JPH1187796A - Magnetic semiconductor device and magnetic recorder/ player - Google Patents

Magnetic semiconductor device and magnetic recorder/ player

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JPH1187796A
JPH1187796A JP9237029A JP23702997A JPH1187796A JP H1187796 A JPH1187796 A JP H1187796A JP 9237029 A JP9237029 A JP 9237029A JP 23702997 A JP23702997 A JP 23702997A JP H1187796 A JPH1187796 A JP H1187796A
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JP
Japan
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magnetic
type
semiconductor layer
layer
semiconductor
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Application number
JP9237029A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Nozu
哲郎 野津
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH1187796A publication Critical patent/JPH1187796A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a high sensitivity high response magnetic head. SOLUTION: A p-type GaAs layer 10 as a p-type emitter layer, an n-type Cabs layer 11 as an n-type base layer, a p-type magnetic semiconductor layer (Ing0.95 Mn0.05 As layer) 2 as a P-type collector layer, and a p-type GaAs layer 12 as a p-type emitter contact layer are formed sequentially. Subsequently, the p-type GaAs layer 10 is provided with a p-type ohmic electrode 13 as an emitter electrode, the n-type GaAs layer 11 is provided with an n-type ohmic electrode 14 as a base electrode and the p-type magnetic semiconductor layer 2 is provided with a p-type ohmic electrode 15 as a collector electrode thus obtaining a bipolar transistor structure being used as a magnetic head.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性半導体層を用
いた磁性半導体装置および磁性記録・再生装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic semiconductor device using a magnetic semiconductor layer and a magnetic recording / reproducing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子工業の目覚ましい発展は、電
子デバイスすなわちCPUやメモリなどのLSIの高速
化、高集積化と、膨大なデータの記録が可能な磁気デバ
イスすなわち磁気ディスクをはじめとする大容量磁気記
録媒体の発展とによるところが大きい。
2. Description of the Related Art In recent years, the remarkable development of the electronics industry has been achieved by increasing the speed and integration of electronic devices, ie, LSIs such as CPUs and memories, and increasing the size of magnetic devices, such as magnetic disks, capable of recording enormous amounts of data. This is largely due to the development of magnetic recording media.

【0003】これらの電子デバイスと磁気デバイスは、
それぞれ互いに影響を受けながらも独立に発展してきた
と言ってもよい。今後、さらに高速化、大容量化を求め
る情報化社会の要請に見合うためには、電子デバイスと
磁気デバイスのそれぞれの高性能化が期待される一方、
双方の特徴を活かした新しい機能を持つデバイスの登場
が待たれている。
[0003] These electronic and magnetic devices are:
It can be said that they have developed independently while being influenced by each other. In the future, in order to meet the demands of the information society that requires higher speed and larger capacity, it is expected that electronic devices and magnetic devices will have higher performance,
Devices with new features that take advantage of both features are awaited.

【0004】現在までのところ、磁性金属を用いたスピ
ントランジスタなどの新概念の素子の報告はあるがまだ
数は少なく、さらに外部端子からキャリア密度を制御す
るといった半導体の得意とする性質を積極的に利用した
デバイスは無いといってもよいであろう。
Up to now, there have been reports of new concept devices such as spin transistors using magnetic metal, but there are still few such devices, and the semiconductor has a proactive property of controlling the carrier density from an external terminal. It can be said that there is no device used in the above.

【0005】この様な磁気・電子(半導体)デバイスを
実現するためには、半導体でありながら磁気秩序を持つ
ような材料が不可欠である。今までこの様な材料の候補
としては、磁性元素としてMnなどを含むII−VI族化合
物半導体が知られていた。
In order to realize such a magnetic / electronic (semiconductor) device, a material which has a magnetic order while being a semiconductor is indispensable. Up to now, II-VI group compound semiconductors containing Mn or the like as a magnetic element have been known as candidates for such materials.

【0006】しかし、このような材料では、p型のドー
ピングが難しく、実際の応用には困難があった。ところ
が最近、少量のMnを含むIII −V族半導体で強磁性秩
序を示すものが見つかっている(H.Munekata et.al Phy
s.Rev.LeH.,63,1849,1989)。
However, with such a material, p-type doping is difficult, and there is a difficulty in practical application. Recently, however, a group III-V semiconductor containing a small amount of Mn has been found to exhibit ferromagnetic order (H. Munekata et. Al Phy
s. Rev. LeH., 63, 1849, 1989).

【0007】これらの材料系では、キャリア密度により
磁気秩序が影響を受けることが明らかになりつつある。
具体的には、p型キャリア濃度が高い場合に強磁性相、
低い場合に常磁性相になることが予想されている。
In these materials, it is becoming clear that the magnetic order is affected by the carrier density.
Specifically, when the p-type carrier concentration is high, the ferromagnetic phase,
It is expected that when low, it will become a paramagnetic phase.

【0008】これらの材料を利用することにより、従来
では達成できなかったような性能を有するデバイスが得
られる可能性がある。例えば発明者らが検討したとこ
ろ、従来の磁気ヘッドには以下のような問題があるが、
上記材料を利用することによりそのような問題を解決で
きる磁気ヘッドの実現が可能である。
[0008] By utilizing these materials, there is a possibility that a device having a performance which cannot be achieved conventionally can be obtained. For example, when the inventors have studied, the conventional magnetic head has the following problems,
By using the above materials, a magnetic head capable of solving such a problem can be realized.

【0009】従来磁気記録を行なう際には、磁気ヘッド
のコイルに電流を流すことにより磁場を発生させ、磁気
ヘッドのコアを磁化させている。磁気ヘッドの高速応答
を実現するためには、できる限りコイルの巻数を減ら
し、インダクタンスを小さくすることが望ましい。
Conventionally, when performing magnetic recording, a magnetic field is generated by passing an electric current through a coil of a magnetic head to magnetize a core of the magnetic head. In order to realize a high-speed response of the magnetic head, it is desirable to reduce the number of turns of the coil as much as possible and to reduce the inductance.

【0010】しかし、コイルの巻数を減らすと、所定の
磁場を得るために大きな電流をコイルに流す必要が生じ
る。つまり書き込み用に大きな電流が必要となる。これ
は外部回路等の周辺部の負担となり、微細化への障害と
なり、また高コスト化にもつながる。今後の超大容量記
録、超高速応答が望まれるとき、大きな問題になり得
る。
However, when the number of turns of the coil is reduced, it becomes necessary to supply a large current to the coil in order to obtain a predetermined magnetic field. That is, a large current is required for writing. This imposes a burden on peripheral parts such as external circuits and the like, hinders miniaturization and leads to an increase in cost. When future ultra-large capacity recording and ultra-high-speed response are desired, this can be a big problem.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、電子(半
導体)デバイスと磁気デバイスの双方を活かした新しい
機能を持つデバイスの登場が待たれているが、現在まで
のところ、磁性金属を用いたスピントランジスタなどの
新概念の素子の報告はあるがまだ数は少なく、さらに外
部端子からキャリア密度を制御するといった半導体の得
意とする性質を積極的に利用したデバイスは無かった。
As described above, devices having new functions utilizing both electronic (semiconductor) devices and magnetic devices have been awaited, but up to now, magnetic metals have been used. There have been reports of new concept elements such as spin transistors, but the number is still small, and there has been no device that actively utilizes the properties of semiconductors such as controlling the carrier density from external terminals.

【0012】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、磁性半導体層内のキャリア密度を制御することを
磁化原理とする新規な磁性半導体装置を提供することを
目的とし、特に高速応答可能な磁気ヘッド、あるいは高
感度かつ高速応答可能な磁気ヘッドの実現に有効な磁性
半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a novel magnetic semiconductor device based on the principle of magnetization by controlling the carrier density in a magnetic semiconductor layer. It is an object of the present invention to provide a magnetic semiconductor device that is effective for realizing a magnetic head that can be used or a magnetic head that can respond with high sensitivity and high speed.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る磁性半導体装置(請求項1)は、半導
体基板上に設けられ、内部のキャリア密度により磁気秩
序が変化する第1導電型の第1の半導体層と、この第1
の半導体層中のキャリア密度を変化させ、前記第1の半
導体層の磁気秩序を制御するための制御電極とを備えて
いることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a magnetic semiconductor device according to the present invention (claim 1) is provided on a semiconductor substrate, and has a first magnetic field whose magnetic order changes according to the internal carrier density. A first semiconductor layer of conductivity type;
And a control electrode for changing the carrier density in the semiconductor layer and controlling the magnetic order of the first semiconductor layer.

【0014】本発明によれば、第1の半導体層を磁化層
として用い、制御電極に電圧(磁化信号)を与えること
により、第1の半導体層(以下、磁性半導体層という)
の磁気秩序を制御できる。
According to the present invention, by using the first semiconductor layer as a magnetization layer and applying a voltage (magnetization signal) to the control electrode, the first semiconductor layer (hereinafter, referred to as a magnetic semiconductor layer) is provided.
Control the magnetic order of

【0015】このような磁性半導体層を磁気テープや磁
気ディスク等の磁気記録媒体に近付ければ、磁性半導体
層の磁気秩序に対応させて、磁気記録媒体の磁気秩序を
変えることができる。したがって、磁性半導体層を磁気
ヘッドの記録コアとして利用できる。
When such a magnetic semiconductor layer is brought closer to a magnetic recording medium such as a magnetic tape or a magnetic disk, the magnetic order of the magnetic recording medium can be changed in accordance with the magnetic order of the magnetic semiconductor layer. Therefore, the magnetic semiconductor layer can be used as a recording core of a magnetic head.

【0016】ここで、磁性半導体層はその磁化のために
コイルを利用する必要が無いため、高速応答の妨げとな
るコイルによるインダクタンスはない。したがって、本
発明によれば、高速応答可能な半導体磁気ヘッドを実現
できるようになる。
Here, since the magnetic semiconductor layer does not need to use a coil for its magnetization, there is no inductance by the coil which hinders high-speed response. Therefore, according to the present invention, a semiconductor magnetic head capable of high-speed response can be realized.

【0017】本発明の具体的な構成(請求項2)は、磁
性半導体層にショットキー電極を取り付けることであ
る。このような構成であれば、ショットキー電極に電圧
(磁化信号)を与え、磁性半導体層中の空乏層幅を変化
させることにより、磁性半導体層を常磁性状態から強磁
性状態に相転移させることができる。そして、このよう
な磁性半導体層を磁気記録媒体に近付ければ、磁性半導
体層の磁性状態に対応させて、磁気記録媒体の磁性状態
を変えることができる。
A specific configuration of the present invention (claim 2) is to attach a Schottky electrode to the magnetic semiconductor layer. With such a configuration, a voltage (magnetization signal) is applied to the Schottky electrode to change the width of the depletion layer in the magnetic semiconductor layer, thereby causing the phase transition of the magnetic semiconductor layer from the paramagnetic state to the ferromagnetic state. Can be. Then, by bringing such a magnetic semiconductor layer closer to the magnetic recording medium, the magnetic state of the magnetic recording medium can be changed in accordance with the magnetic state of the magnetic semiconductor layer.

【0018】ここで、リーク電流を抑制するためには、
磁性半導体層にショットキー電極を直接は取り付けず、
磁性半導体層上に設けた他の半導体層にショットキー電
極を取り付け、間接的に磁性半導体層のキャリア密度を
制御することが好ましい。
Here, in order to suppress the leak current,
Do not attach the Schottky electrode directly to the magnetic semiconductor layer,
It is preferable to attach a Schottky electrode to another semiconductor layer provided on the magnetic semiconductor layer and indirectly control the carrier density of the magnetic semiconductor layer.

【0019】本発明の他の具体的な構成(請求項3)
は、高濃度p型半導体層(第2の半導体層)/低濃度p
型磁性半導体層(磁性半導体層)/n型半導体層(第3
の半導体層)構造のpn接合を形成することである。
Another specific configuration of the present invention (Claim 3)
Is a high-concentration p-type semiconductor layer (second semiconductor layer) / a low-concentration p-type
-Type magnetic semiconductor layer (magnetic semiconductor layer) / n-type semiconductor layer (third
Of the semiconductor layer) structure.

【0020】このような構成であれば、0バイアスまた
は逆バイアス時には低濃度p型磁性半導体層が空乏化し
常磁性状態となり、順バイアス時には正孔が注入され低
濃度p型磁性半導体層中の正孔濃度が増加し強磁性状態
に相転移する。そして、このような磁性半導体層を磁気
記録媒体に近付ければ、磁性半導体層の磁性状態に対応
させて、磁気記録媒体の磁性状態を変えることができ
る。
With such a configuration, the low-concentration p-type magnetic semiconductor layer is depleted at the time of 0 bias or reverse bias and becomes a paramagnetic state. At the time of forward bias, holes are injected and positive holes in the low-concentration p-type magnetic semiconductor layer are exposed. The pore concentration increases and a phase transition to a ferromagnetic state occurs. Then, by bringing such a magnetic semiconductor layer closer to the magnetic recording medium, the magnetic state of the magnetic recording medium can be changed in accordance with the magnetic state of the magnetic semiconductor layer.

【0021】本発明のさらに別の具体的な構成(請求項
4)は、p型半導体層(第4の半導体層)/n型半導体
層(第5の半導体層)/低濃度p型磁性半導体層(第1
の半導体層)/高濃度p型半導体層(第6の半導体層)
構造を形成し、各半導体層をそれぞれバイポーラトラン
ジスタのエミッタ層/ベース層/コレクタ層/コレクタ
コンタクト層とする。
Still another specific configuration of the present invention (claim 4) is a p-type semiconductor layer (fourth semiconductor layer) / n-type semiconductor layer (fifth semiconductor layer) / low-concentration p-type magnetic semiconductor Layer (first
Semiconductor layer) / high-concentration p-type semiconductor layer (sixth semiconductor layer)
A structure is formed, and each semiconductor layer is used as an emitter layer / base layer / collector layer / collector contact layer of a bipolar transistor.

【0022】このような構成であれば、通常のバイポー
ラトランジスタと同様に、ベース/コレクタ間を逆バイ
アス状態にすると、ベース/エミッタ間に信号が入らな
くなり、コレクタ(低濃度p型磁性半導体層)に正孔は
注入されず、コレクタ(低濃度p型磁性半導体層)は空
乏化したままであり、常磁性状態となる。
With such a structure, when a reverse bias state is applied between the base and the collector, no signal is applied between the base and the emitter, and the collector (low-concentration p-type magnetic semiconductor layer) is formed. Holes are not injected into the layer, the collector (low-concentration p-type magnetic semiconductor layer) remains depleted, and enters a paramagnetic state.

【0023】一方、ベース/エミッタ間に信号が入れ
ば、コレクタ(低濃度p型磁性半導体層)に正孔が大量
に注入され、強磁性状態に相転移する。そして、このよ
うな磁性半導体層を磁気記録媒体に近付ければ、磁性半
導体層の磁性状態に対応させて、磁気記録媒体の磁性状
態を変えることで、磁気情報を記録することができる。
On the other hand, when a signal enters between the base and the emitter, a large amount of holes are injected into the collector (low-concentration p-type magnetic semiconductor layer), and the phase transitions to a ferromagnetic state. When such a magnetic semiconductor layer is brought closer to the magnetic recording medium, magnetic information can be recorded by changing the magnetic state of the magnetic recording medium in accordance with the magnetic state of the magnetic semiconductor layer.

【0024】また、この場合には、磁化信号はベース電
流の形で与えられ、小さな電流で大きな磁化電流である
コレクタ電流を制御することが可能となるため、磁気記
録媒体に記録された磁気情報を高感度に再生しうる半導
体磁気ヘッドを得ることができる。また、コイルが不要
なので高速応答可能な半導体磁気ヘッドを得ることがで
きる。したがって、本発明によれば、高感度かつ高速応
答可能な半導体磁気ヘッドを実現できるようになる。
In this case, the magnetizing signal is given in the form of a base current, and the collector current, which is a large magnetizing current, can be controlled with a small current, so that the magnetic information recorded on the magnetic recording medium can be controlled. Can be obtained with high sensitivity. Further, since no coil is required, a semiconductor magnetic head capable of high-speed response can be obtained. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a semiconductor magnetic head capable of responding with high sensitivity and high speed.

【0025】また、磁性半導体層としては、Ga、In
およびAlの少なくとも1つのIII族元素と、As、P
およびSbの少なくとも1つのV族元素とからなるIII
−V族化合物半導体を母体とし、かつ磁性不純物として
Mnを含むものを用いることが好ましい。
The magnetic semiconductor layer is made of Ga, In.
And at least one group III element of Al and As, P
And at least one group V element of Sb III
It is preferable to use a group-V compound semiconductor as a base material and containing Mn as a magnetic impurity.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係るショットキー型の半導体磁気ヘッドを示す断面図で
ある。本実施形態は、ショットキー電極によりp型磁性
半導体層のキャリア密度の制御を行なう例である。
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a Schottky type semiconductor magnetic head according to a first embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the carrier density of a p-type magnetic semiconductor layer is controlled by a Schottky electrode.

【0027】図中、1はp型GaAs基板(p型不純物
濃度:5×16cm-3)を示しており、このp型GaA
s基板1の表面にはp型磁性半導体層2がMBE法にて
形成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a p-type GaAs substrate (p-type impurity concentration: 5.times.16 cm.sup.-3 ).
A p-type magnetic semiconductor layer 2 is formed on the surface of the s substrate 1 by MBE.

【0028】このp型磁性半導体層2はIn0.95Mn
0.05Asからなり、その膜厚およびp型キャリア濃度は
それぞれ50nm、約5×18cm-3である。また、成
膜温度(エピタキシャル温度)は200℃とした。
This p-type magnetic semiconductor layer 2 is made of In 0.95 Mn.
It is made of 0.05 As, and its thickness and p-type carrier concentration are 50 nm and about 5 × 18 cm −3 , respectively. The film forming temperature (epitaxial temperature) was 200 ° C.

【0029】p型磁性半導体層2上にはAlからなるシ
ョットキー電極3が蒸着法にて形成されている。一方、
p型GaAs基板1の裏面にはAuZnからなるp型オ
ーミック電極4が形成されている。このp型オーミック
電極4は、AuZn膜を蒸着法にて形成した後、400
℃、1分の熱処理を行なうことにより形成する。
A Schottky electrode 3 made of Al is formed on the p-type magnetic semiconductor layer 2 by a vapor deposition method. on the other hand,
On the back surface of the p-type GaAs substrate 1, a p-type ohmic electrode 4 made of AuZn is formed. This p-type ohmic electrode 4 is formed by forming an AuZn film by an evaporation method,
It is formed by performing a heat treatment at a temperature of one minute.

【0030】ショットキー電極3およびp型オーミック
コンタクト電極4に印加する電圧をそれぞれV3,V4
とすると、V3<V4ではp型磁性半導体層2は強磁性
状態となる。しかし、ショットキー障壁を逆バイアス状
態、つまりV3>V4にすると、p型磁性半導体層2中
の一部または全部が空乏化し、常磁性状態となる。
The voltages applied to the Schottky electrode 3 and the p-type ohmic contact electrode 4 are V3 and V4, respectively.
Then, when V3 <V4, the p-type magnetic semiconductor layer 2 is in a ferromagnetic state. However, when the Schottky barrier is in a reverse bias state, that is, when V3> V4, a part or the whole of the p-type magnetic semiconductor layer 2 is depleted, and the p-type magnetic semiconductor layer 2 becomes a paramagnetic state.

【0031】したがって、電極3,4に電圧を印加し、
上記の如きに電極3,4間の電圧を変化させることによ
り、つまりp型磁性半導体層2中のキャリア密度を変え
ることにより、p型磁性半導体層2の磁性状態を制御す
ることができる。
Therefore, a voltage is applied to the electrodes 3 and 4,
The magnetic state of the p-type magnetic semiconductor layer 2 can be controlled by changing the voltage between the electrodes 3 and 4 as described above, that is, by changing the carrier density in the p-type magnetic semiconductor layer 2.

【0032】そして、このようなp型磁性半導体層2を
磁気テープや磁気ディスク等に磁気記録媒体に近付けれ
ば、p型磁性半導体層2の磁性状態に対応させて、磁気
記録媒体の磁性状態を変えることができる。
When such a p-type magnetic semiconductor layer 2 is brought closer to a magnetic recording medium such as a magnetic tape or a magnetic disk, the magnetic state of the magnetic recording medium is adjusted in accordance with the magnetic state of the p-type magnetic semiconductor layer 2. Can be changed.

【0033】ここで、p型磁性半導体層2はその磁化の
ためにコイルを利用する必要が無いため、高速応答の妨
げとなるコイルによるインダクタンスはない。したがっ
て、本実施形態によれば、高速応答可能な半導体磁気ヘ
ッドを実現できるようになる。 (第2の実施形態)図2は、本発明の第2の実施形態に
係るショットキー型の半導体磁気ヘッドを示す断面図で
ある。なお、図1の半導体磁気ヘッドと対応する部分に
は図1と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略す
る。
Here, since the p-type magnetic semiconductor layer 2 does not need to use a coil for its magnetization, there is no inductance due to the coil that hinders high-speed response. Therefore, according to the present embodiment, a semiconductor magnetic head capable of high-speed response can be realized. (Second Embodiment) FIG. 2 is a sectional view showing a Schottky type semiconductor magnetic head according to a second embodiment of the present invention. The parts corresponding to those of the semiconductor magnetic head of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those of FIG. 1, and detailed description is omitted.

【0034】本実施形態が第1の実施形態と異なる点
は、p型磁性半導体層2とショットキー電極3との間
に、再結合中心が少ない非磁性半導体であるInGaP
からなるInGaP中間層5(膜厚:10nm、p型キ
ャリア濃度:約1×16cm-3)が挿設されていること
にある。
This embodiment is different from the first embodiment in that InGaP which is a non-magnetic semiconductor having a small number of recombination centers is provided between the p-type magnetic semiconductor layer 2 and the Schottky electrode 3.
InGaP intermediate layer 5 (thickness: 10 nm, p-type carrier concentration: about 1 × 16 cm −3 ) is inserted.

【0035】p型磁性半導体層2は、低温(200℃)
のエピタキシャル成長にて形成されたものであるため、
結晶性が高くない。そのため、p型磁性半導体層2上に
ショットキー電極3を直接形成すると、再結合等による
リーク電流が増大するなどの特性劣化が起こる場合があ
る。
The p-type magnetic semiconductor layer 2 has a low temperature (200 ° C.).
Because it was formed by epitaxial growth of
Not high in crystallinity. Therefore, when the Schottky electrode 3 is formed directly on the p-type magnetic semiconductor layer 2, there may be a case where characteristics such as an increase in leakage current due to recombination or the like occur.

【0036】そこで、本実施形態では、p型磁性半導体
層2上に、再結合中心が少ないInGaP中間層5を介
して、ショットキー電極3を形成することにより、リー
ク電流の低減化などを図るようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the Schottky electrode 3 is formed on the p-type magnetic semiconductor layer 2 via the InGaP intermediate layer 5 having a small number of recombination centers, thereby reducing the leak current. Like that.

【0037】なお、InGaP中間層5の代わりに、4
00℃以上の高温でGaAsをエピタキシャル成長させ
た結晶性の高いGaAs中間層を用いても良い。また、
p型磁性半導体層2の磁化の機構は第1の実施形態に準
じるので省略する。 (第3の実施形態)図3は、本発明の第3の実施形態に
係るpnダイオード型の半導体磁気ヘッドを示す断面図
である。なお、図1の半導体磁気ヘッドと対応する部分
には図1と同一符号を付してある。
In place of the InGaP intermediate layer 5, 4
A GaAs intermediate layer with high crystallinity obtained by epitaxially growing GaAs at a high temperature of 00 ° C. or higher may be used. Also,
The mechanism of magnetization of the p-type magnetic semiconductor layer 2 is the same as in the first embodiment, and will not be described. (Third Embodiment) FIG. 3 is a sectional view showing a pn diode type semiconductor magnetic head according to a third embodiment of the present invention. The portions corresponding to those of the semiconductor magnetic head of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those of FIG.

【0038】第1、第2の実施形態は、ショットキー電
極によりp型磁性半導体層のキャリア密度の制御を行な
う例であるが、本実施形態は、pnダイオードによりp
型磁性半導体層のキャリア密度の制御を行なう例であ
る。
In the first and second embodiments, the carrier density of the p-type magnetic semiconductor layer is controlled by a Schottky electrode.
It is an example in which the carrier density of the type magnetic semiconductor layer is controlled.

【0039】本実施形態の半導体磁気ヘッドを製造工程
に従って説明すると、まず、GaAs基板1上に、n型
GaAs層6(膜厚:200nm、n型キャリア濃度:
約5×18cm-3)、n型GaAs層7(膜厚:200
nm、n型キャリア濃度:約5×17cm-3)、p型磁
性半導体層(In0.95Mn0.05As)層2(膜厚:10
0nm、p型キャリア濃度:約5×17cm-3)、p型
GaAs層8(膜厚:50nm、p型キャリア濃度:約
5×19cm-3)をMBE法にて順次形成する。
The semiconductor magnetic head of this embodiment will be described according to the manufacturing process. First, an n-type GaAs layer 6 (film thickness: 200 nm, n-type carrier concentration:
About 5 × 18 cm −3 ), n-type GaAs layer 7 (film thickness: 200
nm, n-type carrier concentration: about 5 × 17 cm −3 ), p-type magnetic semiconductor layer (In 0.95 Mn 0.05 As) layer 2 (film thickness: 10
0 nm, p-type carrier concentration: about 5 × 17 cm −3 ), and a p-type GaAs layer 8 (film thickness: 50 nm, p-type carrier concentration: about 5 × 19 cm −3 ) are sequentially formed by MBE.

【0040】その後、p型GaAs層8にp型オーミッ
ク電極4、n型GaAs層6にn型オーミック電極9を
それぞれ形成する。n型オーミック電極9は、AuGe
膜を蒸着法にて形成した後、400℃、1分の熱処理を
行なうことにより形成する。
Thereafter, a p-type ohmic electrode 4 is formed on the p-type GaAs layer 8, and an n-type ohmic electrode 9 is formed on the n-type GaAs layer 6, respectively. The n-type ohmic electrode 9 is made of AuGe
After a film is formed by an evaporation method, heat treatment is performed at 400 ° C. for one minute.

【0041】ここで、p型オーミック電極4に印加する
電圧をVp、n型オーミック電極9に印加する電圧をV
nとすると、Vp<Vn、すなわち逆バイアス状態で
は、p型磁性半導体層2は空乏化し、常磁性状態とな
る。
Here, the voltage applied to the p-type ohmic electrode 4 is Vp, and the voltage applied to the n-type ohmic electrode 9 is Vp.
Assuming that n, in the case of Vp <Vn, that is, in the reverse bias state, the p-type magnetic semiconductor layer 2 is depleted and enters the paramagnetic state.

【0042】p型GaAs層6のp型キャリア濃度は、
n型GaAs層7のn型キャリア濃度よりも十分に高
い。このため、pnダイオードの多数キャリアは正孔で
ある。したがって、Vp>Vn、すなわち順バイアス状
態では、p型磁性半導体層2には正孔が注入され、強磁
性状態となる。
The p-type GaAs layer 6 has a p-type carrier concentration of
It is sufficiently higher than the n-type carrier concentration of the n-type GaAs layer 7. For this reason, majority carriers of the pn diode are holes. Therefore, when Vp> Vn, that is, in the forward bias state, holes are injected into the p-type magnetic semiconductor layer 2 to be in a ferromagnetic state.

【0043】したがって、電極4,9に電圧を印加し、
上記の如きにVpとVnの大小関係を変化させることに
より、つまりp型磁性半導体層2中のキャリア密度を変
えることにより、p型磁性半導体層2の磁性状態を制御
することができる。
Therefore, a voltage is applied to the electrodes 4 and 9,
By changing the magnitude relationship between Vp and Vn as described above, that is, by changing the carrier density in the p-type magnetic semiconductor layer 2, the magnetic state of the p-type magnetic semiconductor layer 2 can be controlled.

【0044】そして、このようなp型磁性半導体層2を
磁気テープや磁気ディスク等に磁気記録媒体に近付けれ
ば、p型磁性半導体層2の磁性状態に対応させて、磁気
記録媒体の磁性状態を変えることができる。
When such a p-type magnetic semiconductor layer 2 is brought close to a magnetic recording medium such as a magnetic tape or a magnetic disk, the magnetic state of the magnetic recording medium is adjusted in accordance with the magnetic state of the p-type magnetic semiconductor layer 2. Can be changed.

【0045】ここで、p型磁性半導体層2はその磁化の
ためにコイルを利用する必要が無いため、高速応答の妨
げとなるコイルによるインダクタンスはない。したがっ
て、本実施形態によれば、高速応答可能な半導体磁気ヘ
ッドを実現できるようになる。
Here, since the p-type magnetic semiconductor layer 2 does not need to use a coil for its magnetization, there is no inductance due to the coil that hinders high-speed response. Therefore, according to the present embodiment, a semiconductor magnetic head capable of high-speed response can be realized.

【0046】また、本実施形態のpn接合部はエピタキ
シャル成長法(MBE法)を用いて形成しているため、
蒸着法を用いて形成したショットキー接合部に比べて、
界面の結晶性が良好であり、リーク電流は小さく、良好
な特性が得られ、また信頼性も高くなる。
Since the pn junction of this embodiment is formed by using the epitaxial growth method (MBE method),
Compared to the Schottky junction formed using the evaporation method,
The crystallinity at the interface is good, the leak current is small, good characteristics are obtained, and the reliability is high.

【0047】参考のために、図4に平衡状態における各
半導体層のバンド図を示す。図中のCB、VB、EF
それぞれ伝導帯、価電子帯のエネルギー、フェルミエネ
ルギーを示す。また、図中、斜線が引かれた領域は中性
領域を示している。 (第4の実施形態)図5は、本発明の第4の実施形態に
係るバイポーラトランジスタ型の半導体磁気ヘッドを示
す断面図である。なお、図1の半導体磁気ヘッドと対応
する部分には図1と同一符号を付してある。
FIG. 4 shows a band diagram of each semiconductor layer in an equilibrium state for reference. CB in FIG, VB, E F respectively the conduction band, the valence band energy, indicating the Fermi energy. In the drawing, the hatched area indicates a neutral area. (Fourth Embodiment) FIG. 5 is a sectional view showing a bipolar transistor type semiconductor magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention. The portions corresponding to those of the semiconductor magnetic head of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those of FIG.

【0048】本実施形態は、バイポーラトランジスタに
よりp型磁性半導体層のキャリア密度の制御を行なう例
である。本実施形態の半導体磁気ヘッドを製造工程に従
って説明すると、まず、p型GaAs基板1上に、p型
GaAs層10(膜厚:500nm、p型キャリア濃
度:約5×19cm-3)、n型GaAs層11(膜厚:
300nm、n型キャリア濃度:約5×17cm-3)、
p型磁性半導体層(In0.95Mn0.05As層)2(膜
厚:100nm、p型キャリア濃度:約5×17c
-3)、p型GaAs層12(膜厚:100nm、p型
キャリア濃度:約2×19cm-3)をMBE法によて順
次形成する。
This embodiment is an example in which the bipolar transistor controls the carrier density of the p-type magnetic semiconductor layer. The semiconductor magnetic head of this embodiment will be described according to the manufacturing process. First, a p-type GaAs layer 10 (thickness: 500 nm, p-type carrier concentration: about 5 × 19 cm −3 ) and an n-type GaAs layer 11 (film thickness:
300 nm, n-type carrier concentration: about 5 × 17 cm −3 ),
p-type magnetic semiconductor layer (In 0.95 Mn 0.05 As layer) 2 (film thickness: 100 nm, p-type carrier concentration: about 5 × 17c)
m −3 ) and a p-type GaAs layer 12 (thickness: 100 nm, p-type carrier concentration: about 2 × 19 cm −3 ) are sequentially formed by MBE.

【0049】その後、p型GaAs層10上にp型オー
ミック電極13、n型GaAs層11上にn型オーミッ
ク電極14、p型GaAs層12上にp型オーミック電
極15をそれぞれ形成する。
Thereafter, a p-type ohmic electrode 13 is formed on the p-type GaAs layer 10, an n-type ohmic electrode 14 is formed on the n-type GaAs layer 11, and a p-type ohmic electrode 15 is formed on the p-type GaAs layer 12.

【0050】これらの半導体層10,11,2は、pn
p型バイポーラトランジスタ構造をなしている。すなわ
ち、p型GaAs層10はp型エミッタ層、n型GaA
s層11はn型ベース層、p型磁性半導体層2はp型コ
レクタ層である。p型GaAs層12はp型エミッタコ
ンタクト層となる。また、オーミック電極13,14,
15はそれぞれエミッタ電極、ベース電極、コレクタ電
極となる。
These semiconductor layers 10, 11 and 12 are made of pn
It has a p-type bipolar transistor structure. That is, the p-type GaAs layer 10 is a p-type emitter layer and an n-type GaAs
The s layer 11 is an n-type base layer, and the p-type magnetic semiconductor layer 2 is a p-type collector layer. The p-type GaAs layer 12 becomes a p-type emitter contact layer. Also, ohmic electrodes 13, 14,
Reference numeral 15 denotes an emitter electrode, a base electrode, and a collector electrode.

【0051】バイポーラトランジスタが通常の順方向動
作状態のとき、コレクタ・ベース間は逆バイアス状態で
ある。したがって、ベース・エミッタ間電圧がいわゆる
オン電圧より低い場合にはコレクタ電流は流れず、p型
磁性半導体層(p型コレクタ層)2は空乏化し、常磁性
状態となる。
When the bipolar transistor is in a normal forward operation state, a reverse bias state exists between the collector and the base. Therefore, when the base-emitter voltage is lower than the so-called on-voltage, the collector current does not flow, and the p-type magnetic semiconductor layer (p-type collector layer) 2 is depleted and enters a paramagnetic state.

【0052】しかし、ベース・エミッタ間電圧がオン電
圧より高い場合には大きなコレクタ電流が流れ、p型磁
性半導体層(p型コレクタ層)2には大量の正孔が流れ
込むことになり、p型磁性半導体層(p型コレクタ層)
2は強磁性状態となる。
However, when the base-emitter voltage is higher than the on-state voltage, a large collector current flows, and a large amount of holes flow into the p-type magnetic semiconductor layer (p-type collector layer) 2. Magnetic semiconductor layer (p-type collector layer)
2 is in a ferromagnetic state.

【0053】したがって、電極13,14,15に電圧
を印加し、上記の如くにコレクタ・ベース間を逆バイア
ス状態にし、ベース・エミッタ間の電圧を変化させるこ
とにより、つまりp型磁性半導体層2中のキャリア密度
を変えることにより、p型磁性半導体層2の磁性状態を
制御することができる。
Therefore, a voltage is applied to the electrodes 13, 14, 15 to bring the collector-base into a reverse bias state as described above and change the voltage between the base and the emitter, that is, the p-type magnetic semiconductor layer 2 By changing the carrier density inside, the magnetic state of the p-type magnetic semiconductor layer 2 can be controlled.

【0054】そして、このようなp型磁性半導体層2を
磁気テープや磁気ディスク等に磁気記録媒体に近付けれ
ば、p型磁性半導体層2の磁性状態に対応させて、磁気
記録媒体の磁性状態を変えることができる。
When such a p-type magnetic semiconductor layer 2 is brought closer to a magnetic recording medium such as a magnetic tape or a magnetic disk, the magnetic state of the magnetic recording medium is adjusted in accordance with the magnetic state of the p-type magnetic semiconductor layer 2. Can be changed.

【0055】ここで、p型磁性半導体層2はその磁化の
ためにコイルを利用する必要が無いため、高速応答の妨
げとなるコイルによるインダクタンスがないので、半導
体磁気ヘッドの応答速度は速くなる。
Here, since the p-type magnetic semiconductor layer 2 does not need to use a coil for its magnetization, the response speed of the semiconductor magnetic head is increased since there is no inductance due to the coil that hinders high-speed response.

【0056】また、磁化信号がベース電流の形で与えら
れるため、小さな電流で大きな磁化電流であるコレクタ
電流を制御することが可能となるため、半導体磁気ヘッ
ドの感度は高くなる。
Further, since the magnetizing signal is given in the form of a base current, it is possible to control a collector current which is a large magnetizing current with a small current, so that the sensitivity of the semiconductor magnetic head is increased.

【0057】したがって、本実施形態によれば、高感度
かつ高速応答可能な半導体磁気ヘッドを実現できるよう
になる。参考のために、図6に平衡状態での各半導体層
のバンド図を示す。図中のCB、VB、EF はそれぞれ
伝導帯、価電子帯のエネルギー、フェルミエネルギーを
示す。また、図中、斜線が引かれた領域は中性領域を示
している。 (第5の実施形態)図7は、本発明の第5の実施形態に
係るヘテロ接合バイポーラトランジスタ型の半導体磁気
ヘッドを示す断面図である。なお、図4の半導体磁気ヘ
ッドと対応する部分には図4と同一符号を付してあり、
詳細な説明は省略する。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a semiconductor magnetic head capable of high sensitivity and high speed response. FIG. 6 shows a band diagram of each semiconductor layer in an equilibrium state for reference. CB in FIG, VB, E F respectively the conduction band, the valence band energy, indicating the Fermi energy. In the drawing, the hatched area indicates a neutral area. (Fifth Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing a heterojunction bipolar transistor type semiconductor magnetic head according to a fifth embodiment of the present invention. Parts corresponding to those of the semiconductor magnetic head of FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
Detailed description is omitted.

【0058】本実施形態は、第4の実施形態において、
p型GaAs層(p型エミッタ層)10の半導体材料と
して、n型GaAs層(n型ベース層)11の半導体材
料よりもバンドギャップエネルギーの大きなものを用い
た例である。すなわち、本実施形態は、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタにより、p型磁性半導体層のキャリ
ア密度の制御を行なう例である。
This embodiment is different from the fourth embodiment in that
In this example, the semiconductor material of the p-type GaAs layer (p-type emitter layer) 10 has a larger band gap energy than the semiconductor material of the n-type GaAs layer (n-type base layer) 11. That is, the present embodiment is an example in which the carrier density of the p-type magnetic semiconductor layer is controlled by the heterojunction bipolar transistor.

【0059】これを製造工程に従って説明すると、ま
ず、GaAs基板1上に、p型GaAs層10(膜厚:
500nm、p型キャリア濃度:約5×19cm-3)、
p型Alx Ga1-x Asグレーディング層16(Al組
成x=0→0.3、膜厚:30nm、p型キャリア濃
度:約1×18cm-3)、p型Al0.3 Ga0.7 As層
17(膜厚:100nm、p型キャリア濃度:約1×1
8cm-3)、p型Alx Ga1-x Asグレーディング層
18(Al組成x=0.3→0.膜厚:30nm、p型
キャリア濃度:約1×18cm-3)、n型GaAs層1
1(膜厚:100nm、n型キャリア濃度:約8×18
cm-3)、p型磁性半導体層(In0.95Mn0.05As
層)2(膜厚:100nm、p型キャリア濃度:約5×
17cm-3)、p型GaAs層12(膜厚:100n
m、p型キャリア濃度:約5×19cm-3)をMBE法
にて順次形成する。
This will be described according to the manufacturing process. First, a p-type GaAs layer 10 (film thickness:
500 nm, p-type carrier concentration: about 5 × 19 cm −3 ),
p-type Al x Ga 1 -x As grading layer 16 (Al composition x = 0 → 0.3, film thickness: 30 nm, p-type carrier concentration: about 1 × 18 cm −3), p-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 17 (Thickness: 100 nm, p-type carrier concentration: about 1 × 1
8 cm −3 ), p-type Al x Ga 1 -x As grading layer 18 (Al composition x = 0.3 → 0. Film thickness: 30 nm, p-type carrier concentration: about 1 × 18 cm −3 ), n-type GaAs layer 1
1 (film thickness: 100 nm, n-type carrier concentration: about 8 × 18
cm -3 ), p-type magnetic semiconductor layer (In 0.95 Mn 0.05 As)
Layer) 2 (film thickness: 100 nm, p-type carrier concentration: about 5 ×)
17 cm −3 ), p-type GaAs layer 12 (film thickness: 100 n)
m, p-type carrier concentration: about 5 × 19 cm −3 ) are sequentially formed by MBE.

【0060】本実施形態では、p型GaAs層10はエ
ミッタコンタクト層、p型Al0.3Ga0.7 As層17
はp型エミッタ層、n型GaAs層11はn型ベース
層、p型磁性半導体層2はp型コレクタ層、p型GaA
s層12はp型コレクタコンタクト層となる。
In this embodiment, the p-type GaAs layer 10 is an emitter contact layer, and the p-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 17
Is a p-type emitter layer, n-type GaAs layer 11 is an n-type base layer, p-type magnetic semiconductor layer 2 is a p-type collector layer, and p-type GaAs
The s layer 12 becomes a p-type collector contact layer.

【0061】p型磁性半導体層2の磁化の機構は、第4
の実施形態と同じである。ただし、本実施形態の場合、
p型Al0.3 Ga0.7 As層(p型エミッタ層)17の
バンドギャップエネルギーがn型GaAs層(n型ベー
ス層)11のそれよりも大きいため、n型GaAs層
(n型ベース層)11中からp型Al0.3 Ga0.7 As
層(p型エミッタ層)17への電子の逆注入を少なく保
ったまま、n型GaAs層(n型ベース層)11の不純
物濃度を大きくすることができる。
The mechanism of magnetization of the p-type magnetic semiconductor layer 2 is the fourth.
This is the same as the embodiment. However, in the case of this embodiment,
Since the band gap energy of the p-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer (p-type emitter layer) 17 is larger than that of the n-type GaAs layer (n-type base layer) 11, the n-type GaAs layer (n-type base layer) 11 From p-type Al 0.3 Ga 0.7 As
The impurity concentration of the n-type GaAs layer (n-type base layer) 11 can be increased while the back injection of electrons into the layer (p-type emitter layer) 17 is kept low.

【0062】したがって、本実施形態によれば、ベース
抵抗が低くかつ電流増幅率が高いというヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタを生かすことができ、これにより第
4の実施形態の半導体磁気ヘッドよりもさらに高速動作
可能であり、かつ高感度の半導体磁気ヘッドを実現でき
るようになる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to make use of a heterojunction bipolar transistor having a low base resistance and a high current amplification factor, thereby enabling a higher-speed operation than the semiconductor magnetic head of the fourth embodiment. And a semiconductor magnetic head with high sensitivity can be realized.

【0063】参考のために、図8に平衡状態における各
半導体層のバンド図を示す。図中のCB、VB、EF
それぞれ伝導帯、価電子帯のエネルギー、フェルミエネ
ルギーを示す。また、図中、斜線が引かれた領域は中性
領域を示している。 (第6の実施形態)図9は、本発明の第6の実施形態に
係る磁気記録再生システムの要部を示す模式図である。
FIG. 8 shows a band diagram of each semiconductor layer in an equilibrium state for reference. CB in FIG, VB, E F respectively the conduction band, the valence band energy, indicating the Fermi energy. In the drawing, the hatched area indicates a neutral area. (Sixth Embodiment) FIG. 9 is a schematic diagram showing a main part of a magnetic recording and reproducing system according to a sixth embodiment of the present invention.

【0064】この磁性記録再生システムは、大きく分け
て、本発明による磁気ヘッド部21と、磁気テープ22
からなる磁気記録媒体とから構成されている。なお、磁
気テープ22を収容するカセット、磁気テープを走行さ
せるための駆動機構などは省略してある。
This magnetic recording / reproducing system is roughly divided into a magnetic head section 21 according to the present invention and a magnetic tape 22.
And a magnetic recording medium comprising: It should be noted that a cassette for accommodating the magnetic tape 22, a drive mechanism for running the magnetic tape, and the like are omitted.

【0065】磁気ヘッド部21は、半導体基板(例えば
Si基板またはGaAs基板)と、この半導体基板23
上に集積形成された複数の半導体磁気ヘッド241 ,2
2,243 …とから構成されている。
The magnetic head unit 21 includes a semiconductor substrate (for example, a Si substrate or a GaAs substrate) and a semiconductor substrate 23.
A plurality of semiconductor magnetic heads 24 1 , 2 integrated on
4 2 , 24 3 ...

【0066】ここで、半導体磁気ヘッド241 ,24
2 ,243 …としては、例えば第1〜第5の実施形態で
述べたいずれかのものを使用する。また、半導体磁気ヘ
ッド241 ,242 ,243 …は、クロストークを軽減
するために、交互にずらして配置されている。
Here, the semiconductor magnetic heads 24 1 , 24
For example, any of the ones described in the first to fifth embodiments is used as 2 , 24 3 . Also, the semiconductor magnetic heads 24 1 , 24 2 , 24 3 ... Are alternately arranged to reduce crosstalk.

【0067】磁気テープ22は、半導体磁気ヘッド24
1 ,242 ,243 …と同じ数のトラック251 ,25
2 ,253 に別れている。本実施形態によれば、半導体
磁気ヘッド241 ,242 ,243 …を使用することに
より、従来大きな面積を占めていた磁気ヘッド部のコイ
ル部が不要になるので、1磁気ヘッド当たりの面積を例
えば0.15〜1μm2 以下の小面積にすることができ
る。これにより高集積度の半導体磁気ヘッド部21を実
現できる。
The magnetic tape 22 includes a semiconductor magnetic head 24
Tracks 25 1 , 25 of the same number as 1 , 24 2 , 24 3 .
It is divided into 2, 25 3. According to the present embodiment, the use of the semiconductor magnetic heads 24 1 , 24 2 , 24 3 ... Eliminates the necessity of the coil portion of the magnetic head portion which conventionally occupies a large area. Can be reduced to, for example, a small area of 0.15 to 1 μm 2 or less. Thus, a highly integrated semiconductor magnetic head unit 21 can be realized.

【0068】したがって、本実施形態によれば、従来よ
りも小サイズの磁気記録再生システムを実現できるよう
になる。また、従来と同じサイズで良い場合には、より
高密度トラックの磁気記録再生システムを実現できるよ
うになる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a magnetic recording / reproducing system smaller in size than the conventional one. If the same size as the conventional one is sufficient, a magnetic recording / reproducing system with a higher density track can be realized.

【0069】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施形態では、本発明を磁
気ヘッドに適用した場合について説明したが、本発明は
磁気を利用したモータやアクチュエータや光偏向器など
の装置にも適用できる。すなわち、本発明は、従来の磁
石を利用した装置全般に適用可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a magnetic head has been described. However, the present invention can also be applied to devices such as a motor, an actuator, and an optical deflector using magnetism. That is, the present invention is applicable to all devices using conventional magnets.

【0070】また、上記実施形態では、磁性半導体層と
して、 III-V族化合物半導体であるInAsを母体と
し、Mnを磁性不純物としたIn0.95Mn0.05As層を
使用したが、Ga、InおよびAlの少なくとも1つの
III 族元素と、As、PおよびSbの少なくとも1つの
V族元素とからなるInAs以外の他の III-V族化合物
半導体を母体として使用しても良い。また、Mn以外の
他の磁性不純物を使用することも可能である。
In the above embodiment, an In 0.95 Mn 0.05 As layer containing InAs, which is a III-V compound semiconductor, as a base and Mn as a magnetic impurity was used as the magnetic semiconductor layer. At least one of
A group III-V compound semiconductor other than InAs composed of a group III element and at least one group V element of As, P and Sb other than InAs may be used as a base. It is also possible to use magnetic impurities other than Mn.

【0071】また、第4、第5の実施形態では、基板上
にエミッタ層、ベース層、コレクタ層をこの順で形成し
たが、逆にコレクタ層、ベース層、エミッタ層の順で形
成しても良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
In the fourth and fifth embodiments, the emitter layer, the base layer, and the collector layer are formed on the substrate in this order, but the collector layer, the base layer, and the emitter layer are formed in this order. Is also good. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、内部
のキャリア密度により磁気秩序が変化する磁性半導体層
を磁化層として用いることにより、磁性半導体層内のキ
ャリア密度を制御することを磁化原理とするという新規
な磁性半導体装置を実現できるようになる。
As described above, according to the present invention, by using a magnetic semiconductor layer whose magnetic order changes according to the internal carrier density as a magnetization layer, it is possible to control the carrier density in the magnetic semiconductor layer. A new magnetic semiconductor device based on the principle can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係るショットキー型
の半導体磁気ヘッドを示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a Schottky type semiconductor magnetic head according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第2の実施形態に係るショットキー型
の半導体磁気ヘッドを示す断面図
FIG. 2 is a sectional view showing a Schottky type semiconductor magnetic head according to a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第3の実施形態に係るpnダイオード
型の半導体磁気ヘッドを示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a pn diode type semiconductor magnetic head according to a third embodiment of the present invention;

【図4】図3の半導体磁気ヘッドを構成する各半導体層
の平衡状態におけるバンド図
FIG. 4 is a band diagram of each semiconductor layer constituting the semiconductor magnetic head of FIG. 3 in an equilibrium state;

【図5】本発明の第4の実施形態に係るバイポーラトラ
ンジスタ型の半導体磁気ヘッドを示す断面図
FIG. 5 is a sectional view showing a bipolar transistor type semiconductor magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention;

【図6】図5の半導体磁気ヘッドを構成する各半導体層
の平衡状態におけるバンド図
FIG. 6 is a band diagram of each semiconductor layer constituting the semiconductor magnetic head of FIG. 5 in an equilibrium state;

【図7】本発明の第5の実施形態に係るヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ型の半導体磁気ヘッドを示す断面図
FIG. 7 is a sectional view showing a heterojunction bipolar transistor type semiconductor magnetic head according to a fifth embodiment of the present invention;

【図8】図7の半導体磁気ヘッドを構成する各半導体層
の平衡状態におけるバンド図
FIG. 8 is a band diagram of each semiconductor layer constituting the semiconductor magnetic head of FIG. 7 in an equilibrium state;

【図9】本発明の第6の実施形態に係る磁気記録再生シ
ステムの要部を示す模式図
FIG. 9 is a schematic diagram showing a main part of a magnetic recording and reproducing system according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…p型GaAs基板 2…p型磁性半導体層(第1の半導体層) 3…ショットキー電極(制御電極) 4…p型オーミック電極(制御電極) 5…InGaP中間層 6…n型GaAs層(第3の半導体層) 7…n型GaAs層 8…p型GaAs層(第2の半導体層) 9…n型オーミック電極(制御電極) 10…p型GaAs層(第4の半導体層) 11…n型GaAs層(第5の半導体層) 12…p型GaAs層(第6の半導体層) 13…p型オーミック電極(制御電極) 14…n型オーミック電極(制御電極) 15…p型オーミック電極(制御電極) 16…p型AlGaAsグレーディング層 17…p型Al0.3 Ga0.7 As層(第4の半導体層) 18…p型AlGaAsグレーディング層 21…磁気ヘッド部 22…磁気テープ 23…半導体基板 241 ,242 ,243 …半導体磁気ヘッド 251 ,252 ,253 …トラックDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... p-type GaAs substrate 2 ... p-type magnetic semiconductor layer (first semiconductor layer) 3 ... Schottky electrode (control electrode) 4 ... p-type ohmic electrode (control electrode) 5 ... InGaP intermediate layer 6 ... n-type GaAs layer (Third semiconductor layer) 7 n-type GaAs layer 8 p-type GaAs layer (second semiconductor layer) 9 n-type ohmic electrode (control electrode) 10 p-type GaAs layer (fourth semiconductor layer) 11 ... n-type GaAs layer (fifth semiconductor layer) 12 ... p-type GaAs layer (sixth semiconductor layer) 13 ... p-type ohmic electrode (control electrode) 14 ... n-type ohmic electrode (control electrode) 15 ... p-type ohmic electrode (control electrode) 16 ... p-type AlGaAs grading layer 17 ... p-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer (fourth semiconductor layer) 18 ... p-type AlGaAs grading layer 21 ... magnetic head unit 22 ... magnetic tape 23 The semiconductor substrate 24 1, 24 2, 24 3 ... semiconductor magnetic head 25 1, 25 2, 25 3 ... Track

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に設けられ、内部のキャリア
密度により磁気秩序が変化する第1導電型の第1の半導
体層と、 この第1の半導体層中のキャリア密度を変化させ、前記
第1の半導体層の磁気秩序を制御するための制御電極と
を具備してなることを特徴とする磁性半導体装置。
A first conductivity type first semiconductor layer provided on a semiconductor substrate and having a magnetic order that changes according to an internal carrier density; and a carrier density in the first semiconductor layer, the And a control electrode for controlling the magnetic order of the semiconductor layer.
【請求項2】前記制御電極は、前記第1の半導体層とシ
ョットキー接触していることを特徴とする請求項1に記
載の磁性半導体装置。
2. The magnetic semiconductor device according to claim 1, wherein said control electrode is in Schottky contact with said first semiconductor layer.
【請求項3】前記第1の半導体層の上部または下部に、
不純物濃度が前記第1の半導体層よりも高い第1導電型
の第2の半導体層を設け、 前記第1の半導体層の下部または上部に、不純物濃度が
前記第2の半導体層よりも低い第2導電型の第3の半導
体層を設け、 前記第2および第3の半導体層のそれぞれにオーミック
接触する第1および第2の電極を設け、これらの第1お
よび第2の電極を前記制御電極とすることを特徴とする
請求項1に記載の磁性半導体装置。
3. The method according to claim 1, further comprising the step of:
A second semiconductor layer of a first conductivity type having an impurity concentration higher than that of the first semiconductor layer is provided. A second semiconductor layer having an impurity concentration lower than that of the second semiconductor layer is provided below or above the first semiconductor layer. A third semiconductor layer of two conductivity type is provided; first and second electrodes in ohmic contact with the second and third semiconductor layers are provided; and the first and second electrodes are connected to the control electrode. The magnetic semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項4】前記半導体基板上に、第1導電型の第4の
半導体層、第2導電型の第5の半導体層、前記第1の半
導体層、不純物濃度が前記第1の半導体層よりも高い第
1導電型の第6の半導体層をこの順序または逆の順序に
設け、 前記第4、第5および第6の半導体層のそれぞれにオー
ミック接触する第3、第4および第5の電極を設け、こ
れらの第3、第4および第5の電極を前記制御電極とす
ることを特徴とする請求項1に記載の磁性半導体装置。
4. A semiconductor device comprising: a fourth semiconductor layer of a first conductivity type, a fifth semiconductor layer of a second conductivity type, a first semiconductor layer, and an impurity concentration lower than that of the first semiconductor layer. And a third, fourth and fifth electrode in ohmic contact with the fourth, fifth and sixth semiconductor layers, respectively. 2. The magnetic semiconductor device according to claim 1, wherein the third, fourth, and fifth electrodes are used as the control electrodes.
【請求項5】前記第1の半導体層の母体は、Ga、In
およびAlの少なくとも1つのIII族元素と、As、
PおよびSbの少なくとも1つのV族元素とからなるI
II −V族化合物半導体であり、かつ前記母体は磁性
不純物としてMnを含むことを特徴とする請求項1ない
し請求項4のいずれかに記載の磁性半導体装置。
5. The base of the first semiconductor layer is Ga, In.
And at least one group III element of Al and Al;
I comprising at least one group V element of P and Sb
5. The magnetic semiconductor device according to claim 1, wherein the magnetic semiconductor device is a II-V compound semiconductor, and the base contains Mn as a magnetic impurity.
【請求項6】請求項1ないし請求項5のいずれかに記載
の磁性半導体装置からなる磁気ヘッドと、この磁気ヘッ
ドにより誘起された磁化を保持する磁気記録媒体とを具
備してなることを特徴とする磁性記録・再生装置。
6. A magnetic head comprising the magnetic semiconductor device according to claim 1; and a magnetic recording medium for holding magnetization induced by the magnetic head. Magnetic recording / reproducing device.
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