JPH06215940A - 高磁気抵抗の多層磁気構造および変換器と、その製造方法 - Google Patents
高磁気抵抗の多層磁気構造および変換器と、その製造方法Info
- Publication number
- JPH06215940A JPH06215940A JP5339471A JP33947193A JPH06215940A JP H06215940 A JPH06215940 A JP H06215940A JP 5339471 A JP5339471 A JP 5339471A JP 33947193 A JP33947193 A JP 33947193A JP H06215940 A JPH06215940 A JP H06215940A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- layer
- layers
- magnetic material
- feni
- 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
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 172
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910002555 FeNi Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 17
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 17
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 229910002441 CoNi Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- -1 FeNiCo Inorganic materials 0.000 abstract 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 2
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 88
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910017937 Ag-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017984 Ag—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000009812 interlayer coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000004941 mixed matrix membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000877 multi-layer micromoulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- MOFOBJHOKRNACT-UHFFFAOYSA-N nickel silver Chemical compound [Ni].[Ag] MOFOBJHOKRNACT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
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
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- H01F10/3218—Exchange coupling of magnetic films via an antiferromagnetic interface
-
- 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
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
- H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
- H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁性層間に反強磁性結合が存在するような厚
さの非磁性金属材料の層(6) によって互いに隔てられた
磁性材料の層(8) の積層体(10)によって形成された金属
の多層磁気構造と、その製造方法。 【構成】 磁性材料をFeNi、FeNiCoおよびNiCoよりなる
群の中から選択される合金とし、非磁性材料を銀にす
る。 【効果】 磁気抵抗変換器や磁束ガイドとして応用され
る。
さの非磁性金属材料の層(6) によって互いに隔てられた
磁性材料の層(8) の積層体(10)によって形成された金属
の多層磁気構造と、その製造方法。 【構成】 磁性材料をFeNi、FeNiCoおよびNiCoよりなる
群の中から選択される合金とし、非磁性材料を銀にす
る。 【効果】 磁気抵抗変換器や磁束ガイドとして応用され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い磁気抵抗を有する
金属の多層磁気構造(structure magnetiquemulticouche
metallique、以下、ＭＭＭＳと略記）と、その製造方
法とに関するものである。この多層磁気構造ＭＭＭＳは
低磁場の変換器またはセンサー(capteur) 、磁気記録ヘ
ッド（磁気抵抗読取りヘッド）、テープ、チケット、カ
ード、ディスク等の媒体に磁気の形で記録されたコード
化情報を読み取る回転デコーダまたは直線デコーダ等の
変換器またはセンサーの製造で用いられる。本発明はこ
れら変換器またはセンサーにも関するものである。本発
明のＭＭＭＳは磁束ガイドの製造でも用いることができ
る。
金属の多層磁気構造(structure magnetiquemulticouche
metallique、以下、ＭＭＭＳと略記）と、その製造方
法とに関するものである。この多層磁気構造ＭＭＭＳは
低磁場の変換器またはセンサー(capteur) 、磁気記録ヘ
ッド（磁気抵抗読取りヘッド）、テープ、チケット、カ
ード、ディスク等の媒体に磁気の形で記録されたコード
化情報を読み取る回転デコーダまたは直線デコーダ等の
変換器またはセンサーの製造で用いられる。本発明はこ
れら変換器またはセンサーにも関するものである。本発
明のＭＭＭＳは磁束ガイドの製造でも用いることができ
る。
【０００２】
【従来の技術】公知のＭＭＭＳは非磁性金属層を介して
磁性金属層を積層した積層体で形成されている。非磁性
層の厚さは磁性層間に反強磁性結合ができるような値に
する。この多層磁気構造に磁界が加わると、各磁性層の
磁化が反平行状態から平行状態に変わって多層磁気構造
中の電気抵抗が減少する。これが磁気抵抗効果である。
従って、多層磁気構造の抵抗を測定することによって磁
界を測定することができ、反対に磁界を測定することに
よって電気抵抗を測定することができる。飽和磁界 "Ｈ
ｓ" とは、磁界が存在しない初期の状態で反平行であっ
た各磁性層の磁化を互いに平行に配向させるのに十分な
（多層磁気構造に加えられる）磁界として定義される。
磁性金属層を積層した積層体で形成されている。非磁性
層の厚さは磁性層間に反強磁性結合ができるような値に
する。この多層磁気構造に磁界が加わると、各磁性層の
磁化が反平行状態から平行状態に変わって多層磁気構造
中の電気抵抗が減少する。これが磁気抵抗効果である。
従って、多層磁気構造の抵抗を測定することによって磁
界を測定することができ、反対に磁界を測定することに
よって電気抵抗を測定することができる。飽和磁界 "Ｈ
ｓ" とは、磁界が存在しない初期の状態で反平行であっ
た各磁性層の磁化を互いに平行に配向させるのに十分な
（多層磁気構造に加えられる）磁界として定義される。
【０００３】均一な電流が通過する反強磁性結合を有す
る多層磁気構造ＭＭＭｓでの磁気抵抗 "ＭＲ" は下記の
比として定義される： △ρ／ρ＝〔ρ（Ｈ＝０）−ρ（Ｈ＝Ｈｓ）〕／ρ（Ｈ
＝０） （ここで、Ｈは印加した磁場の値を表し、ρ（Ｈ＝０）
は磁場ゼロでの多層磁気構造ＭＭＭＳの抵抗であり、ρ
（Ｈ＝Ｈｓ）は飽和磁界に等しい磁界が存在する時の抵
抗である） また、Ｒが多層磁気構造ＭＭＭＳの抵抗とすると下記が
成立する： Δρ／ρ＝ΔＲ／Ｒ 磁気抵抗構造体、従って磁気抵抗効果変換器の感度
"α" は均一な磁界を印加して得られる磁気抵抗の変化
として定義され、下記の式を満足する： α＝（ｄ（ΔＲ／Ｒ）／ｄＨ）H<Hs 磁性層および非磁性層の厚さは最大の磁気抵抗が得られ
るように、換言すれば最低の飽和磁界に対して最大のΔ
Ｒ／Ｒ値が得られるように正確に調節する必要がある。
る多層磁気構造ＭＭＭｓでの磁気抵抗 "ＭＲ" は下記の
比として定義される： △ρ／ρ＝〔ρ（Ｈ＝０）−ρ（Ｈ＝Ｈｓ）〕／ρ（Ｈ
＝０） （ここで、Ｈは印加した磁場の値を表し、ρ（Ｈ＝０）
は磁場ゼロでの多層磁気構造ＭＭＭＳの抵抗であり、ρ
（Ｈ＝Ｈｓ）は飽和磁界に等しい磁界が存在する時の抵
抗である） また、Ｒが多層磁気構造ＭＭＭＳの抵抗とすると下記が
成立する： Δρ／ρ＝ΔＲ／Ｒ 磁気抵抗構造体、従って磁気抵抗効果変換器の感度
"α" は均一な磁界を印加して得られる磁気抵抗の変化
として定義され、下記の式を満足する： α＝（ｄ（ΔＲ／Ｒ）／ｄＨ）H<Hs 磁性層および非磁性層の厚さは最大の磁気抵抗が得られ
るように、換言すれば最低の飽和磁界に対して最大のΔ
Ｒ／Ｒ値が得られるように正確に調節する必要がある。
【０００４】多層構造を有する磁気抵抗効果変換器(cap
teur) またはセンサーは欧州特許第EP-A-442407(参考文
献１）、フランス国特許第ＦＲ−Ａ−2648942 号（参考
文献２) および米国特許第4949039 号（参考文献３）に
記載されている。また、磁気抵抗多層構造体の製造方法
は下記文献に記載されている： (1) Physical Review B, Vol. 44, No.10, 9 月、1991
『振動の層間交換およびFe／Cu多層中の磁気抵抗』 " O
scillatory interlayer exchange and magnetoresistan
ce in Fe/Cu multilayers " F. Petroff達、pp 5355-53
57（参考文献４） (2) Appl. Phys. lett. 60(4), 1月、1992『巨大磁気抵
抗中での振動及び (Ni81Fe19/Cu)n 多層中の反強磁性結
合』" Oscillation in giant magnetoresistance and a
ntiferromagnetic coupling in (Ni81Fe19/Cu)n multil
ayers"S. S. P. Parkin, pp 512-514 （参考文献５） (3) Journal of Magnetism and Magnetic Materials 94
(1991), L1-L5, 『振動の層間結合およびCo／Cu多層中
の巨大磁気抵抗』"Oscillatory interlayercoupling an
d giant magnetoresistance in Co/Cu multilayers" by
D. H.Mosca 達（参考文献６） (4) Physical Review Letters, vol. 66, No. 16, ４
月、1991『銅薄層を通した振動する磁気交換結合』"Osc
ellatory magnetic exchange coupling through thin c
opper layers" S.S.P. Parkin 達、pp 2152-2155（参考
文献７） (5) Journal of the Physical Society of Japan, vol.
60, No.9, 9月、1991,pp 2827-2830『蒸着およびＭＢ
Ｅにより成長させたCu／銀多層の巨大磁気抵抗および振
動する磁気結合』 "Giant magnetoresistance and osci
llatorymagnetic coupling of evaporated and MBE-gro
wn Co/Ag multilayers" S.Araki 達（参考文献８） (6) J. Appl. Phys. 70(8), 10月、1991『Ag−Niの超格
子構造のＸ線回折の研究』"X-ray diffraction study o
f silver-nickel superlattices" B. Rodmacq, pp 4194
-4201 （参考文献９） (7) IEEE Transactions on magnetics, vol.28, No.5,
September 1992『イオンビームスパッタリングにより形
成されたNi−Fe／Cuの多層における巨大磁気抵抗』"Gia
nt magnetoresistance in Ni-Fe/cu multilayers forme
d by ionbeam sputtering" by R. Nakatani et al, pp
2688-2670（参考文献10） (8) Appl. Phys. Lett. 61(15), 10月、1992 『Cu／Ag
多層フィルム：磁気特性におけるアニーリングの役割』
"Co/Ag multilayer film: role of annealing on the
magnetic properties" L. F. Schelp 達、pp1858-1860
（参考文献11）
teur) またはセンサーは欧州特許第EP-A-442407(参考文
献１）、フランス国特許第ＦＲ−Ａ−2648942 号（参考
文献２) および米国特許第4949039 号（参考文献３）に
記載されている。また、磁気抵抗多層構造体の製造方法
は下記文献に記載されている： (1) Physical Review B, Vol. 44, No.10, 9 月、1991
『振動の層間交換およびFe／Cu多層中の磁気抵抗』 " O
scillatory interlayer exchange and magnetoresistan
ce in Fe/Cu multilayers " F. Petroff達、pp 5355-53
57（参考文献４） (2) Appl. Phys. lett. 60(4), 1月、1992『巨大磁気抵
抗中での振動及び (Ni81Fe19/Cu)n 多層中の反強磁性結
合』" Oscillation in giant magnetoresistance and a
ntiferromagnetic coupling in (Ni81Fe19/Cu)n multil
ayers"S. S. P. Parkin, pp 512-514 （参考文献５） (3) Journal of Magnetism and Magnetic Materials 94
(1991), L1-L5, 『振動の層間結合およびCo／Cu多層中
の巨大磁気抵抗』"Oscillatory interlayercoupling an
d giant magnetoresistance in Co/Cu multilayers" by
D. H.Mosca 達（参考文献６） (4) Physical Review Letters, vol. 66, No. 16, ４
月、1991『銅薄層を通した振動する磁気交換結合』"Osc
ellatory magnetic exchange coupling through thin c
opper layers" S.S.P. Parkin 達、pp 2152-2155（参考
文献７） (5) Journal of the Physical Society of Japan, vol.
60, No.9, 9月、1991,pp 2827-2830『蒸着およびＭＢ
Ｅにより成長させたCu／銀多層の巨大磁気抵抗および振
動する磁気結合』 "Giant magnetoresistance and osci
llatorymagnetic coupling of evaporated and MBE-gro
wn Co/Ag multilayers" S.Araki 達（参考文献８） (6) J. Appl. Phys. 70(8), 10月、1991『Ag−Niの超格
子構造のＸ線回折の研究』"X-ray diffraction study o
f silver-nickel superlattices" B. Rodmacq, pp 4194
-4201 （参考文献９） (7) IEEE Transactions on magnetics, vol.28, No.5,
September 1992『イオンビームスパッタリングにより形
成されたNi−Fe／Cuの多層における巨大磁気抵抗』"Gia
nt magnetoresistance in Ni-Fe/cu multilayers forme
d by ionbeam sputtering" by R. Nakatani et al, pp
2688-2670（参考文献10） (8) Appl. Phys. Lett. 61(15), 10月、1992 『Cu／Ag
多層フィルム：磁気特性におけるアニーリングの役割』
"Co/Ag multilayer film: role of annealing on the
magnetic properties" L. F. Schelp 達、pp1858-1860
（参考文献11）
【０００５】この磁気多層構造ＭＭＭＳで主に使用され
る磁性金属は鉄（参考文献１〜４、７参照）、鉄とニッ
ケルの合金Fe−Ni（参考文献３、５、10）、コバルト
（参考文献１、６〜８、11）およびニッケル（参考文献
９）である。
る磁性金属は鉄（参考文献１〜４、７参照）、鉄とニッ
ケルの合金Fe−Ni（参考文献３、５、10）、コバルト
（参考文献１、６〜８、11）およびニッケル（参考文献
９）である。
【０００６】また、この磁気多層構造ＭＭＭＳで使用さ
れる非磁性材料は導電性が高くなけれはならない。最も
良く使用されるものは銅（参考文献１、４〜７および1
0）である。さらに、クロム（参考文献２、４）、金
（参考文献３、５）、ルテニウム（参考文献４、６）も
考えられ、最近は銀（参考文献８、９、11）が使用され
ている。
れる非磁性材料は導電性が高くなけれはならない。最も
良く使用されるものは銅（参考文献１、４〜７および1
0）である。さらに、クロム（参考文献２、４）、金
（参考文献３、５）、ルテニウム（参考文献４、６）も
考えられ、最近は銀（参考文献８、９、11）が使用され
ている。
【０００７】磁性ヒステリシスがある磁気多層構造ＭＭ
ＭＳもある。そうした磁気多層構造を有する変換器は外
部の磁気妨害が強くなると不安定になり易い。これは特
に参考文献６および11の多層構造の場合にいえる。
ＭＳもある。そうした磁気多層構造を有する変換器は外
部の磁気妨害が強くなると不安定になり易い。これは特
に参考文献６および11の多層構造の場合にいえる。
【０００８】さらに、変換器の最終製造段階で多層磁気
構造を 300℃に達する温度サイクルで加熱する必要があ
るような変換器の特殊用途もある。事実、変換器を製造
する場合には、各種の層すなわち絶縁層、導電層磁性層
等を積層する必要があるが、大抵の場合、これら層はＭ
ＭＭＳ層に高温で堆積する必要がある。公知の構造で
は、このような温度サイクルを行うと磁気抵抗が低下
（参考文献５、７）し、飽和磁界が安定または増加（参
考文献５）する。しかし、参考文献11ではアニーリング
をすると磁気抵抗が増加するが、それで得られた特性は
低磁場センサーでは使用できないと記載されている。さ
らに、公知の多層磁気構造を用いた変換器の製造では 1
50℃〜300 ℃の温度範囲にしか耐えることができない。
例えば、NiFe／Cu構造（参考文献５）の場合では、150
℃での温度処理で磁気抵抗が大幅に低下し、飽和磁界は
ほとんど変化しない。従って、300 ℃までの温度サイク
ルに耐えることができる新規な多層磁気構造の開発が必
要である。
構造を 300℃に達する温度サイクルで加熱する必要があ
るような変換器の特殊用途もある。事実、変換器を製造
する場合には、各種の層すなわち絶縁層、導電層磁性層
等を積層する必要があるが、大抵の場合、これら層はＭ
ＭＭＳ層に高温で堆積する必要がある。公知の構造で
は、このような温度サイクルを行うと磁気抵抗が低下
（参考文献５、７）し、飽和磁界が安定または増加（参
考文献５）する。しかし、参考文献11ではアニーリング
をすると磁気抵抗が増加するが、それで得られた特性は
低磁場センサーでは使用できないと記載されている。さ
らに、公知の多層磁気構造を用いた変換器の製造では 1
50℃〜300 ℃の温度範囲にしか耐えることができない。
例えば、NiFe／Cu構造（参考文献５）の場合では、150
℃での温度処理で磁気抵抗が大幅に低下し、飽和磁界は
ほとんど変化しない。従って、300 ℃までの温度サイク
ルに耐えることができる新規な多層磁気構造の開発が必
要である。
【０００９】また、センサー用の保持性磁界Ｈｃが極端
に高い（800 Ａ／ｍ以上、従って、約 10 Oe）多層構造
がある（参考文献４、６、８、11）。また、他の構造
（参考文献９）は磁気抵抗が小さ過ぎるか、飽和磁界が
大き過ぎる（参考文献４、７〜11）か、その両方であっ
たり、透磁率が極端に小さい（200 未満）。これまでは
磁性層間の反強磁性結合は飽和磁界Ｈｓを過剰に増加さ
せるものであった。許容可能な磁気特性を有する公知の
多層構造で、アニーリングを行った時に磁気特性が向上
するものはない。
に高い（800 Ａ／ｍ以上、従って、約 10 Oe）多層構造
がある（参考文献４、６、８、11）。また、他の構造
（参考文献９）は磁気抵抗が小さ過ぎるか、飽和磁界が
大き過ぎる（参考文献４、７〜11）か、その両方であっ
たり、透磁率が極端に小さい（200 未満）。これまでは
磁性層間の反強磁性結合は飽和磁界Ｈｓを過剰に増加さ
せるものであった。許容可能な磁気特性を有する公知の
多層構造で、アニーリングを行った時に磁気特性が向上
するものはない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
欠点のない多層磁気構造、特に、150 ℃以上の温度でア
ニーリングしても磁気特性が低下せず、逆に良くなるよ
うな、磁気抵抗変換器で使用可能な磁気特性に優れた多
層磁気構造を提供することにある。
欠点のない多層磁気構造、特に、150 ℃以上の温度でア
ニーリングしても磁気特性が低下せず、逆に良くなるよ
うな、磁気抵抗変換器で使用可能な磁気特性に優れた多
層磁気構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点がない多層磁
気構造を製造するためには、磁性層と非磁性層との混和
性をある程度抑える必要がある。すなわち、反強磁性結
合となるような非磁性層の最適厚さは極めて薄い（約１
ｎｍ）ため、例えば多層磁気構造を用いて変換器を製造
する際の高温での化学的混合や非導電性非磁性層に起因
する強磁性結合が磁性層間に直接生じないようにする必
要がある。従って、本発明で用いられる原理は非磁性金
属層と磁性層とを混和させないことにある。
気構造を製造するためには、磁性層と非磁性層との混和
性をある程度抑える必要がある。すなわち、反強磁性結
合となるような非磁性層の最適厚さは極めて薄い（約１
ｎｍ）ため、例えば多層磁気構造を用いて変換器を製造
する際の高温での化学的混合や非導電性非磁性層に起因
する強磁性結合が磁性層間に直接生じないようにする必
要がある。従って、本発明で用いられる原理は非磁性金
属層と磁性層とを混和させないことにある。
【００１２】本発明は非磁性金属材料の層によって互い
に隔てられた磁性材料の層の積層体で形成された金属の
多層磁気構造において、磁性材料がFeNi、FeNiCoおよび
NiCoよりなる群の中から選択される合金であり且つ非磁
性材料が銀であることを特徴とする多層磁気構造を提供
する。
に隔てられた磁性材料の層の積層体で形成された金属の
多層磁気構造において、磁性材料がFeNi、FeNiCoおよび
NiCoよりなる群の中から選択される合金であり且つ非磁
性材料が銀であることを特徴とする多層磁気構造を提供
する。
【００１３】
【作用】上記合金のFeの組成は原子比で50％以下であ
る。FeNiの場合には、原子比でNiを50〜99％、Feを１〜
50％含む合金、好ましくはNiの原子比が90％以下である
FeNi合金、一般にはFe19Ni81を使用するのが好ましい。
多層磁気構造の磁性層の数は用途（変換器、磁束ガイ
ド）に応じて 5,000以下で変えることができる。各磁性
層の厚さは 0.5〜50ｎｍ、好ましくは１〜２ｎｍにする
のが好ましい。Ag層の厚さは 0.5〜５ｎｍにするのが好
ましい。磁性層および非磁性層は例えば単結晶または多
結晶性のシリコン、ガリウムヒ素、ガラス、プラスティ
ック、ポリマーおよび電気絶縁体で被覆された金属等の
任意の基板上に堆積させることができる。
る。FeNiの場合には、原子比でNiを50〜99％、Feを１〜
50％含む合金、好ましくはNiの原子比が90％以下である
FeNi合金、一般にはFe19Ni81を使用するのが好ましい。
多層磁気構造の磁性層の数は用途（変換器、磁束ガイ
ド）に応じて 5,000以下で変えることができる。各磁性
層の厚さは 0.5〜50ｎｍ、好ましくは１〜２ｎｍにする
のが好ましい。Ag層の厚さは 0.5〜５ｎｍにするのが好
ましい。磁性層および非磁性層は例えば単結晶または多
結晶性のシリコン、ガリウムヒ素、ガラス、プラスティ
ック、ポリマーおよび電気絶縁体で被覆された金属等の
任意の基板上に堆積させることができる。
【００１４】本発明は、上記多層磁気構造の製造方法に
も関するものである。本発明方法の必須の特徴は磁性層
および非磁性層を金属蒸気を室温以下の温度で基板上に
凝縮させて堆積させることにある。この堆積には陰イオ
ンスパッタリングを用いるのが好ましいが、蒸着を用い
ることもでき、堆積は一般に−196 ℃から−50℃、好ま
しくは−196 ℃から−150 ℃で行う。本発明方法を用い
ることによって磁性層と非磁性層との間の分離がより良
くなり、これらの層の混和が防止できる。堆積を室温以
上で行うと、銀中に小さい磁性材料の粒が形成された
り、層間の分離が維持されない等の好ましくない現象が
起こる。
も関するものである。本発明方法の必須の特徴は磁性層
および非磁性層を金属蒸気を室温以下の温度で基板上に
凝縮させて堆積させることにある。この堆積には陰イオ
ンスパッタリングを用いるのが好ましいが、蒸着を用い
ることもでき、堆積は一般に−196 ℃から−50℃、好ま
しくは−196 ℃から−150 ℃で行う。本発明方法を用い
ることによって磁性層と非磁性層との間の分離がより良
くなり、これらの層の混和が防止できる。堆積を室温以
上で行うと、銀中に小さい磁性材料の粒が形成された
り、層間の分離が維持されない等の好ましくない現象が
起こる。
【００１５】使用する材料と堆積方法を選択することに
よって、下記のような非常に優れた磁気特性を有する多
層構造が得られる： (1) 0.15 以上の高い磁気抵抗 (2) 400 Oe 以下の低い飽和磁界（約 32 kA／ｍ） (3) １Oe以下、ほぼ０に近いシステリシス (4) Ｈ＝Ｈｓまでの全磁場で直線的に応答 (5) 高い透磁率（200 以上) 温度約20℃
よって、下記のような非常に優れた磁気特性を有する多
層構造が得られる： (1) 0.15 以上の高い磁気抵抗 (2) 400 Oe 以下の低い飽和磁界（約 32 kA／ｍ） (3) １Oe以下、ほぼ０に近いシステリシス (4) Ｈ＝Ｈｓまでの全磁場で直線的に応答 (5) 高い透磁率（200 以上) 温度約20℃
【００１６】公知の多層構造で上記の特性を全て備えた
ものはなく、大抵のものは参考文献４および７〜11に記
載の構造のように磁気抵抗が低過ぎるか、飽和磁界が高
過ぎる。その他の参考文献６〜11に記載のものはヒステ
リシスが大き過ぎる。参考文献５に記載のFe19Ni81／Cu
構造のみが上記の特性を有する。しかし、この性能は薄
い変換器を製造する際に必要な 150〜300 ℃のアニーリ
ング温度で損なわれてしまう。
ものはなく、大抵のものは参考文献４および７〜11に記
載の構造のように磁気抵抗が低過ぎるか、飽和磁界が高
過ぎる。その他の参考文献６〜11に記載のものはヒステ
リシスが大き過ぎる。参考文献５に記載のFe19Ni81／Cu
構造のみが上記の特性を有する。しかし、この性能は薄
い変換器を製造する際に必要な 150〜300 ℃のアニーリ
ング温度で損なわれてしまう。
【００１７】本発明の多層構造の性能はこれまで考えら
れた全ての多層構造より良く、しかも、アニーリングで
向上する。すなわち、本発明では磁気抵抗は 150〜300
℃の臨界温度 (この臨界温度は使用する層の厚さに依存
する) までは増加し、それ以降は減少し、飽和磁界は温
度の上昇と共に減少し、アニーリング後でも低ヒステリ
シス（１Oe以下）が維持され、直線応答性も維持され
る。しかも、アニーリング後に透磁率が大幅に上昇す
る。このことは本発明の多層構造を変換器で使用する上
で特に重要である。
れた全ての多層構造より良く、しかも、アニーリングで
向上する。すなわち、本発明では磁気抵抗は 150〜300
℃の臨界温度 (この臨界温度は使用する層の厚さに依存
する) までは増加し、それ以降は減少し、飽和磁界は温
度の上昇と共に減少し、アニーリング後でも低ヒステリ
シス（１Oe以下）が維持され、直線応答性も維持され
る。しかも、アニーリング後に透磁率が大幅に上昇す
る。このことは本発明の多層構造を変換器で使用する上
で特に重要である。
【００１８】本発明の磁気構造は温度 150℃〜300 ℃で
アニーリングするのが有利である。アニーリング温度は
使用する層の厚さで決まる。こうして得られる磁気構造
は変換器用の高感度かつ高透磁率の磁気抵抗として使用
できるとともに、磁束ガイド用として使用することがで
きる。
アニーリングするのが有利である。アニーリング温度は
使用する層の厚さで決まる。こうして得られる磁気構造
は変換器用の高感度かつ高透磁率の磁気抵抗として使用
できるとともに、磁束ガイド用として使用することがで
きる。
【００１９】本発明は、さらに、非磁性金属材料の層に
よって互いに隔てられた磁性材料の層の積層体を有する
磁気抵抗効果多層変換器において、磁性材料がFeNi、Fe
NiCoおよびNiCoよりなる群の中から選択される合金であ
り且つ非磁性材料が銀であることを特徴とする変換器に
も関するものである。以下、添付の図面を参照して本発
明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定さ
れるものではない。
よって互いに隔てられた磁性材料の層の積層体を有する
磁気抵抗効果多層変換器において、磁性材料がFeNi、Fe
NiCoおよびNiCoよりなる群の中から選択される合金であ
り且つ非磁性材料が銀であることを特徴とする変換器に
も関するものである。以下、添付の図面を参照して本発
明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定さ
れるものではない。
【００２０】
【実施例】図１で参照番号２で示した本発明の多層磁気
構造は、シリコン基板４を有し、このシリコン基板４上
にはAgの導電層６と、FeNi、FeNiCoまたはCoNi合金の磁
性層８とが交互に堆積されている。この積層構造の品質
を良くするために、基板４上には磁性結合層12(couche
d'accrochage magnetique)（例えばFe) または非磁性結
合層(couche d'accrochagenon nmagnetique)（SiＯ2 ま
たはSi3 Ｎ4)を堆積させるのが好ましい。導電層６の厚
さは0.5 〜５ｎｍであり、磁性層８の厚さは一般に１〜
２ｎｍである。磁性層と非磁性層との積層体10は２〜50
00層で構成される。この層数は用途によって変わり、例
えば、読取りヘッドでは厚さ 1.2ｎｍのFeNi層を 220層
と、厚さ１ｎｍのAg層を 220層使用する。
構造は、シリコン基板４を有し、このシリコン基板４上
にはAgの導電層６と、FeNi、FeNiCoまたはCoNi合金の磁
性層８とが交互に堆積されている。この積層構造の品質
を良くするために、基板４上には磁性結合層12(couche
d'accrochage magnetique)（例えばFe) または非磁性結
合層(couche d'accrochagenon nmagnetique)（SiＯ2 ま
たはSi3 Ｎ4)を堆積させるのが好ましい。導電層６の厚
さは0.5 〜５ｎｍであり、磁性層８の厚さは一般に１〜
２ｎｍである。磁性層と非磁性層との積層体10は２〜50
00層で構成される。この層数は用途によって変わり、例
えば、読取りヘッドでは厚さ 1.2ｎｍのFeNi層を 220層
と、厚さ１ｎｍのAg層を 220層使用する。
【００２１】本発明では導電層６および磁性層８は、基
板４を−196 ℃から−50℃、例えば−196 ℃から−150
℃に保ちながら陰極スパッタリング法等で堆積される。
公知の構造と違って、本発明の磁気構造は 300℃以下の
温度でのアニーリング後 (アニーリング温度は層の厚さ
に依存する) に高い磁気抵抗、低い飽和保磁力（低Ｈ
ｃ）および高い透過率を示す。すなわち、本発明では、
厚さ1.2 ｎｍのFeNi層と１ｎｍのAg層との交互層から成
る 200層の積層体を温度 290℃でアニーリングして得ら
れる軟質材料は保磁力Ｈｃが 0.5 Oe （約40Ａ／ｍ）と
低く、感度がＭＡ／ｍ当たりのα＝19と高く、周波数１
ＭＨｚ当たりの磁気透過率はμ＝1500と高い。
板４を−196 ℃から−50℃、例えば−196 ℃から−150
℃に保ちながら陰極スパッタリング法等で堆積される。
公知の構造と違って、本発明の磁気構造は 300℃以下の
温度でのアニーリング後 (アニーリング温度は層の厚さ
に依存する) に高い磁気抵抗、低い飽和保磁力（低Ｈ
ｃ）および高い透過率を示す。すなわち、本発明では、
厚さ1.2 ｎｍのFeNi層と１ｎｍのAg層との交互層から成
る 200層の積層体を温度 290℃でアニーリングして得ら
れる軟質材料は保磁力Ｈｃが 0.5 Oe （約40Ａ／ｍ）と
低く、感度がＭＡ／ｍ当たりのα＝19と高く、周波数１
ＭＨｚ当たりの磁気透過率はμ＝1500と高い。
【００２２】図２は従来法および本発明の各種多層構造
の感度をアニーリング温度の関数で比較したものであ
る。各曲線はＭＡ／ｍ当たりのΔＲ／Ｒの変化をアニー
リング温度Ｔ（℃）の関数で表している。なお、感度は
室温に戻した後に測定したものである。曲線ａは厚さが
1.6ｎｍのFe19Ni81層と厚さが 1.3ｎｍのAg層とからな
る 200層の積層体の場合であり、曲線ｂは厚さが 1.2ｎ
ｍのFe19Ni81層と厚さが 1.1ｎｍのAg層とで構成される
200層の積層体の場合であり、曲線ｃは厚さが1.5 ｎｍ
のFe19Ni81と厚さが 0.9ｎｍのCu層とからなる 200層の
積層体の場合である（参考文献５参照）。
の感度をアニーリング温度の関数で比較したものであ
る。各曲線はＭＡ／ｍ当たりのΔＲ／Ｒの変化をアニー
リング温度Ｔ（℃）の関数で表している。なお、感度は
室温に戻した後に測定したものである。曲線ａは厚さが
1.6ｎｍのFe19Ni81層と厚さが 1.3ｎｍのAg層とからな
る 200層の積層体の場合であり、曲線ｂは厚さが 1.2ｎ
ｍのFe19Ni81層と厚さが 1.1ｎｍのAg層とで構成される
200層の積層体の場合であり、曲線ｃは厚さが1.5 ｎｍ
のFe19Ni81と厚さが 0.9ｎｍのCu層とからなる 200層の
積層体の場合である（参考文献５参照）。
【００２３】本発明の磁気構造の感度は、公知の構造と
は違って、一定の温度 (この温度は磁性層および非磁性
層の厚さの関数である) まではアニーリング温度と共に
上昇する。換言すれば、本発明では一定の温度までアニ
ーリングすることによって磁気構造の感度を向上させる
ことができる。
は違って、一定の温度 (この温度は磁性層および非磁性
層の厚さの関数である) まではアニーリング温度と共に
上昇する。換言すれば、本発明では一定の温度までアニ
ーリングすることによって磁気構造の感度を向上させる
ことができる。
【００２４】加熱アニーリングの影響は、各種積層体に
ついて温度を変えてアニーリングした場合の磁気抵抗比
ΔＲ／Ｒと飽和磁界の値Ｈｓとを示す下記〔表１〕から
も明らかである。〔表１〕から分かるように、公知の構
造の場合にはアニーリング温度の上昇に伴って磁気抵抗
は減少するが、本発明の構造ではアニーリング温度の上
昇に伴って磁気抵抗は増加する。さらに、公知構造では
アニーリング温度によって飽和磁界はほとんど変化しな
いが、本発明構造では減少するという利点がある。すな
わち、公知の多層構造とは反対に、FeNi／Agのみならず
FeNiCo／AgおよびNiCo／Ag構造がアニーリング後に向上
する高い性能を示す。
ついて温度を変えてアニーリングした場合の磁気抵抗比
ΔＲ／Ｒと飽和磁界の値Ｈｓとを示す下記〔表１〕から
も明らかである。〔表１〕から分かるように、公知の構
造の場合にはアニーリング温度の上昇に伴って磁気抵抗
は減少するが、本発明の構造ではアニーリング温度の上
昇に伴って磁気抵抗は増加する。さらに、公知構造では
アニーリング温度によって飽和磁界はほとんど変化しな
いが、本発明構造では減少するという利点がある。すな
わち、公知の多層構造とは反対に、FeNi／Agのみならず
FeNiCo／AgおよびNiCo／Ag構造がアニーリング後に向上
する高い性能を示す。
【００２５】こうした予測し得なかった結果は、実施例
１のFe19Ni81／Ag構造の温度20℃での磁気抵抗ＭＲの変
化を印加磁界の関数で表した図３からも明らかである。
図３の曲線ｇおよびｈは 250℃でアニーリングを行う前
と後での磁気抵抗ＭＲの変化を表している。曲線ｇとｈ
とを比較すると、アニーリングは磁気抵抗を増加させ、
抵抗率を減少させ、飽和磁界を減少させるということ、
しかも、ヒステリシスはゼロのままで直線性が維持され
るということが分かる。アニーリングにより性能が向上
するということから、Ag層とFeNi層とは混ざり合わない
ということを示している。NiCo／Ag構造およびFeNiCo／
Ag構造の場合も同様のことが言える。
１のFe19Ni81／Ag構造の温度20℃での磁気抵抗ＭＲの変
化を印加磁界の関数で表した図３からも明らかである。
図３の曲線ｇおよびｈは 250℃でアニーリングを行う前
と後での磁気抵抗ＭＲの変化を表している。曲線ｇとｈ
とを比較すると、アニーリングは磁気抵抗を増加させ、
抵抗率を減少させ、飽和磁界を減少させるということ、
しかも、ヒステリシスはゼロのままで直線性が維持され
るということが分かる。アニーリングにより性能が向上
するということから、Ag層とFeNi層とは混ざり合わない
ということを示している。NiCo／Ag構造およびFeNiCo／
Ag構造の場合も同様のことが言える。
【００２６】さらに、アニーリングによって多層構造の
磁気透過率が大幅に向上するということも分かった。す
なわち、 1.2ｎｍのFeNi層と、 1.1ｎｍのAg層とからな
る厚さ５μｍの構造の場合、堆積させただけの未処理の
材料の１ＭＨｚでの磁気透過率値μは50であるが、約 2
90℃でアニーリングすると、約40Ａ／Ｍ（＝0.5 Oe）の
弱い保磁性磁場での磁気透過率が1500以上になる。この
軟質磁気層の効果は磁束ガイドの製作および感度の高い
透過性の磁気抵抗として使用する場合に極めて重要であ
る。
磁気透過率が大幅に向上するということも分かった。す
なわち、 1.2ｎｍのFeNi層と、 1.1ｎｍのAg層とからな
る厚さ５μｍの構造の場合、堆積させただけの未処理の
材料の１ＭＨｚでの磁気透過率値μは50であるが、約 2
90℃でアニーリングすると、約40Ａ／Ｍ（＝0.5 Oe）の
弱い保磁性磁場での磁気透過率が1500以上になる。この
軟質磁気層の効果は磁束ガイドの製作および感度の高い
透過性の磁気抵抗として使用する場合に極めて重要であ
る。
【００２７】この結果は磁気透過率の変化を印加磁界の
周波数Ｆ（ＭＨｚ）の関数で表した図４から確認するこ
とができる。図４の曲線ｉおよびｊはアニーリングの前
と後とで得られた磁気透過率を示している。この場合の
構造は図３の場合と同じ層構成を採用した。磁気透過率
を強くすると感知された磁束が増加するので、磁気抵抗
性変換器の感度を向上させることができる。公知の多層
構造と比べたFeNi／Ag、FeNiCo／AgまたはNiCo／Agの構
造の特性は全く予測は不可能であり、これらの構造はこ
れまでに試みられたこととない。驚くべきことに、本発
明の磁気構造では、最適化をしていない磁気抵抗変換器
ーで得られる信号のゲインは公知の構造で得られるもの
よりファクターが10以上高くなる。
周波数Ｆ（ＭＨｚ）の関数で表した図４から確認するこ
とができる。図４の曲線ｉおよびｊはアニーリングの前
と後とで得られた磁気透過率を示している。この場合の
構造は図３の場合と同じ層構成を採用した。磁気透過率
を強くすると感知された磁束が増加するので、磁気抵抗
性変換器の感度を向上させることができる。公知の多層
構造と比べたFeNi／Ag、FeNiCo／AgまたはNiCo／Agの構
造の特性は全く予測は不可能であり、これらの構造はこ
れまでに試みられたこととない。驚くべきことに、本発
明の磁気構造では、最適化をしていない磁気抵抗変換器
ーで得られる信号のゲインは公知の構造で得られるもの
よりファクターが10以上高くなる。
【００２８】
【実施例】磁気ディスクに磁区の形で記憶されている情
報を読み取るためのFeNi／Ag磁気抵抗変換器を作った。
この磁気抵抗変換器は長さ１mm、幅７μｍ、厚さ0.5 μ
ｍである。FeNi層は厚さ 1.2ｎｍのFe19Ni81層であり、
Ag層の厚さは 1.1ｎｍにした。磁場ゼロでのこの変換器
の抵抗は73オームであり、全磁気抵抗（Ｈ＝０からＨ＝
Ｈｓまで) は10％であった。基板はシリコンにした。誘
導磁気ヘッドを用いて幅 1.2 mm の磁気トラックを予め
磁気ディスクに形成した。磁気ディスクの特性は以下の
通り： Ｍｒδ： 560ガウスｘμｍ（45ｋＡ）（ここで、Ｍｒは
残留磁化であり、δは磁気フィルムの厚さである） Ｈｃ ： 800 Oe （63Ａ／ｍ） 磁区の幅：50μｍ 磁気ディスク回転速度： 0.2ｍ／秒
報を読み取るためのFeNi／Ag磁気抵抗変換器を作った。
この磁気抵抗変換器は長さ１mm、幅７μｍ、厚さ0.5 μ
ｍである。FeNi層は厚さ 1.2ｎｍのFe19Ni81層であり、
Ag層の厚さは 1.1ｎｍにした。磁場ゼロでのこの変換器
の抵抗は73オームであり、全磁気抵抗（Ｈ＝０からＨ＝
Ｈｓまで) は10％であった。基板はシリコンにした。誘
導磁気ヘッドを用いて幅 1.2 mm の磁気トラックを予め
磁気ディスクに形成した。磁気ディスクの特性は以下の
通り： Ｍｒδ： 560ガウスｘμｍ（45ｋＡ）（ここで、Ｍｒは
残留磁化であり、δは磁気フィルムの厚さである） Ｈｃ ： 800 Oe （63Ａ／ｍ） 磁区の幅：50μｍ 磁気ディスク回転速度： 0.2ｍ／秒
【００２９】以上の条件下で、上記磁気抵抗変換器に35
ミリアンペアの電流 (電流密度106Ａ／cm2)を印加して
２つのピーク間が80ミリボルトの信号を得た。
ミリアンペアの電流 (電流密度106Ａ／cm2)を印加して
２つのピーク間が80ミリボルトの信号を得た。
【００３０】また、抵抗変換器と同じ磁気構造を用いて
磁束ガイドを作った。その飽和磁化は 100〜300 ＫＡ／
ｍで、透過率は周波数１ＭＨｚで約1000、磁気ヒステリ
シスは１Oe（79Ａ／ｍ）以下であった。従って、同一蒸
着室で同じターゲットからの陰極スパッタリングによっ
て磁気抵抗変換器と、この磁気抵抗変換器に磁界線を収
束させた磁束ガイドとを製造することができる。
磁束ガイドを作った。その飽和磁化は 100〜300 ＫＡ／
ｍで、透過率は周波数１ＭＨｚで約1000、磁気ヒステリ
シスは１Oe（79Ａ／ｍ）以下であった。従って、同一蒸
着室で同じターゲットからの陰極スパッタリングによっ
て磁気抵抗変換器と、この磁気抵抗変換器に磁界線を収
束させた磁束ガイドとを製造することができる。
【００３１】
【表１】
【図１】 本発明の多層構造の概念的な縦断面図。
【図２】 公知の多層構造および本発明の多層構造のＭ
Ａ／ｍ当たりの感度ΔＲ／Ｒの変化を温度Ｔ（℃）の関
数で表したグラフ。
Ａ／ｍ当たりの感度ΔＲ／Ｒの変化を温度Ｔ（℃）の関
数で表したグラフ。
【図３】 本発明構造のアニーリング前および後での磁
気抵抗の変化を印加磁界Ｈ（ｋＡ／ｍ）の関数で表した
グラフ。
気抵抗の変化を印加磁界Ｈ（ｋＡ／ｍ）の関数で表した
グラフ。
【図４】 本発明構造のアニーリング前および後での磁
気透過率μの変化を印加磁気周波数Ｆ（ＭＨｚ）の関数
で表したグラフ。
気透過率μの変化を印加磁気周波数Ｆ（ＭＨｚ）の関数
で表したグラフ。
２ 多層磁気構造 ４ 基板 ６ 非磁性層 ８ 磁性
層 10 積層体 12 結合
層
層 10 積層体 12 結合
層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ ジェラール フランス国 38330 サン イズミエール シュマン ドュ ベルコール 293 (72)発明者 ジャン ムーショ フランス国 38000 グルノーブル リュ サンローラン 42
Claims (15)
- 【請求項１】 磁性層間に反強磁性結合が存在するよう
な厚さの非磁性金属材料の層(6) によって互いに隔てら
れた磁性材料の層(8) の積層体(10)によって形成された
金属の多層磁気構造において、 磁性材料がFeNi、FeNiCoおよびNiCoよりなる群の中から
選択される合金であり且つ非磁性材料が銀であることを
特徴とする多層磁気構造。 - 【請求項２】 磁性材料(8) がFeNiである請求項１に記
載の構造。 - 【請求項３】 磁性材料(8) が原子比で50〜99％のNi
と、１〜50％のFeとを含む請求項１または２に記載の構
造。 - 【請求項４】 磁性材料(8) が原子比で81％のNiを含む
FeNiである請求項１に記載の構造。 - 【請求項５】 磁性層(8) の厚さが 0.5〜５ｎｍである
請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造。 - 【請求項６】 非磁性層(6) の厚さが 0.5〜５ｎｍであ
る請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造。 - 【請求項７】 基板(4) が単結晶または多結晶性シリコ
ン、ガリウムヒ素、ガラス、プラスティック、ポリマー
または電気絶縁体で被覆された金属から成る群の中から
選択される材料で作られているする請求項１〜８のいず
れか一項に記載の構造。 - 【請求項８】 磁性層間に反強磁性結合が存在するよう
な厚さの非磁性金属材料の層(6) によって互いに隔てら
れた磁性材料の層(8) の積層体(10)を有する金属の多層
磁気構造の製造方法において、 金属蒸気を室温以下の温度で基板(4) 上で凝縮させるこ
とによって磁性層(8)と非磁性層(6) とを堆積させ、蒸
気磁性材料がFeNi、FeNiCoおよびNiCoより成る群の中か
ら選択される合金を使用し、非磁性材料として銀を使用
することを特徴とする方法。 - 【請求項９】 凝縮によって金属蒸気を堆積させる方法
が陰イオンスパッタリングである請求項８に記載の方
法。 - 【請求項１０】 −196 ℃から−50℃の温度で堆積させ
る請求項８または９に記載の方法。 - 【請求項１１】 −196 ℃から−150 ℃の温度で堆積さ
せる請求項10に記載の方法。 - 【請求項１２】 基板上に予め堆積された磁性または非
磁性の結合層(12)上に積層体(10)を形成する請求項８〜
11のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１３】 積層体を温度 150〜300 ℃でアニーリ
ングする請求項８〜12のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１４】 磁性層間に反強磁性結合が存在するよ
うな厚さの非磁性金属材料の層(6) によって互いに隔て
られた磁性材料の層(8) の積層体(10)を有する磁気抵抗
効果多層変換器において、 磁性材料がFeNi、FeNiCoおよびNiCoよりなる群の中から
選択される合金であり且つ非磁性材料が銀であることを
特徴とする変換器。 - 【請求項１５】 磁性材料が原子比で少なくとも50％の
Niを含むFeNiである請求項14に記載の変換器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9214557 | 1992-12-03 | ||
| FR9214557A FR2698965B1 (fr) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | Structure et capteur magnétiques multicouches à forte magnétorésistance et procédé de fabrication de la structure. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06215940A true JPH06215940A (ja) | 1994-08-05 |
| JP3756204B2 JP3756204B2 (ja) | 2006-03-15 |
Family
ID=9436181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33947193A Expired - Fee Related JP3756204B2 (ja) | 1992-12-03 | 1993-12-03 | 高磁気抵抗の多層磁気構造および変換器と、その製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6165329A (ja) |
| EP (1) | EP0600794B1 (ja) |
| JP (1) | JP3756204B2 (ja) |
| DE (1) | DE69326671T2 (ja) |
| FR (1) | FR2698965B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158112A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-05-31 | Memscap | 微小インダクタや微小変圧器といったタイプの微小素子 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2698965B1 (fr) * | 1992-12-03 | 1995-01-06 | Commissariat Energie Atomique | Structure et capteur magnétiques multicouches à forte magnétorésistance et procédé de fabrication de la structure. |
| JPH0845034A (ja) * | 1994-07-29 | 1996-02-16 | Sony Corp | 磁気抵抗型磁気ヘッド及び記録・再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法 |
| FR2729790A1 (fr) * | 1995-01-24 | 1996-07-26 | Commissariat Energie Atomique | Magnetoresistance geante, procede de fabrication et application a un capteur magnetique |
| DE19507303A1 (de) * | 1995-03-02 | 1996-09-05 | Siemens Ag | Sensoreinrichtung mit einer Brückenschaltung von magnetoresistiven Sensorelementen |
| FR2742571B1 (fr) * | 1995-12-15 | 1998-01-16 | Commissariat Energie Atomique | Structure et capteur multicouches et procede de realisation |
| JP2924785B2 (ja) * | 1996-04-25 | 1999-07-26 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果素子薄膜及びその製造方法 |
| DE19820770A1 (de) * | 1998-05-08 | 1999-11-11 | Max Planck Gesellschaft | Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung eines Substrats oder eines Gegenstandes sowie Gegenstand mit einer nach dem Verfahren hergestellten Beschichtung |
| WO2005064357A2 (en) * | 2003-12-23 | 2005-07-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Flux guides for magnetic field sensors and memories |
| CN100587993C (zh) * | 2006-12-26 | 2010-02-03 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 巨磁阻磁传感器及其制备方法 |
| CN110607503B (zh) * | 2019-10-18 | 2021-11-05 | 西南应用磁学研究所 | 一种高频磁芯用软磁复合膜及其制备方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3820475C1 (ja) * | 1988-06-16 | 1989-12-21 | Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De | |
| FR2648942B1 (fr) * | 1989-06-27 | 1995-08-11 | Thomson Csf | Capteur a effet magnetoresistif |
| DE4027226A1 (de) * | 1990-02-13 | 1991-08-14 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Magnetfeldsensor mit ferromagnetischer, duenner schicht |
| MY108176A (en) * | 1991-02-08 | 1996-08-30 | Hitachi Global Storage Tech Netherlands B V | Magnetoresistive sensor based on oscillations in the magnetoresistance |
| US5277991A (en) * | 1991-03-08 | 1994-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive materials |
| JPH05183212A (ja) * | 1991-07-30 | 1993-07-23 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子 |
| FR2698965B1 (fr) * | 1992-12-03 | 1995-01-06 | Commissariat Energie Atomique | Structure et capteur magnétiques multicouches à forte magnétorésistance et procédé de fabrication de la structure. |
| JPH08279117A (ja) * | 1995-04-03 | 1996-10-22 | Alps Electric Co Ltd | 巨大磁気抵抗効果材料膜およびその製造方法とそれを用いた磁気ヘッド |
| JP3276264B2 (ja) * | 1995-05-26 | 2002-04-22 | アルプス電気株式会社 | 磁気抵抗効果多層膜およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-12-03 FR FR9214557A patent/FR2698965B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-12-01 DE DE69326671T patent/DE69326671T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-01 EP EP93402914A patent/EP0600794B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-03 JP JP33947193A patent/JP3756204B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-27 US US09/322,080 patent/US6165329A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158112A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-05-31 | Memscap | 微小インダクタや微小変圧器といったタイプの微小素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69326671T2 (de) | 2000-05-31 |
| FR2698965A1 (fr) | 1994-06-10 |
| EP0600794B1 (fr) | 1999-10-06 |
| JP3756204B2 (ja) | 2006-03-15 |
| EP0600794A1 (fr) | 1994-06-08 |
| US6165329A (en) | 2000-12-26 |
| DE69326671D1 (de) | 1999-11-11 |
| FR2698965B1 (fr) | 1995-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6292336B1 (en) | Giant magnetoresistive (GMR) sensor element with enhanced magnetoresistive (MR) coefficient | |
| JP2778626B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びに磁気抵抗効果素子 | |
| KR100261385B1 (ko) | 반평행 구속층과 개선된 바이어스층을 갖는 스핀 밸브 자기저항 센서와 그 센서를 이용한 자기 기록 시스템 | |
| CN1180400C (zh) | 磁盘记录系统和双磁电阻读传感器 | |
| 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 | |
| US7046490B1 (en) | Spin valve magnetoresistance sensor and thin film magnetic head | |
| EP0432890B1 (en) | Magnetoresistive sensor | |
| JP3137580B2 (ja) | 磁性多層膜、磁気抵抗効果素子および磁気変換素子 | |
| JP2000048327A (ja) | 薄膜磁気ヘッド | |
| JPH04247607A (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
| JPH06220609A (ja) | 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びにそれを用いた磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド | |
| JPH05347013A (ja) | 磁気記録再生装置 | |
| JPH05266436A (ja) | 磁気抵抗センサ | |
| US6083632A (en) | Magnetoresistive effect film and method of manufacture thereof | |
| JP3756204B2 (ja) | 高磁気抵抗の多層磁気構造および変換器と、その製造方法 | |
| JP3421281B2 (ja) | 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法 | |
| US6215631B1 (en) | Magnetoresistive effect film and manufacturing method therefor | |
| JP2961914B2 (ja) | 磁気抵抗効果材料およびその製造方法 | |
| US6055135A (en) | Exchange coupling thin film and magnetoresistive element comprising the same | |
| JPH09205234A (ja) | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果センサ | |
| JP3247535B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
| JPH1154325A (ja) | 軟磁性膜及びこの軟磁性膜を用いたｍｒ／インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド | |
| JP3219329B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
| US6590751B1 (en) | Anisotropic magnetoresistive (MR) sensor element with enhanced magnetoresistive (MR) coefficient | |
| JP2830513B2 (ja) | 磁気抵抗効果材料およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040225 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040301 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040727 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20041027 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20041112 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050329 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20050629 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20050722 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050928 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051024 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051025 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051121 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051221 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100106 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110106 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120106 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |