JPH06283367A - 高い磁気抵抗効果を有する構造の製造方法 - Google Patents
高い磁気抵抗効果を有する構造の製造方法Info
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- JPH06283367A JPH06283367A JP5261932A JP26193293A JPH06283367A JP H06283367 A JPH06283367 A JP H06283367A JP 5261932 A JP5261932 A JP 5261932A JP 26193293 A JP26193293 A JP 26193293A JP H06283367 A JPH06283367 A JP H06283367A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 物質系Ｃｕ−Ｃｏをベースとし高い磁気抵抗
効果を有する構造の製造方法を、比較的簡単な方法で特
に８％以上の高い磁気抵抗効果を有する特に層状又は帯
状の構造が得られるように、またこの特性の良好な再現
性が保証されるように改善する。 【構成】 まずＣｏを過飽和にさせたＣｕ混晶を含む合
金から成る構造の中間製品が急速凝固技術により形成さ
れ、続いてこの中間製品が所定の熱処理によりＣｕマト
リックス中にＣｏから成るか又はこれを含む析出物を含
有する所望の構造の最終製品へ転換される。
効果を有する構造の製造方法を、比較的簡単な方法で特
に８％以上の高い磁気抵抗効果を有する特に層状又は帯
状の構造が得られるように、またこの特性の良好な再現
性が保証されるように改善する。 【構成】 まずＣｏを過飽和にさせたＣｕ混晶を含む合
金から成る構造の中間製品が急速凝固技術により形成さ
れ、続いてこの中間製品が所定の熱処理によりＣｕマト
リックス中にＣｏから成るか又はこれを含む析出物を含
有する所望の構造の最終製品へ転換される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、物質系Ｃｕ−Ｃｏを
ベースとし高い磁気抵抗効果を有する構造の製造方法に
関する。この種の方法は「アプライド フィジックス
レターズ（Appl. Phys. Lett. ）」、第５８巻、第２３
号、１９９１年６月１０日、第２７１０〜２７１２ペー
ジに記載されている。この発明は更にこの種の構造の用
途に関する。
ベースとし高い磁気抵抗効果を有する構造の製造方法に
関する。この種の方法は「アプライド フィジックス
レターズ（Appl. Phys. Lett. ）」、第５８巻、第２３
号、１９９１年６月１０日、第２７１０〜２７１２ペー
ジに記載されている。この発明は更にこの種の構造の用
途に関する。
【０００２】
【従来の技術】強磁性遷移金属の薄膜を備える磁気抵抗
センサの一般的構造及び作動方式は、例えば文献「セン
サーズ（Sensors ）」、第５巻、１９８９年、第３４１
〜３８０ページに詳述されている。しかしながらそこに
公開された例えば特殊なＮｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ）
又は特殊なＮｉ−Ｃｏ合金から成るほぼ磁気ひずみの無
い層は、約２〜３％の比較的小さい磁気抵抗効果Ｍr し
か示さない。ここで値Ｍr は一般に次式のように定義さ
れる。 Ｍr ＝｜Ｒ（０）−Ｒ（Ｂ）｜／Ｒ（０） ここでＲ（Ｂ）は磁束密度Ｂを有する外部磁界中の構造
のオーム抵抗であり、Ｒ（０）は磁界の無い場合の同様
の抵抗である。
センサの一般的構造及び作動方式は、例えば文献「セン
サーズ（Sensors ）」、第５巻、１９８９年、第３４１
〜３８０ページに詳述されている。しかしながらそこに
公開された例えば特殊なＮｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ）
又は特殊なＮｉ−Ｃｏ合金から成るほぼ磁気ひずみの無
い層は、約２〜３％の比較的小さい磁気抵抗効果Ｍr し
か示さない。ここで値Ｍr は一般に次式のように定義さ
れる。 Ｍr ＝｜Ｒ（０）−Ｒ（Ｂ）｜／Ｒ（０） ここでＲ（Ｂ）は磁束密度Ｂを有する外部磁界中の構造
のオーム抵抗であり、Ｒ（０）は磁界の無い場合の同様
の抵抗である。
【０００３】センサのＳＮ比を改善しこのセンサの使用
範囲を拡大できるようにするために、磁気抵抗効果の向
上に関心が持たれている。磁気抵抗効果の向上はＣｏ／
Ｃｕ、Ｃｏ／Ｃｒ及びＦｅ／Ｃｒのような二、三の多重
層系において確認されている（例えば「フィジックス
レビュー レターズ（Phys. Rev. Lett.）」第６４巻、
第１９号、１９９０年５月７日、第２３０４〜２３０７
ページ参照）。この場合の出発点は、非磁性中間層が交
換結合（交換・相互作用）をもたらし、この作用が中間
層の厚さに関係するということにある（「磁気及び磁性
材料についての第３５回会議（35th Annual Conference
on Magnetism and Magnetic Materials）」サンディエ
ゴ、アメリカ合衆国、１９９０年１０月２９日〜１１月
１日の寄稿論文Ｂ．Ｃ．０７参照）。この交換結合によ
り多重層系の（強磁性−反強磁性の）磁気特性が決ま
る。
範囲を拡大できるようにするために、磁気抵抗効果の向
上に関心が持たれている。磁気抵抗効果の向上はＣｏ／
Ｃｕ、Ｃｏ／Ｃｒ及びＦｅ／Ｃｒのような二、三の多重
層系において確認されている（例えば「フィジックス
レビュー レターズ（Phys. Rev. Lett.）」第６４巻、
第１９号、１９９０年５月７日、第２３０４〜２３０７
ページ参照）。この場合の出発点は、非磁性中間層が交
換結合（交換・相互作用）をもたらし、この作用が中間
層の厚さに関係するということにある（「磁気及び磁性
材料についての第３５回会議（35th Annual Conference
on Magnetism and Magnetic Materials）」サンディエ
ゴ、アメリカ合衆国、１９９０年１０月２９日〜１１月
１日の寄稿論文Ｂ．Ｃ．０７参照）。この交換結合によ
り多重層系の（強磁性−反強磁性の）磁気特性が決ま
る。
【０００４】それゆえ上下に重なり合い非磁性層により
分離された強磁性の個々の層の分極の方向が種々異なる
多重層系は、高められた磁気抵抗効果を引き起こすこと
ができる。積層されたＣｕ−Ｃｏ薄膜構造に対して室温
でＭr ＝４０％にまで達することができる（頭記の文献
「アプライド フィジックス レターズ（Appl. Phys.
Lett. ）」第５８巻参照）この効果は、それゆえ「巨大
磁気抵抗効果」と呼ばれる（「フィジックス レビュー
レターズ（Phys. Rev. Lett.）」第６１巻、第２１
号、１９８８年１１月２１日、第２４７２〜２４７５ペ
ージ参照）。
分離された強磁性の個々の層の分極の方向が種々異なる
多重層系は、高められた磁気抵抗効果を引き起こすこと
ができる。積層されたＣｕ−Ｃｏ薄膜構造に対して室温
でＭr ＝４０％にまで達することができる（頭記の文献
「アプライド フィジックス レターズ（Appl. Phys.
Lett. ）」第５８巻参照）この効果は、それゆえ「巨大
磁気抵抗効果」と呼ばれる（「フィジックス レビュー
レターズ（Phys. Rev. Lett.）」第６１巻、第２１
号、１９８８年１１月２１日、第２４７２〜２４７５ペ
ージ参照）。
【０００５】しかしながらこの効果が多重層系に制限さ
れていること及びナノメータ領域における磁性層又は非
磁性層の非常に小さい厚さに著しく依存していることに
よりプロセス技術に高い要求が課せられ、使用範囲は薄
層構造に制限される。更に多重層系のための支持体とし
て適当な基板が必要である。
れていること及びナノメータ領域における磁性層又は非
磁性層の非常に小さい厚さに著しく依存していることに
よりプロセス技術に高い要求が課せられ、使用範囲は薄
層構造に制限される。更に多重層系のための支持体とし
て適当な基板が必要である。
【０００６】更に磁気抵抗効果が顆粒状の系でも発生し
得るという研究が知られている（「フィジックス レビ
ュー レターズ（Phys. Rev. Lett.）」第６８巻、第２
５号、１９２２年、第３７４５〜３７５２ページ参
照）。この公知の方法の場合にはＣｕ−Ｃｏ合金層が元
素の同時スパッタリングにより製造され、続く熱処理に
より微結晶の磁性のＣｏ析出物が非磁性のＣｕマトリッ
クス中に作られる。しかしこの薄膜中で測定できる磁気
抵抗効果Ｍr は室温で最大７％にすぎない。
得るという研究が知られている（「フィジックス レビ
ュー レターズ（Phys. Rev. Lett.）」第６８巻、第２
５号、１９２２年、第３７４５〜３７５２ページ参
照）。この公知の方法の場合にはＣｕ−Ｃｏ合金層が元
素の同時スパッタリングにより製造され、続く熱処理に
より微結晶の磁性のＣｏ析出物が非磁性のＣｕマトリッ
クス中に作られる。しかしこの薄膜中で測定できる磁気
抵抗効果Ｍr は室温で最大７％にすぎない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、比
較的簡単な方法で特に８％以上の高い磁気抵抗効果を有
する特に層状又は帯状の構造が得られるとともに、この
特性の良好な再現性が保証されるように、冒頭に述べた
方法を改良することにある。
較的簡単な方法で特に８％以上の高い磁気抵抗効果を有
する特に層状又は帯状の構造が得られるとともに、この
特性の良好な再現性が保証されるように、冒頭に述べた
方法を改良することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき、まずＣｏを過飽和にさせたＣｕ混晶を含む合金か
ら成る構造の中間製品が急速凝固技術により形成され、
続いてこの中間製品が所定の熱処理によりＣｕマトリッ
クス中にＣｏから成るか又はこれを含む析出物を含有す
る所望の構造の最終製品へ転換されることにより解決さ
れる。この発明により得られる構造は唯一の層を備える
単層構造をも含むものとする。
づき、まずＣｏを過飽和にさせたＣｕ混晶を含む合金か
ら成る構造の中間製品が急速凝固技術により形成され、
続いてこの中間製品が所定の熱処理によりＣｕマトリッ
クス中にＣｏから成るか又はこれを含む析出物を含有す
る所望の構造の最終製品へ転換されることにより解決さ
れる。この発明により得られる構造は唯一の層を備える
単層構造をも含むものとする。
【０００９】従ってこの発明に基づく方法は主として第
１の工程として過飽和のＣｕ混晶を製造し、この混晶か
ら所定の熱処理によりＣｕマトリックス中に細かく分散
したＣｏ析出物又はＣｏ含有析出物が形成される。Ｃｕ
中のＣｏの平衡溶解度は１１１０°Ｃで最大５．６原子
％である。この発明に基づく方法で可能な高い過飽和
は、従来には例えば機械的合金化又はスパッタリング又
は蒸着すなわち気相からの凝縮のように低い処理温度に
制限された方法によってしか達成されなかった。この理
由はＣｕ及びＣｏが正の混合熱を有する系を形成し、す
なわち溶湯中で既に分離する傾向を示したからである。
１の工程として過飽和のＣｕ混晶を製造し、この混晶か
ら所定の熱処理によりＣｕマトリックス中に細かく分散
したＣｏ析出物又はＣｏ含有析出物が形成される。Ｃｕ
中のＣｏの平衡溶解度は１１１０°Ｃで最大５．６原子
％である。この発明に基づく方法で可能な高い過飽和
は、従来には例えば機械的合金化又はスパッタリング又
は蒸着すなわち気相からの凝縮のように低い処理温度に
制限された方法によってしか達成されなかった。この理
由はＣｕ及びＣｏが正の混合熱を有する系を形成し、す
なわち溶湯中で既に分離する傾向を示したからである。
【００１０】この発明に基づく方法は、物質系Ｃｕ−Ｃ
ｏの正の混合熱に関連するこの問題にもかかわらず、溶
湯からの急速凝固を介して最終製品の比較的高い磁気抵
抗効果のための前提であるＣｏ過飽和を調節できるとい
う知見に基づいている。この発明に基づく方法により得
られる長所は特に、自立性かつ延性であり特にセンサと
しての用途のためにコイル又はほかの形状に容易に巻き
付けることができる望ましくは帯状の最終製品を、急速
凝固技術により比較的容易な方法で得ることができると
いうことにある。
ｏの正の混合熱に関連するこの問題にもかかわらず、溶
湯からの急速凝固を介して最終製品の比較的高い磁気抵
抗効果のための前提であるＣｏ過飽和を調節できるとい
う知見に基づいている。この発明に基づく方法により得
られる長所は特に、自立性かつ延性であり特にセンサと
しての用途のためにコイル又はほかの形状に容易に巻き
付けることができる望ましくは帯状の最終製品を、急速
凝固技術により比較的容易な方法で得ることができると
いうことにある。
【００１１】この発明に基づく方法は二元物質系Ｃｕ−
Ｃｏだけに制限されない。それどころかＣｕ−Ｃｏ物質
系に中間製品の形成のために少なくとも一つの元素から
成る成分Ｘを、物質系Ｃｕ−Ｃｏ−Ｘ中のＸの割合が最
大で１０原子％となるような量だけ添加すると有利であ
る。その際成分Ｘの少なくとも一つの元素は、２１ない
し３０の原子番号を有する鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）などのような３ｄ元素（３ｄ電子配置を有する元
素）の群から、又はホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウ
ム（Ｔｌ）のような周期表の第３の主属から選択すべき
である。熱処理はＣｕマトリックス中でＣｏ析出物が少
なくとも部分的に少なくとも一つの化合物Ｃｏ−Ｘとし
て結合されるように実施すべきである。従って例えば二
元物質系Ｃｕ−ＣｏへのＦｅ又はＢの添加により、磁気
抵抗効果の著しい低減が観察されることなく、中間製品
の製造特に形状付与が二元系に比べて容易となる。Ｃｏ
析出物の発生のための最適な熱処理はここでは一般に二
元系に比べて幾分低い温度で実施すべきである。その際
Ｆｅ又はＢとＣｕとの金属間結合の形成は生じない。
Ｃｏだけに制限されない。それどころかＣｕ−Ｃｏ物質
系に中間製品の形成のために少なくとも一つの元素から
成る成分Ｘを、物質系Ｃｕ−Ｃｏ−Ｘ中のＸの割合が最
大で１０原子％となるような量だけ添加すると有利であ
る。その際成分Ｘの少なくとも一つの元素は、２１ない
し３０の原子番号を有する鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）などのような３ｄ元素（３ｄ電子配置を有する元
素）の群から、又はホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウ
ム（Ｔｌ）のような周期表の第３の主属から選択すべき
である。熱処理はＣｕマトリックス中でＣｏ析出物が少
なくとも部分的に少なくとも一つの化合物Ｃｏ−Ｘとし
て結合されるように実施すべきである。従って例えば二
元物質系Ｃｕ−ＣｏへのＦｅ又はＢの添加により、磁気
抵抗効果の著しい低減が観察されることなく、中間製品
の製造特に形状付与が二元系に比べて容易となる。Ｃｏ
析出物の発生のための最適な熱処理はここでは一般に二
元系に比べて幾分低い温度で実施すべきである。その際
Ｆｅ又はＢとＣｕとの金属間結合の形成は生じない。
【００１２】
【実施例】次にこの発明に基づく構造の複数の実施例の
特性を示す線図により、この発明を詳細に説明する。
特性を示す線図により、この発明を詳細に説明する。
【００１３】この発明に基づく方法によれば、例えば層
状又は帯状のデバイスのような一般に細長い薄い物体が
製造できる。このデバイスは自立形とすることができそ
れゆえに特にセンサとしての用途に適している。このデ
バイスは第１の実施例によれば二元物質系Ｃｕ−Ｃｏか
ら選び出すものとする。従ってその構造はこの発明に基
づきＣｏにより過飽和にされたＣｕ混晶を有するＣｕ
1-x Ｃｏx 合金から製造される。このために指数ｘに対
して、０．０１＜ｘ＜０．７、望ましくは０．０２≦ｘ
≦０．６、特に０．０５≦ｘ≦０．２５が成立しなけれ
ばならない。一般に両成分の割合に対する限界は±５原
子％まで表示値から外れた値を含めるべきである。更に
表示された組成はそれぞれ不純物元素当たり０．２原子
％以下のごく僅かな不純物を含むことができる。
状又は帯状のデバイスのような一般に細長い薄い物体が
製造できる。このデバイスは自立形とすることができそ
れゆえに特にセンサとしての用途に適している。このデ
バイスは第１の実施例によれば二元物質系Ｃｕ−Ｃｏか
ら選び出すものとする。従ってその構造はこの発明に基
づきＣｏにより過飽和にされたＣｕ混晶を有するＣｕ
1-x Ｃｏx 合金から製造される。このために指数ｘに対
して、０．０１＜ｘ＜０．７、望ましくは０．０２≦ｘ
≦０．６、特に０．０５≦ｘ≦０．２５が成立しなけれ
ばならない。一般に両成分の割合に対する限界は±５原
子％まで表示値から外れた値を含めるべきである。更に
表示された組成はそれぞれ不純物元素当たり０．２原子
％以下のごく僅かな不純物を含むことができる。
【００１４】相応のＣｕーＣｏ合金はこの発明に基づく
方法の第１の工程に従い急速凝固技術を用いて製造され
る。このためにまず十分な純度を有する材料の出発成分
が精製されたＡｒ雰囲気のもとに溶かして中間合金にさ
れる。その際例えば成分の圧縮成形された混合粉末を出
発材料とする。個々の成分の割合は中間合金が少なくと
もほぼ所望の材料の組成を有するように選択される。溶
融のために特に熱分解ＢＮ又はＡｌ2 Ｏ3 るつぼを用い
ることができる。アーク炉中での溶融もまた可能であ
る。そして出発成分からそのようにして得られた中間合
金がそれ自体は公知の急速凝固技術により微結晶の中間
製品へ転換される。急速凝固技術として例えば、このた
めに適した基板上の薄層の形成のための特殊なスパッタ
リング技術又は溶射技術、あるいは特殊な噴射技術又は
霧化技術による金属粉末の製造が行われる。特にいわゆ
る「溶融紡糸法」、すなわち特にアモルファス合金の製
造のために一般に知られている急速凝固法が適している
（例えば「ツァイトシュリフト フュール メタルクン
デ（Zeitschrift fuer Metallkunde）」、第６９巻、第
４号、１９７８年、第２１２〜２２０ページ、又は「フ
ィジカリッシェ ブレッテル（Physikalische Blaette
r）」、第３４巻、１９７８年、第５７３〜５８４ペー
ジ参照）。それに応じて例えばＡｒのような保護ガス又
は真空のもとに、中間合金が例えば石英又はＢＮるつぼ
中で高周波により１３００°Ｃないし１６００°Ｃ特に
１４５０°Ｃないし１５５０°Ｃの温度で溶融される。
そして溶湯が例えば０．５ｍｍのノズル直径を有するノ
ズル及び例えば０．２５ｂａｒの圧力により、急冷のた
めにこれに適した回転体特に銅ホイールの例えば５ｃｍ
幅の周囲上に噴射される。その際ホイールは要求される
過飽和のＣｕ混晶が得られるような、すなわちＣｕ中で
のＣｏの溶解度の熱力学的平衡に比べて拡大された範囲
内で作業できるような回転速度により回転すべきであ
る。この準安定の溶解度拡大は例えば、Ｘ線回折実験で
のＣｕのブラッグ反射の特徴的移動において知られてい
る。この溶解度拡大を達成するために、ホイール外周上
の比較的高い表面速度ｖs を保証しなければならない。
一般に１０ｍ／ｓないし８０ｍ／ｓ特に４０ｍ／ｓない
し６０ｍ／ｓの速度ｖs が必要である。これにより比較
的延性の中間製品の帯状片が得られる。その際過飽和の
程度は特にホイールの周速、溶湯の圧力及び温度に関係
する。
方法の第１の工程に従い急速凝固技術を用いて製造され
る。このためにまず十分な純度を有する材料の出発成分
が精製されたＡｒ雰囲気のもとに溶かして中間合金にさ
れる。その際例えば成分の圧縮成形された混合粉末を出
発材料とする。個々の成分の割合は中間合金が少なくと
もほぼ所望の材料の組成を有するように選択される。溶
融のために特に熱分解ＢＮ又はＡｌ2 Ｏ3 るつぼを用い
ることができる。アーク炉中での溶融もまた可能であ
る。そして出発成分からそのようにして得られた中間合
金がそれ自体は公知の急速凝固技術により微結晶の中間
製品へ転換される。急速凝固技術として例えば、このた
めに適した基板上の薄層の形成のための特殊なスパッタ
リング技術又は溶射技術、あるいは特殊な噴射技術又は
霧化技術による金属粉末の製造が行われる。特にいわゆ
る「溶融紡糸法」、すなわち特にアモルファス合金の製
造のために一般に知られている急速凝固法が適している
（例えば「ツァイトシュリフト フュール メタルクン
デ（Zeitschrift fuer Metallkunde）」、第６９巻、第
４号、１９７８年、第２１２〜２２０ページ、又は「フ
ィジカリッシェ ブレッテル（Physikalische Blaette
r）」、第３４巻、１９７８年、第５７３〜５８４ペー
ジ参照）。それに応じて例えばＡｒのような保護ガス又
は真空のもとに、中間合金が例えば石英又はＢＮるつぼ
中で高周波により１３００°Ｃないし１６００°Ｃ特に
１４５０°Ｃないし１５５０°Ｃの温度で溶融される。
そして溶湯が例えば０．５ｍｍのノズル直径を有するノ
ズル及び例えば０．２５ｂａｒの圧力により、急冷のた
めにこれに適した回転体特に銅ホイールの例えば５ｃｍ
幅の周囲上に噴射される。その際ホイールは要求される
過飽和のＣｕ混晶が得られるような、すなわちＣｕ中で
のＣｏの溶解度の熱力学的平衡に比べて拡大された範囲
内で作業できるような回転速度により回転すべきであ
る。この準安定の溶解度拡大は例えば、Ｘ線回折実験で
のＣｕのブラッグ反射の特徴的移動において知られてい
る。この溶解度拡大を達成するために、ホイール外周上
の比較的高い表面速度ｖs を保証しなければならない。
一般に１０ｍ／ｓないし８０ｍ／ｓ特に４０ｍ／ｓない
し６０ｍ／ｓの速度ｖs が必要である。これにより比較
的延性の中間製品の帯状片が得られる。その際過飽和の
程度は特にホイールの周速、溶湯の圧力及び温度に関係
する。
【００１５】所望の析出形態の調節のためにこの発明に
基づき更に中間製品の次の熱処理が必要である。すなわ
ち１００°Ｃないし１０００°Ｃ、選択された二元物質
系に対しては特に３００°Ｃないし６００°Ｃの温度Ｔ
a を用いると有利である。この熱処理のための時間ｔa
いわゆる析出時間は温度Ｔa と関連し、一般に１分ない
し４〜１０時間、選択された二元物質系に対しては特に
２０分ないし１２０分である。
基づき更に中間製品の次の熱処理が必要である。すなわ
ち１００°Ｃないし１０００°Ｃ、選択された二元物質
系に対しては特に３００°Ｃないし６００°Ｃの温度Ｔ
a を用いると有利である。この熱処理のための時間ｔa
いわゆる析出時間は温度Ｔa と関連し、一般に１分ない
し４〜１０時間、選択された二元物質系に対しては特に
２０分ないし１２０分である。
【００１６】図１の線図は、二つの異なる急速凝固Ｃｕ
−Ｃｏ帯材に対する抵抗率の相対的変化Δρ／ρ0 （％
表示）による抵抗変化を析出時間ｔa （分表示）の関数
として示す。その際ρ0 は外部磁界の無いときの抵抗率
であり、Δρに対してはΔρ＝ρ（Ｂ）−ρ0 が成立
し、ここでρ（Ｂ）は磁束密度Ｂを有する磁界中での抵
抗率である。Ｃｕ90Ｃｏ10合金に対しては実線の曲線Ｋ
１が得られ、Ｃｕ80Ｃｏ20合金に対しては点線の曲線Ｋ
２が得られる。これらの合金はそれぞれ１５００°Ｃで
溶融され、６０ｍ／ｓの表面速度ｖs を有する回転する
Ｃｕホイール上で急冷され、種々の時間ｔa にわたり５
００°Ｃの温度Ｔa で析出させられた。この線図から分
かるように最大の効果が約６０分の析出時間ｔa 後に生
じ、これは合金の組成とはほぼ無関係なことが確かめら
れている。
−Ｃｏ帯材に対する抵抗率の相対的変化Δρ／ρ0 （％
表示）による抵抗変化を析出時間ｔa （分表示）の関数
として示す。その際ρ0 は外部磁界の無いときの抵抗率
であり、Δρに対してはΔρ＝ρ（Ｂ）−ρ0 が成立
し、ここでρ（Ｂ）は磁束密度Ｂを有する磁界中での抵
抗率である。Ｃｕ90Ｃｏ10合金に対しては実線の曲線Ｋ
１が得られ、Ｃｕ80Ｃｏ20合金に対しては点線の曲線Ｋ
２が得られる。これらの合金はそれぞれ１５００°Ｃで
溶融され、６０ｍ／ｓの表面速度ｖs を有する回転する
Ｃｕホイール上で急冷され、種々の時間ｔa にわたり５
００°Ｃの温度Ｔa で析出させられた。この線図から分
かるように最大の効果が約６０分の析出時間ｔa 後に生
じ、これは合金の組成とはほぼ無関係なことが確かめら
れている。
【００１７】析出時間ｔa の影響は図２に示す線図から
も読み取ることができる。この線図では相対電気抵抗Ｒ
r （％表示）が磁束密度μ0 ・Ｈ（Ｔ表示）の外部磁界
に関係して、種々の急速凝固及び熱処理を施されたＣｕ
90Ｃｏ10合金に対して示されている。その際相対電気抵
抗Ｒr は、磁界強さＨ又は磁束密度Ｂの外部磁界の際に
測定されたオーム抵抗Ｒ（Ｈ）又はＲ（Ｂ）と磁界の無
い場合に生じる抵抗Ｒ（０）との商として定義される。
これらの合金は同様に１５００°Ｃで溶融され、ｖs ＝
６０ｍ／ｓで回転するＣｕホイール上に噴射された。一
点鎖線で示され符号Ｋ３を付けられた曲線の形状は、急
速凝固された材料中のＣｏの析出のためのこの発明に基
づく熱的後処理を行わないときに得られる。従ってこれ
は中間製品に基づいている。破線の曲線Ｋ４はＴa ＝５
００°Ｃでのこの材料の３０分の析出後に得られる。こ
の温度Ｔa での６０分の析出は点線の曲線Ｋ５の形状を
もたらす。その際個々の測定曲線に記入された矢印は
（一層大きい又は一層小さい磁界強さに向かう）約３０
０Ｋの際のそれぞれの測定の方向を示す。すべての曲線
の概観から、析出処理の無い急冷状態では約１％の抵抗
変化しか得られないが、他方では抵抗変化が６０分の析
出により９％以上に高まることが分かる。従って析出処
理は磁気抵抗効果の所望の高い値をもたらす。
も読み取ることができる。この線図では相対電気抵抗Ｒ
r （％表示）が磁束密度μ0 ・Ｈ（Ｔ表示）の外部磁界
に関係して、種々の急速凝固及び熱処理を施されたＣｕ
90Ｃｏ10合金に対して示されている。その際相対電気抵
抗Ｒr は、磁界強さＨ又は磁束密度Ｂの外部磁界の際に
測定されたオーム抵抗Ｒ（Ｈ）又はＲ（Ｂ）と磁界の無
い場合に生じる抵抗Ｒ（０）との商として定義される。
これらの合金は同様に１５００°Ｃで溶融され、ｖs ＝
６０ｍ／ｓで回転するＣｕホイール上に噴射された。一
点鎖線で示され符号Ｋ３を付けられた曲線の形状は、急
速凝固された材料中のＣｏの析出のためのこの発明に基
づく熱的後処理を行わないときに得られる。従ってこれ
は中間製品に基づいている。破線の曲線Ｋ４はＴa ＝５
００°Ｃでのこの材料の３０分の析出後に得られる。こ
の温度Ｔa での６０分の析出は点線の曲線Ｋ５の形状を
もたらす。その際個々の測定曲線に記入された矢印は
（一層大きい又は一層小さい磁界強さに向かう）約３０
０Ｋの際のそれぞれの測定の方向を示す。すべての曲線
の概観から、析出処理の無い急冷状態では約１％の抵抗
変化しか得られないが、他方では抵抗変化が６０分の析
出により９％以上に高まることが分かる。従って析出処
理は磁気抵抗効果の所望の高い値をもたらす。
【００１８】図３の線図は図２に相応するもので、ここ
でもＣｕ90Ｃｏ10合金に対する析出温度Ｔa の影響を示
す。この合金は図２に対する構造と同様に製造された。
熱的に後処理されていない材料はここでも符号Ｋ３を付
けられた曲線形状をもたらす。符号Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８、
Ｋ９を付けられた曲線は４００°Ｃ（曲線Ｋ６）又は４
５０°Ｃ（曲線Ｋ７）又は５００°Ｃ（曲線Ｋ８）又は
６００°Ｃ（曲線Ｋ９）の析出温度Ｔa に対して得られ
る。種々の曲線形状から約４００°Ｃないし５００°Ｃ
の析出温度Ｔa が特に高い効果をもたらすことが分か
る。
でもＣｕ90Ｃｏ10合金に対する析出温度Ｔa の影響を示
す。この合金は図２に対する構造と同様に製造された。
熱的に後処理されていない材料はここでも符号Ｋ３を付
けられた曲線形状をもたらす。符号Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８、
Ｋ９を付けられた曲線は４００°Ｃ（曲線Ｋ６）又は４
５０°Ｃ（曲線Ｋ７）又は５００°Ｃ（曲線Ｋ８）又は
６００°Ｃ（曲線Ｋ９）の析出温度Ｔa に対して得られ
る。種々の曲線形状から約４００°Ｃないし５００°Ｃ
の析出温度Ｔa が特に高い効果をもたらすことが分か
る。
【００１９】図１ないし図３の根拠となっている前記実
施例の場合には、二元物質系Ｃｕ−Ｃｏから成る合金が
採用された。しかしながらこの発明に基づく方法及びこ
の方法により製造された構造の磁気抵抗センサにおける
利用は、少なくとも主として二つだけの成分を有する物
質系には制限されない。すなわち二元物質系Ｃｕ−Ｃｏ
には磁気抵抗特性特に磁気抵抗効果Ｍr が明らかに劣化
することなく、更に二、三の別の元素を少量だけ合金と
して添加することができるということが分かった。場合
によっては磁気抵抗効果のなお一層の向上がこれに結び
つくことがある。具体的な別の元素は特に鉄（Ｆｅ）及
びホウ素（Ｂ）である。従ってこれらの元素のうちの一
つを含めて作ろうとするデバイスは、正確な又はおおよ
その組成Ｃｕx Ｃｏy Ｘz のＣｕＣｏＦｅ合金又はＣｕ
ＣｏＢ合金から成る構造を有するべきであり、これらの
合金はＣｏを過飽和にされたＣｕ混晶を有する。このた
めに指数ｙ（それぞれ原子％で表示）に対して１＜ｙ＜
７０、望ましくは２≦ｙ≦６０、特に５≦ｙ≦２０が成
立しなければならない。二元物質系Ｃｕ−Ｃｏに対して
成分Ｘとして添加されたＦｅ又はＢの割合ｚ（それぞれ
原子％で表示）に対しては、０＜ｚ≦１０、望ましくは
１≦ｚ≦５が成立すべきである。その際Ｃｏ過飽和と
は、高温の際に熱力学的平衡状態にある比較的大きい溶
解度を製造方法の特別な管理により低い温度（室温）の
場合にほぼそのまま維持することと解釈される。すなわ
ちＣｕ中のＣｏの最大溶解度は約１１１０°Ｃで約５．
６原子％である。これに比べて熱力学的平衡状態では比
較的低い温度での溶解度は明らかに低い（４００°Ｃ以
下の温度に対して１％以下）。更に前記組成は不純物元
素当たりそれぞれ０．２原子％以下のごく僅かな不純物
を含むことができる。１００原子％に対する合金の残部
は少なくとも主としてマトリックスとして働くＣｕから
成る。
施例の場合には、二元物質系Ｃｕ−Ｃｏから成る合金が
採用された。しかしながらこの発明に基づく方法及びこ
の方法により製造された構造の磁気抵抗センサにおける
利用は、少なくとも主として二つだけの成分を有する物
質系には制限されない。すなわち二元物質系Ｃｕ−Ｃｏ
には磁気抵抗特性特に磁気抵抗効果Ｍr が明らかに劣化
することなく、更に二、三の別の元素を少量だけ合金と
して添加することができるということが分かった。場合
によっては磁気抵抗効果のなお一層の向上がこれに結び
つくことがある。具体的な別の元素は特に鉄（Ｆｅ）及
びホウ素（Ｂ）である。従ってこれらの元素のうちの一
つを含めて作ろうとするデバイスは、正確な又はおおよ
その組成Ｃｕx Ｃｏy Ｘz のＣｕＣｏＦｅ合金又はＣｕ
ＣｏＢ合金から成る構造を有するべきであり、これらの
合金はＣｏを過飽和にされたＣｕ混晶を有する。このた
めに指数ｙ（それぞれ原子％で表示）に対して１＜ｙ＜
７０、望ましくは２≦ｙ≦６０、特に５≦ｙ≦２０が成
立しなければならない。二元物質系Ｃｕ−Ｃｏに対して
成分Ｘとして添加されたＦｅ又はＢの割合ｚ（それぞれ
原子％で表示）に対しては、０＜ｚ≦１０、望ましくは
１≦ｚ≦５が成立すべきである。その際Ｃｏ過飽和と
は、高温の際に熱力学的平衡状態にある比較的大きい溶
解度を製造方法の特別な管理により低い温度（室温）の
場合にほぼそのまま維持することと解釈される。すなわ
ちＣｕ中のＣｏの最大溶解度は約１１１０°Ｃで約５．
６原子％である。これに比べて熱力学的平衡状態では比
較的低い温度での溶解度は明らかに低い（４００°Ｃ以
下の温度に対して１％以下）。更に前記組成は不純物元
素当たりそれぞれ０．２原子％以下のごく僅かな不純物
を含むことができる。１００原子％に対する合金の残部
は少なくとも主としてマトリックスとして働くＣｕから
成る。
【００２０】次に具体的な実施例として、例えば組成Ｃ
ｕ80Ｃｏ17Ｂ3 の相応のＣｕＣｏＢ合金の製造方法を詳
細に説明する。製造方法は既に二元物質系Ｃｕ−Ｃｏに
対して説明した方法に基づいている。それに応じて少な
くとも三つの出発成分から成る中間合金から、例えば溶
融紡糸法によるようなそれ自体は公知の急速凝固技術に
より微結晶の中間製品が作られる。このために中間合金
が１３００°Ｃないし１６００°Ｃの温度で溶融され、
続いてホイール外周で比較的高い表面速度ｖsを有する
回転体上に噴射される。その際速度ｖs は１０ｍ／ｓな
いし８０ｍ／ｓである。そうして比較的延性の中間製品
の帯状片が得られる。
ｕ80Ｃｏ17Ｂ3 の相応のＣｕＣｏＢ合金の製造方法を詳
細に説明する。製造方法は既に二元物質系Ｃｕ−Ｃｏに
対して説明した方法に基づいている。それに応じて少な
くとも三つの出発成分から成る中間合金から、例えば溶
融紡糸法によるようなそれ自体は公知の急速凝固技術に
より微結晶の中間製品が作られる。このために中間合金
が１３００°Ｃないし１６００°Ｃの温度で溶融され、
続いてホイール外周で比較的高い表面速度ｖsを有する
回転体上に噴射される。その際速度ｖs は１０ｍ／ｓな
いし８０ｍ／ｓである。そうして比較的延性の中間製品
の帯状片が得られる。
【００２１】次に第２の工程において中間製品中で所望
の析出形態が熱処理により調整される。その際このため
に必要な温度Ｔa 及び析出時間ｔa は、要求されるＣｏ
ベース析出物が生じるように選ばれる。その際Ｃｏが全
部又は一部だけホウ化物例えばＣｏＢ及び／又はＣｏ2
Ｂ及び／又はＣｏ3 Ｂの形でＢに結びつけられる。特に
中間製品の化学量及び熱処理は、すべてのＣｏでなく望
ましくは５０％以下のＣｏがホウ化物として結合される
ように調節される。このために１００°Ｃないし７００
°Ｃ望ましくは２００°Ｃないし５００°Ｃの温度Ｔa
を用いると有利である。この熱処理又は析出のための時
間ｔa は温度Ｔa と関連し、一般に５分ないし４時間望
ましくは４５分ないし９０分である。その際析出時間が
選ばれた合金のそれぞれの組成とほぼ無関係なことが確
かめられた。
の析出形態が熱処理により調整される。その際このため
に必要な温度Ｔa 及び析出時間ｔa は、要求されるＣｏ
ベース析出物が生じるように選ばれる。その際Ｃｏが全
部又は一部だけホウ化物例えばＣｏＢ及び／又はＣｏ2
Ｂ及び／又はＣｏ3 Ｂの形でＢに結びつけられる。特に
中間製品の化学量及び熱処理は、すべてのＣｏでなく望
ましくは５０％以下のＣｏがホウ化物として結合される
ように調節される。このために１００°Ｃないし７００
°Ｃ望ましくは２００°Ｃないし５００°Ｃの温度Ｔa
を用いると有利である。この熱処理又は析出のための時
間ｔa は温度Ｔa と関連し、一般に５分ないし４時間望
ましくは４５分ないし９０分である。その際析出時間が
選ばれた合金のそれぞれの組成とほぼ無関係なことが確
かめられた。
【００２２】図４の線図に示された曲線はこの発明に基
づき前記工程により製造された３成分合金帯材の相対電
気抵抗と磁界との関係を示す。線図では横座標方向に印
加された強さＨ（ｋＯｅで表示、その際１・Ｏｅ＝１０
3 ／４π・Ａ／ｍ）の（外部）磁界が記入され、縦座標
方向には磁界に関係する相対電気抵抗Ｒr が記入されて
いる。実施例は急速凝固され熱処理されたＣｕ90Ｃｏ9
Ｂ1 合金に基づいている。このためにこの合金の相応の
粉末混合物が１５００°Ｃで溶融され、ｖs ＝６０ｍ／
ｓを有する回転するＣｕホイール上に噴射された。図示
の曲線形状はそのように製造された合金帯の温度Ｔa ＝
５００°Ｃでの６０分の析出後に得られる。曲線形状か
ら約２．６％の最大相対抵抗差ｄＲ／Ｒ＝（Ｒ（０）−
Ｒ（Ｈ））／Ｒ（０）を読み取ることができ、この差は
この発明に基づき製造された構造の磁気抵抗効果Ｍr の
値に相当する。
づき前記工程により製造された３成分合金帯材の相対電
気抵抗と磁界との関係を示す。線図では横座標方向に印
加された強さＨ（ｋＯｅで表示、その際１・Ｏｅ＝１０
3 ／４π・Ａ／ｍ）の（外部）磁界が記入され、縦座標
方向には磁界に関係する相対電気抵抗Ｒr が記入されて
いる。実施例は急速凝固され熱処理されたＣｕ90Ｃｏ9
Ｂ1 合金に基づいている。このためにこの合金の相応の
粉末混合物が１５００°Ｃで溶融され、ｖs ＝６０ｍ／
ｓを有する回転するＣｕホイール上に噴射された。図示
の曲線形状はそのように製造された合金帯の温度Ｔa ＝
５００°Ｃでの６０分の析出後に得られる。曲線形状か
ら約２．６％の最大相対抵抗差ｄＲ／Ｒ＝（Ｒ（０）−
Ｒ（Ｈ））／Ｒ（０）を読み取ることができ、この差は
この発明に基づき製造された構造の磁気抵抗効果Ｍr の
値に相当する。
【００２３】比較のために相応に調合された合金帯材の
析出処理を省略すると、最大相対抵抗差は約１％にすぎ
なくなる。
析出処理を省略すると、最大相対抵抗差は約１％にすぎ
なくなる。
【００２４】Ｂ成分を含む別の実施例として三元の組成
Ｃｕ97Ｃｏ2 Ｂ1 又はＣｕ39Ｃｏ60Ｂ1 又はＣｕ93Ｃｏ
2 Ｂ5 又はＣｕ35Ｃｏ60Ｂ5 に基づくならば、前記Ｃｕ
90Ｃｏ9 Ｂ1 合金に対するのと類似の関係が観察され
る。
Ｃｕ97Ｃｏ2 Ｂ1 又はＣｕ39Ｃｏ60Ｂ1 又はＣｕ93Ｃｏ
2 Ｂ5 又はＣｕ35Ｃｏ60Ｂ5 に基づくならば、前記Ｃｕ
90Ｃｏ9 Ｂ1 合金に対するのと類似の関係が観察され
る。
【００２５】先に説明した３成分の実施例の場合物質系
Ｃｕ−Ｃｏ−Ｘの第３の成分Ｘとして元素Ｂが採用され
た。物質系Ｃｕ−Ｃｏ−Ｂの高い磁気抵抗効果Ｍr を有
するこの発明に基づく構造を得るために、その代わりに
成分Ｘとして元素Ｆｅを選ぶこともできる。その際物質
系Ｃｕ−Ｃｏ−Ｆｅ中の個々の成分の割合は物質系Ｃｕ
−Ｃｏ−Ｂのそれに等しい。相応の合金に対する実施例
はＣｕ97Ｃｏ2 Ｆｅ1、Ｃｕ39Ｃｏ60Ｆｅ1 、Ｃｕ93Ｃ
ｏ2 Ｆｅ5 又はＣｕ35Ｃｏ60Ｆｅ5 である。
Ｃｕ−Ｃｏ−Ｘの第３の成分Ｘとして元素Ｂが採用され
た。物質系Ｃｕ−Ｃｏ−Ｂの高い磁気抵抗効果Ｍr を有
するこの発明に基づく構造を得るために、その代わりに
成分Ｘとして元素Ｆｅを選ぶこともできる。その際物質
系Ｃｕ−Ｃｏ−Ｆｅ中の個々の成分の割合は物質系Ｃｕ
−Ｃｏ−Ｂのそれに等しい。相応の合金に対する実施例
はＣｕ97Ｃｏ2 Ｆｅ1、Ｃｕ39Ｃｏ60Ｆｅ1 、Ｃｕ93Ｃ
ｏ2 Ｆｅ5 又はＣｕ35Ｃｏ60Ｆｅ5 である。
【００２６】図５は線図でＣｕ90Ｃｏ8 Ｆｅ2 合金に対
して生じる測定曲線を示す。線図に対しては図３に相応
する表示が選ばれている。Ｃｕ90Ｃｏ8 Ｆｅ2 合金はこ
の発明に基づくＢ成分を含み図４の根拠となった合金と
同様に製造された。最大の相対抵抗差又は磁気抵抗効果
Ｍr はここでは約５．５％である。
して生じる測定曲線を示す。線図に対しては図３に相応
する表示が選ばれている。Ｃｕ90Ｃｏ8 Ｆｅ2 合金はこ
の発明に基づくＢ成分を含み図４の根拠となった合金と
同様に製造された。最大の相対抵抗差又は磁気抵抗効果
Ｍr はここでは約５．５％である。
【００２７】自明のように高い磁気抵抗効果を有しこの
発明に基づき製造された構造のために、元素Ｆｅのほか
に比較的少ない割合で望ましくは成分Ｘ中の３５原子％
以下で元素Ｂを含む成分Ｘを用いることも可能である。
相応の実施例はＣｕ70Ｃｏ20Ｆｅ8 Ｂ2 である。
発明に基づき製造された構造のために、元素Ｆｅのほか
に比較的少ない割合で望ましくは成分Ｘ中の３５原子％
以下で元素Ｂを含む成分Ｘを用いることも可能である。
相応の実施例はＣｕ70Ｃｏ20Ｆｅ8 Ｂ2 である。
【図１】この発明に基づく構造の二元物質系の二つの実
施例について析出時間と抵抗率の相対的変化との関係を
示す線図。
施例について析出時間と抵抗率の相対的変化との関係を
示す線図。
【図２】図１に示す第１の実施例について析出熱処理時
間と磁気抵抗効果との関係を示す線図。
間と磁気抵抗効果との関係を示す線図。
【図３】第１の実施例について析出温度と磁気抵抗効果
との関係を示す線図。
との関係を示す線図。
【図４】三元物質系の一実施例について磁気抵抗効果を
示す線図。
示す線図。
【図５】三元物質系の別の実施例について磁気抵抗効果
を示す線図。
を示す線図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 9/06 Ｃ３０Ｂ 23/06 9040−4Ｇ 29/36 8216−4Ｇ Ｇ０１Ｎ 27/72 Ｈ０１Ｆ 10/16 Ｈ０１Ｌ 43/12 9274−4Ｍ
Claims (11)
- 【請求項１】 物質系Ｃｕ−Ｃｏをベースとし高い磁気
抵抗効果を有する構造の製造方法において、まずＣｏを
過飽和にさせたＣｕ混晶を含む合金から成る構造の中間
製品が急速凝固技術により形成され、続いてこの中間製
品が所定の熱処理によりＣｕマトリックス中にＣｏから
成るか又はこれを含む析出物を含有する所望の構造の最
終製品へ転換されることを特徴とする高い磁気抵抗効果
を有する構造の製造方法。 - 【請求項２】 急速凝固技術として溶融紡糸法が用いら
れることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 溶融紡糸法のために合金成分が１３００
°Ｃないし１７００°Ｃ特に１４５０°Ｃないし１５５
０°Ｃの温度で溶融されることを特徴とする請求項２記
載の方法。 - 【請求項４】 溶融紡糸法のために、溶融された合金成
分が急速凝固のために、周速ｖs が最小で１０ｍ／ｓ望
ましくは最小で４０ｍ／ｓかつ最大で８０ｍ／ｓ望まし
くは最大で６０ｍ／ｓである回転体上に噴射されること
を特徴とする請求項２又は３記載の方法。 - 【請求項５】 中間製品の熱処理が１００°Ｃないし１
０００°Ｃ望ましくは２００°Ｃないし６００°Ｃの析
出温度Ｔa で実施されることを特徴とする請求項１ない
し４の一つに記載の方法。 - 【請求項６】 中間製品の熱処理が１分ないし４時間望
ましくは１０分ないし９０分の析出時間ｔa 中に実施さ
れることを特徴とする請求項１ないし５の一つに記載の
方法。 - 【請求項７】 Ｃｕ1-x Ｃｏx 合金の組成が用いられ、
ここで少なくとも、０．０１＜ｘ＜０．７特に０．０５
≦ｘ≦０．２５が成立することを特徴とする請求項１な
いし６の一つに記載の方法。 - 【請求項８】 中間製品の形成のために物質系Ｃｕ−Ｃ
ｏに成分Ｘが、物質系Ｃｕ−Ｃｏ−Ｘ中のＸの割合が最
大で１０原子％となるような量だけ添加され、その際成
分Ｘの少なくとも一つの元素が３ｄ電子配置を有する元
素の群又は周期表の第３の主属から選ばれ、かつ熱処理
はＣｕマトリックス中でＣｏ析出物が少なくとも部分的
に少なくとも一つの化合物Ｃｏ−Ｘとして結合されるこ
とを特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の方法。 - 【請求項９】 熱処理により５０％以下のＣｏが化合物
Ｃｏ−Ｘに結合されることを特徴とする請求項８記載の
方法。 - 【請求項１０】 Ｃｕx Ｃｏy Ｘz 合金の組成が用いら
れ、ｙ及びｚの割合に対し（それぞれ原子％で）１＜ｙ
＜７０望ましくは２≦ｙ≦６０及び０＜ｚ≦１０望まし
くは１≦ｚ≦５が成立することを特徴とする請求項８又
は９記載の方法。 - 【請求項１１】 磁気抵抗センサとして用いることを特
徴とする請求項１ないし１０の一つに記載の方法により
製造された構造。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4232682 | 1992-09-29 | ||
| DE4232682.6 | 1992-09-29 | ||
| DE4311516.0 | 1993-04-07 | ||
| DE4311516 | 1993-04-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283367A true JPH06283367A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=25918994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5261932A Withdrawn JPH06283367A (ja) | 1992-09-29 | 1993-09-24 | 高い磁気抵抗効果を有する構造の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5498298A (ja) |
| EP (1) | EP0590434A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06283367A (ja) |
| DE (1) | DE4324661C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070762A1 (fr) * | 2001-03-06 | 2002-09-12 | Kiyohito Ishida | Element comportant une structure de separation et procede de fabrication |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4401476A1 (de) * | 1993-01-20 | 1994-07-28 | Fuji Electric Co Ltd | Magneto-resistives Element, magnetisches Induktionselement und solche enthaltender Dünnschicht-Magnetkopf |
| DE4408274C2 (de) * | 1993-03-12 | 2001-04-26 | Toshiba Kawasaki Kk | Magnetoresistenzeffekt-Element |
| JP2807398B2 (ja) * | 1993-08-03 | 1998-10-08 | 和明 深道 | 磁気抵抗効果材料、その製造方法および磁気抵抗素子 |
| JPH07254510A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-10-03 | Yamaha Corp | 磁気抵抗材料 |
| EP0685746A3 (en) * | 1994-05-30 | 1996-12-04 | Sony Corp | Magnetic resistance effect arrangement with improved thermal resistance. |
| 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 |
| US6743639B1 (en) | 1999-10-13 | 2004-06-01 | Nve Corporation | Magnetizable bead detector |
| US6875621B2 (en) * | 1999-10-13 | 2005-04-05 | Nve Corporation | Magnetizable bead detector |
| WO2001027592A1 (en) * | 1999-10-13 | 2001-04-19 | Nve Corporation | Magnetizable bead detector |
| US7391091B2 (en) * | 2004-09-29 | 2008-06-24 | Nve Corporation | Magnetic particle flow detector |
| US9461240B2 (en) * | 2015-02-26 | 2016-10-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive memory device |
| US11426818B2 (en) | 2018-08-10 | 2022-08-30 | The Research Foundation for the State University | Additive manufacturing processes and additively manufactured products |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4723994A (en) * | 1986-10-17 | 1988-02-09 | Ovonic Synthetic Materials Company, Inc. | Method of preparing a magnetic material |
| EP0284832A1 (de) * | 1987-03-20 | 1988-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Magnetwerkstoffes auf Basis von Fe, B und einem Selten-Erd-Metall |
| US5100485A (en) * | 1988-06-21 | 1992-03-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing permanent magnets |
| US5288339A (en) * | 1990-07-25 | 1994-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for the production of magnetic material based on the Sm-Fe-N system of elements |
| US5159513A (en) * | 1991-02-08 | 1992-10-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
-
1993
- 1993-07-22 DE DE4324661A patent/DE4324661C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-16 EP EP93114966A patent/EP0590434A1/de not_active Withdrawn
- 1993-09-24 JP JP5261932A patent/JPH06283367A/ja not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-04-27 US US08/430,118 patent/US5498298A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070762A1 (fr) * | 2001-03-06 | 2002-09-12 | Kiyohito Ishida | Element comportant une structure de separation et procede de fabrication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0590434A1 (de) | 1994-04-06 |
| DE4324661A1 (de) | 1994-03-31 |
| DE4324661C2 (de) | 2000-03-16 |
| US5498298A (en) | 1996-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |