JPH04329683A - 磁気抵抗効果材料およびその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果材料およびその製造方法Info
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- JPH04329683A JPH04329683A JP3100673A JP10067391A JPH04329683A JP H04329683 A JPH04329683 A JP H04329683A JP 3100673 A JP3100673 A JP 3100673A JP 10067391 A JP10067391 A JP 10067391A JP H04329683 A JPH04329683 A JP H04329683A
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- film layer
- magnetic thin
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気媒体より信号を読み
とるための磁気抵抗効果材料に関するものである。
とるための磁気抵抗効果材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より磁気抵抗素子を用いた磁気抵抗
センサ−（以下ＭＲセンサ−という）、磁気抵抗ヘッド
（以下ＭＲヘッドという）の開発が進められており、磁
性体には主にＮｉ０．８Ｆｅ０．２のパ−マロイが用い
られている。ただしこの材料の場合は抵抗変化率（以下
ΔＲ／Ｒと記す）が２．５％程度であり、より高感度な
磁気抵抗素子をうるにはよりΔＲ／Ｒの大きなものが求
められて来た。
センサ−（以下ＭＲセンサ−という）、磁気抵抗ヘッド
（以下ＭＲヘッドという）の開発が進められており、磁
性体には主にＮｉ０．８Ｆｅ０．２のパ−マロイが用い
られている。ただしこの材料の場合は抵抗変化率（以下
ΔＲ／Ｒと記す）が２．５％程度であり、より高感度な
磁気抵抗素子をうるにはよりΔＲ／Ｒの大きなものが求
められて来た。
【０００３】近年［Ｆｅ／Ｃｒ］人工格子膜で大きな磁
気抵抗効果が起きることが発見された（Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ．６１， ｐ
２４７２， １９８８）が、この材料の場合は十数ｋＯ
ｅ以上の大きな磁界を印加しないと大きなΔＲ／Ｒが得
られず、実用性に難点があった。
気抵抗効果が起きることが発見された（Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ．６１， ｐ
２４７２， １９８８）が、この材料の場合は十数ｋＯ
ｅ以上の大きな磁界を印加しないと大きなΔＲ／Ｒが得
られず、実用性に難点があった。
【０００４】また、超高真空蒸着装置を用いＮｉ０．８
Ｆｅ０．２（３０Å）／Ｃｕ（５０Å）／Ｃｏ（３０Å
）／Ｃｕ（５０Å）×１５層の人工格子膜でΔＲ／Ｒが
約１０％（３ｋＯｅの磁界を印加）の抵抗変化が観測さ
れた報告がある（１９９０年秋 応用物理学会 予
稿）。
Ｆｅ０．２（３０Å）／Ｃｕ（５０Å）／Ｃｏ（３０Å
）／Ｃｕ（５０Å）×１５層の人工格子膜でΔＲ／Ｒが
約１０％（３ｋＯｅの磁界を印加）の抵抗変化が観測さ
れた報告がある（１９９０年秋 応用物理学会 予
稿）。
【０００５】しかしながら、膜を製作するのに高価な超
高真空蒸着装置が必要なことと、やはり３ｋＯｅ程度の
大きな磁界を印加しないと大きなΔＲ／Ｒが得られない
。
高真空蒸着装置が必要なことと、やはり３ｋＯｅ程度の
大きな磁界を印加しないと大きなΔＲ／Ｒが得られない
。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、実用性のある低磁界でより大きなΔＲ／Ｒを
示す磁気抵抗素子を可能にしようとするものである。
を解決し、実用性のある低磁界でより大きなΔＲ／Ｒを
示す磁気抵抗素子を可能にしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の磁気抵抗効果材料は以下の構成とする。
めに本発明の磁気抵抗効果材料は以下の構成とする。
【０００８】すなわち、スパッタ装置を用いてＣｏを主
成分とし厚さが１０〜１００Åの第一の磁性薄膜層とＮ
ｉを５０原子％以上含むＮｉ−Ｃｏを主成分とし厚さが
１０〜１００Åの第二の磁性薄膜層とをＣｕを主成分と
し厚さが１０〜３５Åの金属非磁性薄膜層を介して交互
に積層して磁気抵抗効果材料を構成する。
成分とし厚さが１０〜１００Åの第一の磁性薄膜層とＮ
ｉを５０原子％以上含むＮｉ−Ｃｏを主成分とし厚さが
１０〜１００Åの第二の磁性薄膜層とをＣｕを主成分と
し厚さが１０〜３５Åの金属非磁性薄膜層を介して交互
に積層して磁気抵抗効果材料を構成する。
【０００９】
【作用】保磁力が異なり、金属非磁性薄膜層によって分
離された二つの磁性薄膜層は、弱い磁界が印加されると
保磁力の小さい方の磁性薄膜層のスピンがまず印加磁界
の方向に回転し、保磁力の大きい方の磁性薄膜層のスピ
ンはまだ反転しない状態が生ずる。この時二つの磁性薄
膜層のスピン配列は互いに逆方向となり伝導電子のスピ
ン散乱が極大となって大きな磁気抵抗を示す。印加磁界
を増加すると保磁力の大きい方の磁性薄膜層のスピンも
反転し二つの磁性薄膜層のスピン配列は互いに平行とな
り伝導電子のスピン散乱が小さくなって磁気抵抗が減少
する。この様にして大きなΔＲ／Ｒが得られる。金属非
磁性薄膜層が無いと二つの磁性薄膜層は磁気的にカップ
リングしてしまい逆向きのスピン配列状態が実現できな
いため大きな磁気抵抗効果が得られない。保磁力の小さ
い方の磁性薄膜層に要求される特性としては小さい印加
磁界で動作する軟磁気特性と大きい磁気抵抗効果であり
、磁性膜層にＮｉ−Ｃｏを用いることで実現され膜全体
のΔＲ／Ｒが向上される。
離された二つの磁性薄膜層は、弱い磁界が印加されると
保磁力の小さい方の磁性薄膜層のスピンがまず印加磁界
の方向に回転し、保磁力の大きい方の磁性薄膜層のスピ
ンはまだ反転しない状態が生ずる。この時二つの磁性薄
膜層のスピン配列は互いに逆方向となり伝導電子のスピ
ン散乱が極大となって大きな磁気抵抗を示す。印加磁界
を増加すると保磁力の大きい方の磁性薄膜層のスピンも
反転し二つの磁性薄膜層のスピン配列は互いに平行とな
り伝導電子のスピン散乱が小さくなって磁気抵抗が減少
する。この様にして大きなΔＲ／Ｒが得られる。金属非
磁性薄膜層が無いと二つの磁性薄膜層は磁気的にカップ
リングしてしまい逆向きのスピン配列状態が実現できな
いため大きな磁気抵抗効果が得られない。保磁力の小さ
い方の磁性薄膜層に要求される特性としては小さい印加
磁界で動作する軟磁気特性と大きい磁気抵抗効果であり
、磁性膜層にＮｉ−Ｃｏを用いることで実現され膜全体
のΔＲ／Ｒが向上される。
【００１０】
【実施例】磁性薄膜層１はＣｏを主成分とするもので、
半硬質磁性を示す。
半硬質磁性を示す。
【００１１】磁性薄膜層３のＮｉ−ｒｉｃｈのＮｉ−Ｃ
ｏ系合金の組成比はＮｉ、Ｃｏを主成分とするもので、
Ｎｉは原子組成比で、５０％以下ではより大きな印加磁
界でないと大きなΔＲ／Ｒを示さず、９０％以上では大
きなΔＲ／Ｒが得られない。代表的な組成はＮｉ０．８
Ｃｏ０．２である。又更に軟磁性を改良したり耐摩耗性
及び耐食性を改良するための元素を微量添加しても良い
。これら磁性薄膜層はその厚さが１０Å未満ではキュリ
−温度の低下による室温での磁化の低減等が問題となり
、又実用上磁気抵抗素子は全膜厚が数百Åで用いられる
ため、本発明のように積層効果を利用するには各磁性薄
膜層を少なくとも１００Å以下にする必要がある。従っ
てこれら磁性薄膜層の厚さは１０〜１００Åとすること
が望ましい。
ｏ系合金の組成比はＮｉ、Ｃｏを主成分とするもので、
Ｎｉは原子組成比で、５０％以下ではより大きな印加磁
界でないと大きなΔＲ／Ｒを示さず、９０％以上では大
きなΔＲ／Ｒが得られない。代表的な組成はＮｉ０．８
Ｃｏ０．２である。又更に軟磁性を改良したり耐摩耗性
及び耐食性を改良するための元素を微量添加しても良い
。これら磁性薄膜層はその厚さが１０Å未満ではキュリ
−温度の低下による室温での磁化の低減等が問題となり
、又実用上磁気抵抗素子は全膜厚が数百Åで用いられる
ため、本発明のように積層効果を利用するには各磁性薄
膜層を少なくとも１００Å以下にする必要がある。従っ
てこれら磁性薄膜層の厚さは１０〜１００Åとすること
が望ましい。
【００１２】これらの磁性薄膜の間に介在させる金属薄
膜はＮｉ−Ｃｏ系磁性薄膜と界面での反応が少なくかつ
非磁性であることが必要で、Ｃｕが適している。このＣ
ｕ層の厚さは２０Åぐらいが最適で、１０Å未満では２
種類の磁性薄膜層が磁気的にカップリングをして（図１
ｂ）のように保磁力の異なる磁性薄膜層１と３のスピン
が反平行となる状態の実現が困難となる。又理由はさだ
かでないが以下に述べる（実施例１）の（図２）のよう
にΔＲ／Ｒの値はＣｕ層の厚さによって（ＲＫＫＹ的な
）振動を示し、３５Åを越えると極大の第２ピ−クを越
えて磁気抵抗効果が低減し、極大の第１ピ−クまでを利
用する場合はＣｕ層の厚さは２５Å以下とすることがよ
り望ましい。
膜はＮｉ−Ｃｏ系磁性薄膜と界面での反応が少なくかつ
非磁性であることが必要で、Ｃｕが適している。このＣ
ｕ層の厚さは２０Åぐらいが最適で、１０Å未満では２
種類の磁性薄膜層が磁気的にカップリングをして（図１
ｂ）のように保磁力の異なる磁性薄膜層１と３のスピン
が反平行となる状態の実現が困難となる。又理由はさだ
かでないが以下に述べる（実施例１）の（図２）のよう
にΔＲ／Ｒの値はＣｕ層の厚さによって（ＲＫＫＹ的な
）振動を示し、３５Åを越えると極大の第２ピ−クを越
えて磁気抵抗効果が低減し、極大の第１ピ−クまでを利
用する場合はＣｕ層の厚さは２５Å以下とすることがよ
り望ましい。
【００１３】以下具体的な実施例により本発明の効果の
説明を行う。 （実施例１）多元ＲＦスパッタ装置を用いて、タ−ゲッ
トとして、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２を用いス
パッタ装置内部を２×１０−７Ｔｏｒｒに排気した後、
Ａｒガスを導入して６×１０−３Ｔｏｒｒとし、スパッ
タ法により順次以下に示した構成の磁気抵抗素子をガラ
ス基板上に作製した。
説明を行う。 （実施例１）多元ＲＦスパッタ装置を用いて、タ−ゲッ
トとして、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２を用いス
パッタ装置内部を２×１０−７Ｔｏｒｒに排気した後、
Ａｒガスを導入して６×１０−３Ｔｏｒｒとし、スパッ
タ法により順次以下に示した構成の磁気抵抗素子をガラ
ス基板上に作製した。
【００１４】
［Ｃｏ（３０）／Ｃｕ（０〜３５）／ＮｉＣｏ（３０）
／Ｃｕ（０〜３５）］（（ ）内は厚さ（Å）を表わす
）、又各膜厚はスパッタ時間とシャッタ−により制御し
、総厚約０．２μｍの膜を作製した。
／Ｃｕ（０〜３５）］（（ ）内は厚さ（Å）を表わす
）、又各膜厚はスパッタ時間とシャッタ−により制御し
、総厚約０．２μｍの膜を作製した。
【００１５】得られた磁気抵抗材料の特性を（図２）に
示す。なお、ΔＲ／Ｒは３００Ｏｅの磁界を印加して測
定した。（図２）より明らかなように、ΔＲ／Ｒの極大
値はＣｕ層が２０Å付近に存在し、次に第２の極大値は
Ｃｕ層が３０Å付近に存在していることが分かった。従
って最大のΔＲ／Ｒを得ようとすると、Ｃｕ層が２０Å
付近が最適となる。
示す。なお、ΔＲ／Ｒは３００Ｏｅの磁界を印加して測
定した。（図２）より明らかなように、ΔＲ／Ｒの極大
値はＣｕ層が２０Å付近に存在し、次に第２の極大値は
Ｃｕ層が３０Å付近に存在していることが分かった。従
って最大のΔＲ／Ｒを得ようとすると、Ｃｕ層が２０Å
付近が最適となる。
【００１６】（実施例２）ＲＦスパッタ装置を用いて、
タ−ゲットとして、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２
を用いＣｕ層の厚さを一定とし磁性層の厚さを変えた膜
をスパッタ法により（実施例１）と同様に作製した。
タ−ゲットとして、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２
を用いＣｕ層の厚さを一定とし磁性層の厚さを変えた膜
をスパッタ法により（実施例１）と同様に作製した。
【００１７】得られた膜の特性を（表１）に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】なお、参考までにＮｏ．Ｂと同じ構成で、
Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２の代わりに従来材料であるＮｉ０
．８Ｆｅ０．２を使用した試料のΔＲ／Ｒは８．８％で
あったことより、より大きなΔＲ／Ｒを得る観点からＮ
ｉ−Ｃｏ系合金が優れている。
Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２の代わりに従来材料であるＮｉ０
．８Ｆｅ０．２を使用した試料のΔＲ／Ｒは８．８％で
あったことより、より大きなΔＲ／Ｒを得る観点からＮ
ｉ−Ｃｏ系合金が優れている。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は高価な超高
真空蒸着装置を用いず、通常のスパッタ装置により作製
出来る事、又、ΔＲ／Ｒの極大値は従来Ｃｕ層が５０Å
付近に存在していたのに対し２０Å付近に存在し、室温
でかつ実用的な印加磁界で大きな磁気抵抗効果を示す磁
気抵抗素子を可能とするもので、高感度ＭＲヘッドやＭ
Ｒセンサ−等への応用に適したものである。
真空蒸着装置を用いず、通常のスパッタ装置により作製
出来る事、又、ΔＲ／Ｒの極大値は従来Ｃｕ層が５０Å
付近に存在していたのに対し２０Å付近に存在し、室温
でかつ実用的な印加磁界で大きな磁気抵抗効果を示す磁
気抵抗素子を可能とするもので、高感度ＭＲヘッドやＭ
Ｒセンサ−等への応用に適したものである。
【図１】本発明の磁気抵抗材料の動作原理を示す図（ａ
）は印加磁界とΔＲ／Ｒの関係を示す図（ｂ）はΔＲ／
Ｒがピークを示す低い印加磁界近傍における各磁性層の
スピンの配列方向を示す断面図（ｃ）は十分大きい印加
磁界における各磁性層のスピンの配列方向を示す断面図
）は印加磁界とΔＲ／Ｒの関係を示す図（ｂ）はΔＲ／
Ｒがピークを示す低い印加磁界近傍における各磁性層の
スピンの配列方向を示す断面図（ｃ）は十分大きい印加
磁界における各磁性層のスピンの配列方向を示す断面図
【図２】（実施例１）における磁気抵抗材料の特性を示
す図
す図
１ 磁性薄膜層
２ 金属非磁性薄膜層
３ 磁性薄膜層
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃｏを主成分とし厚さが１０〜１００
Åの第一の磁性薄膜層とＮｉを５０原子％以上含みＮｉ
−Ｃｏを主成分とし厚さが１０〜１００Åの第二の磁性
薄膜層とをＣｕを主成分とし厚さが１０〜３５Åの金属
非磁性薄膜層を介して交互に積層してなる磁気抵抗効果
材料。 - 【請求項２】 Ｃｏを主成分とし厚さが１０〜１００
Åの第一の磁性薄膜層とＮｉを５０原子％以上含みＮｉ
−Ｃｏを主成分とし厚さが１０〜１００Åの第二の磁性
薄膜層とをＣｕを主成分とし厚さが１０〜２５Åの金属
非磁性薄膜層を介して交互に積層してなる磁気抵抗効果
材料。 - 【請求項３】 請求項１に記載の磁気抵抗効果材料を
製造するにあたって、金属磁性薄膜層、金属非磁性薄膜
層を多元スパッタ装置を用いて逐次積層して形成するこ
とを特徴とする磁気抵抗効果材料の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100673A JP2964690B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 磁気抵抗効果材料およびその製造方法 |
| US07/840,821 US5277991A (en) | 1991-03-08 | 1992-02-25 | Magnetoresistive materials |
| EP92103874A EP0503499B2 (en) | 1991-03-08 | 1992-03-06 | Magnetoresistive materials |
| DE69200169T DE69200169T3 (de) | 1991-03-08 | 1992-03-06 | Magnetresistive Materialien. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100673A JP2964690B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 磁気抵抗効果材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04329683A true JPH04329683A (ja) | 1992-11-18 |
| JP2964690B2 JP2964690B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=14280284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3100673A Expired - Fee Related JP2964690B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-05-02 | 磁気抵抗効果材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964690B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3207477B2 (ja) | 1991-12-24 | 2001-09-10 | 財団法人生産開発科学研究所 | 磁気抵抗効果素子 |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP3100673A patent/JP2964690B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2964690B2 (ja) | 1999-10-18 |
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