JPH1098220A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来より高いＭＲ変化を示すことができる新
規な磁気抵抗効果素子の素子構造を得る。 【解決手段】 一対の強磁性層４，６の間に非磁性導電
層５が挟まれた積層構造を有する積層膜３と、積層膜３
に検出電流を流す一対の電極７，８と、一対の強磁性層
４，６の少なくとも一方の強磁性層と電極７，８との間
に設けられ、強磁性層４，６にスピン偏極した電子を与
えるための強磁性体からなるフィルタ層１，２とを備
え、スピン偏極した電子が与えられる強磁性層４，６中
の電子の移動の距離がスピン拡散長よりも短くなるよう
に設定されていることを特徴としている。
規な磁気抵抗効果素子の素子構造を得る。 【解決手段】 一対の強磁性層４，６の間に非磁性導電
層５が挟まれた積層構造を有する積層膜３と、積層膜３
に検出電流を流す一対の電極７，８と、一対の強磁性層
４，６の少なくとも一方の強磁性層と電極７，８との間
に設けられ、強磁性層４，６にスピン偏極した電子を与
えるための強磁性体からなるフィルタ層１，２とを備
え、スピン偏極した電子が与えられる強磁性層４，６中
の電子の移動の距離がスピン拡散長よりも短くなるよう
に設定されていることを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
に関するものであり、特にいわゆる巨大磁気抵抗効果を
示す素子に関するものである。
に関するものであり、特にいわゆる巨大磁気抵抗効果を
示す素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）は、磁界
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用
し、磁界の変化を検出する素子である。このような磁気
抵抗効果素子は、検出感度が高いことから、ハードディ
スクなどの磁気記録媒体の再生ヘッドとしての利用が期
待されている。ハードディスクにおいては、記録の高密
度化が進められており、磁気抵抗効果素子をより高密度
に記録された記録媒体の再生ヘッドとして用いるために
は、より高い感度が要求されている。磁気抵抗効果素子
をより高感度にするためには、磁気抵抗効果素子のＭＲ
比を高くする必要がある。このようなことから、高いＭ
Ｒ比を示す磁気抵抗効果素子として、強磁性層と非磁性
導電層とを積層した構造の磁気抵抗効果膜を用いた巨大
磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）が検討され、これまで
種々のＧＭＲの素子構造が提案されている。例えば、互
いに異なる保磁力を有する一対の強磁性層の間に非磁性
導電層が挟まれた構造を有する保磁力差型ＧＭＲ素子、
非磁性導電層を挟む一対の強磁性層の一方に反強磁性層
が積層されてスピン止めされたスピンバルブ型ＧＭＲ素
子、及び強磁性層と非磁性導電層とを複数の周期で繰り
返し積層した人工格子型ＧＭＲ素子などが知られてい
る。
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用
し、磁界の変化を検出する素子である。このような磁気
抵抗効果素子は、検出感度が高いことから、ハードディ
スクなどの磁気記録媒体の再生ヘッドとしての利用が期
待されている。ハードディスクにおいては、記録の高密
度化が進められており、磁気抵抗効果素子をより高密度
に記録された記録媒体の再生ヘッドとして用いるために
は、より高い感度が要求されている。磁気抵抗効果素子
をより高感度にするためには、磁気抵抗効果素子のＭＲ
比を高くする必要がある。このようなことから、高いＭ
Ｒ比を示す磁気抵抗効果素子として、強磁性層と非磁性
導電層とを積層した構造の磁気抵抗効果膜を用いた巨大
磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）が検討され、これまで
種々のＧＭＲの素子構造が提案されている。例えば、互
いに異なる保磁力を有する一対の強磁性層の間に非磁性
導電層が挟まれた構造を有する保磁力差型ＧＭＲ素子、
非磁性導電層を挟む一対の強磁性層の一方に反強磁性層
が積層されてスピン止めされたスピンバルブ型ＧＭＲ素
子、及び強磁性層と非磁性導電層とを複数の周期で繰り
返し積層した人工格子型ＧＭＲ素子などが知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらに
高い記録密度を実現するためには、より高いＭＲ比を有
することが必要であり、さらにはトラック幅を狭くする
ことができるＧＭＲ素子の開発が要望されている。
高い記録密度を実現するためには、より高いＭＲ比を有
することが必要であり、さらにはトラック幅を狭くする
ことができるＧＭＲ素子の開発が要望されている。
【０００４】本発明の目的は、このような従来からの要
望を満たそうとするものであり、従来より高いＭＲ比を
示すことができる新規な磁気抵抗効果素子の素子構造を
提供することにある。
望を満たそうとするものであり、従来より高いＭＲ比を
示すことができる新規な磁気抵抗効果素子の素子構造を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果素
子は、一対の強磁性層の間に非磁性導電層が挟まれた積
層構造を有する積層膜と、積層膜に検出電流を流すため
の一対の電極と、一対の電極のうちの正極と一対の強磁
性層のうちの一方の強磁性層との間に設けられ、強磁性
層にスピン偏極した電子を与えるための強磁性体からな
るフィルタ層とを備え、強磁性層中の電子の移動の距離
がスピン拡散長より短くなるように設定されていること
を特徴としている。
子は、一対の強磁性層の間に非磁性導電層が挟まれた積
層構造を有する積層膜と、積層膜に検出電流を流すため
の一対の電極と、一対の電極のうちの正極と一対の強磁
性層のうちの一方の強磁性層との間に設けられ、強磁性
層にスピン偏極した電子を与えるための強磁性体からな
るフィルタ層とを備え、強磁性層中の電子の移動の距離
がスピン拡散長より短くなるように設定されていること
を特徴としている。
【０００６】本発明において、スピン拡散長とは、スピ
ン偏極した電子が拡散し移動し得る平均距離を意味して
いる。本発明においては、スピン偏極した電子が与えら
れる強磁性層中の電子の移動の距離がスピン拡散長より
短くなるように設定されているので、強磁性層中を移動
する電子は、スピン偏極した状態で移動し得る。
ン偏極した電子が拡散し移動し得る平均距離を意味して
いる。本発明においては、スピン偏極した電子が与えら
れる強磁性層中の電子の移動の距離がスピン拡散長より
短くなるように設定されているので、強磁性層中を移動
する電子は、スピン偏極した状態で移動し得る。
【０００７】また本発明において、正極とは、一対の電
極のうちの電子を与える電極をいう。本発明において
は、正極と、正極側の強磁性層との間に少なくともフィ
ルタ層が設けられておればよいが、より好ましい実施形
態においては、負極と、負極側の強磁性層との間にもフ
ィルタ層が設けられる。
極のうちの電子を与える電極をいう。本発明において
は、正極と、正極側の強磁性層との間に少なくともフィ
ルタ層が設けられておればよいが、より好ましい実施形
態においては、負極と、負極側の強磁性層との間にもフ
ィルタ層が設けられる。
【０００８】以下、本発明の磁気抵抗効果素子が、従来
の磁気抵抗効果素子よりも高いＭＲ比を示す原理につい
て説明する。図１は、本発明に従う一実施例の磁気抵抗
効果素子を示す断面図である。基板９の中央部の上に
は、第１の強磁性層４、非磁性導電層５、及び第２の強
磁性層６を積層した積層膜３が設けられている。第１の
強磁性層４は、例えばＮｉＦｅなどから形成され、第２
の強磁性層６は、例えばＣｏなどから形成され、互いに
保磁力の異なる強磁性層材料から形成されている。非磁
性導電層５は、例えばＣｕなどから形成されている。従
って、積層膜３は、保磁力差型のＧＭＲ積層膜を構成し
ている。
の磁気抵抗効果素子よりも高いＭＲ比を示す原理につい
て説明する。図１は、本発明に従う一実施例の磁気抵抗
効果素子を示す断面図である。基板９の中央部の上に
は、第１の強磁性層４、非磁性導電層５、及び第２の強
磁性層６を積層した積層膜３が設けられている。第１の
強磁性層４は、例えばＮｉＦｅなどから形成され、第２
の強磁性層６は、例えばＣｏなどから形成され、互いに
保磁力の異なる強磁性層材料から形成されている。非磁
性導電層５は、例えばＣｕなどから形成されている。従
って、積層膜３は、保磁力差型のＧＭＲ積層膜を構成し
ている。
【０００９】積層膜３の両側の基板上には、フィルタ層
１及び２がそれぞれ積層膜３と接するように形成されて
いる。フィルタ層１及び２は、例えばＦｅなどの強磁性
体から形成されている。フィルタ層１及び２の上には、
それぞれＡｕなどからなる電極７及び８が設けられてい
る。積層膜３中を流れる検出電流は、この電極７及び８
から供給される。また、積層膜３の端部間の電圧を読み
取る電極は、この電極７及び８を兼用させてもよいし、
別に設けてもよい。
１及び２がそれぞれ積層膜３と接するように形成されて
いる。フィルタ層１及び２は、例えばＦｅなどの強磁性
体から形成されている。フィルタ層１及び２の上には、
それぞれＡｕなどからなる電極７及び８が設けられてい
る。積層膜３中を流れる検出電流は、この電極７及び８
から供給される。また、積層膜３の端部間の電圧を読み
取る電極は、この電極７及び８を兼用させてもよいし、
別に設けてもよい。
【００１０】図１に示す実施例の磁気抵抗効果素子にお
いては、積層膜３の第１の強磁性層４及び第２の強磁性
層６の両側の側方端部にフィルタ層１及び２が接するよ
うに設けられている。従来の磁気抵抗効果素子において
は、このフィルタ層１及び２の位置に、電極またはバイ
アス層などが設けられている。
いては、積層膜３の第１の強磁性層４及び第２の強磁性
層６の両側の側方端部にフィルタ層１及び２が接するよ
うに設けられている。従来の磁気抵抗効果素子において
は、このフィルタ層１及び２の位置に、電極またはバイ
アス層などが設けられている。
【００１１】図１５及び図１６は、従来の磁気抵抗効果
素子における各層の電子のスピンの偏極状態を示す図で
ある。図１５（ａ）に示すように、従来の磁気抵抗効果
素子においては、ＧＭＲ積層膜３の両側には、電極また
はバイアス層などの導電層１７及び１８が設けられてい
る。従って、ＧＭＲ積層膜３に流れる電子は、導電層１
７または１８を通りＧＭＲ積層膜３に与えられる。
素子における各層の電子のスピンの偏極状態を示す図で
ある。図１５（ａ）に示すように、従来の磁気抵抗効果
素子においては、ＧＭＲ積層膜３の両側には、電極また
はバイアス層などの導電層１７及び１８が設けられてい
る。従って、ＧＭＲ積層膜３に流れる電子は、導電層１
７または１８を通りＧＭＲ積層膜３に与えられる。
【００１２】図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す各層
の電子のスピンの偏極状態を示している。スピン偏極状
態１４、１５及び１６は、それぞれ第１の強磁性層４、
非磁性導電層５、及び第２の強磁性層６のスピン偏極状
態に対応している。またスピン偏極状態１９及び２０
は、それぞれ導電層１７及び１８のスピン偏極状態に対
応している。
の電子のスピンの偏極状態を示している。スピン偏極状
態１４、１５及び１６は、それぞれ第１の強磁性層４、
非磁性導電層５、及び第２の強磁性層６のスピン偏極状
態に対応している。またスピン偏極状態１９及び２０
は、それぞれ導電層１７及び１８のスピン偏極状態に対
応している。
【００１３】図１５は、第１の強磁性層４の磁化方向
と、第２の強磁性層６の磁化方向とが平行であるときの
状態を示している。図１５（ｂ）に示すように、ＧＭＲ
積層膜３中の非磁性導電層５及び導電層１７及び１８に
おける電子はスピン偏極していない状態にある。これに
対し、第１の強磁性層４及び第２の強磁性層６における
電子はスピン偏極した状態にある。また第１の強磁性層
４及び第２の強磁性層６のフェルミ電子は同一方向にス
ピン偏極している。
と、第２の強磁性層６の磁化方向とが平行であるときの
状態を示している。図１５（ｂ）に示すように、ＧＭＲ
積層膜３中の非磁性導電層５及び導電層１７及び１８に
おける電子はスピン偏極していない状態にある。これに
対し、第１の強磁性層４及び第２の強磁性層６における
電子はスピン偏極した状態にある。また第１の強磁性層
４及び第２の強磁性層６のフェルミ電子は同一方向にス
ピン偏極している。
【００１４】ＧＭＲ積層膜３を通る電子の伝導パスは、
表１に示すように６通り考えられる。ここで、第１の強
磁性層４の伝導パスをＦ１とし、非磁性導電層５の伝導
パスをＣとし、第２の強磁性層６の伝導パスをＦ２とし
ている。また、第１の強磁性層４の抵抗をＲ１、非磁性
導電層５の抵抗をＲｃ、第２の強磁性層６の抵抗をＲ２
とすると、各伝導パスの抵抗は、表１のように表され
る。
表１に示すように６通り考えられる。ここで、第１の強
磁性層４の伝導パスをＦ１とし、非磁性導電層５の伝導
パスをＣとし、第２の強磁性層６の伝導パスをＦ２とし
ている。また、第１の強磁性層４の抵抗をＲ１、非磁性
導電層５の抵抗をＲｃ、第２の強磁性層６の抵抗をＲ２
とすると、各伝導パスの抵抗は、表１のように表され
る。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示す伝導パスのうち、３つの層を流
れるＮｏ．３の伝導パスが最も抵抗が低く、実際の伝導
を支配している。
れるＮｏ．３の伝導パスが最も抵抗が低く、実際の伝導
を支配している。
【００１７】図１６は、第２の強磁性層６の磁化方向が
反転し、第１の強磁性層４と第２の強磁性層６の磁化方
向が反平行状態となったときのスピン偏極の状態を示し
ている。図１６（ａ）に示すように、第２の強磁性層６
の磁化方向が、第１の強磁性層４の磁化方向に対し反平
行状態となっている。このような状態においては、図１
６（ｂ）のスピン偏極状態１４及びスピン偏極状態１６
に示されるように、第１の強磁性層４のフェルミ電子の
偏極状態と、第２の強磁性層６のフェルミ電子のスピン
偏極状態とが異なっている。このような状態において
は、表２に示すように、３つの層を通るＮｏ．３の伝導
パスを電子が流れなくなる。
反転し、第１の強磁性層４と第２の強磁性層６の磁化方
向が反平行状態となったときのスピン偏極の状態を示し
ている。図１６（ａ）に示すように、第２の強磁性層６
の磁化方向が、第１の強磁性層４の磁化方向に対し反平
行状態となっている。このような状態においては、図１
６（ｂ）のスピン偏極状態１４及びスピン偏極状態１６
に示されるように、第１の強磁性層４のフェルミ電子の
偏極状態と、第２の強磁性層６のフェルミ電子のスピン
偏極状態とが異なっている。このような状態において
は、表２に示すように、３つの層を通るＮｏ．３の伝導
パスを電子が流れなくなる。
【００１８】
【表２】
【００１９】従って、ＧＭＲ積層膜３の抵抗が増大す
る。以上のように、従来の磁気抵抗効果素子において
は、一対の強磁性層の一方の磁化方向が反平行となるこ
とにより、３つの層を流れる伝導パスが電子伝導に寄与
できなくなる。従って、従来の磁気抵抗効果素子は、こ
れによる抵抗変化を用いて磁界の変化を検出している。
る。以上のように、従来の磁気抵抗効果素子において
は、一対の強磁性層の一方の磁化方向が反平行となるこ
とにより、３つの層を流れる伝導パスが電子伝導に寄与
できなくなる。従って、従来の磁気抵抗効果素子は、こ
れによる抵抗変化を用いて磁界の変化を検出している。
【００２０】図２及び図３は、図１に示す本発明の実施
例の磁気抵抗効果素子におけるスピン偏極状態を示して
いる。図２（ｂ）に示すように、第１の強磁性層４と第
２の強磁性層６の磁化方向が平行であるときには、第１
の強磁性層４のスピン偏極状態１４と、第２の強磁性層
６のスピン偏極状態１６とがほぼ同様の偏極状態にあ
り、各層のフェルミ電子のスピンの偏極が同一方向であ
る。またＧＭＲ積層膜３の両側にそれぞれ設けられてい
る強磁性体からなるフィルタ層１及び２のそれぞれのス
ピン偏極状態１１及び１２もほぼ同様の偏極状態であ
り、各層のフェルミ電子のスピンは同一方向に偏極して
いる。このような状態においては、図１５に示す従来の
磁気抵抗効果素子と同様に、表３に示すような６通りの
伝導パスが考えられ、これらの中でも３層を通過するＮ
ｏ．３の伝導パスが最も抵抗が低く、実際の電子の伝導
を支配している。
例の磁気抵抗効果素子におけるスピン偏極状態を示して
いる。図２（ｂ）に示すように、第１の強磁性層４と第
２の強磁性層６の磁化方向が平行であるときには、第１
の強磁性層４のスピン偏極状態１４と、第２の強磁性層
６のスピン偏極状態１６とがほぼ同様の偏極状態にあ
り、各層のフェルミ電子のスピンの偏極が同一方向であ
る。またＧＭＲ積層膜３の両側にそれぞれ設けられてい
る強磁性体からなるフィルタ層１及び２のそれぞれのス
ピン偏極状態１１及び１２もほぼ同様の偏極状態であ
り、各層のフェルミ電子のスピンは同一方向に偏極して
いる。このような状態においては、図１５に示す従来の
磁気抵抗効果素子と同様に、表３に示すような６通りの
伝導パスが考えられ、これらの中でも３層を通過するＮ
ｏ．３の伝導パスが最も抵抗が低く、実際の電子の伝導
を支配している。
【００２１】
【表３】
【００２２】図３は、第２の強磁性層６の磁化方向が、
第１の強磁性層４の磁化方向と反平行になったときの状
態を示している。図３（ｂ）に示すように、第２の強磁
性層６のスピン偏極状態１６は、第１の強磁性層４のス
ピン偏極状態１４並びにフィルタ層１及び２のそれぞれ
のスピン偏極状態１１及び１２と異なる状態となってい
る。従って、第２の強磁性層６のフェルミ電子のスピン
偏極と、フィルタ層１及び２のフェルミ電子のスピン偏
極及び第１の強磁性層４のフェルミ電子のスピン偏極が
異なる方向となっている。このため、フィルタ層１また
は２から第２の強磁性層６に対し電子が流れるなくな
る。この結果、表４に示すように、第２の強磁性層６の
伝導パスＦ２に関連した３つの伝導パスＮｏ．１−Ｃ、
Ｎｏ．２−Ｂ、及びＮｏ．３が閉じ、抵抗が従来よりも
大幅に増大する。
第１の強磁性層４の磁化方向と反平行になったときの状
態を示している。図３（ｂ）に示すように、第２の強磁
性層６のスピン偏極状態１６は、第１の強磁性層４のス
ピン偏極状態１４並びにフィルタ層１及び２のそれぞれ
のスピン偏極状態１１及び１２と異なる状態となってい
る。従って、第２の強磁性層６のフェルミ電子のスピン
偏極と、フィルタ層１及び２のフェルミ電子のスピン偏
極及び第１の強磁性層４のフェルミ電子のスピン偏極が
異なる方向となっている。このため、フィルタ層１また
は２から第２の強磁性層６に対し電子が流れるなくな
る。この結果、表４に示すように、第２の強磁性層６の
伝導パスＦ２に関連した３つの伝導パスＮｏ．１−Ｃ、
Ｎｏ．２−Ｂ、及びＮｏ．３が閉じ、抵抗が従来よりも
大幅に増大する。
【００２３】
【表４】
【００２４】以上のように、本発明に従えば、スピン偏
極した電子が一方の強磁性層に与えられるため、この強
磁性層のフェルミ電子のスピン偏極が、フィルタ層のス
ピン偏極と異なる方向になると、大幅に抵抗が増大し、
従来よりも大きなＭＲ変化を得ることできる。このよう
に、本発明においては、強磁性層中のスピン偏極した電
子の移動を利用するものであるため、上述のように、フ
ィルタ層と接しスピン偏極した電子が与えられる強磁性
層中の電子の移動の距離は、スピン拡散長よりも短くな
るように設定される。具体的には、強磁性層の電子の移
動方向の幅を所定の範囲となるように設定する。本発明
におけるスピン拡散長は、磁気抵抗効果素子の使用温度
におけるスピン拡散長を意味する。スピン拡散長は強磁
性層の材質や薄膜形成条件等により異なるので、これら
の条件を考慮して強磁性層の幅を決定する。この強磁性
層の電子移動の距離は、感磁部の幅に相当する。また本
発明の磁気抵抗効果素子を磁気抵抗効果ヘッド（ＭＲヘ
ッド）に用いた場合には、ＭＲヘッドのトラック幅に相
当する。本発明では、このように感磁部の幅をスピン拡
散長よりも短くなるように設定するので、ＭＲヘッドと
して用いた場合、トラック幅を短くすることができ、高
密度記録の再生に適したＭＲヘッドとすることができ
る。このような感磁部の幅、すなわち強磁性層中の電子
の移動の距離は、一般には１μｍ〜０．０５μｍ程度の
範囲内で設定される。
極した電子が一方の強磁性層に与えられるため、この強
磁性層のフェルミ電子のスピン偏極が、フィルタ層のス
ピン偏極と異なる方向になると、大幅に抵抗が増大し、
従来よりも大きなＭＲ変化を得ることできる。このよう
に、本発明においては、強磁性層中のスピン偏極した電
子の移動を利用するものであるため、上述のように、フ
ィルタ層と接しスピン偏極した電子が与えられる強磁性
層中の電子の移動の距離は、スピン拡散長よりも短くな
るように設定される。具体的には、強磁性層の電子の移
動方向の幅を所定の範囲となるように設定する。本発明
におけるスピン拡散長は、磁気抵抗効果素子の使用温度
におけるスピン拡散長を意味する。スピン拡散長は強磁
性層の材質や薄膜形成条件等により異なるので、これら
の条件を考慮して強磁性層の幅を決定する。この強磁性
層の電子移動の距離は、感磁部の幅に相当する。また本
発明の磁気抵抗効果素子を磁気抵抗効果ヘッド（ＭＲヘ
ッド）に用いた場合には、ＭＲヘッドのトラック幅に相
当する。本発明では、このように感磁部の幅をスピン拡
散長よりも短くなるように設定するので、ＭＲヘッドと
して用いた場合、トラック幅を短くすることができ、高
密度記録の再生に適したＭＲヘッドとすることができ
る。このような感磁部の幅、すなわち強磁性層中の電子
の移動の距離は、一般には１μｍ〜０．０５μｍ程度の
範囲内で設定される。
【００２５】本発明において、強磁性層を構成する磁性
体としては、ＧＭＲ積層膜の磁性体として用いることが
できるものであればよく、例えば、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ及びこれらの合金などが用いられる。また非磁性導電
層としては、Ｃｕ、Ａｇなどが用いられる。
体としては、ＧＭＲ積層膜の磁性体として用いることが
できるものであればよく、例えば、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ及びこれらの合金などが用いられる。また非磁性導電
層としては、Ｃｕ、Ａｇなどが用いられる。
【００２６】また本発明において、フィルタ層として用
いられる強磁性体は、室温以上にキューリー点を有する
強磁性体であれば、特に限定されるものではない。具体
的には、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｃｏ及びこれらの合金などが
挙げられる。好ましくは、フィルタ層が接する、すなわ
ちスピン偏極した電子が与えられる強磁性層のフェルミ
準位と、フィルタ層のフェルミ準位との差が、±１ｅＶ
の範囲内となるようにフィルタ層の強磁性体材料が選ば
れている。さらに好ましくは、強磁性層のフェルミ準位
との差が、±０．５ｅＶの範囲内となるように選ばれ
る。また、フィルタ層は、一対の強磁性層のうちの他方
の強磁性層と同一の強磁性体材料から構成されてもよ
い。本発明においてフィルタ層は、スピン偏極した一方
のスピン状態の電子を抽出し、強磁性層に与えるフィル
タの役割を果たしている。
いられる強磁性体は、室温以上にキューリー点を有する
強磁性体であれば、特に限定されるものではない。具体
的には、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｃｏ及びこれらの合金などが
挙げられる。好ましくは、フィルタ層が接する、すなわ
ちスピン偏極した電子が与えられる強磁性層のフェルミ
準位と、フィルタ層のフェルミ準位との差が、±１ｅＶ
の範囲内となるようにフィルタ層の強磁性体材料が選ば
れている。さらに好ましくは、強磁性層のフェルミ準位
との差が、±０．５ｅＶの範囲内となるように選ばれ
る。また、フィルタ層は、一対の強磁性層のうちの他方
の強磁性層と同一の強磁性体材料から構成されてもよ
い。本発明においてフィルタ層は、スピン偏極した一方
のスピン状態の電子を抽出し、強磁性層に与えるフィル
タの役割を果たしている。
【００２７】本発明における積層膜は、一対の強磁性層
の間に非磁性導電層が挟まれた積層構造を有するもので
あれば特に限定されるものではない。例えば、一対の強
磁性層が互いに異なる保磁力を有する保磁力差型磁気抵
抗効果膜であってもよいし、一対の強磁性層の一方に反
強磁性層が積層されているスピンバルブ型磁気抵抗効果
膜であってもよい。スピンバルブ型磁気抵抗効果膜の場
合、強磁性層の一方に積層される反強磁性層としては、
ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｎｉ
ＣｏＯなどが挙げられる。
の間に非磁性導電層が挟まれた積層構造を有するもので
あれば特に限定されるものではない。例えば、一対の強
磁性層が互いに異なる保磁力を有する保磁力差型磁気抵
抗効果膜であってもよいし、一対の強磁性層の一方に反
強磁性層が積層されているスピンバルブ型磁気抵抗効果
膜であってもよい。スピンバルブ型磁気抵抗効果膜の場
合、強磁性層の一方に積層される反強磁性層としては、
ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｎｉ
ＣｏＯなどが挙げられる。
【００２８】また、本発明における積層膜は、強磁性層
と非磁性導電層とを複数の周期で繰り返し積層する人工
格子型磁気抵抗効果膜であってもよい。このような人工
格子型磁気抵抗効果膜としては、例えば強磁性層として
のＣｏ層と非磁性導電層としてのＣｕ層を交互に繰り返
し積層した積層膜が知られている。
と非磁性導電層とを複数の周期で繰り返し積層する人工
格子型磁気抵抗効果膜であってもよい。このような人工
格子型磁気抵抗効果膜としては、例えば強磁性層として
のＣｏ層と非磁性導電層としてのＣｕ層を交互に繰り返
し積層した積層膜が知られている。
【００２９】本発明の磁気抵抗効果素子においては、図
１に示す実施例のようにフィルタ層が積層膜の各層の側
方端部と接するように設けられていてもよいし、一対の
強磁性層の一方の強磁性層のみと接するように設けられ
ていてもよい。さらには、キャリア電子を注入する側に
のみフィルタ層を設け、反対側には任意の導体層を設け
てもよい。
１に示す実施例のようにフィルタ層が積層膜の各層の側
方端部と接するように設けられていてもよいし、一対の
強磁性層の一方の強磁性層のみと接するように設けられ
ていてもよい。さらには、キャリア電子を注入する側に
のみフィルタ層を設け、反対側には任意の導体層を設け
てもよい。
【００３０】さらには、フィルタ層が、一対の強磁性層
の一方の強磁性層と接し、かつ他方の強磁性層と一体的
になるように形成されていてもよい。すなわち、フィル
タ層と一対の強磁性層の他方の強磁性層が同一材料で連
続して形成されていてもよい。
の一方の強磁性層と接し、かつ他方の強磁性層と一体的
になるように形成されていてもよい。すなわち、フィル
タ層と一対の強磁性層の他方の強磁性層が同一材料で連
続して形成されていてもよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】図１は、上述のように、本発明に
従う一実施例の磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
図４〜図６は、図１に示す磁気抵抗効果素子を製造する
工程を示す断面図である。図４（ａ）を参照して、Ｓｉ
などからなる非磁性の基板９の上に、第２の強磁性層６
としてのＣｏ層（膜厚５ｎｍ）、非磁性導電層５として
のＣｕ層（膜厚２ｎｍ）、及び第１の強磁性層４として
のＮｉ80Ｆｅ20層（膜厚５ｎｍ）を順次イオンビームス
パッタリング（ＩＢＳ）法により形成する。
従う一実施例の磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
図４〜図６は、図１に示す磁気抵抗効果素子を製造する
工程を示す断面図である。図４（ａ）を参照して、Ｓｉ
などからなる非磁性の基板９の上に、第２の強磁性層６
としてのＣｏ層（膜厚５ｎｍ）、非磁性導電層５として
のＣｕ層（膜厚２ｎｍ）、及び第１の強磁性層４として
のＮｉ80Ｆｅ20層（膜厚５ｎｍ）を順次イオンビームス
パッタリング（ＩＢＳ）法により形成する。
【００３２】次に、図４（ｂ）を参照して、第１の強磁
性層４の上にレジスト膜１０を形成し、図４（ｃ）に示
すようにフォトレジスト法を用いてパターニングする。
次に、パターニングにしたレジスト膜１０をマスクとし
てイオンビームエッチング（ＩＢＥ）法により、第１の
強磁性層４、非磁性導電層５及び第２の強磁性層６をエ
ッチング除去し、図４（ｄ）に示すように素子形状に微
細加工する。
性層４の上にレジスト膜１０を形成し、図４（ｃ）に示
すようにフォトレジスト法を用いてパターニングする。
次に、パターニングにしたレジスト膜１０をマスクとし
てイオンビームエッチング（ＩＢＥ）法により、第１の
強磁性層４、非磁性導電層５及び第２の強磁性層６をエ
ッチング除去し、図４（ｄ）に示すように素子形状に微
細加工する。
【００３３】次に、図５（ｅ）を参照して、レジスト膜
２１を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用い
て、図５（ｆ）に示すように、積層膜の上にのみレジス
ト膜２１を残す。次に、図５（ｇ）に示すように、フィ
ルタ層として用いるＦｅ層２２（膜厚１２ｎｍ）をＩＢ
Ｓ法により全面に形成する。次に、図５（ｈ）に示すよ
うに、積層膜上のレジスト膜２１をリフトオフすること
により、この上に形成されたＦｅ層２２を除去する。積
層膜の両側に形成されたＦｅ層はフィルタ層１及び２と
なる。
２１を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用い
て、図５（ｆ）に示すように、積層膜の上にのみレジス
ト膜２１を残す。次に、図５（ｇ）に示すように、フィ
ルタ層として用いるＦｅ層２２（膜厚１２ｎｍ）をＩＢ
Ｓ法により全面に形成する。次に、図５（ｈ）に示すよ
うに、積層膜上のレジスト膜２１をリフトオフすること
により、この上に形成されたＦｅ層２２を除去する。積
層膜の両側に形成されたＦｅ層はフィルタ層１及び２と
なる。
【００３４】次に、図６（ｉ）に示すように、全面に再
びレジスト膜２３を形成した後、図６（ｊ）に示すよう
に、フォトリソグラフィ法により中央部にのみレジスト
膜２３を残すようにパターニングする。次に、図６
（ｋ）に示すように、全面に電極となるＡｕ層２４（１
００ｎｍ）をＩＢＳ法により形成する。次に、図６
（ｌ）に示すように、レジスト膜２３をリフトオフによ
り除去することにより、両側にＡｕ層を残し、これらを
電極７及び８とする。
びレジスト膜２３を形成した後、図６（ｊ）に示すよう
に、フォトリソグラフィ法により中央部にのみレジスト
膜２３を残すようにパターニングする。次に、図６
（ｋ）に示すように、全面に電極となるＡｕ層２４（１
００ｎｍ）をＩＢＳ法により形成する。次に、図６
（ｌ）に示すように、レジスト膜２３をリフトオフによ
り除去することにより、両側にＡｕ層を残し、これらを
電極７及び８とする。
【００３５】本実施例においては、積層膜部分の幅、す
なわちフィルタ層間の距離を５００ｎｍとなるように各
層を形成している。このような保磁力差型のＧＭＲ膜に
おいて、第１の強磁性層４及び第２の強磁性層６の一般
的な膜厚は、例えば１０〜１００Åであり、非磁性導電
層５の一般的な膜厚は、例えば１０〜５０Åである。以
上のようにして図１に示す実施例の磁気抵抗効果素子を
得ることができる。
なわちフィルタ層間の距離を５００ｎｍとなるように各
層を形成している。このような保磁力差型のＧＭＲ膜に
おいて、第１の強磁性層４及び第２の強磁性層６の一般
的な膜厚は、例えば１０〜１００Åであり、非磁性導電
層５の一般的な膜厚は、例えば１０〜５０Åである。以
上のようにして図１に示す実施例の磁気抵抗効果素子を
得ることができる。
【００３６】図７は、本発明に従う他の実施例の磁気抵
抗効果素子を示す断面図である。図７を参照して、本実
施例の積層膜３は、Ｃｕなどの非磁性導電層２５とＣｏ
などの強磁性層２６を複数の周期で繰り返して積層する
ことにより構成される人工格子型のＧＭＲ膜である。そ
の他の構成は、図１に示す実施例と同様にして構成され
ている。非磁性導電層２５は、例えば１０〜５０Åの膜
厚で形成され、強磁性層２６は、例えば１０〜１００Å
の膜厚で形成される。また非磁性導電層２５と強磁性層
２６の繰り返し周期は、例えば５〜３０Åの周期で繰り
返され積層される。
抗効果素子を示す断面図である。図７を参照して、本実
施例の積層膜３は、Ｃｕなどの非磁性導電層２５とＣｏ
などの強磁性層２６を複数の周期で繰り返して積層する
ことにより構成される人工格子型のＧＭＲ膜である。そ
の他の構成は、図１に示す実施例と同様にして構成され
ている。非磁性導電層２５は、例えば１０〜５０Åの膜
厚で形成され、強磁性層２６は、例えば１０〜１００Å
の膜厚で形成される。また非磁性導電層２５と強磁性層
２６の繰り返し周期は、例えば５〜３０Åの周期で繰り
返され積層される。
【００３７】図８は、本発明に従うさらに他の実施例の
磁気抵抗効果素子を示す断面図である。本実施例では、
積層膜３として、スピンバルブ型ＧＭＲ膜が形成されて
いる。第１の強磁性層２７としては、Ｎｉ80Ｆｅ20層
（膜厚５ｎｍ）とＣｏ層（膜厚２ｎｍ）を積層した膜が
形成されている。非磁性導電層２８としては、Ｃｕ層
（膜厚３ｎｍ）が形成されている。第２の強磁性層２９
としては、Ｃｏ層（膜厚２ｎｍ）とＮｉ80Ｆｅ20層（膜
厚５ｎｍ）を積層した膜が形成されている。第１の強磁
性層２７及び第２の強磁性層２９において、Ｃｏ層はそ
れぞれＣｕ層に近い側に設けられている。第１の強磁性
層２７の上には、反強磁性層３０としてのＦｅ50Ｍｎ50
層（膜厚１５ｎｍ）が形成されている。またフィルタ層
１及びフィルタ層２として、Ｆｅ層（膜厚１５ｎｍ）が
形成されている。従って、フィルタ層１及び２は、第１
の強磁性層２７、非磁性導電層２８及び第２の強磁性層
２９の側方の端面と接するように形成されている。この
ようなスピンバルブ型のＧＭＲ膜において、反強磁性層
３０の一般的な膜厚は、例えば５０〜５００Åであり、
第１の強磁性層２７及び第２の強磁性層２９の一般的な
膜厚は、例えば１０〜１００Åであり、非磁性導電層２
８の一般的な膜厚は、例えば１０〜５０Åである。本実
施例においては、積層膜部分の幅、すなわちフィルタ層
間の距離を５００ｎｍとなるように各層を形成してい
る。
磁気抵抗効果素子を示す断面図である。本実施例では、
積層膜３として、スピンバルブ型ＧＭＲ膜が形成されて
いる。第１の強磁性層２７としては、Ｎｉ80Ｆｅ20層
（膜厚５ｎｍ）とＣｏ層（膜厚２ｎｍ）を積層した膜が
形成されている。非磁性導電層２８としては、Ｃｕ層
（膜厚３ｎｍ）が形成されている。第２の強磁性層２９
としては、Ｃｏ層（膜厚２ｎｍ）とＮｉ80Ｆｅ20層（膜
厚５ｎｍ）を積層した膜が形成されている。第１の強磁
性層２７及び第２の強磁性層２９において、Ｃｏ層はそ
れぞれＣｕ層に近い側に設けられている。第１の強磁性
層２７の上には、反強磁性層３０としてのＦｅ50Ｍｎ50
層（膜厚１５ｎｍ）が形成されている。またフィルタ層
１及びフィルタ層２として、Ｆｅ層（膜厚１５ｎｍ）が
形成されている。従って、フィルタ層１及び２は、第１
の強磁性層２７、非磁性導電層２８及び第２の強磁性層
２９の側方の端面と接するように形成されている。この
ようなスピンバルブ型のＧＭＲ膜において、反強磁性層
３０の一般的な膜厚は、例えば５０〜５００Åであり、
第１の強磁性層２７及び第２の強磁性層２９の一般的な
膜厚は、例えば１０〜１００Åであり、非磁性導電層２
８の一般的な膜厚は、例えば１０〜５０Åである。本実
施例においては、積層膜部分の幅、すなわちフィルタ層
間の距離を５００ｎｍとなるように各層を形成してい
る。
【００３８】図９は、本発明に従うさらに他の実施例を
示す断面図である。本実施例においては、バイアス層が
設けられている。基板９の上には、図１に示す実施例と
同様に第１の強磁性層４、非磁性導電層５及び第２の強
磁性層６からなる積層膜３が形成されている。この積層
膜３の両側の端面に接するように、例えばＣｏＣｒＰｔ
などからなるバイアス層３１及び３２が形成されてい
る。このように積層膜３に直接接するようにバイアス層
が設けられている場合には、図９に示すように、例えば
第１の強磁性層４の上に所定の間隔を隔てて一対のフィ
ルタ層１及び２を形成し、これらフィルタ層１及び２の
上に、それぞれＡｕなどからなる電極７及び８を形成す
る。このような構成にすることにより、フィルタ層１ま
たは２を介して第１の強磁性層４に電子を与えることが
でき、スピン偏極した電子を第１の強磁性層４に与える
ことができる。本発明においては、本実施例のように第
１の強磁性層４及び第２の強磁性層６の双方に接するよ
うにフィルタ層を設ける必要はなく、フィルタ層はいず
れか一方の強磁性層に接して設けられればよい。さらに
は、電子を与える側にのみフィルタ層が設けられておれ
ばよく、必ずしも強磁性層の両側の端部のそれぞれにフ
ィルタ層が設けられる必要はない。なお、本実施例で
は、強磁性層４中の電子の移動の距離、すなわちフィル
タ層１とフィルタ層２の間の距離を５００ｎｍとなるよ
うに設定している。
示す断面図である。本実施例においては、バイアス層が
設けられている。基板９の上には、図１に示す実施例と
同様に第１の強磁性層４、非磁性導電層５及び第２の強
磁性層６からなる積層膜３が形成されている。この積層
膜３の両側の端面に接するように、例えばＣｏＣｒＰｔ
などからなるバイアス層３１及び３２が形成されてい
る。このように積層膜３に直接接するようにバイアス層
が設けられている場合には、図９に示すように、例えば
第１の強磁性層４の上に所定の間隔を隔てて一対のフィ
ルタ層１及び２を形成し、これらフィルタ層１及び２の
上に、それぞれＡｕなどからなる電極７及び８を形成す
る。このような構成にすることにより、フィルタ層１ま
たは２を介して第１の強磁性層４に電子を与えることが
でき、スピン偏極した電子を第１の強磁性層４に与える
ことができる。本発明においては、本実施例のように第
１の強磁性層４及び第２の強磁性層６の双方に接するよ
うにフィルタ層を設ける必要はなく、フィルタ層はいず
れか一方の強磁性層に接して設けられればよい。さらに
は、電子を与える側にのみフィルタ層が設けられておれ
ばよく、必ずしも強磁性層の両側の端部のそれぞれにフ
ィルタ層が設けられる必要はない。なお、本実施例で
は、強磁性層４中の電子の移動の距離、すなわちフィル
タ層１とフィルタ層２の間の距離を５００ｎｍとなるよ
うに設定している。
【００３９】図１０は、本発明に従うさらに他の実施例
を示す断面図である。本実施例においてもバイアス層３
１及び３２が設けられている。本実施例においては、図
１に示す実施例と同様に、基板９の中央部に第１の強磁
性層４、非磁性導電層５及び第２の強磁性層６からなる
積層膜３が設けられており、この積層膜３の両側に接す
るようにＦｅなどからなるフィルタ層１及び２がそれぞ
れ設けられている。本実施例では、さらにフィルタ層１
及び２の外側に、ＣｏＣｒＰｔなどからなるバイアス層
３１及び３２がそれぞれ設けられている。電極７及び８
は、それぞれバイアス層３１及びフィルタ層１とバイア
ス層３２及びフィルタ層２の上に設けられている。本実
施例においては、積層膜部分の幅、すなわちフィルタ層
間の距離を５００ｎｍとなるように各層を形成してい
る。
を示す断面図である。本実施例においてもバイアス層３
１及び３２が設けられている。本実施例においては、図
１に示す実施例と同様に、基板９の中央部に第１の強磁
性層４、非磁性導電層５及び第２の強磁性層６からなる
積層膜３が設けられており、この積層膜３の両側に接す
るようにＦｅなどからなるフィルタ層１及び２がそれぞ
れ設けられている。本実施例では、さらにフィルタ層１
及び２の外側に、ＣｏＣｒＰｔなどからなるバイアス層
３１及び３２がそれぞれ設けられている。電極７及び８
は、それぞれバイアス層３１及びフィルタ層１とバイア
ス層３２及びフィルタ層２の上に設けられている。本実
施例においては、積層膜部分の幅、すなわちフィルタ層
間の距離を５００ｎｍとなるように各層を形成してい
る。
【００４０】図１１は、本発明に従うさらに他の実施例
を示す断面図である。本実施例においては、フィルタ層
１及びフィルタ層２がそれぞれ磁性体層１ａと１ｂ及び
磁性体層２ａと２ｂを交互に積層することにより形成さ
れている。他の構成は、図１０に示す実施例と同様にし
て構成されている。このように、本発明においては、異
なる磁性体層を積層することによりフィルタ層を構成さ
せてもよい。本実施例においては、積層膜部分の幅、す
なわちフィルタ層間の距離を５００ｎｍとなるように各
層を形成している。
を示す断面図である。本実施例においては、フィルタ層
１及びフィルタ層２がそれぞれ磁性体層１ａと１ｂ及び
磁性体層２ａと２ｂを交互に積層することにより形成さ
れている。他の構成は、図１０に示す実施例と同様にし
て構成されている。このように、本発明においては、異
なる磁性体層を積層することによりフィルタ層を構成さ
せてもよい。本実施例においては、積層膜部分の幅、す
なわちフィルタ層間の距離を５００ｎｍとなるように各
層を形成している。
【００４１】図１２は、本発明に従うさらに他の実施例
を示す断面図である。本実施例においては、第１の強磁
性層とフィルタ層が連続して一体的に形成されている。
すなわち、基板９の中央部には、第２の強磁性層６及び
非磁性導電層５が形成されており、非磁性導電層５の上
には、第１の強磁性層部分３３ａを有する強磁性体層３
３が形成されている。強磁性体層３３は非磁性導電層５
及び第２の強磁性層６の外側部分にも延び、フィルタ層
部分３３ｂを形成している。従って、第２の強磁性層６
の両側の端部側面においては、この強磁性体層３３のフ
ィルタ層部分３３ｂが接している。従って、強磁性体層
３３の第１の強磁性層部分３３ａが第１の強磁性層とし
て機能し、フィルタ層部分３３ｂが本発明のフィルタ層
として機能する。このように、本発明においては、一対
の強磁性層のうちの一方がフィルタ層と連続して一体的
に形成されていてもよい。
を示す断面図である。本実施例においては、第１の強磁
性層とフィルタ層が連続して一体的に形成されている。
すなわち、基板９の中央部には、第２の強磁性層６及び
非磁性導電層５が形成されており、非磁性導電層５の上
には、第１の強磁性層部分３３ａを有する強磁性体層３
３が形成されている。強磁性体層３３は非磁性導電層５
及び第２の強磁性層６の外側部分にも延び、フィルタ層
部分３３ｂを形成している。従って、第２の強磁性層６
の両側の端部側面においては、この強磁性体層３３のフ
ィルタ層部分３３ｂが接している。従って、強磁性体層
３３の第１の強磁性層部分３３ａが第１の強磁性層とし
て機能し、フィルタ層部分３３ｂが本発明のフィルタ層
として機能する。このように、本発明においては、一対
の強磁性層のうちの一方がフィルタ層と連続して一体的
に形成されていてもよい。
【００４２】本実施例においては、積層膜部分の幅、す
なわちフィルタ層間の距離を５００ｎｍとなるように各
層を形成している。本実施例では、強磁性体層３３のフ
ィルタ層部分３３ｂからスピン偏極された電子が第２の
強磁性層６に与えられ、上述のような本発明の作用機構
により大きなＭＲ変化を得ることができる。
なわちフィルタ層間の距離を５００ｎｍとなるように各
層を形成している。本実施例では、強磁性体層３３のフ
ィルタ層部分３３ｂからスピン偏極された電子が第２の
強磁性層６に与えられ、上述のような本発明の作用機構
により大きなＭＲ変化を得ることができる。
【００４３】図１３及び図１４は、図１２に示す実施例
を製造する工程を示す断面図である。図１３（ａ）を参
照して、基板９の上の、積層膜を形成する領域の両側の
部分にレジスト膜３４をパターニングにして形成する。
次に、図１３（ｂ）に示すように、第２の強磁性層６及
び非磁性導電層５を基板９の上方の全面に形成する。次
に、図１３（ｃ）に示すように、レジスト膜３４をリフ
トオフすることにより、基板９上の中央部にのみ第２の
強磁性層６及び非磁性導電層５を残す。次に、図１３
（ｄ）に示すように、基板９の上方の全面に強磁性体層
３３を形成し、非磁性導電層５の上の部分を第１の強磁
性層部分３３ａとし、非磁性導電層５及び第２の強磁性
層６の両側部分をフィルタ層部分３３ｂとする。第２の
強磁性層６は例えばＣｏ層から形成し、非磁性導電層５
は例えばＣｕ層から形成し、強磁性体層３３は例えばＮ
ｉ80Ｆｅ20層から形成する。
を製造する工程を示す断面図である。図１３（ａ）を参
照して、基板９の上の、積層膜を形成する領域の両側の
部分にレジスト膜３４をパターニングにして形成する。
次に、図１３（ｂ）に示すように、第２の強磁性層６及
び非磁性導電層５を基板９の上方の全面に形成する。次
に、図１３（ｃ）に示すように、レジスト膜３４をリフ
トオフすることにより、基板９上の中央部にのみ第２の
強磁性層６及び非磁性導電層５を残す。次に、図１３
（ｄ）に示すように、基板９の上方の全面に強磁性体層
３３を形成し、非磁性導電層５の上の部分を第１の強磁
性層部分３３ａとし、非磁性導電層５及び第２の強磁性
層６の両側部分をフィルタ層部分３３ｂとする。第２の
強磁性層６は例えばＣｏ層から形成し、非磁性導電層５
は例えばＣｕ層から形成し、強磁性体層３３は例えばＮ
ｉ80Ｆｅ20層から形成する。
【００４４】次に、図１４（ｅ）に示すように、強磁性
体層３３の上の中央部分にレジスト膜３４をパターニン
グにして形成する。次に、図１４（ｆ）に示すように、
全面にＡｕ層３５を形成する。次に、レジスト膜３４を
リフトオフすることにより、図１４（ｇ）に示すよう
に、両側にのみＡｕ層を残し、それぞれ電極７及び８と
する。
体層３３の上の中央部分にレジスト膜３４をパターニン
グにして形成する。次に、図１４（ｆ）に示すように、
全面にＡｕ層３５を形成する。次に、レジスト膜３４を
リフトオフすることにより、図１４（ｇ）に示すよう
に、両側にのみＡｕ層を残し、それぞれ電極７及び８と
する。
【００４５】以上のようにして、図１２に示す本発明に
従う実施例の磁気抵抗効果素子を製造することができ
る。
従う実施例の磁気抵抗効果素子を製造することができ
る。
【００４６】
【発明の効果】本発明に従えば、従来よりも高いＭＲ変
化を得ることができ、より高感度な磁気抵抗効果素子と
することができる。従って、本発明の磁気抵抗効果素子
は、例えば高密度記録に適したＭＲヘッドとして用いる
ことができる。
化を得ることができ、より高感度な磁気抵抗効果素子と
することができる。従って、本発明の磁気抵抗効果素子
は、例えば高密度記録に適したＭＲヘッドとして用いる
ことができる。
【図１】本発明に従う一実施例の磁気抵抗効果素子を示
す断面図。
す断面図。
【図２】本発明の磁気抵抗効果素子において一対の強磁
性層の磁化方向が互いに平行であるときの各層のスピン
偏極状態を示す図。
性層の磁化方向が互いに平行であるときの各層のスピン
偏極状態を示す図。
【図３】本発明の磁気抵抗効果素子において一対の強磁
性層の磁化方向が互いに反平行であるときの各層のスピ
ン偏極状態を示す図。
性層の磁化方向が互いに反平行であるときの各層のスピ
ン偏極状態を示す図。
【図４】図１に示す実施例を製造する工程を示す断面
図。
図。
【図５】図１に示す実施例を製造する工程を示す断面
図。
図。
【図６】図１に示す実施例を製造する工程を示す断面
図。
図。
【図７】本発明に従う他の実施例の磁気抵抗効果素子を
示す断面図。
示す断面図。
【図８】本発明に従うさらに他の実施例の磁気抵抗効果
素子を示す断面図。
素子を示す断面図。
【図９】本発明に従うさらに他の実施例の磁気抵抗効果
素子を示す断面図。
素子を示す断面図。
【図１０】本発明に従うさらに他の実施例の磁気抵抗効
果素子を示す断面図。
果素子を示す断面図。
【図１１】本発明に従うさらに他の実施例の磁気抵抗効
果素子を示す断面図。
果素子を示す断面図。
【図１２】本発明に従うさらに他の実施例の磁気抵抗効
果素子を示す断面図。
果素子を示す断面図。
【図１３】図１２に示す実施例の磁気抵抗効果素子を製
造する工程を示す断面図。
造する工程を示す断面図。
【図１４】図１２に示す実施例の磁気抵抗効果素子を製
造する工程を示す断面図。
造する工程を示す断面図。
【図１５】従来の磁気抵抗効果素子において一対の強磁
性層の磁化方向が互いに平行であるときの各層のスピン
偏極の状態を示す図。
性層の磁化方向が互いに平行であるときの各層のスピン
偏極の状態を示す図。
【図１６】従来の磁気抵抗効果素子において一対の強磁
性層の磁化方向が互いに反平行であるときの各層のスピ
ン偏極の状態を示す図。
性層の磁化方向が互いに反平行であるときの各層のスピ
ン偏極の状態を示す図。
１，２…フィルタ層 ３…積層膜 ４…第１の強磁性層 ５…非磁性導電層 ６…第２の強磁性層 ７，８…電極 ９…基板 ２５…非磁性導電層 ２６…強磁性層 ２７…第１の強磁性層 ２８…非磁性導電層 ２９…第２の強磁性層 ３０…反強磁性層 ３１，３２…バイアス層 ３３…強磁性体層 ３３ａ…強磁性体層における第１の強磁性層部分 ３３ｂ…強磁性体層におけるフィルタ層部分
Claims (9)
- 【請求項１】 一対の強磁性層の間に非磁性導電層が挟
まれた積層構造を有する積層膜と、 前記積層膜に検出電流を流すための一対の電極と、 前記一対の電極のうちの正極と前記一対の強磁性層のう
ちの一方の強磁性層との間に設けられ、前記強磁性層に
スピン偏極した電子を与えるための強磁性体からなるフ
ィルタ層とを備え、 前記強磁性層中の電子の移動の距離がスピン拡散長より
短くなるように設定されている磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 前記強磁性層中の電子の移動の距離が１
μｍ〜０．０５μｍである請求項１に記載の磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項３】 前記フィルタ層のフェルミ準位と前記強
磁性層のフェルミ準位との差が、±１ｅＶの範囲内とな
るように前記フィルタ層の強磁性体材料が選ばれる請求
項１または２に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 前記積層膜が保磁力差型磁気抵抗効果膜
であり、前記一対の強磁性層が互いに異なる保磁力を有
する請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項５】 前記積層膜がスピンバルブ型磁気抵抗効
果膜であり、前記一対の強磁性層の一方に反強磁性層が
積層されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 前記積層膜が人工格子型磁気抵抗効果膜
であり、前記強磁性層と前記非磁性導電層が複数の周期
で繰り返し積層されている請求項１〜３のいずれか１項
に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 前記フィルタ層が前記積層膜の各層と接
するように設けられている請求項１〜６のいずれか１項
に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 前記フィルタ層が、前記一対の強磁性層
の一方の強磁性層のみと接するように設けられている請
求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】 前記フィルタ層が、前記一対の強磁性層
の一方の強磁性層と接し、かつ他方の強磁性層と一体的
になるように形成されている請求項１〜６のいずれか１
項に記載の磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8249437A JPH1098220A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 磁気抵抗効果素子 |
| PCT/JP1997/003270 WO1998012758A1 (fr) | 1996-09-20 | 1997-09-16 | Dispositif a effet magnetoresistif |
| US09/147,845 US6104275A (en) | 1996-09-20 | 1997-09-16 | Magnetoresistive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8249437A JPH1098220A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1098220A true JPH1098220A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17192964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8249437A Pending JPH1098220A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6104275A (ja) |
| JP (1) | JPH1098220A (ja) |
| WO (1) | WO1998012758A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700761B2 (en) | 2000-06-12 | 2004-03-02 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| IT1316829B1 (it) * | 2000-03-22 | 2003-05-12 | Consiglio Nazionale Ricerche | Procedimento e dispositivo per il trasferimento di portatori di carica con spin polarizzato |
| DE10019697A1 (de) * | 2000-04-20 | 2001-11-15 | Sebastian T B Goennenwein | Verfahren zur Erzeugung und Charakterisierung von spinpolarisierten Ladungsträgersystemen und darauf beruhende Bauelemente |
| FR2813987B1 (fr) * | 2000-09-12 | 2003-01-10 | Memscap | Microcomposant du type micro-inductance ou micro-transformateur |
| US6781801B2 (en) * | 2001-08-10 | 2004-08-24 | Seagate Technology Llc | Tunneling magnetoresistive sensor with spin polarized current injection |
| JP2004356338A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 薄膜磁気センサ及びその製造方法 |
| JP2004363157A (ja) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 薄膜磁気センサ及びその製造方法 |
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| US4800457A (en) * | 1987-09-29 | 1989-01-24 | Carnegie-Mellon University | Magnetoresistive sensor element |
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| US5206590A (en) * | 1990-12-11 | 1993-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| CN1195294C (zh) * | 1994-03-10 | 2005-03-30 | 国际商业机器公司 | 边缘偏置的磁阻传感器、其制作方法及包括它的磁存储系统 |
| JP3153739B2 (ja) * | 1994-07-06 | 2001-04-09 | ティーディーケイ株式会社 | 磁気抵抗効果素子および磁気変換素子 |
| JP2694806B2 (ja) * | 1994-08-29 | 1997-12-24 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 |
| JPH0877519A (ja) * | 1994-09-08 | 1996-03-22 | Fujitsu Ltd | 磁気抵抗効果型トランスジューサ |
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| FR2724481B1 (fr) * | 1994-09-13 | 1996-10-18 | Commissariat Energie Atomique | Tete magnetique planaire a magnetoresistance multicouche longitudinale |
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-
1996
- 1996-09-20 JP JP8249437A patent/JPH1098220A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-16 WO PCT/JP1997/003270 patent/WO1998012758A1/ja active Application Filing
- 1997-09-16 US US09/147,845 patent/US6104275A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6700761B2 (en) | 2000-06-12 | 2004-03-02 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6104275A (en) | 2000-08-15 |
| WO1998012758A1 (fr) | 1998-03-26 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051115 |
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| A02 | Decision of refusal |
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