JPH09270550A - Magnetoresistance effect element - Google Patents

Magnetoresistance effect element

Info

Publication number
JPH09270550A
JPH09270550A JP8077996A JP7799696A JPH09270550A JP H09270550 A JPH09270550 A JP H09270550A JP 8077996 A JP8077996 A JP 8077996A JP 7799696 A JP7799696 A JP 7799696A JP H09270550 A JPH09270550 A JP H09270550A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetoresistive effect
magnetic field
effect element
external magnetic
amr
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP8077996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Mizuguchi
徹也 水口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP8077996A priority Critical patent/JPH09270550A/en
Publication of JPH09270550A publication Critical patent/JPH09270550A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetoresistance effect element which enables free control of a magnetoresistance effect characteristic in response to changes in the external magnetic field. SOLUTION: A magnetoresistance effect element 1 includes a giant magnetoresistance effect element 2 exhibiting a giant magnetoresistance effect, an anisotropic magnetoresistance effect element 3 arranged to face the giant magnetoresistance effect element 2, and a bias conductor 4 arranged between the giant magnetoresistance effect element 2 and the anisotropic magnetoresistance effect element 3 and adapted for applying a predetermined bias magnetic field to the giant magnetoresistance effect element 2 and the anisotropic magnetoresistance effect element 3. In this magnetoresistance effect element 1, the bias magnetic field is applied in the opposite directions with respect to the giant magnetoresistance effect element 2 and the anisotropic magnetoresistance effect element 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド、地磁
気センサ等に好適な磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果素
子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect element which exhibits a magnetoresistive effect suitable for magnetic heads, geomagnetic sensors and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】Ni−Fe等の磁性体を利用した異方性
磁気抵抗効果素子(以下、AMR素子と称す。)を用い
た異方性磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下、AMRヘッ
ドと称す。)は、一般にハードディスク等の磁気記録媒
体の記録再生装置に用いられ、磁気記録媒体に記録され
た信号磁界を検出する。
2. Description of the Related Art An anisotropic magnetoresistive effect magnetic head (hereinafter referred to as an AMR head) using an anisotropic magnetoresistive effect element (hereinafter referred to as an AMR element) using a magnetic material such as Ni-Fe. .) Is generally used in a recording / reproducing apparatus for a magnetic recording medium such as a hard disk, and detects a signal magnetic field recorded in the magnetic recording medium.

【0003】このAMR素子100は、一軸異方性を有
し、図9中矢印EAで示す方向に磁化容易軸をもち、外
部磁界がないとき、磁化が矢印EAの方向を向いてな
る。このAMR素子100は、外部磁界が印加される
と、その外部磁界の大きさ及び方向に応じて、磁化方向
Aが変化する。
This AMR element 100 has uniaxial anisotropy, has an easy axis of magnetization in the direction indicated by arrow EA in FIG. 9, and has magnetization oriented in the direction of arrow EA when there is no external magnetic field. When an external magnetic field is applied to this AMR element 100, the magnetization direction A changes according to the magnitude and direction of the external magnetic field.

【0004】そして、このAMR素子100では、外部
磁界を検出する際、図9中矢印Bで示すように、磁化容
易軸方向EAに対して略直角の方向に一定のセンス電流
が供給される。AMR素子100は、外部磁界が印加さ
れず、矢印Aと矢印EAとが平行な状態でセンス電流が
供給されると、センス電流に対する抵抗値が最小とな
る。AMR素子100は、外部磁界が印加されてその磁
化方向が変化すると、センス電流に対する抵抗値が変化
する。そして、AMR素子100は、外部磁界が印加さ
れることによって、その磁化方向がセンス電流に対して
平行な方向になったとき、センス電流に対する抵抗値が
最大となる。
When detecting the external magnetic field, the AMR element 100 supplies a constant sense current in a direction substantially perpendicular to the easy-axis direction EA, as indicated by an arrow B in FIG. When the external magnetic field is not applied to the AMR element 100 and the sense current is supplied in a state where the arrow A and the arrow EA are parallel to each other, the resistance value with respect to the sense current becomes minimum. In the AMR element 100, when an external magnetic field is applied and its magnetization direction changes, the resistance value with respect to the sense current changes. Then, the AMR element 100 has the maximum resistance value to the sense current when the magnetization direction thereof becomes parallel to the sense current by the application of the external magnetic field.

【0005】すなわち、AMR素子100は、図10に
示すような磁気抵抗効果曲線を示している。なお、図1
0において、横軸は、外部磁界の大きさを示し、縦軸
は、AMR素子100のセンス電流に対する抵抗値の大
きさを示す。
That is, the AMR element 100 exhibits a magnetoresistive effect curve as shown in FIG. FIG.
0, the horizontal axis represents the magnitude of the external magnetic field, and the vertical axis represents the magnitude of the resistance value of the AMR element 100 with respect to the sense current.

【0006】AMR素子100は、外部磁界によって上
述のようにセンス電流に対する抵抗値が変化する。そこ
で、AMR素子100は、外部磁界を検出する際、一定
のセンス電流を供給し、抵抗値の変化を電圧変化として
検出する。これによって、外部磁界は、AMR素子10
0によって検出されることになる。
In the AMR element 100, the resistance value with respect to the sense current changes as described above due to the external magnetic field. Therefore, when detecting the external magnetic field, the AMR element 100 supplies a constant sense current and detects a change in resistance value as a voltage change. As a result, the external magnetic field is applied to the AMR element 10
Will be detected by 0.

【0007】このとき、AMR素子100において、外
部磁界に応じて抵抗値が変化する起点を動作点とする また、AMR素子100には、通常、外部磁界を検出す
る際、所定のバイアス磁界が印加される。AMR素子1
00では、このバイアス磁界が印加されることによっ
て、図10に示す磁気抵抗効果曲線における線形性に優
れ且つ抵抗値の変化の大きい領域に、動作点が移動す
る。これにより、AMR素子100では、外部磁界を感
磁する際、外部磁界の変化に対してより線形性をもって
抵抗値が変化することになる。
At this time, in the AMR element 100, the operating point is the starting point where the resistance value changes in accordance with the external magnetic field. Further, the AMR element 100 is normally applied with a predetermined bias magnetic field when detecting the external magnetic field. To be done. AMR element 1
At 00, by applying this bias magnetic field, the operating point moves to a region where the magnetoresistance effect curve shown in FIG. 10 is excellent in linearity and has a large change in resistance value. As a result, in the AMR element 100, when the external magnetic field is sensed, the resistance value changes more linearly with respect to the change of the external magnetic field.

【0008】一方、近年、磁気記録媒体は、いわゆるマ
ルチメディアデータ等を記録するために大容量化が進め
られている。そして、磁気記録媒体は、この大容量化を
実現するために、記録の高密度化が図られている。
On the other hand, in recent years, the capacity of magnetic recording media has been increased in order to record so-called multimedia data and the like. The magnetic recording medium is designed for high density recording in order to realize this large capacity.

【0009】磁気記録媒体の記録の高密度化にともない
巨大磁気抵抗効果素子(以下、GMR素子と称す。)を
用いた巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドが提案されてお
り、注目を集めている。このGMR素子は、磁気記録媒
体からの微弱な磁界に対して磁気抵抗効果がAMR素子
よりも大きく変化するといった特徴を有しており、高密
度記録された磁気記録媒体を再生するに際して好適であ
る。
With the increase in recording density of magnetic recording media, a giant magnetoresistive effect magnetic head using a giant magnetoresistive effect element (hereinafter referred to as a GMR element) has been proposed and is attracting attention. This GMR element has a characteristic that the magnetoresistive effect changes more greatly than the AMR element with respect to a weak magnetic field from the magnetic recording medium, and is suitable for reproducing a magnetic recording medium recorded at high density. .

【0010】GMR素子101は、図11に示すよう
に、磁性層102と非磁性層103とが複数積層されて
構成されている。このGMR素子101は、非磁性層1
03を介して積層された隣合う磁性層102が反強磁性
結合して形成されている。したがって、GMR素子10
1では、図11中矢印Cで示すように、隣合う磁性層1
02の磁化方向が互いに正反対の方向を向いている。
As shown in FIG. 11, the GMR element 101 is constructed by laminating a plurality of magnetic layers 102 and nonmagnetic layers 103. This GMR element 101 includes a non-magnetic layer 1
Adjacent magnetic layers 102, which are laminated via 03, are formed by antiferromagnetic coupling. Therefore, the GMR element 10
1, the magnetic layers 1 adjacent to each other as indicated by an arrow C in FIG.
The magnetization directions of 02 are opposite to each other.

【0011】上述したように構成されたGMR素子10
1では、外部磁界が印加されることによって、隣合う磁
性層102の磁化方向が変化する。そして、このGMR
素子101は、外部磁界を検出するために、一定のセン
ス電流が供給される。
GMR element 10 constructed as described above
In No. 1, when the external magnetic field is applied, the magnetization directions of the adjacent magnetic layers 102 change. And this GMR
The element 101 is supplied with a constant sense current in order to detect an external magnetic field.

【0012】このGMR素子101では、隣合う磁性層
102の磁化方向が互いに正反対の方向に向いていると
き、センス電流に対する抵抗値が最大となる。また、G
MR素子101では、外部磁界が印加されて隣合う磁性
層102の磁化方向が変化すると、センス電流に対する
抵抗値が変化する。そして、GMR素子101では、外
部磁界が印加されて隣合う磁性層102の磁化方向が同
一の方向を向いているとき、センス電流に対する抵抗値
が最小となる。
In this GMR element 101, when the magnetization directions of the adjacent magnetic layers 102 are opposite to each other, the resistance value to the sense current becomes maximum. G
In the MR element 101, when an external magnetic field is applied and the magnetization directions of the adjacent magnetic layers 102 change, the resistance value with respect to the sense current changes. Then, in the GMR element 101, when an external magnetic field is applied and the magnetization directions of the adjacent magnetic layers 102 are oriented in the same direction, the resistance value with respect to the sense current becomes minimum.

【0013】すなわち、GMR素子101は、外部磁界
の大きさに対して、図12に示すような磁気抵抗効果曲
線を示す。なお、図12において、横軸は、外部磁界の
大きさを示し、縦軸は、GMR素子101のセンス電流
に対する抵抗値の大きさを示す。
That is, the GMR element 101 exhibits a magnetoresistive effect curve as shown in FIG. 12 with respect to the magnitude of the external magnetic field. In FIG. 12, the horizontal axis represents the magnitude of the external magnetic field, and the vertical axis represents the magnitude of the resistance value of the GMR element 101 with respect to the sense current.

【0014】GMR素子101は、外部磁界によって上
述のようにセンス電流に対する抵抗値が変化する。そこ
で、GMR素子101は、外部磁界を検出する際、一定
のセンス電流を供給し、抵抗値の変化を電圧変化として
示す。これによって、外部磁界は、GMR素子101に
よって検出されることになる。
In the GMR element 101, the resistance value with respect to the sense current changes as described above due to the external magnetic field. Therefore, the GMR element 101 supplies a constant sense current when detecting an external magnetic field, and indicates a change in resistance value as a voltage change. As a result, the external magnetic field is detected by the GMR element 101.

【0015】このとき、GMR素子101において、外
部磁界に応じて抵抗値が変化する起点を動作点とする。
At this time, in the GMR element 101, the starting point at which the resistance value changes according to the external magnetic field is the operating point.

【0016】また、GMR素子101には、通常、外部
磁界を検出する際、所定のバイアス磁界が印加される。
GMR素子101では、このバイアス磁界が印加される
ことによって、図12に示す磁気抵抗効果曲線における
線形性に優れ且つ抵抗値の変化の大きい領域に、動作点
が移動する。これにより、GMR素子101では、外部
磁界を感磁する際、外部磁界の変化に対してより線形性
をもって抵抗値が変化することになる。
A predetermined bias magnetic field is usually applied to the GMR element 101 when detecting an external magnetic field.
In the GMR element 101, by applying this bias magnetic field, the operating point moves to a region where the magnetoresistance effect curve shown in FIG. 12 has excellent linearity and a large change in resistance value. As a result, in the GMR element 101, when the external magnetic field is sensed, the resistance value changes more linearly with respect to the change in the external magnetic field.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、AM
R素子100及びGMR素子101においては、バイア
ス磁界を印加することによって、センス電流に対する抵
抗値が外部磁界の変化に対して線形性よく変化してい
た。
As described above, the AM
In the R element 100 and the GMR element 101, by applying the bias magnetic field, the resistance value with respect to the sense current was changed with good linearity with respect to the change of the external magnetic field.

【0018】しかしながら、AMR素子100及びGM
R素子101それぞれ単独では、動作点における磁界感
度、すなわち動作点における磁気抵抗効果曲線の傾きが
素子固有のものであった。したがって、AMR素子10
0及びGMR素子101では、外部磁界に応じた制御す
ることができないといった問題点があった。
However, the AMR element 100 and the GM
With each R element 101 alone, the magnetic field sensitivity at the operating point, that is, the slope of the magnetoresistive effect curve at the operating point was unique to the element. Therefore, the AMR element 10
0 and the GMR element 101 have a problem that they cannot be controlled according to the external magnetic field.

【0019】以上のことから、本発明は、外部磁界の種
類に応じて磁界感度等の磁気抵抗効果特性を自在に制御
することを可能とする磁気抵抗効果素子を提供すること
を目的に提案されたものである。
From the above, the present invention is proposed for the purpose of providing a magnetoresistive effect element capable of freely controlling magnetoresistive effect characteristics such as magnetic field sensitivity according to the type of external magnetic field. It is a thing.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】この目的を達成した本発
明に係る磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果を示す
巨大磁気抵抗効果素子と、この巨大磁気抵抗効果素子に
対向して配される異方性磁気抵抗効果素子と、巨大磁気
抵抗効果素子と異方性磁気抵抗効果素子との間に配さ
れ、巨大磁気抵抗効果素子と異方性磁気抵抗効果素子と
に対して所定のバイアス磁界を付与するバイアス導体と
を備える。
A magnetoresistive effect element according to the present invention which achieves this object is provided with a giant magnetoresistive effect element exhibiting a giant magnetoresistive effect and facing the giant magnetoresistive effect element. An anisotropic magnetoresistive effect element is arranged between the giant magnetoresistive effect element and the anisotropic magnetoresistive effect element, and a predetermined bias magnetic field is applied to the giant magnetoresistive effect element and the anisotropic magnetoresistive effect element. And a bias conductor for imparting.

【0021】以上のように構成された本発明に係る磁気
抵抗効果素子において、バイアス磁界は、巨大磁気抵抗
効果素子と異方性磁気抵抗効果素子とに対してそれぞれ
逆方向に印加されることとなる。このとき、磁気抵抗効
果素子全体の磁気抵抗効果は、バイアス磁界が印加され
た巨大磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果と異方性磁気抵
抗効果素子の磁気抵抗効果とを合成したものとなる。
In the magnetoresistive effect element according to the present invention configured as described above, the bias magnetic field is applied to the giant magnetoresistive effect element and the anisotropic magnetoresistive effect element in opposite directions. Become. At this time, the magnetoresistive effect of the entire magnetoresistive effect element is a combination of the magnetoresistive effect of the giant magnetoresistive effect element to which the bias magnetic field is applied and the magnetoresistive effect of the anisotropic magnetoresistive effect element.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる磁気抵抗効
果素子の具体的な実施の形態について図1乃至図8を参
照して詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific embodiments of the magnetoresistive effect element according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.

【0023】実施の形態として示す磁気抵抗効果素子1
(以下、MR素子1と称す。)は、図1及び図2に示す
ように、巨大磁気抵抗効果素子2(以下、GMR素子2
と称す。)と、異方性磁気抵抗効果素子3(以下、AM
R素子3と称す。)と、バイアス導体4とを有して構成
されている。このMR素子1は、GMR素子2とAMR
素子3との間にバイアス導体4が配されており、全体と
して3層構造を有している。そして、このMR素子1
は、GMR素子2とAMR素子3とが外部磁界に対する
感磁部となり、外部磁界を検出する。
Magnetoresistive effect element 1 shown as an embodiment
(Hereinafter referred to as MR element 1), as shown in FIGS. 1 and 2, a giant magnetoresistive effect element 2 (hereinafter referred to as GMR element 2).
Called. ) And an anisotropic magnetoresistive effect element 3 (hereinafter referred to as AM
It is called R element 3. ) And a bias conductor 4. This MR element 1 is composed of a GMR element 2 and an AMR
The bias conductor 4 is arranged between the element 3 and the element 3 and has a three-layer structure as a whole. And this MR element 1
The GMR element 2 and the AMR element 3 serve as a magnetically sensitive portion against an external magnetic field, and detect the external magnetic field.

【0024】GMR素子2は、外部磁界に対して、いわ
ゆる巨大磁気抵抗効果を示すものである。GMR素子2
は、略矩形に形成されており、その長手方向の一方端部
に電極5が配されている。また、GMR素子2は、長手
方向の他方端部が後述するAMR素子3と電気的に接続
されている。
The GMR element 2 exhibits a so-called giant magnetoresistive effect with respect to an external magnetic field. GMR element 2
Is formed in a substantially rectangular shape, and the electrode 5 is arranged at one end portion in the longitudinal direction thereof. The other end of the GMR element 2 in the longitudinal direction is electrically connected to the AMR element 3 described later.

【0025】このGMR素子2は、例えば複数の磁性層
と複数の非磁性層とを積層してなる、いわゆる超格子巨
大磁気抵抗効果素子である。このGMR素子2は、非磁
性層を介して磁性層が積層され、隣合う磁性層間に反強
磁性結合を形成している。これにより、磁性層は、その
磁化方向が隣合う磁性層の磁化方向に対して正反対の方
向となっている。
The GMR element 2 is, for example, a so-called superlattice giant magnetoresistive effect element formed by laminating a plurality of magnetic layers and a plurality of nonmagnetic layers. In this GMR element 2, magnetic layers are laminated with a non-magnetic layer interposed, and antiferromagnetic coupling is formed between adjacent magnetic layers. Thus, the magnetization direction of the magnetic layer is opposite to the magnetization direction of the adjacent magnetic layer.

【0026】GMR素子2の磁性層の磁化方向は、外部
磁界がないとき、上述したように、交互に逆方向とされ
ている。これに対して、GMR素子2では、外部磁界が
あるとき、この外部磁界の影響によって、複数の磁性層
の磁化方向が変化する。
The magnetization directions of the magnetic layers of the GMR element 2 are alternately set to opposite directions when there is no external magnetic field, as described above. On the other hand, in the GMR element 2, when there is an external magnetic field, the magnetization directions of the plurality of magnetic layers change due to the influence of the external magnetic field.

【0027】AMR素子3は、外部磁界に対して、いわ
ゆる異方性磁気抵抗効果を示すものである。AMR素子
3は、上述したGMR素子2と略同形の略矩形に形成さ
れており、GMR素子2と対向する位置に配されるとと
もにGMR素子2の長手方向とAMR素子3の長手方向
とが平行になるように配されている。また、AMR素子
3には、その長手方向の一方端部に電極6が配されてお
り、他方端部が上述したGMR素子2と電気的に接続さ
れている。
The AMR element 3 exhibits a so-called anisotropic magnetoresistive effect with respect to an external magnetic field. The AMR element 3 is formed in a substantially rectangular shape having substantially the same shape as the above-mentioned GMR element 2, is arranged at a position facing the GMR element 2, and the longitudinal direction of the GMR element 2 is parallel to the longitudinal direction of the AMR element 3. It is arranged to be. The AMR element 3 has an electrode 6 arranged at one end in the longitudinal direction thereof, and the other end thereof is electrically connected to the GMR element 2 described above.

【0028】このAMR素子3は、所定の方向を磁化容
易軸とする軟磁性体を有している。なお、AMR素子3
は、単層からなるものであってもよいし、下地層や磁化
安定化層等を備えた多層からなるものであってもよい。
This AMR element 3 has a soft magnetic material whose easy axis is a predetermined direction. The AMR element 3
May be composed of a single layer, or may be composed of multiple layers including an underlayer, a magnetization stabilizing layer, and the like.

【0029】AMR素子3は、外部磁界がないとき、軟
磁性体の磁化が上述した方向に向いている。これに対し
て、AMR素子3は、外部磁界があるとき、軟磁性体の
磁化方向が変化する。
In the AMR element 3, the magnetization of the soft magnetic material is oriented in the above-mentioned direction when there is no external magnetic field. On the other hand, in the AMR element 3, the magnetization direction of the soft magnetic material changes when an external magnetic field is applied.

【0030】バイアス導体4は、良導体からなり、上述
したGMR素子2とAMR素子3との間に、GMR素子
2及びAMR素子3の長手方向に対して垂直な方向に配
されている。このバイアス導体4は、図示しない電源か
ら電流が供給される。これにより、バイアス導体4は、
GMR素子2及びAMR素子3に対して、いわゆる右ネ
ジの法則に従ってバイアス磁界を印加する。
The bias conductor 4 is made of a good conductor and is arranged between the GMR element 2 and the AMR element 3 described above in a direction perpendicular to the longitudinal directions of the GMR element 2 and the AMR element 3. A current is supplied to the bias conductor 4 from a power source (not shown). As a result, the bias conductor 4 is
A bias magnetic field is applied to the GMR element 2 and the AMR element 3 according to the so-called right-handed screw law.

【0031】以上のように構成されたMR素子1では、
外部磁界がGMR素子2及びAMR素子3の長手方向に
印加され、GMR素子2及びAMR素子3が電気的に接
続された側から外部磁界を検出する。このとき、MR素
子1では、電気的に直列に接続されたGMR素子2とA
MR素子3とに対して、一定のセンス電流が供給され
る。
In the MR element 1 constructed as above,
An external magnetic field is applied in the longitudinal direction of the GMR element 2 and the AMR element 3, and the external magnetic field is detected from the side where the GMR element 2 and the AMR element 3 are electrically connected. At this time, in the MR element 1, the GMR element 2 and A which are electrically connected in series are connected.
A constant sense current is supplied to the MR element 3.

【0032】GMR素子2は、上述したように外部磁界
がなく、隣合う磁性層の磁化方向が互いに正反対の方向
を向いているとき、非磁性層を介して隣合う磁性層間を
移動する電子が電子散乱を受ける。したがって、GMR
素子2では、センス電流に対する抵抗値が最大となる。
As described above, in the GMR element 2, when there is no external magnetic field and the magnetization directions of the adjacent magnetic layers are opposite to each other, electrons moving between the adjacent magnetic layers through the non-magnetic layer are generated. Subject to electron scattering. Therefore, GMR
The element 2 has the maximum resistance value with respect to the sense current.

【0033】一方、GMR素子2は、外部磁界が印加さ
れているときは、上述した磁性層の磁化方向が変化す
る。GMR素子2では、磁性層の磁化方向が上述のよう
に変化すると、非磁性層を介して流れるセンス電流の電
子散乱が減少する。これにより、GMR素子2では、セ
ンス電流に対する抵抗値が減少する。そして、GMR素
子2は、外部磁界の影響により、隣合う磁性層の磁化方
向が同一の方向を向いたとき、電子散乱がほぼ起こらな
い。これにより、GMR素子2は、センス電流に対する
抵抗値が最小となる。
On the other hand, in the GMR element 2, when the external magnetic field is applied, the magnetization direction of the above-mentioned magnetic layer changes. In the GMR element 2, when the magnetization direction of the magnetic layer changes as described above, electron scattering of the sense current flowing through the nonmagnetic layer decreases. As a result, in the GMR element 2, the resistance value with respect to the sense current decreases. In the GMR element 2, when the magnetization directions of the adjacent magnetic layers face the same direction due to the influence of the external magnetic field, electron scattering hardly occurs. As a result, the GMR element 2 has a minimum resistance value with respect to the sense current.

【0034】上述したようなセンス電流に対するGMR
素子の抵抗値と外部磁界との関係は、図3に示すような
上に凸の磁気抵抗効果曲線を示している。なお、図3に
示す特性図は、横軸が外部磁界の大きさを示し、縦軸が
センス電流に対する抵抗値の大きさを示している。
GMR for sense current as described above
The relationship between the resistance value of the element and the external magnetic field shows an upwardly convex magnetoresistive effect curve as shown in FIG. In the characteristic diagram shown in FIG. 3, the horizontal axis represents the magnitude of the external magnetic field and the vertical axis represents the magnitude of the resistance value with respect to the sense current.

【0035】AMR素子3では、上述したように軟磁性
体の磁化方向が長手方向に対して垂直の方向に磁化され
ている。このAMR素子3において、センス電流は、軟
磁性体の磁化容易軸方向に対して垂直の方向に供給され
ることになる。したがって、AMR素子3は、外部磁界
がないとき、センス電流が供給される方向と軟磁性体の
磁化方向とが垂直に交わるようになる。このとき、AM
R素子3では、センス電流に対する抵抗値が最小とな
る。
In the AMR element 3, as described above, the soft magnetic material is magnetized in the direction perpendicular to the longitudinal direction. In the AMR element 3, the sense current is supplied in the direction perpendicular to the easy axis of magnetization of the soft magnetic material. Therefore, in the AMR element 3, when there is no external magnetic field, the direction in which the sense current is supplied and the magnetization direction of the soft magnetic material intersect perpendicularly. At this time, AM
In the R element 3, the resistance value to the sense current becomes the minimum.

【0036】また、AMR素子3では、外部磁界の影響
によって、その軟磁性体の磁化方向が外部磁界の磁化方
向と平行となるように変化される。このとき、AMR素
子3では、センス電流に対する抵抗値が増大する。そし
て、AMR素子で3は、外部磁界の影響により、軟磁性
体の磁化方向とセンス電流が供給される方向とが平行に
なると、センス電流に対する抵抗値が最大となる。
Further, in the AMR element 3, the magnetization direction of the soft magnetic material is changed so as to be parallel to the magnetization direction of the external magnetic field due to the influence of the external magnetic field. At this time, in the AMR element 3, the resistance value with respect to the sense current increases. Then, in the AMR element 3, when the magnetization direction of the soft magnetic body and the direction in which the sense current is supplied are parallel to each other due to the influence of the external magnetic field, the resistance value with respect to the sense current becomes maximum.

【0037】上述したようなAMR素子3のセンス電流
に対する抵抗値と外部磁界との関係は、図4に示すよう
に、下に凸の磁気抵抗効果曲線を示している。なお、図
4に示す特性図は、横軸が外部磁界の大きさを示し、縦
軸がセンス電流に対する抵抗値の大きさを示すものであ
る。
As shown in FIG. 4, the relationship between the resistance value of the AMR element 3 with respect to the sense current and the external magnetic field exhibits a downwardly convex magnetoresistive effect curve. In the characteristic diagram shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the magnitude of the external magnetic field and the vertical axis represents the magnitude of the resistance value with respect to the sense current.

【0038】一方、バイアス導体4は、所定の電流が供
給されると、図2中矢印Hb1及びHb2で示すように、
GMR素子2AMR素子3とに対して互いに逆方向にバ
イアス磁界を発生する。このバイアス磁界は、GMR素
子2及びAMR素子3が外部磁界を検出する際の動作点
を移動することにより、動作点をより線形性の良い点に
移動することができる。GMR素子2は、このバイアス
磁界(Hb1)が印加されることにより、図5に示すよ
うに、磁気抵抗効果曲線が移動する。これに対して、A
MR素子3は、GMR素子2に対して逆方向のバイアス
磁界(Hb2)が印加されるために、図6に示すように
その磁気抵抗効果曲線が移動する。
On the other hand, when a predetermined current is supplied to the bias conductor 4, as shown by arrows Hb 1 and Hb 2 in FIG.
Bias magnetic fields are generated in the opposite directions to the GMR element 2 and the AMR element 3. This bias magnetic field can move the operating point to a point having better linearity by moving the operating point when the GMR element 2 and the AMR element 3 detect the external magnetic field. When the bias magnetic field (Hb 1 ) is applied to the GMR element 2, the magnetoresistive effect curve moves as shown in FIG. In contrast, A
Since the reverse bias magnetic field (Hb 2 ) is applied to the GMR element 2 in the MR element 3, the magnetoresistive effect curve moves as shown in FIG.

【0039】MR素子1は、外部磁界を検出する際、上
述したようにバイアス磁界が印加されたGMR素子2及
びAMR素子3に対して直列にセンス電流が供給される
ために、センス電流に対する素子全体の抵抗値がGMR
素子2の抵抗値とAMR素子3の抵抗値の和となる。す
なわち、MR素子1は、図7に実線Aで示すように、そ
の全体の磁気抵抗効果曲線が図7に点線Bで示すGMR
素子2の磁気抵抗効果曲線と図7に点線Cで示すAMR
素子3の磁気抵抗効果曲線との和となっている。
When detecting the external magnetic field, the MR element 1 supplies a sense current in series to the GMR element 2 and the AMR element 3 to which the bias magnetic field is applied as described above, so that the element for the sense current is supplied. Overall resistance is GMR
It is the sum of the resistance value of the element 2 and the resistance value of the AMR element 3. That is, as shown by the solid line A in FIG. 7, the MR element 1 has a GMR whose entire magnetoresistive effect curve is shown by the dotted line B in FIG.
Magnetoresistance effect curve of element 2 and AMR shown by dotted line C in FIG.
It is the sum of the magnetoresistive effect curve of the element 3.

【0040】また、MR素子1は、外部磁界の変化にと
もなって、抵抗値が変化する。MR素子1では、センス
電流が一定であるため、抵抗値が変化するとセンス電流
を供給する電圧が変化する。したがって、MR素子1で
は、外部磁界の変化をセンス電流の電圧変化として検出
することができる。
The resistance value of the MR element 1 changes with the change of the external magnetic field. In the MR element 1, since the sense current is constant, the voltage for supplying the sense current changes when the resistance value changes. Therefore, the MR element 1 can detect a change in the external magnetic field as a voltage change in the sense current.

【0041】上述したように、MR素子1は、GMR素
子2の抵抗値とAMR素子3の抵抗値との和がセンス電
流に対する全体としての抵抗値となる。
As described above, in the MR element 1, the sum of the resistance value of the GMR element 2 and the resistance value of the AMR element 3 becomes the total resistance value with respect to the sense current.

【0042】一方、MR素子1は、バイアス導体4に対
して供給する電流を変化させることによって、バイアス
磁界の大きさを変化させることができる。これにより、
MR素子1は、GMR素子2及びAMR素子3の磁気抵
抗効果曲線重ね合わせ量、つまり動作点での合成曲線の
傾きを自在に変化させることができる。すなわち、この
MR素子1では、外部磁界の大きさに応じて素子の磁界
感度を自在に設定することが可能である。
On the other hand, the MR element 1 can change the magnitude of the bias magnetic field by changing the current supplied to the bias conductor 4. This allows
The MR element 1 can freely change the overlapping amount of the magnetoresistive effect curves of the GMR element 2 and the AMR element 3, that is, the slope of the combined curve at the operating point. That is, in this MR element 1, the magnetic field sensitivity of the element can be freely set according to the magnitude of the external magnetic field.

【0043】上述した実施の形態にかかるMR素子1
は、GMR素子2とAMR素子3とを電気的に直列に接
続した。しかしながら、本発明にかかる実施の形態は、
このMR素子1に限定されるものでなく、図8に示すよ
うな磁気抵抗効果素子11(以下、MR素子11と称
す。)であってもよい。なお、本実施の形態にかかるM
R素子11において、上述したMR素子1と同一の部材
は、同一の符号を付することでその構成及び動作の詳細
な説明は省略する。
MR element 1 according to the above-described embodiment
Connected the GMR element 2 and the AMR element 3 electrically in series. However, the embodiment according to the present invention is
The MR element 1 is not limited to the MR element 1 and may be a magnetoresistive effect element 11 (hereinafter referred to as MR element 11) as shown in FIG. Note that M according to the present embodiment
In the R element 11, the same members as those of the MR element 1 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the configuration and operation thereof is omitted.

【0044】このMR素子11は、図8に示すように、
GMR素子2と、AMR素子3と、バイアス導体4とを
有して構成されている。このMR素子11は、GMR素
子2とAMR素子3との間にバイアス導体4が配されて
おり、全体として3層構造を有している。そして、この
MR素子1は、GMR素子2とAMR素子3とが外部磁
界に対する感磁部となり、外部磁界を検出する。
This MR element 11 has, as shown in FIG.
It has a GMR element 2, an AMR element 3, and a bias conductor 4. The MR element 11 has a bias conductor 4 arranged between the GMR element 2 and the AMR element 3, and has a three-layer structure as a whole. In the MR element 1, the GMR element 2 and the AMR element 3 serve as a magnetically sensitive portion against an external magnetic field and detect the external magnetic field.

【0045】このMR素子11では、GMR素子2の長
手方向の両端部とAMR素子3の長手方向の両端部とが
それぞれ電気的に接続されることによって、GMR素子
2とAMR素子3とが並列に接続されている。
In this MR element 11, both ends in the longitudinal direction of the GMR element 2 and both ends in the longitudinal direction of the AMR element 3 are electrically connected to each other, whereby the GMR element 2 and the AMR element 3 are arranged in parallel. It is connected to the.

【0046】以上のように構成されたMR素子11で
は、外部磁界を検出する際、バイアス導体に対して所定
の電流が供給される。これにより、GMR素子2及びA
MR素子3には、互いに逆方向のバイアス磁界が印加さ
れる。そして、GMR素子2及びAMR素子3では、動
作点がそれぞれ移動することによって、抵抗値が外部磁
界の変化に対してより線形性を有して変化する。
In the MR element 11 configured as described above, a predetermined current is supplied to the bias conductor when detecting the external magnetic field. Thereby, the GMR element 2 and the A
Bias magnetic fields in opposite directions are applied to the MR element 3. Then, in the GMR element 2 and the AMR element 3, the resistance value changes more linearly with respect to the change of the external magnetic field as the operating points move.

【0047】また、MR素子11は、センス電流がキル
ヒホフの第1法則に従ってGMR素子2及びAMR素子
3に対して供給される。これにより、MR素子11で
は、所定の外部磁界に対するGMR素子2の抵抗値をR
1とし、AMR素子3の抵抗値をR2とすると、その全体
の抵抗値が(R1×R2)/(R1+R2)となる。
In the MR element 11, the sense current is supplied to the GMR element 2 and the AMR element 3 according to Kirchhoff's first law. As a result, in the MR element 11, the resistance value of the GMR element 2 with respect to a predetermined external magnetic field becomes R
If the resistance value of the AMR element 3 is 1, and the resistance value of the AMR element 3 is R 2 , the total resistance value is (R 1 × R 2 ) / (R 1 + R 2 ).

【0048】一方、MR素子11は、バイアス導体4に
対して供給する電流を変化させることによって、バイア
ス磁界の大きさを変化させることができる。これによ
り、MR素子1は、GMR素子2及びAMR素子3の磁
気抵抗効果曲線重ね合わせ量、つまり動作点での合成曲
線の傾きを自在に変化させることができる。すなわち、
このMR素子1では、外部磁界の大きさに応じて素子の
磁界感度を自在に設定することが可能である。
On the other hand, the MR element 11 can change the magnitude of the bias magnetic field by changing the current supplied to the bias conductor 4. As a result, the MR element 1 can freely change the overlapping amount of the magnetoresistive effect curves of the GMR element 2 and the AMR element 3, that is, the inclination of the combined curve at the operating point. That is,
In this MR element 1, the magnetic field sensitivity of the element can be freely set according to the magnitude of the external magnetic field.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果素子と異方
性磁気抵抗効果素子に対して同一のバイアス磁界を印加
し、巨大磁気抵抗効果素子に抵抗値と異方性磁気抵抗効
果素子の抵抗値とで全体の抵抗値を検出することによっ
て、外部磁界に対して磁気抵抗効果特性を自在に制御す
ることができる。
As described in detail above, the magnetoresistive effect element according to the present invention applies the same bias magnetic field to the giant magnetoresistive effect element and the anisotropic magnetoresistive effect element, By detecting the total resistance value of the effect element with the resistance value of the anisotropic magnetoresistive effect element, the magnetoresistive effect characteristics can be freely controlled with respect to the external magnetic field.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる磁気抵抗効果素子の構成を示す
模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a magnetoresistive effect element according to the present invention.

【図2】同磁気抵抗効果素子を模式的に示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the magnetoresistive effect element.

【図3】巨大磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果曲線を示
す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve of a giant magnetoresistive effect element.

【図4】異方性磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果曲線を
示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve of an anisotropic magnetoresistive effect element.

【図5】バイアス磁界(Hb1)が印加された巨大磁気
抵抗効果素子の磁気抵抗効果曲線を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve of a giant magnetoresistive effect element to which a bias magnetic field (Hb 1 ) is applied.

【図6】バイアス磁界(Hb2)が印加された異方性磁
気抵抗効果素子の磁気抵抗効果曲線を示す特性図であ
る。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve of an anisotropic magnetoresistive effect element to which a bias magnetic field (Hb 2 ) is applied.

【図7】本発明にかかる磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効
果曲線を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve of the magnetoresistive effect element according to the present invention.

【図8】本発明にかかる他の磁気抵抗効果素子を模式的
に示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view schematically showing another magnetoresistive effect element according to the present invention.

【図9】従来の磁気抵抗効果素子である異方性磁気抵抗
効果素子の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of an anisotropic magnetoresistive effect element which is a conventional magnetoresistive effect element.

【図10】同異方性磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果曲
線を示す特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve of the anisotropic magnetoresistive effect element.

【図11】従来の磁気抵抗効果素子である巨大磁気抵抗
効果素子の斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of a giant magnetoresistive effect element which is a conventional magnetoresistive effect element.

【図12】同巨大磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果曲線
を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve of the giant magnetoresistive effect element.

【図13】図10に示す磁気抵抗効果曲線と図12に示
す磁気抵抗効果曲線とを合成した磁気抵抗効果曲線を示
す特性図である。
13 is a characteristic diagram showing a magnetoresistive effect curve obtained by combining the magnetoresistive effect curve shown in FIG. 10 and the magnetoresistive effect curve shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気抵抗効果素子(MR素子)、2 巨大磁気抵抗
効果素子(GMR素子)、3 異方性磁気抵抗効果素子
(AMR素子)、4 バイアス導体
1 magnetoresistive effect element (MR element), 2 giant magnetoresistive effect element (GMR element), 3 anisotropic magnetoresistive effect element (AMR element), 4 bias conductor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 巨大磁気抵抗効果を示す巨大磁気抵抗効
果素子と、 上記巨大磁気抵抗効果素子に対向して配される異方性磁
気抵抗効果素子と、 上記巨大磁気抵抗効果素子と上記異方性磁気抵抗効果素
子との間に配され、上記巨大磁気抵抗効果素子と上記異
方性磁気抵抗効果素子とに対して所定のバイアス磁界を
付与するバイアス導体と、 を備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
1. A giant magnetoresistive effect element exhibiting a giant magnetoresistive effect, an anisotropic magnetoresistive effect element arranged facing the giant magnetoresistive effect element, the giant magnetoresistive effect element and the anisotropic body. And a bias conductor disposed between the giant magnetoresistive effect element and the giant magnetoresistive effect element and applying a predetermined bias magnetic field to the anisotropic magnetoresistive effect element. Resistance effect element.
【請求項2】 上記磁気抵抗効果素子に対して供給され
るセンス電流の方向が、検出しようとする外部磁界に対
して略平行とされることを特徴とする請求項1記載の磁
気抵抗効果素子。
2. The magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein a direction of a sense current supplied to the magnetoresistive effect element is substantially parallel to an external magnetic field to be detected. .
【請求項3】 上記巨大磁気抵抗効果素子と上記異方性
磁気抵抗効果素子とは、電気的に直列に接続されること
を特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
3. The magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein the giant magnetoresistive effect element and the anisotropic magnetoresistive effect element are electrically connected in series.
【請求項4】 上記巨大磁気抵抗効果素子と上記異方性
磁気抵抗効果素子とは、電気的に並列に接続されること
を特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
4. The magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein the giant magnetoresistive effect element and the anisotropic magnetoresistive effect element are electrically connected in parallel.
JP8077996A 1996-03-29 1996-03-29 Magnetoresistance effect element Withdrawn JPH09270550A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8077996A JPH09270550A (en) 1996-03-29 1996-03-29 Magnetoresistance effect element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8077996A JPH09270550A (en) 1996-03-29 1996-03-29 Magnetoresistance effect element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09270550A true JPH09270550A (en) 1997-10-14

Family

ID=13649429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8077996A Withdrawn JPH09270550A (en) 1996-03-29 1996-03-29 Magnetoresistance effect element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09270550A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003110161A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Nec Tokin Corp Magnetic sensor
CN102073023A (en) * 2009-11-19 2011-05-25 Nxp股份有限公司 Magnetic field sensor
WO2013161219A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 株式会社デンソー Magnetic sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003110161A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Nec Tokin Corp Magnetic sensor
CN102073023A (en) * 2009-11-19 2011-05-25 Nxp股份有限公司 Magnetic field sensor
EP2330432A1 (en) 2009-11-19 2011-06-08 Nxp B.V. Magnetic field sensor
US8587299B2 (en) 2009-11-19 2013-11-19 Nxp B.V. Magnetic field sensor
WO2013161219A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 株式会社デンソー Magnetic sensor
JP2013242299A (en) * 2012-04-23 2013-12-05 Denso Corp Magnetic sensor
US20150042319A1 (en) * 2012-04-23 2015-02-12 Denso Corporation Magnetic sensor
US9664768B2 (en) 2012-04-23 2017-05-30 Denso Corporation Magnetic sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6243288B1 (en) Giant magnetoresistive sensor, thin-film read/write head and magnetic recording apparatus using the sensor
US6657823B2 (en) Differential detection read sensor, thin film head for perpendicular magnetic recording and perpendicular magnetic recording apparatus
US4751598A (en) Thin-film, cross-field, closed-flux, anisotropic electromagnetic field device
JPH10283615A (en) Magneto-resistive type converter
JPH11102508A (en) Thin film magnetic converter
US7046487B2 (en) Magnetoresistive effective element, thin film magnetic head, magnetic head device and magnetic recording/reproducing device
US7016160B2 (en) Differential CPP reader for perpendicular magnetic recording
US6765770B2 (en) Apparatus and method of making a stabilized MR/GMR spin valve read element using longitudinal ferromagnetic exchange interactions
US8270122B2 (en) Magnetic recording and reproducing device including a differential read head
JP2009158789A (en) Galvanomagnetic device and magnetic sensor
US7099122B2 (en) Spin polarization enhancement artificial magnet
JPH1041562A (en) Magnetoresistance effect element
JPH11154309A (en) Magneto-resistive effect magnetic head
JPH09270550A (en) Magnetoresistance effect element
JP3048552B2 (en) Magnetic recording / reproducing method and magnetic recording / reproducing apparatus
JPH1125425A (en) Magnetic head
US6154350A (en) Soft adjacent layer-biased magnetoresistive head and method
JPH1049834A (en) Multilayer magnetoresistance film, magnetoresistance element, and magnetoresistance magnetic head
US7154716B2 (en) Tunnel valve free layer stabilization system and method using additional current in lead
JPH09251612A (en) Thin film magnetic head
JPH11203634A (en) Magneto-resistive head
JPH09270548A (en) Magnetoresistance effect element and magnetoresistance effect magnetic heat using the same
JP2002367123A (en) Magnetic head
JPH1064018A (en) Magneto-resistive magnetic head
JPH09270547A (en) Magnetoresistance effect element and magnetoresistance effect magnetic head using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030603