JPH0799110A - 磁気抵抗材料 - Google Patents

磁気抵抗材料

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JPH0799110A
JPH0799110A JP5241729A JP24172993A JPH0799110A JP H0799110 A JPH0799110 A JP H0799110A JP 5241729 A JP5241729 A JP 5241729A JP 24172993 A JP24172993 A JP 24172993A JP H0799110 A JPH0799110 A JP H0799110A
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JP
Japan
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magnetic field
alloy
sensitivity
magnetoresistive
value
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Pending
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JP5241729A
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English (en)
Inventor
Kenzaburo Iijima
健三郎 飯島
Toshiharu Hoshi
星  俊治
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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Publication of JPH0799110A publication Critical patent/JPH0799110A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H01F1/0063Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use in a non-magnetic matrix, e.g. granular solids

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  • Hall/Mr Elements (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(FexNi1-xyCu1-y
(但し、0.10<x<0.6、0.15<y<0.6
0)により表される合金、又は(FexyNi1-x-yz
Cu1-z(但し、Mは、Mo、Cr又はNbからなる群
から選択された少なくとも1種の元素、0.10<x<
0.6、0.001<y<0.10、0.15<z<
0.60)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FeNiCu合金(又は、更にMo、Cr若し
くはNbを含有する合金)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
抵抗材料が公知である。
【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5(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】本願の第1発明に係る磁
気抵抗材料は、その原子比組成が(FexNi1-xy
1-y(但し、0.10<x<0.6、0.15<y<
0.60)で表される合金からなることを特徴とする。
【0006】本願の第2発明に係る磁気抵抗材料は、そ
の原子比組成が(FexyNi1-x- yzCu1-z(但
し、Mは、Mo、Cr及びNbからなる群から選択され
た少なくとも1種の元素、0.10<x<0.6、0.
01<y<0.10、0.15<z<0.60)で表さ
れる合金からなることを特徴とする。
【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、Fe、Ni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に示される組成の合金により構成されている。
【0009】
【化1】(FexNi1-xyCu1-y 但し、その原子比は、0.10<x<0.6及び0.1
5<y<0.60を満足する。
【0010】この合金の原子比xの値が0.10以下
(x≦0.10)の場合又は0.6以上(x≧0.6)
の場合は、磁界感度(dMR/dH)が0.01(%/
Oe)未満になる。また、原子比yの値が0.15以下
(x≦0.15)の場合又は0.6以上(x≧0.6
0)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
(%/Oe)以上であることが必要である。このため、
本発明合金の原子比xの値は0.10<x<0.6と
し、yの値は0.15<y<0.60とすることが必要
である。
【0011】なお、上記合金に、Mo、Cr及びNbか
らなる群から選択された1種又は2種以上の元素を所定
の範囲内で添加しても、磁界感度は殆ど変化しない。即
ち、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に示す合金と同様の磁界感度を得ることが
できる。
【0012】
【化2】(FexyNi1-x-yzCu1-z 但し、Mは、Mo、Cr及びNbからなる群から選択さ
れた少なくとも1種の元素であり、その原子比は、0.
10<x<0.6、0.01<y<0.10及び0.1
5<z<0.60を満足する。
【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】先ず、スパッタ法により磁気抵抗材料を形
成し、その磁界感度を調べた。即ち、平行平板電極型高
周波スパッタリング装置を使用し、Cuターゲット上に
FeNi合金又はFeNiM(但し、Mは、Mo、Cr
又はNb)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1
000Åの磁気抵抗膜を形成した。このとき、ターゲッ
ト、FeNi合金及びFeNiM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5〜10分間である。
【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、30
0℃の温度で3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
係を図1及び表1〜3に示す。但し、図1は(Fex
1-xyCu1-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1は(Fex
yNi1-x-yzCu1-z合金、表2は(FexCryNi
1-x-yzCu1-z合金、表3は(FexNbyNi1-x-y
zCu1-z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1〜3中の数値
(磁界感度)の単位は、%/Oeである。
【0018】図1から明らかなように、FeNiCu合
金の場合は、前記化学式における原子比xの値を0.1
0<x<0.6とし、且つ、yの値を0.15<y<
0.60とすることにより、磁界感度を確実に0.01
0(%/Oe)以上とすることができる。また、表1〜
3から明らかなように、FeMoNiCu合金、FeC
rNiCu合金及びFeNbNiCu合金の場合は、い
ずれも前記化学式における原子比xの値を0.10<x
<0.6、yの値を0.01<y<0.10、zの値を
0.15<z<0.60とすることにより、磁界感度を
確実に0.010(%/Oe)以上とすることができ
る。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】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、
90乃至420℃の温度で熱処理をした。但し、磁気抵
抗膜は(Fe0.4Ni0.6yCu1-y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、図2に示
す。
【0023】この図2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、150乃至390℃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。なお、熱処理時間は30分間乃至10時間とする
ことが好ましい。
【0024】次に、液体急冷法により磁気抵抗材料を形
成し、その磁界感度を調べた結果について説明する。
【0025】先ず、純度が99.9重量%以上のCu、
Ni及びFeの地金を所定量だけ秤量して、Ar雰囲気
中でアーク溶解して、下記表4に原子比x及びyの値を
示す(FexNi1-xyCu1-y母合金を溶製した。
【0026】次に、この母合金の鋳塊を粉砕し、図4に
示す石英ノズル11に装入し、このノズル11を真空チ
ャンバ(図示せず)内に配設された銅製の回転ロール1
2上に配置した。このとき、ノズル11はその先端がロ
ール12の周面に略接触するようにした。
【0027】次に、チャンバ内の雰囲気をArガスで置
換した後、ロール12を40〜50m/秒の周速で図4
中に矢印で示す方向に回転させると共に、高周波コイル
(図示せず)を用いてノズル11内の母合金を溶解し
た。そして、ノズル11の上部導入部からノズル11内
にArガスを導入し、ノズル11の先端部から溶湯13
をロール12に向けて噴出させた。この溶湯13は、ロ
ーラ12の周面から前方に向けてはじき飛ばされ、急冷
されて凝固した。これにより、幅が約1mm、厚さが約
5μmの帯状合金材14を得ることができた。
【0028】次いで、この帯状合金材14から長さが2
0mmの試料を切り出し、この試料の磁界感度を測定し
た。その結果を下記表4に示す。但し、表4中の数値
(磁界感度)の単位は、%/Oeである。
【0029】
【表4】
【0030】この表4から明らかなように、液体急冷法
においても、(FexNi1-xyCu1-yの原子比xの値
を0.10<x<0.6とし、yの値を0.15<y<
0.60とすることにより、良好な磁界感度を得ること
ができた。
【0031】なお、上述の実施例においては、スパッタ
法及び液体急冷法により磁気抵抗材料を製造する場合に
ついて説明したが、これにより本発明に係る磁気抵抗材
料がスパッタ法及び液体急冷法により製造されたものに
限定されるものではなく、電解圧延法及び蒸着法等の方
法によって製造しても、上述の実施例と同様の効果を得
ることができる。
【0032】
【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、FeNiCu合金(又は、更にMo、Cr若
しくはNbを含有する合金)の原子比組成を所定の範囲
に規制したから、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】 (FexNi1-xyCu1-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】 (Fe0.4Ni0.6yCu1-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3】 磁界感度の測定方法を示す模式図である。
【図4】 液体急冷法による磁性抵抗材料の製造方法を
示す模式図である。
【図5】 従来の磁気抵抗材料の問題点を示す模式図で
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、11…石英ノズル、12…銅ロール、13…溶湯
───────────────────────────────────────────────────── 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 G01R 33/09 H01F 10/14 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(FexNi1-xy
    1-y(但し、0.10<x<0.6、0.15<y<
    0.60)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。
  2. 【請求項2】 その原子比組成が(Fexy
    1-x-yzCu1-z(但し、Mは、Mo、Cr及びNb
    からなる群から選択された少なくとも1種の元素、0.
    10<x<0.6、0.01<y<0.10、0.15
    <z<0.60)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。
JP5241729A 1993-09-28 1993-09-28 磁気抵抗材料 Pending JPH0799110A (ja)

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