ＢＥ）法、超高真空スパッタ法などで作ることのほか
に、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンビ−ムスパッ
タ法、蒸着法などの通常の薄膜形成技術で作成すること
ができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図２に、
基板２の上に積層膜１を積層した磁気抵抗効果素子５の
両側に電極６を付けた様子を示す。実際に使用する場合
にはこのようにして磁界センサ−や磁気ヘッドとして用
いることができる。
基板２の上に積層膜１を積層した磁気抵抗効果素子５の
両側に電極６を付けた様子を示す。実際に使用する場合
にはこのようにして磁界センサ−や磁気ヘッドとして用
いることができる。
【００２４】そして本発明の磁気抵抗効果素子５がどの
ような特性を持つかを次の実施例１〜４において示す。 （実施例１）この実施例では磁性層３ａにＣｏ，磁性層
３ｂにパ−マロイ、磁性層３ｃにＦｅ、非磁性層４にＣ
ｕを用い、イオンビ−ムスパッタリング法により積層膜
１を形成した。
ような特性を持つかを次の実施例１〜４において示す。 （実施例１）この実施例では磁性層３ａにＣｏ，磁性層
３ｂにパ−マロイ、磁性層３ｃにＦｅ、非磁性層４にＣ
ｕを用い、イオンビ−ムスパッタリング法により積層膜
１を形成した。
【００２５】まずチェンバ−内を５×１０-7Ｔｏｒｒま
で排気した後、Ａｒを１×１０-4Ｔｏｒｒまで導入し、
スパッタＡｒイオンの加速電圧６００Ｖ、ビ−ム電流３
０ｍＡの条件でスパッタリングを行った。タ−ゲットは
Ｃｏ、Ｆｅ、パ−マロイ、Ｃｕを用意し、ＭｇＯ（１１
０）単結晶基板上にＣｏ層、Ｃｕ層、パ−マロイ層、Ｃ
ｕ層、Ｆｅ層の順番で積層し、ＭｇＯ（１１０）／（Ｃ
ｏ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５
ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ）の磁気抵抗効果素子を作成した。積
層数は５である。
で排気した後、Ａｒを１×１０-4Ｔｏｒｒまで導入し、
スパッタＡｒイオンの加速電圧６００Ｖ、ビ−ム電流３
０ｍＡの条件でスパッタリングを行った。タ−ゲットは
Ｃｏ、Ｆｅ、パ−マロイ、Ｃｕを用意し、ＭｇＯ（１１
０）単結晶基板上にＣｏ層、Ｃｕ層、パ−マロイ層、Ｃ
ｕ層、Ｆｅ層の順番で積層し、ＭｇＯ（１１０）／（Ｃ
ｏ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５
ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ）の磁気抵抗効果素子を作成した。積
層数は５である。
【００２６】この磁気抵抗効果素子においてＣｏ１ｎｍ
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは反強磁性的磁気結合
を形成し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１
ｎｍは強磁性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強
さが共に約０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶ
ＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅ
ｔｏｍｅｔｅｒ）による磁気測定によって確認した。
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは反強磁性的磁気結合
を形成し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１
ｎｍは強磁性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強
さが共に約０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶ
ＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅ
ｔｏｍｅｔｅｒ）による磁気測定によって確認した。
【００２７】また磁界を加えてＣｏ層、Ｆｅ層の磁気モ
−メントを同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に
中間のパ−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態と
なっていることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測
定によって確認した。
−メントを同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に
中間のパ−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態と
なっていることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測
定によって確認した。
【００２８】このようにして得られた磁気抵抗効果素子
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図３に示す。
図３は横軸に磁界の大きさを取り、縦軸に抵抗値の最小
値で規格化した抵抗変化率ΔＲ／Ｒｍｉｎ（ΔＲ＝Ｒ−
Ｒｍｉｎ）を取ってそれらの関係を示すグラフであり、
（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）ｍａｘ＝１５％，飽和磁界Ｈｓ＝３
０Ｏｅである。またバルクハウゼンノイズが無いことが
分かる。さらにヒステリシスも認められなかった。 （実施例２）この実施例では磁性層３ａにＣｏ，磁性層
３ｂにパ−マロイ、磁性層３ｃにＦｅ、非磁性層４にＣ
ｕを用い、実施例１と同様な方法を用いてＭｇＯ（１１
０）／（Ｃｏ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ／
Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／パ−マ
ロイ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／Ｃｏ１ｎｍ）の磁気抵抗効果
素子を作成した。積層数は９である。
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図３に示す。
図３は横軸に磁界の大きさを取り、縦軸に抵抗値の最小
値で規格化した抵抗変化率ΔＲ／Ｒｍｉｎ（ΔＲ＝Ｒ−
Ｒｍｉｎ）を取ってそれらの関係を示すグラフであり、
（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）ｍａｘ＝１５％，飽和磁界Ｈｓ＝３
０Ｏｅである。またバルクハウゼンノイズが無いことが
分かる。さらにヒステリシスも認められなかった。 （実施例２）この実施例では磁性層３ａにＣｏ，磁性層
３ｂにパ−マロイ、磁性層３ｃにＦｅ、非磁性層４にＣ
ｕを用い、実施例１と同様な方法を用いてＭｇＯ（１１
０）／（Ｃｏ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ／
Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／パ−マ
ロイ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／Ｃｏ１ｎｍ）の磁気抵抗効果
素子を作成した。積層数は９である。
【００２９】この磁気抵抗効果素子においてＣｏ１ｎｍ
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ、パ−マロイ１ｎｍ／
Ｃｕ１ｎｍ／Ｃｏ１ｎｍは反強磁性的磁気結合を形成
し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ、
Ｆｅ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは強磁
性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強さが共に約
０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶＳＭによる
磁気測定によって確認した。
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ、パ−マロイ１ｎｍ／
Ｃｕ１ｎｍ／Ｃｏ１ｎｍは反強磁性的磁気結合を形成
し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ、
Ｆｅ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは強磁
性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強さが共に約
０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶＳＭによる
磁気測定によって確認した。
【００３０】また磁界を加えてＣｏ層、Ｆｅ層の磁気モ
−メントを同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に
中間のパ−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態と
なっていることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測
定によって確認した。
−メントを同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に
中間のパ−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態と
なっていることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測
定によって確認した。
【００３１】このようにして得られた磁気抵抗効果素子
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図４に示す。
図４は図３と同様なグラフであり、（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）
ｍａｘ＝２２％，飽和磁界Ｈｓ＝３０Ｏｅである。この
ように積層数を増やすことによって、磁気抵抗効果がさ
らに高くなることが分かった。またバルクハウゼンノイ
ズが無いことが分かる。さらにヒステリシスも認められ
なかった。 （実施例３）この実施例では磁性層３ａにＣｏ，磁性層
３ｂにパ−マロイ、磁性層３ｃにＦｅ、非磁性層４にＣ
ｕ、磁性層の磁化固着用の補助層にＦｅＭｎを用い、実
施例１と同様な方法を用いてＭｇＯ（１１０）／（Ｆｅ
Ｍｎ１０ｎｍ／Ｃｏ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１
ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ／ＦｅＭｎ１０ｎ
ｍ）の磁気抵抗効果素子を作成した。
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図４に示す。
図４は図３と同様なグラフであり、（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）
ｍａｘ＝２２％，飽和磁界Ｈｓ＝３０Ｏｅである。この
ように積層数を増やすことによって、磁気抵抗効果がさ
らに高くなることが分かった。またバルクハウゼンノイ
ズが無いことが分かる。さらにヒステリシスも認められ
なかった。 （実施例３）この実施例では磁性層３ａにＣｏ，磁性層
３ｂにパ−マロイ、磁性層３ｃにＦｅ、非磁性層４にＣ
ｕ、磁性層の磁化固着用の補助層にＦｅＭｎを用い、実
施例１と同様な方法を用いてＭｇＯ（１１０）／（Ｆｅ
Ｍｎ１０ｎｍ／Ｃｏ１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１
ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１ｎｍ／ＦｅＭｎ１０ｎ
ｍ）の磁気抵抗効果素子を作成した。
【００３２】この磁気抵抗効果素子においてＣｏ１ｎｍ
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは反強磁性的磁気結合
を形成し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１
ｎｍは強磁性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強
さが共に約０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶ
ＳＭによる磁気測定によって確認した。
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは反強磁性的磁気結合
を形成し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ０．５ｎｍ／Ｆｅ１
ｎｍは強磁性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強
さが共に約０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶ
ＳＭによる磁気測定によって確認した。
【００３３】また磁界を加えてＣｏ層、Ｆｅ層の磁気モ
−メントを同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に
中間のパ−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態と
なっていることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測
定によって確認した。
−メントを同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に
中間のパ−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態と
なっていることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測
定によって確認した。
【００３４】このようにして得られた磁気抵抗効果素子
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図５に示す。
図５は図３と同様なグラフであり、（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）
ｍａｘ＝１７％，飽和磁界Ｈｓ＝３０Ｏｅである。また
バルクハウゼンノイズが無いことが分かる。さらにヒス
テリシスも認められなかった。 （実施例４）この実施例では磁性層３ａ、３ｃにＣｏ、
磁性層３ｂにパ−マロイ、非磁性層４にＣｕを用い、実
施例１と同様な方法を用いてＭｇＯ（１１０）／（Ｃｏ
１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ１．５ｎ
ｍ／Ｃｏ１ｎｍ）の磁気抵抗効果素子を作成した。積層
数は５である。
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図５に示す。
図５は図３と同様なグラフであり、（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）
ｍａｘ＝１７％，飽和磁界Ｈｓ＝３０Ｏｅである。また
バルクハウゼンノイズが無いことが分かる。さらにヒス
テリシスも認められなかった。 （実施例４）この実施例では磁性層３ａ、３ｃにＣｏ、
磁性層３ｂにパ−マロイ、非磁性層４にＣｕを用い、実
施例１と同様な方法を用いてＭｇＯ（１１０）／（Ｃｏ
１ｎｍ／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ１．５ｎ
ｍ／Ｃｏ１ｎｍ）の磁気抵抗効果素子を作成した。積層
数は５である。
【００３５】この磁気抵抗効果素子においてＣｏ１ｎｍ
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは反強磁性的磁気結合
を形成し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ１．５ｎｍ／Ｃｏ１
ｎｍは強磁性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強
さが共に約０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶ
ＳＭによる磁気測定によって確認した。
／Ｃｕ１ｎｍ／パ−マロイ１ｎｍは反強磁性的磁気結合
を形成し、パ−マロイ１ｎｍ／Ｃｕ１．５ｎｍ／Ｃｏ１
ｎｍは強磁性的磁気結合を形成していて、磁気結合の強
さが共に約０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 でほぼ等しいことをＶ
ＳＭによる磁気測定によって確認した。
【００３６】また磁界を加えてＣｏ層の磁気モ−メント
を同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に中間のパ
−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態となってい
ることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測定によっ
て確認した。
を同一方向に揃えた後に磁界を零に戻した時に中間のパ
−マロイ層が磁気的フラストレ−ション状態となってい
ることをＶＳＭによる磁気測定と、カ−効果測定によっ
て確認した。
【００３７】このようにして得られた磁気抵抗効果素子
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図６に示す。
図６は図３と同様なグラフであり、（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）
ｍａｘ＝１３％，飽和磁界Ｈｓ＝３０Ｏｅである。また
バルクハウゼンノイズが無いことが分かる。さらにヒス
テリシスも認められなかった。
について四端子法を用いて膜面内磁化容易軸方向の室温
の磁気抵抗変化率を測定した。その結果を図６に示す。
図６は図３と同様なグラフであり、（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）
ｍａｘ＝１３％，飽和磁界Ｈｓ＝３０Ｏｅである。また
バルクハウゼンノイズが無いことが分かる。さらにヒス
テリシスも認められなかった。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、飽
和磁界が小さく、積層数が小さくても大きな磁気抵抗効
果があり、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズの小さ
い磁気抵抗効果素子を提供することができる。
和磁界が小さく、積層数が小さくても大きな磁気抵抗効
果があり、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズの小さ
い磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【図１】 本発明の実施例に係る磁気抵抗効果素子の断
面図。
面図。
【図２】 本発明の磁気抵抗効果素子の一実施例を示す
斜視図。
斜視図。
【図３】 本発明の実施例１における磁気抵抗変化率を
示す特性図。
示す特性図。
【図４】 本発明の実施例２における磁気抵抗変化率を
示す特性図。
示す特性図。
【図５】 本発明の実施例３における磁気抵抗変化率を
示す特性図。
示す特性図。
【図６】 本発明の実施例４における磁気抵抗変化率を
示す特性図。
示す特性図。
１…積層膜 ２…基板 ３ａ、３ｂ、３ｃ…磁性層 ４…非磁性層 ５…磁気抵抗効果素子 ６…電極
Claims (2)
- 【請求項１】 非磁性層を介して磁性層を積層すること
によって磁気抵抗効果を示す積層膜を備えた磁気抵抗効
果素子において、 第１の磁性層が第１の非磁性層を介して隣接する第２の
磁性層と強磁性的結合、第２の非磁性層を介して隣接す
る第３の磁性層と反強磁性的結合を成し、前記第２の磁
性層と前記第３の磁性層の磁化方向が膜面内に同一方向
であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 前記第２の磁性層および前記第３の磁性
層の磁化方向を固定する手段を有する請求項１記載の磁
気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024622A JPH07235709A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024622A JPH07235709A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235709A true JPH07235709A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12143251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6024622A Pending JPH07235709A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235709A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124711A (en) * | 1996-01-19 | 2000-09-26 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor using tunnel resistance to detect an external magnetic field |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP6024622A patent/JPH07235709A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124711A (en) * | 1996-01-19 | 2000-09-26 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor using tunnel resistance to detect an external magnetic field |
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