JPH07254510A - 磁気抵抗材料 - Google Patents

磁気抵抗材料

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JPH07254510A
JPH07254510A JP5216340A JP21634093A JPH07254510A JP H07254510 A JPH07254510 A JP H07254510A JP 5216340 A JP5216340 A JP 5216340A JP 21634093 A JP21634093 A JP 21634093A JP H07254510 A JPH07254510 A JP H07254510A
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JP
Japan
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magnetic field
alloy
magnetoresistive
field sensitivity
sensitivity
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Application number
JP5216340A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Ohashi
俊幸 大橋
Sunao Horiai
直 堀合
Makoto Shiraki
真 白木
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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Publication of JPH07254510A publication Critical patent/JPH07254510A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80Constructional details
    • H10N50/85Magnetic active materials

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁界感度が高く、僅かな磁界変化に対し鋭敏
に電気抵抗が変化する磁気抵抗材料を提供する。 【構成】 その原子比組成が(Co1−xFe
1−y(但し、0.3<x<0.8、0.2<y<
0.36)により表される合金、又は(Co1−xFe
(Ag1−zCu1−y(但し、0.3<x
<0.8、0.2<y<0.36、z≦0.14)によ
り表される合金により、磁気抵抗材料を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外部磁界の変化に応じ
て電気抵抗が変化する磁気抵抗材料に関し、所定の原子
比組成のCoFeAg合金(又は、CoFeAgCu合
金)により構成され、磁界感度(磁気抵抗変化率MRの
磁界による微分値)が高く、僅かな磁界変化に対し電気
抵抗が鋭敏に変化する磁気抵抗材料に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】外部磁界の変化に応じて電気抵抗が変化
する磁気抵抗効果(MR効果:Magnetoresistive effec
t)を示す磁気抵抗材料は、磁気記録再生装置のヘッド
及び磁界を検出するためのセンサ等に使用されている。
従来、磁気抵抗材料としては、パーマロイ(NiFe合
金)等の合金磁気抵抗材料が使用されている。また、析
出型磁気抵抗材料として、Cu中にCoを析出させた析
出型磁気抵抗材料、Ag中にCoを析出させた析出型磁
気抵抗材料及びAg中にFeCo合金を析出させた磁気
抵抗材料が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の磁気抵抗材料には、以下に示す問題点がある。
即ち、パーマロイ等の合金磁気抵抗材料は、飽和磁化が
比較的大きいため、センサ又はヘッドとして使用する場
合に分解能を向上させるべく磁気抵抗部材の幅(線幅)
を小さくすると、反磁界の影響が強くなり、感度が低下
してしまう。つまり、図7(a),(b)に示すよう
に、長手方向に磁気異方性を付与した磁気抵抗部材10
に対しその長手方向に電流を流し、直角方向の外部磁界
Hexを検出しようとすると、外部磁界Hexによる磁気材
料部材10の磁化Mが反磁界Hd として作用して外部磁
界Hexを相対的に弱め、結果的に感度が低下する。一
方、析出型磁気抵抗材料の場合は、飽和磁化が小さく反
磁界の影響を殆ど受けないため、磁気抵抗部材の線幅を
狭くしても感度は殆ど低下しないものの、絶対的な磁界
感度が低いため、実用に適していない。
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、磁界感度が高く、僅かな磁界変化に対し電
気抵抗が鋭敏に変化する磁気抵抗材料を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気抵抗材
料は、その原子比組成が(Co1-xFexyAg1-y(但
し、0.3<x<0.8、0.2<y<0.36)で表
される合金からなることを特徴とする。
【0006】なお、母相であるAg中には、Cuがその
固溶限(14原子%)まで固溶していてもよい。
【0007】
【作用】本願発明者等は、磁界感度(磁気抵抗変化率M
Rの磁界による微分値)が高い磁気抵抗材料を得るべ
く、種々実験研究を行った。その結果、Co、Fe及び
Ag(又は、Co、Fe、Ag及びCu)合金の原子比
組成を所定の範囲とすることにより、磁界感度が高い磁
気抵抗材料を得ることができるとの知見を得た。本願発
明は、このような実験結果に基づいてなされたものであ
る。
【0008】即ち、本発明に係る磁気抵抗材料は、下記
化学式1に示される原子比組成の合金により構成されて
いる。
【0009】
【化1】(Co1-xFexyAg1-y 但し、0.3<x<0.8 0.2<y<0.36。
【0010】この化学式1におけるyの値が0.2以下
(y≦0.2)の場合又は0.36以上(y≧0.3
6)の場合は、磁界感度(dMR/dH)が0.01
(%/Oe)未満になる。また、xの値が0.3以下
(x≦0.3)の場合又は0.8以上(x≧0.8)の
場合も、磁界感度を0.01(%/Oe)以上とするこ
とが困難である。MR効果を利用するセンサに使用する
ためには、磁気抵抗材料の磁界感度が0.01(%/O
e)以上であることが必要である。このため、前記化学
式1におけるxの値は0.3<x<0.8とし、yの値
は0.2<y<0.36)とすることが必要である。な
お、xの値が0.4を超え0.6未満(0.4<x<
0.6)であると共に、yの値が0.24乃至0.35
(0.24≦y≦0.35)である(Co1-xFexy
Ag1-y合金は、磁気抵抗材料の磁界感度が約0.05
(%/Oe)以上となり、微弱な磁界を検知する磁気ヘ
ッドにも使用することができる。このため、xの値は
0.4<x<0.6、yの値は0.24≦y≦0.35
とすることがより一層好ましい。
【0011】また、母相であるAg中にCuがその固溶
限(14原子%)まで固溶していても、磁界感度は殆ど
変化しない。従って、下記化学式2に示す原子比組成の
合金であっても、前記化学式1に示す原子比組成の合金
と同様の磁界感度を得ることができる。
【0012】
【化2】 (Co1-xFexy(Ag1-zCuz1-y …(2) 但し、0.3<x<0.8 0.2<y<0.36 z≦0.14。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
【0014】平行平板電極型高周波スパッタリング装置
を使用し、Ag又はAgCu合金ターゲット上にFeC
o合金を載置した複合ターゲットを用いて、ガラス基板
上に、幅が1mm、長さが20mm、厚さが1000Å
の磁気抵抗膜を形成した。このとき、ターゲット及びF
eCo合金の組成を種々変化させて、磁気抵抗膜の原子
比組成が相互に異なる複数の試料を形成した。なお、成
膜条件は、雰囲気ガスがArガス、圧力が0.4Pa、
装置出力が300W、成膜時間が5分間である。また、
成膜時のマスクとしては、ステンレス(SUS)製メタ
ルマスクを用いた。
【0015】次に、これらの試料を、Arガス(流量:
2リットル/分)中で25℃/分の昇温速度で昇温し、27
0℃の温度で1時間保持した後、炉中で室温まで冷却し
た。
【0016】これらの試料の磁界感度を、図3に示す4
端子法にて測定した。即ち、電流源Aの電極間距離を1
9mm、電圧測定器Vの電極間距離を11mmとし、電
流密度が100A/mm2 の電流をガラス基板1上の磁
気抵抗膜2に流し、外部磁界Hexを−5kOe〜5kO
eの範囲で変化させた。外部磁界Hexの変化速度は約5
kOe/分とした。このときの外部磁界Hexの変化に対
する電圧変化を電圧測定器Vで測定し、磁界の変化に対
する抵抗の変化率に換算した。なお、磁界は、測定電流
に直角であり、且つ、試料の表面に平行な方向に印加し
た。また、外部磁界Hexの強度はガウスメータで測定し
た。
【0017】磁気抵抗膜の原子比組成と磁界感度との関
係を下記表1,2及び図1,2に示す。但し、表1及び
図1は(Co1-xFexyAg1-y合金により構成された
磁気抵抗膜の原子比組成と磁界感度との関係を示し、表
2及び図2は(Co0.5Fe0.5y(Ag1-zCuz1-y
合金により構成された磁気抵抗膜の原子比組成と磁界感
度との関係を示す。また、表1,2中の数値(磁界感
度)の単位は、%/Oeである。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】表1及び図1から明らかなように、(Co
1-xFexyAg1-y合金の場合、xの値を0.3<x<
0.8とし、且つ、yの値を0.2<y<0.36とす
ることにより、磁界感度を確実に0.010(%/O
e)以上とすることができる。また、表2及び図2から
明らかなように、母相であるAgの14原子%までをC
uに置換しても、磁界感度は殆ど変化せず、良好な磁界
感度を示す。
【0021】次に、磁気抵抗膜成膜後の熱処理温度と磁
界感度との関係を調べた結果について説明する。上述の
方法と同様にしてガラス基板上に磁気抵抗膜を形成し、
120乃至360℃の温度で熱処理をした。但し、磁気
抵抗膜は(Co0.5Fe0.5yAg1-y(yは、0.2
4、0.28、0.32又は0.35)合金により形成
されたものである。そして、これらの試料に対し、図3
に示す方法により磁界感度を調べた。その結果を、表3
及び図5に示す。なお、表3中の数値(磁界感度)の単
位は、%/Oeである。
【0022】
【表3】
【0023】この表3及び図5から明らかなように、組
成により最適な温度範囲が若干異なるものの、本発明に
係る磁気抵抗材料は、120乃至330℃の温度で熱処
理を施すことにより、熱処理しない場合に比して磁界感
度が向上する。
【0024】次に、本発明に係る磁気抵抗材料をMR素
子として磁気ヘッドに組み込む場合の構造例について説
明する。図4(a),(b)は、夫々磁気ヘッドのギャ
ップ内にMR素子を配置したインギャップタイプ(in g
ap type)及びギャップの外に両側をシールしたMR素
子を配置したピギーバックタイプ(piggy back type)
の磁気ヘッドを示す模式的断面図である。この種の磁気
ヘッドは、絶縁層13に埋め込まれたコイル14を下コ
ア11a又は11b及び上コア12で挟んで構成されて
おり、インギャップタイプの場合は、下コア11aの先
端(リーディングポール)と上コア12の先端(トレー
リングポール)との間にピギーバックタイプの場合は、
下コア(シールド)11bとシールド16との間にMR
素子15が配置されている。
【0025】この磁気ヘッド用のMR素子として、パー
マロイ(Ni0.81Fe0.19)により形成されたもの及び
(Co0.5Fe0.50.28Ag0.72により形成されたもの
を用意し、MR素子の線幅を変化させて、図3の方法に
より磁界感度を調べた。その結果を、下記表4及び図6
に示す。なお、表4中の数値(磁界感度)の単位は、%
/Oeである。
【0026】
【表4】
【0027】この表4及び図6から、素子線幅10μm
以下の場合は、従来の磁気抵抗材料であるパーマロイよ
りも、本発明に係る磁気抵抗材料の方が磁界感度が高く
なることがわかる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る磁気抵
抗材料は、Co、Fe及びAg(又は、Cu、Fe、A
g及びCu)の原子組成比が所定の範囲の合金により構
成されているから、磁界感度が高く、僅かな磁界変化に
対し電気抵抗が鋭敏に変化する。このため、本発明に係
る磁気抵抗材料は、磁気記録再生装置のヘッド及び磁界
検出用センサ等に使用されるMR素子の材料として極め
て好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (Co1-xFexyAg1-y合金の原子比組成
と磁界感度との関係を示すグラフ図である。
【図2】 (Co0.5Fe0.5y(Ag1-zCuz1-y
金の原子比組成と磁界感度との関係を示すグラフ図であ
る。
【図3】 磁界感度の測定方法を示す模式図である。
【図4】 (a),(b)は、夫々インギャップタイプ
及びピギーバックタイプの磁気ヘッドを示す模式的断面
図である。
【図5】 (Co0.5Fe0.5yAg1-y合金の熱処理温
度と磁界感度との関係を示すグラフ図である。
【図6】 MR素子の線幅と磁界感度との関係を示すグ
ラフ図である。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…磁気抵抗膜、10…磁気抵抗部
材、11a、11b…下コア、12…上コア、13…絶
縁層、14…コイル、15…MR素子、16…シールド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 (Co1−xFeAg1−y合金の原
子比組成と磁界感度との関係を示すグラフ図である。
【図2】 (Co0.5Fe0.5(Ag1−z
1−y合金の原子比組成と磁界感度との関係を示
すグラフ図である。
【図3】 磁界感度の測定方法を示す模式図である。
【図4】 (a),(b)は、夫々インギャップタイプ
及びピギーバックタイプの磁気ヘッドを示す模式的断面
図である。
【図5】 (Co0.5Fe0.5Ag1−y合金
の熱処理温度と磁界感度との関係を示すグラフ図であ
る。
【図6】 MR素子の線幅と磁界感度との関係を示すグ
ラフ図である。
【図7】 従来の磁気抵抗材料の欠点を説明する図であ
る。
【符号の説明】 1…ガラス基板、2…磁気抵抗膜、10…磁気抵抗部
材、11a、11b…下コア、12…上コア、13…絶
縁層、14…コイル、15…MR素子、16…シールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 43/10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その原子比組成が下記(1)式で表され
    る合金からなることを特徴とする磁気抵抗材料。 (Co1-xFexyAg1-y …(1) 但し、0.3<x<0.8 0.2<y<0.36
  2. 【請求項2】 その原子比組成が下記(2)式で表され
    る合金からなることを特徴とする磁気抵抗材料。 (Co1-xFexy(Ag1-zCuz1-y …(2) 但し、0.3<x<0.8 0.2<y<0.36 z≦0.14
JP5216340A 1993-08-31 1993-08-31 磁気抵抗材料 Pending JPH07254510A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5216340A JPH07254510A (ja) 1993-08-31 1993-08-31 磁気抵抗材料
EP94112943A EP0642182B1 (en) 1993-08-31 1994-08-18 Magnetoresistive material
DE69402644T DE69402644T2 (de) 1993-08-31 1994-08-18 Magnetoresistives Material
US08/297,222 US5425819A (en) 1993-08-31 1994-08-29 Magnetoresistive material

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EP (1) EP0642182B1 (ja)
JP (1) JPH07254510A (ja)
DE (1) DE69402644T2 (ja)

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EP0642182A1 (en) 1995-03-08
DE69402644T2 (de) 1997-11-27
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