JPH10190092A - 磁気抵抗効果素子および磁気検出器並びにその使用方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子および磁気検出器並びにその使用方法Info
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い感度を有する磁気抵抗効果を示す磁化−
伝導相互作用素子を提供する。 【解決手段】 磁歪材料（１４）、絶縁層（１３）、酸
化物磁性体（１２）の組合せによりなるものであり、磁
歪材料としては電気伝導性を有する結晶性あるいは非晶
質磁歪材料、又は電気的に絶縁体である酸化物磁歪材料
であり、酸化物磁性体はペロブスカイト構造あるいは層
状ペロブスカイト構造を有する酸化物である。室温で磁
歪と磁気抵抗効果の相乗効果による大きな磁気抵抗効果
が得られる。
伝導相互作用素子を提供する。 【解決手段】 磁歪材料（１４）、絶縁層（１３）、酸
化物磁性体（１２）の組合せによりなるものであり、磁
歪材料としては電気伝導性を有する結晶性あるいは非晶
質磁歪材料、又は電気的に絶縁体である酸化物磁歪材料
であり、酸化物磁性体はペロブスカイト構造あるいは層
状ペロブスカイト構造を有する酸化物である。室温で磁
歪と磁気抵抗効果の相乗効果による大きな磁気抵抗効果
が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体を用いた積
層膜に係り、特にこれを利用した高い感度を有する磁気
抵抗効果を示す磁化−伝導相互作用素子に関する。
層膜に係り、特にこれを利用した高い感度を有する磁気
抵抗効果を示す磁化−伝導相互作用素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁性体を用いた磁気抵抗効果素子
は、磁性体金属／非磁性体金属で構成されたもの、もし
くは特開平５−６３２４９号公報に示される磁性酸化物
／超伝導酸化物／磁性酸化物のような積層膜が知られて
いる。
は、磁性体金属／非磁性体金属で構成されたもの、もし
くは特開平５−６３２４９号公報に示される磁性酸化物
／超伝導酸化物／磁性酸化物のような積層膜が知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の積層膜を用いて
形成した磁気抵抗効果素子は、１０００エルステッド以
上の強い磁界で１０％程度の磁気抵抗効果しか得られな
いか、数エルステッドの磁界で磁気抵抗効果が得られて
も、５％程度の磁気抵抗効果しか得られていない。すな
わち、磁気センサーとして使用しても信号変化が小さい
ため、信号増幅装置、信号較正を必要とし、複雑な構成
になることでセンサーそのものより付加装置のコストが
高くなる問題があった。又、磁気を利用したスイッチは
機械的であるため、可動部の耐久性やサイズが大きく、
設置場所に制限があるなどの問題がある。さらにペロブ
スカイト型強磁性体では、信号変化は大きいが、やや大
きな磁界を要する問題があった。本発明は増幅装置等の
付加装置の必要のない簡便な磁センサー、デバイス材料
を提供するものである。
形成した磁気抵抗効果素子は、１０００エルステッド以
上の強い磁界で１０％程度の磁気抵抗効果しか得られな
いか、数エルステッドの磁界で磁気抵抗効果が得られて
も、５％程度の磁気抵抗効果しか得られていない。すな
わち、磁気センサーとして使用しても信号変化が小さい
ため、信号増幅装置、信号較正を必要とし、複雑な構成
になることでセンサーそのものより付加装置のコストが
高くなる問題があった。又、磁気を利用したスイッチは
機械的であるため、可動部の耐久性やサイズが大きく、
設置場所に制限があるなどの問題がある。さらにペロブ
スカイト型強磁性体では、信号変化は大きいが、やや大
きな磁界を要する問題があった。本発明は増幅装置等の
付加装置の必要のない簡便な磁センサー、デバイス材料
を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気伝導性を
有する結晶性磁歪材料あるいは非晶質磁歪材料と電気絶
縁層と酸化物磁気抵抗材料の組合せ、又は電気的に絶縁
体である酸化物磁歪材料と酸化物磁気抵抗材料の組合せ
による磁気抵抗効果素子である。
有する結晶性磁歪材料あるいは非晶質磁歪材料と電気絶
縁層と酸化物磁気抵抗材料の組合せ、又は電気的に絶縁
体である酸化物磁歪材料と酸化物磁気抵抗材料の組合せ
による磁気抵抗効果素子である。
【０００５】上記酸化物磁気抵抗材料は、Ｍｎおよび希
土類金属等の３価の価数である元素を主要な構成元素と
した酸化物であり、磁気転移点以下では反強磁性を示す
が、これにアルカリ土類金属等の２価元素、アルカリ金
属等の１価元素もしくは酸素欠損、化学量論比からはず
すことによって強磁性を示す材料である。この材料は磁
気転移温度以下の強磁性状態では金属的な低電気抵抗を
示すが、磁気転移温度以上の常磁性状態では半導体もし
くは絶縁体的な高電気抵抗を示す。この磁気抵抗効果
は、この磁気抵抗材料の主要元素である例えばＭｎの電
子が磁化と伝導を担っており、両者が密接に関係してい
ることによって生じる。この効果は１９９４年頃よりＣ
ＭＲ効果として研究が進められているが、例えば室温で
動作させるためには数１０Ｔもの磁界が必要とされ、セ
ンサー等に利用するには低磁界で動作させる必要があ
る。この磁気抵抗効果は例えばＭｎを主要構成元素とし
た酸化物で、その磁気特性、電気特性は結晶構造と密接
な関係がある。例えば希土類元素が変ると、言い換えれ
ばイオン半径が変ることで、磁気転移温度が変る。これ
は伝導を担う主要元素（例えばＭｎ）と該元素と酸素と
の関係が変化することによる。又、圧力が加わることに
より主要元素間の相対的距離が変化することで磁気転移
温度は変化する。
土類金属等の３価の価数である元素を主要な構成元素と
した酸化物であり、磁気転移点以下では反強磁性を示す
が、これにアルカリ土類金属等の２価元素、アルカリ金
属等の１価元素もしくは酸素欠損、化学量論比からはず
すことによって強磁性を示す材料である。この材料は磁
気転移温度以下の強磁性状態では金属的な低電気抵抗を
示すが、磁気転移温度以上の常磁性状態では半導体もし
くは絶縁体的な高電気抵抗を示す。この磁気抵抗効果
は、この磁気抵抗材料の主要元素である例えばＭｎの電
子が磁化と伝導を担っており、両者が密接に関係してい
ることによって生じる。この効果は１９９４年頃よりＣ
ＭＲ効果として研究が進められているが、例えば室温で
動作させるためには数１０Ｔもの磁界が必要とされ、セ
ンサー等に利用するには低磁界で動作させる必要があ
る。この磁気抵抗効果は例えばＭｎを主要構成元素とし
た酸化物で、その磁気特性、電気特性は結晶構造と密接
な関係がある。例えば希土類元素が変ると、言い換えれ
ばイオン半径が変ることで、磁気転移温度が変る。これ
は伝導を担う主要元素（例えばＭｎ）と該元素と酸素と
の関係が変化することによる。又、圧力が加わることに
より主要元素間の相対的距離が変化することで磁気転移
温度は変化する。
【０００６】このように、強磁性体酸化物の磁化−伝導
相互作用素子は、外部から与えられたエネルギーすなわ
ち電磁波、電界、磁界、光、圧力、熱、音などの刺激に
対して磁化−伝導相互作用は感受性を持つ。このような
磁化−伝導相互作用が生じている時に電流を流すと、伝
導を担う電子はＭｎの電子と磁化−伝導相互作用し、そ
の作用の変化が電気抵抗の変化として検出される。かか
る酸化物磁気抵抗材料は、ペロブスカイト構造ＡＭｎＯ
3あるいは層状ペロブスカイト構造Ａ2n-1ＭｎnＯ2n+1を
有する酸化物である。具体的には（Ｌａ，Ｃａ）1Ｍｎ1
Ｏy、（Ｌａ，Ｓｒ）1Ｍｎ1Ｏy、Ｂｉ1Ｍｎ1Ｏy、（Ｌ
ａ，Ａ）1Ｍｎ1-x（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）xＯy（ただし、
ＡはＢａ，Ｓｒ，Ｐｂ，Ｃｄの少なくとも１つの元
素）、（Ｄ，Ｅ）1Ｍｎ1-xＧxＯy（但し、Ｄは少なくと
も１種類以上の希土類元素、Ｅは少なくとも１種類以上
のアルカリ土類元素、ＧはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒの少
なくとも１つの元素）、｛（Ｐｒ，Ｎｄ）、（Ｂａ，Ｓ
ｒ）｝1（Ｍｎ1-xＧx）1Ｏy、（Ｂｉ，Ｃａ）1（Ｍｎ
1-xＧx）1Ｏy、Ｌａ1（Ｍｎ1-xＧx）1Ｏy、Ｇｄ1（Ｍｎ
1-xＧx）1Ｏy、Ｊ（Ｌ，Ｍ）1Ｏy（但し、ＪはＢａ，Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｐｂの少なくとも１つの元素、ＬはＮｉ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｆｅの少なくとも１つの元素、ＭはＷ，Ｓ
ｂ，Ｍｏ，Ｖの少なくとも１つの元素）、（Ｓｒ，Ｌ
ａ）1Ｍｎ1-xＱxＯy（ただし、ＱはＣｏ，Ｎｉ，Ｎｂ，
Ｓｂ，Ｔａの少なくとも１つの元素）、Ｌａ3Ｍｎ
2Ｏz、（Ｌａ，Ｊ）3Ｍｎ2Ｏz、（Ｌａ，Ｊ）3（Ｍｎ，
Ｌ）2Ｏz（ただし、以上においてｘ＝０〜３．５〔０は
含まない〕、ｙ＝２．７〜３．３、ｚ＝５〜８）、など
が挙げられる。なお、本明細書において、例えば（Ｌ
ａ，Ｃａ）と表記しているのは、ＬａまたはＣａの少な
くとも一方を含むという意味である。
相互作用素子は、外部から与えられたエネルギーすなわ
ち電磁波、電界、磁界、光、圧力、熱、音などの刺激に
対して磁化−伝導相互作用は感受性を持つ。このような
磁化−伝導相互作用が生じている時に電流を流すと、伝
導を担う電子はＭｎの電子と磁化−伝導相互作用し、そ
の作用の変化が電気抵抗の変化として検出される。かか
る酸化物磁気抵抗材料は、ペロブスカイト構造ＡＭｎＯ
3あるいは層状ペロブスカイト構造Ａ2n-1ＭｎnＯ2n+1を
有する酸化物である。具体的には（Ｌａ，Ｃａ）1Ｍｎ1
Ｏy、（Ｌａ，Ｓｒ）1Ｍｎ1Ｏy、Ｂｉ1Ｍｎ1Ｏy、（Ｌ
ａ，Ａ）1Ｍｎ1-x（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）xＯy（ただし、
ＡはＢａ，Ｓｒ，Ｐｂ，Ｃｄの少なくとも１つの元
素）、（Ｄ，Ｅ）1Ｍｎ1-xＧxＯy（但し、Ｄは少なくと
も１種類以上の希土類元素、Ｅは少なくとも１種類以上
のアルカリ土類元素、ＧはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒの少
なくとも１つの元素）、｛（Ｐｒ，Ｎｄ）、（Ｂａ，Ｓ
ｒ）｝1（Ｍｎ1-xＧx）1Ｏy、（Ｂｉ，Ｃａ）1（Ｍｎ
1-xＧx）1Ｏy、Ｌａ1（Ｍｎ1-xＧx）1Ｏy、Ｇｄ1（Ｍｎ
1-xＧx）1Ｏy、Ｊ（Ｌ，Ｍ）1Ｏy（但し、ＪはＢａ，Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｐｂの少なくとも１つの元素、ＬはＮｉ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｆｅの少なくとも１つの元素、ＭはＷ，Ｓ
ｂ，Ｍｏ，Ｖの少なくとも１つの元素）、（Ｓｒ，Ｌ
ａ）1Ｍｎ1-xＱxＯy（ただし、ＱはＣｏ，Ｎｉ，Ｎｂ，
Ｓｂ，Ｔａの少なくとも１つの元素）、Ｌａ3Ｍｎ
2Ｏz、（Ｌａ，Ｊ）3Ｍｎ2Ｏz、（Ｌａ，Ｊ）3（Ｍｎ，
Ｌ）2Ｏz（ただし、以上においてｘ＝０〜３．５〔０は
含まない〕、ｙ＝２．７〜３．３、ｚ＝５〜８）、など
が挙げられる。なお、本明細書において、例えば（Ｌ
ａ，Ｃａ）と表記しているのは、ＬａまたはＣａの少な
くとも一方を含むという意味である。
【０００７】又、前記の電気絶縁層はペロブスカイト構
造を有する酸化物であることが好ましい。その材料とし
ては、ＲＯｙ（ただし、ＲはＳｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚ
ｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｈｆ，Ｃａの少なくとも
１つの元素、ｙは１．４〜２．２）、ＤＯｙ（ただし、
Ｄは少なくとも１種類以上の希土類元素）、ＪＴｉＯｚ
（ただし、ＪはＢａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｐｂの少なくとも１
つの元素、ｚは２．７〜３．３）、Ｐｂ1｛（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）、Ｌ｝1Ｏｚ（ただし、ＬはＮｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆ
ｅの少なくとも１つの元素）で、電気抵抗率が１０7Ω
ｃｍ以上であるものが挙げられる。
造を有する酸化物であることが好ましい。その材料とし
ては、ＲＯｙ（ただし、ＲはＳｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚ
ｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｈｆ，Ｃａの少なくとも
１つの元素、ｙは１．４〜２．２）、ＤＯｙ（ただし、
Ｄは少なくとも１種類以上の希土類元素）、ＪＴｉＯｚ
（ただし、ＪはＢａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｐｂの少なくとも１
つの元素、ｚは２．７〜３．３）、Ｐｂ1｛（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）、Ｌ｝1Ｏｚ（ただし、ＬはＮｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆ
ｅの少なくとも１つの元素）で、電気抵抗率が１０7Ω
ｃｍ以上であるものが挙げられる。
【０００８】電気絶縁層は０．００１〜１．０μｍであ
ることが好ましく、望ましくは０．００３〜０．１μｍ
である。酸化物磁性体と磁歪材料が物理的に強く結合す
ることが必要であり、本発明では絶縁層は電気絶縁性を
保ったまま薄くする必要がある。０．１μｍ程度まで厚
くできたのはペロブスカイト酸化物を用いて整合してエ
ピタキシャル成長させた効果による。磁歪材料として
は、強磁性を有する材料を用いることが好ましく、特
に、結晶金属、非晶質金属、酸化物を用いることが望ま
しい。
ることが好ましく、望ましくは０．００３〜０．１μｍ
である。酸化物磁性体と磁歪材料が物理的に強く結合す
ることが必要であり、本発明では絶縁層は電気絶縁性を
保ったまま薄くする必要がある。０．１μｍ程度まで厚
くできたのはペロブスカイト酸化物を用いて整合してエ
ピタキシャル成長させた効果による。磁歪材料として
は、強磁性を有する材料を用いることが好ましく、特
に、結晶金属、非晶質金属、酸化物を用いることが望ま
しい。
【０００９】本発明に用いられる強磁性結晶金属として
は、一般式、ＤＦｅ2、ＤＦｅ3、Ｄ6Ｆｅ23、Ｄ2Ｆｅ17
（Ｄは希土類元素の少なくとも１つの元素）で表される
ものを用いることが好ましい。
は、一般式、ＤＦｅ2、ＤＦｅ3、Ｄ6Ｆｅ23、Ｄ2Ｆｅ17
（Ｄは希土類元素の少なくとも１つの元素）で表される
ものを用いることが好ましい。
【００１０】具体的にはＴｂＦｅ2、ＳｍＦｅ2、Ｔ（Ｆ
ｅ1-xＸx）2、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3、Ｔ6（Ｆｅ1-xＸx）
23、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17（ＴはＴｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｓ
ｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの少なくとも１つの元素、ＸはＴ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕのうち少なくと
も１つの元素）を体積率５０％以上含むもの、但し、ｘ
は０〜０．５であることが好ましい。ここで結晶金属と
は結晶質（非晶質ではない）が存在する全ての金属を表
す。又、強磁性非晶質金属としては、一般式ＡＦｅｘＢ
ｙ、ＡＦｅ3、Ａ6Ｆｅ23、Ａ2Ｆｅ17（Ａは希土類元素
の少なくとも１つの元素、Ｂは半金属材料の少なくとも
１つの元素、ｘは１．８〜１０、ｙは０〜０．１）で表
せるものを用いることが好ましい。
ｅ1-xＸx）2、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3、Ｔ6（Ｆｅ1-xＸx）
23、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17（ＴはＴｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｓ
ｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの少なくとも１つの元素、ＸはＴ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕのうち少なくと
も１つの元素）を体積率５０％以上含むもの、但し、ｘ
は０〜０．５であることが好ましい。ここで結晶金属と
は結晶質（非晶質ではない）が存在する全ての金属を表
す。又、強磁性非晶質金属としては、一般式ＡＦｅｘＢ
ｙ、ＡＦｅ3、Ａ6Ｆｅ23、Ａ2Ｆｅ17（Ａは希土類元素
の少なくとも１つの元素、Ｂは半金属材料の少なくとも
１つの元素、ｘは１．８〜１０、ｙは０〜０．１）で表
せるものを用いることが好ましい。
【００１１】本発明に用いられる強磁性非晶質金属は具
体的にはＴｂＦｅ2Ｂ0.01、ＳｍＦｅ2Ｂ0.01、Ｔ（Ｆｅ
1-xＸx）2Ｃｙ、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3Ｚy、Ｔ6（Ｆｅ1-x
Ｘx）23Ｚy、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17Ｚy（ＴはＴｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの少なくとも１つの
元素、ＢはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの
少なくとも１つの元素、ＸはＢ，Ｃ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ａ
ｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｔｅの少なくとも１つの元素、ｘは０
〜０．５、ｙは０〜０．１）を体積率５０％以上含むも
のであることが好ましい。又、磁歪効果酸化物磁性体と
しては、フェライト、スピネル構造の鉄、コバルト酸化
物が好ましい。
体的にはＴｂＦｅ2Ｂ0.01、ＳｍＦｅ2Ｂ0.01、Ｔ（Ｆｅ
1-xＸx）2Ｃｙ、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3Ｚy、Ｔ6（Ｆｅ1-x
Ｘx）23Ｚy、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17Ｚy（ＴはＴｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの少なくとも１つの
元素、ＢはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの
少なくとも１つの元素、ＸはＢ，Ｃ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ａ
ｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｔｅの少なくとも１つの元素、ｘは０
〜０．５、ｙは０〜０．１）を体積率５０％以上含むも
のであることが好ましい。又、磁歪効果酸化物磁性体と
しては、フェライト、スピネル構造の鉄、コバルト酸化
物が好ましい。
【００１２】本発明に用いられる酸化物磁性体は具体的
には、ＮｉＦｅ2Ｏ4、Ｃｏ1Ｆｅ2Ｏ4、Ｙ3Ｆｅ5Ｏ12、
Ｆｅ3Ｏ4、（Ｂａ，Ｐｂ）Ｆｅ2Ｏ4、ＢａＦｅ12Ｏ19で
あることが好ましい。又、本発明の磁化−伝導相互作用
素子は、磁歪材料と酸化物磁気抵抗材料を２層もしくは
それ以上の多層膜による積層構造と、前記酸化物磁気抵
抗材料に電流を与える手段と、前記酸化物磁気抵抗材料
に発生する電圧を検出する手段とを有することを特徴と
する。上記積層膜はＭｎ系ペロブスカイト酸化物からな
る酸化物磁性体薄膜と、強磁性を示す磁歪材料とからな
り、最小単位は２層であるが、磁歪材料が電気伝導性を
有している場合には、その間に絶縁層を設け、最小単位
は３層となる。
には、ＮｉＦｅ2Ｏ4、Ｃｏ1Ｆｅ2Ｏ4、Ｙ3Ｆｅ5Ｏ12、
Ｆｅ3Ｏ4、（Ｂａ，Ｐｂ）Ｆｅ2Ｏ4、ＢａＦｅ12Ｏ19で
あることが好ましい。又、本発明の磁化−伝導相互作用
素子は、磁歪材料と酸化物磁気抵抗材料を２層もしくは
それ以上の多層膜による積層構造と、前記酸化物磁気抵
抗材料に電流を与える手段と、前記酸化物磁気抵抗材料
に発生する電圧を検出する手段とを有することを特徴と
する。上記積層膜はＭｎ系ペロブスカイト酸化物からな
る酸化物磁性体薄膜と、強磁性を示す磁歪材料とからな
り、最小単位は２層であるが、磁歪材料が電気伝導性を
有している場合には、その間に絶縁層を設け、最小単位
は３層となる。
【００１３】又、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁歪材
料と酸化物磁気抵抗材料を２層もしくはそれ以上の多層
膜による積層構造と、前記酸化物磁気抵抗材料に電流を
与える手段と、前記酸化物磁気抵抗材料に発生する電圧
を検出する手段と、前記積層膜に外部からエネルギを与
える手段とを有することを特徴とする。酸化物磁気抵抗
材料に電流を与える手段とは、ＰｔやＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ
等からなる電極を通して、電流を供給するものである。
この時に発生する電圧は電圧計によってモニターする。
電圧を検出するための端子と、電流を供給するための端
子とは同一のものであっても構わない。又、酸化物磁気
抵抗材料に流れる電流が変化することにより、直接負荷
となるアクチュエーター、スイッチ素子、動力機を制御
できる。この時は電流を流す端子だけが必要となる。
料と酸化物磁気抵抗材料を２層もしくはそれ以上の多層
膜による積層構造と、前記酸化物磁気抵抗材料に電流を
与える手段と、前記酸化物磁気抵抗材料に発生する電圧
を検出する手段と、前記積層膜に外部からエネルギを与
える手段とを有することを特徴とする。酸化物磁気抵抗
材料に電流を与える手段とは、ＰｔやＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ
等からなる電極を通して、電流を供給するものである。
この時に発生する電圧は電圧計によってモニターする。
電圧を検出するための端子と、電流を供給するための端
子とは同一のものであっても構わない。又、酸化物磁気
抵抗材料に流れる電流が変化することにより、直接負荷
となるアクチュエーター、スイッチ素子、動力機を制御
できる。この時は電流を流す端子だけが必要となる。
【００１４】上記、磁気抵抗効果素子に外部から電磁
波、磁界、光、音、圧力、熱などのエネルギを与える
と、Ｍｎの磁気スピンの配列が、高感度で反応し、変化
する。この変化は電圧もしくは電流の変化として読みと
れるので、高感度の検出素子として、又は高感度のアク
チュエーターとしての利用が可能である。
波、磁界、光、音、圧力、熱などのエネルギを与える
と、Ｍｎの磁気スピンの配列が、高感度で反応し、変化
する。この変化は電圧もしくは電流の変化として読みと
れるので、高感度の検出素子として、又は高感度のアク
チュエーターとしての利用が可能である。
【００１５】さらに本発明は基体上に形成した酸化物磁
性体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である酸化物
層を介して電気伝導性を有する結晶性磁歪材料又は電気
伝導性を有する非晶質磁歪材料を積層した積層膜と、前
記酸化物磁性体に電流を流す手段と、前記酸化物磁性体
に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜が
磁気を感じたときの前記積層膜の抵抗値の変化によって
磁気を検出する磁気検出素子、磁気によって電流を変化
させる電流制御素子を提供するものである。
性体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である酸化物
層を介して電気伝導性を有する結晶性磁歪材料又は電気
伝導性を有する非晶質磁歪材料を積層した積層膜と、前
記酸化物磁性体に電流を流す手段と、前記酸化物磁性体
に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜が
磁気を感じたときの前記積層膜の抵抗値の変化によって
磁気を検出する磁気検出素子、磁気によって電流を変化
させる電流制御素子を提供するものである。
【００１６】又、本発明は基体上に形成した酸化物磁性
体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である磁歪材料
又は積層した積層膜と、前記酸化物磁性体に電流を流す
手段と、前記酸化物磁性体に発生する電圧を検出する手
段とを有し、前記積層膜が磁気を感じたときの前記積層
膜の抵抗値の変化によって磁気を検出する磁気検出素
子、磁気によって電流を変化させる電流制御素子を提供
するものである。上記の積層膜からなる磁気抵抗効果素
子を磁気検出装置として用いる場合には、以下のように
してこれを用いる。
体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である磁歪材料
又は積層した積層膜と、前記酸化物磁性体に電流を流す
手段と、前記酸化物磁性体に発生する電圧を検出する手
段とを有し、前記積層膜が磁気を感じたときの前記積層
膜の抵抗値の変化によって磁気を検出する磁気検出素
子、磁気によって電流を変化させる電流制御素子を提供
するものである。上記の積層膜からなる磁気抵抗効果素
子を磁気検出装置として用いる場合には、以下のように
してこれを用いる。
【００１７】電気伝導性を有する磁歪材料と酸化物磁性
体との間に電気的な絶縁層を設けた３層膜において、酸
化物磁性体上に電極を設け、電流を供給するための手段
に接続する。又、さらに膜の３層構造の部分の電圧を検
出するための電極と、これを検出するための手段を接続
する。上記素子に対して磁界を印加すると、酸化物磁性
体の電気抵抗が変化する。これに上記電極に電流を流す
ことによって、電圧を検出するための電極での電圧の変
化をモニターすることができ、磁界検出素子としての利
用が可能である。
体との間に電気的な絶縁層を設けた３層膜において、酸
化物磁性体上に電極を設け、電流を供給するための手段
に接続する。又、さらに膜の３層構造の部分の電圧を検
出するための電極と、これを検出するための手段を接続
する。上記素子に対して磁界を印加すると、酸化物磁性
体の電気抵抗が変化する。これに上記電極に電流を流す
ことによって、電圧を検出するための電極での電圧の変
化をモニターすることができ、磁界検出素子としての利
用が可能である。
【００１８】又、電気絶縁体である磁歪材料と酸化物磁
性体との２層膜において、酸化物磁性体上に電極を設
け、電流を供給するための手段に接続する。又、さらに
膜の２層構造の部分の電圧を検出するための電極と、こ
れを検出するための手段を接続する。上記素子に対して
磁界を印加すると、酸化物磁性体の電気抵抗が変化す
る。これに上記電極に電流を流すことによって、電圧を
検出するための電極での電圧の変化をモニターすること
ができ、磁界検出素子としての利用が可能である。これ
は上記の電気伝導性を有する磁歪材料を用いた素子より
も簡単な構造であることが特徴である。
性体との２層膜において、酸化物磁性体上に電極を設
け、電流を供給するための手段に接続する。又、さらに
膜の２層構造の部分の電圧を検出するための電極と、こ
れを検出するための手段を接続する。上記素子に対して
磁界を印加すると、酸化物磁性体の電気抵抗が変化す
る。これに上記電極に電流を流すことによって、電圧を
検出するための電極での電圧の変化をモニターすること
ができ、磁界検出素子としての利用が可能である。これ
は上記の電気伝導性を有する磁歪材料を用いた素子より
も簡単な構造であることが特徴である。
【００１９】さらに本発明は基体上に形成した酸化物磁
性体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である酸化物
層を介して電気伝導性を有する結晶性磁歪材料又は電気
伝導性を有する非晶質磁歪材料を積層した積層膜と、前
記酸化物磁性体に電流を流す手段と、前記酸化物磁性体
に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜が
磁気を感じたときの前記積層膜の抵抗値の変化によって
磁気を検出する磁気検出素子、磁気によって電流を変化
させる電流制御素子を提供するものである。又、本発明
は基体上に形成した酸化物磁性体と該酸化物磁性体上に
電気的に絶縁体である磁歪材料又は積層した積層膜と、
前記酸化物磁性体に電流を流す手段と、前記酸化物磁性
体に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜
が磁気を感じたときの前記積層膜の抵抗値の変化によっ
て磁気を検出する磁気検出素子、磁気によって電流を変
化させる電流制御素子を提供するものである。
性体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である酸化物
層を介して電気伝導性を有する結晶性磁歪材料又は電気
伝導性を有する非晶質磁歪材料を積層した積層膜と、前
記酸化物磁性体に電流を流す手段と、前記酸化物磁性体
に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜が
磁気を感じたときの前記積層膜の抵抗値の変化によって
磁気を検出する磁気検出素子、磁気によって電流を変化
させる電流制御素子を提供するものである。又、本発明
は基体上に形成した酸化物磁性体と該酸化物磁性体上に
電気的に絶縁体である磁歪材料又は積層した積層膜と、
前記酸化物磁性体に電流を流す手段と、前記酸化物磁性
体に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜
が磁気を感じたときの前記積層膜の抵抗値の変化によっ
て磁気を検出する磁気検出素子、磁気によって電流を変
化させる電流制御素子を提供するものである。
【００２０】このためには基体上の積層膜に、膜面内長
手方向に電流を流すための２つの電流端子と、この時に
発生する電圧を検出するための２つの電圧端子を形成す
る。さらにこれを支持体上に固定して、電流供給手段及
び電圧検出手段に接続する。このようにして磁界を外部
から上記磁気検出素子に印加すると、印加磁界の大きさ
に応じて電圧端子に発生する電圧が変化しこれによって
磁界を検出することができる。上記端子は電流端子と電
圧端子とが同じものであっても構わない。
手方向に電流を流すための２つの電流端子と、この時に
発生する電圧を検出するための２つの電圧端子を形成す
る。さらにこれを支持体上に固定して、電流供給手段及
び電圧検出手段に接続する。このようにして磁界を外部
から上記磁気検出素子に印加すると、印加磁界の大きさ
に応じて電圧端子に発生する電圧が変化しこれによって
磁界を検出することができる。上記端子は電流端子と電
圧端子とが同じものであっても構わない。
【００２１】この時の電圧変化率は従来技術による磁気
抵抗素子に比べて二桁以上大きい５００％から１０００
％にも及ぶ値である。又、酸化物磁性体の比抵抗は室温
では１〜１０ミリオームセンチメートルであり、発生す
る電圧の絶対値も従来の磁気抵抗素子に比べて４〜５桁
以上も大きな値となる。このため、ＳＮ比の良い磁気検
出素子が得られる。又、素子動作時の電流値を数マイク
ロアンペア程度まで小さくすることができるので、電
極、配線部での発熱を抑えることができ、かつ、発熱等
による磁気抵抗膜の劣化も生じない。
抵抗素子に比べて二桁以上大きい５００％から１０００
％にも及ぶ値である。又、酸化物磁性体の比抵抗は室温
では１〜１０ミリオームセンチメートルであり、発生す
る電圧の絶対値も従来の磁気抵抗素子に比べて４〜５桁
以上も大きな値となる。このため、ＳＮ比の良い磁気検
出素子が得られる。又、素子動作時の電流値を数マイク
ロアンペア程度まで小さくすることができるので、電
極、配線部での発熱を抑えることができ、かつ、発熱等
による磁気抵抗膜の劣化も生じない。
【００２２】又、従来の磁気ヘッドに用いる強磁性体、
すなわち磁気抵抗膜には主としてパーマロイ（Ｎｉ−Ｆ
ｅ）などの金属磁性体材料が用いられていたが、本発明
によると、磁性体の比抵抗を数十マイクロオームセンチ
メートルと非常に小さいために、従来、高い再生出力を
得るために、素子の磁気抵抗膜の膜厚を数百オングスト
ローム以下の極めて薄いものにしていたが、その必要も
なくなる。又、素子に流す電流値を大きくする必要もな
い。従って、このような薄い膜厚の薄膜を作製する必要
がなくなり、膜のピンホールによる保持力の増大に伴う
感度の低下という問題点もない。又、大電流を流す必要
がなくなり、発熱等により素子の劣化を早めるという問
題点もなくなった。
すなわち磁気抵抗膜には主としてパーマロイ（Ｎｉ−Ｆ
ｅ）などの金属磁性体材料が用いられていたが、本発明
によると、磁性体の比抵抗を数十マイクロオームセンチ
メートルと非常に小さいために、従来、高い再生出力を
得るために、素子の磁気抵抗膜の膜厚を数百オングスト
ローム以下の極めて薄いものにしていたが、その必要も
なくなる。又、素子に流す電流値を大きくする必要もな
い。従って、このような薄い膜厚の薄膜を作製する必要
がなくなり、膜のピンホールによる保持力の増大に伴う
感度の低下という問題点もない。又、大電流を流す必要
がなくなり、発熱等により素子の劣化を早めるという問
題点もなくなった。
【００２３】又、上記磁気抵抗効果とは異なる現象であ
るところの「巨大磁気抵抗効果」が提案された。上記
「巨大磁気抵抗効果」とは、強磁性体で非磁性体を挟ん
だ構造の３層の積層膜において、極めて大きな磁気抵抗
効果が現れる現象である。この現象は上部と下部との強
磁性体が非磁性層を介してスピン相互作用をするため
に、起こるものである。本発明によれば、この現象を利
用した磁気検出素子が若干再生出力は大きいが、検出感
度が低いという問題を解消することができる。
るところの「巨大磁気抵抗効果」が提案された。上記
「巨大磁気抵抗効果」とは、強磁性体で非磁性体を挟ん
だ構造の３層の積層膜において、極めて大きな磁気抵抗
効果が現れる現象である。この現象は上部と下部との強
磁性体が非磁性層を介してスピン相互作用をするため
に、起こるものである。本発明によれば、この現象を利
用した磁気検出素子が若干再生出力は大きいが、検出感
度が低いという問題を解消することができる。
【００２４】さらに又、上記磁気検出素子とは異なる原
理による磁気検出素子に、強磁性トンネル接合素子があ
る。これは膜厚数十オングストロームの極めて薄い絶縁
物を強磁性体薄膜で挟んだもので、高感度かつ高出力の
磁気検出素子として利用が可能である。上記強磁性トン
ネリング現象は、極低温でしか起こらないために磁気検
出素子としての応用は困難であったが、本発明によれば
このような問題点は解消し、室温程度の状態においても
利用可能である。
理による磁気検出素子に、強磁性トンネル接合素子があ
る。これは膜厚数十オングストロームの極めて薄い絶縁
物を強磁性体薄膜で挟んだもので、高感度かつ高出力の
磁気検出素子として利用が可能である。上記強磁性トン
ネリング現象は、極低温でしか起こらないために磁気検
出素子としての応用は困難であったが、本発明によれば
このような問題点は解消し、室温程度の状態においても
利用可能である。
【００２５】又、本発明は磁気記録媒体に記録された磁
気信号を磁気検出素子で読み取る磁気記録装置であっ
て、前記磁気検出素子が酸化物を磁性体で挟んでなる３
層構造の積層膜を具備し、該積層膜が前記磁気記録媒体
に記録された磁気信号を読み取る磁気記録装置を提供す
るものである。又、上記磁気検出素子を情報が記録され
た磁気記録媒体に接近させると、上記磁気記録媒体から
の磁界により、上記素子の例えば検出電圧等が変化し磁
気記録媒体に書き込まれた情報を読み取ることができ
る。
気信号を磁気検出素子で読み取る磁気記録装置であっ
て、前記磁気検出素子が酸化物を磁性体で挟んでなる３
層構造の積層膜を具備し、該積層膜が前記磁気記録媒体
に記録された磁気信号を読み取る磁気記録装置を提供す
るものである。又、上記磁気検出素子を情報が記録され
た磁気記録媒体に接近させると、上記磁気記録媒体から
の磁界により、上記素子の例えば検出電圧等が変化し磁
気記録媒体に書き込まれた情報を読み取ることができ
る。
【００２６】又、本発明は基体上に形成した酸化物磁性
体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である磁歪材料
又は積層した積層膜を有する磁気抵抗効果素子の使用方
法であって、前記酸化物磁性体の磁気転移温度近傍で使
用する磁気抵抗効果素子の使用方法を提供するものであ
る。本発明の磁気抵抗効果素子は、大型計算機やパーソ
ナルコンピューター等の演算システムの記録装置として
用いることができる。又、光通信システムや光演算子シ
ステムの記録装置、又は演算素子としての使用も可能で
ある。
体と該酸化物磁性体上に電気的に絶縁体である磁歪材料
又は積層した積層膜を有する磁気抵抗効果素子の使用方
法であって、前記酸化物磁性体の磁気転移温度近傍で使
用する磁気抵抗効果素子の使用方法を提供するものであ
る。本発明の磁気抵抗効果素子は、大型計算機やパーソ
ナルコンピューター等の演算システムの記録装置として
用いることができる。又、光通信システムや光演算子シ
ステムの記録装置、又は演算素子としての使用も可能で
ある。
【００２７】これらの酸化物磁性体及び磁歪材料を積層
して２層構造もしくは絶縁層を介した３層構造の積層膜
を作製するときは、スパッタリング法、イオンビームス
パッタリング法、真空蒸着法、レーザーアブレーション
法、ゾルゲルからの塗布焼結法などの方法を用いること
が好ましく、ランタンアルミニウム酸化物単結晶基板、
チタン酸ストロンチウム単結晶基板、酸化マグネシウム
単結晶基板、酸化ジルコニウム単結晶基板等の基体上に
作成することも可能である。作製する基体はガラス基
板、シリコン単結晶基板、ガリウムヒ素単結晶基板、ガ
ドリニウムガリウムガーネット単結晶基板等であること
が好ましい。各磁性体層と各磁歪材料層は相互にエピタ
キシャルな方位関係で成長していることが望ましい。
して２層構造もしくは絶縁層を介した３層構造の積層膜
を作製するときは、スパッタリング法、イオンビームス
パッタリング法、真空蒸着法、レーザーアブレーション
法、ゾルゲルからの塗布焼結法などの方法を用いること
が好ましく、ランタンアルミニウム酸化物単結晶基板、
チタン酸ストロンチウム単結晶基板、酸化マグネシウム
単結晶基板、酸化ジルコニウム単結晶基板等の基体上に
作成することも可能である。作製する基体はガラス基
板、シリコン単結晶基板、ガリウムヒ素単結晶基板、ガ
ドリニウムガリウムガーネット単結晶基板等であること
が好ましい。各磁性体層と各磁歪材料層は相互にエピタ
キシャルな方位関係で成長していることが望ましい。
【００２８】積層膜を作製するときは、酸化物磁性体の
場合、基板温度を３００℃から８００℃の間の最適な温
度に設定し、酸化性雰囲気（Ｏ2，Ｏ3，Ｎ2Ｏ，ＮＯ2な
ど）を導入してこれを作製する。絶縁層の場合、基板温
度を３００℃から８００℃の間の最適な温度に設定し、
酸化性雰囲気（Ｏ2，Ｏ3，Ｎ2Ｏ，ＮＯ2など）を導入ま
たは真空中で、これを作製する。金属の場合、基板温度
を室温から５００℃の間の最適な温度に設定し、１０-3
Ｔｏｒｒ以下の空気雰囲気、もしくは１Ｔｏｒｒ以下の
不活性ガス雰囲気、もしくは真空中でこれを作製する。
酸化物の製膜にはスパッタリング法、レーザー蒸着法、
塗膜法を用いるときには、所定の組成比の焼結体ターゲ
ットもしくは原料粉を用いて、真空蒸着法を用いるとき
には、金属または所定の組成比の合金蒸着源を用いるこ
とが好ましい。
場合、基板温度を３００℃から８００℃の間の最適な温
度に設定し、酸化性雰囲気（Ｏ2，Ｏ3，Ｎ2Ｏ，ＮＯ2な
ど）を導入してこれを作製する。絶縁層の場合、基板温
度を３００℃から８００℃の間の最適な温度に設定し、
酸化性雰囲気（Ｏ2，Ｏ3，Ｎ2Ｏ，ＮＯ2など）を導入ま
たは真空中で、これを作製する。金属の場合、基板温度
を室温から５００℃の間の最適な温度に設定し、１０-3
Ｔｏｒｒ以下の空気雰囲気、もしくは１Ｔｏｒｒ以下の
不活性ガス雰囲気、もしくは真空中でこれを作製する。
酸化物の製膜にはスパッタリング法、レーザー蒸着法、
塗膜法を用いるときには、所定の組成比の焼結体ターゲ
ットもしくは原料粉を用いて、真空蒸着法を用いるとき
には、金属または所定の組成比の合金蒸着源を用いるこ
とが好ましい。
【００２９】又、本発明を磁気記録装置に用いるために
は次のようにする。本発明による磁気検出素子に電流を
供給するための手段と、素子の電圧を検出するための手
段を接続し、上記磁気検出素子とは別に磁気記録媒体に
情報信号を書き込むための素子、いわゆる記録用磁気ヘ
ッドを同一の支持体上に設置する。支持体は制御部によ
って制御された駆動系により、素子を磁気記録媒体の所
定の位置に移動させ、情報信号を書き込み又は読み取り
ができるようにする。これにより高密度大容量でかつ小
型の磁気記録装置が実現可能となる。
は次のようにする。本発明による磁気検出素子に電流を
供給するための手段と、素子の電圧を検出するための手
段を接続し、上記磁気検出素子とは別に磁気記録媒体に
情報信号を書き込むための素子、いわゆる記録用磁気ヘ
ッドを同一の支持体上に設置する。支持体は制御部によ
って制御された駆動系により、素子を磁気記録媒体の所
定の位置に移動させ、情報信号を書き込み又は読み取り
ができるようにする。これにより高密度大容量でかつ小
型の磁気記録装置が実現可能となる。
【００３０】本発明による積層膜を素子に利用する場合
は、酸化物磁性体の磁気転移温度近傍で使用することが
望ましい。この温度範囲においては、外部エネルギーで
容易に磁化の整列−不整列を生じさせることができるか
らである。本発明を上記温度範囲で使用することによ
り、従来になく高検出感度でかつ高出力の磁気検出素子
を得ることができる。
は、酸化物磁性体の磁気転移温度近傍で使用することが
望ましい。この温度範囲においては、外部エネルギーで
容易に磁化の整列−不整列を生じさせることができるか
らである。本発明を上記温度範囲で使用することによ
り、従来になく高検出感度でかつ高出力の磁気検出素子
を得ることができる。
【００３１】
【作用】酸化物磁性体と磁歪材料とを用いたことは、磁
歪によって酸化物磁性体に歪みを与える作用がある。
又、上記酸化物磁性体と上記磁歪材料をを用いること
は、酸化物磁性体の磁気転移温度を変化させる作用があ
る。
歪によって酸化物磁性体に歪みを与える作用がある。
又、上記酸化物磁性体と上記磁歪材料をを用いること
は、酸化物磁性体の磁気転移温度を変化させる作用があ
る。
【００３２】又、上記酸化物磁性体と上記磁石歪材料を
用いることは酸化物磁性体の磁化−伝導相互作用が変化
する。これは磁界を印加することによって、酸化物磁性
体の磁化が生じ、同時に磁歪材料によって酸化物磁性体
に歪みが加わることで磁気転移温度が上昇し、磁気転移
温度近傍では酸化物磁性体の磁化が生じる。磁化が生じ
ることによって、電気伝導性は半導体もしくは絶縁体か
ら金属的に変化する。これによって酸化物磁性体と磁歪
材料の積層膜において巨大磁気抵抗効果が生じるように
作用し、磁気検出素子として利用可能な高感度、高出力
の素子を提供することができる。
用いることは酸化物磁性体の磁化−伝導相互作用が変化
する。これは磁界を印加することによって、酸化物磁性
体の磁化が生じ、同時に磁歪材料によって酸化物磁性体
に歪みが加わることで磁気転移温度が上昇し、磁気転移
温度近傍では酸化物磁性体の磁化が生じる。磁化が生じ
ることによって、電気伝導性は半導体もしくは絶縁体か
ら金属的に変化する。これによって酸化物磁性体と磁歪
材料の積層膜において巨大磁気抵抗効果が生じるように
作用し、磁気検出素子として利用可能な高感度、高出力
の素子を提供することができる。
【００３３】又、基体上に作製された酸化物磁性体およ
び磁歪材料を積層して２層構造もしくは絶縁層を介した
３層構造の積層膜において、酸化物磁性体に電流を流
し、外部から磁界を印加することは印加された磁界によ
り磁気転移温度付近の磁性体の磁化が大きくなるように
作用し、同時に磁歪材料が磁界によって歪み、それが磁
性酸化物をも歪ませ磁気転移温度を換え、磁化−伝導相
互作用により、積層部に発生する電圧が変化するように
作用する。
び磁歪材料を積層して２層構造もしくは絶縁層を介した
３層構造の積層膜において、酸化物磁性体に電流を流
し、外部から磁界を印加することは印加された磁界によ
り磁気転移温度付近の磁性体の磁化が大きくなるように
作用し、同時に磁歪材料が磁界によって歪み、それが磁
性酸化物をも歪ませ磁気転移温度を換え、磁化−伝導相
互作用により、積層部に発生する電圧が変化するように
作用する。
【００３４】又、基体上に作製された酸化物磁性体及び
磁歪材料を積層して２層構造もしくは絶縁層を介した３
層構造の積層膜において、酸化物磁性体に電流を流し、
外部から磁界を印加することは印加された磁界により磁
気転移温度付近の磁性体の磁化が大きくなるように作用
し、同時に磁歪材料が磁界によって歪み、それが磁性酸
化物をも歪ませ磁気転移温度を換え、磁化−伝導相互作
用により、積層部に発生する電圧が磁界に対応して変化
するように作用する。又、磁気記録媒体に記録された信
号を読み取る手段として、本発明の磁気検出素子を用い
る場合、磁気記録媒体から素子に印加される磁界により
素子に発生する電圧が変化するように作用する。
磁歪材料を積層して２層構造もしくは絶縁層を介した３
層構造の積層膜において、酸化物磁性体に電流を流し、
外部から磁界を印加することは印加された磁界により磁
気転移温度付近の磁性体の磁化が大きくなるように作用
し、同時に磁歪材料が磁界によって歪み、それが磁性酸
化物をも歪ませ磁気転移温度を換え、磁化−伝導相互作
用により、積層部に発生する電圧が磁界に対応して変化
するように作用する。又、磁気記録媒体に記録された信
号を読み取る手段として、本発明の磁気検出素子を用い
る場合、磁気記録媒体から素子に印加される磁界により
素子に発生する電圧が変化するように作用する。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１
（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１（ａ），
（ｂ）は基体１１上に形成した３層構造の２種類の積層
膜の断面図である。図１中、符号１２は酸化物磁性体、
１３は絶縁体、１４は磁歪材料である。ここで絶縁層と
してはＳｒＴｉＯx（ｘは２．７〜３．３である）を用
い、酸化物磁性体はＬａ1-xＳｒxＭｎＯy（ｘは０．１
５〜０．３であり、ｙは２．７〜３．３である）を用
い、磁歪材料はＳｍＦｅ2、ＳｍＦｅ2Ｂ0.01、Ｃｏ2Ｆ
ｅ2Ｏ4を用いた。ここで図１（ａ），（ｂ）に示すよう
に、絶縁体を介して酸化物磁性体と磁歪材料はどちらが
上に積層しても構わない。又、基体１１は単結晶を鏡面
研磨したものを用いた。
（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１（ａ），
（ｂ）は基体１１上に形成した３層構造の２種類の積層
膜の断面図である。図１中、符号１２は酸化物磁性体、
１３は絶縁体、１４は磁歪材料である。ここで絶縁層と
してはＳｒＴｉＯx（ｘは２．７〜３．３である）を用
い、酸化物磁性体はＬａ1-xＳｒxＭｎＯy（ｘは０．１
５〜０．３であり、ｙは２．７〜３．３である）を用
い、磁歪材料はＳｍＦｅ2、ＳｍＦｅ2Ｂ0.01、Ｃｏ2Ｆ
ｅ2Ｏ4を用いた。ここで図１（ａ），（ｂ）に示すよう
に、絶縁体を介して酸化物磁性体と磁歪材料はどちらが
上に積層しても構わない。又、基体１１は単結晶を鏡面
研磨したものを用いた。
【００３６】この３層構造の積層膜の各層の膜厚は、１
０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのＬａＡｌＯ3（１０
０）の基体１１上に絶縁層１３が１０ｎｍ、酸化物磁性
体１２が１００ｎｍ、磁歪材料１４が５００ｎｍとなる
ように形成した。又、磁歪材料が電気伝導性を有しない
場合は絶縁層１３は省くことができる。又、製膜条件の
一例を電気伝導性を有する磁歪材料の場合を表１に、電
気伝導性を有しない磁歪材料の場合を表２に示す。
０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのＬａＡｌＯ3（１０
０）の基体１１上に絶縁層１３が１０ｎｍ、酸化物磁性
体１２が１００ｎｍ、磁歪材料１４が５００ｎｍとなる
ように形成した。又、磁歪材料が電気伝導性を有しない
場合は絶縁層１３は省くことができる。又、製膜条件の
一例を電気伝導性を有する磁歪材料の場合を表１に、電
気伝導性を有しない磁歪材料の場合を表２に示す。
【００３７】 〔表１〕 酸化物磁性体 製膜種 Ｌａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ0.05ＭｎＯy 〔：ＬＮＳＣＭＯ〕 製膜方法 レーザー蒸着法 基板 単結晶ＬａＡｌＯ3（１００）面 基板温度 ６５０℃ ガス種／分圧 酸素 雰囲気／全圧 １×１０-4Ｔｏｒｒ レーザーエネルギー １Ｊ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅ×１０Ｈｚ 成膜速度 ０．０５ｎｍ／ｓｅｃ 膜厚 １００ｎｍ 絶縁層 製膜種 ＳｒＴｉＯ2 製膜方法 レーザ蒸着法 基板 ＬＮＳＣＭＯ上 基板温度 ４００℃ ガス種／分圧 酸素 雰囲気／全圧 １×１０-4Ｔｏｒｒ レーザーエネルギー １Ｊ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅ×１０Ｈｚ 成膜速度 ０．０５ｎｍ／ｓｅｃ 膜厚 １０ｎｍ 磁歪層 製膜種 ＳｍＦｅ2 製膜方法 ＤＣマグネトロンスパッタリング法 基板 ＳｒＴｉＯ2上 基板温度 ２００℃ ガス種 Ａｒ 全圧 ２×１０-4Ｔｏｒｒ スパッタエネルギー ６００Ｖ×０．２Ａ 成膜速度 ０．５ｎｍ／ｓｅｃ 膜厚 ５００ｎｍ 〔表２〕 酸化物磁性体 製膜種 Ｌａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ0.05ＭｎＯy 〔：ＬＮＳＣＭＯ〕 製膜方法 レーザー蒸着法 基板 単結晶ＬａＡｌＯ3（１００）面 基板温度 ６５０℃ ガス種／分圧 酸素 雰囲気／全圧 １×１０-4Ｔｏｒｒ レーザーエネルギー １Ｊ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅ×１０Ｈｚ 成膜速度 ０．０５ｎｍ／ｓｅｃ 膜厚 １００ｎｍ 磁歪層 製膜種 Ｃｏ2Ｆｅ2Ｏz 製膜方法 レーザ蒸着法 基板 ＬＮＳＣＭＯ上 基板温度 ５５０℃ ガス種／分圧 酸素 雰囲気／全圧 １×１０-4Ｔｏｒｒ レーザーエネルギー １Ｊ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅ×１０Ｈｚ 成膜速度 ０．０５ｎｍ／ｓｅｃ 膜厚 ５００ｎｍ製膜方法 この３層構造もしくは２層構造の積層膜を磁気検出素子
に応用した例を図２（ａ），（ｂ）に示す。図２
（ａ），（ｂ）は磁気検出素子の模式断面図を示す。
に応用した例を図２（ａ），（ｂ）に示す。図２
（ａ），（ｂ）は磁気検出素子の模式断面図を示す。
【００３８】図２（ａ），（ｂ）に示す磁気抵抗検出素
子は、単結晶ＬａＡｌＯ3基板からなる基体２１に、Ｌ
ａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ0.05ＭｎＯz（ｚは２．７
〜３．３である）からなる酸化物磁性体２２、ＳｒＴｉ
Ｏy（ｙは２．７〜３．３である）からなる絶縁層２
３、およびＳｍＦｅ2からなる磁歪材料２４を前記方法
と同様の方法を用いて順次形成する〔図２（ａ）〕。も
しくは同様に単結晶ＬａＡｌＯ3基板からなる基体２１
に、ＳｍＦｅ2からなる磁歪材料２４、ＳｒＴｉＯy（ｙ
は２．７〜３．３である）からなる絶縁層２３、および
Ｌａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ0.05ＭｎＯz（ｚは２．
７〜３．３である）からなる酸化物磁性体２２を前記方
法と同様の方法を用いて順次形成する〔図２（ｂ）〕。
子は、単結晶ＬａＡｌＯ3基板からなる基体２１に、Ｌ
ａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ0.05ＭｎＯz（ｚは２．７
〜３．３である）からなる酸化物磁性体２２、ＳｒＴｉ
Ｏy（ｙは２．７〜３．３である）からなる絶縁層２
３、およびＳｍＦｅ2からなる磁歪材料２４を前記方法
と同様の方法を用いて順次形成する〔図２（ａ）〕。も
しくは同様に単結晶ＬａＡｌＯ3基板からなる基体２１
に、ＳｍＦｅ2からなる磁歪材料２４、ＳｒＴｉＯy（ｙ
は２．７〜３．３である）からなる絶縁層２３、および
Ｌａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ0.05ＭｎＯz（ｚは２．
７〜３．３である）からなる酸化物磁性体２２を前記方
法と同様の方法を用いて順次形成する〔図２（ｂ）〕。
【００３９】酸化物磁性体２２に電流を印加するための
Ｐｔからなる電極２５を酸化物磁性体２２上に形成す
る。図２（ａ），（ｂ）中に示す符号２７は、電極２５
から電流を印加するための電流源を示し、酸化物磁性層
２２に１マイクロアンペアの電流を流すものである。
Ｐｔからなる電極２５を酸化物磁性体２２上に形成す
る。図２（ａ），（ｂ）中に示す符号２７は、電極２５
から電流を印加するための電流源を示し、酸化物磁性層
２２に１マイクロアンペアの電流を流すものである。
【００４０】酸化物磁性体２２に電流を印加することに
よる積層部に発生する電圧を、電圧計２８により検出で
きるように、Ｐｔからなる電極２６を形成する。この素
子に対して酸化物磁性体層に平行に−１ｋＯｅ〜１ｋＯ
ｅの範囲の磁界を印加すると磁界に対応し、酸化物磁性
体の電気抵抗が変化し、電極２６間の電圧が変化する。
よる積層部に発生する電圧を、電圧計２８により検出で
きるように、Ｐｔからなる電極２６を形成する。この素
子に対して酸化物磁性体層に平行に−１ｋＯｅ〜１ｋＯ
ｅの範囲の磁界を印加すると磁界に対応し、酸化物磁性
体の電気抵抗が変化し、電極２６間の電圧が変化する。
【００４１】この印加した磁界に対する発生電圧の変化
を図３に示す。図３の横軸は印加磁界を示し、図３の縦
軸は磁界を印加しないときの発生電圧を基準にし、電圧
変化△Ｖを示したものである。△Ｖが０．５とは磁界を
印加しないときの半分の電圧が発生していることを示す
ものである。図３によると外部磁界が１キロエルステッ
ド変化すると０．９の電圧変化があることが分かる。こ
の値は従来の磁気抵抗素子、例えばパーマロイ磁性膜を
用いたものと比較すると２桁以上大きい値を示す。この
特性を利用すると、高い感度を有する磁気検出素子を提
供することが可能である。
を図３に示す。図３の横軸は印加磁界を示し、図３の縦
軸は磁界を印加しないときの発生電圧を基準にし、電圧
変化△Ｖを示したものである。△Ｖが０．５とは磁界を
印加しないときの半分の電圧が発生していることを示す
ものである。図３によると外部磁界が１キロエルステッ
ド変化すると０．９の電圧変化があることが分かる。こ
の値は従来の磁気抵抗素子、例えばパーマロイ磁性膜を
用いたものと比較すると２桁以上大きい値を示す。この
特性を利用すると、高い感度を有する磁気検出素子を提
供することが可能である。
【００４２】又、本発明の他の実施例を図４に基づいて
説明する。図４は本発明による磁気抵抗効果素子の模式
概略図を示したものである。図４に示した磁気抵抗効果
素子は、ＭｇＯ単結晶からなる基体４１上に、本発明に
よる積層膜４６をフォトリソグラフィーとイオンミリン
グを用い、縦横の長さが５０×２００マイクロメートル
の形状に加工したものである。積層膜４６はスパッタリ
ング法により５００ｎｍの非晶質超磁歪材料ＳｍＦｅ2
を成膜し、その上に絶縁酸化物ＳｒＴｉＯ3を１０ｎ
ｍ、さらに酸化物磁性体Ｌａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ
0.05ＭｎＯy（ｙは２．７〜３．３である）をレーザー
アブレーション法により積層膜４６の膜面方向に対して
電極から１マイクロアンペアの電流を供給する。又、図
４中、符号４７は電圧計を示し、積層膜４６に発生する
電圧を検出できるようにする。この素子の膜面に平行に
磁界４９を−１００Ｏｅ〜１００Ｏｅの範囲で印加する
と、磁界の強さに応じて検出される電圧が変化した。こ
の印加磁界に対する発生電圧の変化の様子を図５に示
す。図５は横軸には印加した磁界の強さを示し、図５の
縦軸には図３と同様に磁界変化に伴う電圧の変化率△Ｖ
を示す。５０Ｏｅの磁界に対して、△Ｖは０．８を示
し、すなわちゼロ磁界での発生電圧に対して８０％程度
減少していることがわかる。この電圧変化は従来技術に
よる磁気抵抗素子に比べて１桁以上大きな変化を示して
いる。本発明の積層膜を利用することにより、高感度で
高出力の磁気検出素子の実現が可能である。
説明する。図４は本発明による磁気抵抗効果素子の模式
概略図を示したものである。図４に示した磁気抵抗効果
素子は、ＭｇＯ単結晶からなる基体４１上に、本発明に
よる積層膜４６をフォトリソグラフィーとイオンミリン
グを用い、縦横の長さが５０×２００マイクロメートル
の形状に加工したものである。積層膜４６はスパッタリ
ング法により５００ｎｍの非晶質超磁歪材料ＳｍＦｅ2
を成膜し、その上に絶縁酸化物ＳｒＴｉＯ3を１０ｎ
ｍ、さらに酸化物磁性体Ｌａ0.75Ｎｄ0.05Ｓｒ0.15Ｃａ
0.05ＭｎＯy（ｙは２．７〜３．３である）をレーザー
アブレーション法により積層膜４６の膜面方向に対して
電極から１マイクロアンペアの電流を供給する。又、図
４中、符号４７は電圧計を示し、積層膜４６に発生する
電圧を検出できるようにする。この素子の膜面に平行に
磁界４９を−１００Ｏｅ〜１００Ｏｅの範囲で印加する
と、磁界の強さに応じて検出される電圧が変化した。こ
の印加磁界に対する発生電圧の変化の様子を図５に示
す。図５は横軸には印加した磁界の強さを示し、図５の
縦軸には図３と同様に磁界変化に伴う電圧の変化率△Ｖ
を示す。５０Ｏｅの磁界に対して、△Ｖは０．８を示
し、すなわちゼロ磁界での発生電圧に対して８０％程度
減少していることがわかる。この電圧変化は従来技術に
よる磁気抵抗素子に比べて１桁以上大きな変化を示して
いる。本発明の積層膜を利用することにより、高感度で
高出力の磁気検出素子の実現が可能である。
【００４３】本発明による磁気抵抗効果素子は、既述の
磁気抵抗効果、つまり磁気感度および出力、消費電力の
少なさから、磁気記録装置のヘッドとして用いることが
可能である。又、本発明による磁気抵抗効果素子は、回
転角センサー、位置センサー、リニアゲージ用センサー
等への適用も可能である。
磁気抵抗効果、つまり磁気感度および出力、消費電力の
少なさから、磁気記録装置のヘッドとして用いることが
可能である。又、本発明による磁気抵抗効果素子は、回
転角センサー、位置センサー、リニアゲージ用センサー
等への適用も可能である。
【００４４】本発明による磁気抵抗効果素子を在宅医療
装置に利用した実施例について説明する。図６は在宅医
療装置の概略を示したものである。図６に示した在宅医
療装置は、介護を必要とする寝たきりの病人や老人など
の呼吸をモニターするものである。符号６３は寝たきり
の病人や老人であり、符号６１は寝たきりの病人や老人
の胸におかれた永久磁石である。符号６４はベッドであ
る。人が呼吸する際、磁石６１は上下に周期的に動く。
この磁石６１の動きは本発明の符号６２に示した磁気抵
抗効果素子に対して、距離の変動、言い換えれば磁界の
強さを変化させることに対応する。
装置に利用した実施例について説明する。図６は在宅医
療装置の概略を示したものである。図６に示した在宅医
療装置は、介護を必要とする寝たきりの病人や老人など
の呼吸をモニターするものである。符号６３は寝たきり
の病人や老人であり、符号６１は寝たきりの病人や老人
の胸におかれた永久磁石である。符号６４はベッドであ
る。人が呼吸する際、磁石６１は上下に周期的に動く。
この磁石６１の動きは本発明の符号６２に示した磁気抵
抗効果素子に対して、距離の変動、言い換えれば磁界の
強さを変化させることに対応する。
【００４５】磁気抵抗効果素子６２は人の呼吸による磁
石６１の位置変化を磁界の変化として検知し、検出装置
６５により、抵抗変化による電圧変化もしくは電流変化
として変換し、周期的な磁石６１の変位をモニターし続
ける。この時、周期的な磁石６１の変位がない場合、電
気もしくは光によって警報装置６６に信号を送る。この
警報装置はブザーなどの警報や、通信システムと連動し
た集中監視システムと接続することも可能である。
石６１の位置変化を磁界の変化として検知し、検出装置
６５により、抵抗変化による電圧変化もしくは電流変化
として変換し、周期的な磁石６１の変位をモニターし続
ける。この時、周期的な磁石６１の変位がない場合、電
気もしくは光によって警報装置６６に信号を送る。この
警報装置はブザーなどの警報や、通信システムと連動し
た集中監視システムと接続することも可能である。
【００４６】本発明の在宅医療装置における磁気抵抗素
子から得られた電圧変化を図７に示す。図７は時間に対
する電圧変化を示したものである。図７に示すように呼
吸により磁石が上下して磁気抵抗素子６２との距離が変
化する。その結果、磁気抵抗素子６２が受ける磁界の強
さが変化し、電気抵抗が変化する。その変化の大きさは
数％と大きな変化、電圧にして数ｍＶもの変化が得られ
る。この様に大きな電圧変化は容易に信号処理可能で、
安価な信号処理装置だけで寝たきりの病人や老人の状態
を確実、正確に知ることが可能となる。
子から得られた電圧変化を図７に示す。図７は時間に対
する電圧変化を示したものである。図７に示すように呼
吸により磁石が上下して磁気抵抗素子６２との距離が変
化する。その結果、磁気抵抗素子６２が受ける磁界の強
さが変化し、電気抵抗が変化する。その変化の大きさは
数％と大きな変化、電圧にして数ｍＶもの変化が得られ
る。この様に大きな電圧変化は容易に信号処理可能で、
安価な信号処理装置だけで寝たきりの病人や老人の状態
を確実、正確に知ることが可能となる。
【００４７】本発明の磁気抵抗効果を利用した検出シス
テムを用いることによって、従来高価であった寝たきり
の病人や老人の在宅介護が、安価にそして正確となる。
又、本発明による磁気検出素子を近接センサーに利用し
た実施例について説明する。図８は近接センサーを車庫
入れセンサーに利用した場合の概略を示したものであ
る。符号８１は車庫又はカーポート、符号８２は車であ
る。又、矢印は車の進む方向である。車８２が車庫又は
カーポート８１に入るとき、車と車庫又はカーポートと
が近接する箇所に磁気抵抗型素子８３を配置し、それら
を制御装置及び警報装置８４に接続する。制御装置及び
警報装置８４は磁気抵抗型素子８３に電流を流し、電圧
または電流を測定する機能を持ち、その測定結果を警報
装置に渡し、ドライバーに音、光等で知らせる機能を持
っている。
テムを用いることによって、従来高価であった寝たきり
の病人や老人の在宅介護が、安価にそして正確となる。
又、本発明による磁気検出素子を近接センサーに利用し
た実施例について説明する。図８は近接センサーを車庫
入れセンサーに利用した場合の概略を示したものであ
る。符号８１は車庫又はカーポート、符号８２は車であ
る。又、矢印は車の進む方向である。車８２が車庫又は
カーポート８１に入るとき、車と車庫又はカーポートと
が近接する箇所に磁気抵抗型素子８３を配置し、それら
を制御装置及び警報装置８４に接続する。制御装置及び
警報装置８４は磁気抵抗型素子８３に電流を流し、電圧
または電流を測定する機能を持ち、その測定結果を警報
装置に渡し、ドライバーに音、光等で知らせる機能を持
っている。
【００４８】この磁気抵抗効果型素子８３に１マイクロ
アンペア流して磁気を帯びた鉄及び磁石を近付けたとき
の、電圧変化を図９に示す。図９の横軸は磁気抵抗効果
素子と磁気を帯びた鉄および磁石との距離を示し、縦軸
は磁気抵抗効果素子に１マイクロコンペア流したときの
電圧を示したものである。磁気を帯びた鉄が磁気抵抗効
果素子に近づいた場合、その距離が２〜３ｃｍで電圧が
半分となる。又、フェライト磁石の場合、約１０ｃｍの
電圧が半分になる。従って電圧もしくは電流をモニター
することで、距離を測定することが可能となる。さら
に、このシステムのセンサー部は磁気抵抗効果素子であ
るために、構造が非常に単純で信頼性にも優れ、安価で
ある。
アンペア流して磁気を帯びた鉄及び磁石を近付けたとき
の、電圧変化を図９に示す。図９の横軸は磁気抵抗効果
素子と磁気を帯びた鉄および磁石との距離を示し、縦軸
は磁気抵抗効果素子に１マイクロコンペア流したときの
電圧を示したものである。磁気を帯びた鉄が磁気抵抗効
果素子に近づいた場合、その距離が２〜３ｃｍで電圧が
半分となる。又、フェライト磁石の場合、約１０ｃｍの
電圧が半分になる。従って電圧もしくは電流をモニター
することで、距離を測定することが可能となる。さら
に、このシステムのセンサー部は磁気抵抗効果素子であ
るために、構造が非常に単純で信頼性にも優れ、安価で
ある。
【００４９】
【発明の効果】本発明によるならば、高感度で高速応答
性の良い磁気検出素子を提供することができ、これによ
り住宅設備、医療、環境設備、磁気記録装置、磁気計測
器を提供することが可能となる効果がある。
性の良い磁気検出素子を提供することができ、これによ
り住宅設備、医療、環境設備、磁気記録装置、磁気計測
器を提供することが可能となる効果がある。
【００５０】本発明によるならば、従来用いられてき
た、機械的、光学式、誘電式等の近傍センサーに比べ、
安価で、再現性よく、保守も簡単となり、又、従来の医
療用の監視システムに比べ、患者に与える影響も少な
く、信頼性が高く、安価となる効果がある。又、磁気記
録の磁気ヘッドとしても低電力で、高出力の素子が作製
可能となる効果がある。又、本発明ならば、室温で磁歪
と磁気抵抗効果の相乗効果による大きな磁気抵抗効果が
得られるために、冷却設備が不要になる効果がある。
た、機械的、光学式、誘電式等の近傍センサーに比べ、
安価で、再現性よく、保守も簡単となり、又、従来の医
療用の監視システムに比べ、患者に与える影響も少な
く、信頼性が高く、安価となる効果がある。又、磁気記
録の磁気ヘッドとしても低電力で、高出力の素子が作製
可能となる効果がある。又、本発明ならば、室温で磁歪
と磁気抵抗効果の相乗効果による大きな磁気抵抗効果が
得られるために、冷却設備が不要になる効果がある。
【００５１】又、本発明によるならば、電圧検出のため
の電流値を小さくしても大きな電圧出力が得られるた
め、発熱等による素子の劣化がなくなるという効果があ
る。又、本発明によるならば電圧出力が大きいために信
号発生時に発生する雑音の影響を受けないと効果があ
り、検出装置が簡単になり、低コストのシステムが提供
できる効果がある。又、本発明によるならば抵抗変化が
大きいために、一定の電圧を与えた場合、電流の値が大
きく変わるために、電流制御に使用できる効果がある。
の電流値を小さくしても大きな電圧出力が得られるた
め、発熱等による素子の劣化がなくなるという効果があ
る。又、本発明によるならば電圧出力が大きいために信
号発生時に発生する雑音の影響を受けないと効果があ
り、検出装置が簡単になり、低コストのシステムが提供
できる効果がある。又、本発明によるならば抵抗変化が
大きいために、一定の電圧を与えた場合、電流の値が大
きく変わるために、電流制御に使用できる効果がある。
【図１】２つの積層法による３層構造の積層膜の断面図
である。
である。
【図２】本発明による２つの積層法による磁気検出素子
の断面図である。
の断面図である。
【図３】本発明の磁気検出素子による印加磁界に対する
規格化された電気抵抗を示す図である。
規格化された電気抵抗を示す図である。
【図４】本発明によるほかの磁気検出素子の概略図であ
る。
る。
【図５】本発明による他の磁気検出素子による印加磁界
に対する規格化された電気抵抗を示す図である。
に対する規格化された電気抵抗を示す図である。
【図６】本発明による磁気抵抗効果素子を在宅医療シス
テムに応用した概略図である。
テムに応用した概略図である。
【図７】本発明による磁気抵抗効果素子の在宅医療シス
テムに応用した時の、時間に対する電圧の変化を示した
ものである。
テムに応用した時の、時間に対する電圧の変化を示した
ものである。
【図８】本発明による磁気抵抗効果素子を近傍センサー
として応用した概略図である。
として応用した概略図である。
【図９】本発明による磁気抵抗効果素子を近傍センサー
として利用した際の、対象物と磁気抵抗効果素子との距
離と電圧の関係を示したものである。
として利用した際の、対象物と磁気抵抗効果素子との距
離と電圧の関係を示したものである。
１１ 基体 １２ 酸化物磁性体 １３ 絶縁層 １４ 磁歪材料 ２１ 基体 ２２ 酸化物磁性体 ２３ 絶縁層 ２４ 磁歪材料 ２５ 電極 ２６ 電極 ２７ 電流源 ２８ 電圧計 ４１ 基体 ４５ 電極 ４６ 積層膜 ４７ 電圧計 ４９ 磁界 ６１ 永久磁石 ６２ 磁気抵抗効果素子 ６３ 人 ６４ ベッド ６５ 検出装置 ６６ 警報装置 ８１ 車庫（カーポート） ８２ 車 ８３ 磁気抵抗効果素子 ８４ 警報装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】本発明に用いられる強磁性非晶質金属は具
体的にはＴｂＦｅ2Ｂ0.01、ＳｍＦｅ2Ｂ0.01、Ｔ（Ｆｅ
1-xＸx） 2Ｚｙ、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3Ｚy、Ｔ6（Ｆｅ1-x
Ｘx）23Ｚy、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17Ｚy（ＴはＴｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの少なくとも１つの
元素、ＸはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの
少なくとも１つの元素、ＺはＢ，Ｃ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ａ
ｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｔｅの少なくとも１つの元素、ｘは０
〜０．５、ｙは０〜０．１）を体積率５０％以上含むも
のであることが好ましい。又、磁歪効果酸化物磁性体と
しては、フェライト、スピネル構造の鉄、コバルト酸化
物が好ましい。
体的にはＴｂＦｅ2Ｂ0.01、ＳｍＦｅ2Ｂ0.01、Ｔ（Ｆｅ
1-xＸx） 2Ｚｙ、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3Ｚy、Ｔ6（Ｆｅ1-x
Ｘx）23Ｚy、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17Ｚy（ＴはＴｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの少なくとも１つの
元素、ＸはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの
少なくとも１つの元素、ＺはＢ，Ｃ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ａ
ｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｔｅの少なくとも１つの元素、ｘは０
〜０．５、ｙは０〜０．１）を体積率５０％以上含むも
のであることが好ましい。又、磁歪効果酸化物磁性体と
しては、フェライト、スピネル構造の鉄、コバルト酸化
物が好ましい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｈ０１Ｌ 39/22 ＺＡＡＤ // Ｈ０１Ｌ 39/22 ＺＡＡ Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
Claims (21)
- 【請求項１】 電気伝導性を有する結晶性磁歪材料と電
気絶縁層と酸化物磁気抵抗材料の組合せによる磁気抵抗
効果素子。 - 【請求項２】 電気伝導性を有する非晶質磁歪材料と電
気絶縁層と酸化物磁気抵抗材料の組合せによる磁気抵抗
効果素子。 - 【請求項３】 電気的に絶縁体である酸化物磁歪材料と
酸化物磁気抵抗材料の組合せによる磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 酸化物磁気抵抗材料がペロブスカイト構
造ＡＭｎＯ3あるいは層状ペロブスカイト構造Ａ2n-1Ｍ
ｎnＯ2n+1を有する酸化物である請求項１ないし３のい
ずれかに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 電気絶縁層が酸化物材料である請求項１
又は請求項２記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 各層が機械的に強く結合されている請求
項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 請求項１ないし３のいずれかに記載の磁
気抵抗効果素子と、酸化物磁気抵抗材料に電流を与える
手段と、酸化物磁気抵抗材料に発生する電圧を検出する
手段とを有する磁気検出器。 - 【請求項８】 請求項１ないし３のいずれかに記載の酸
化物磁気抵抗材料が下記のいずれかである磁気抵抗効果
素子。（Ｌａ，Ｃａ）1Ｍｎ1Ｏy、（Ｌａ，Ｓｒ）1Ｍｎ
1Ｏy、Ｂｉ1Ｍｎ1Ｏy、（Ｌａ，Ａ）1Ｍｎ1-x（Ｃｏ，
Ｆｅ，Ｎｉ）xＯy（ただし、ＡはＢａ，Ｓｒ，Ｐｂ，Ｃ
ｄの少なくとも１つの元素）、（Ｄ，Ｅ）1Ｍｎ1-xＧx
Ｏy（但し、Ｄは少なくとも１種類以上の希土類元素、
Ｅは少なくとも１種類以上のアルカリ土類元素、ＧはＦ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒの少なくとも１つの元素）、
｛（Ｐｒ，Ｎｄ）、（Ｂａ，Ｓｒ）｝1（Ｍｎ1-xＧx）1
Ｏy、（Ｂｉ，Ｃａ）1（Ｍｎ1-xＧx）1Ｏy、Ｌａ1（Ｍ
ｎ1-xＧx）1Ｏy、Ｇｄ1（Ｍｎ1-xＧx）1Ｏy、Ｊ（Ｌ，
Ｍ）1Ｏy（但し、ＪはＢａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｐｂの少なく
とも１つの元素、ＬはＮｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅの少なく
とも１つの元素、ＭはＷ，Ｓｂ，Ｍｏ，Ｖの少なくとも
１つの元素）、（Ｓｒ，Ｌａ）1Ｍｎ1-xＱxＯy（ただ
し、ＱはＣｏ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｓｂ，Ｔａの少なくとも１
つの元素）、Ｌａ3Ｍｎ2Ｏ2、（Ｌａ，Ｊ）3Ｍｎ2Ｏz、
（Ｌａ，Ｊ）3（Ｍｎ，Ｌ）2Ｏz（ただし、以上におい
てｘ＝０〜３．５〔０は含まない〕、ｙ＝２．７〜３．
３、ｚ＝５〜８） - 【請求項９】 請求項１又は請求項２に記載の絶縁層が
下記のいずれかである磁気抵抗効果素子。ＲＯy（ただ
し、ＲはＳｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ａ
ｌ，Ｍｇ，Ｈｆ，Ｃａの少なくとも１つの元素）、ＤＯ
y（ただし、Ｄは少なくとも１種類以上の希土類元
素）、ＪＴｉＯｚ（ただし、ＪはＢａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｐ
ｂの少なくとも１つの元素、ｚは２．７〜３．３）、Ｐ
ｂ1｛（Ｚｒ，Ｔｉ）、Ｌ｝1Ｏz（ただし、ＬはＮｉ，
Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅの少なくとも１つの元素）で、電気低
効率が１０7Ωｃｍ以上であるもの。（ただし、上記に
おいてｙ＝１．４〜２．２、ｚ＝２．７〜３．３） - 【請求項１０】 請求項１に記載の電気伝導性を有する
結晶性磁歪材料が下記のいずれかである磁気抵抗効果素
子。Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）2、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3、Ｔ6（Ｆ
ｅ1-xＸx）23、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17（但し、ＴはＴ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの少なくとも
１つの元素、ＸはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｃｕのうちの少なくとも１つの元素、ｘ＝０〜０．５
〔但し０は含まず〕）を体積率５０％以上含むもの。 - 【請求項１１】 請求項２に記載の電気伝導性を有する
非晶質磁歪材料が下記のいずれかである磁気抵抗効果素
子。Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）2Ｚy、Ｔ（Ｆｅ1-xＸx）3Ｚy、Ｔ
6（Ｆｅ1-xＸx）23Ｚy、Ｔ2（Ｆｅ1-xＸx）17Ｚy（但
し、ＴはＴｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｍ，Ｅｒの
少なくとも１つの元素、ＸはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも１つの元素、ＺはＢ，Ｃ，
Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｔｅの少なくとも１
つの元素、ｘ＝０〜０．５、ｙ＝０〜０．１〔いずれも
０を含まず〕）を体積率５０％以上含むもの。 - 【請求項１２】 請求項３に記載の電気的に絶縁体であ
る酸化物磁歪材料が下記のいずれかである磁気抵抗効果
素子。ＮｉＦｅ2Ｏ4、Ｃｏ1Ｆｅ2Ｏ4、Ｙ3Ｆｅ5Ｏ12、
Ｆｅ3Ｏ4（Ｂａ，Ｐｂ）Ｆｅ2Ｏ4、ＢａＦｅ12Ｏ19。 - 【請求項１３】 電気伝導性を有する結晶性磁歪材料と
酸化物磁気抵抗材料を絶縁性酸化物で挟んでなる３層構
造の積層膜と、前記酸化物磁気抵抗材料に電流を流す手
段と、前記酸化物磁気抵抗材料に発生する電圧を検出す
る手段と、を有する磁気検出装置。 - 【請求項１４】 電気伝導性を有する非晶質磁歪材料と
酸化物磁気抵抗材料を絶縁性酸化物で挟んでなる３層構
造の積層膜と、前記酸化物磁気抵抗材料に電流を流す手
段と、前記酸化物磁気抵抗材料に発生する電圧を検出す
る手段と、を有する磁気検出装置。 - 【請求項１５】 絶縁体酸化物磁歪材料と酸化物磁気抵
抗材料の２層構造の積層膜と、前記酸化物磁気抵抗材料
に電流を流す手段と、前記酸化物磁気抵抗材料に発生す
る電圧を検出する手段と、を有する磁気検出装置。 - 【請求項１６】 基体上に形成した酸化物磁気抵抗材料
と該磁気抵抗材料上に絶縁体酸化物を介して形成した電
気伝導性を有する結晶性磁歪材料との積層膜と、前記酸
化物磁気抵抗材料に電流を流す手段と、前記磁気抵抗材
料に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜
が磁気を感じたときの該積層膜の電気抵抗値の変化によ
って磁気を検出する磁気検出装置。 - 【請求項１７】 基体上に形成した酸化物磁気抵抗材料
と該磁気抵抗材料上に絶縁体磁歪材料との積層膜と、前
記酸化物磁気抵抗材料に電流を流す手段と、前記磁気抵
抗材料に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積
層膜が磁気を感じたときの該積層膜の電気抵抗値の変化
によって磁気を検出する磁気検出装置。 - 【請求項１８】 基体上に形成した酸化物磁気抵抗材料
と該磁気抵抗材料上に絶縁体酸化物を介して形成した電
気伝導性を有する非晶質磁歪材料との積層膜と、前記酸
化物磁気抵抗材料に電流を流す手段と、前記磁気抵抗材
料に発生する電圧を検出する手段とを有し、前記積層膜
が磁気を感じたときの該積層膜の電気抵抗値の変化によ
って磁気を検出する磁気検出装置。 - 【請求項１９】 磁気記録媒体に記録された磁気信号を
磁気検出素子で読みとる磁気記録装置であって、前記磁
気検出素子が磁気抵抗酸化物と電気伝導性を有する結晶
性磁歪材料が絶縁酸化物を介した３層構造の積層膜を持
ち、該積層膜が前記磁気記録媒体に記録された磁気信号
を読みとる磁気記録装置。 - 【請求項２０】 酸化物磁気抵抗材料と磁歪材料を機械
的に結合させることにより、低磁界、高感度とさせ、そ
の作動範囲を酸化物磁気抵抗材料の磁気転移温度を制御
することによって５０Ｋから４００Ｋと広い温度範囲で
使用する磁気検出装置の使用方法。 - 【請求項２１】 酸化物磁気抵抗材料と磁歪材料を機械
的に結合させることにより、室温において低磁界動作、
高感度とし、住宅設備機器、医療機器に組込んで使用す
る磁気検出装置の使用方法。
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