JPH09121066A - 磁気抵抗効果素子及びメモリー素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子及びメモリー素子Info
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- JPH09121066A JPH09121066A JP7294409A JP29440995A JPH09121066A JP H09121066 A JPH09121066 A JP H09121066A JP 7294409 A JP7294409 A JP 7294409A JP 29440995 A JP29440995 A JP 29440995A JP H09121066 A JPH09121066 A JP H09121066A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小さな磁界で大きな磁気抵抗変化を示す磁気
抵抗効果素子及びこれを用いたメモリー素子を提供す
る。 【解決手段】 基板１の上に、バッファー層等を介して
励起光用の窓となる半導体膜２を設ける。半導体膜２の
上に半導体膜３を設け、半導体膜３の上に非磁性金属膜
（あるいは非磁性絶縁膜）４を設ける。非磁性金属膜
（あるいは非磁性絶縁膜）４の上に、磁化曲線の角型性
が良好な磁性膜５を設ける。基板１の下面に電極６を設
け、磁性膜５の上に電極７を設ける。窓用半導体膜２に
レーザー光を照射して半導体膜３中にスピン偏極した電
子を励起させ、磁性膜５の界面での電子の散乱が磁性膜
５の磁化方向と励起された電子のスピン偏極状態に依存
することを利用する。
抵抗効果素子及びこれを用いたメモリー素子を提供す
る。 【解決手段】 基板１の上に、バッファー層等を介して
励起光用の窓となる半導体膜２を設ける。半導体膜２の
上に半導体膜３を設け、半導体膜３の上に非磁性金属膜
（あるいは非磁性絶縁膜）４を設ける。非磁性金属膜
（あるいは非磁性絶縁膜）４の上に、磁化曲線の角型性
が良好な磁性膜５を設ける。基板１の下面に電極６を設
け、磁性膜５の上に電極７を設ける。窓用半導体膜２に
レーザー光を照射して半導体膜３中にスピン偏極した電
子を励起させ、磁性膜５の界面での電子の散乱が磁性膜
５の磁化方向と励起された電子のスピン偏極状態に依存
することを利用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドやセン
サー等の磁気抵抗効果素子及びこれを利用したメモリー
素子に関する。
サー等の磁気抵抗効果素子及びこれを利用したメモリー
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｃｒ、Ｒｕ等の金属非磁性薄膜を
介して反強磁性的に結合している［Ｆｅ／Ｃｒ］、［Ｃ
ｏ／Ｒｕ］人工格子膜が強磁場（１〜１０ｋＯｅ）で巨
大磁気抵抗効果を示すことが発見された（フィジカル
レヴュー レター ６１ 第２４７２項 （１９８８
年）； 同 ６４ 第２３０４項 （１９９０） （Ｐ
ｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏ
ｌ．６１， ｐ２４７２，１９８８； 同 Ｖｏｌ．６
４， ｐ２３０４，１９９０））。これらの膜は大きな
磁気抵抗変化を示すものの、この磁気抵抗効果を生じさ
せるのに必要な磁界が数ｋＯｅと大きく、実用上問題が
あった。また、Ｃｕからなる金属非磁性薄膜で分離さ
れ、磁気的結合をしていない保磁力の異なる磁性薄膜Ｎ
ｉ−ＦｅとＣｏを用いた［Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｃｏ］人
工格子膜でも巨大磁気抵抗効果が発見され、室温印加磁
界０．５ｋＯｅで磁気抵抗変化率が約８％のものが得ら
れている（ジャーナル オブ フィジカル ソサイアテ
ィー オブ ジャハ゜ン ５９第３０６１頁 （１９９
０年） （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＰｈｙｓｉｃａｌＳ
ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ Ｖｏｌ．５９， ｐ
３０６１， １９９０））。しかし、この場合でも、実
用上特性が十分ではなく、さらに小さな印加磁界でより
大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子の開発が要
望されていた。微小印加磁界で動作するものとしては、
反強磁性材料のＦｅ−ＭｎをＮｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｎｉ−
Ｆｅにつけたスピンバルブ型のものが提案されている
（ジャーナル オブ マグネティズム アンド マグネ
ティック マテリアルズ ９３ 第１０１頁 （１９９
１年） （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ
ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９
３，ｐ１０１，１９９１））。しかし、この場合には、
磁気抵抗変化率が２〜４％と小さくなるという問題点が
ある。
介して反強磁性的に結合している［Ｆｅ／Ｃｒ］、［Ｃ
ｏ／Ｒｕ］人工格子膜が強磁場（１〜１０ｋＯｅ）で巨
大磁気抵抗効果を示すことが発見された（フィジカル
レヴュー レター ６１ 第２４７２項 （１９８８
年）； 同 ６４ 第２３０４項 （１９９０） （Ｐ
ｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏ
ｌ．６１， ｐ２４７２，１９８８； 同 Ｖｏｌ．６
４， ｐ２３０４，１９９０））。これらの膜は大きな
磁気抵抗変化を示すものの、この磁気抵抗効果を生じさ
せるのに必要な磁界が数ｋＯｅと大きく、実用上問題が
あった。また、Ｃｕからなる金属非磁性薄膜で分離さ
れ、磁気的結合をしていない保磁力の異なる磁性薄膜Ｎ
ｉ−ＦｅとＣｏを用いた［Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｃｏ］人
工格子膜でも巨大磁気抵抗効果が発見され、室温印加磁
界０．５ｋＯｅで磁気抵抗変化率が約８％のものが得ら
れている（ジャーナル オブ フィジカル ソサイアテ
ィー オブ ジャハ゜ン ５９第３０６１頁 （１９９
０年） （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＰｈｙｓｉｃａｌＳ
ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ Ｖｏｌ．５９， ｐ
３０６１， １９９０））。しかし、この場合でも、実
用上特性が十分ではなく、さらに小さな印加磁界でより
大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子の開発が要
望されていた。微小印加磁界で動作するものとしては、
反強磁性材料のＦｅ−ＭｎをＮｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｎｉ−
Ｆｅにつけたスピンバルブ型のものが提案されている
（ジャーナル オブ マグネティズム アンド マグネ
ティック マテリアルズ ９３ 第１０１頁 （１９９
１年） （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ
ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９
３，ｐ１０１，１９９１））。しかし、この場合には、
磁気抵抗変化率が２〜４％と小さくなるという問題点が
ある。
【０００３】また、これらの人工格子磁気抵抗効果膜を
用いたメモリー素子が提案されている。その１つは保磁
力の異なる２種類の磁性層を用いたものであり（ジャパ
ニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
Ｌ４１５−４１７ １９９５ （Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ， Ｌ４１５−４１７ １９９５））、もう１つは上
記のスピンバルブ膜を用いたものである（１９９５ ダ
イジェスト オブ インターマグ′９５ ＡＰ−０３
１９９５ （Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｍａｇ′
９５ ＡＰ−０３ １９９５））。これらのメモリー素
子の場合にも、読み出し出力の改善上、より大きな磁気
抵抗変化を示すものが求められている。
用いたメモリー素子が提案されている。その１つは保磁
力の異なる２種類の磁性層を用いたものであり（ジャパ
ニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
Ｌ４１５−４１７ １９９５ （Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ， Ｌ４１５−４１７ １９９５））、もう１つは上
記のスピンバルブ膜を用いたものである（１９９５ ダ
イジェスト オブ インターマグ′９５ ＡＰ−０３
１９９５ （Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｍａｇ′
９５ ＡＰ−０３ １９９５））。これらのメモリー素
子の場合にも、読み出し出力の改善上、より大きな磁気
抵抗変化を示すものが求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の人工格子膜では、スピン偏極していない電子を用いる
ために磁性界面での散乱効率が悪く、理論上の磁気抵抗
変化率が得られていないのが現状である。
の人工格子膜では、スピン偏極していない電子を用いる
ために磁性界面での散乱効率が悪く、理論上の磁気抵抗
変化率が得られていないのが現状である。
【０００５】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するため、スピン偏極した電子を用いることにより、
小さな磁界で大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果素
子及び出力が大きなメモリー素子を提供することを目的
とする。
決するため、スピン偏極した電子を用いることにより、
小さな磁界で大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果素
子及び出力が大きなメモリー素子を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、偏向可能な光源
と、前記光源を用いた光励起により電子のスピン偏極が
可能な半導体部と、前記半導体部に接して設けられた磁
性膜部と、前記半導体部と前記磁性膜部のそれぞれに設
けられた電極部とを備えた構成を有するものである。こ
のように、本発明の磁気抵抗効果素子は、従来の磁性膜
を少なくとも２つ使用する人工格子磁気抵抗効果素子と
異なり、磁性膜を１つしか使用せず、光励起によってス
ピン偏極が生じた半導体部の電子が磁性膜の磁化状態に
よってその界面での磁気的散乱が大きく異なることを利
用したものである。
め、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、偏向可能な光源
と、前記光源を用いた光励起により電子のスピン偏極が
可能な半導体部と、前記半導体部に接して設けられた磁
性膜部と、前記半導体部と前記磁性膜部のそれぞれに設
けられた電極部とを備えた構成を有するものである。こ
のように、本発明の磁気抵抗効果素子は、従来の磁性膜
を少なくとも２つ使用する人工格子磁気抵抗効果素子と
異なり、磁性膜を１つしか使用せず、光励起によってス
ピン偏極が生じた半導体部の電子が磁性膜の磁化状態に
よってその界面での磁気的散乱が大きく異なることを利
用したものである。
【０００７】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成においては、半導体部が格子定数の異なる２種類の半
導体からなるのが好ましい。また、前記本発明の磁気抵
抗効果素子の構成においては、磁性膜部と半導体部との
間に非磁性金属膜が設けられているのが好ましい。ま
た、この場合には、非磁性金属膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕ
から選ばれる少なくとも１つであるのが好ましい。ま
た、この場合には、非磁性金属膜が２種類の非磁性金属
膜からなるのが好ましい。この場合にはさらに、２種類
の非磁性金属膜のうち半導体部に接する側の膜がＣｓで
形成され、磁性膜部に接する側の膜がＣｕ、Ａｇ及びＡ
ｕから選ばれる少なくとも１つで形成されているのが好
ましい。また、この場合には、非磁性金属膜の膜厚が１
００ｎｍ以下であるのが好ましい。
成においては、半導体部が格子定数の異なる２種類の半
導体からなるのが好ましい。また、前記本発明の磁気抵
抗効果素子の構成においては、磁性膜部と半導体部との
間に非磁性金属膜が設けられているのが好ましい。ま
た、この場合には、非磁性金属膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕ
から選ばれる少なくとも１つであるのが好ましい。ま
た、この場合には、非磁性金属膜が２種類の非磁性金属
膜からなるのが好ましい。この場合にはさらに、２種類
の非磁性金属膜のうち半導体部に接する側の膜がＣｓで
形成され、磁性膜部に接する側の膜がＣｕ、Ａｇ及びＡ
ｕから選ばれる少なくとも１つで形成されているのが好
ましい。また、この場合には、非磁性金属膜の膜厚が１
００ｎｍ以下であるのが好ましい。
【０００８】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成においては、磁性膜部と半導体部との間に非磁性絶縁
膜が設けられているのが好ましい。また、この場合に
は、非磁性絶縁膜が半導体部と類似の結晶構造を有する
のが好ましい。
成においては、磁性膜部と半導体部との間に非磁性絶縁
膜が設けられているのが好ましい。また、この場合に
は、非磁性絶縁膜が半導体部と類似の結晶構造を有する
のが好ましい。
【０００９】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成においては、磁性膜部は、ＮｉXＣｏY ＦｅZ を主成
分とし、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０〜
０．４、Ｚ＝０〜０．３の範囲の強磁性膜であるのが好
ましい。
成においては、磁性膜部は、ＮｉXＣｏY ＦｅZ を主成
分とし、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０〜
０．４、Ｚ＝０〜０．３の範囲の強磁性膜であるのが好
ましい。
【００１０】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成においては、磁性膜部は、ＮｉX´ＣｏY´ＦｅZ´を
主成分とし、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、Ｙ′＝
０．２〜０．９５、Ｚ＝０〜０．５の範囲の強磁性膜で
あるのが好ましい。
成においては、磁性膜部は、ＮｉX´ＣｏY´ＦｅZ´を
主成分とし、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、Ｙ′＝
０．２〜０．９５、Ｚ＝０〜０．５の範囲の強磁性膜で
あるのが好ましい。
【００１１】また、本発明に係るメモリー素子は、偏向
可能な光源と、前記光源を用いた光励起により電子のス
ピン偏極が可能な半導体部と、前記半導体部に接して設
けられた角型の磁化曲線を有する磁性膜部と、前記半導
体部と前記磁性膜部のそれぞれに接して設けられた情報
読み出し用導体線部と、前記磁性膜部の近傍に絶縁膜を
介して設けられた情報記録用導体線部とを備えた構成を
有するものである。このように、本発明のメモリー素子
は、磁性膜に磁化曲線の角型性の良好なものを用い、そ
の主構成要素として、磁性膜部と半導体部に接続された
情報読み出し用導体線と、この磁性膜部の近傍に絶縁膜
を介して設けられた情報記録用導体線とを有している。
可能な光源と、前記光源を用いた光励起により電子のス
ピン偏極が可能な半導体部と、前記半導体部に接して設
けられた角型の磁化曲線を有する磁性膜部と、前記半導
体部と前記磁性膜部のそれぞれに接して設けられた情報
読み出し用導体線部と、前記磁性膜部の近傍に絶縁膜を
介して設けられた情報記録用導体線部とを備えた構成を
有するものである。このように、本発明のメモリー素子
は、磁性膜に磁化曲線の角型性の良好なものを用い、そ
の主構成要素として、磁性膜部と半導体部に接続された
情報読み出し用導体線と、この磁性膜部の近傍に絶縁膜
を介して設けられた情報記録用導体線とを有している。
【００１２】また、前記本発明のメモリー素子の構成に
おいては、半導体部が格子定数の異なる２種類の半導体
からなるのが好ましい。また、前記本発明のメモリー素
子の構成においては、磁性膜部と半導体部との間に非磁
性金属膜が設けられているのが好ましい。また、この場
合には、非磁性金属膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから選ばれ
る少なくとも１つであるのが好ましい。また、この場合
には、非磁性金属膜が２種類の非磁性金属膜からなるの
が好ましい。この場合にはさらに、２種類の非磁性金属
膜のうち半導体部に接する側の膜がＣｓで形成され、磁
性膜部に接する側の膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから選ばれ
る少なくとも１つで形成されているのが好ましい。ま
た、この場合には、非磁性金属膜の膜厚が１００ｎｍ以
下であるのが好ましい。
おいては、半導体部が格子定数の異なる２種類の半導体
からなるのが好ましい。また、前記本発明のメモリー素
子の構成においては、磁性膜部と半導体部との間に非磁
性金属膜が設けられているのが好ましい。また、この場
合には、非磁性金属膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから選ばれ
る少なくとも１つであるのが好ましい。また、この場合
には、非磁性金属膜が２種類の非磁性金属膜からなるの
が好ましい。この場合にはさらに、２種類の非磁性金属
膜のうち半導体部に接する側の膜がＣｓで形成され、磁
性膜部に接する側の膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから選ばれ
る少なくとも１つで形成されているのが好ましい。ま
た、この場合には、非磁性金属膜の膜厚が１００ｎｍ以
下であるのが好ましい。
【００１３】また、前記本発明のメモリー素子の構成に
おいては、磁性膜部と半導体部との間に非磁性絶縁膜が
設けられているのが好ましい。また、この場合には、非
磁性絶縁膜が半導体部と類似の結晶構造を有するのが好
ましい。
おいては、磁性膜部と半導体部との間に非磁性絶縁膜が
設けられているのが好ましい。また、この場合には、非
磁性絶縁膜が半導体部と類似の結晶構造を有するのが好
ましい。
【００１４】また、前記本発明のメモリー素子の構成に
おいては、磁性膜部は、ＮｉX Ｃｏ Y ＦｅZ を主成分と
し、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０〜０．
４、Ｚ＝０〜０．３の範囲の強磁性膜であるのが好まし
い。
おいては、磁性膜部は、ＮｉX Ｃｏ Y ＦｅZ を主成分と
し、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０〜０．
４、Ｚ＝０〜０．３の範囲の強磁性膜であるのが好まし
い。
【００１５】また、前記本発明のメモリー素子の構成に
おいては、磁性膜部は、ＮｉX´ＣｏY´ＦｅZ´を主成
分とし、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、Ｙ′＝０．２
〜０．９５、Ｚ＝０〜０．５の範囲の強磁性膜であるの
が好ましい。
おいては、磁性膜部は、ＮｉX´ＣｏY´ＦｅZ´を主成
分とし、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、Ｙ′＝０．２
〜０．９５、Ｚ＝０〜０．５の範囲の強磁性膜であるの
が好ましい。
【００１６】また、前記本発明のメモリー素子の構成に
おいては、情報記録用導体線部が直交する２本の導体線
からなり、前記２本の導体線を流れる電流によって生じ
る合成磁界の方向が、磁性膜部の磁化容易軸方向とほぼ
同じ方向に設定されているのが好ましい。
おいては、情報記録用導体線部が直交する２本の導体線
からなり、前記２本の導体線を流れる電流によって生じ
る合成磁界の方向が、磁性膜部の磁化容易軸方向とほぼ
同じ方向に設定されているのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】前記本発明の磁気抵抗効果素子の
構成によれば、偏向可能な光源と、前記光源を用いた光
励起により電子のスピン偏極が可能な半導体部と、前記
半導体部に接して設けられた磁性膜部と、前記半導体部
と前記磁性膜部のそれぞれに設けられた電極部とを備え
ていることにより、以下のような作用を奏することがで
きる。すなわち、半導体レーザー等の偏向可能な光源を
用いて半導体部に励起されたスピン偏極した電子は、半
導体部と磁性膜部のそれぞれに設けられた電極部に電界
を印加することにより、磁性膜部側の電極に向かって流
れ、磁性膜部との界面で磁気的散乱を受ける。このと
き、磁性膜部の磁化状態によってスピン偏極した電子の
散乱確率が大きく異なる。従って、励起された電子のス
ピンをアップ状態かダウン状態にしておけば、磁性膜部
に印加された検知すべき磁界によって磁性膜の磁化状態
が変化して、磁性膜界面での偏極電子の散乱確率が変化
する。これにより、半導体部と磁性膜部に設けられた電
極間の磁気抵抗変化が生じるので、磁界変化を検知する
ことができる。
構成によれば、偏向可能な光源と、前記光源を用いた光
励起により電子のスピン偏極が可能な半導体部と、前記
半導体部に接して設けられた磁性膜部と、前記半導体部
と前記磁性膜部のそれぞれに設けられた電極部とを備え
ていることにより、以下のような作用を奏することがで
きる。すなわち、半導体レーザー等の偏向可能な光源を
用いて半導体部に励起されたスピン偏極した電子は、半
導体部と磁性膜部のそれぞれに設けられた電極部に電界
を印加することにより、磁性膜部側の電極に向かって流
れ、磁性膜部との界面で磁気的散乱を受ける。このと
き、磁性膜部の磁化状態によってスピン偏極した電子の
散乱確率が大きく異なる。従って、励起された電子のス
ピンをアップ状態かダウン状態にしておけば、磁性膜部
に印加された検知すべき磁界によって磁性膜の磁化状態
が変化して、磁性膜界面での偏極電子の散乱確率が変化
する。これにより、半導体部と磁性膜部に設けられた電
極間の磁気抵抗変化が生じるので、磁界変化を検知する
ことができる。
【００１８】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成において、半導体部が格子定数の異なる２種類の半導
体からなるという好ましい例によれば、これによる応力
によってバンドの縮退がさらに解け、より大きな偏極率
を有する電子を光励起することが可能となる。
成において、半導体部が格子定数の異なる２種類の半導
体からなるという好ましい例によれば、これによる応力
によってバンドの縮退がさらに解け、より大きな偏極率
を有する電子を光励起することが可能となる。
【００１９】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成において、磁性膜部と半導体部との間に非磁性金属膜
が設けられているという好ましい例によれば、磁性膜部
と半導体部の界面での反応が防止され、良好な界面が得
られる。そして、このような良好な界面とすることによ
り、界面での電子の磁気的散乱が高められる。また、こ
の場合、非磁性金属膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから選ばれ
る少なくとも１つであるという好ましい例によれば、磁
性膜部／非磁性金属膜の平坦で明確な界面が容易に得ら
れる。特に、非磁性金属膜としてＣｕを用いれば、大き
な磁気抵抗変化率が実現される。また、この場合、非磁
性金属膜が２種類の非磁性金属膜からなるという好まし
い例によれば、磁性膜部から磁性膜部へ電子をスムーズ
に移動させることができる。この場合さらに、２種類の
非磁性金属膜のうち半導体部に接する側の膜がＣｓで形
成され、磁性膜部に接する側の膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕ
から選ばれる少なくとも１つで形成されているという好
ましい例によれば、半導体部から磁性膜部へ電子を容易
に移動させることができる。また、この場合、非磁性金
属膜の膜厚が１００ｎｍ以下であるという好ましい例に
よれば、電子がスピン状態のメモリーを失うことがな
い。
成において、磁性膜部と半導体部との間に非磁性金属膜
が設けられているという好ましい例によれば、磁性膜部
と半導体部の界面での反応が防止され、良好な界面が得
られる。そして、このような良好な界面とすることによ
り、界面での電子の磁気的散乱が高められる。また、こ
の場合、非磁性金属膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから選ばれ
る少なくとも１つであるという好ましい例によれば、磁
性膜部／非磁性金属膜の平坦で明確な界面が容易に得ら
れる。特に、非磁性金属膜としてＣｕを用いれば、大き
な磁気抵抗変化率が実現される。また、この場合、非磁
性金属膜が２種類の非磁性金属膜からなるという好まし
い例によれば、磁性膜部から磁性膜部へ電子をスムーズ
に移動させることができる。この場合さらに、２種類の
非磁性金属膜のうち半導体部に接する側の膜がＣｓで形
成され、磁性膜部に接する側の膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕ
から選ばれる少なくとも１つで形成されているという好
ましい例によれば、半導体部から磁性膜部へ電子を容易
に移動させることができる。また、この場合、非磁性金
属膜の膜厚が１００ｎｍ以下であるという好ましい例に
よれば、電子がスピン状態のメモリーを失うことがな
い。
【００２０】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成において、磁性膜部と半導体部との間に非磁性絶縁膜
が設けられているという好ましい例によれば、磁性膜部
と半導体部の界面での反応が防止され、良好な界面が得
られる。そして、このような良好な界面とすることによ
り、界面での電子の磁気的散乱が高められる。また、こ
の場合、非磁性絶縁膜が半導体部と類似の結晶構造を有
するという好ましい例によれば、半導体部上に非磁性絶
縁膜をエピタキシャル成長させることが可能で、電子の
トンネル効果を効率良く生かすことができる。このよう
な非磁性絶縁膜は、半導体部の組成を少し変化させてバ
ンドギャップを広くすることによって得られる。
成において、磁性膜部と半導体部との間に非磁性絶縁膜
が設けられているという好ましい例によれば、磁性膜部
と半導体部の界面での反応が防止され、良好な界面が得
られる。そして、このような良好な界面とすることによ
り、界面での電子の磁気的散乱が高められる。また、こ
の場合、非磁性絶縁膜が半導体部と類似の結晶構造を有
するという好ましい例によれば、半導体部上に非磁性絶
縁膜をエピタキシャル成長させることが可能で、電子の
トンネル効果を効率良く生かすことができる。このよう
な非磁性絶縁膜は、半導体部の組成を少し変化させてバ
ンドギャップを広くすることによって得られる。
【００２１】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成において、磁性膜部は、ＮｉX ＣｏY ＦｅZ を主成分
とし、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０〜０．
４、Ｚ＝０〜０．３の範囲の強磁性膜であるという好ま
しい例によれば、磁気抵抗変化が生じやすく、弱磁界で
容易に磁化反転する磁性膜部が得られる。
成において、磁性膜部は、ＮｉX ＣｏY ＦｅZ を主成分
とし、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０〜０．
４、Ｚ＝０〜０．３の範囲の強磁性膜であるという好ま
しい例によれば、磁気抵抗変化が生じやすく、弱磁界で
容易に磁化反転する磁性膜部が得られる。
【００２２】また、前記本発明の磁気抵抗効果素子の構
成において、磁性膜部は、ＮｉX´ＣｏY´ＦｅZ´を主
成分とし、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、Ｙ′＝０．
２〜０．９５、Ｚ＝０〜０．５の範囲の強磁性膜である
という好ましい例によれば、さらに大きな磁気抵抗変化
率が実現される。
成において、磁性膜部は、ＮｉX´ＣｏY´ＦｅZ´を主
成分とし、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、Ｙ′＝０．
２〜０．９５、Ｚ＝０〜０．５の範囲の強磁性膜である
という好ましい例によれば、さらに大きな磁気抵抗変化
率が実現される。
【００２３】また、前記本発明のメモリー素子の構成に
よれば、偏向可能な光源と、前記光源を用いた光励起に
より電子のスピン偏極が可能な半導体部と、前記半導体
部に接して設けられた角型の磁化曲線を有する磁性膜部
と、前記半導体部と前記磁性膜部のそれぞれに接して設
けられた情報読み出し用導体線部と、前記磁性膜部の近
傍に絶縁膜を介して設けられた情報記録用導体線部とを
備えていることにより、以下のような作用を奏すること
ができる。すなわち、情報記録用導体線部に電流を流
し、磁性膜部の保磁力以上の磁界を発生させて磁性膜部
を磁化することにより、磁性膜部に情報を記録すること
ができる。磁性膜部の磁化曲線の角型性が良好な場合に
は、その保磁力以下の磁界では磁化反転せず、記録され
た情報が保持される。また、光励起によってアップ状態
かダウン状態の一方にスピン偏極した電子を半導体部に
発生させ、情報が記録された磁性膜部の磁化状態によっ
て半導体部と磁性膜部に設けられた電極間の抵抗が異な
ることを利用して情報の読み出しを行うことができる。
また、上記の情報記録用導体線部に変化する微小電流を
入力し、これによって発生する磁界を用いて磁性膜部の
磁化状態を変化させ、半導体部と磁性体部のいずれかに
負荷を接続して出力部を設ければ、増幅素子として機能
させることもできる。但し、線形性の良好な増幅素子を
得るためには、情報記録用導体線部によって発生される
磁界方向を磁性膜部の困難軸方向に一致させるのが望ま
しい。
よれば、偏向可能な光源と、前記光源を用いた光励起に
より電子のスピン偏極が可能な半導体部と、前記半導体
部に接して設けられた角型の磁化曲線を有する磁性膜部
と、前記半導体部と前記磁性膜部のそれぞれに接して設
けられた情報読み出し用導体線部と、前記磁性膜部の近
傍に絶縁膜を介して設けられた情報記録用導体線部とを
備えていることにより、以下のような作用を奏すること
ができる。すなわち、情報記録用導体線部に電流を流
し、磁性膜部の保磁力以上の磁界を発生させて磁性膜部
を磁化することにより、磁性膜部に情報を記録すること
ができる。磁性膜部の磁化曲線の角型性が良好な場合に
は、その保磁力以下の磁界では磁化反転せず、記録され
た情報が保持される。また、光励起によってアップ状態
かダウン状態の一方にスピン偏極した電子を半導体部に
発生させ、情報が記録された磁性膜部の磁化状態によっ
て半導体部と磁性膜部に設けられた電極間の抵抗が異な
ることを利用して情報の読み出しを行うことができる。
また、上記の情報記録用導体線部に変化する微小電流を
入力し、これによって発生する磁界を用いて磁性膜部の
磁化状態を変化させ、半導体部と磁性体部のいずれかに
負荷を接続して出力部を設ければ、増幅素子として機能
させることもできる。但し、線形性の良好な増幅素子を
得るためには、情報記録用導体線部によって発生される
磁界方向を磁性膜部の困難軸方向に一致させるのが望ま
しい。
【００２４】また、前記本発明のメモリー素子の構成に
おいて、情報記録用導体線部が直交する２本の導体線か
らなり、前記２本の導体線を流れる電流によって生じる
合成磁界の方向が、磁性膜部の磁化容易軸方向とほぼ同
じ方向に設定されているという好ましい例によれば、多
ビットのメモリー素子が実現される。
おいて、情報記録用導体線部が直交する２本の導体線か
らなり、前記２本の導体線を流れる電流によって生じる
合成磁界の方向が、磁性膜部の磁化容易軸方向とほぼ同
じ方向に設定されているという好ましい例によれば、多
ビットのメモリー素子が実現される。
【００２５】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図１は本発明に係る磁気抵抗効果素子の一
実施例を示す概略断面図である。図１に示すように、基
板１の上には、バッファー層等を介して励起光用の窓と
なる半導体膜２が設けられている。半導体膜２の上には
半導体膜３が設けられており、半導体膜３の上には非磁
性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４が設けられてい
る。非磁性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４の上に
は、磁化曲線の角型性が良好な磁性膜５が設けられてい
る。基板１の下面には電極６が設けられており、磁性膜
５の上には電極７が設けられている。レーザー光は窓用
半導体膜２を通り、この窓用半導体膜２の上に設けられ
た半導体膜３に照射される。これにより、半導体膜３内
にスピン偏極した電子が光励起される。基板１側と磁性
膜５側に設けられた電極６、７に電界を印加すると、こ
のスピン偏極した電子は半導体膜３から中間に設けられ
た非磁性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４を通り磁性
膜５に向かって流れ、磁性膜５との界面で磁気的散乱を
受ける。このとき、磁性膜５の磁化状態によってスピン
偏極した電子の散乱確率が大きく異なる。従って、励起
された電子のスピンをアップ状態かダウン状態にしてお
けば、磁性膜５に印加された検知すべき磁界によって磁
性膜５の磁化状態が変化し、磁性膜５の界面での偏極電
子の散乱確率が変化する。これにより、基板１と磁性膜
５に設けられた電極６、７間で磁気抵抗変化が生じるの
で、磁界変化を検知することができる。尚、場合によっ
ては、非磁性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４は設け
なくてもよい。このように磁気抵抗効果素子として用い
る場合には、外部磁界で磁性膜５の磁化状態を変化させ
ることによって素子を動作させることができる。
に説明する。図１は本発明に係る磁気抵抗効果素子の一
実施例を示す概略断面図である。図１に示すように、基
板１の上には、バッファー層等を介して励起光用の窓と
なる半導体膜２が設けられている。半導体膜２の上には
半導体膜３が設けられており、半導体膜３の上には非磁
性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４が設けられてい
る。非磁性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４の上に
は、磁化曲線の角型性が良好な磁性膜５が設けられてい
る。基板１の下面には電極６が設けられており、磁性膜
５の上には電極７が設けられている。レーザー光は窓用
半導体膜２を通り、この窓用半導体膜２の上に設けられ
た半導体膜３に照射される。これにより、半導体膜３内
にスピン偏極した電子が光励起される。基板１側と磁性
膜５側に設けられた電極６、７に電界を印加すると、こ
のスピン偏極した電子は半導体膜３から中間に設けられ
た非磁性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４を通り磁性
膜５に向かって流れ、磁性膜５との界面で磁気的散乱を
受ける。このとき、磁性膜５の磁化状態によってスピン
偏極した電子の散乱確率が大きく異なる。従って、励起
された電子のスピンをアップ状態かダウン状態にしてお
けば、磁性膜５に印加された検知すべき磁界によって磁
性膜５の磁化状態が変化し、磁性膜５の界面での偏極電
子の散乱確率が変化する。これにより、基板１と磁性膜
５に設けられた電極６、７間で磁気抵抗変化が生じるの
で、磁界変化を検知することができる。尚、場合によっ
ては、非磁性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜）４は設け
なくてもよい。このように磁気抵抗効果素子として用い
る場合には、外部磁界で磁性膜５の磁化状態を変化させ
ることによって素子を動作させることができる。
【００２６】図２は本発明に係るメモリー素子の一実施
例を示す概略断面図である。図２に示すように、磁性膜
５の近傍には、電気絶縁部９を介して情報記録用の導体
線８が設けられている。尚、他の構成は上記した磁気抵
抗効果素子の構成（図１）と同じであるため、同じ部材
には同一符号を付してその説明は省略する。この場合、
電極６から電極７に至る経路によって情報読み出し用導
体線部が構成されている。このようなメモリー素子とし
て用いる場合には、磁性膜５の近傍に設けられた導体線
８に電流を流し、磁性膜５の保磁力以上の磁界を発生さ
せて磁性膜５をある方向に磁化する。これにより、磁性
膜５に情報が記録される。磁性膜５の磁化曲線の角型性
が良好な場合には、その保磁力以下の磁界では磁化反転
せず、記録された情報が保持される。また、光励起によ
って例えば常にアップ状態にスピン偏極した電子のみを
発生させ、情報が記録された磁性膜５の磁化方向に依存
して磁性膜５の界面でこの電子が散乱され易いか否か
（すなわち、抵抗が高いか低いか）で情報の読み出しを
行うことができる。
例を示す概略断面図である。図２に示すように、磁性膜
５の近傍には、電気絶縁部９を介して情報記録用の導体
線８が設けられている。尚、他の構成は上記した磁気抵
抗効果素子の構成（図１）と同じであるため、同じ部材
には同一符号を付してその説明は省略する。この場合、
電極６から電極７に至る経路によって情報読み出し用導
体線部が構成されている。このようなメモリー素子とし
て用いる場合には、磁性膜５の近傍に設けられた導体線
８に電流を流し、磁性膜５の保磁力以上の磁界を発生さ
せて磁性膜５をある方向に磁化する。これにより、磁性
膜５に情報が記録される。磁性膜５の磁化曲線の角型性
が良好な場合には、その保磁力以下の磁界では磁化反転
せず、記録された情報が保持される。また、光励起によ
って例えば常にアップ状態にスピン偏極した電子のみを
発生させ、情報が記録された磁性膜５の磁化方向に依存
して磁性膜５の界面でこの電子が散乱され易いか否か
（すなわち、抵抗が高いか低いか）で情報の読み出しを
行うことができる。
【００２７】多ビットのメモリー素子を構成する場合に
は、図３に示すように、この素子（磁性膜５）をマトリ
ックス状に配置し、情報記録用の導体線８、８′を各素
子上で交差するように格子状にめぐらす。そして、導体
線８、８′を流れる電流によって生じる合成磁界の方向
を、磁性膜５の磁化容易軸方向とほぼ同じ方向に設定す
る。素子間を絶縁するには、Ｂ（ホウ素）、Ｈ（水
素）、Ｏ（酸素）等のイオンを注入すること等によって
素子間に絶縁部を設けてもよいし、ミリング、エッチン
グ等により半導体膜部を切って分離してもよい。
は、図３に示すように、この素子（磁性膜５）をマトリ
ックス状に配置し、情報記録用の導体線８、８′を各素
子上で交差するように格子状にめぐらす。そして、導体
線８、８′を流れる電流によって生じる合成磁界の方向
を、磁性膜５の磁化容易軸方向とほぼ同じ方向に設定す
る。素子間を絶縁するには、Ｂ（ホウ素）、Ｈ（水
素）、Ｏ（酸素）等のイオンを注入すること等によって
素子間に絶縁部を設けてもよいし、ミリング、エッチン
グ等により半導体膜部を切って分離してもよい。
【００２８】光励起によってスピン偏極した電子を発生
させるには、半導体レーザー等を光源として、半導体膜
３に、そのバンドギャップに対応する波長の光を照射す
ればよい。これにより、その際励起された電子がアップ
スピン（+1/2）状態になる確率とダウンスピン（-1/2）
状態になる確率の差異によりスピン偏極した電子が得ら
れる。具体的な例を挙げれば、ＧａＡｓの場合、Γ点の
Ｐバンドには４重に縮退したＰ3/2 と２重に縮退したＰ
1/2 があり、偏向したレーザー光を照射することによっ
て５０％の偏極率を有する電子を導電帯に励起すること
が可能である。また、ＧａＡｓＰ膜の上に、これとは格
子定数の異なるＧａＡｓ膜を形成したものを半導体膜３
として用いれば、これによる応力によってバンドの縮退
がさらに解け、より大きな偏極率を有する電子を光励起
することが可能となる。
させるには、半導体レーザー等を光源として、半導体膜
３に、そのバンドギャップに対応する波長の光を照射す
ればよい。これにより、その際励起された電子がアップ
スピン（+1/2）状態になる確率とダウンスピン（-1/2）
状態になる確率の差異によりスピン偏極した電子が得ら
れる。具体的な例を挙げれば、ＧａＡｓの場合、Γ点の
Ｐバンドには４重に縮退したＰ3/2 と２重に縮退したＰ
1/2 があり、偏向したレーザー光を照射することによっ
て５０％の偏極率を有する電子を導電帯に励起すること
が可能である。また、ＧａＡｓＰ膜の上に、これとは格
子定数の異なるＧａＡｓ膜を形成したものを半導体膜３
として用いれば、これによる応力によってバンドの縮退
がさらに解け、より大きな偏極率を有する電子を光励起
することが可能となる。
【００２９】磁性膜としては、磁気抵抗変化が生じやす
く、弱磁界で容易に磁化反転するＮｉX ＣｏY ＦｅZ を
主成分とし、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０
〜０．４、Ｚ＝０〜０．３のＮｉ−ｒｉｃｈの磁性膜が
望ましい。その代表的なものとしては、Ｎｉ0.8 Ｃｏ
0.15Ｆｅ0.05、Ｎｉ0.68Ｃｏ0.2 Ｆｅ0.12等がある。ま
た、これらよりやや動作磁界が大きくなるが、より大き
な磁気抵抗変化が得られるものとして、ＮｉX´ＣｏY´
ＦｅZ´を主成分し、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、
Ｙ′＝０．２〜０．９５、Ｚ′＝０〜０．５のＣｏ−ｒ
ｉｃｈの磁性膜がある。その代表的なものとしては、Ｃ
ｏ0.9 Ｆｅ0.1 、Ｃｏ0.7 Ｎｉ0.1 Ｆｅ0. 2 等がある。
く、弱磁界で容易に磁化反転するＮｉX ＣｏY ＦｅZ を
主成分とし、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０
〜０．４、Ｚ＝０〜０．３のＮｉ−ｒｉｃｈの磁性膜が
望ましい。その代表的なものとしては、Ｎｉ0.8 Ｃｏ
0.15Ｆｅ0.05、Ｎｉ0.68Ｃｏ0.2 Ｆｅ0.12等がある。ま
た、これらよりやや動作磁界が大きくなるが、より大き
な磁気抵抗変化が得られるものとして、ＮｉX´ＣｏY´
ＦｅZ´を主成分し、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、
Ｙ′＝０．２〜０．９５、Ｚ′＝０〜０．５のＣｏ−ｒ
ｉｃｈの磁性膜がある。その代表的なものとしては、Ｃ
ｏ0.9 Ｆｅ0.1 、Ｃｏ0.7 Ｎｉ0.1 Ｆｅ0. 2 等がある。
【００３０】半導体膜３の上に磁性膜５を直接形成する
と、場合によっては反応が生じたり、界面の綺麗なもの
が得られず、大きな磁気抵抗変化率を得ることができな
い場合がある。このような場合には、上記したように、
両者の界面に非磁性金属膜（あるいはトンネル効果をも
考慮した非磁性絶縁膜）４を挿入するのが望ましい。
と、場合によっては反応が生じたり、界面の綺麗なもの
が得られず、大きな磁気抵抗変化率を得ることができな
い場合がある。このような場合には、上記したように、
両者の界面に非磁性金属膜（あるいはトンネル効果をも
考慮した非磁性絶縁膜）４を挿入するのが望ましい。
【００３１】非磁性金属膜としては、磁性膜界面での反
応が少なく、固溶し難いものが望ましい。磁性膜／非磁
性金属膜の平坦で明確な界面を容易に得ることができる
ことから、非磁性金属膜としてはＣｕ、Ａｇ及びＡｕか
ら選ばれる少なくとも１つであるのが望ましく、特に大
きな磁気抵抗変化率を得るためにはＣｕが望ましい。こ
の非磁性金属膜の膜厚が１００ｎｍよりも厚くなると電
子がスピン状態のメモリーを失うので、非磁性金属膜の
膜厚は１００ｎｍ以下にするのが望ましい。
応が少なく、固溶し難いものが望ましい。磁性膜／非磁
性金属膜の平坦で明確な界面を容易に得ることができる
ことから、非磁性金属膜としてはＣｕ、Ａｇ及びＡｕか
ら選ばれる少なくとも１つであるのが望ましく、特に大
きな磁気抵抗変化率を得るためにはＣｕが望ましい。こ
の非磁性金属膜の膜厚が１００ｎｍよりも厚くなると電
子がスピン状態のメモリーを失うので、非磁性金属膜の
膜厚は１００ｎｍ以下にするのが望ましい。
【００３２】また、半導体膜３から磁性膜５へ電子を容
易に移動させるには、半導体膜側にＣｓ等の非磁性金属
膜を形成することが有効である。従って、非磁性金属膜
は、これらＣｓ等の膜を半導体膜３と接する側に設け、
上記したＣｕ等の膜を磁性膜５と接する側に設けた構成
としてもよい。
易に移動させるには、半導体膜側にＣｓ等の非磁性金属
膜を形成することが有効である。従って、非磁性金属膜
は、これらＣｓ等の膜を半導体膜３と接する側に設け、
上記したＣｕ等の膜を磁性膜５と接する側に設けた構成
としてもよい。
【００３３】非磁性絶縁膜を挿入する場合には、トンネ
ル効果を考慮すると、膜厚は少なくとも１０ｎｍ以下に
する必要がある。さらに、非磁性絶縁膜の組成として
は、半導体膜３とほぼ同じ組成で、かつ、バンドギャッ
プが大きく絶縁体として振る舞う膜が望ましい。
ル効果を考慮すると、膜厚は少なくとも１０ｎｍ以下に
する必要がある。さらに、非磁性絶縁膜の組成として
は、半導体膜３とほぼ同じ組成で、かつ、バンドギャッ
プが大きく絶縁体として振る舞う膜が望ましい。
【００３４】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を
さらに詳細に説明する。 〈第１の実施例〉分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用い
て、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して
厚さ約１μｍの窓用のＡｌＧａＡｓ膜を形成し、このＡ
ｌＧａＡｓ膜の上にスピン偏極電子発生用の厚さ約５０
ｎｍのＧａＡｓ膜を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜
の上に厚さ約５ｎｍのＣｕ膜と厚さ約５ｎｍのＮｉ0.7
Ｃｏ 0.2 Ｆｅ0.12磁性膜を形成し、基板側と磁性膜側に
それぞれ電極を設けて磁気抵抗効果素子を作製した。
さらに詳細に説明する。 〈第１の実施例〉分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用い
て、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して
厚さ約１μｍの窓用のＡｌＧａＡｓ膜を形成し、このＡ
ｌＧａＡｓ膜の上にスピン偏極電子発生用の厚さ約５０
ｎｍのＧａＡｓ膜を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜
の上に厚さ約５ｎｍのＣｕ膜と厚さ約５ｎｍのＮｉ0.7
Ｃｏ 0.2 Ｆｅ0.12磁性膜を形成し、基板側と磁性膜側に
それぞれ電極を設けて磁気抵抗効果素子を作製した。
【００３５】この素子に一方向に偏光した波長８３０ｎ
ｍの半導体レーザー光を照射した状態で、約２０Ｏｅの
磁界を印加してその磁化方向を反転させ、電極に電圧を
印加して素子の磁気抵抗変化を測定したところ、約３０
％の磁気抵抗変化率が得られた。
ｍの半導体レーザー光を照射した状態で、約２０Ｏｅの
磁界を印加してその磁化方向を反転させ、電極に電圧を
印加して素子の磁気抵抗変化を測定したところ、約３０
％の磁気抵抗変化率が得られた。
【００３６】〈第２の実施例〉上記第１の実施例と同様
に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用いて、ＧａＡｓ基板
上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して厚さ約２μｍの窓
用のＧａＡｓ0.75Ｐ0. 25膜を形成し、このＧａＡｓ0.75
Ｐ0.25膜の上にスピン偏極電子発生用の厚さ約１００ｎ
ｍのＧａＡｓ膜を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜の
上に厚さ約１０ｎｍのＣｕ膜と厚さ約５ｎｍのＣｏ0.7
Ｆｅ0.2 Ｎｉ0.1 磁性膜を形成し、基板側と磁性膜側に
それぞれ電極を設けて磁気抵抗効果素子を作製した。
に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用いて、ＧａＡｓ基板
上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して厚さ約２μｍの窓
用のＧａＡｓ0.75Ｐ0. 25膜を形成し、このＧａＡｓ0.75
Ｐ0.25膜の上にスピン偏極電子発生用の厚さ約１００ｎ
ｍのＧａＡｓ膜を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜の
上に厚さ約１０ｎｍのＣｕ膜と厚さ約５ｎｍのＣｏ0.7
Ｆｅ0.2 Ｎｉ0.1 磁性膜を形成し、基板側と磁性膜側に
それぞれ電極を設けて磁気抵抗効果素子を作製した。
【００３７】この素子に一方向に偏光した波長８３０ｎ
ｍの半導体レーザー光を照射した状態で、約５０Ｏｅの
磁界を印加してその磁化方向を反転させ、電極に電圧を
印加して素子の磁気抵抗変化を測定したところ、約５０
％の磁気抵抗変化率が得られた。
ｍの半導体レーザー光を照射した状態で、約５０Ｏｅの
磁界を印加してその磁化方向を反転させ、電極に電圧を
印加して素子の磁気抵抗変化を測定したところ、約５０
％の磁気抵抗変化率が得られた。
【００３８】〈第３の実施例〉上記第１の実施例と同様
に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用いて、ＧａＡｓ基板
上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して厚さ約２μｍの窓
用のＧａＡｓ0.75Ｐ0. 25膜を形成し、このＧａＡｓ0.75
Ｐ0.25膜の上にスピン偏極電子発生用の厚さ約１００ｎ
ｍのＧａＡｓ膜を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜の
上に厚さ約５ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ絶縁膜と厚さ
約５ｎｍのＣｏ0.7 Ｆｅ0.2 Ｎｉ0.1 磁性膜を形成し、
基板側と磁性膜側にそれぞれ電極を設けて磁気抵抗効果
素子を作製した。
に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用いて、ＧａＡｓ基板
上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して厚さ約２μｍの窓
用のＧａＡｓ0.75Ｐ0. 25膜を形成し、このＧａＡｓ0.75
Ｐ0.25膜の上にスピン偏極電子発生用の厚さ約１００ｎ
ｍのＧａＡｓ膜を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜の
上に厚さ約５ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ絶縁膜と厚さ
約５ｎｍのＣｏ0.7 Ｆｅ0.2 Ｎｉ0.1 磁性膜を形成し、
基板側と磁性膜側にそれぞれ電極を設けて磁気抵抗効果
素子を作製した。
【００３９】この素子に一方向に偏光した波長８３０ｎ
ｍの半導体レーザー光を照射した状態で、約５０Ｏｅの
磁界を印加してその磁化方向を反転させ、電極に電圧を
印加して素子の磁気抵抗変化を測定したところ、約７０
％の磁気抵抗変化率が得られた。
ｍの半導体レーザー光を照射した状態で、約５０Ｏｅの
磁界を印加してその磁化方向を反転させ、電極に電圧を
印加して素子の磁気抵抗変化を測定したところ、約７０
％の磁気抵抗変化率が得られた。
【００４０】〈第４の実施例〉上記第１の実施例と同様
に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用いて、ＧａＡｓ基板
上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して厚さ約１μｍの窓
用のＡｌＧａＡｓ膜を形成し、このＡｌＧａＡｓ膜の上
にスピン偏極電子発生用の厚さ約５０ｎｍのＧａＡｓ膜
を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜の上に厚さ約５ｎ
ｍのＣｕ膜と厚さ約５ｎｍのＮｉ0.7 Ｃｏ0.2 Ｆｅ0.12
磁性膜を形成し、基板側と磁性膜側にそれぞれ電極を設
けた。さらに、磁性膜近傍に絶縁膜を介してＡｕ導体線
を形成し、１ビットのメモリー素子を作製した。
に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を用いて、ＧａＡｓ基板
上にＧａＡｓ膜バッファー層を介して厚さ約１μｍの窓
用のＡｌＧａＡｓ膜を形成し、このＡｌＧａＡｓ膜の上
にスピン偏極電子発生用の厚さ約５０ｎｍのＧａＡｓ膜
を成膜した。さらに、このＧａＡｓ膜の上に厚さ約５ｎ
ｍのＣｕ膜と厚さ約５ｎｍのＮｉ0.7 Ｃｏ0.2 Ｆｅ0.12
磁性膜を形成し、基板側と磁性膜側にそれぞれ電極を設
けた。さらに、磁性膜近傍に絶縁膜を介してＡｕ導体線
を形成し、１ビットのメモリー素子を作製した。
【００４１】Ａｕ導体線に電流を流してこの素子の磁性
膜を一方向に磁化した後、この素子に一方向に偏光した
波長８３０ｎｍの半導体レーザー光を照射した状態で、
電極に電圧を印加して素子の磁気抵抗変化を測定したと
ころ、磁性膜の磁化方向によって大きな磁気抵抗変化が
生じる場合と生じない場合があることが分かった。この
ことは、この素子がメモリー素子として動作可能である
ことを示している。
膜を一方向に磁化した後、この素子に一方向に偏光した
波長８３０ｎｍの半導体レーザー光を照射した状態で、
電極に電圧を印加して素子の磁気抵抗変化を測定したと
ころ、磁性膜の磁化方向によって大きな磁気抵抗変化が
生じる場合と生じない場合があることが分かった。この
ことは、この素子がメモリー素子として動作可能である
ことを示している。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小さな磁界で大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果素
子及び固体メモリー素子が実現される。
小さな磁界で大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果素
子及び固体メモリー素子が実現される。
【図１】本発明に係る磁気抵抗効果素子の一実施例を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図２】本発明に係るメモリー素子の一実施例を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図３】本発明の多ビットのメモリー素子の一実施例を
示す概略平面図である。
示す概略平面図である。
１：基板 ２：窓用半導体膜 ３：半導体膜 ４：非磁性金属膜（あるいは非磁性絶縁膜） ５：磁性膜 ６、７：電極
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｆ 10/30 Ｈ０１Ｆ 10/30 Ｈ０１Ｌ 43/10 Ｈ０１Ｌ 43/10 C11-12 (72)発明者 入江 庸介 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 (13)
- 【請求項１】 偏向可能な光源と、前記光源を用いた光
励起により電子のスピン偏極が可能な半導体部と、前記
半導体部に接して設けられた磁性膜部と、前記半導体部
と前記磁性膜部のそれぞれに設けられた電極部とを備え
た磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 偏向可能な光源と、前記光源を用いた光
励起により電子のスピン偏極が可能な半導体部と、前記
半導体部に接して設けられた角型の磁化曲線を有する磁
性膜部と、前記半導体部と前記磁性膜部のそれぞれに接
して設けられた情報読み出し用導体線部と、前記磁性膜
部の近傍に絶縁膜を介して設けられた情報記録用導体線
部とを備えたメモリー素子。 - 【請求項３】 半導体部が格子定数の異なる２種類の半
導体からなる請求項１に記載の磁気抵抗効果素子又は請
求項２に記載のメモリー素子。 - 【請求項４】 磁性膜部と半導体部との間に非磁性金属
膜が設けられた請求項１もしくは３に記載の磁気抵抗効
果素子又は請求項２もしくは３に記載のメモリー素子。 - 【請求項５】 非磁性金属膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから
選ばれる少なくとも１つである請求項４に記載の磁気抵
抗効果素子又はメモリー素子。 - 【請求項６】 非磁性金属膜が２種類の非磁性金属膜か
らなる請求項４に記載の磁気抵抗効果素子又はメモリー
素子。 - 【請求項７】 ２種類の非磁性金属膜のうち半導体部に
接する側の膜がＣｓで形成され、磁性膜部に接する側の
膜がＣｕ、Ａｇ及びＡｕから選ばれる少なくとも１つで
形成されている請求項６に記載の磁気抵抗効果素子又は
メモリー素子。 - 【請求項８】 非磁性金属膜の膜厚が１００ｎｍ以下で
ある請求項４〜７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子
又はメモリー素子。 - 【請求項９】 磁性膜部と半導体部との間に非磁性絶縁
膜が設けられた請求項１もしくは３に記載の磁気抵抗効
果素子又は請求項２もしくは３に記載のメモリー素子。 - 【請求項１０】 非磁性絶縁膜が半導体部と類似の結晶
構造を有する請求項９に記載の磁気抵抗効果素子又はメ
モリー素子。 - 【請求項１１】 磁性膜部は、ＮｉX ＣｏY ＦｅZ を主
成分とし、原子組成比がＸ＝０．６〜０．９、Ｙ＝０〜
０．４、Ｚ＝０〜０．３の範囲の強磁性膜である請求項
１、３〜１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子又は
請求項２〜１０のいずれかに記載のメモリー素子。 - 【請求項１２】 磁性膜部は、ＮｉX´ＣｏY´ＦｅZ´
を主成分とし、原子組成比がＸ′＝０〜０．４、Ｙ′＝
０．２〜０．９５、Ｚ＝０〜０．５の範囲の強磁性膜で
ある請求項１、３〜１０のいずれかに記載の磁気抵抗効
果素子又は請求項２〜１０のいずれかに記載のメモリー
素子。 - 【請求項１３】 情報記録用導体線部が直交する２本の
導体線からなり、前記２本の導体線を流れる電流によっ
て生じる合成磁界の方向が、磁性膜部の磁化容易軸方向
とほぼ同じ方向に設定されている請求項２に記載のメモ
リー素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29440995A JP3207094B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-11-13 | 磁気抵抗効果素子及びメモリー素子 |
| US08/702,382 US5691936A (en) | 1995-08-21 | 1996-08-14 | Magnetoresistive element and memory element |
| KR1019960034422A KR100230064B1 (ko) | 1995-08-21 | 1996-08-20 | 자기저항효과 소자 및 메모리 소자 |
| EP96113285A EP0759619B1 (en) | 1995-08-21 | 1996-08-20 | Magnetoresistive element and memory element |
| DE69617833T DE69617833T2 (de) | 1995-08-21 | 1996-08-20 | Magnetoresistives Element und Speicherelement |
| CN96111903A CN1130693C (zh) | 1995-08-21 | 1996-08-21 | 磁电阻效应元件及存储元件 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-212165 | 1995-08-21 | ||
| JP21216595 | 1995-08-21 | ||
| JP29440995A JP3207094B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-11-13 | 磁気抵抗効果素子及びメモリー素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09121066A true JPH09121066A (ja) | 1997-05-06 |
| JP3207094B2 JP3207094B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=26519035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29440995A Expired - Fee Related JP3207094B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-11-13 | 磁気抵抗効果素子及びメモリー素子 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5691936A (ja) |
| EP (1) | EP0759619B1 (ja) |
| JP (1) | JP3207094B2 (ja) |
| KR (1) | KR100230064B1 (ja) |
| CN (1) | CN1130693C (ja) |
| DE (1) | DE69617833T2 (ja) |
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