JPH11250422A - 磁気抵抗センサ - Google Patents
磁気抵抗センサInfo
- Publication number
- JPH11250422A JPH11250422A JP10351638A JP35163898A JPH11250422A JP H11250422 A JPH11250422 A JP H11250422A JP 10351638 A JP10351638 A JP 10351638A JP 35163898 A JP35163898 A JP 35163898A JP H11250422 A JPH11250422 A JP H11250422A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor material
- sensor according
- conductive member
- thin film
- inas
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3993—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures in semi-conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3213—Exchange coupling of magnetic semiconductor multilayers, e.g. MnSe/ZnSe superlattices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10S428/90—Magnetic feature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/11—Magnetic recording head
- Y10T428/115—Magnetic layer composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12465—All metal or with adjacent metals having magnetic properties, or preformed fiber orientation coordinate with shape
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な製造工程により得られ、充分に大きい
磁気抵抗を示すＧＭＲセンサを提供すること。 【解決手段】 高キャリア移動度を有する半導体材料４
３からなる基材に、内電極４１と外電極４２を埋設し、
内電極４１と外電極４２の間に、導電部材からなる環４
４を同心状に配置する。環４４には切り欠き部が設けら
れ、外部磁界印加時に内電極４１と外電極４２との間を
流れる電流を制限する。
磁気抵抗を示すＧＭＲセンサを提供すること。 【解決手段】 高キャリア移動度を有する半導体材料４
３からなる基材に、内電極４１と外電極４２を埋設し、
内電極４１と外電極４２の間に、導電部材からなる環４
４を同心状に配置する。環４４には切り欠き部が設けら
れ、外部磁界印加時に内電極４１と外電極４２との間を
流れる電流を制限する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサに関し、特
に巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサに関する。
に巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗特性を示すセンサは、特に、テ
ープ、ドラム、フロッピーディスクなどの磁性媒体に記
録された情報信号の読み出し装置に広く実用化されてお
り、種々のタイプのものが知られている。このようなセ
ンサは、大きな磁気抵抗を示す強磁性合金で作製された
ブロックからなることが多い。センサのごく近傍を通過
する記録媒体が、読み出しヘッドにおける磁界の変化を
引き起こし、それにより、磁気抵抗センサの電気抵抗が
変化することになる。
ープ、ドラム、フロッピーディスクなどの磁性媒体に記
録された情報信号の読み出し装置に広く実用化されてお
り、種々のタイプのものが知られている。このようなセ
ンサは、大きな磁気抵抗を示す強磁性合金で作製された
ブロックからなることが多い。センサのごく近傍を通過
する記録媒体が、読み出しヘッドにおける磁界の変化を
引き起こし、それにより、磁気抵抗センサの電気抵抗が
変化することになる。
【０００３】最近、一般に「スキンバルブ」（ＳＶ）磁
気抵抗とよばれる磁気抵抗形態を示す磁気抵抗センサが
提案された。このセンサでの抵抗変化は、センサの磁性
層間で起こるスピン依存性の伝導電子伝達と、それに付
随して起こる層の界面でのスピン依存性の散乱に起因し
て生じるが、このようなセンサでは、磁気抵抗は層の磁
化方向の間の角度の余弦（ｃｏｓｉｎｅ）に比例するこ
とが観測され、また、センサを通る電流の変動にも依存
している。材料の組み合わせの選択によっては、このよ
うなセンサは、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）が示す磁気抵
抗より大きい磁気抵抗を示すが、このセンサも、常温で
は、比較的小さな値しか取りえないという課題を有して
いる。
気抵抗とよばれる磁気抵抗形態を示す磁気抵抗センサが
提案された。このセンサでの抵抗変化は、センサの磁性
層間で起こるスピン依存性の伝導電子伝達と、それに付
随して起こる層の界面でのスピン依存性の散乱に起因し
て生じるが、このようなセンサでは、磁気抵抗は層の磁
化方向の間の角度の余弦（ｃｏｓｉｎｅ）に比例するこ
とが観測され、また、センサを通る電流の変動にも依存
している。材料の組み合わせの選択によっては、このよ
うなセンサは、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）が示す磁気抵
抗より大きい磁気抵抗を示すが、このセンサも、常温で
は、比較的小さな値しか取りえないという課題を有して
いる。
【０００４】さらに最近、磁性媒体に記憶された情報信
号の読み出し／書き込み用磁気抵抗センサが、以下の特
許出願および米国特許において提案されている。すなわ
ち１９９５年３月２日出願の出願番号０８／３９６，８
１９号の特許出願、１９９７年７月８日の米国特許５，
６４６，０５１号、１９９７年１２月９日発行の米国特
許５，６９６，６５５号、１９９７年１月６日出願の出
願番号０８／７８１，９９４号、１９９７年８月２２日
出願の出願番号０８／９１７，０５８号の特許出願にお
いて上記提案がなされている。
号の読み出し／書き込み用磁気抵抗センサが、以下の特
許出願および米国特許において提案されている。すなわ
ち１９９５年３月２日出願の出願番号０８／３９６，８
１９号の特許出願、１９９７年７月８日の米国特許５，
６４６，０５１号、１９９７年１２月９日発行の米国特
許５，６９６，６５５号、１９９７年１月６日出願の出
願番号０８／７８１，９９４号、１９９７年８月２２日
出願の出願番号０８／９１７，０５８号の特許出願にお
いて上記提案がなされている。
【０００５】先行技術として、テルル化水銀カドミウム
などの不均質半導体磁気抵抗材料の薄膜から構成された
非磁性巨大磁気抵抗センサもまた開示されている。
などの不均質半導体磁気抵抗材料の薄膜から構成された
非磁性巨大磁気抵抗センサもまた開示されている。
【０００６】半導体内の微視的不均質は、不均質性によ
って生ずる付随衝突により、キャリア移動度の減少をも
たらすと考えられることが多い。しかし、シー・ヘリン
グ（Ｃ．Ｈｅｒｒｉｎｇ）の、「電気的および電流磁気
測定におけるランダム不均質体の効果」と題し、ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス、第３１巻、第
１１号、１９３９−１９５３頁、１９６０年（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖ
ｏｌ．３１，Ｎｏ．１１， ｐｐｓ．１９３９−１９５
３， １９６０）に報告された、初期の基礎的研究に続
いて、シー・エム・ウォルフら（Ｃ．Ｍ．Ｗｏｌｆｅ
ｅｔ ａｌ．）は、ソリッド・ステート・サイエンス・
アンド・テクノロジー、第１１９巻、第２号、２５０−
２５５頁、１９７２年（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏ
ｌ．１１９， Ｎｏ．２， ｐｐｓ．２５０−２５５，
１９７２）の「不均質半導体の見かけの高移動度」と
題する論文で、半導体内の伝導不均質性が、実際、「見
かけ」のホール移動度を実キャリア移動度の１０3倍に
も及ぶほどに、飛躍的に増加させることができることを
示した。本発明は、ホール移動度の増大をもたらしたと
同じ物理的効果が、見かけの巨大磁気抵抗（Giant Magn
etoResistance：以下、適宜「ＧＭＲ」と称す）の増大
をもたらし、このＧＭＲの増大が磁気センサ技術、特
に、高密度磁気記録の高移動度半導体読み出しヘッドに
重要な影響を与えることを示す。
って生ずる付随衝突により、キャリア移動度の減少をも
たらすと考えられることが多い。しかし、シー・ヘリン
グ（Ｃ．Ｈｅｒｒｉｎｇ）の、「電気的および電流磁気
測定におけるランダム不均質体の効果」と題し、ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス、第３１巻、第
１１号、１９３９−１９５３頁、１９６０年（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖ
ｏｌ．３１，Ｎｏ．１１， ｐｐｓ．１９３９−１９５
３， １９６０）に報告された、初期の基礎的研究に続
いて、シー・エム・ウォルフら（Ｃ．Ｍ．Ｗｏｌｆｅ
ｅｔ ａｌ．）は、ソリッド・ステート・サイエンス・
アンド・テクノロジー、第１１９巻、第２号、２５０−
２５５頁、１９７２年（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏ
ｌ．１１９， Ｎｏ．２， ｐｐｓ．２５０−２５５，
１９７２）の「不均質半導体の見かけの高移動度」と
題する論文で、半導体内の伝導不均質性が、実際、「見
かけ」のホール移動度を実キャリア移動度の１０3倍に
も及ぶほどに、飛躍的に増加させることができることを
示した。本発明は、ホール移動度の増大をもたらしたと
同じ物理的効果が、見かけの巨大磁気抵抗（Giant Magn
etoResistance：以下、適宜「ＧＭＲ」と称す）の増大
をもたらし、このＧＭＲの増大が磁気センサ技術、特
に、高密度磁気記録の高移動度半導体読み出しヘッドに
重要な影響を与えることを示す。
【０００７】このような高移動度半導体の一つに、Ｈｇ
1-xＣｄxＴｅで０＜ｘ＜１の合金組成を有するテルル化
水銀カドミウム（ＭＣＴ）がある。ｘ〜０．２２の組成
でのこの合金は、１０μｍスペクトル領域で動作する光
デバイスの発光エミッタや検出器を構成する化合物とし
て広く用いられている。しかし、最近、ソリンら（Ｓｏ
ｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）が、アプライド・フィジックス
・レターズ、第６９巻、第２６号、４１０５−４１０７
頁、１９９６年（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．６９． Ｎｏ．２６， ｐｐ
ｓ．４１０５−４１０７， １９９６）記載の「自己バ
イアス非磁性巨大磁気抵抗センサ」と題する論文で、
（ほぼ）ゼロ・バンドギャップ状態に相当するｘ〜０．
１の組成の、薄膜ＭＣＴが（コルビノ・ディスク形を使
用しての測定で）ＧＭＲを示し、さらにこのＧＭＲはビ
ー・ディーニーら（Ｂ．Ｄｉｅｎｙ ｅｔ ａｌ．）が
ジャーナル・アプライド・フィジックス、第６９巻、第
８号、４７７４−４７７６頁、１９９１年（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏ
ｌ．６９， Ｎｏ．８， ｐｐｓ．４７７４−４７７
６， １９９１）に記載の「軟磁性スピンバルブ構造の
磁気輸送性」と題する論文や、ビー・ディーニーら
（Ｂ．Ｄｉｅｎｙ ｅｔ ａｌ．）がフィジカル・レビ
ュー・ビー、第４３巻、第１号、１９２７−１３００
頁、１９９１年（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ
Ｂ，Ｖｏｌ．４３， Ｎｏ．１， ｐｐｓ．１２９７−
１３００、 １９９１）に記載の「軟強磁性多層構造の
巨大磁気抵抗」と題する論文で説明した、スピンバルブ
のような従来の金属ＧＭＲ検出器と比べて、勝るとも劣
らぬことを示した。この優れた特性は、一つには、ソリ
ンら（Ｓｏｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）が注目したように、
低磁界ＧＭＲ（μＨ＜１、μはキャリア移動度）では、
高磁界ＧＭＲから予想される値の３０倍以上の増強が起
こることに依る。実際、この低磁界増強は、かなり以
前、コロルら（Ｋｏｒｏｌ’ ｅｔ ａｌ）によるソビ
エト・フィジックス・セミコンダクターズ、第１１巻、
第３号、２８８−２８９頁、１９７７年（Ｓｏｖｉｅｔ
Ｐｈｙｓｉｃｓ．Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｖ
ｏｌ．１１， Ｎｏ．３， ｐｐｓ．２８８−２８９．
１９７７）に記載の「準ゼロギャップ状態のＣｄＨｇ
Ｔｅの磁気抵抗」と題する論文やコロルら（Ｋｏｒｏ
ｌ’ ｅｔ ａｌ．）によるソビエト・フィジックス・
セミコンダクターズ、第１２巻、第３号、２７５−２７
７頁、１９７８年（Ｓｏｖｉｅｔ Ｐｈｙｓｉｃｓ．
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ， Ｖｏｌ．１２， Ｎ
ｏ．３，ｐｐｓ．２７５−２７７， １９７８）に記載
の「温度領域４．２−３００°ＫにおけるＣｄxＨｇ1-x
Ｔｃ磁気抵抗器の研究」と題する論文に、バルク材料を
用いての観測が報告されているが、当時、これに関して
は、適切な評価も説明もなされなかった。上記ソリンら
（Ｓｏｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）は、増強されたＧＭＲの
技術的重要性を認識し、現象論理的モデルを用いてこれ
を説明したが、この増強の基礎となる物理的理解は充分
に得られていないとしている。
1-xＣｄxＴｅで０＜ｘ＜１の合金組成を有するテルル化
水銀カドミウム（ＭＣＴ）がある。ｘ〜０．２２の組成
でのこの合金は、１０μｍスペクトル領域で動作する光
デバイスの発光エミッタや検出器を構成する化合物とし
て広く用いられている。しかし、最近、ソリンら（Ｓｏ
ｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）が、アプライド・フィジックス
・レターズ、第６９巻、第２６号、４１０５−４１０７
頁、１９９６年（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．６９． Ｎｏ．２６， ｐｐ
ｓ．４１０５−４１０７， １９９６）記載の「自己バ
イアス非磁性巨大磁気抵抗センサ」と題する論文で、
（ほぼ）ゼロ・バンドギャップ状態に相当するｘ〜０．
１の組成の、薄膜ＭＣＴが（コルビノ・ディスク形を使
用しての測定で）ＧＭＲを示し、さらにこのＧＭＲはビ
ー・ディーニーら（Ｂ．Ｄｉｅｎｙ ｅｔ ａｌ．）が
ジャーナル・アプライド・フィジックス、第６９巻、第
８号、４７７４−４７７６頁、１９９１年（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏ
ｌ．６９， Ｎｏ．８， ｐｐｓ．４７７４−４７７
６， １９９１）に記載の「軟磁性スピンバルブ構造の
磁気輸送性」と題する論文や、ビー・ディーニーら
（Ｂ．Ｄｉｅｎｙ ｅｔ ａｌ．）がフィジカル・レビ
ュー・ビー、第４３巻、第１号、１９２７−１３００
頁、１９９１年（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ
Ｂ，Ｖｏｌ．４３， Ｎｏ．１， ｐｐｓ．１２９７−
１３００、 １９９１）に記載の「軟強磁性多層構造の
巨大磁気抵抗」と題する論文で説明した、スピンバルブ
のような従来の金属ＧＭＲ検出器と比べて、勝るとも劣
らぬことを示した。この優れた特性は、一つには、ソリ
ンら（Ｓｏｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）が注目したように、
低磁界ＧＭＲ（μＨ＜１、μはキャリア移動度）では、
高磁界ＧＭＲから予想される値の３０倍以上の増強が起
こることに依る。実際、この低磁界増強は、かなり以
前、コロルら（Ｋｏｒｏｌ’ ｅｔ ａｌ）によるソビ
エト・フィジックス・セミコンダクターズ、第１１巻、
第３号、２８８−２８９頁、１９７７年（Ｓｏｖｉｅｔ
Ｐｈｙｓｉｃｓ．Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｖ
ｏｌ．１１， Ｎｏ．３， ｐｐｓ．２８８−２８９．
１９７７）に記載の「準ゼロギャップ状態のＣｄＨｇ
Ｔｅの磁気抵抗」と題する論文やコロルら（Ｋｏｒｏ
ｌ’ ｅｔ ａｌ．）によるソビエト・フィジックス・
セミコンダクターズ、第１２巻、第３号、２７５−２７
７頁、１９７８年（Ｓｏｖｉｅｔ Ｐｈｙｓｉｃｓ．
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ， Ｖｏｌ．１２， Ｎ
ｏ．３，ｐｐｓ．２７５−２７７， １９７８）に記載
の「温度領域４．２−３００°ＫにおけるＣｄxＨｇ1-x
Ｔｃ磁気抵抗器の研究」と題する論文に、バルク材料を
用いての観測が報告されているが、当時、これに関して
は、適切な評価も説明もなされなかった。上記ソリンら
（Ｓｏｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）は、増強されたＧＭＲの
技術的重要性を認識し、現象論理的モデルを用いてこれ
を説明したが、この増強の基礎となる物理的理解は充分
に得られていないとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように巨大磁気
抵抗の理論について種々の検討がなされてきたが、簡易
な製造工程により得られ、充分に大きい磁気抵抗を示す
磁気抵抗センサは、必ずしも実現されていないのが現状
である。本発明の課題は、このような磁気抵抗センサを
提供することにある。
抵抗の理論について種々の検討がなされてきたが、簡易
な製造工程により得られ、充分に大きい磁気抵抗を示す
磁気抵抗センサは、必ずしも実現されていないのが現状
である。本発明の課題は、このような磁気抵抗センサを
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｈｇ1-xＣｄx
Ｔｅ（ｘ〜０．１）のような高キャリア移動度を有する
半導体材料中に、この半導体材料よりも導電性の高い不
均質体が存在すると、低磁界ＧＭＲの増強や促進が観測
されることを示すものである。
Ｔｅ（ｘ〜０．１）のような高キャリア移動度を有する
半導体材料中に、この半導体材料よりも導電性の高い不
均質体が存在すると、低磁界ＧＭＲの増強や促進が観測
されることを示すものである。
【００１０】Ｈｇ1-xＣｄxＴｅについては、上記ソリン
ら（Ｓｏｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）によって、磁気輸送測
定実験の詳細と共に、詳しく述べられている。この情報
を要約すると、次の通りである。すなわち、熱処理を受
けていないアンドープ試料は、約４μｍのアンドープＣ
ｄＴｅバッファ層、続いて厚さｄ＝４．６μｍのＨｇ
1-xＣｄxＴｅ層を用いて、通常の分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法で、単結晶Ｓｉ基板上に形成された。両層
は、走査電子顕微鏡測定により評価すると、３００〜２
２００Åの範囲の大きさの微視的不均質を含む。
ら（Ｓｏｌｉｎ ｅｔ ａｌ．）によって、磁気輸送測
定実験の詳細と共に、詳しく述べられている。この情報
を要約すると、次の通りである。すなわち、熱処理を受
けていないアンドープ試料は、約４μｍのアンドープＣ
ｄＴｅバッファ層、続いて厚さｄ＝４．６μｍのＨｇ
1-xＣｄxＴｅ層を用いて、通常の分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法で、単結晶Ｓｉ基板上に形成された。両層
は、走査電子顕微鏡測定により評価すると、３００〜２
２００Åの範囲の大きさの微視的不均質を含む。
【００１１】ここで論じられる磁気輸送測定には、ホー
ル・バー形が用いられた。４Ｋまでオーミック接触であ
る電気的接続は、図１の挿入図の６プローブ・ホール・
バー形で示されるように、リソグラフィーによって限定
された部分に、純粋なＩｎを蒸着させることによって形
成される。銅線は、導電性塗料を用い、Ｉｎパッドに付
着された。接続やリードの抵抗の影響を完全に排除する
ために、抵抗測定は全て、４プローブ配列で行なわれ
た。磁界は膜に垂直に印加された。
ル・バー形が用いられた。４Ｋまでオーミック接触であ
る電気的接続は、図１の挿入図の６プローブ・ホール・
バー形で示されるように、リソグラフィーによって限定
された部分に、純粋なＩｎを蒸着させることによって形
成される。銅線は、導電性塗料を用い、Ｉｎパッドに付
着された。接続やリードの抵抗の影響を完全に排除する
ために、抵抗測定は全て、４プローブ配列で行なわれ
た。磁界は膜に垂直に印加された。
【００１２】本発明によれば、ＧＭＲの増強効果の説明
が提供され、またさらに、その増強効果を利用して改良
したＧＭＲセンサも提供される。
が提供され、またさらに、その増強効果を利用して改良
したＧＭＲセンサも提供される。
【００１３】すなわち本発明によれば、高キャリア移動
度を有する半導体材料からなる基材と、該基材に結合し
て設けられ該基材中に電流経路を与える複数の電極と、
前記基材に配設された導電部材とを備え、前記導電部材
は、外部磁界印加時に前記電極間を流れる電流を制限す
ることにより磁気抵抗を増大せしめる機能を有すること
を特徴とする磁気抵抗センサが提供される。
度を有する半導体材料からなる基材と、該基材に結合し
て設けられ該基材中に電流経路を与える複数の電極と、
前記基材に配設された導電部材とを備え、前記導電部材
は、外部磁界印加時に前記電極間を流れる電流を制限す
ることにより磁気抵抗を増大せしめる機能を有すること
を特徴とする磁気抵抗センサが提供される。
【００１４】また本発明によれば、高キャリア移動度を
有する半導体材料からなる基材と、該基材に埋設された
内電極と、該内電極に対し同心円状に配置され前記基材
に埋設された前記基材中に電流経路を与える外電極と、
前記内電極と前記外電極の間に同心状に配置され、切り
欠き部の設けられた円環形状を有する導電部材とを備
え、該導電部材は、外部磁界印加時に前記内電極と前記
外電極との間を流れる電流を制限することにより磁気抵
抗を増大せしめる機能を有することを特徴とするコルビ
ノ・ディスク・センサが提供される。
有する半導体材料からなる基材と、該基材に埋設された
内電極と、該内電極に対し同心円状に配置され前記基材
に埋設された前記基材中に電流経路を与える外電極と、
前記内電極と前記外電極の間に同心状に配置され、切り
欠き部の設けられた円環形状を有する導電部材とを備
え、該導電部材は、外部磁界印加時に前記内電極と前記
外電極との間を流れる電流を制限することにより磁気抵
抗を増大せしめる機能を有することを特徴とするコルビ
ノ・ディスク・センサが提供される。
【００１５】また本発明によれば、高キャリア移動度を
有する半導体材料からなる棒状部材と、該棒状部材の両
端に配置され、該棒状部材中に電流経路を与える電極
と、前記棒状部材に埋設された導電部材とを備え、前記
導電部材は、外部磁界印加時に前記電極間を流れる電流
を制限することにより磁気抵抗を増大せしめる機能を有
することを特徴とするバー型磁気抵抗センサが提供され
る。
有する半導体材料からなる棒状部材と、該棒状部材の両
端に配置され、該棒状部材中に電流経路を与える電極
と、前記棒状部材に埋設された導電部材とを備え、前記
導電部材は、外部磁界印加時に前記電極間を流れる電流
を制限することにより磁気抵抗を増大せしめる機能を有
することを特徴とするバー型磁気抵抗センサが提供され
る。
【００１６】また本発明によれば、高キャリア移動度を
有する半導体材料からなる薄膜と、該薄膜に結合して設
けられ該薄膜中に電流経路を与える複数の電極と、前記
薄膜に配設された導電部材とを備え、前記導電部材は、
外部磁界印加時に前記電極間を流れる電流を制限するこ
とにより磁気抵抗を増大せしめる機能を有することを特
徴とする薄膜センサが提供される。
有する半導体材料からなる薄膜と、該薄膜に結合して設
けられ該薄膜中に電流経路を与える複数の電極と、前記
薄膜に配設された導電部材とを備え、前記導電部材は、
外部磁界印加時に前記電極間を流れる電流を制限するこ
とにより磁気抵抗を増大せしめる機能を有することを特
徴とする薄膜センサが提供される。
【００１７】上述した本発明の各センサは、高キャリア
移動度を有する半導体材料からなる基材等に、導電部材
が配設された構造を有している。このため半導体材料中
の電流経路の途中に導電部材が介在する構造を有してい
る。この導電部材は均質体中に存在する不均質体として
の役割を果たし、外部磁界印加時に電流は導電部材を迂
回するように流れる。すなわち、外部磁界印加時におい
て、電流の流れに対し障壁として機能とする。この結
果、従来技術に比し著しく大きい巨大磁気抵抗が実現さ
れる。
移動度を有する半導体材料からなる基材等に、導電部材
が配設された構造を有している。このため半導体材料中
の電流経路の途中に導電部材が介在する構造を有してい
る。この導電部材は均質体中に存在する不均質体として
の役割を果たし、外部磁界印加時に電流は導電部材を迂
回するように流れる。すなわち、外部磁界印加時におい
て、電流の流れに対し障壁として機能とする。この結
果、従来技術に比し著しく大きい巨大磁気抵抗が実現さ
れる。
【００１８】周囲の均質半導体材料よりも伝導性に優れ
た不均質体を有する半導体の低磁界磁気抵抗（ＭＲ）
は、その均質材料の磁気抵抗に比べて著しく増強され
る。この磁気抵抗の増強は、磁界誘起の幾何学的形態効
果に起因するものである。すなわち、電流が不均質体を
迂回するように流れるような幾何学的形態となっている
ことにより、磁気抵抗の増強が起こるのである。
た不均質体を有する半導体の低磁界磁気抵抗（ＭＲ）
は、その均質材料の磁気抵抗に比べて著しく増強され
る。この磁気抵抗の増強は、磁界誘起の幾何学的形態効
果に起因するものである。すなわち、電流が不均質体を
迂回するように流れるような幾何学的形態となっている
ことにより、磁気抵抗の増強が起こるのである。
【００１９】特に、コルビノ・センサを作製する場合、
コルビノ・ディスク・センサの内電極と、同心円状の外
電極の間に、導電部材の閉じていない環が、内電極に関
して同心円上に配置される。この環に、小さな間隙、あ
るいは、切り欠き部を残すことにより、センサの磁気抵
抗を種々の値に変えることができる。センサの磁気抵抗
は、上記切り欠き部のサイズや、その環の形態に応じて
種々の値をとるからである。これにより検出特性が増強
されたコルビノ・ディスク・センサが得られる。
コルビノ・ディスク・センサの内電極と、同心円状の外
電極の間に、導電部材の閉じていない環が、内電極に関
して同心円上に配置される。この環に、小さな間隙、あ
るいは、切り欠き部を残すことにより、センサの磁気抵
抗を種々の値に変えることができる。センサの磁気抵抗
は、上記切り欠き部のサイズや、その環の形態に応じて
種々の値をとるからである。これにより検出特性が増強
されたコルビノ・ディスク・センサが得られる。
【００２０】同様に、導電部材をホール・バーの表面上
に設置したり、あるいは中に埋設することにより、ホー
ル・バーの磁気抵抗と同様の増強効果をもたらす。
に設置したり、あるいは中に埋設することにより、ホー
ル・バーの磁気抵抗と同様の増強効果をもたらす。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明のセンサは、たとえば記憶
装置の磁気記録媒体に記録された磁気パターンを磁気抵
抗効果を利用して検知するセンサとして用いられる。
装置の磁気記録媒体に記録された磁気パターンを磁気抵
抗効果を利用して検知するセンサとして用いられる。
【００２２】本発明における高キャリア移動度を有する
半導体材料としては、たとえば、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ（０
＜ｘ＜１）、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓおよびＩｎＡｓ1-yＳ
ｂy（０＜ｙ＜１）からなる群より選ばれるいずれかの
材料が好ましく用いられる。このうち、ＩｎＡｓ1-yＳ
ｂy（０．５＜ｙ＜０．７）が好ましく用いられる。こ
の場合、ｙが約０．６であればさらに好ましい。また、
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ（０＜ｘ＜１）も好ましく用いられ
る。この場合、ｘが０．０１以上０．２以下、特に約
０．１であればさらに好ましい。このような材料を選択
することにより、充分に大きな磁気抵抗を示すセンサが
得られる。
半導体材料としては、たとえば、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ（０
＜ｘ＜１）、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓおよびＩｎＡｓ1-yＳ
ｂy（０＜ｙ＜１）からなる群より選ばれるいずれかの
材料が好ましく用いられる。このうち、ＩｎＡｓ1-yＳ
ｂy（０．５＜ｙ＜０．７）が好ましく用いられる。こ
の場合、ｙが約０．６であればさらに好ましい。また、
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ（０＜ｘ＜１）も好ましく用いられ
る。この場合、ｘが０．０１以上０．２以下、特に約
０．１であればさらに好ましい。このような材料を選択
することにより、充分に大きな磁気抵抗を示すセンサが
得られる。
【００２３】また、上記半導体材料は低伝導率材料であ
ることが望ましい。これにより、より一層大きな磁気抵
抗を実現することが可能となる。
ることが望ましい。これにより、より一層大きな磁気抵
抗を実現することが可能となる。
【００２４】本発明における導電部材の材質としては、
たとえばＩｎまたはＣｒ−Ａｕ合金を挙げることができ
る。
たとえばＩｎまたはＣｒ−Ａｕ合金を挙げることができ
る。
【００２５】本発明の薄膜センサにおいては、外部印加
磁界の一成分が、薄膜表面の平面上内にある構成とする
ことが好ましい。また、半導体材料の表面上に、上記導
電部材が配置されていることが好ましい。このようにす
ることによって、磁気抵抗を充分に増強することができ
る。
磁界の一成分が、薄膜表面の平面上内にある構成とする
ことが好ましい。また、半導体材料の表面上に、上記導
電部材が配置されていることが好ましい。このようにす
ることによって、磁気抵抗を充分に増強することができ
る。
【００２６】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。
る。
【００２７】図１には、挿入図に示されたようなプロー
ブ配列６プローブ・ホール・バーを用い測定された、Ｈ
ｇ1-xＣｄxＴｅ、ｘ〜０．１の、室温における抵抗差の
グラフが示されている。実線が実測値からの結果であ
る。破線はμeμhＨ2を示し、破点線は３０（μeμ
hＨ2）から計算されたものである。ただし、μeは電子
移動度、μhは正孔移動度、Ｈは磁界を表わす。点線は
α＝０．４、ｓ（０）＝１．３として、下記の式（６）
と式（７）を用い実験データに適合するよう、最小自乗
法で求めたものである。抵抗差、Δρxx（Ｈ）＝ρ
xx（Ｈ）−ρxx（０）、は低磁界および高磁界で、磁界
に対し二次の依存性をもつが、曲率ｄ2ρ／ｄＨ2は、高
磁界でより、低磁界で大きい値をとる。その遷移は、約
Ｈ＝０．４テスラで起こる。
ブ配列６プローブ・ホール・バーを用い測定された、Ｈ
ｇ1-xＣｄxＴｅ、ｘ〜０．１の、室温における抵抗差の
グラフが示されている。実線が実測値からの結果であ
る。破線はμeμhＨ2を示し、破点線は３０（μeμ
hＨ2）から計算されたものである。ただし、μeは電子
移動度、μhは正孔移動度、Ｈは磁界を表わす。点線は
α＝０．４、ｓ（０）＝１．３として、下記の式（６）
と式（７）を用い実験データに適合するよう、最小自乗
法で求めたものである。抵抗差、Δρxx（Ｈ）＝ρ
xx（Ｈ）−ρxx（０）、は低磁界および高磁界で、磁界
に対し二次の依存性をもつが、曲率ｄ2ρ／ｄＨ2は、高
磁界でより、低磁界で大きい値をとる。その遷移は、約
Ｈ＝０．４テスラで起こる。
【００２８】図２は、図１に示されたデータと同時に測
定されたホール係数の室温磁界依存性を示す。ホール係
数は磁界が大きくなるに伴い、著しい増加をみせ、高磁
界領域では飽和状態となる。この抵抗差も、ホール・デ
ータも、均質半導体の場合と比べると変則的である。均
質半導体では、抵抗差は磁界に対し２次で増加するが、
曲率は全磁界にわたり一定で、またホール係数は磁界に
対し単調減少する。以下の説明では、この変則性を、上
記ウォルフら（Ｗｏｌｆｅ ｅｔ ａｌ．）が以前発展
させたモデルに修正を加えながら、検討する。ウォルフ
らは、上記へリング（Ｈｅｒｒｉｎｇ）によって初めて
提唱された概念から出発し、磁界が大きくなるに従い、
電流は半導体内の伝導不均質体を迂回することを示して
いる。
定されたホール係数の室温磁界依存性を示す。ホール係
数は磁界が大きくなるに伴い、著しい増加をみせ、高磁
界領域では飽和状態となる。この抵抗差も、ホール・デ
ータも、均質半導体の場合と比べると変則的である。均
質半導体では、抵抗差は磁界に対し２次で増加するが、
曲率は全磁界にわたり一定で、またホール係数は磁界に
対し単調減少する。以下の説明では、この変則性を、上
記ウォルフら（Ｗｏｌｆｅ ｅｔ ａｌ．）が以前発展
させたモデルに修正を加えながら、検討する。ウォルフ
らは、上記へリング（Ｈｅｒｒｉｎｇ）によって初めて
提唱された概念から出発し、磁界が大きくなるに従い、
電流は半導体内の伝導不均質体を迂回することを示して
いる。
【００２９】このキーポイントを手短に説明する。１キ
ャリアの薄膜材料をｘｙ平面にとり、印加磁界がこの平
面に直交する（ｚ方向で）とすると、磁気伝導率テンソ
ル成分は σxx（β）=σyy（β）=σ0／［１＋β2］、 σzz（β）＝σ0、 σxy（β）＝−σ0β／［１＋β2］＝−σyx（β） となる。ここでβ＝μＨで、その他の成分は全て０であ
る。電界は、この膜の、著しく伝導性の高い不均質体の
等ポテンシャル表面に、直交する傾向がある。表面の任
意の一点での電界を
ャリアの薄膜材料をｘｙ平面にとり、印加磁界がこの平
面に直交する（ｚ方向で）とすると、磁気伝導率テンソ
ル成分は σxx（β）=σyy（β）=σ0／［１＋β2］、 σzz（β）＝σ0、 σxy（β）＝−σ0β／［１＋β2］＝−σyx（β） となる。ここでβ＝μＨで、その他の成分は全て０であ
る。電界は、この膜の、著しく伝導性の高い不均質体の
等ポテンシャル表面に、直交する傾向がある。表面の任
意の一点での電界を
【００３０】
【数１】
【００３１】と置く。ゼロ磁界では電流密度は
【００３２】
【数２】
【００３３】となる。しかし、高磁界では
【００３４】
【数３】
【００３５】となる。したがって
【００３６】
【数４】
【００３７】となり、電流は不均質体に接して迂回する
傾向を示す。この電流の迂回する量（逸脱）は、低磁界
ではＨ2に従って変化する。一方、十分に高い磁界で
は、基材材料を通ってのみ電流が流れ、すべての電流が
逸脱することとなる。このため、ホール係数は、高磁界
の極限では、１／ｎｅに飽和する。ここで、ｎはキャリ
ア密度、ｅはキャリア電荷である。磁界依存の電流の逸
脱もまた磁気抵抗測定値に影響を与える。この逸脱は、
電流が流れる断面積の減少をもたらすため、抵抗率自体
が磁界に依存しなくとも、その材料の抵抗の増加をもた
らすこととなる。この幾何学的形態効果は、不均質体の
存在しないところで、測定ＧＭＲを予想を上回るところ
まで促進する。
傾向を示す。この電流の迂回する量（逸脱）は、低磁界
ではＨ2に従って変化する。一方、十分に高い磁界で
は、基材材料を通ってのみ電流が流れ、すべての電流が
逸脱することとなる。このため、ホール係数は、高磁界
の極限では、１／ｎｅに飽和する。ここで、ｎはキャリ
ア密度、ｅはキャリア電荷である。磁界依存の電流の逸
脱もまた磁気抵抗測定値に影響を与える。この逸脱は、
電流が流れる断面積の減少をもたらすため、抵抗率自体
が磁界に依存しなくとも、その材料の抵抗の増加をもた
らすこととなる。この幾何学的形態効果は、不均質体の
存在しないところで、測定ＧＭＲを予想を上回るところ
まで促進する。
【００３８】上記ウォルフら（Ｗｏｌｆｅ ｅｔ ａ
ｌ．）は図３に示されるように、伝導率σ、移動度μの
均質半導体基材の中央に、伝導率σ０、移動度μ０の導
体による円形の巨視的不均質体が配置されているファン
・デル・パオ（ｖａｎ ｄｅｒｐａｗ）・ディスクにつ
いて検討した。この配置において、半導体材料の抵抗率
は磁界に依存しないと仮定すると、純粋に幾何学的形態
効果であり磁界依存性を有する電流の逸脱が、磁界依存
性を有する見かけの抵抗を生じさせる。
ｌ．）は図３に示されるように、伝導率σ、移動度μの
均質半導体基材の中央に、伝導率σ０、移動度μ０の導
体による円形の巨視的不均質体が配置されているファン
・デル・パオ（ｖａｎ ｄｅｒｐａｗ）・ディスクにつ
いて検討した。この配置において、半導体材料の抵抗率
は磁界に依存しないと仮定すると、純粋に幾何学的形態
効果であり磁界依存性を有する電流の逸脱が、磁界依存
性を有する見かけの抵抗を生じさせる。
【００３９】
【数５】
【００４０】ここでα＝ｂ／ａ、ｂは不均質体の半径、
ａは均質半導体基材の半径であり、また
ａは均質半導体基材の半径であり、また
【００４１】
【数６】
【００４２】ここにΩ0＝ｓ／［１＋ｍβ2］、Ω＝１
［１＋β2］、ｓ＝σ0／σ、ｍ＝μ0／μ、β＝μＨ0で
ある。
［１＋β2］、ｓ＝σ0／σ、ｍ＝μ0／μ、β＝μＨ0で
ある。
【００４３】上記ウォルフら（Ｗｏｌｆｅ ｅｔ ａ
ｌ．）のモデルでは、ρapp磁界依存性は式（１）のＧ
（γ、α）項に含まれ、不均質体、基材の両方におい
て、伝導率と移動度が磁界に依存しないと仮定したの
で、Ｇ（γ、α）項の磁界依存性の起因は全て幾何学的
形態上のものとなっている。（ほぼ）ゼロ・バンドギャ
ップ状態のＭＣＴでは、実際、室温ぐらいの温度では、
移動度はほとんど磁界に依存しない。しかしながら、伝
導率は磁界に依存し、真性半導体特有の標準式で表され
る。すなわち、
ｌ．）のモデルでは、ρapp磁界依存性は式（１）のＧ
（γ、α）項に含まれ、不均質体、基材の両方におい
て、伝導率と移動度が磁界に依存しないと仮定したの
で、Ｇ（γ、α）項の磁界依存性の起因は全て幾何学的
形態上のものとなっている。（ほぼ）ゼロ・バンドギャ
ップ状態のＭＣＴでは、実際、室温ぐらいの温度では、
移動度はほとんど磁界に依存しない。しかしながら、伝
導率は磁界に依存し、真性半導体特有の標準式で表され
る。すなわち、
【００４４】
【数７】
【００４５】ここでμeとμb（μ0eとμ0b）はそれぞれ
基材（不均質体）での電子移動度と正孔移動度である。
故に、伝導率比ｓも磁界に依存し
基材（不均質体）での電子移動度と正孔移動度である。
故に、伝導率比ｓも磁界に依存し
【００４６】
【数８】
【００４７】で与えられる。
【００４８】ここで不均質体のキャリア濃度が元来の基
材中での濃度と等しいと仮定すると、ｓ（０）＝ｍ
（０）＝μ0e／μe0さらにここで、モデルにデータを合
わせるにあたり、遥かに高い磁界でｓ（Ｈ）→１となる
事実を説明するため、各磁界でｍ（Ｈ）＝ｓ（Ｈ）と置
く。これらの仮定と式（３）〜（５）を式（１）と式
（２）に代入すると、結果は、
材中での濃度と等しいと仮定すると、ｓ（０）＝ｍ
（０）＝μ0e／μe0さらにここで、モデルにデータを合
わせるにあたり、遥かに高い磁界でｓ（Ｈ）→１となる
事実を説明するため、各磁界でｍ（Ｈ）＝ｓ（Ｈ）と置
く。これらの仮定と式（３）〜（５）を式（１）と式
（２）に代入すると、結果は、
【００４９】
【数９】
【００５０】となる。
【００５１】図１のデータと合わせるには、αとｓ
（０）を調節パラメータとして、式（５）が用いられ
た。結果は、図１の点線で示され、低磁界と高磁界の遷
移領域を除けば実験データと十分合致している。次に遷
移領域での逸脱を論じる。遷移はβ＝１のとき起こる。
遷移磁界０．４Ｔに対応する移動度は２．２×１０4ｃm
2／Ｖｓで、上のデータ適合から得た値２．８×１０4ｃ
m2／Ｖｓと良く合致する。このデータ適合はαやｓ
（０）の正確な値には比較的影響されにくい。ここでα
は０．２−０．５、ｓ（０）は２．７−１．７の範囲に
あり、αの低い値がｓ（０）の高い値に相関する。図１
と式（１）−（５）から明らかなように、抵抗差に対す
る幾何学的形態状態の寄与は低磁界ではＨに関して二
次、高磁界では飽和する。従って、純粋に均質材料の場
合は低磁界でも高磁界でもμeμbＨ2で与えられるＧＭ
Ｒは、図１の破線が示すように、低磁界抵抗差と共に、
著しく増大する。
（０）を調節パラメータとして、式（５）が用いられ
た。結果は、図１の点線で示され、低磁界と高磁界の遷
移領域を除けば実験データと十分合致している。次に遷
移領域での逸脱を論じる。遷移はβ＝１のとき起こる。
遷移磁界０．４Ｔに対応する移動度は２．２×１０4ｃm
2／Ｖｓで、上のデータ適合から得た値２．８×１０4ｃ
m2／Ｖｓと良く合致する。このデータ適合はαやｓ
（０）の正確な値には比較的影響されにくい。ここでα
は０．２−０．５、ｓ（０）は２．７−１．７の範囲に
あり、αの低い値がｓ（０）の高い値に相関する。図１
と式（１）−（５）から明らかなように、抵抗差に対す
る幾何学的形態状態の寄与は低磁界ではＨに関して二
次、高磁界では飽和する。従って、純粋に均質材料の場
合は低磁界でも高磁界でもμeμbＨ2で与えられるＧＭ
Ｒは、図１の破線が示すように、低磁界抵抗差と共に、
著しく増大する。
【００５２】ウォルフら（Ｗｏｌｆｅ ｅｔ ａｌ．）
の元来のモデルは、図３に示すような巨視的な円形の不
均質体のために形成されたものであるが、このモデル
は、微視的な導体不均質体を有する半導体の、変則的に
増強された移動度の説明に、以前も用いられたことがあ
る。例えばシー・エム・ウォルフら（Ｃ．Ｍ．Ｗｏｌｆ
ｅｅｔ ａｌ．）がアプライド・フィジックス・レター
ズ、第１８巻、第５号、２０５−２０８頁、１９７１年
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，
Ｖｏｌ．１８， Ｎｏ．５， ｐｐｓ．２０５−２０
８， １９７１）記載の「半導体の変則的高移動度」と
題する論文がそれである。このようなモデルを正当化す
る根拠は、微視的な不均質体は円形ディスクの組み合わ
せで十分モデル化できること、基材材料内のそのような
ディスクの空間的配置は、抵抗差やＧＭＲでの重ね合わ
せのスケール因子として自ずと明らかになることなどで
ある。しかし、低磁界では、各微視的ディスクの寄与は
磁界に関して二次なので、抵抗差の非二次磁界依存性の
影響を受けるのは、遷移領域に限られる。図１に示され
るような抵抗差における計算値と実測値の違いは、配置
が誘起した磁界依存性の変更によるものと考えられる。
の元来のモデルは、図３に示すような巨視的な円形の不
均質体のために形成されたものであるが、このモデル
は、微視的な導体不均質体を有する半導体の、変則的に
増強された移動度の説明に、以前も用いられたことがあ
る。例えばシー・エム・ウォルフら（Ｃ．Ｍ．Ｗｏｌｆ
ｅｅｔ ａｌ．）がアプライド・フィジックス・レター
ズ、第１８巻、第５号、２０５−２０８頁、１９７１年
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，
Ｖｏｌ．１８， Ｎｏ．５， ｐｐｓ．２０５−２０
８， １９７１）記載の「半導体の変則的高移動度」と
題する論文がそれである。このようなモデルを正当化す
る根拠は、微視的な不均質体は円形ディスクの組み合わ
せで十分モデル化できること、基材材料内のそのような
ディスクの空間的配置は、抵抗差やＧＭＲでの重ね合わ
せのスケール因子として自ずと明らかになることなどで
ある。しかし、低磁界では、各微視的ディスクの寄与は
磁界に関して二次なので、抵抗差の非二次磁界依存性の
影響を受けるのは、遷移領域に限られる。図１に示され
るような抵抗差における計算値と実測値の違いは、配置
が誘起した磁界依存性の変更によるものと考えられる。
【００５３】さて、次に図２のホール・データについて
説明する。ウォルフら（Ｗｏｌｆｅｅｔ ａｌ．）の研
究の要点は、半導体材料での変則的に大きい測定移動度
を説明することにあった。彼らは、不均質体の存在を示
す幾つかの輸送データの兆候を認定したが、最も決定的
なのは、ホール係数の磁界移動度測定である。特に、そ
のような不均質体の移動度測定に対する影響が大きいと
き、規格化したホール係数ＲH／［μ／σ］は、低磁界
では磁界が大きくなるにつれ、単調増加し、遂には高磁
界で１に飽和する。これに対し、均質材料のホール係数
の磁界依存性は、ホール因数が大多数の材料で１より大
きいため、磁界が増加すると単調減少を示し、その後、
高磁界で１に飽和する。この「正常」な振舞いは、ホー
ル因数の磁界依存性を単に反映しているものである。図
２に示されたＨｇ1-xＣｄxＴｅ、x〜０．１のホール・
データは、ウォルフ・モデル（Ｗｏｌｆｅ ｍｏｄｅ
ｌ）によれば、伝導性の不均質体の存在を示唆する変則
的な振舞いを見せている。高磁界で、ホール係数が少し
減少するが、これはソリンらによって説明されているよ
うに、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ、 ０＜ｘ＜１のＲＨに対する
正孔の寄与が始まる結果である。以上より、Ｈｇ1-xＣ
ｄxＴｅ、０＜ｘ＜１で自己バイアス・ゼロ磁界オフセ
ットの原因である不均質体と同じ不均質体が、図１のＧ
ＭＲ促進や図２の変則的ホール効果を引き起こしている
ことが明らかとなった。
説明する。ウォルフら（Ｗｏｌｆｅｅｔ ａｌ．）の研
究の要点は、半導体材料での変則的に大きい測定移動度
を説明することにあった。彼らは、不均質体の存在を示
す幾つかの輸送データの兆候を認定したが、最も決定的
なのは、ホール係数の磁界移動度測定である。特に、そ
のような不均質体の移動度測定に対する影響が大きいと
き、規格化したホール係数ＲH／［μ／σ］は、低磁界
では磁界が大きくなるにつれ、単調増加し、遂には高磁
界で１に飽和する。これに対し、均質材料のホール係数
の磁界依存性は、ホール因数が大多数の材料で１より大
きいため、磁界が増加すると単調減少を示し、その後、
高磁界で１に飽和する。この「正常」な振舞いは、ホー
ル因数の磁界依存性を単に反映しているものである。図
２に示されたＨｇ1-xＣｄxＴｅ、x〜０．１のホール・
データは、ウォルフ・モデル（Ｗｏｌｆｅ ｍｏｄｅ
ｌ）によれば、伝導性の不均質体の存在を示唆する変則
的な振舞いを見せている。高磁界で、ホール係数が少し
減少するが、これはソリンらによって説明されているよ
うに、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ、 ０＜ｘ＜１のＲＨに対する
正孔の寄与が始まる結果である。以上より、Ｈｇ1-xＣ
ｄxＴｅ、０＜ｘ＜１で自己バイアス・ゼロ磁界オフセ
ットの原因である不均質体と同じ不均質体が、図１のＧ
ＭＲ促進や図２の変則的ホール効果を引き起こしている
ことが明らかとなった。
【００５４】次に本発明の好ましい実施の形態について
説明する。
説明する。
【００５５】実施形態１ 上述したＧＭＲ促進は実用的応用という点で重要であ
る。さらに、例えば、成膜時にＩｎＳｂにＩｎを過剰に
ドーピングするなど、高移動度半導体の中に微視的導体
領域を故意に導入することにより、ＧＭＲを格段と増強
することができる。しかしながら、所望の結果を達成す
るように微視的不均質体を設計、制御することは困難で
ある。むしろ、適当なサイズ、形状の導体領域を薄膜半
導体の電流経路に埋設するなど、伝導経路の中に巨視的
不均質体を組み入れる方法の方が、アプローチとして魅
力的である。本発明はこのような考え方に基づいてなさ
れたものである。
る。さらに、例えば、成膜時にＩｎＳｂにＩｎを過剰に
ドーピングするなど、高移動度半導体の中に微視的導体
領域を故意に導入することにより、ＧＭＲを格段と増強
することができる。しかしながら、所望の結果を達成す
るように微視的不均質体を設計、制御することは困難で
ある。むしろ、適当なサイズ、形状の導体領域を薄膜半
導体の電流経路に埋設するなど、伝導経路の中に巨視的
不均質体を組み入れる方法の方が、アプローチとして魅
力的である。本発明はこのような考え方に基づいてなさ
れたものである。
【００５６】全膜厚を貫くように完全に埋設した導体の
場合、電流が磁界に誘起され不均質体と基材間の垂直界
面の周りを迂回し（印加磁界Ｈの方向に直交する、基材
材料と不均質体間の界面に、さらに直交する方向に）基
材材料の真性ＧＭＲを増強するが、この増強は膜厚には
依らない。一方、適切なパターニングを施した金属上被
層膜にポスト拡散を用いて得られる、部分的に埋設した
導電部材の場合、増強効果は、膜厚が薄くなるにつれ拡
大し、また印加磁界が傾き不均質体と基材間の水平界面
部分に平行な成分を磁界がもつとき、さらに拡大する。
場合、電流が磁界に誘起され不均質体と基材間の垂直界
面の周りを迂回し（印加磁界Ｈの方向に直交する、基材
材料と不均質体間の界面に、さらに直交する方向に）基
材材料の真性ＧＭＲを増強するが、この増強は膜厚には
依らない。一方、適切なパターニングを施した金属上被
層膜にポスト拡散を用いて得られる、部分的に埋設した
導電部材の場合、増強効果は、膜厚が薄くなるにつれ拡
大し、また印加磁界が傾き不均質体と基材間の水平界面
部分に平行な成分を磁界がもつとき、さらに拡大する。
【００５７】上述のように均質体中に巨視的不均質体を
導入すれば、簡便かつ低コストで、高密度磁気記録に用
いられる半導体読み出しヘッドなどの磁気抵抗フィール
ド・センサの感度を上昇させることができる。このよう
な例を図４（ａ）および図４（ｂ）に示す。図４（ａ）
は、コルビノ・ディスク磁気抵抗センサの平面図であ
り、半径ｂの内伝導電極１と半径ａの外電極４２が、高
キャリア移動度をもつ均質半導体材料４３、望ましくは
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ、ｘ〜０．１の層に埋設されている。
テルル化水銀カドミウムは低伝導率材料ではないが、一
般には、低伝導率を有する半導体材料が好ましい。本発
明の教示によって、巨視的不均質体が、角度幅Δθの切
り欠き部４５を有する、半径ｒ、厚さｔの導体分離間の
形態で、コルビノ・ディスクに含まれている。この切り
欠き部を有する環を含むことによって、磁気抵抗は大幅
に増強される。
導入すれば、簡便かつ低コストで、高密度磁気記録に用
いられる半導体読み出しヘッドなどの磁気抵抗フィール
ド・センサの感度を上昇させることができる。このよう
な例を図４（ａ）および図４（ｂ）に示す。図４（ａ）
は、コルビノ・ディスク磁気抵抗センサの平面図であ
り、半径ｂの内伝導電極１と半径ａの外電極４２が、高
キャリア移動度をもつ均質半導体材料４３、望ましくは
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ、ｘ〜０．１の層に埋設されている。
テルル化水銀カドミウムは低伝導率材料ではないが、一
般には、低伝導率を有する半導体材料が好ましい。本発
明の教示によって、巨視的不均質体が、角度幅Δθの切
り欠き部４５を有する、半径ｒ、厚さｔの導体分離間の
形態で、コルビノ・ディスクに含まれている。この切り
欠き部を有する環を含むことによって、磁気抵抗は大幅
に増強される。
【００５８】図４（ｂ）に示すように、導電部材である
環４４は、内電極４１、外電極４２とともに半導体材料
４３に埋設されている。電極間に電圧が印加され、セン
サ平面に直交する外部磁界の下、電流が内電極４１から
外部電極４２へ流れるとき、環４４は、外部磁界ゼロの
ときには電流を増強させるが、有限磁界においては、切
り欠き部４５を除いて、電流に対する障壁となる。つま
り、内電極４１から外電極４２への経路は、環４４の切
り欠き部４５を通過するもののみに収れんし、センサの
磁気抵抗は増強する。その結果、高感度化したＧＭＲセ
ンサが得られるのである。半導体材料４３は、Ｈｇ1-x
ＣｄxＴｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ1-yＳｂy、
ｙ〜０．６などを含む材料の群より選ばれる。図４
（ａ）のセンサの磁気抵抗は、相対的寸法ｔ／（ａ−
ｂ）と切り欠き部に依存する。ｔやａ、ｂの実寸は、数
百オングストロームからミリメータの広い範囲の値とす
ることができるが、環の切り欠き部に対する中心角は通
常１°から１０°の間である。
環４４は、内電極４１、外電極４２とともに半導体材料
４３に埋設されている。電極間に電圧が印加され、セン
サ平面に直交する外部磁界の下、電流が内電極４１から
外部電極４２へ流れるとき、環４４は、外部磁界ゼロの
ときには電流を増強させるが、有限磁界においては、切
り欠き部４５を除いて、電流に対する障壁となる。つま
り、内電極４１から外電極４２への経路は、環４４の切
り欠き部４５を通過するもののみに収れんし、センサの
磁気抵抗は増強する。その結果、高感度化したＧＭＲセ
ンサが得られるのである。半導体材料４３は、Ｈｇ1-x
ＣｄxＴｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ1-yＳｂy、
ｙ〜０．６などを含む材料の群より選ばれる。図４
（ａ）のセンサの磁気抵抗は、相対的寸法ｔ／（ａ−
ｂ）と切り欠き部に依存する。ｔやａ、ｂの実寸は、数
百オングストロームからミリメータの広い範囲の値とす
ることができるが、環の切り欠き部に対する中心角は通
常１°から１０°の間である。
【００５９】実施形態２ 図５（ａ）は、高キャリア移動度と、望ましくは低伝導
率を有する半導体材料による幅ｗの棒状部材５０の平面
図で、電極５１、５２は棒状部材５０の両端に配置され
ている。図５（ｂ）が示すように、棒状部材内の適当な
場所に、半径ｒ、その他は適切な寸法に形成された導体
ディスク５３を埋設することで、増強されたＧＭＲが作
製される。図に示した導体ディスク５３は、棒状部材５
０とほぼ同じ幅を有しており、厚さｔの半導体材料の中
に埋設され、その深さはｚとなっている。磁界が印加さ
れているとき、一つの電極から他の電極に流れる電流
は、導体ディスク５３を迂回するこため、電流経路の抵
抗にあう。電流は、導体ディスク５３の外周面と棒状部
材５０の外側面の間の狭い領域に制限される。磁気抵抗
は相対的寸法ｒ／ｗとｚ／ｔに依存するが、この寸法
は、数百オングストロームからミリメータの広い範囲の
値が可能である。
率を有する半導体材料による幅ｗの棒状部材５０の平面
図で、電極５１、５２は棒状部材５０の両端に配置され
ている。図５（ｂ）が示すように、棒状部材内の適当な
場所に、半径ｒ、その他は適切な寸法に形成された導体
ディスク５３を埋設することで、増強されたＧＭＲが作
製される。図に示した導体ディスク５３は、棒状部材５
０とほぼ同じ幅を有しており、厚さｔの半導体材料の中
に埋設され、その深さはｚとなっている。磁界が印加さ
れているとき、一つの電極から他の電極に流れる電流
は、導体ディスク５３を迂回するこため、電流経路の抵
抗にあう。電流は、導体ディスク５３の外周面と棒状部
材５０の外側面の間の狭い領域に制限される。磁気抵抗
は相対的寸法ｒ／ｗとｚ／ｔに依存するが、この寸法
は、数百オングストロームからミリメータの広い範囲の
値が可能である。
【００６０】実施形態３ 前述のように、薄膜に埋設した伝導性の「不均質体」の
周りを、磁界の誘起によって、電流が迂回することは、
その材料の真性ＧＭＲの増強に繋がる。この増強は、ま
た、図６の側面図が示すように、膜上に導体を被せ、図
示されるように印加磁界を角度Ω傾けることによって
も、与えられる。本実施形態では、印加磁界Ｈの成分が
すべて薄膜６１の表面と直交する方向にあるのではな
く、その一成分が上表面に沿って存在する。前者の場
合、増強は膜の厚さに依存し、膜が薄いほど、大きくな
る。図６は、高キャリア移動度と、望ましくは低伝導率
を有する薄膜６１の側面図で、電子経路を制限し薄膜材
料内の電子の流れを制御するために、導体６２が薄膜上
に配置されている。膜が巨大磁気抵抗センサの一部であ
るとき、この方法は特に有用である。斜めに磁界が印加
される場合には、電流密度は、表面の導体６２から排除
されやすく、それにより薄膜６１を通しての電子の流れ
が制限される。上被層に使うことのできる幾何学的配置
は数多く、その横方向の寸法には数百オングストローム
からミリメータまで、広範囲の値が可能である。上被層
の厚さに関しては、層が多孔質ではなく、数百オングス
トローム以上の厚みがあれば、磁気抵抗増強はこれに依
存しない。このような金属のパターニングは、高密度磁
気記録に用いられる半導体読み出しヘッドなどの磁気抵
抗フィールド・センサの感度を上昇させる簡単で、コス
ト面で効果的な方法である。
周りを、磁界の誘起によって、電流が迂回することは、
その材料の真性ＧＭＲの増強に繋がる。この増強は、ま
た、図６の側面図が示すように、膜上に導体を被せ、図
示されるように印加磁界を角度Ω傾けることによって
も、与えられる。本実施形態では、印加磁界Ｈの成分が
すべて薄膜６１の表面と直交する方向にあるのではな
く、その一成分が上表面に沿って存在する。前者の場
合、増強は膜の厚さに依存し、膜が薄いほど、大きくな
る。図６は、高キャリア移動度と、望ましくは低伝導率
を有する薄膜６１の側面図で、電子経路を制限し薄膜材
料内の電子の流れを制御するために、導体６２が薄膜上
に配置されている。膜が巨大磁気抵抗センサの一部であ
るとき、この方法は特に有用である。斜めに磁界が印加
される場合には、電流密度は、表面の導体６２から排除
されやすく、それにより薄膜６１を通しての電子の流れ
が制限される。上被層に使うことのできる幾何学的配置
は数多く、その横方向の寸法には数百オングストローム
からミリメータまで、広範囲の値が可能である。上被層
の厚さに関しては、層が多孔質ではなく、数百オングス
トローム以上の厚みがあれば、磁気抵抗増強はこれに依
存しない。このような金属のパターニングは、高密度磁
気記録に用いられる半導体読み出しヘッドなどの磁気抵
抗フィールド・センサの感度を上昇させる簡単で、コス
ト面で効果的な方法である。
【００６１】上記の各センサの導電部材は、高キャリア
移動度半導体材料より高い伝導率を有する材料であれば
良い。導電部材の例には、伝導率を増すために組成やド
ーピング材料、あるいは、ドーピング・エージェントの
濃度など、その材料パラメータを幾分修正した半導体材
料自体も含む。もしくは、半導体材料を成長させる際形
成された、より金属的な沈殿物でも良いし、金属でも良
い。金属性の導体の場合、半導体材料と良好な（オーミ
ック）電気接続をなす金属、例えば、業界では標準的に
使われているが、ＨｇＣｄＴｅに対しては、インディウ
ムやＣｒ−Ａｕなどが好ましい。最後の例が好ましい実
施例である。
移動度半導体材料より高い伝導率を有する材料であれば
良い。導電部材の例には、伝導率を増すために組成やド
ーピング材料、あるいは、ドーピング・エージェントの
濃度など、その材料パラメータを幾分修正した半導体材
料自体も含む。もしくは、半導体材料を成長させる際形
成された、より金属的な沈殿物でも良いし、金属でも良
い。金属性の導体の場合、半導体材料と良好な（オーミ
ック）電気接続をなす金属、例えば、業界では標準的に
使われているが、ＨｇＣｄＴｅに対しては、インディウ
ムやＣｒ−Ａｕなどが好ましい。最後の例が好ましい実
施例である。
【００６２】以上、まとめると、微視的または巨視的な
伝導性不均質体は、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ、０＜ｘ＜１のよ
うな高移動度半導体のＧＭＲを著しく増強する。この性
質は、ＭＲセンサ、特に高密度磁気記録の読み出しヘッ
ドとして使われるＧＭＲセンサに応用することができ
る。センサの実例としては、コルビノ・ディスク・セン
サ、バー型センサ、薄膜センサを含む。
伝導性不均質体は、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ、０＜ｘ＜１のよ
うな高移動度半導体のＧＭＲを著しく増強する。この性
質は、ＭＲセンサ、特に高密度磁気記録の読み出しヘッ
ドとして使われるＧＭＲセンサに応用することができ
る。センサの実例としては、コルビノ・ディスク・セン
サ、バー型センサ、薄膜センサを含む。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のセンサは、
高キャリア移動度を有する半導体材料からなる基材等
に、導電部材が配設された構造を有している。このた
め、従来技術に比し、著しく大きい巨大磁気抵抗を示
す。
高キャリア移動度を有する半導体材料からなる基材等
に、導電部材が配設された構造を有している。このた
め、従来技術に比し、著しく大きい巨大磁気抵抗を示
す。
【図１】挿入図に配列が示される６プローブ・ホール・
バーで測定したＨｇ1-xＣｄxＴｅ、ｘ〜０．１の室温に
おける抵抗差のグラフである。
バーで測定したＨｇ1-xＣｄxＴｅ、ｘ〜０．１の室温に
おける抵抗差のグラフである。
【図２】Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ、ｘ〜０．１の規格化された
係数ＲH／［μ／σ］の室温における磁界依存性を示す
グラフである。
係数ＲH／［μ／σ］の室温における磁界依存性を示す
グラフである。
【図３】伝導率σと移動度μを有する均質基材に囲ま
れ、伝導率σ0、移動度μ0を有する円柱状の不均質体の
略図である。
れ、伝導率σ0、移動度μ0を有する円柱状の不均質体の
略図である。
【図４】図４（ａ）は本発明のコルビノ・ディスク型磁
気抵抗センサの平面図であり、図４（ｂ）は、図４
（ａ）のコルビノ・ディスク型磁気抵抗センサの断面側
面図である。
気抵抗センサの平面図であり、図４（ｂ）は、図４
（ａ）のコルビノ・ディスク型磁気抵抗センサの断面側
面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明のバー型磁気抵抗センサ
の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のバー型磁
気抵抗センサの断面側面図である。
の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のバー型磁
気抵抗センサの断面側面図である。
【図６】本発明の薄膜センサの側面図である。
４１ 内電極 ４２ 外電極 ４３ 半導体材料 ４４ 環 ４５ 切り欠き部 ５０ 棒状部材 ５１ 電極 ５２ 電極 ５３ 導体ディスク ６１ 薄膜 ６２ 導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テェニカ ティオ アメリカ合衆国、 ニュージャージー 08540、 プリンストン、 インディペン デンス ウェイ ４ エヌ・イー・シー・ リサーチ・インスティテューテュ・インク 内
Claims (31)
- 【請求項１】 高キャリア移動度を有する半導体材料か
らなる基材と、該基材に結合して設けられ該基材中に電
流経路を与える複数の電極と、前記基材に配設された導
電部材とを備え、前記導電部材は、外部磁界印加時に前
記電極間を流れる電流を制限することにより磁気抵抗を
増大せしめる機能を有することを特徴とする磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項２】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓおよびＩｎＡｓ
1-yＳｂy（０＜ｙ＜１）からなる群より選ばれるいずれ
かの材料である請求項１記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】 前記半導体材料が、ＩｎＡｓ1-yＳｂ
y（０．５＜ｙ＜０．７）である請求項１に記載の磁気
抵抗センサ。 - 【請求項４】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）である請求項１記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項５】 ｘが０．０１以上０．２以下である請求
項４記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】 前記導電部材がＩｎまたはＣｒ−Ａｕ合
金からなる請求項１乃至５いずれかに記載の磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項７】 前記半導体材料が低伝導率材料である請
求項１乃至６いずれかに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項８】 前記複数の電極は、円形状の内電極と該
内電極に対し同心円状に配置された円環形状の外電極と
を含み、前記導電部材は、前記内電極と前記外電極の間
に同心円状に配置され、切り欠き部の設けられた円環形
状を有することを特徴とする請求項１乃至７いずれかに
記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項９】 高キャリア移動度を有する半導体材料か
らなる基材と、該基材に埋設された内電極と、該内電極
に対し同心円状に配置され前記基材に埋設された前記基
材中に電流経路を与える外電極と、前記内電極と前記外
電極の間に同心状に配置され、切り欠き部の設けられた
円環形状を有する導電部材とを備え、該導電部材は、外
部磁界印加時に前記内電極と前記外電極との間を流れる
電流を制限することにより磁気抵抗を増大せしめる機能
を有することを特徴とするコルビノ・ディスク・セン
サ。 - 【請求項１０】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓおよびＩｎＡｓ
1-yＳｂy（０＜ｙ＜１）からなる群より選ばれるいずれ
かの材料である請求項９記載のコルビノ・ディスク・セ
ンサ。 - 【請求項１１】 前記半導体材料が、ＩｎＡｓ1-yＳｂy
（０．５＜ｙ＜０．７）である請求項９に記載のコルビ
ノ・ディスク・センサ。 - 【請求項１２】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）である請求項９記載のコルビノ・ディス
ク・センサ。 - 【請求項１３】 ｘが０．０１以上０．２以下である請
求項１２記載のコルビノ・ディスク・センサ。 - 【請求項１４】 前記導電部材がＩｎまたはＣｒ−Ａｕ
合金からなる請求項９乃至１３いずれかに記載のコルビ
ノ・ディスク・センサ。 - 【請求項１５】 前記半導体材料が低伝導率材料である
請求項９乃至１４いずれかに記載のコルビノ・ディスク
・センサ。 - 【請求項１６】 高キャリア移動度を有する半導体材料
からなる棒状部材と、該棒状部材の両端に配置され、該
棒状部材中に電流経路を与える電極と、前記棒状部材に
埋設された導電部材とを備え、前記導電部材は、外部磁
界印加時に前記電極間を流れる電流を制限することによ
り磁気抵抗を増大せしめる機能を有することを特徴とす
るバー型磁気抵抗センサ。 - 【請求項１７】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓおよびＩｎＡｓ
1-yＳｂy（０＜ｙ＜１）からなる群より選ばれるいずれ
かの材料である請求項１６記載のバー型磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項１８】 前記半導体材料が、ＩｎＡｓ1-yＳｂy
（０．５＜ｙ＜０．７）である請求項１６に記載のバー
型磁気抵抗センサ。０．６が最も好ましい。 - 【請求項１９】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）である請求項１６記載のバー型磁気抵抗
センサ。 - 【請求項２０】 ｘが０．０１以上０．２以下である請
求項１９記載のバー型磁気抵抗センサ。 - 【請求項２１】 前記導電部材がＩｎまたはＣｒ−Ａｕ
合金からなる請求項１６乃至２０いずれかに記載のバー
型磁気抵抗センサ。 - 【請求項２２】 前記半導体材料が低伝導率材料である
請求項１６乃至２１いずれかに記載のバー型磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項２３】 高キャリア移動度を有する半導体材料
からなる薄膜と、該薄膜に結合して設けられ該薄膜中に
電流経路を与える複数の電極と、前記薄膜に配設された
導電部材とを備え、前記導電部材は、外部磁界印加時に
前記電極間を流れる電流を制限することにより磁気抵抗
を増大せしめる機能を有することを特徴とする薄膜セン
サ。 - 【請求項２４】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓおよびＩｎＡｓ
1-yＳｂy（０＜ｙ＜１）からなる群より選ばれるいずれ
かの材料である請求項２３記載の薄膜センサ。 - 【請求項２５】 前記半導体材料が、ＩｎＡｓ1-yＳｂy
（０．５＜ｙ＜０．７）である請求項２３に記載の薄膜
センサ。 - 【請求項２６】 前記半導体材料が、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ
（０＜ｘ＜１）である請求項２３に記載の薄膜センサ。 - 【請求項２７】 ｘが０．０１以上０．２以下である請
求項２６に記載の薄膜センサ。 - 【請求項２８】 前記導電部材がＩｎまたはＣｒ−Ａｕ
合金からなる請求項２３乃至２７いずれかに記載の薄膜
センサ。 - 【請求項２９】 外部印加磁界の一成分が、前記薄膜表
面の平面内にある請求項２３乃至２８いずれかに記載の
薄膜センサ。 - 【請求項３０】 前記導電部材が前記薄膜の表面に配置
された請求項２３乃至２９いずれかに記載の薄膜セン
サ。 - 【請求項３１】 前記半導体材料が低伝導率材料である
請求項２３乃至３０いずれかに記載の薄膜センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/997,264 US5965283A (en) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | GMR enhancement in inhomogeneous semiconductors for use in magnetoresistance sensors |
| US08/997264 | 1997-12-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11250422A true JPH11250422A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3362774B2 JP3362774B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=25543811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35163898A Expired - Fee Related JP3362774B2 (ja) | 1997-12-23 | 1998-12-10 | 磁気抵抗センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5965283A (ja) |
| JP (1) | JP3362774B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076471A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Nec Corp | 磁気抵抗センサ、磁気抵抗ヘッド、および磁気記録／再生装置 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6707122B1 (en) * | 1999-11-30 | 2004-03-16 | Nec Laboratories America, Inc. | Extraordinary magnetoresistance at room temperature in inhomogeneous narrow-gap semiconductors |
| US6353317B1 (en) * | 2000-01-19 | 2002-03-05 | Imperial College Of Science, Technology And Medicine | Mesoscopic non-magnetic semiconductor magnetoresistive sensors fabricated with island lithography |
| US6937967B2 (en) * | 2001-02-28 | 2005-08-30 | Tdk Corporation | Method and system for finite element modeling and simulation of enhanced magnetoresistance in thin film semiconductors with metallic inclusions |
| US20020171962A1 (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Seagate Technology Llc | Semiconductor/metal read sensor for magnetic recording |
| US6930862B2 (en) * | 2002-01-07 | 2005-08-16 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Shielded extraordinary magnetoresistance head |
| US20040218309A1 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-04 | Seagate Technology Llc | Magnetic read head sensors having geometrical magnetoresistance and disc drives including the sensors |
| US7027321B2 (en) * | 2004-01-10 | 2006-04-11 | Honeywell International Inc. | Tunneling anisotropic magnetoresistive device and method of operation |
| US20050190507A1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-01 | Peter Littlewood | Magnetic field sensor |
| US7120048B2 (en) * | 2004-06-21 | 2006-10-10 | Honeywell International Inc. | Nonvolatile memory vertical ring bit and write-read structure |
| US7167346B2 (en) * | 2004-06-30 | 2007-01-23 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Extraordinary magnetoresistance sensor with perpendicular magnetic biasing by an antiferromagnetic/ferromagnetic exchange-coupled structure |
| US7170722B2 (en) * | 2004-07-30 | 2007-01-30 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Extraordinary magnetoresistance sensor with perpendicular magnetic biasing by a ferromagnetic multilayer |
| US7203036B2 (en) * | 2004-07-30 | 2007-04-10 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Planar extraordinary magnetoresistance sensor |
| US20090292841A1 (en) * | 2004-12-01 | 2009-11-26 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Interface and method for transmitting bits to a two-wire bus applying a lin protocol |
| US7738217B2 (en) * | 2006-02-13 | 2010-06-15 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | EMR magnetic head having a magnetic flux guide and a body formed at a tail end of a slider |
| JP4837410B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2011-12-14 | 富士フイルム株式会社 | 標的化合物の検出方法 |
| US7466521B2 (en) * | 2006-04-25 | 2008-12-16 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | EMR structure with bias control and enhanced linearity of signal |
| US8436436B2 (en) * | 2006-08-01 | 2013-05-07 | Washington University | Multifunctional nanoscopy for imaging cells |
| US8059373B2 (en) * | 2006-10-16 | 2011-11-15 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | EMR sensor and transistor formed on the same substrate |
| JP2013516794A (ja) * | 2010-01-08 | 2013-05-13 | ワシントン ユニヴァーシティー | 異常光コンダクタンス（ｅｏｃ）効果に基づく高分解能光子検出の方法および装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2798122B2 (ja) * | 1995-03-02 | 1998-09-17 | 日本電気株式会社 | コルビーノ構造を用いた非磁性磁気抵抗効果型再生ヘッド |
| US5622874A (en) * | 1995-12-14 | 1997-04-22 | Nec Research Institute, Inc. | Process for forming a magnetoresistive sensor for a read/write head |
| US5696655A (en) * | 1996-07-30 | 1997-12-09 | Nec Research Institute, Inc. | Self-biasing non-magnetic giant magnetoresistance |
-
1997
- 1997-12-23 US US08/997,264 patent/US5965283A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-12-10 JP JP35163898A patent/JP3362774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076471A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Nec Corp | 磁気抵抗センサ、磁気抵抗ヘッド、および磁気記録／再生装置 |
| KR100389598B1 (ko) * | 2000-08-31 | 2003-06-27 | 티디케이가부시기가이샤 | 자기 저항 센서, 자기 저항 헤드, 및 자기 기록/재생 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3362774B2 (ja) | 2003-01-07 |
| US5965283A (en) | 1999-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3362774B2 (ja) | 磁気抵抗センサ | |
| JP3694233B2 (ja) | 不均一ナローギャップ半導体の室温における極超巨大磁気抵抗 | |
| US6760201B2 (en) | Magnetic tunnel element and its manufacturing method, thin-film magnetic head, magnetic memory and magnetic sensor | |
| US8295006B2 (en) | Magnetic sensor, magnetic head, and magnetic memory by using spin Hall devices | |
| US7453672B2 (en) | Spin valve magnetoresistive device with conductive-magnetic material bridges in a dielectric or semiconducting layer alternatively of magnetic material | |
| KR100320008B1 (ko) | 스핀 의존 전도 소자 | |
| US7355822B2 (en) | Superparamagnetic field sensing device | |
| US6480365B1 (en) | Spin valve transistor using a magnetic tunnel junction | |
| US6232777B1 (en) | Tunneling magnetoresistive element and magnetic sensor using the same | |
| US6771472B1 (en) | Structure to achieve thermally stable high sensitivity and linear range in bridge GMR sensor using SAF magnetic alignments | |
| JP7136340B2 (ja) | 磁気抵抗素子および磁気センサ | |
| JP3307593B2 (ja) | 自己バイアス非磁性巨大磁気抵抗センサ | |
| US7502206B2 (en) | Multiple extraordinary magnetoresistive (EMR) sensor utilizing both current leads | |
| JPH11238924A (ja) | スピン依存伝導素子とそれを用いた電子部品および磁気部品 | |
| JP2004220692A (ja) | ３端子型磁気ヘッドとそれを搭載した磁気記録装置 | |
| Solin et al. | Room temperature extraordinary magnetoresistance of nonmagnetic narrow-gap semiconductor/metal composites: application to read-head sensors for ultrahigh-density magnetic recording | |
| KR100388832B1 (ko) | 자기저항 효과 헤드 및 그의 제조 방법 | |
| US5696655A (en) | Self-biasing non-magnetic giant magnetoresistance | |
| US11815569B2 (en) | Magnetic sensor and hall sensor, each using anomalous hall effect, and method for manufacturing hall sensor | |
| US8154282B2 (en) | Magnetic field-sensitive component comprising a diluted magnetic semiconductor, devices incorporating same and use method | |
| US9341597B2 (en) | Nanoscale spintronic chemical sensor | |
| JP2000090415A (ja) | 強磁性トンネル効果素子およびそれを用いた磁気装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071025 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081025 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081025 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101025 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111025 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |