JPH08250366A - ホイスラー合金薄膜の製造方法、磁性膜を備えた積層膜、それを利用した磁気抵抗効果素子および固体磁気記録素子 - Google Patents
ホイスラー合金薄膜の製造方法、磁性膜を備えた積層膜、それを利用した磁気抵抗効果素子および固体磁気記録素子Info
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- JPH08250366A JPH08250366A JP7054202A JP5420295A JPH08250366A JP H08250366 A JPH08250366 A JP H08250366A JP 7054202 A JP7054202 A JP 7054202A JP 5420295 A JP5420295 A JP 5420295A JP H08250366 A JPH08250366 A JP H08250366A
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- 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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ホイスラー合金薄膜を低温でも有効に形成す
ることができるホイスラー合金薄膜の製造方法、および
このようなホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜を備
えた積層膜、ならびにこのような積層膜を利用した磁気
抵抗効果素子および固体磁気記録素子を提供する。 【構成】 体心立方格子構造を有する金属膜を下地とし
て形成し、その上にホイスラー合金薄膜を形成する。
ることができるホイスラー合金薄膜の製造方法、および
このようなホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜を備
えた積層膜、ならびにこのような積層膜を利用した磁気
抵抗効果素子および固体磁気記録素子を提供する。 【構成】 体心立方格子構造を有する金属膜を下地とし
て形成し、その上にホイスラー合金薄膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ホイスラー合金薄膜の
製造方法およびそのようなホイスラー合金薄膜で構成さ
れた磁性膜と非磁性膜とを含む積層膜、ならびにそのよ
うな積層膜を利用した磁気抵抗効果素子および固体磁気
記録素子に関する。
製造方法およびそのようなホイスラー合金薄膜で構成さ
れた磁性膜と非磁性膜とを含む積層膜、ならびにそのよ
うな積層膜を利用した磁気抵抗効果素子および固体磁気
記録素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ホイスラー合金は、一般式Ｘ2 ＹＺまた
はＸＹＺで表わされるホイスラー型結晶構造を有する金
属間化合物の総称であり、組成によっては強磁性を示す
ことが知られている。このため、強磁性体を用いる分
野、例えば磁気抵抗効果素子、固体磁気記録素子などへ
の応用が期待されている。
はＸＹＺで表わされるホイスラー型結晶構造を有する金
属間化合物の総称であり、組成によっては強磁性を示す
ことが知られている。このため、強磁性体を用いる分
野、例えば磁気抵抗効果素子、固体磁気記録素子などへ
の応用が期待されている。
【０００３】これらの分野への応用を考えた場合、ホイ
スラー合金の薄膜化は必須であるが、従来ホイスラー合
金薄膜はほとんど得られていない。すなわち、ホイスラ
ー合金組成で薄膜を形成しても、２５０℃程度の高温ま
で加熱しないとホイスラー合金の結晶が生成されずアモ
ルファスとなってしまう（J.Appl.Phys.67,393(1990))
。しかるに、薄膜形成時にこのような高温での加熱を
伴うと磁気抵抗効果素子や固体磁気記録素子中の磁性膜
と非磁性膜との積層膜において膜界面での原子の拡散が
生じるという問題があるため、未だ実用化には至ってい
ない。
スラー合金の薄膜化は必須であるが、従来ホイスラー合
金薄膜はほとんど得られていない。すなわち、ホイスラ
ー合金組成で薄膜を形成しても、２５０℃程度の高温ま
で加熱しないとホイスラー合金の結晶が生成されずアモ
ルファスとなってしまう（J.Appl.Phys.67,393(1990))
。しかるに、薄膜形成時にこのような高温での加熱を
伴うと磁気抵抗効果素子や固体磁気記録素子中の磁性膜
と非磁性膜との積層膜において膜界面での原子の拡散が
生じるという問題があるため、未だ実用化には至ってい
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、その目的はホイスラー合
金薄膜を低温でも有効に形成することができるホイスラ
ー合金薄膜の製造方法を提供することにある。
鑑みてなされたものであって、その目的はホイスラー合
金薄膜を低温でも有効に形成することができるホイスラ
ー合金薄膜の製造方法を提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、このようなホイスラ
ー合金薄膜で構成された磁性膜を備えた積層膜、ならび
にこのような積層膜を利用した磁気抵抗効果素子および
固体磁気記録素子を提供することにある。
ー合金薄膜で構成された磁性膜を備えた積層膜、ならび
にこのような積層膜を利用した磁気抵抗効果素子および
固体磁気記録素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、上
記課題を解決するために、第１に、体心立方格子構造を
有する金属からなる下地の上にホイスラー合金薄膜を形
成することを特徴とするホイスラー合金薄膜の製造方法
を提供する。
記課題を解決するために、第１に、体心立方格子構造を
有する金属からなる下地の上にホイスラー合金薄膜を形
成することを特徴とするホイスラー合金薄膜の製造方法
を提供する。
【０００７】第２に、磁性膜と非磁性膜とを積層してな
る積層膜であって、磁性膜の少なくとも１層がホイスラ
ー合金薄膜で構成され、そのホイスラー合金薄膜で構成
された磁性膜の少なくとも１層の下地として体心立方格
子構造を有する金属からなる金属膜が形成されているこ
とを特徴とする、磁性膜を備えた積層膜を提供する。
る積層膜であって、磁性膜の少なくとも１層がホイスラ
ー合金薄膜で構成され、そのホイスラー合金薄膜で構成
された磁性膜の少なくとも１層の下地として体心立方格
子構造を有する金属からなる金属膜が形成されているこ
とを特徴とする、磁性膜を備えた積層膜を提供する。
【０００８】第３に、磁性膜と非磁性膜とを積層してな
り、磁性膜の少なくとも１層がホイスラー合金薄膜で構
成され、そのホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜の
少なくとも１層の下地として体心立方格子構造を有する
金属からなる金属膜が形成されている積層膜を具備する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。
り、磁性膜の少なくとも１層がホイスラー合金薄膜で構
成され、そのホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜の
少なくとも１層の下地として体心立方格子構造を有する
金属からなる金属膜が形成されている積層膜を具備する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。
【０００９】第４に、磁性膜と非磁性膜とを積層してな
り、磁性膜の少なくとも１層がホイスラー合金薄膜で構
成され、そのホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜の
少なくとも１層の下地として体心立方格子構造を有する
金属からなる金属膜が形成されている積層膜を具備する
ことを特徴とする固体磁気記録素子を提供する。
り、磁性膜の少なくとも１層がホイスラー合金薄膜で構
成され、そのホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜の
少なくとも１層の下地として体心立方格子構造を有する
金属からなる金属膜が形成されている積層膜を具備する
ことを特徴とする固体磁気記録素子を提供する。
【００１０】第５に、第１の磁性膜と、非磁性膜と、第
２の磁性膜との積層膜を有し、第１の磁性膜と非磁性膜
との間に電流を供給することにより、非磁性膜と第２の
磁性膜との間に、２つの磁性膜の磁化の相対的方向に依
存して、２極性の電位誘導が生じる固体磁気記録素子で
あって、前記第１および第２の磁性膜の少なくとも一方
がホイスラー合金薄膜で構成され、非磁性膜が体心立方
格子構造を有する金属で構成されていることを特徴とす
る固体磁気記録素子を提供する。
２の磁性膜との積層膜を有し、第１の磁性膜と非磁性膜
との間に電流を供給することにより、非磁性膜と第２の
磁性膜との間に、２つの磁性膜の磁化の相対的方向に依
存して、２極性の電位誘導が生じる固体磁気記録素子で
あって、前記第１および第２の磁性膜の少なくとも一方
がホイスラー合金薄膜で構成され、非磁性膜が体心立方
格子構造を有する金属で構成されていることを特徴とす
る固体磁気記録素子を提供する。
【００１１】以下、本発明について具体的に説明する。
本発明者らは、ホイスラー合金薄膜を低温で形成すべく
研究を重ねた結果、その下地として体心立方格子構造の
金属を設けることにより、その上に形成されたホイスラ
ー合金組成の薄膜が結晶化しやすいことを見出した。こ
れは、以下のような理由によると推測される。すなわ
ち、ホイスラー合金の格子定数はその合金の種類によっ
て微妙に変化するが、概ね体心立方金属の格子定数の２
倍であり、従って体心立方金属を下地とすることによ
り、その上に整合性良くホイスラー合金が形成されるた
めであると考えられる。なおここで、下地となる体心立
方金属は基板自体であっても、基板上に形成された薄膜
であってもよいが、磁気抵抗効果素子や固体磁気記録素
子への応用を鑑みると、基板上に形成された薄膜とする
ことが好ましい。
本発明者らは、ホイスラー合金薄膜を低温で形成すべく
研究を重ねた結果、その下地として体心立方格子構造の
金属を設けることにより、その上に形成されたホイスラ
ー合金組成の薄膜が結晶化しやすいことを見出した。こ
れは、以下のような理由によると推測される。すなわ
ち、ホイスラー合金の格子定数はその合金の種類によっ
て微妙に変化するが、概ね体心立方金属の格子定数の２
倍であり、従って体心立方金属を下地とすることによ
り、その上に整合性良くホイスラー合金が形成されるた
めであると考えられる。なおここで、下地となる体心立
方金属は基板自体であっても、基板上に形成された薄膜
であってもよいが、磁気抵抗効果素子や固体磁気記録素
子への応用を鑑みると、基板上に形成された薄膜とする
ことが好ましい。
【００１２】実際に、体心立方格子構造の金属膜として
Ｃｒを下地膜として用い、室温でホイスラー合金薄膜
（Ｃｏ2 ＭｎＧｅ）を形成した場合のＸ線回折の結果を
図１に示す。図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも
基板が異なるためその上に形成した膜の配向性が異なる
が、いずれもＣｒおよびＣｏ2 ＭｎＧｅの回折ピークが
現れており、ホイスラー合金薄膜が形成されていること
が確認される。
Ｃｒを下地膜として用い、室温でホイスラー合金薄膜
（Ｃｏ2 ＭｎＧｅ）を形成した場合のＸ線回折の結果を
図１に示す。図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも
基板が異なるためその上に形成した膜の配向性が異なる
が、いずれもＣｒおよびＣｏ2 ＭｎＧｅの回折ピークが
現れており、ホイスラー合金薄膜が形成されていること
が確認される。
【００１３】ホイスラー合金は、一般式Ｘ2 ＹＺまたは
ＸＹＺで表わされるホイスラー型結晶構造を有する金属
間化合物の総称であるが、Ｘ：Ｙ：Ｚの比率は、単層膜
でホイスラー型結晶構造が保たれる範囲で多少ずれてい
てもよい。
ＸＹＺで表わされるホイスラー型結晶構造を有する金属
間化合物の総称であるが、Ｘ：Ｙ：Ｚの比率は、単層膜
でホイスラー型結晶構造が保たれる範囲で多少ずれてい
てもよい。
【００１４】ホイスラー合金のＸ元素としては、Ｃｕ，
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａ
ｇ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅなどが挙げられ、ホイスラー合金
を形成した時にホイスラー合金が強磁性を示すＣｕ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｔが特に好ましい。また、Ｙ元素と
してはＭｎ，Ｆｅが好ましく、これらはＴｉ，Ｖ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉなどで一部ま
たは全部が置換されてもよいが、ホイスラー合金を磁気
抵抗効果素子や固体磁気記録素子などへ応用する場合を
考慮すると、Ｍｎ，Ｆｅの置換量はホイスラー合金が示
す強磁性が損なわれることのない範囲内に設定される。
さらに、Ｚ元素としてはＡｌ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｇ
ａ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｚｎなどを用いることができ
る。
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａ
ｇ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅなどが挙げられ、ホイスラー合金
を形成した時にホイスラー合金が強磁性を示すＣｕ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｔが特に好ましい。また、Ｙ元素と
してはＭｎ，Ｆｅが好ましく、これらはＴｉ，Ｖ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉなどで一部ま
たは全部が置換されてもよいが、ホイスラー合金を磁気
抵抗効果素子や固体磁気記録素子などへ応用する場合を
考慮すると、Ｍｎ，Ｆｅの置換量はホイスラー合金が示
す強磁性が損なわれることのない範囲内に設定される。
さらに、Ｚ元素としてはＡｌ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｇ
ａ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｚｎなどを用いることができ
る。
【００１５】本発明においてホイスラー合金の下地に用
いる体心立方格子構造を有する金属としては、Ｃｒ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗまたはこれらの合金が好まし
い。これらは非磁性体であるが、下地としては磁性体で
あってもかまわず、ＦｅまたはＦｅと上記Ｃｒ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，ＴａまたはＷとの合金であってもよい。ま
た、この体心立方格子構造を有する金属は、上記元素を
一部その他の元素で置換しても体心立方格子構造が保た
れていればよく、その場合にもその上のホイスラー合金
薄膜の結晶性、ひいては磁気的特性などが良好なものと
なる。
いる体心立方格子構造を有する金属としては、Ｃｒ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗまたはこれらの合金が好まし
い。これらは非磁性体であるが、下地としては磁性体で
あってもかまわず、ＦｅまたはＦｅと上記Ｃｒ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，ＴａまたはＷとの合金であってもよい。ま
た、この体心立方格子構造を有する金属は、上記元素を
一部その他の元素で置換しても体心立方格子構造が保た
れていればよく、その場合にもその上のホイスラー合金
薄膜の結晶性、ひいては磁気的特性などが良好なものと
なる。
【００１６】これに対し、下地としてＣｕ，Ａｕ，Ａｌ
などの面心立方格子構造を有する金属、またはＺｒ，Ｚ
ｎなどの六方稠密格子構造を有する金属を用いると、ホ
イスラー合金組成の薄膜がアモルファスとなって磁気的
特性などが低下してしまう。従って、磁気抵抗効果素子
に応用する場合には磁気抵抗効果が低下し、固体磁気記
録素子に応用する場合には検出信号が低下する。
などの面心立方格子構造を有する金属、またはＺｒ，Ｚ
ｎなどの六方稠密格子構造を有する金属を用いると、ホ
イスラー合金組成の薄膜がアモルファスとなって磁気的
特性などが低下してしまう。従って、磁気抵抗効果素子
に応用する場合には磁気抵抗効果が低下し、固体磁気記
録素子に応用する場合には検出信号が低下する。
【００１７】次に、本発明の他の態様について説明す
る。この態様は、磁性膜と非磁性膜とを積層してなる積
層膜であって、磁性膜の少なくとも１層がホイスラー合
金薄膜で構成され、そのホイスラー合金薄膜で構成され
た磁性膜の少なくとも１層の下地として体心立方格子構
造を有する金属からなる金属膜が形成されている積層膜
である。
る。この態様は、磁性膜と非磁性膜とを積層してなる積
層膜であって、磁性膜の少なくとも１層がホイスラー合
金薄膜で構成され、そのホイスラー合金薄膜で構成され
た磁性膜の少なくとも１層の下地として体心立方格子構
造を有する金属からなる金属膜が形成されている積層膜
である。
【００１８】磁性膜と非磁性膜との積層膜は、例えば磁
気抵抗効果素子、固体磁気記録素子などに適用される。
このような積層膜における磁性膜の少なくとも１つにホ
イスラー合金を用いた場合には、基本的にその下地に体
心立方格子構造の金属を用いる。
気抵抗効果素子、固体磁気記録素子などに適用される。
このような積層膜における磁性膜の少なくとも１つにホ
イスラー合金を用いた場合には、基本的にその下地に体
心立方格子構造の金属を用いる。
【００１９】この場合に体心立方格子構造の金属膜が非
磁性である場合には、この体心立方格子構造の金属膜が
上記積層膜の非磁性膜として機能することができる。こ
の場合には、例えば図２に示すように、体心立方格子構
造の金属膜からなる下地膜２、ホイスラー合金薄膜から
なる磁性膜１、体心立方格子構造の金属膜からなる非磁
性膜３、ホイスラー合金薄膜からなる磁性膜１の４層構
造、または図３に示すように、磁性膜１と非磁性膜３と
が交互に積層された構造の積層膜が構成される。
磁性である場合には、この体心立方格子構造の金属膜が
上記積層膜の非磁性膜として機能することができる。こ
の場合には、例えば図２に示すように、体心立方格子構
造の金属膜からなる下地膜２、ホイスラー合金薄膜から
なる磁性膜１、体心立方格子構造の金属膜からなる非磁
性膜３、ホイスラー合金薄膜からなる磁性膜１の４層構
造、または図３に示すように、磁性膜１と非磁性膜３と
が交互に積層された構造の積層膜が構成される。
【００２０】また、体心立方格子構造の金属膜を下地膜
として用い、非磁性膜として体心立方格子構造でない金
属を用いる場合は、例えば図４に示すように、体心立方
格子構造の金属膜からなる下地膜１２、ホイスラー合金
薄膜からなる磁性膜１１、非磁性膜１３、体心立方格子
構造の金属膜からなる下地膜１２、ホイスラー合金薄膜
からなる磁性膜１１の構造を有する積層膜、または図５
に示すようにこれらを繰り返し積層した構造の積層膜が
構成される。
として用い、非磁性膜として体心立方格子構造でない金
属を用いる場合は、例えば図４に示すように、体心立方
格子構造の金属膜からなる下地膜１２、ホイスラー合金
薄膜からなる磁性膜１１、非磁性膜１３、体心立方格子
構造の金属膜からなる下地膜１２、ホイスラー合金薄膜
からなる磁性膜１１の構造を有する積層膜、または図５
に示すようにこれらを繰り返し積層した構造の積層膜が
構成される。
【００２１】また、この態様の積層膜は、ホイスラー合
金薄膜が直接接する下地膜として必ずしも体心立方格子
構造の金属膜が必要ではなく、例えば図６に示すよう
に、体心立方格子構造の金属膜からなる下地膜２１の上
にホイスラー合金薄膜からなる磁性膜２２を形成し、そ
の上に非磁性膜２３、ホイスラー合金薄膜からなる第２
の磁性膜２４、非磁性膜２５をこの順に形成した積層膜
であってもよい。この構造の積層膜の場合には、第２の
ホイスラー合金薄膜２４が直接接する下地に体心立方格
子構造の金属膜が形成されていないが、その下の第１の
ホイスラー合金薄膜２２の影響で結晶化させることが可
能である。
金薄膜が直接接する下地膜として必ずしも体心立方格子
構造の金属膜が必要ではなく、例えば図６に示すよう
に、体心立方格子構造の金属膜からなる下地膜２１の上
にホイスラー合金薄膜からなる磁性膜２２を形成し、そ
の上に非磁性膜２３、ホイスラー合金薄膜からなる第２
の磁性膜２４、非磁性膜２５をこの順に形成した積層膜
であってもよい。この構造の積層膜の場合には、第２の
ホイスラー合金薄膜２４が直接接する下地に体心立方格
子構造の金属膜が形成されていないが、その下の第１の
ホイスラー合金薄膜２２の影響で結晶化させることが可
能である。
【００２２】以上のような積層膜は、分子線エピタキシ
ー（ＭＢＥ）法、超高真空スパッタリング法、ＲＦマグ
ネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリン
グ法、蒸着法などの通常の薄膜形成技術で作製すること
ができる。
ー（ＭＢＥ）法、超高真空スパッタリング法、ＲＦマグ
ネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリン
グ法、蒸着法などの通常の薄膜形成技術で作製すること
ができる。
【００２３】次に、このような積層膜を磁気抵抗効果素
子に適用する場合について説明する。従来、磁気抵抗効
果素子としてはパーマロイ合金薄膜が広く用いられてい
たが、その磁気抵抗変化率は２〜３％程度と小さく十分
な感度が得られないという問題点があった。これに対
し、最近、磁性膜と非磁性膜とを交互に積層した人工格
子膜が大きな磁気抵抗変化率を有するため注目されてい
る。しかし、これらは積層数を多くする必要があるた
め、製造効率が悪く、また特性がばらつきやすいという
欠点があるし、また飽和磁界やヒステリシスが大きいと
いう問題もある。
子に適用する場合について説明する。従来、磁気抵抗効
果素子としてはパーマロイ合金薄膜が広く用いられてい
たが、その磁気抵抗変化率は２〜３％程度と小さく十分
な感度が得られないという問題点があった。これに対
し、最近、磁性膜と非磁性膜とを交互に積層した人工格
子膜が大きな磁気抵抗変化率を有するため注目されてい
る。しかし、これらは積層数を多くする必要があるた
め、製造効率が悪く、また特性がばらつきやすいという
欠点があるし、また飽和磁界やヒステリシスが大きいと
いう問題もある。
【００２４】これに対して、上述したように、磁性膜と
して上述のようなホイスラー合金薄膜を用い、さらに体
心立方格子構造の金属膜を非磁性膜または下地膜として
用いて、磁性膜と非磁性膜との積層膜を具備する磁気抵
抗効果素子を構成することにより、極めて大きな磁気抵
抗効果が得られ、しかも飽和磁界およびヒステリシスも
小さなものとなる。
して上述のようなホイスラー合金薄膜を用い、さらに体
心立方格子構造の金属膜を非磁性膜または下地膜として
用いて、磁性膜と非磁性膜との積層膜を具備する磁気抵
抗効果素子を構成することにより、極めて大きな磁気抵
抗効果が得られ、しかも飽和磁界およびヒステリシスも
小さなものとなる。
【００２５】このような積層構造の磁気抵抗効果素子
は、実質的に、任意の磁場（ゼロ磁場の場合も含む）で
となり合う磁性膜の磁気モーメントが反対方向、もしく
は約９０°の相対角度をもっていればよく、それを実現
するためには、磁性膜間の磁気的な結合を用いてもよ
く、スピンバルブ型のようにＦｅＭｎ、ＣｏＰｔ等の磁
気固着層を用いても、新庄型（J.Phys.Soc.Jap.,59,306
1(1990) ）のように複数の磁性膜の保磁力の差を利用し
ても構わない。層構成としては上記図２〜図６に示した
いずれのものも用いることができる。
は、実質的に、任意の磁場（ゼロ磁場の場合も含む）で
となり合う磁性膜の磁気モーメントが反対方向、もしく
は約９０°の相対角度をもっていればよく、それを実現
するためには、磁性膜間の磁気的な結合を用いてもよ
く、スピンバルブ型のようにＦｅＭｎ、ＣｏＰｔ等の磁
気固着層を用いても、新庄型（J.Phys.Soc.Jap.,59,306
1(1990) ）のように複数の磁性膜の保磁力の差を利用し
ても構わない。層構成としては上記図２〜図６に示した
いずれのものも用いることができる。
【００２６】この場合に、より大きな磁気抵抗効果を得
るためには、上述したように、ホイスラー合金のＹ元素
として、Ｍｎ，Ｆｅを用いることが好ましく、またＸ元
素として、特にＣｕ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ、Ｐｔを用いる
ことが好ましい。さらに、体心立方格子構造を有する金
属膜も上述した通りであり、Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗまたはこれらの合金が好ましい。
るためには、上述したように、ホイスラー合金のＹ元素
として、Ｍｎ，Ｆｅを用いることが好ましく、またＸ元
素として、特にＣｕ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ、Ｐｔを用いる
ことが好ましい。さらに、体心立方格子構造を有する金
属膜も上述した通りであり、Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗまたはこれらの合金が好ましい。
【００２７】また、磁気抵抗効果素子に用いる磁性膜
は、その特性を損なわない限り非磁性膜でとぎれとぎれ
になっていてもよく、磁性膜としてホイスラー合金薄膜
を用い場合にも同様に、その結晶構造を保っている限り
同様に非磁性膜でとぎれとぎれであってもよい。
は、その特性を損なわない限り非磁性膜でとぎれとぎれ
になっていてもよく、磁性膜としてホイスラー合金薄膜
を用い場合にも同様に、その結晶構造を保っている限り
同様に非磁性膜でとぎれとぎれであってもよい。
【００２８】この場合に、例えば上記図２，図３のよう
な非磁性膜が一つのサンドイッチ膜のようなものでも大
きな磁気抵抗効果が得られるが、数層ないし数十層積層
しても構わない。
な非磁性膜が一つのサンドイッチ膜のようなものでも大
きな磁気抵抗効果が得られるが、数層ないし数十層積層
しても構わない。
【００２９】また、このような磁気抵抗効果素子におい
て、各膜の膜厚は特に限定されるものではないが、磁性
膜の膜厚は０．５〜２０ｎｍ程度であることが好まし
く、非磁性膜の膜厚は０．２〜１０ｎｍ程度であること
が好ましい。これは、あまりに膜厚が薄い磁性膜や非磁
性膜を形成することは製造上困難である一方、逆に磁性
膜や非磁性膜の膜厚が厚すぎると、大きな磁気抵抗効果
を得ることが困難となるからである。さらに体心立方格
子構造を有する金属膜からなる下地膜の膜厚は０．２〜
５０ｎｍ程度であることが好ましい。何となれば、下地
膜の膜厚が薄すぎるとホイスラー合金薄膜を十分に結晶
化させることができなくなるおそれがあり、下地膜の膜
厚が厚すぎると製造効率が低下するうえ、素子に供給さ
れる電流の下地膜への分流が多くなってしまうからであ
る。
て、各膜の膜厚は特に限定されるものではないが、磁性
膜の膜厚は０．５〜２０ｎｍ程度であることが好まし
く、非磁性膜の膜厚は０．２〜１０ｎｍ程度であること
が好ましい。これは、あまりに膜厚が薄い磁性膜や非磁
性膜を形成することは製造上困難である一方、逆に磁性
膜や非磁性膜の膜厚が厚すぎると、大きな磁気抵抗効果
を得ることが困難となるからである。さらに体心立方格
子構造を有する金属膜からなる下地膜の膜厚は０．２〜
５０ｎｍ程度であることが好ましい。何となれば、下地
膜の膜厚が薄すぎるとホイスラー合金薄膜を十分に結晶
化させることができなくなるおそれがあり、下地膜の膜
厚が厚すぎると製造効率が低下するうえ、素子に供給さ
れる電流の下地膜への分流が多くなってしまうからであ
る。
【００３０】次に、上述のような積層膜を固体磁気記録
素子に適用する場合について説明する。磁性体／非磁性
体／磁性体のサンドイッチ膜の固体磁気記録素子が、ハ
ードディスクの次世代超高密度固体磁気記録素子として
期待されており（Phys.Rev.Lett.55,1790(1985))、従
来、磁性体としてＣｏとパーマロイ（Ｎｉ8 Ｆｅ2 ）を
用い、非磁性体としてＣｕ，Ａｇ，Ａｕを用いてこれら
を積層した膜が提案されておいる。そして、Ｃｏ／Ａｕ
間に電流を流し、Ａｕ／Ｎｉ8 Ｆｅ2 間に、Ｎｉ8Ｆｅ2
とＣｏの磁化の相対的方向に依存して、２極性の電位
誘導が生じることが確認されている（Phys.Rev.Lett.7
0,2142(1993) ）。しかし、磁性膜としてＣｏ，Ｎｉ8
Ｆｅ2 等を用いた場合に、電極端子の面積を１０-2mmと
いう小さな微細加工をしても検出信号が数μΩ〜数十μ
Ωと小さいという問題がある。
素子に適用する場合について説明する。磁性体／非磁性
体／磁性体のサンドイッチ膜の固体磁気記録素子が、ハ
ードディスクの次世代超高密度固体磁気記録素子として
期待されており（Phys.Rev.Lett.55,1790(1985))、従
来、磁性体としてＣｏとパーマロイ（Ｎｉ8 Ｆｅ2 ）を
用い、非磁性体としてＣｕ，Ａｇ，Ａｕを用いてこれら
を積層した膜が提案されておいる。そして、Ｃｏ／Ａｕ
間に電流を流し、Ａｕ／Ｎｉ8 Ｆｅ2 間に、Ｎｉ8Ｆｅ2
とＣｏの磁化の相対的方向に依存して、２極性の電位
誘導が生じることが確認されている（Phys.Rev.Lett.7
0,2142(1993) ）。しかし、磁性膜としてＣｏ，Ｎｉ8
Ｆｅ2 等を用いた場合に、電極端子の面積を１０-2mmと
いう小さな微細加工をしても検出信号が数μΩ〜数十μ
Ωと小さいという問題がある。
【００３１】これに対して、上述したように、磁性膜の
少なくとも一方に上述のようなホイスラー合金薄膜を用
い、さらに体心立方格子構造の金属膜を非磁性膜および
下地膜として用いて、磁性膜と非磁性膜との積層膜を具
備する固体磁気記録素子を構成することにより、検出信
号を大きくすることができる。
少なくとも一方に上述のようなホイスラー合金薄膜を用
い、さらに体心立方格子構造の金属膜を非磁性膜および
下地膜として用いて、磁性膜と非磁性膜との積層膜を具
備する固体磁気記録素子を構成することにより、検出信
号を大きくすることができる。
【００３２】典型的には、第１の磁性膜と、非磁性膜
と、第２の磁性膜との積層膜を有し、第１の磁性膜と非
磁性膜との間に電流を供給することにより、非磁性膜と
第２の磁性膜との間に、２つの磁性膜の磁化の相対的方
向に依存して、２極性の電位誘導が生じる固体磁気記録
素子であって、前記第１および第２の磁性膜の少なくと
も一方がホイスラー合金薄膜で構成され、非磁性膜が体
心立方格子構造を有する金属で構成されている。また、
体心立方格子構造の金属膜を単に下地膜として設け、非
磁性膜を他の材料で構成しても構わない。
と、第２の磁性膜との積層膜を有し、第１の磁性膜と非
磁性膜との間に電流を供給することにより、非磁性膜と
第２の磁性膜との間に、２つの磁性膜の磁化の相対的方
向に依存して、２極性の電位誘導が生じる固体磁気記録
素子であって、前記第１および第２の磁性膜の少なくと
も一方がホイスラー合金薄膜で構成され、非磁性膜が体
心立方格子構造を有する金属で構成されている。また、
体心立方格子構造の金属膜を単に下地膜として設け、非
磁性膜を他の材料で構成しても構わない。
【００３３】このような固体磁気記録素子は、実質的
に、磁性膜間の磁気モーメントの相対的な方向を反平行
または平行に自由に記録できればよく、素子に供給され
る電流が形成する磁場を利用する方法等、その方法はど
のようなものであってもよい。
に、磁性膜間の磁気モーメントの相対的な方向を反平行
または平行に自由に記録できればよく、素子に供給され
る電流が形成する磁場を利用する方法等、その方法はど
のようなものであってもよい。
【００３４】このような固体磁気記録素子は、例えば図
７に示すように構成される。すなわち、非磁性膜３２を
挟んで第１の磁性膜３１および第２の磁性膜３３が設け
られている。これら磁性膜の少なくとも一方がホイスラ
ー合金薄膜で構成され、非磁性膜３２が体心立方格子構
造の金属膜で構成されている。第１の磁性膜３１と非磁
性膜３２との間には電源３４が接続されており、電源３
４からこれらの間に電流を供給することにより、非磁性
膜３２と第２の磁性膜３３との間に、２つの磁性膜の磁
化の相対的方向に依存して、２極性の電位誘導が生じ
る。
７に示すように構成される。すなわち、非磁性膜３２を
挟んで第１の磁性膜３１および第２の磁性膜３３が設け
られている。これら磁性膜の少なくとも一方がホイスラ
ー合金薄膜で構成され、非磁性膜３２が体心立方格子構
造の金属膜で構成されている。第１の磁性膜３１と非磁
性膜３２との間には電源３４が接続されており、電源３
４からこれらの間に電流を供給することにより、非磁性
膜３２と第２の磁性膜３３との間に、２つの磁性膜の磁
化の相対的方向に依存して、２極性の電位誘導が生じ
る。
【００３５】この場合に、より大きな検出信号を得るた
めには、上述したように、ホイスラー合金のＹ元素とし
て、Ｍｎ，Ｆｅを用いることが好ましく、またＸ元素と
して、特にＣｕ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｔを用いること
が好ましい。さらに、体心立方格子構造を有する金属膜
も上述した通りであり、Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，
Ｗまたはこれらの合金が好ましい。
めには、上述したように、ホイスラー合金のＹ元素とし
て、Ｍｎ，Ｆｅを用いることが好ましく、またＸ元素と
して、特にＣｕ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｔを用いること
が好ましい。さらに、体心立方格子構造を有する金属膜
も上述した通りであり、Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，
Ｗまたはこれらの合金が好ましい。
【００３６】また、このような固体磁気記録素子におい
て、各膜の膜厚は特に限定されるものではないが、磁性
膜の膜厚は１〜３００ｎｍ程度であることが好ましく、
非磁性膜の膜厚は２〜５０ｎｍ程度であることが好まし
い。すなわち、磁性膜の膜厚が薄すぎると磁性膜へ安定
した記録を行うことが難しく、磁性膜の膜厚が厚すぎる
と製造効率が低下する。また非磁性膜の膜厚が薄すぎる
と電流磁場を利用して磁性膜に記録を行うことが困難と
なり、逆に非磁性膜の膜厚が厚すぎると大きな検出信号
が得られなくなるおそれがある。さらに、体心立方格子
構造を有する金属膜空なる下地膜の膜厚は、磁気抵抗効
果素子の場合と同様の理由で０．２〜５００ｎｍ程度で
あることが好ましい。
て、各膜の膜厚は特に限定されるものではないが、磁性
膜の膜厚は１〜３００ｎｍ程度であることが好ましく、
非磁性膜の膜厚は２〜５０ｎｍ程度であることが好まし
い。すなわち、磁性膜の膜厚が薄すぎると磁性膜へ安定
した記録を行うことが難しく、磁性膜の膜厚が厚すぎる
と製造効率が低下する。また非磁性膜の膜厚が薄すぎる
と電流磁場を利用して磁性膜に記録を行うことが困難と
なり、逆に非磁性膜の膜厚が厚すぎると大きな検出信号
が得られなくなるおそれがある。さらに、体心立方格子
構造を有する金属膜空なる下地膜の膜厚は、磁気抵抗効
果素子の場合と同様の理由で０．２〜５００ｎｍ程度で
あることが好ましい。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）この実施例においては、イオンビームスパ
ッタ法を用い、ホイスラー合金薄膜と体心立方格子構造
の金属膜を用いて、図１に示すサンドイッチ膜を作製し
た。
ッタ法を用い、ホイスラー合金薄膜と体心立方格子構造
の金属膜を用いて、図１に示すサンドイッチ膜を作製し
た。
【００３８】この際に、まずチャンバー内を５×１０-7
Torr以下まで排気した後、Ａｒガスを１．８×１０-4To
rrになるまで導入し、Ａｒイオンの加速電圧７００Ｖ、
ビーム電流３０ｍＡの条件で基板温度を室温として成膜
した。
Torr以下まで排気した後、Ａｒガスを１．８×１０-4To
rrになるまで導入し、Ａｒイオンの加速電圧７００Ｖ、
ビーム電流３０ｍＡの条件で基板温度を室温として成膜
した。
【００３９】ホイスラー合金としてＣｏ2 ＭｎＧｅを用
い、非磁性膜、下地膜に体心立方格子構造のＣｒを用い
た。基板は特に制限されないが、ここではＭｇＯ（１０
０）基板を用いた。
い、非磁性膜、下地膜に体心立方格子構造のＣｒを用い
た。基板は特に制限されないが、ここではＭｇＯ（１０
０）基板を用いた。
【００４０】まず、基板上にＣｒ下地膜を５ｎｍの厚さ
で形成し、続いて厚さ５ｎｍのＣｏ2 ＭｎＧｅ薄膜、厚
さ２．５ｎｍのＣｒ膜、厚さ５ｎｍのＣｏ2 ＭｎＧｅ薄
膜を順次形成した。その上にさらに酸化防止のための非
磁性膜としてＣｒを２．５ｎｍの厚さで形成した。ただ
し、この酸化防止のための非磁性膜としてはＣｒのよう
な体心立方格子構造を有する金属に限らず、酸化防止機
能をもつものであれば材料は問わない。また、この酸化
防止のための非磁性膜は必須なものではない。さらに、
ＣｏＰｔ、ＦｅＭｎなどの磁気固着層を形成することも
できる。
で形成し、続いて厚さ５ｎｍのＣｏ2 ＭｎＧｅ薄膜、厚
さ２．５ｎｍのＣｒ膜、厚さ５ｎｍのＣｏ2 ＭｎＧｅ薄
膜を順次形成した。その上にさらに酸化防止のための非
磁性膜としてＣｒを２．５ｎｍの厚さで形成した。ただ
し、この酸化防止のための非磁性膜としてはＣｒのよう
な体心立方格子構造を有する金属に限らず、酸化防止機
能をもつものであれば材料は問わない。また、この酸化
防止のための非磁性膜は必須なものではない。さらに、
ＣｏＰｔ、ＦｅＭｎなどの磁気固着層を形成することも
できる。
【００４１】このような積層膜について、四端子法を用
いて磁気抵抗効果を測定した。その結果を図８に示す。
図８は、横軸に磁界の大きさをとり、縦軸に飽和磁界Ｈ
ｓにおける抵抗値Ｒｓで規格化した抵抗変化率ΔＲ／Ｒ
ｓをとったグラフである。この図に示すように、（ΔＲ
／Ｒｓ）max ＝２３％、Ｈｓ＝１３０Ｏｅであり、Ｃｒ
下地膜上への（Ｃｏ2 ＭｎＧｅ５ｎｍ／Ｃｒ２．５ｎ
ｍ）の繰り返し積層数ｎ＝２と少ないのにもかかわら
ず、非常に大きな磁気抵抗変化率を小さな磁界で得られ
ることが確認された。また、ヒステリシスも非常に小さ
く、磁気抵抗効果素子として優れた特性を示した。
いて磁気抵抗効果を測定した。その結果を図８に示す。
図８は、横軸に磁界の大きさをとり、縦軸に飽和磁界Ｈ
ｓにおける抵抗値Ｒｓで規格化した抵抗変化率ΔＲ／Ｒ
ｓをとったグラフである。この図に示すように、（ΔＲ
／Ｒｓ）max ＝２３％、Ｈｓ＝１３０Ｏｅであり、Ｃｒ
下地膜上への（Ｃｏ2 ＭｎＧｅ５ｎｍ／Ｃｒ２．５ｎ
ｍ）の繰り返し積層数ｎ＝２と少ないのにもかかわら
ず、非常に大きな磁気抵抗変化率を小さな磁界で得られ
ることが確認された。また、ヒステリシスも非常に小さ
く、磁気抵抗効果素子として優れた特性を示した。
【００４２】さらに種々のホイスラー合金を磁性膜とし
て用い、下地膜および非磁性膜として種々の金属を用い
て、同様に磁気抵抗効果素子を作製し、これらの磁気抵
抗効果も測定した。その際のホイスラー合金、下地膜お
よび非磁性膜の組み合わせ、ならびに（ΔＲ／Ｒｓ）
max の値を表１に示す。なおここでは、各磁気抵抗効果
素子の全ての非磁性膜の膜厚を一定としが、これらが一
定でなくともよいことはいうまでもない。
て用い、下地膜および非磁性膜として種々の金属を用い
て、同様に磁気抵抗効果素子を作製し、これらの磁気抵
抗効果も測定した。その際のホイスラー合金、下地膜お
よび非磁性膜の組み合わせ、ならびに（ΔＲ／Ｒｓ）
max の値を表１に示す。なおここでは、各磁気抵抗効果
素子の全ての非磁性膜の膜厚を一定としが、これらが一
定でなくともよいことはいうまでもない。
【００４３】
【表１】
【００４４】この表に示すように、ホイスラー合金、下
地膜および非磁性膜のその他の組み合わせにおいて、優
れた磁気抵抗効果を示すことが確認された。また、これ
ら全ての組み合わせにおいて、Ｈｓが８０〜２００Ｏｅ
であり、またヒステリシスも小さく、磁気抵抗効果素子
として優れた特性であることが確認された。
地膜および非磁性膜のその他の組み合わせにおいて、優
れた磁気抵抗効果を示すことが確認された。また、これ
ら全ての組み合わせにおいて、Ｈｓが８０〜２００Ｏｅ
であり、またヒステリシスも小さく、磁気抵抗効果素子
として優れた特性であることが確認された。
【００４５】（実施例２）この実施例は、ホイスラー合
金薄膜と体心立方格子構造を有する金属膜を用いて積層
数ｎ＝３の積層膜をイオンビームスパッタリング法を用
いて作製した例について示す。
金薄膜と体心立方格子構造を有する金属膜を用いて積層
数ｎ＝３の積層膜をイオンビームスパッタリング法を用
いて作製した例について示す。
【００４６】基板としてサファイアを用い、基板温度を
１５０℃とした以外は実施例１と同様の成膜条件で、ま
ず、基板上に下地膜としてＣｒ膜を１０ｎｍの厚さで形
成し、続いて（Ｃｏ2 ＭｎＧｅ５ｎｍ／Ｃｒ２．５ｎ
ｍ）を３回繰り返して積層膜を作製した（繰り返し積層
数ｎ＝３）。
１５０℃とした以外は実施例１と同様の成膜条件で、ま
ず、基板上に下地膜としてＣｒ膜を１０ｎｍの厚さで形
成し、続いて（Ｃｏ2 ＭｎＧｅ５ｎｍ／Ｃｒ２．５ｎ
ｍ）を３回繰り返して積層膜を作製した（繰り返し積層
数ｎ＝３）。
【００４７】このような積層膜について四端子法を用い
て磁気抵抗効果を測定した。その結果を図９に示す。図
９も図８と同様、横軸に磁界の大きさをとり、縦軸に飽
和磁界Ｈｓにおける抵抗値Ｒｓで規格化した抵抗変化率
ΔＲ／Ｒｓをとったグラフである。この図に示すよう
に、（ΔＲ／Ｒｓ）max ＝３０％、Ｈｓ＝１９０Ｏｅで
あり、繰り返し積層数ｎ＝３と少ないのにもかかわら
ず、非常に大きな磁気抵抗変化率を小さな磁界で得られ
ることが確認された。また、ヒステリシスも非常に小さ
く、磁気抵抗効果素子として優れた特性を示した。
て磁気抵抗効果を測定した。その結果を図９に示す。図
９も図８と同様、横軸に磁界の大きさをとり、縦軸に飽
和磁界Ｈｓにおける抵抗値Ｒｓで規格化した抵抗変化率
ΔＲ／Ｒｓをとったグラフである。この図に示すよう
に、（ΔＲ／Ｒｓ）max ＝３０％、Ｈｓ＝１９０Ｏｅで
あり、繰り返し積層数ｎ＝３と少ないのにもかかわら
ず、非常に大きな磁気抵抗変化率を小さな磁界で得られ
ることが確認された。また、ヒステリシスも非常に小さ
く、磁気抵抗効果素子として優れた特性を示した。
【００４８】さらにその他のホイスラー合金を磁性膜と
して用い、下地膜および非磁性膜として種々の金属を用
いて、同様に積層数ｎ＝３の磁気抵抗効果素子を作製
し、これらの磁気抵抗効果も測定した。その際のホイス
ラー合金、下地膜および非磁性膜の組み合わせ、ならび
に（ΔＲ／Ｒｓ）max の値を表２に示す。なおここで
は、各磁気抵抗効果素子の全ての磁性膜の膜厚および全
ての非磁性膜の膜厚を一定としたが、これらが一定でな
くともよいことはいうまでもない。
して用い、下地膜および非磁性膜として種々の金属を用
いて、同様に積層数ｎ＝３の磁気抵抗効果素子を作製
し、これらの磁気抵抗効果も測定した。その際のホイス
ラー合金、下地膜および非磁性膜の組み合わせ、ならび
に（ΔＲ／Ｒｓ）max の値を表２に示す。なおここで
は、各磁気抵抗効果素子の全ての磁性膜の膜厚および全
ての非磁性膜の膜厚を一定としたが、これらが一定でな
くともよいことはいうまでもない。
【００４９】
【表２】
【００５０】この表に示すように、その他のホイスラー
合金、下地膜および非磁性膜の組み合わせで繰り返し積
層数ｎ＝３の積層膜を形成した場合でも、優れた磁気抵
抗効果を示すことが確認された。また、これら全ての組
み合わせにおいて、Ｈｓが２５０Ｏｅより小さく、また
ヒステリシスも小さく、磁気抵抗効果素子として優れた
特性であることが確認された。
合金、下地膜および非磁性膜の組み合わせで繰り返し積
層数ｎ＝３の積層膜を形成した場合でも、優れた磁気抵
抗効果を示すことが確認された。また、これら全ての組
み合わせにおいて、Ｈｓが２５０Ｏｅより小さく、また
ヒステリシスも小さく、磁気抵抗効果素子として優れた
特性であることが確認された。
【００５１】（実施例３）この実施例においては、イオ
ンビームスパッタリング法を用い、ホイスラー合金薄膜
と体心立方格子構造の金属膜を用いて、サンドイッチ膜
を作製した。
ンビームスパッタリング法を用い、ホイスラー合金薄膜
と体心立方格子構造の金属膜を用いて、サンドイッチ膜
を作製した。
【００５２】基板としてサファイアを用い、実施例１と
同様の条件で、まず、基板上に下地膜としてＣｒ膜を５
ｎｍの厚さで形成し、続いて磁性膜としてのＣｏ2 Ｍｎ
Ｇｅ薄膜を７０ｎｍの厚さで形成した。その上に中間非
磁性膜としてのＣｒ膜を１００ｎｍの厚さで形成し、さ
らにその上に磁性膜としてのＣｏ2 ＭｎＧｅ薄膜を７０
ｎｍの厚さで形成した。そして、最後にその上に酸化防
止用非磁性膜としてのＣｒ膜を２ｎｍの厚さで形成し
た。
同様の条件で、まず、基板上に下地膜としてＣｒ膜を５
ｎｍの厚さで形成し、続いて磁性膜としてのＣｏ2 Ｍｎ
Ｇｅ薄膜を７０ｎｍの厚さで形成した。その上に中間非
磁性膜としてのＣｒ膜を１００ｎｍの厚さで形成し、さ
らにその上に磁性膜としてのＣｏ2 ＭｎＧｅ薄膜を７０
ｎｍの厚さで形成した。そして、最後にその上に酸化防
止用非磁性膜としてのＣｒ膜を２ｎｍの厚さで形成し
た。
【００５３】これに微細加工を施し、図１０に示すよう
な固体磁気記録素子を作製した。この素子は、Ｃｒ下地
膜４１、Ｃｏ2 ＭｎＧｅ薄膜からなる第１の磁性膜４
２、Ｃｒ中間非磁性膜４３、Ｃｏ2 ＭｎＧｅ薄膜からな
る第２の磁性膜４４、Ｃｒ酸化防止用非磁性膜４５とを
備えており、第１の磁性膜４２と中間非磁性膜４３との
間には電源４６が接続されている。なお、下地膜４１お
よび第１の磁性膜４２の面積を１０-2ｍｍ2 とした。
な固体磁気記録素子を作製した。この素子は、Ｃｒ下地
膜４１、Ｃｏ2 ＭｎＧｅ薄膜からなる第１の磁性膜４
２、Ｃｒ中間非磁性膜４３、Ｃｏ2 ＭｎＧｅ薄膜からな
る第２の磁性膜４４、Ｃｒ酸化防止用非磁性膜４５とを
備えており、第１の磁性膜４２と中間非磁性膜４３との
間には電源４６が接続されている。なお、下地膜４１お
よび第１の磁性膜４２の面積を１０-2ｍｍ2 とした。
【００５４】このようにして作製した素子の第１および
第２の磁性膜４２，４４は、それぞれ５ｎｍのＣｒ膜、
１００ｎｍのＣｒ膜の上に形成されており保磁力が異な
るため、磁場を掃引すると図１１に示すように第１およ
び第２の磁性膜４２，４４の磁気モーメントの相対方向
が変化し、図１２に示すように２極性の電位誘導が生じ
ることが確認された。また、その際の信号強度（モーメ
ントの向きが異なる時の信号値の差）は２５０μΩと大
きく、固体磁気記録素子として優れた特性を示すことが
確認された。
第２の磁性膜４２，４４は、それぞれ５ｎｍのＣｒ膜、
１００ｎｍのＣｒ膜の上に形成されており保磁力が異な
るため、磁場を掃引すると図１１に示すように第１およ
び第２の磁性膜４２，４４の磁気モーメントの相対方向
が変化し、図１２に示すように２極性の電位誘導が生じ
ることが確認された。また、その際の信号強度（モーメ
ントの向きが異なる時の信号値の差）は２５０μΩと大
きく、固体磁気記録素子として優れた特性を示すことが
確認された。
【００５５】さらに種々のホイスラー合金を磁性膜とし
て用い、下地膜および中間非磁性膜として種々の金属を
用いて、同様に固体磁気記録素子を作製し、これらの信
号強度も測定した。その際のホイスラー合金、下地膜お
よび中間非磁性膜の組み合わせ、ならびに信号強度の値
を表３に示す。
て用い、下地膜および中間非磁性膜として種々の金属を
用いて、同様に固体磁気記録素子を作製し、これらの信
号強度も測定した。その際のホイスラー合金、下地膜お
よび中間非磁性膜の組み合わせ、ならびに信号強度の値
を表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】この表に示すように、ホイスラー合金、下
地膜および中間非磁性膜のその他の組み合わせにおい
て、信号強度が１２０〜３２０μΩと大きいことが確認
された。
地膜および中間非磁性膜のその他の組み合わせにおい
て、信号強度が１２０〜３２０μΩと大きいことが確認
された。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホイスラー合金薄膜を低温でも有効に形成することがで
きるホイスラー合金薄膜の製造方法が提供される。ま
た、このようなホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜
を備えた積層膜、ならびにこのような積層膜を利用した
磁気抵抗効果素子および固体磁気記録素子が提供され
る。
ホイスラー合金薄膜を低温でも有効に形成することがで
きるホイスラー合金薄膜の製造方法が提供される。ま
た、このようなホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜
を備えた積層膜、ならびにこのような積層膜を利用した
磁気抵抗効果素子および固体磁気記録素子が提供され
る。
【図１】本発明によってホイスラー合金薄膜が形成され
たことを示すためのＸ線回折図。
たことを示すためのＸ線回折図。
【図２】本発明の積層膜を利用した磁気抵抗効果素子の
一例を示す図。
一例を示す図。
【図３】本発明の積層膜を利用した磁気抵抗効果素子の
他の例を示す図。
他の例を示す図。
【図４】本発明の積層膜を利用した磁気抵抗効果素子の
さらに他の例を示す図。
さらに他の例を示す図。
【図５】本発明の積層膜を利用した磁気抵抗効果素子の
さらに他の例を示す図。
さらに他の例を示す図。
【図６】本発明の積層膜を利用した磁気抵抗効果素子の
さらに他の例を示す図。
さらに他の例を示す図。
【図７】本発明の積層膜を利用した固体磁気記録素子の
一例を示す図。
一例を示す図。
【図８】実施例１において作製した磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗曲線を示す図。
磁気抵抗曲線を示す図。
【図９】実施例２において作製した磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗曲線を示す図。
磁気抵抗曲線を示す図。
【図１０】実施例３において作製した固体磁気記録素子
を示す図。
を示す図。
【図１１】実施例３において作製した固体磁気記録素子
のＭ−Ｈ曲線を示す図。
のＭ−Ｈ曲線を示す図。
【図１２】実施例３において作製した固体磁気記録素子
の磁場と信号強度との関係を示す図。
の磁場と信号強度との関係を示す図。
１，１１，２２，２４……ホイスラー合金薄膜からなる
磁性膜 ２，１２，２１，２３……体心立方格子構造の金属膜か
らなる下地膜 ３……体心立方格子構造の金属膜からなる非磁性膜 １３，２３，２５……非磁性膜 ３１，３３……磁性膜 ３２……非磁性膜 ４１……Ｃｒ下地膜 ４２，４４……Ｃｏ2 ＭｎＧｅ薄膜からなる磁性膜 ４３……Ｃｒ中間非磁性膜 ４５……Ｃｒ酸化防止用非磁性膜
磁性膜 ２，１２，２１，２３……体心立方格子構造の金属膜か
らなる下地膜 ３……体心立方格子構造の金属膜からなる非磁性膜 １３，２３，２５……非磁性膜 ３１，３３……磁性膜 ３２……非磁性膜 ４１……Ｃｒ下地膜 ４２，４４……Ｃｏ2 ＭｎＧｅ薄膜からなる磁性膜 ４３……Ｃｒ中間非磁性膜 ４５……Ｃｒ酸化防止用非磁性膜
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 Ｈ０１Ｌ 43/10
Claims (5)
- 【請求項１】 体心立方格子構造を有する金属からなる
下地の上にホイスラー合金薄膜を形成することを特徴と
するホイスラー合金薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 磁性膜と非磁性膜とを積層してなる積層
膜であって、磁性膜の少なくとも１層がホイスラー合金
薄膜で構成され、そのホイスラー合金薄膜で構成された
磁性膜の少なくとも１層の下地として体心立方格子構造
を有する金属からなる金属膜が形成されていることを特
徴とする、磁性膜を備えた積層膜。 - 【請求項３】 磁性膜と非磁性膜とを積層してなり、磁
性膜の少なくとも１層がホイスラー合金薄膜で構成さ
れ、そのホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜の少な
くとも１層の下地として体心立方格子構造を有する金属
からなる金属膜が形成されている積層膜を具備すること
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 磁性膜と非磁性膜とを積層してなり、磁
性膜の少なくとも１層がホイスラー合金薄膜で構成さ
れ、そのホイスラー合金薄膜で構成された磁性膜の少な
くとも１層の下地として体心立方格子構造を有する金属
からなる金属膜が形成されている積層膜を具備すること
を特徴とする固体磁気記録素子。 - 【請求項５】 第１の磁性膜と、非磁性膜と、第２の磁
性膜との積層膜を有し、第１の磁性膜と非磁性膜との間
に電流を供給することにより、非磁性膜と第２の磁性膜
との間に、２つの磁性膜の磁化の相対的方向に依存し
て、２極性の電位誘導が生じる固体磁気記録素子であっ
て、前記第１および第２の磁性膜の少なくとも一方がホ
イスラー合金薄膜で構成され、非磁性膜が体心立方格子
構造を有する金属で構成されていることを特徴とする固
体磁気記録素子。
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|---|---|---|---|
| JP05420295A JP3629057B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | ホイスラー合金薄膜の製造方法、磁性膜を備えた積層膜、それを利用した磁気抵抗効果素子および固体磁気記録素子 |
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|---|---|---|---|
| JP05420295A JP3629057B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | ホイスラー合金薄膜の製造方法、磁性膜を備えた積層膜、それを利用した磁気抵抗効果素子および固体磁気記録素子 |
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| JP3629057B2 JP3629057B2 (ja) | 2005-03-16 |
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ID=12963971
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|---|---|---|---|
| JP05420295A Expired - Fee Related JP3629057B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | ホイスラー合金薄膜の製造方法、磁性膜を備えた積層膜、それを利用した磁気抵抗効果素子および固体磁気記録素子 |
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