JPH04363005A - 磁性積層体および磁気抵抗効果素子 - Google Patents

磁性積層体および磁気抵抗効果素子

Info

Publication number
JPH04363005A
JPH04363005A JP3186906A JP18690691A JPH04363005A JP H04363005 A JPH04363005 A JP H04363005A JP 3186906 A JP3186906 A JP 3186906A JP 18690691 A JP18690691 A JP 18690691A JP H04363005 A JPH04363005 A JP H04363005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
thin film
less
plane
laminate
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
Application number
JP3186906A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3320079B2 (ja
Inventor
Satoru Araki
悟 荒木
Kiyomi Yasui
安井　清美
Yoshikazu Narumiya
成宮　義和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26424340&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH04363005(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP18690691A priority Critical patent/JP3320079B2/ja
Priority to EP91113878A priority patent/EP0504473B2/en
Priority to DE69108224T priority patent/DE69108224T3/de
Publication of JPH04363005A publication Critical patent/JPH04363005A/ja
Priority to US08/065,443 priority patent/US5366815A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3320079B2 publication Critical patent/JP3320079B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • 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
    • H01F10/325—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 noble metal
    • 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
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Materials of the active region
    • 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
    • Y10S428/922—Static electricity metal bleed-off metallic stock
    • Y10S428/9265—Special properties
    • Y10S428/928—Magnetic property
    • 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
    • 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
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12632—Four or more distinct components with alternate recurrence of each type component

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性積層体と、それを
用いた磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）とに関する。
【０００２】
【従来の技術】各種磁気センサ（ＭＲセンサ）や磁気ヘ
ッド（ＭＲヘッド）などのＭＲ素子は、磁界による磁性
膜の電気抵抗変化を検出して磁界強度やその変化を測定
するものであり、一般に、室温における磁気抵抗変化率
が大きく、動作磁界強度が小さいことが要求される。
【０００３】ＭＲ素子の磁性膜としては、従来、異方性
磁気抵抗効果を利用するＦｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）
やＮｉ−Ｃｏ合金が代表的に用いられている。しかし、
Ｆｅ−Ｎｉ合金やＮｉ−Ｃｏ合金では、動作磁界強度は
小さいが磁気抵抗変化率が２〜５％と小さい。
【０００４】他方、薄膜技術の進歩により、分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法を用いた人工格子が登場している
。この人工格子は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を
用いた金属の原子オーダーの厚さの薄膜が周期的に積層
された構成をもち、バルク状の金属とは異なった特性を
示す。
【０００５】このような人工格子の１つとして、Ｆｅと
Ｃｒを交互に積層したＦｅ／Ｃｒ系磁性積層体の巨大磁
気抵抗変化材料が開発されている。このものでは、Ｃｒ
薄膜をはさんだＦｅ薄膜が、反平行に磁気的に結合して
いる。そして、外部磁場により、このＦｅのスピンが一
方向に揃いだし、それに従い抵抗が減少していく。この
結果４．２Ｋで４６％、室温で１６％の巨大な磁気抵抗
変化を示す（ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ　Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ　６１巻、２４７２ページ、１９８８年等）。
【０００６】しかし、Ｆｅ／Ｃｒ型磁性積層体は、磁気
抵抗変化率（ＭＲ変化率）は大きいものの動作磁界強度
が２０ｋＯｅ程度と極めて大きく、ＭＲ素子としては実
用上の制約がある。
【０００７】このような反強磁性を示す人工格子磁性積
層体については、その後世界中で活発な研究開発が開始
されており、現在までに、Ｃｏ／Ｃｒ系、Ｃｏ／Ｒｕ系
磁性積層体で、反強磁性的なスピンの層間結合が発見さ
れている。（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ　６４巻、２３０４ページ、１９９０年）。し
かし、ＭＲ変化率は、Ｃｏ／Ｃｒ系で６．５％（４．５
Ｋ）、Ｃｏ／Ｒｕ系で６．５％（４．５Ｋ）ときわめて
小さな値である。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、磁気抵抗変化率が大きく、しかも巨大磁気抵抗変化
を示す動作磁界強度を小さくでき、しかも巨大磁気抵抗
変化を示す動作磁界強度を変化させることのできるる磁
性積層体と、この積層体を用いた磁気抵抗変化素子とを
提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（７）の本発明により達成される。
【００１０】（１）Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの１種以上を
含む磁性薄膜と、Ａｇ薄膜とが積層されており、面内に
磁化容易軸をもち、面内の角型比Ｂｒ／Ｂｓが０．５以
下であることを特徴とする磁性積層体。
【００１１】（２）Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの１種以上を
含む磁性薄膜と、Ａｇ薄膜とが積層されており、反強磁
性を示すことを特徴とする磁性積層体。
【００１２】（３）前記磁性薄膜およびＡｇ薄膜が分子
線エピタキシー法により形成されている上記（１）また
は（２）に記載の磁性積層体。
【００１３】（４）２〜６０Ａ　の厚さのＦｅ、Ｃｏお
よびＮｉの１種以上を含む磁性薄膜と、２〜６０Ａ　の
厚さのＡｇ薄膜とを分子線エピタキシー法によって積層
したことを特徴とする磁性積層体。
【００１４】（５）面内に磁化容易軸をもち、面内の角
型比がＢｒ／Ｂｓが０．５以下である上記（４）に記載
の磁性積層体。
【００１５】（６）反強磁性を示す上記（４）に記載の
磁性積層体。
【００１６】（７）上記（１）ないし（６）のいずれか
に記載の磁性積層体を有することを特徴とする磁気抵抗
効果素子。
【００１７】なお、日本応用磁気学会誌１３，３３５−
３３８（１９８９）には、高周波スパッタ法を用いたＣ
ｏ／Ａｇ、Ｆｅ／Ａｇ系の人工格子磁性積層体が記載さ
れいる。しかし、このものは、極磁気カー効果を利用す
るための積層体であって、垂直磁気異方性をもち、ＭＲ
素子としたときには、ＭＲ変化率が低い。また、Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　
Ｐｈｙｓｉｃｓ，　２６　巻　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　
２６−３，１４５１　ページ、１９８７年には、やはり
スパッタ法によるＣｏ／Ａｇ系等の人工格子磁性積層体
が報告されているが、この場合は、積層体の電気抵抗（
シート抵抗）とＣｏとＡｇの積層周期依存性について主
に述べられており、反強磁性を示すとの報告はなく、ま
たＭＲ変化率についても調べられていない。
【００１８】さらにＳｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ　ａｎ
ｄ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　、４巻、１号、
４５ページ、１９８８年には、スパッタ法により作製し
たＦｅ、ＣｏおよびＮｉとＡｇとの磁性積層体のホール
係数や磁気抵抗効果について述べられている。しかしこ
こで述べられているＣｏ／Ａｇの磁気抵抗効果は弱い印
加磁場のときに様々な方向を向いているＣｏの磁区構造
によってもたらされるものであり、本発明の反強磁性に
よる巨大な磁気抵抗変化とは根本的に異なる。
【００１７】さらに、日本応用磁気学会誌１３，３３９
−３４２（１９８９）には、分子線エピタキシー法によ
るＣｏ／Ａｕ系の人工格子磁性積層体が報告されている
が、このものも垂直磁気異方性をもち、ＭＲ変化率は１
％（０．５ｋＯｅ、室温）と低い。
【００１９】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成を詳細に説明
する。
【００２０】本発明の磁性積層体は、基体上に、複数の
鉄族元素を含む磁性薄膜を有し、各磁性薄膜は、非磁性
中間層であるＡｇ薄膜と交互に積層されている。本発明
における磁性薄膜は、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの１種以上
を含むものであればよく、Ｆｅ、ＣｏあるいはＮｉのほ
か、これらの２種または３種の合金であってもよい。あ
るいはこれらの１〜３種を３０ａｔ％　以上含む合金で
あってもよい。
【００２１】磁性薄膜の厚さは６０Ａ　以下、　特に５
０Ａ　以下、より好ましくは４０Ａ　以下、さらに好ま
しくは２０Ａ　以下とすることが好ましい。厚さが６０
Ａ　を超えると、層間の磁性元素間の距離が相対的に遠
くなり、反強磁性的結合がなくなり、巨大磁気抵抗変化
が示されなくなってくる。また、磁性薄膜の厚さは２Ａ
　以上、特に、４Ａ　以上とすることが好ましい。２Ａ
　未満となると、形成面内に磁性元素が連続して配列し
なくなり、強磁性を示さなくなる。
【００２２】Ａｇ薄膜は、Ａｇのみから形成されること
が好ましく、その厚さは６０Ａ　以下、特に５０Ａ　以
下、より好ましくは４５Ａ　以下とすることが好ましい
。６０Ａ　を超えると、磁性薄膜間の距離が大きくなり
、反強磁性的結合が失われてくる。また、Ａｇ薄膜の厚
さは、２Ａ　以上とすることが好ましい。２Ａ　未満で
あると、連続膜とならず、非磁性中間層の機能が失われ
てくる。
【００２３】このような場合、本発明の磁性積層体では
、磁性層のくり返し周期、とりわけＡｇ薄膜の膜厚変化
によって、磁気交換結合エネルギーが周期的に振動しつ
つ変化する。このような事実は、最近、スパッタによる
磁性積層体では報告されているが、ＭＢＥ法による本発
明の磁性積層体人工格子では始めての発見である。
【００２４】より具体的には、主にＡｇ薄膜の膜厚によ
る振動型磁気結合によって、Ａｇ薄膜の膜厚を２〜６０
Ａ　の範囲で変化させると、飽和印加磁界Ｈｓａｔが周
期的に変化する。Ｈａｓｔは、１ｋＯｅ　〜１０ｋＯｅ
　の範囲にて周期的に変化し、しかもＨｓａｔの極大値
および極小値も変化する。この際、磁気抵抗変化率も周
期的に変化し、振動するが、室温にて１０％をこえ、１
６％をこえ、２０％にも及ぶ巨大磁気抵抗変化率が得ら
れるＡｇ薄膜膜厚領域が存在する。
【００２５】この結果、２〜６０Ａ　の範囲にてＡｇ薄
膜の厚さを選択することにより、動作磁界強度０．０１
〜２０ｋＯｅ　にて、室温にて１〜２０％の磁気抵抗変
化率をもつ磁性積層体を自由に設計することができる。
【００２６】なお、磁性薄膜やＡｇ薄膜の厚さは、透過
型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分
析等により測定することができ、また、その結晶構造等
はＸ線回折や高速反射電子線回折（ＲＨＥＥＤ）等によ
り確認することができる。
【００２７】本発明の磁性積層体において、磁性薄膜の
積層数および磁性薄膜／Ａｇ薄膜ユニットのくり返し回
数に特に制限はなく、目的とする磁気抵抗変化率等に応
じて適宜選定すればよいが、十分な磁気抵抗変化率を得
るためには、くり返し回数を２回以上、特に８回以上と
することが好ましい。くり返し回数が多いほど自由電子
が散乱される割合が多くなり好ましい。また、くり返し
回数をあまりに多くすると膜質の劣化が大きくなり、特
性の向上が望めなくなるので、５００回以下、特に２０
０回以下とすることが好ましい。なお、長周期構造は、
小角Ｘ線回折パターンにて、くり返し周期に応じた１次
２次ピーク等の出現により確認することができる。
【００２８】このような積層体は、磁性薄膜の層間の反
強磁性的結合の結果、反強磁性を示すものである。反強
磁性は、例えば偏極中性子線回折によって容易に確認す
ることができる。また、反強磁性を示す結果、振動型磁
力計やＢ−Ｈトレーサーにて、積層体面内の印加磁場−
磁化曲線ないしＢ−Ｈループを測定すると、角形比Ｂｒ
／Ｂｓは０．５以下、特に０．３以下の値となり、場合
によってはＢｒ／Ｂｓはほぼ０となる。この際、印加磁
場−磁化曲線やＢ−Ｈループの減磁カーブと昇磁カーブ
とはきわめて近接する。そして、振動型磁力計やＢ−Ｈ
トレーサーやトルク計で、面内および面内法線方向面の
磁化のしやすさ、あるいは異方性エネルギーを測定する
と、磁化容易軸は面内に存在する。なお、図３には、曲
線Ａおよび曲線Ｂとして、それぞれ、積層体面内および
法線面の印加磁場−磁化曲線が示される。面内のＢｒ／
Ｂｓが０．５を越えると積層体の内部において反強磁性
を示す割合が急激に減少してしまい、その結果、ＭＲ変
化率が減少してしまう。
【００２９】積層体を形成する基体の材質に特に制限は
なく、アモルファスガラス基板、結晶化ガラス基板の他
、通常用いられる各種基板、例えば、マグネシア、サフ
ァイヤ、シリコン、ガリウム−ヒ素、チタン酸ストロン
チウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム等の各種
酸化物等の単結晶基板や、アルミナ−チタンカーバイド
、チタン酸カルシウム等の多結晶基板はいずれも使用可
能である。
【００３０】Ｆｅ／Ｃｒ系ではガラス基板を用いると特
性劣化が生じるが、本発明では、ガラス基板を用いても
十分に良好な特性が得られる。このような場合、一般に
、中角領域でのＸ線回折によれば、ガラス基板上では、
Ａｇ薄膜は（１１１）配向しており、Ｃｏではｈｃｐ（
００２）がｆｃｃ（１１１）であり、多結晶となってい
ると考えられる。また、ＭｇＯ基板上では、Ａｇ（２０
０）ピークと、Ｃｏｆｃｃ（２００）ピークとが確認さ
れ、（１００）のエピタキシャル成長が主になっている
と考えられる。
【００３１】なお、基体の寸法にも特に制限はなく、適
用される素子に応じて適宜選定すればよい。基体の磁性
積層体が形成される側の表面には、必要に応じて各種下
地膜が形成されていてもよい。
【００３２】さらに、最上層表面には、窒化けい素や酸
化けい素および種々の金属層等の酸化防止膜が設けられ
てもよく、電極引き出しのための金属導電層が設けられ
てもよい。
【００３３】本発明の磁性積層体を製造するには、分子
線エピタキシー（ＭＢＥ）法を用いることが好ましい。 本発明の場合、形成する磁性薄膜およびＡｇ薄膜の層厚
が極めてうすいため、ゆっくりと被着させることが必要
となる。成膜中の不純物混入を避けるため、超高真空領
域での成膜が必要となる。また、各々の層を生成する際
に相互拡散を起こし、反強磁性が失われることのないよ
う、被着粒子のエネルギーは低い程よい。この目的にも
っとも適しているのは、ＭＢＥ法である。
【００３４】ＭＢＥ法は、超高真空蒸着法の１種であり
、超高真空中で蒸着源から蒸発した分子ないし物質を基
体表面に付着させて薄膜を成長させる方法である。具体
的には、シャッタの開閉により蒸着源を選択し、膜厚計
で測定しながら磁性薄膜と非磁性薄膜とを交互に蒸着す
る。
【００３５】この際、通常、１０−１１　〜１０−９Ｔ
ｏｒｒ程度の到達圧力とし、蒸着中の圧力１０−１１　
〜１０−７Ｔｏｒｒ、特に１０−１０　〜１０−７Ｔｏ
ｒｒ程度にて、成膜速度０．０１〜１０Ａ　／ｓｅｃ　
、特に０．１〜１．０Ａ　／ｓｅｃ　程度で成膜するこ
とが好ましい。
【００３６】また、薄膜の結晶構造を整えるために、必
要に応じ、成膜時に基体を加熱してもよい。加熱温度は
、各薄膜間での拡散を防ぐため８００℃以下とすること
が好ましい。なお、磁性薄膜を磁界中で成膜し、面内磁
気異方性を強めてもよい。
【００３７】本発明の磁性積層体は、ＭＲセンサやＭＲ
ヘッドなどの各種ＭＲ素子に好ましく適用され、使用す
る際には、必要に応じてバイアス磁界が印加される。さ
らに、薄膜型の磁気ヘッドのギャップ内、あるいは同一
トラック内に、本発明の磁性積層体を配置し、読み出し
をＭＲ素片で行なうものであってもよい。
【００３８】
【実施例】以下、具体的実施例を挙げ、本発明をさらに
詳細に説明する。
【００３９】実施例１ マグネシア単結晶基体上にＣｏ磁性薄膜と、Ａｇ薄膜と
を交互に蒸着し、６ＡのＣｏと８ＡのＡｇを１単位とし
て、これを７０回積層した磁性積層体サンプルを作製し
た。以下において、このような場合を ［Ｃｏ（６）−Ａｇ（８）］７０ と表示する。各薄膜の厚さは、透過型電子顕微鏡により
測定した。
【００４０】蒸着は、到達圧力７×１０−１１　Ｔｏｒ
ｒの真空槽内において、ＭＢＥ法により行なった。動作
圧力は９．７×１０−１０　Ｔｏｒｒ、成膜速度は約０
．５Ａ　／ｓｅｃ　とし、基体を３０ｒｐｍ　で回転さ
せながら蒸着を行なった。 蒸着の際の基体温度は１００℃とした。
【００４１】印加磁場−磁化曲線を、振動型磁力計によ
り測定した。また、サンプルを０．３ｍｍ×１．０ｍｍ
の短冊状とし、外部磁界を最大−２０〜＋２０ｋＯｅ　
まで変化させたときの抵抗を４端子法により測定し、磁
気抵抗（ＭＲ）変化率ΔＲ／Ｒを求めた。測定電流は６
４μＡ　とし、外部磁界を異なる方向から印加した。Ｍ
Ｒ変化率ΔＲ／Ｒは、最大抵抗値をＲｍａｘ、最小抵抗
値をＲｍｉｎ　とし、 ΔＲ／Ｒ＝（Ｒｍａｘ　−Ｒｍｉｎ　）／Ｒｍｉｎ　×
１００（％）として計算した。
【００４２】ＭＲ変化率を図１に示す。図１中、Ｔｒａ
ｎｓ　は試料面内、電流と直角方向に外部磁界を印加し
た場合、Ｌｏｎｇは、試料面内、電流と平行方向に外部
磁界を印加した場合、Ｎｏｒｍは、試料法線方向に外部
磁界を印加したときの結果である。Ｔｒａｎｓ　では、
室温にて、印加磁界５ｋＯｅで１３．３％、３ｋＯｅで
１１．２％のＭＲ変化率が得られた。
【００４３】さらに、試料面内方向の印加磁場−磁化曲
線が図３の曲線Ａおよび図４に示される。この場合の角
形比は、０．１であった。なお、図３の曲線Ｂは法線方
向面の印加磁場−磁化曲線である。
【００４４】これら、図１、図３、図４から、積層体は
面内に磁化容易軸をもち、角形比は小さく、反強磁性を
示すことが推定された。実際、偏極中性子線回折の結果
も、積層ユニット厚の２倍周期に対応したブラッグ角に
回折線が認められ、層間の反強磁性的結合が確認された
。
【００４５】実施例２ 基体をアモルファスガラスにかえた他は、実施例１と全
く同様に［［Ｃｏ（６）−Ａｇ（８）］７０の磁性積層
体を形成した。このものも面内Ｂｒ／Ｂｓ０．１で面内
に磁化容易軸をもち、反強磁性を示した。
【００４６】この積層体は、室温７ｋＯｅで８．３％、
７７Ｋ、２０ｋＯｅで１９．４％のＭＲ変化率を示した
。
【００４７】実施例３ 実施例１と同様に、マグネシア基体上に、［Ｃｏ（１０
）−Ａｇ（８）］４０の磁性積層体を形成した。動作圧
力は７．９×１０−１０Ｔｏｒｒ　とした。このものも
面内に磁化容易軸をもち、面内Ｂｒ／Ｂｓ０．２５で、
反強磁性を示した。そして、測定電流１３２μＡ　、７
７Ｋ、７ｋＯｅでのＭＲ変化率は１４．３％であった。
【００４８】実施例４ 実施例１と同様に、マグネシア基体上に、［Ｃｏ（１５
）−Ａｇ（８）］３０の磁性積層体を形成した。動作圧
力は２．１×１０−１０Ｔｏｒｒ　とした。このものも
面内に磁化容易軸をもち、面内Ｂｒ／Ｂｓ０．２５で反
強磁性を示し、測定電流１４５μＡ　、７７Ｋ、７ｋＯ
ｅでのＭＲ変化率は１２．８％であった。
【００４９】実施例５ 実施例１と同様に、マグネシア基体上に、［Ｃｏ（６）
−Ａｇ（１５）］７０の磁性積層体を形成した。動作圧
力は２．３×１０−１０Ｔｏｒｒ　とした。このものも
、面内に磁化容易軸をもち、面内Ｂｒ／Ｂｓ０．２５で
、反強磁性を示した。また、測定電流１２５μＡ、７７
Ｋ、７ｋＯｅでのＭＲ変化率は１６．７％であった。図
２にＭＲ変化率、また図５に印加磁場−磁化曲線を示す
。
【００５０】実施例６ 実施例５の基体をアモルファスガラスとした他は、全く
同様に［Ｃｏ（６）−Ａｇ（１５）］７０の積層体を形
成した。このものも、面内に磁化容易軸をもち、面内Ｂ
ｒ／Ｂｓは０．１で反強磁性を示した。測定電流１２５
μＡ　、７７Ｋ、７ｋＯｅでのＭＲ変化率は２６．８％
であった。
【００５１】図２に、実施例５、６のＭＲ変化率を示す
。
【００５２】比較例１ アモルファスガラス基体上に、到達圧力１．２×１０−
１０　Ｔｏｒｒ、動作圧力３．０×１０−９Ｔｏｒｒ、
基体温度１００℃にて、［Ｃｏ（５０）−Ａｇ（７０）
］３０の積層体を形成した。このものの印加磁場−磁化
曲線を図６に示す。このものの面内Ｂｒ／Ｂｓは０．９
であり、反強磁性は示さなかった。ＭＲ変化率も、室温
、７ｋＯｅで、０．５％しかなかった。
【００５３】実施例７ 実施例１において、［Ｃｏ（６）−Ａｇ（ｔ）］７０に
て、Ａｇ薄膜の厚さｔを種々変えて実験を行なった。
【００５４】図７にｔ＝２５Ａ　の印加磁場−磁化曲線
を示す。角形比は０．２であった。なお、図７について
はｔ（Ａｇ）＝８Ａの曲線が併記されている。さらに、
図８にはｔ＝２５Ａ　の印加磁場−磁化曲線に並べて、
室温ＲＴでの磁気抵抗変化率を示す。この場合の磁気抵
抗変化率は、下記で示される。
【００５５】（ρ−ρＳ　）／ρＳ　［％］、ρＳ　は
、印加磁場２０ｋＯｅ　での飽和抵抗率すなわち強磁性
状態での抵抗率（測定電流２９０μＡ）であり、この場
合は１０μΩｃｍ、ρは各々の印加磁場での抵抗率であ
る。
【００５６】さらに図９には、Ａｇ薄膜の厚さを変えた
ときの飽和印加磁場Ｈｓａｔが示される。図９に示され
る結果から、Ｈｓａｔは、Ａｇ薄膜の厚さの変化により
、周期的に振動して変化していることがわかる。振動の
極大ピークは、ｔ＝８Ａ　および２５Ａ　にあり、反強
磁性結合エネルギーＪＡＦを、 ＪＡＦ＝Ｈｓａｔ・Ｍｓ・ｔ（Ｃｏ）／４ｔ（Ｃｏ）は
Ｃｏ層の厚さ から計算すると、９Ａ　の１次ピークで０．１２ｅｒｇ
／ｃｍ２　、２５Ａ　の２次ピークで０．１５ｅｒｇ／
ｃｍ３　と評価された。
【００５７】図１０には、Ａｇ薄膜の厚さと、Δρ／ρ
Ｓ　との関係が示される。ここでΔρは印加磁場０での
抵抗率をρＯ　としたときの絶対変更値であり、Δρ＝
／ρＯ　−ρＳ　で与えられる。Δρ／ρＳ　も周期的
に振動して変化し、ｔ（Ａｇ）８Ａ　の１次極大ピーク
では、Ｈｓａｔ７ｋＯｅ　にて室温で１６％、７７Ｋで
３０％の巨大磁気抵抗変化を示している。また、ｔ（Ａ
ｇ）２５Ａ　の２次極大ピークでは、Ｈｓａｔ１０ｋＯ
ｅ　にて、室温で１６％、７７Ｋで３６％の巨大磁気抵
抗変化を示している。 そして、これらから、２〜１０ｋＯｅ　の動作磁場にて
、室温にて、１０％以上、３６％にもおよぶ巨大磁気抵
抗変化が得られることがわかる。
【００５８】なお、これらの結果は、基板をガラスとし
ても同等であった。図１１にはＭｇＯ基板、図１２には
ガラス基板上のＸ線回折パターンが示される。図１１か
ら、ＭｇＯ基板では、膜面内に（１００）配向としたエ
ピタキシャル成長が行われており、図１２から、ガラス
基板では、多結晶となっていると考えられる。
【００５９】実施例８ 実施例１とほぼ同様に、Ｎｉと７Ａ　、Ａｇと１０Ａ　
とした単位を７０回積層してトータル厚０．１２μｍ　
の［Ｎｉ（７）−Ａｇ（１０）］７０を作製した。室温
での磁化曲線と磁気抵抗変化とはほとんど変化を示さな
かった。 これは解析の結果磁性層であるＮｉ層のキュリー温度が
室温より低くなっているためと判明した。
【００６０】両者の測定を７７Ｋで行った結果、磁化曲
線はＣｏ／Ａｇと同様の反強磁性を示し、磁気抵抗変化
Δρ／ρＳ　は２５％を示した。
【００６１】実施例９ 実施例８において、［Ｎｉ（７）−Ａｇ（２２）］７０
を作製したところ７７ＫでのΔρ／ρＳ　は８％であっ
た。
【００６２】比較例２ 実施例８において、［Ｎｉ（７）−Ａｇ（７０）］７０
を作製したところ、７７ＫでのΔρ／ρＳ　は１％であ
った。
【００６３】なお、以上のような効果は、他のＦｅ族系
磁性薄膜でも同等に実現した。
【００６４】
【発明の効果】本発明の磁性積層体は、従来の反強磁性
的結合による磁気抵抗変化積層体と比較して、より低磁
場でより大きな巨大磁気抵抗変化が得られる。そして、
磁気結合エネルギーの振動周期変化を利用して、０．０
１〜２０ｋＯｅの任意の動作磁界にて、１〜４０％の任
意の磁気変化を得ることができる。また、ガラス基体に
も積層できる等、基板材質の制限がなく、成膜時の基体
温度にも制限がなく、量産上有利である。そして、外部
磁場方向によって、異なるＭＲ変化特性を得ることがで
きるという特徴をもつ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁性積層体に対し、磁場印加方向をか
えたときの印加磁場と磁気抵抗（ＭＲ）変化率との関係
を示すグラフである。
【図２】本発明の磁性積層体の基体をかえたときの印加
磁場とＭＲ変化率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の磁性積層体の面内および方線面におけ
る印加磁場−磁化曲線を示すグラフである。
【図４】本発明の磁性積層体の印加磁場−磁化曲線を示
すグラフである。
【図５】本発明の磁性積層体の印加磁場−磁化曲線を示
すグラフである。
【図６】比較用の磁性積層体の印加磁場−磁化曲線を示
すグラフである。
【図７】本発明の磁性積層体の印加磁場−磁化曲線を示
すグラフである。
【図８】本発明の磁性積層体の印加磁場−磁化曲線と、
磁気抵抗変化率とを示すグラフである。
【図９】本発明の磁性積層体のＡｇ薄膜の厚さと飽和印
加磁場との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の磁性積層体のＡｇ薄膜の厚さと、磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明のＸ線回折パターンを示すグラフであ
る。
【図１２】本発明のＸ線回折パターンを示すグラフであ
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの１種以上を含
    む磁性薄膜と、Ａｇ薄膜とが積層されており、面内に磁
    化容易軸をもち、面内の角型比Ｂｒ／Ｂｓが０．５以下
    であることを特徴とする磁性積層体。
  2. 【請求項２】　　Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの１種以上を含
    む磁性薄膜と、Ａｇ薄膜とが積層されており、反強磁性
    を示すことを特徴とする磁性積層体。
  3. 【請求項３】　　前記磁性薄膜およびＡｇ薄膜が分子線
    エピタキシー法により形成されている請求項１または２
    に記載の磁性積層体。
  4. 【請求項４】　　２〜６０Ａ　の厚さのＦｅ、Ｃｏおよ
    びＮｉの１種以上を含む磁性薄膜と、２〜６０Ａ　の厚
    さのＡｇ薄膜とを分子線エピタキシー法によって積層し
    たことを特徴とする磁性積層体。
  5. 【請求項５】　　面内に磁化容易軸をもち、面内の角型
    比がＢｒ／Ｂｓが０．５以下である請求項４に記載の磁
    性積層体。
  6. 【請求項６】　　反強磁性を示す請求項４に記載の磁性
    積層体。
  7. 【請求項７】　　請求項１ないし６のいずれかに記載の
    磁性積層体を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子
    。
JP18690691A 1991-03-22 1991-07-01 磁性積層体および磁気抵抗効果素子 Expired - Fee Related JP3320079B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18690691A JP3320079B2 (ja) 1991-03-22 1991-07-01 磁性積層体および磁気抵抗効果素子
EP91113878A EP0504473B2 (en) 1991-03-22 1991-08-19 Magnetic multilayer and magnetoresistance effect element
DE69108224T DE69108224T3 (de) 1991-03-22 1991-08-19 Magnetische Mehrschicht und Element mit Magnetowiderstandseffekt.
US08/065,443 US5366815A (en) 1991-03-22 1993-05-24 Magnetic multilayer and magnetoresistance effect element

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-83290 1991-03-22
JP8329091 1991-03-22
JP18690691A JP3320079B2 (ja) 1991-03-22 1991-07-01 磁性積層体および磁気抵抗効果素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04363005A true JPH04363005A (ja) 1992-12-15
JP3320079B2 JP3320079B2 (ja) 2002-09-03

Family

ID=26424340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18690691A Expired - Fee Related JP3320079B2 (ja) 1991-03-22 1991-07-01 磁性積層体および磁気抵抗効果素子

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5366815A (ja)
EP (1) EP0504473B2 (ja)
JP (1) JP3320079B2 (ja)
DE (1) DE69108224T3 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110260770A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 Tdk株式会社 磁传感器及位置检测装置

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69219936T3 (de) * 1991-03-29 2008-03-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetowiderstandseffekt-Element
JPH05183212A (ja) * 1991-07-30 1993-07-23 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子
JP3346787B2 (ja) 1991-12-19 2002-11-18 ティーディーケイ株式会社 磁性積層体および磁気抵抗効果素子
JP3285937B2 (ja) * 1992-06-23 2002-05-27 ティーディーケイ株式会社 磁性多層膜および磁気抵抗変化素子ならびにそれらの製造方法
JP3411626B2 (ja) * 1992-08-27 2003-06-03 ティーディーケイ株式会社 磁性多層膜および磁気抵抗効果素子ならびにそれらの製造方法
EP0678213B1 (en) * 1992-11-16 2003-02-19 NVE Corporation Magnetoresistive structure with alloy layer
US5617071A (en) * 1992-11-16 1997-04-01 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate alloy layer having magnetic concentrator and shielding permeable masses
US5569544A (en) * 1992-11-16 1996-10-29 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate layers of less than 30 angstroms formed of alloys having immiscible components
US5656381A (en) * 1993-03-24 1997-08-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Magnetoresistance-effect element
US5736921A (en) * 1994-03-23 1998-04-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Magnetoresistive element
US5585198A (en) * 1993-10-20 1996-12-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Magnetorsistance effect element
US5585199A (en) * 1993-09-09 1996-12-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect head
US5422621A (en) * 1993-10-29 1995-06-06 International Business Machines Corporation Oriented granular giant magnetoresistance sensor
US5695858A (en) * 1994-03-23 1997-12-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Magnetoresistive element
JP2569426B2 (ja) * 1994-03-24 1997-01-08 工業技術院長 超格子多層膜の製造方法
US5874886A (en) * 1994-07-06 1999-02-23 Tdk Corporation Magnetoresistance effect element and magnetoresistance device
JPH0849062A (ja) * 1994-08-04 1996-02-20 Sanyo Electric Co Ltd 磁気抵抗効果膜
JPH08130337A (ja) * 1994-09-09 1996-05-21 Sanyo Electric Co Ltd 磁気抵抗素子及びその製造方法
JP2933841B2 (ja) * 1994-12-22 1999-08-16 沖電気工業株式会社 情報記録媒体、情報記録・再生方法および情報記録・再生装置
JP3514863B2 (ja) * 1995-02-01 2004-03-31 輝也 新庄 磁気抵抗効果多層膜、磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果素子の製造方法
US5585986A (en) * 1995-05-15 1996-12-17 International Business Machines Corporation Digital magnetoresistive sensor based on the giant magnetoresistance effect
US5648885A (en) * 1995-08-31 1997-07-15 Hitachi, Ltd. Giant magnetoresistive effect sensor, particularly having a multilayered magnetic thin film layer
US5747997A (en) * 1996-06-05 1998-05-05 Regents Of The University Of Minnesota Spin-valve magnetoresistance sensor having minimal hysteresis problems
US6166539A (en) * 1996-10-30 2000-12-26 Regents Of The University Of Minnesota Magnetoresistance sensor having minimal hysteresis problems
US5945904A (en) * 1996-09-06 1999-08-31 Ford Motor Company Giant magnetoresistors with high sensitivity and reduced hysteresis and thin layers
US5976681A (en) * 1997-06-30 1999-11-02 Ford Global Technologies, Inc. Giant magnetoresistors with high sensitivity and reduced hysteresis
US6340886B1 (en) * 1997-08-08 2002-01-22 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetic field sensor with a plurality of magnetoresistive thin-film layers having an end at a common surface
US6404191B2 (en) 1997-08-08 2002-06-11 Nve Corporation Read heads in planar monolithic integrated circuit chips
JP4303329B2 (ja) 1998-05-15 2009-07-29 Ｔｄｋ株式会社 磁気抵抗効果膜の製造方法および磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法
JP2000331316A (ja) 1999-05-20 2000-11-30 Tdk Corp 磁気抵抗効果型ヘッド
JP2001006127A (ja) 1999-06-18 2001-01-12 Tdk Corp トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
JP2001006130A (ja) 1999-06-24 2001-01-12 Tdk Corp トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
JP3592140B2 (ja) 1999-07-02 2004-11-24 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
JP3331397B2 (ja) 1999-07-23 2002-10-07 ティーディーケイ株式会社 トンネル磁気抵抗効果素子
JP3400750B2 (ja) 1999-07-23 2003-04-28 ティーディーケイ株式会社 トンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法
JP3321768B2 (ja) 1999-07-23 2002-09-09 ティーディーケイ株式会社 トンネル磁気抵抗効果素子
US6893542B1 (en) 1999-09-10 2005-05-17 Seagate Technology Llc Sputtered multilayer magnetic recording media with ultra-high coercivity
SE9903481D0 (sv) * 1999-09-27 1999-09-27 Olle Eriksson Magnetic field sensor
US20060147758A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-06 Hong-Sik Jung Perpendicular magnetic recording medium with magnetically resetable single domain soft magnetic underlayer
US7910159B2 (en) * 2005-06-03 2011-03-22 Wd Media, Inc. Radial magnetic field reset system for producing single domain soft magnetic underlayer on perpendicular magnetic recording medium
RU2321013C1 (ru) * 2006-07-25 2008-03-27 Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской Академии Наук (ИПТМ РАН) Датчик холла для локальной магнитометрии
US8063634B2 (en) * 2008-07-31 2011-11-22 Allegro Microsystems, Inc. Electronic circuit and method for resetting a magnetoresistance element
US9354284B2 (en) 2014-05-07 2016-05-31 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor configured to measure a magnetic field in a closed loop manner
US9322887B1 (en) 2014-12-01 2016-04-26 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with magnetoresistance elements and conductive-trace magnetic source

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3350180A (en) * 1967-10-31 Magnetic device with alternating lami- na of magnetic material and non-mag- netic metal on a substrate
US3479156A (en) * 1966-10-20 1969-11-18 Burton Silverplating Co Multilayer magnetic coating
JPS62264463A (ja) * 1986-05-12 1987-11-17 Fuji Photo Film Co Ltd 光磁気記録媒体
US4935311A (en) * 1987-04-13 1990-06-19 Hitachi, Ltd. Magnetic multilayered film and magnetic head using the same
EP0341521A1 (de) * 1988-05-09 1989-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Magnetooptisches Speichermedium

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110260770A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 Tdk株式会社 磁传感器及位置检测装置
CN110260770B (zh) * 2018-03-12 2022-07-12 Tdk株式会社 磁传感器及位置检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0504473B2 (en) 2000-03-08
EP0504473A1 (en) 1992-09-23
DE69108224D1 (de) 1995-04-20
EP0504473B1 (en) 1995-03-15
JP3320079B2 (ja) 2002-09-03
US5366815A (en) 1994-11-22
DE69108224T3 (de) 2001-02-08
DE69108224T2 (de) 1995-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3320079B2 (ja) 磁性積層体および磁気抵抗効果素子
US5872502A (en) Magnetoresistance effect film and production process thereof
JP2901501B2 (ja) 磁性多層膜およびその製造方法ならびに磁気抵抗効果素子
CN101996734B (zh) 一种线性响应巨磁电阻效应多层膜
US5578385A (en) Magnetoresistance effect element
US5942309A (en) Spin valve magnetoresistive device
KR19980064706A (ko) 자기 저항 효과막 및 그 제조 방법
JP2743806B2 (ja) 磁気抵抗効果膜およびその製造方法
KR100266518B1 (ko) 자기저항효과막및그의제조방법
Sakurai et al. Magnetic and magneto-optical properties of co/ru multilayers
Fernandez-Outon et al. Large exchange bias IrMn/CoFe for magnetic tunnel junctions
JPH04280483A (ja) 磁気抵抗効果材料およびその製造方法
JP2830513B2 (ja) 磁気抵抗効果材料およびその製造方法
JP2957233B2 (ja) 磁性多層膜
JP2957236B2 (ja) 磁性多層膜
JP3153739B2 (ja) 磁気抵抗効果素子および磁気変換素子
Han Steep magnetoresistance change with low saturation fields in Co/Ni multilayer thin films
JP3346787B2 (ja) 磁性積層体および磁気抵抗効果素子
JPH0567525A (ja) 磁性積層体およびその製造方法ならびに磁気抵抗効果素子の製造方法
JP3100714B2 (ja) 磁性積層体および磁気抵抗効果素子
US6001430A (en) Magnetoresistance effect film and production process thereof
JPH11329882A (ja) 交換結合膜の製造方法および磁気抵抗効果素子
JPH05275232A (ja) 磁性積層体および磁気抵抗効果素子
JP2957235B2 (ja) 磁性多層膜
JPH08316033A (ja) 磁性積層体

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010321

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080621

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090621

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees