JPH09106913A - 磁電変換素子 - Google Patents
磁電変換素子Info
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- JPH09106913A JPH09106913A JP7265207A JP26520795A JPH09106913A JP H09106913 A JPH09106913 A JP H09106913A JP 7265207 A JP7265207 A JP 7265207A JP 26520795 A JP26520795 A JP 26520795A JP H09106913 A JPH09106913 A JP H09106913A
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- magnetoelectric conversion
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/332—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using thin films
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この構成によって、出力の上限は外部磁場と
無関係な界面での電流密度に依存し、磁場に対する感度
は素子を構成している強磁性体の磁化モーメントが磁場
に対してどのように変化するかに依るため、素子の特性
をこれら独立な二つのパラメータにより決める事ができ
る。 【解決手段】 １つ、もしくは２つの磁性体と非磁性体
を交互に連結し、直列に電流を流すスピン偏極誘起部
と、スピン偏極誘起部中の非磁性体に接続された磁性体
とそこに接続された検知器からなる、スピン偏極検知部
とを兼ね備えさせた構成を有している。
無関係な界面での電流密度に依存し、磁場に対する感度
は素子を構成している強磁性体の磁化モーメントが磁場
に対してどのように変化するかに依るため、素子の特性
をこれら独立な二つのパラメータにより決める事ができ
る。 【解決手段】 １つ、もしくは２つの磁性体と非磁性体
を交互に連結し、直列に電流を流すスピン偏極誘起部
と、スピン偏極誘起部中の非磁性体に接続された磁性体
とそこに接続された検知器からなる、スピン偏極検知部
とを兼ね備えさせた構成を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁電変換素子、特に
外部磁場を電気的バイアスに変換する磁電変換素子及び
それを用いた磁気読み取りヘッドに関する。
外部磁場を電気的バイアスに変換する磁電変換素子及び
それを用いた磁気読み取りヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の、磁場もしくは磁場の変化を電気
的なバイアスに変換する素子、及びそれぞれの出力の特
性を列挙すると、例えば、電磁誘導を用いたコイル型磁
気ヘッド（Ｖout＝−ｎ・ｄφ／ｄｔ：Ｖout＝出力電
圧、ｎ＝コイルの巻数、φ＝磁束。）、磁気抵抗効果を
用いた磁気抵抗素子（ｄＶ／Ｖ0＝ｄＲ／Ｒ0：Ｒ0＝磁
場零の時の抵抗、ｄＲ＝磁場による抵抗の変化分。Ｖ
0、ｄＶ0＝オームの法則から変換された電圧、電圧の変
化分。）、ホール効果を用いたホール素子（Ｖout＝Ｋh
・ Ｉin・Ｂ：Ｖout＝出力電圧、Ｋh＝積感度、Ｉin＝
印加電流、Ｂ＝外部磁場。）等がある。
的なバイアスに変換する素子、及びそれぞれの出力の特
性を列挙すると、例えば、電磁誘導を用いたコイル型磁
気ヘッド（Ｖout＝−ｎ・ｄφ／ｄｔ：Ｖout＝出力電
圧、ｎ＝コイルの巻数、φ＝磁束。）、磁気抵抗効果を
用いた磁気抵抗素子（ｄＶ／Ｖ0＝ｄＲ／Ｒ0：Ｒ0＝磁
場零の時の抵抗、ｄＲ＝磁場による抵抗の変化分。Ｖ
0、ｄＶ0＝オームの法則から変換された電圧、電圧の変
化分。）、ホール効果を用いたホール素子（Ｖout＝Ｋh
・ Ｉin・Ｂ：Ｖout＝出力電圧、Ｋh＝積感度、Ｉin＝
印加電流、Ｂ＝外部磁場。）等がある。
【０００３】一方、強磁性体の性質に由来して何らかの
バイアスを生じるような現象として、強磁性体の電子の
バンドが、それ自身の磁化に平行、反平行なスピンに対
して非対称になっている事を利用し、強磁性体を通し
て、非磁性体に電流を流す、あるいは非磁性体からその
様な強磁性体に電流を流すと、その界面近傍の非磁性体
側に非平衡なスピンの偏極状態が生じ、そこに同じよう
にバンドが非対称になっている別の強磁性体を接続する
とその強磁性体にバイアスが生じるというスピン偏極の
現象が知られている。
バイアスを生じるような現象として、強磁性体の電子の
バンドが、それ自身の磁化に平行、反平行なスピンに対
して非対称になっている事を利用し、強磁性体を通し
て、非磁性体に電流を流す、あるいは非磁性体からその
様な強磁性体に電流を流すと、その界面近傍の非磁性体
側に非平衡なスピンの偏極状態が生じ、そこに同じよう
にバンドが非対称になっている別の強磁性体を接続する
とその強磁性体にバイアスが生じるというスピン偏極の
現象が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年の、例えば磁気記
録の高密度化に見られる様な、高集積化、小型化の流れ
は、磁電変換素子に対しても、より高感度、高出力を要
求してきている。
録の高密度化に見られる様な、高集積化、小型化の流れ
は、磁電変換素子に対しても、より高感度、高出力を要
求してきている。
【０００５】しかるに、従来素子の出力特性を見てみる
と、誘導コイル型磁気ヘッドの出力は主に外部磁束の変
化量に依存しているために、その出力に限界があり、磁
気抵抗素子の出力は磁場に対する素子の抵抗の変化によ
るため、その出力ｄＲ／Ｒは異方性磁気抵抗素子で数パ
ーセント、いわゆる巨大磁気抵抗素子で十数パーセント
にすぎない。また、ホール素子の出力は外部磁場Ｂと外
部磁場とは無関係な印加電流Ｉinに依存しているため、
低磁場における出力はＩinを増やす事により上げる事が
出来そうに思えるが、一般に積感度Ｋhの高い材料が半
導体であるために、特に小型化を考慮すると実用上限界
がある。
と、誘導コイル型磁気ヘッドの出力は主に外部磁束の変
化量に依存しているために、その出力に限界があり、磁
気抵抗素子の出力は磁場に対する素子の抵抗の変化によ
るため、その出力ｄＲ／Ｒは異方性磁気抵抗素子で数パ
ーセント、いわゆる巨大磁気抵抗素子で十数パーセント
にすぎない。また、ホール素子の出力は外部磁場Ｂと外
部磁場とは無関係な印加電流Ｉinに依存しているため、
低磁場における出力はＩinを増やす事により上げる事が
出来そうに思えるが、一般に積感度Ｋhの高い材料が半
導体であるために、特に小型化を考慮すると実用上限界
がある。
【０００６】また、前述のスピン偏極現象を用いたスピ
ントランジスタ、メモリ素子などはすでに考案されてい
るが（例えば日本応用磁気学会誌、１９巻、３号、１９
９５年、第６８４頁から第６９１頁）、同現象を用いて
磁場をバイアスに変換する素子はいまだ考案されていな
かった。
ントランジスタ、メモリ素子などはすでに考案されてい
るが（例えば日本応用磁気学会誌、１９巻、３号、１９
９５年、第６８４頁から第６９１頁）、同現象を用いて
磁場をバイアスに変換する素子はいまだ考案されていな
かった。
【０００７】本発明は上記従来の問題点を鑑み、スピン
偏極現象を用いることにより新規な磁電変換素子を提供
する物である。
偏極現象を用いることにより新規な磁電変換素子を提供
する物である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の磁電変換素子は、１つ、もしくは２つの磁
性体と非磁性体を交互に連結し、直列に電流を流すスピ
ン偏極誘起部と、スピン偏極誘起部中の非磁性体に接続
された磁性体とそこに接続された検知器からなる、スピ
ン偏極検知部とを兼ね備えさせた構成を有している。
に、本発明の磁電変換素子は、１つ、もしくは２つの磁
性体と非磁性体を交互に連結し、直列に電流を流すスピ
ン偏極誘起部と、スピン偏極誘起部中の非磁性体に接続
された磁性体とそこに接続された検知器からなる、スピ
ン偏極検知部とを兼ね備えさせた構成を有している。
【０００９】
【発明の実施の形態】この構成によって、出力の上限は
外部磁場と無関係な界面での電流密度に依存し、磁場に
対する感度は素子を構成している強磁性体の磁化モーメ
ントが磁場に対してどのように変化するかに依るため、
素子の特性をこれら独立な二つのパラメータにより決め
る事ができる。また、電流ではなく界面での電流密度に
依存している、かつ、全体を抵抗の低い金属系の材料で
構成できるため小型化に有利な素子ができる。
外部磁場と無関係な界面での電流密度に依存し、磁場に
対する感度は素子を構成している強磁性体の磁化モーメ
ントが磁場に対してどのように変化するかに依るため、
素子の特性をこれら独立な二つのパラメータにより決め
る事ができる。また、電流ではなく界面での電流密度に
依存している、かつ、全体を抵抗の低い金属系の材料で
構成できるため小型化に有利な素子ができる。
【００１０】（実施例）以下実施例を用いて本発明の詳
細を説明する。
細を説明する。
【００１１】本発明の構成において、スピン偏極誘起部
内の非磁性体Ｎにスピン偏極が誘起されるためには、非
磁性体Ｎと磁性体Ｆ１の間に電子のやりとりがなされね
ばならない。そのため、磁性体Ｆ１、非磁性体Ｎが直接
に接した所に電流が流れる構成を含む必要がある。ま
た、できるだけ大きな電流を流すためには、スピン偏極
誘起部の抵抗はできるだけ低い方が望ましい。特に、ス
ピン偏極誘起部を構成する磁性体Ｆ１もしくはＦ１１、
Ｆ１２の抵抗率は１００μΩｍ以下であると良い出力が
得られた。より好ましくは１．５μΩｍ以下であると一
層の効果が得られた。
内の非磁性体Ｎにスピン偏極が誘起されるためには、非
磁性体Ｎと磁性体Ｆ１の間に電子のやりとりがなされね
ばならない。そのため、磁性体Ｆ１、非磁性体Ｎが直接
に接した所に電流が流れる構成を含む必要がある。ま
た、できるだけ大きな電流を流すためには、スピン偏極
誘起部の抵抗はできるだけ低い方が望ましい。特に、ス
ピン偏極誘起部を構成する磁性体Ｆ１もしくはＦ１１、
Ｆ１２の抵抗率は１００μΩｍ以下であると良い出力が
得られた。より好ましくは１．５μΩｍ以下であると一
層の効果が得られた。
【００１２】誘起されたスピン偏極は、非磁性体Ｎ中の
平均自由行程をＬ、格子散乱に対するスピンの散乱確率
をＴとしたときに、δs＝（Ｌ／Ｔ）-1/2で決められる
δsの範囲に広がっており、距離が増えるに従って、エ
クスポーネンシャルに減衰する。今回、非磁性体中に誘
起されたスピン偏極を有効に利用するためには、もう一
つの磁性体Ｆ２は、界面から１nm以上１mm以下の範囲で
接続されると良い出力が得られた。より好ましくは５nm
以上１００μm以下の範囲であると一層の効果が得られ
た。
平均自由行程をＬ、格子散乱に対するスピンの散乱確率
をＴとしたときに、δs＝（Ｌ／Ｔ）-1/2で決められる
δsの範囲に広がっており、距離が増えるに従って、エ
クスポーネンシャルに減衰する。今回、非磁性体中に誘
起されたスピン偏極を有効に利用するためには、もう一
つの磁性体Ｆ２は、界面から１nm以上１mm以下の範囲で
接続されると良い出力が得られた。より好ましくは５nm
以上１００μm以下の範囲であると一層の効果が得られ
た。
【００１３】以上の範囲で接続された場合、Ｆ２にはそ
の磁化モーメントＭ２と第一の磁性体Ｆ１の磁化モーメ
ントＭ１との相対角θに応じたバイアスがかかる。その
バイアスＶdは、最大値をＶmとしたときに、Ｖd＝Ｖm×
ＣＯＳθで決められる。そのため出力Ｖdが外部磁場に
対して変化するためには、θが外部磁場により変化する
必要がある。
の磁化モーメントＭ２と第一の磁性体Ｆ１の磁化モーメ
ントＭ１との相対角θに応じたバイアスがかかる。その
バイアスＶdは、最大値をＶmとしたときに、Ｖd＝Ｖm×
ＣＯＳθで決められる。そのため出力Ｖdが外部磁場に
対して変化するためには、θが外部磁場により変化する
必要がある。
【００１４】磁化モーメントの相対角が外部磁場に応じ
て変化するためには、それぞれの磁化モーメントの、被
測定磁場が零の時の向きが異なっている、あるいは一方
が固定された状態である必要があった。そのための方法
として、一方の磁性体に保磁力の高い物を用いて、実質
的に磁化が固定された状態にする、或いは、形状異方性
や、キュリー温度の違う材料を用いて異なる向きに誘導
異方性を付けるなどが必要である。
て変化するためには、それぞれの磁化モーメントの、被
測定磁場が零の時の向きが異なっている、あるいは一方
が固定された状態である必要があった。そのための方法
として、一方の磁性体に保磁力の高い物を用いて、実質
的に磁化が固定された状態にする、或いは、形状異方性
や、キュリー温度の違う材料を用いて異なる向きに誘導
異方性を付けるなどが必要である。
【００１５】スピン偏極誘起部にＦ１１、Ｆ１２の二つ
の磁性体を、前述の電流回路で非磁性体Ｎを介して接続
する、すなわち、一方の磁性体から電子を導入しなが
ら、他方で引き出すようにすると、スピン偏極が誘起さ
れる領域がそれぞれの界面からδsになるため、トータ
ルのスピン偏極領域を増やすことができる。
の磁性体を、前述の電流回路で非磁性体Ｎを介して接続
する、すなわち、一方の磁性体から電子を導入しなが
ら、他方で引き出すようにすると、スピン偏極が誘起さ
れる領域がそれぞれの界面からδsになるため、トータ
ルのスピン偏極領域を増やすことができる。
【００１６】なお、以上の説明で界面から導入されるス
ピンの偏極方向は、その界面での磁化モーメントの向き
によって決まるため、効率よくスピン偏極を導入するた
めには、磁性体は界面領域で実質的に単磁区である必要
があった。
ピンの偏極方向は、その界面での磁化モーメントの向き
によって決まるため、効率よくスピン偏極を導入するた
めには、磁性体は界面領域で実質的に単磁区である必要
があった。
【００１７】本発明の構成を実現しようとするとき、実
質板状の試料を積層した構造にすると、薄膜の作製法と
して、真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法など、パター
ン形成法として選択エッチング、選択デポジションな
ど、従来公知のプロセス技術を用いて、順次薄膜を積層
できるため、容易に作製する事ができる。
質板状の試料を積層した構造にすると、薄膜の作製法と
して、真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法など、パター
ン形成法として選択エッチング、選択デポジションな
ど、従来公知のプロセス技術を用いて、順次薄膜を積層
できるため、容易に作製する事ができる。
【００１８】特にこのような構成の場合、磁性体を面内
磁化膜にすると、容易に作製出来、かつ磁場の面内成分
に対する感度を上げる事ができる。
磁化膜にすると、容易に作製出来、かつ磁場の面内成分
に対する感度を上げる事ができる。
【００１９】また、垂直磁化膜を用いると、面内磁場の
直交する２成分間に対する感度のバランスが取りやすく
なる。
直交する２成分間に対する感度のバランスが取りやすく
なる。
【００２０】読み取りヘッドとして用いる際には、従来
公知の磁気抵抗変化型のヘッド構成を応用して用いる事
ができる。
公知の磁気抵抗変化型のヘッド構成を応用して用いる事
ができる。
【００２１】むろん本特許はここまでの説明に用いた具
体例のみに限定されない。 （実施例１）以下、本発明の実施例の一つについて説明
する。
体例のみに限定されない。 （実施例１）以下、本発明の実施例の一つについて説明
する。
【００２２】厚さ１００μmのパーマロイ（抵抗率０．
１６μΩ・ｍ）の薄板上に、白金を蒸着法で厚さｔ
（０．５nm≦ｔ≦３００μm）成膜したあと、１×１．
２cm2の短冊状に切断した。片側１×０．６cm2をメタル
マスクで覆い、さらに白金１００μmをスパッタ法で成
膜した。続いて、マスクの位置を変え、残り半分に、パ
ーマロイを１００μmスパッタ法で成膜した。次に、サ
ンプル長手方向の縁をエッチングし、白金の端子を露出
させた。これにより、サイズが０．８×１．２cm2と
０．８×０．６cm2の、パーマロイが長手方向が直交す
るように白金板を挟んだ構造物を作製した。試料の模式
図を図１に示す。
１６μΩ・ｍ）の薄板上に、白金を蒸着法で厚さｔ
（０．５nm≦ｔ≦３００μm）成膜したあと、１×１．
２cm2の短冊状に切断した。片側１×０．６cm2をメタル
マスクで覆い、さらに白金１００μmをスパッタ法で成
膜した。続いて、マスクの位置を変え、残り半分に、パ
ーマロイを１００μmスパッタ法で成膜した。次に、サ
ンプル長手方向の縁をエッチングし、白金の端子を露出
させた。これにより、サイズが０．８×１．２cm2と
０．８×０．６cm2の、パーマロイが長手方向が直交す
るように白金板を挟んだ構造物を作製した。試料の模式
図を図１に示す。
【００２３】白金の端子と最初のパーマロイとの間に１
００mVの電圧をかけ電流を流し、同時に、２番目のパー
マロイと隣接する白金の間の電圧を測定した。面内、か
つサンプル長手方向に５０Gaussから−５０Gaussの磁場
を掃引し、電圧の変動率△Ｖ／Ｖ0を調べた。△Ｖは５
０Gaussと−５０Gaussでの出力の差、Ｖ0はゼロ磁場で
の出力である。また、同様にして、パーマロイの代わり
にＭｎＺｎフェライト（抵抗率５０ｍΩ・ｍ）、ＣｏＮ
ｂＺｒＴｉ合金（抵抗率１００μΩ・ｍ）、ＣｏＦｅＭ
ｏＳｉＢ合金（抵抗率１．５μΩ・ｍ）を用いた試料を
作製し電圧を測定した。結果を（表１）にまとめる。
００mVの電圧をかけ電流を流し、同時に、２番目のパー
マロイと隣接する白金の間の電圧を測定した。面内、か
つサンプル長手方向に５０Gaussから−５０Gaussの磁場
を掃引し、電圧の変動率△Ｖ／Ｖ0を調べた。△Ｖは５
０Gaussと−５０Gaussでの出力の差、Ｖ0はゼロ磁場で
の出力である。また、同様にして、パーマロイの代わり
にＭｎＺｎフェライト（抵抗率５０ｍΩ・ｍ）、ＣｏＮ
ｂＺｒＴｉ合金（抵抗率１００μΩ・ｍ）、ＣｏＦｅＭ
ｏＳｉＢ合金（抵抗率１．５μΩ・ｍ）を用いた試料を
作製し電圧を測定した。結果を（表１）にまとめる。
【００２４】
【表１】
【００２５】このように、磁場の変動を検知するために
は、スピン偏極誘起部と検知部との距離は、１．０nmか
ら１．０mmの間である必要があった。特に５nmから１０
０μmの間で良い出力が得られた。また、スピン偏極誘
起部を構成する磁性体Ｆ１の抵抗率は１００μΩ・ｍ以
下、より好ましくは１．５μΩ・ｍ以下で良い出力が得
られた。
は、スピン偏極誘起部と検知部との距離は、１．０nmか
ら１．０mmの間である必要があった。特に５nmから１０
０μmの間で良い出力が得られた。また、スピン偏極誘
起部を構成する磁性体Ｆ１の抵抗率は１００μΩ・ｍ以
下、より好ましくは１．５μΩ・ｍ以下で良い出力が得
られた。
【００２６】なお、パーマロイをセンダスト、鉄コバル
ト合金に、白金を金、銀、銅、アルミニウムに変えても
同様の傾向の結果が得られた。
ト合金に、白金を金、銀、銅、アルミニウムに変えても
同様の傾向の結果が得られた。
【００２７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について説明する。
について説明する。
【００２８】サイズが０．５×２．０×５．０mmのＮｉ
ＦｅＣｏ合金の試料長手方向に磁場を印加しながらアニ
ールを行い、異方性をつけた。上記サンプル２本と、サ
イズ０．５×３．０×５．０mmのガラスを交互に、かつ
磁化が反平行になるように並べ、裏側を補強用のガラス
基板の上にシアノアクリレート系の接着剤を用いて接着
した後、表面に銀を０．０５mm蒸着した。更にその上に
サンプルの中心からＸmmの距離に０．３×１．５mmのパ
ーマロイをマスクを用いてスパッタ法で形成した。（−
２．５mm＜Ｘ＜２．５mm）試料の模式図を図２に示す。
ＦｅＣｏ合金の試料長手方向に磁場を印加しながらアニ
ールを行い、異方性をつけた。上記サンプル２本と、サ
イズ０．５×３．０×５．０mmのガラスを交互に、かつ
磁化が反平行になるように並べ、裏側を補強用のガラス
基板の上にシアノアクリレート系の接着剤を用いて接着
した後、表面に銀を０．０５mm蒸着した。更にその上に
サンプルの中心からＸmmの距離に０．３×１．５mmのパ
ーマロイをマスクを用いてスパッタ法で形成した。（−
２．５mm＜Ｘ＜２．５mm）試料の模式図を図２に示す。
【００２９】ＮｉＦｅＣｏ合金間に１００mVの電圧をか
け、電流を流した。パーマロイの中心と、そこから磁場
に垂直な方向に１．５mm離れた銀上の点との電位差を電
圧計を用いて測定した。試料Ｘ方向に５０Gaussから−
５０Gaussの磁場を掃引し、電圧の変動率△Ｖ／Ｖ0を調
べた。結果を（表２）にまとめる。
け、電流を流した。パーマロイの中心と、そこから磁場
に垂直な方向に１．５mm離れた銀上の点との電位差を電
圧計を用いて測定した。試料Ｘ方向に５０Gaussから−
５０Gaussの磁場を掃引し、電圧の変動率△Ｖ／Ｖ0を調
べた。結果を（表２）にまとめる。
【００３０】
【表２】
【００３１】サイズ０．５×２．０×５．０mmのガラス
基板を用いて同様に試料を作製し電圧を測定した。結果
を（表３）に示す。
基板を用いて同様に試料を作製し電圧を測定した。結果
を（表３）に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】サイズ０．５×２．０×５．０mmのガラス
基板と、一方のＮｉＦｅＣｏ合金の代わりに同サイズの
アルミを用いて同様の試料を作製し、電圧を測定した。
結果を（表４）に示す。
基板と、一方のＮｉＦｅＣｏ合金の代わりに同サイズの
アルミを用いて同様の試料を作製し、電圧を測定した。
結果を（表４）に示す。
【００３４】
【表４】
【００３５】このように磁場の変動を検知するためには
少なくとも一方の磁性体から１mm以内である必要があっ
た。また、スピン偏極誘起部の磁性体を二つにする事に
より、スピン偏極が誘起される領域が広がり、検知部を
付ける事が可能な位置を広げることが出来た。
少なくとも一方の磁性体から１mm以内である必要があっ
た。また、スピン偏極誘起部の磁性体を二つにする事に
より、スピン偏極が誘起される領域が広がり、検知部を
付ける事が可能な位置を広げることが出来た。
【００３６】なお、パーマロイをセンダスト、鉄コバル
ト合金に、銀を白金、金、銅、アルミニウムに、ＮｉＦ
ｅＣｏ合金を、ＦｅＡｌＮｉ合金に変えても同様の傾向
の結果が得られた。
ト合金に、銀を白金、金、銅、アルミニウムに、ＮｉＦ
ｅＣｏ合金を、ＦｅＡｌＮｉ合金に変えても同様の傾向
の結果が得られた。
【００３７】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について説明する。
について説明する。
【００３８】スパッタによる薄膜作製法と、金属マスク
を用いた選択的成膜法、ドライエッチングを用いた選択
的エッチング法を用い、磁気センサーを作製した。模式
図を図３に示す。
を用いた選択的成膜法、ドライエッチングを用いた選択
的エッチング法を用い、磁気センサーを作製した。模式
図を図３に示す。
【００３９】図３で、Ｆ１は約０．０５×０．４×２．
０mmのＮｉＦｅＣｏ合金、Ｆ２は約０．００２×０．０
２５×０．０４mmのパーマロイである。Ｎには約０．１
×１．５×２．２mmのアルミニウムを用いた。絶縁体と
しては約２０nmのＳｉＯ2を用いた。図の下から上の方
向に−５０〜５０Gaussの磁場を印加し、Ｎ−Ｆ１間に
１０mVの電圧をかけた時のＮ−Ｆ２間の電圧を出力Ｖd
とした。外部磁場が零の時の出力Ｖ0に対する比、△Ｖ
＝｜Ｖd／Ｖ0｜を（表５）に示す。
０mmのＮｉＦｅＣｏ合金、Ｆ２は約０．００２×０．０
２５×０．０４mmのパーマロイである。Ｎには約０．１
×１．５×２．２mmのアルミニウムを用いた。絶縁体と
しては約２０nmのＳｉＯ2を用いた。図の下から上の方
向に−５０〜５０Gaussの磁場を印加し、Ｎ−Ｆ１間に
１０mVの電圧をかけた時のＮ−Ｆ２間の電圧を出力Ｖd
とした。外部磁場が零の時の出力Ｖ0に対する比、△Ｖ
＝｜Ｖd／Ｖ0｜を（表５）に示す。
【００４０】
【表５】
【００４１】表から本発明の磁気センサーとしての効果
は明らかである。なお、パーマロイをセンダスト、鉄コ
バルト合金に、アルミニウムを白金、金、銀、銅に、Ｎ
ｉＦｅＣｏ合金を、ＦｅＡｌＮｉ合金に変えても同様の
傾向の結果が得られた。
は明らかである。なお、パーマロイをセンダスト、鉄コ
バルト合金に、アルミニウムを白金、金、銀、銅に、Ｎ
ｉＦｅＣｏ合金を、ＦｅＡｌＮｉ合金に変えても同様の
傾向の結果が得られた。
【００４２】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について説明する。
について説明する。
【００４３】スパッタによる薄膜作製法と、金属マスク
を用いた選択的成膜法、ドライエッチングを用いた選択
的エッチング法を用い、読み取りヘッドを作製した。模
式図を図４、５に示す。
を用いた選択的成膜法、ドライエッチングを用いた選択
的エッチング法を用い、読み取りヘッドを作製した。模
式図を図４、５に示す。
【００４４】図４で基板にはＡｌ2Ｏ3／ＴｉＣセラミク
スを、絶縁層としては２０nmのＡｌ 2Ｏ3を、非磁性導体
としてはアルミニウムを用いた。基板上にＦｅＡｌＮｉ
合金を２×５×２００μｍ形成し、ダイサーで所定の形
状に切断し、磁場中アニールを行い異方性を付けた後、
張り合わせる事により図の形状の基板を作製した。図中
Ｆ１１とＦ１２の磁化の向きは反平行になるようにし
た。また、Ｆ１１とＦ１２の間隔は約８μｍである。Ｎ
としては厚さ４μｍの白金、Ｆ２としては０．３×２×
１４μｍのパーマロイを用いた（素子１）。
スを、絶縁層としては２０nmのＡｌ 2Ｏ3を、非磁性導体
としてはアルミニウムを用いた。基板上にＦｅＡｌＮｉ
合金を２×５×２００μｍ形成し、ダイサーで所定の形
状に切断し、磁場中アニールを行い異方性を付けた後、
張り合わせる事により図の形状の基板を作製した。図中
Ｆ１１とＦ１２の磁化の向きは反平行になるようにし
た。また、Ｆ１１とＦ１２の間隔は約８μｍである。Ｎ
としては厚さ４μｍの白金、Ｆ２としては０．３×２×
１４μｍのパーマロイを用いた（素子１）。
【００４５】図５で基板にはＡｌ2Ｏ3／ＴｉＣセラミク
スを、シールド層としてはセンダストを、絶縁層として
は２０nmのＳｉＯ2を、出力端子、電圧印加端子、Ｎに
は厚さ２μｍの金を用いた。Ｆ２としては０．２５×５
×１４μｍのパーマロイ、Ｆ１としては２×５×２０μ
ｍのＦｅＡｌＮｉ合金を用い、Ｆ１とＦ２の間隔は約５
μｍとした。図の状態から更に絶縁層、シールド層を順
次積層し、回路が絶縁層、シールド層にくるまれるよう
にした。素子形成後、Ｆ１、Ｆ２の長手方向に磁場を印
加しながらアニールし、異方性を付けた（素子２）。
スを、シールド層としてはセンダストを、絶縁層として
は２０nmのＳｉＯ2を、出力端子、電圧印加端子、Ｎに
は厚さ２μｍの金を用いた。Ｆ２としては０．２５×５
×１４μｍのパーマロイ、Ｆ１としては２×５×２０μ
ｍのＦｅＡｌＮｉ合金を用い、Ｆ１とＦ２の間隔は約５
μｍとした。図の状態から更に絶縁層、シールド層を順
次積層し、回路が絶縁層、シールド層にくるまれるよう
にした。素子形成後、Ｆ１、Ｆ２の長手方向に磁場を印
加しながらアニールし、異方性を付けた（素子２）。
【００４６】出来た素子を、ギャップ幅０．２５μｍ、
トラック幅１４μｍの薄膜磁気ヘッドと組み合わせ、保
磁力１５００Ｏｅのハードディスクに対し、５ＭＨｚの
信号を記録し、次いで電圧印加端子に１００μＶ〜１０
ｍＶの電圧を印加し、記録した信号を再生した。その時
の再生出力電圧値Ｖp-p（ピーク・ツー・ピーク）を
（表６）にまとめる。
トラック幅１４μｍの薄膜磁気ヘッドと組み合わせ、保
磁力１５００Ｏｅのハードディスクに対し、５ＭＨｚの
信号を記録し、次いで電圧印加端子に１００μＶ〜１０
ｍＶの電圧を印加し、記録した信号を再生した。その時
の再生出力電圧値Ｖp-p（ピーク・ツー・ピーク）を
（表６）にまとめる。
【００４７】
【表６】
【００４８】表から明らかなように、出力値を印加電圧
により独立に変える事ができた。また、それにより、印
加電圧を充分（素子１に対しては500μＶ以上、素子２
に対しては1ｍＶ以上）かければ磁気読み取りヘッドと
して有効な出力が得られた。
により独立に変える事ができた。また、それにより、印
加電圧を充分（素子１に対しては500μＶ以上、素子２
に対しては1ｍＶ以上）かければ磁気読み取りヘッドと
して有効な出力が得られた。
【００４９】なお、パーマロイを、鉄コバルト合金に、
金をを白金、銀、銅、アルミニウムに、ＦｅＡｌＮｉ合
金を、ＮｉＦｅＣｏ合金に変えても同様の傾向の結果が
得られた。
金をを白金、銀、銅、アルミニウムに、ＦｅＡｌＮｉ合
金を、ＮｉＦｅＣｏ合金に変えても同様の傾向の結果が
得られた。
【００５０】
【発明の効果】今回、本発明において、１つ、もしくは
２つの磁性体と非磁性体を交互に連結し、直列に電流を
流すスピン偏極誘起部と、スピン偏極誘起部中の非磁性
体に接続された磁性体とそこに接続された検知器からな
る、スピン偏極検知部とを兼ね備えさせた構成を用いる
ことにより、素子の出力磁場に対する感度を独立な二つ
のパラメータで決めることができる、スピン偏極を用い
た新規な磁電変換素子を提供する事が可能になった。
２つの磁性体と非磁性体を交互に連結し、直列に電流を
流すスピン偏極誘起部と、スピン偏極誘起部中の非磁性
体に接続された磁性体とそこに接続された検知器からな
る、スピン偏極検知部とを兼ね備えさせた構成を用いる
ことにより、素子の出力磁場に対する感度を独立な二つ
のパラメータで決めることができる、スピン偏極を用い
た新規な磁電変換素子を提供する事が可能になった。
【図１】第１の実施例における磁電変換素子の模式図
【図２】第２の実施例における磁電変換素子の模式図
【図３】第３の実施例における磁気センサーの模式図
【図４】第４の実施例における磁気読み取りヘッドの模
式図
式図
【図５】第４の実施例における磁気読み取りヘッドの模
式図
式図
Ｆ１ スピン偏極誘起部を構成する磁性体 Ｆ２ スピン偏極検知部を構成する磁性体 Ｆ１１ スピン偏極誘起部を構成する磁性体 Ｆ１２ スピン偏極誘起部を構成する磁性体 Ｎ スピン偏極誘起部を構成する非磁性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 釘宮 公一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】磁性体Ｆ１と、Ｆ１に接続された非磁性体
Ｎと、駆動バイアスもしくは電流を印加する電場印加部
Ｖiとが直列な電流回路をなすスピン偏極誘起部、及
び、Ｎを介してＦ１に接続された少なくとも一つの磁性
体Ｆ２j(ｊ≧１）と、Ｆ２jに誘起されたバイアスもし
くは電流を検知する検知器Ｄ、からなるスピン偏極検知
部より構成され、Ｆ１の磁化モーメントＭ１とＦ２jの
磁化モーメントＭ２jがなす角θjのうち少なくとも一つ
が外部磁場に応じて変化し、かつ、Ｆ１とＦ２jのＮを
介した接続距離ｄNjが１nm以上１mm以下である磁電変換
素子。 - 【請求項２】磁性体Ｆ１１と、Ｆ１１に接続された非磁
性体Ｎと、Ｎを介してＦ１１に接続された磁性体Ｆ１２
と、駆動バイアスもしくは電流を印加する電場印加部Ｖ
iとが直列な電流回路をなすスピン偏極誘起部、及び、
Ｎを介してＦ１１、もしくはＦ１２に接続された少なく
とも一つの磁性体Ｆ２j(ｊ≧１）と、Ｆ２jに誘起され
たバイアスもしくは電流を検知する検知器Ｄ、からなる
スピン偏極検知部より構成され、Ｆ１１の磁化モーメン
トＭ１１とＦ２jの磁化モーメントＭ２jがなす角θ１
j、Ｆ１２の磁化モーメントＭ１２とＭ２jがなす角θ２
jのうち少なくとも一つが外部磁場に応じて変化し、か
つ、Ｆ１１とＦ２jのＮを介した接続距離ｄN1j、Ｆ１２
とＦ２jのＮを介した接続距離ｄN2jのうち少なくとも一
方が１nm以上１mm以下である磁電変換素子。 - 【請求項３】Ｆ１の抵抗率が１００μΩｍ以下である請
求項１記載の磁電変換素子。 - 【請求項４】Ｆ１１、Ｆ１２の抵抗率が１００μΩｍ以
下である請求項２記載の磁電変換素子。 - 【請求項５】少なくとも一つの磁化モーメントが実質的
に固定されている請求項１〜４のいずれかに記載の磁電
変換素子。 - 【請求項６】Ｆ１、Ｆ２j、Ｎが実質的に板状であり、
Ｆ１、Ｆ２jがＮを介して積層された構造を持つ請求項
１、３、５のいずれかに記載の磁電変換素子。 - 【請求項７】Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ２j、Ｎが実質的に板
状であり、Ｆ１１、Ｆ１２がＮを介して積層されてお
り、かつＦ２jがＦ１１もしくは、Ｆ１２に対して、１n
m以上１mm以下の距離で、Ｎの上に隣接して積層された
構造を持つ請求項２、４、５のいずれかに記載の磁電変
換素子。 - 【請求項８】請求項１〜７に記載の磁電変換素子を用い
た磁気センサ。 - 【請求項９】請求項１〜７に記載の磁電変換素子を用い
た磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7265207A JPH09106913A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 磁電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7265207A JPH09106913A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 磁電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09106913A true JPH09106913A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17414024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7265207A Pending JPH09106913A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 磁電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09106913A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003060211A (ja) * | 2001-06-06 | 2003-02-28 | Hokkaido Univ | スピンデバイス及びその製造方法 |
| US6700761B2 (en) | 2000-06-12 | 2004-03-02 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor |
| JP2006032570A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | スピンフィルタ及びスピン状態分離方法 |
| JP2006032569A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | スピンフィルタ及びスピン状態分離方法 |
-
1995
- 1995-10-13 JP JP7265207A patent/JPH09106913A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700761B2 (en) | 2000-06-12 | 2004-03-02 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor |
| JP2003060211A (ja) * | 2001-06-06 | 2003-02-28 | Hokkaido Univ | スピンデバイス及びその製造方法 |
| JP2006032570A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | スピンフィルタ及びスピン状態分離方法 |
| JP2006032569A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | スピンフィルタ及びスピン状態分離方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040615 |