JPH0867966A - 磁気抵抗効果膜 - Google Patents
磁気抵抗効果膜Info
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Classifications
-
- 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
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- H—ELECTRICITY
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱安定性に優れ、ヒステリシスの小さい磁気
抵抗効果膜を実現する。 【構成】 磁性金属と非磁性金属が２相分離型あるいは
共晶型合金の組み合わせであり、基板上に共蒸着あるい
は共スパッタリングにより、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ
％残りが非磁性金属に成膜し、その構造が熱処理により
磁性金属と非磁性金属が相分離して凝集し、非磁性金属
母材中に磁性金属粒子が析出したもので、磁気抵抗効果
膜（１）は基板（２）上に磁性金属微粒子（３）が非磁
性母材金属（４）に析出し、非磁性金属（４）を通じて
金属微粒子（３）が互いに磁気的相互作用しているもの
である。例えば磁性金属と非磁性金属の組み合わせが、
Ａｇ−Ｆｅ，Ａｇ−Ｎｉ，Ａｇ−ＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｃｏ
Ｎｉ，Ａｇ−ＣｏＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｍｎ金属およびその
合金である。
抵抗効果膜を実現する。 【構成】 磁性金属と非磁性金属が２相分離型あるいは
共晶型合金の組み合わせであり、基板上に共蒸着あるい
は共スパッタリングにより、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ
％残りが非磁性金属に成膜し、その構造が熱処理により
磁性金属と非磁性金属が相分離して凝集し、非磁性金属
母材中に磁性金属粒子が析出したもので、磁気抵抗効果
膜（１）は基板（２）上に磁性金属微粒子（３）が非磁
性母材金属（４）に析出し、非磁性金属（４）を通じて
金属微粒子（３）が互いに磁気的相互作用しているもの
である。例えば磁性金属と非磁性金属の組み合わせが、
Ａｇ−Ｆｅ，Ａｇ−Ｎｉ，Ａｇ−ＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｃｏ
Ｎｉ，Ａｇ−ＣｏＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｍｎ金属およびその
合金である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果膜に関す
るもので、磁気媒体等において磁界強度を信号として読
みとるための磁気抵抗効果素子に用いる磁気抵抗効果膜
に関するものである。特に小さい外部磁場で抵抗変化率
が大きい磁気抵抗効果膜に関するものである。
るもので、磁気媒体等において磁界強度を信号として読
みとるための磁気抵抗効果素子に用いる磁気抵抗効果膜
に関するものである。特に小さい外部磁場で抵抗変化率
が大きい磁気抵抗効果膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気センサーの高感度化、及び磁
気記録における高密度化が進められており、これに伴い
磁気抵抗効果形磁気センサー（以下、「ＭＲセンサー」
という）及び磁気抵抗効果形磁気ヘッド（以下、「ＭＲ
ヘッド」という）の開発が盛んに進められている。ＭＲ
センサーもＭＲヘッドも、磁性材料からなる読み取りセ
ンサー部の抵抗変化により、外部磁界信号を読みだすも
のであるが、ＭＲセンサー及びＭＲヘッドは、記録媒体
との相対速度が再生出力に依存しないことから、ＭＲセ
ンサーでは高感度が、ＭＲヘッドでは高密度磁気記録に
おいても高い出力が得られるという特徴がある。
気記録における高密度化が進められており、これに伴い
磁気抵抗効果形磁気センサー（以下、「ＭＲセンサー」
という）及び磁気抵抗効果形磁気ヘッド（以下、「ＭＲ
ヘッド」という）の開発が盛んに進められている。ＭＲ
センサーもＭＲヘッドも、磁性材料からなる読み取りセ
ンサー部の抵抗変化により、外部磁界信号を読みだすも
のであるが、ＭＲセンサー及びＭＲヘッドは、記録媒体
との相対速度が再生出力に依存しないことから、ＭＲセ
ンサーでは高感度が、ＭＲヘッドでは高密度磁気記録に
おいても高い出力が得られるという特徴がある。
【０００３】最近、非磁性金属の母材中に磁性微結晶が
析出した構造を持ち、磁性微結晶が非磁性母材金属を通
じて反強磁性的相互作用しているグラニュラー膜と呼ば
れる、大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果膜が発見
された（フィジカル・レビュー・レターズ第６８巻３７
４５頁および３７４９頁１９９２年；Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ． ６８，
ｐ３７４５ ＆ ｐ３７４９， １９９２）。このグラ
ニュラー膜では２相分離型あるいは共晶型合金を熱処理
して作製するため、人工格子ＭＲ膜より熱安定性に優
れ、ヒステリシスの小さい磁気抵抗効果膜となる。
析出した構造を持ち、磁性微結晶が非磁性母材金属を通
じて反強磁性的相互作用しているグラニュラー膜と呼ば
れる、大きな磁気抵抗変化を示す磁気抵抗効果膜が発見
された（フィジカル・レビュー・レターズ第６８巻３７
４５頁および３７４９頁１９９２年；Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ． ６８，
ｐ３７４５ ＆ ｐ３７４９， １９９２）。このグラ
ニュラー膜では２相分離型あるいは共晶型合金を熱処理
して作製するため、人工格子ＭＲ膜より熱安定性に優
れ、ヒステリシスの小さい磁気抵抗効果膜となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の磁気抵抗効果素子においても、十数ｋＯｅと大きな磁
界を印加しないと、大きな抵抗変化率が得られないとう
問題があった。本発明の目的は、小さい磁界で大きな抵
抗変化し、熱的安定性に優れ、ヒステリシスの小さい磁
気抵抗効果膜を提供する。
の磁気抵抗効果素子においても、十数ｋＯｅと大きな磁
界を印加しないと、大きな抵抗変化率が得られないとう
問題があった。本発明の目的は、小さい磁界で大きな抵
抗変化し、熱的安定性に優れ、ヒステリシスの小さい磁
気抵抗効果膜を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、非磁性金属と
磁性金属が２相分離型あるいは共晶型合金の組み合わせ
であり、基板上に共蒸着あるいは共スパッタリングによ
り、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残りが非磁性金属に成
膜し、その構造が熱処理により磁性金属と非磁性金属が
相分離し、非磁性金属母材中に磁性金属粒子が析出した
もので、磁性金属粒子径が１０から５００オングストロ
ーム、磁性金属粒子間距離が１０から１００オングスト
ローム、磁性金属粒子の長径と短径の比が１：１〜５：
１であることを特徴とする磁気抵抗効果膜である。
磁性金属が２相分離型あるいは共晶型合金の組み合わせ
であり、基板上に共蒸着あるいは共スパッタリングによ
り、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残りが非磁性金属に成
膜し、その構造が熱処理により磁性金属と非磁性金属が
相分離し、非磁性金属母材中に磁性金属粒子が析出した
もので、磁性金属粒子径が１０から５００オングストロ
ーム、磁性金属粒子間距離が１０から１００オングスト
ローム、磁性金属粒子の長径と短径の比が１：１〜５：
１であることを特徴とする磁気抵抗効果膜である。
【０００６】また、本発明は、非磁性金属と磁性金属の
組み合わせが、Ａｇ−Ｆｅ，Ａｇ−Ｎｉ，Ａｇ−ＮｉＦ
ｅ，Ａｇ−ＣｏＮｉ，Ａｇ−ＣｏＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｍｎ
のいずれかであることを特徴とする上記の磁気抵抗効果
膜である。また、本発明は、非磁性金属と磁性金属の組
み合わせが、Ａｕ−Ｃｏ，Ａｕ−Ｆｅ，Ａｕ−ＣｏＦ
ｅ，Ａｕ−ＣｏＮｉ，Ａｕ−ＦｅＮｉのいずれかである
ことを特徴とする上記の磁気抵抗効果膜である。また、
本発明は、非磁性金属と磁性金属の組み合わせが、Ｃｕ
−Ｆｅ，Ｃｕ−ＣｏＦｅ，Ｃｕ−ＣｏＮｉ，Ｃｕ−Ｆｅ
Ｎｉのいずれかであることを特徴とする上記の磁気抵抗
効果膜である。
組み合わせが、Ａｇ−Ｆｅ，Ａｇ−Ｎｉ，Ａｇ−ＮｉＦ
ｅ，Ａｇ−ＣｏＮｉ，Ａｇ−ＣｏＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｍｎ
のいずれかであることを特徴とする上記の磁気抵抗効果
膜である。また、本発明は、非磁性金属と磁性金属の組
み合わせが、Ａｕ−Ｃｏ，Ａｕ−Ｆｅ，Ａｕ−ＣｏＦ
ｅ，Ａｕ−ＣｏＮｉ，Ａｕ−ＦｅＮｉのいずれかである
ことを特徴とする上記の磁気抵抗効果膜である。また、
本発明は、非磁性金属と磁性金属の組み合わせが、Ｃｕ
−Ｆｅ，Ｃｕ−ＣｏＦｅ，Ｃｕ−ＣｏＮｉ，Ｃｕ−Ｆｅ
Ｎｉのいずれかであることを特徴とする上記の磁気抵抗
効果膜である。
【０００７】さらに、詳しくは、本発明は、基板上に２
相分離型あるいは共晶型合金の組み合わせである非磁性
母材金属と磁性金属を共スパッタあるいは共蒸着した
後、この膜を熱処理して非磁性母材金属中に磁性微結晶
が析出した構造を持つことを特徴とする磁気抵抗効果膜
である。本発明の磁気抵抗効果膜に用いる磁性金属は１
〜２０ｖｏｌ％、残りが非磁性金属である。非磁性金属
は磁性微粒子間の磁気相互作用を制御する役割をはたす
材料であり、具体的にはＡｇ，Ａｕ，Ｃｕおよび、その
合金である。磁性体の種類は、これらの非磁性金属と２
相分離型あるいは、共晶型合金の組み合わせになる材料
である。
相分離型あるいは共晶型合金の組み合わせである非磁性
母材金属と磁性金属を共スパッタあるいは共蒸着した
後、この膜を熱処理して非磁性母材金属中に磁性微結晶
が析出した構造を持つことを特徴とする磁気抵抗効果膜
である。本発明の磁気抵抗効果膜に用いる磁性金属は１
〜２０ｖｏｌ％、残りが非磁性金属である。非磁性金属
は磁性微粒子間の磁気相互作用を制御する役割をはたす
材料であり、具体的にはＡｇ，Ａｕ，Ｃｕおよび、その
合金である。磁性体の種類は、これらの非磁性金属と２
相分離型あるいは、共晶型合金の組み合わせになる材料
である。
【０００８】磁性体と非磁性金属の２相分離型あるい
は、共晶型合金の組み合わせになる材料としては、具体
的には、Ａｇ−Ｆｅ，Ａｇ−Ｎｉ，Ａｇ−ＮｉＦｅ，Ａ
ｇ−ＣｏＮｉ，Ａｇ−ＣｏＦｅ，Ａｇ−ＣｏＮｉＦｅ，
Ａｇ−Ｍｎの組み合わせ、およびこれらの元素を含む合
金である。また、Ａｕ−Ｃｏ，Ａｕ−Ｆｅ，Ａｕ−Ｃｏ
Ｆｅ，Ａｕ−ＣｏＮｉ，Ａｕ−ＦｅＮｉの組み合わせ、
およびこれらの元素を含む合金である。また、Ｃｕ−Ｆ
ｅ，Ｃｕ−ＣｏＦｅ，Ｃｕ−ＣｏＮｉ，Ｃｕ−ＦｅＮｉ
の組み合わせ、およびこれらの元素を含む合金である。
は、共晶型合金の組み合わせになる材料としては、具体
的には、Ａｇ−Ｆｅ，Ａｇ−Ｎｉ，Ａｇ−ＮｉＦｅ，Ａ
ｇ−ＣｏＮｉ，Ａｇ−ＣｏＦｅ，Ａｇ−ＣｏＮｉＦｅ，
Ａｇ−Ｍｎの組み合わせ、およびこれらの元素を含む合
金である。また、Ａｕ−Ｃｏ，Ａｕ−Ｆｅ，Ａｕ−Ｃｏ
Ｆｅ，Ａｕ−ＣｏＮｉ，Ａｕ−ＦｅＮｉの組み合わせ、
およびこれらの元素を含む合金である。また、Ｃｕ−Ｆ
ｅ，Ｃｕ−ＣｏＦｅ，Ｃｕ−ＣｏＮｉ，Ｃｕ−ＦｅＮｉ
の組み合わせ、およびこれらの元素を含む合金である。
【０００９】また、本発明において、磁性金属と非磁性
金属の割合を、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残りが非磁
性金属に成膜するのは、磁気抵抗効果膜として、非磁性
母材金属中に磁性金属微粒子が析出し、磁性金属微粒子
が非磁性母材金属を通じて磁気的結合しているものとす
るためである。また、磁性金属粒径が１０から５００オ
ングストローム、磁性金属粒子間距離が１０から１００
オングストローム、磁性金属粒の長径と短径の比が１：
１〜５：１とするのは、磁性金属粒径が１０オングスト
ローム以下になると磁性金属の磁気特性が劣化し充分な
抵抗変化率が得られなくなるため好ましくない。又５０
０オングストローム以上になるとグラニュラー膜厚に対
して磁性金属の割合が多くなり、非磁性母材金属を通じ
ての磁気的結合が働かなくなってしまう。磁性金属微粒
子間距離が１０オングストローム以下になると磁性金属
粒子の磁化は互いに強磁性的な磁気的結合をしてしま
い、抵抗変化は起こらない。又１００オングストローム
以上では、磁気的結合は極めて小さくなり抵抗変化率
は、ほとんど観測されなくなる。グラニュラー膜での抵
抗変化は、伝導電子が磁性層界面あるいは磁性層内部で
散乱されるからである。従って、磁性金属粒子の表面積
はできるだけ大きいほうが好ましい。粒の長径と短径の
比が５／１以上になってしまうと粒表面積が小さくなり
効果は小さくなってしまうためである。
金属の割合を、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残りが非磁
性金属に成膜するのは、磁気抵抗効果膜として、非磁性
母材金属中に磁性金属微粒子が析出し、磁性金属微粒子
が非磁性母材金属を通じて磁気的結合しているものとす
るためである。また、磁性金属粒径が１０から５００オ
ングストローム、磁性金属粒子間距離が１０から１００
オングストローム、磁性金属粒の長径と短径の比が１：
１〜５：１とするのは、磁性金属粒径が１０オングスト
ローム以下になると磁性金属の磁気特性が劣化し充分な
抵抗変化率が得られなくなるため好ましくない。又５０
０オングストローム以上になるとグラニュラー膜厚に対
して磁性金属の割合が多くなり、非磁性母材金属を通じ
ての磁気的結合が働かなくなってしまう。磁性金属微粒
子間距離が１０オングストローム以下になると磁性金属
粒子の磁化は互いに強磁性的な磁気的結合をしてしま
い、抵抗変化は起こらない。又１００オングストローム
以上では、磁気的結合は極めて小さくなり抵抗変化率
は、ほとんど観測されなくなる。グラニュラー膜での抵
抗変化は、伝導電子が磁性層界面あるいは磁性層内部で
散乱されるからである。従って、磁性金属粒子の表面積
はできるだけ大きいほうが好ましい。粒の長径と短径の
比が５／１以上になってしまうと粒表面積が小さくなり
効果は小さくなってしまうためである。
【００１０】さらに、本発明において、このような磁気
抵抗効果膜は、蒸着法、スパッタリング法、分子線エピ
タキシー法（ＭＢＥ）等の方法で成膜を行う。本発明に
おいて、共蒸着とは、磁性金属と非磁性金属を別々の蒸
発源として基板上に磁性金属と非磁性金属を蒸着するも
のであり、また共スパッタリングとは、磁性金属と非磁
性金属を別々のターゲットとして基板上に磁性金属と非
磁性金属をスパッタリングするものである。また、基板
上に共蒸着あるいは共スパッタリングにより、磁性金属
と非磁性金属の割合は、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残
りが非磁性金属に成膜するためには、例えば、共蒸着に
おいては磁性金属と非磁性金属の別々の蒸発源の温度を
制御し蒸着速度を制御することにより行うもので、また
共スパッタリングにおいては、磁性金属と非磁性金属の
別々のターゲットよりのスパッタリング速度を制御する
ことにより行うものである。分子線エピタキシー法（Ｍ
ＢＥ）においても同様に行うものである。
抵抗効果膜は、蒸着法、スパッタリング法、分子線エピ
タキシー法（ＭＢＥ）等の方法で成膜を行う。本発明に
おいて、共蒸着とは、磁性金属と非磁性金属を別々の蒸
発源として基板上に磁性金属と非磁性金属を蒸着するも
のであり、また共スパッタリングとは、磁性金属と非磁
性金属を別々のターゲットとして基板上に磁性金属と非
磁性金属をスパッタリングするものである。また、基板
上に共蒸着あるいは共スパッタリングにより、磁性金属
と非磁性金属の割合は、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残
りが非磁性金属に成膜するためには、例えば、共蒸着に
おいては磁性金属と非磁性金属の別々の蒸発源の温度を
制御し蒸着速度を制御することにより行うもので、また
共スパッタリングにおいては、磁性金属と非磁性金属の
別々のターゲットよりのスパッタリング速度を制御する
ことにより行うものである。分子線エピタキシー法（Ｍ
ＢＥ）においても同様に行うものである。
【００１１】また、基板としては、ガラス、Ｓｉ、Ｍｇ
Ｏ、ＧａＡｓ、フェライト、ＣａＴｉＯ等を用いること
ができる。この磁気抵抗効果膜の膜厚の上限は特にない
が、１ミクロメートル以上としても効果は落ちないが、
膜厚の増加に伴い効果が増大することもなく、膜の作製
上無駄が多く、不経済である。一方、この膜の膜厚の厚
みの下限も特にないが、１００オングストローム以下で
は膜表面での伝導電子の散乱が多くなり、抵抗変化率も
それほど大きくならないので実用的でなくなる。
Ｏ、ＧａＡｓ、フェライト、ＣａＴｉＯ等を用いること
ができる。この磁気抵抗効果膜の膜厚の上限は特にない
が、１ミクロメートル以上としても効果は落ちないが、
膜厚の増加に伴い効果が増大することもなく、膜の作製
上無駄が多く、不経済である。一方、この膜の膜厚の厚
みの下限も特にないが、１００オングストローム以下で
は膜表面での伝導電子の散乱が多くなり、抵抗変化率も
それほど大きくならないので実用的でなくなる。
【００１２】また、磁性金属と非磁性金属が相分離し
て、磁性金属が凝集し、非磁性母材金属中に磁性金属粒
が析出したものとする熱処理は、たとえば基板上に共蒸
着あるいは共スパッタによりけいせいされた磁性金属と
非磁性金属の膜を長い時間加熱するか、あるいは加熱と
徐冷を行い、磁性金属を凝集させるものである。このよ
うに成膜後、磁性微粒子を非磁性母材金属中に析出させ
るために熱処理を行うが、この熱処理温度、時間は、こ
の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率が最も大きくなるよう
に、外部磁界に対する感度が良くなるように適当に選択
して処理を行うことが好ましい。磁性又は非磁性薄膜の
膜厚は、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る。また、
薄膜の結晶構造は、Ｘ線回折や高速電子線回折等により
確認することができる。なお、最上層の磁性薄膜の表面
には、窒化珪素や酸化珪素等の酸化防止膜が設けられて
もよく、電極引出しのための金属導電層が設けられても
よい。
て、磁性金属が凝集し、非磁性母材金属中に磁性金属粒
が析出したものとする熱処理は、たとえば基板上に共蒸
着あるいは共スパッタによりけいせいされた磁性金属と
非磁性金属の膜を長い時間加熱するか、あるいは加熱と
徐冷を行い、磁性金属を凝集させるものである。このよ
うに成膜後、磁性微粒子を非磁性母材金属中に析出させ
るために熱処理を行うが、この熱処理温度、時間は、こ
の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率が最も大きくなるよう
に、外部磁界に対する感度が良くなるように適当に選択
して処理を行うことが好ましい。磁性又は非磁性薄膜の
膜厚は、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る。また、
薄膜の結晶構造は、Ｘ線回折や高速電子線回折等により
確認することができる。なお、最上層の磁性薄膜の表面
には、窒化珪素や酸化珪素等の酸化防止膜が設けられて
もよく、電極引出しのための金属導電層が設けられても
よい。
【００１３】
【作用】本発明の磁気抵抗効果膜では、非磁性母材金属
中に磁性微粒子が析出している。この磁性微粒子は、非
磁性母材金属を通じて磁気的結合している。非磁性金属
の割合を変えることにより磁性微粒子間の距離が変化
し、それにつれ磁気的相互作用の大きさ、符号が変わっ
ていく。磁性微粒子間隔を適当にとると、磁性微粒子間
に負の磁気的相互作用が働く。この磁気抵抗効果膜に外
部磁場が印加されていない状態では、磁性微粒子の磁化
の向きが互いに反平行に近い状態になり、膜の抵抗値は
高い。
中に磁性微粒子が析出している。この磁性微粒子は、非
磁性母材金属を通じて磁気的結合している。非磁性金属
の割合を変えることにより磁性微粒子間の距離が変化
し、それにつれ磁気的相互作用の大きさ、符号が変わっ
ていく。磁性微粒子間隔を適当にとると、磁性微粒子間
に負の磁気的相互作用が働く。この磁気抵抗効果膜に外
部磁場が印加されていない状態では、磁性微粒子の磁化
の向きが互いに反平行に近い状態になり、膜の抵抗値は
高い。
【００１４】この膜に膜面方向に磁場を印加すると、磁
性微粒子の磁化の向きが磁場方向に向くようになり、そ
れに従い膜の抵抗値は減少する。この膜の抵抗変化率、
感度は非磁性母材の種類、割合により連続的に変化す
る。このグラニュラー膜では、非磁性金属と磁性金属を
共スパッタリング、共蒸着したのち熱処理して磁性金属
粒子を析出させる。従って非磁性金属と磁性金属は、２
相分離型あるいは共晶型合金の組み合わせであることが
必要である。
性微粒子の磁化の向きが磁場方向に向くようになり、そ
れに従い膜の抵抗値は減少する。この膜の抵抗変化率、
感度は非磁性母材の種類、割合により連続的に変化す
る。このグラニュラー膜では、非磁性金属と磁性金属を
共スパッタリング、共蒸着したのち熱処理して磁性金属
粒子を析出させる。従って非磁性金属と磁性金属は、２
相分離型あるいは共晶型合金の組み合わせであることが
必要である。
【００１５】
【実施例】本発明の磁気抵抗効果膜を添付図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の実施例である磁気抵抗効
果膜（１）の模式断面図である。図１において基板
（２）上に磁性金属微粒子（３）が非磁性母材金属
（４）に析出し、非磁性金属（４）を通じて金属微粒子
（３）が互いに磁気的相互作用している。
て説明する。図１は、本発明の実施例である磁気抵抗効
果膜（１）の模式断面図である。図１において基板
（２）上に磁性金属微粒子（３）が非磁性母材金属
（４）に析出し、非磁性金属（４）を通じて金属微粒子
（３）が互いに磁気的相互作用している。
【００１６】次に本発明を具体的な実験結果により説明
する。基板（２）としてガラス基板を用い、超高真空蒸
着装置の中に入れ、１０-9〜１０-10 ｔｏｒｒまで真空
引きを行う。基板温度は室温に保ったまま基板を回転さ
せながら、以下の組成を持つ磁気抵抗効果膜（１）を約
０．３オングストローム／秒の成膜速度で成膜を行っ
た。
する。基板（２）としてガラス基板を用い、超高真空蒸
着装置の中に入れ、１０-9〜１０-10 ｔｏｒｒまで真空
引きを行う。基板温度は室温に保ったまま基板を回転さ
せながら、以下の組成を持つ磁気抵抗効果膜（１）を約
０．３オングストローム／秒の成膜速度で成膜を行っ
た。
【数１】
【表１】
【００１７】なお、例えば、Ｃｒ（５０）／Ａｇ−Ｎｉ
Ｆｅ２０Ｖｏｌ％（２０００）と表示されている場合、
基板上にクロム薄膜を５０オングストロームの厚さで形
成した後、ＮｉＦｅが２０ｖｏｌ％のＡｇ−ＮｉＦｅ合
金を２０００オングストローム蒸着したことを意味す
る。
Ｆｅ２０Ｖｏｌ％（２０００）と表示されている場合、
基板上にクロム薄膜を５０オングストロームの厚さで形
成した後、ＮｉＦｅが２０ｖｏｌ％のＡｇ−ＮｉＦｅ合
金を２０００オングストローム蒸着したことを意味す
る。
【００１８】磁化の測定は、振動型磁力計により行っ
た。抵抗測定は、試料から０．３×１０mmの形状のサン
プルを作製し、外部磁界を面内に電流と垂直方向になる
ようにかけながら、−５００〜５００Ｏｅまで変化させ
たときの抵抗を４端子法により測定し、その抵抗から磁
気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。抵抗ΔＲ／Ｒは、最大
抵抗値をＲmax 、最小抵抗値をＲmin とし、数１の式に
より計算した。
た。抵抗測定は、試料から０．３×１０mmの形状のサン
プルを作製し、外部磁界を面内に電流と垂直方向になる
ようにかけながら、−５００〜５００Ｏｅまで変化させ
たときの抵抗を４端子法により測定し、その抵抗から磁
気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。抵抗ΔＲ／Ｒは、最大
抵抗値をＲmax 、最小抵抗値をＲmin とし、数１の式に
より計算した。
【００１９】表１に、作製した磁気抵抗効果膜を示し、
これらの膜を熱処理した後の抵抗変化率も一緒に記載し
てある。抵抗変化率は、従来のグラニュラー膜では十数
ｋＯｅの外部磁場を印加して十数％抵抗変化していた
が、本発明では表１に示すように外部磁場を ５００ Ｏ
ｅ印加して８〜１８％抵抗変化した。又、熱的安定性に
優れ４００℃前後の熱処理でも特性の劣化は認められな
かった。また、磁気抵抗効果膜を熱処理した後の、その
構造は磁性金属と非磁性金属が相分離し非磁性金属母材
中に磁性金属粒子が析出したもので、磁性金属粒子径が
５０から３００オングストローム、磁性金属粒子間距離
が２０から５０オングストローム、磁性金属粒子の長径
と短径の比が１：１〜３：１であった。
これらの膜を熱処理した後の抵抗変化率も一緒に記載し
てある。抵抗変化率は、従来のグラニュラー膜では十数
ｋＯｅの外部磁場を印加して十数％抵抗変化していた
が、本発明では表１に示すように外部磁場を ５００ Ｏ
ｅ印加して８〜１８％抵抗変化した。又、熱的安定性に
優れ４００℃前後の熱処理でも特性の劣化は認められな
かった。また、磁気抵抗効果膜を熱処理した後の、その
構造は磁性金属と非磁性金属が相分離し非磁性金属母材
中に磁性金属粒子が析出したもので、磁性金属粒子径が
５０から３００オングストローム、磁性金属粒子間距離
が２０から５０オングストローム、磁性金属粒子の長径
と短径の比が１：１〜３：１であった。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁性金属と非磁性金属が２相分離型あるいは共晶型合金
の組み合わせであり、基板上に共蒸着あるいは共スパッ
タリングにより、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残りが非
磁性金属に成膜し、その構造が熱処理により磁性金属と
非磁性金属が相分離し、非磁性金属母材中に磁性金属粒
子が析出したことにより、小さい磁界で大きな抵抗変化
し、熱的安定性に優れ、ヒステリシスの小さい磁気抵抗
効果膜を得ることができるという効果を奏するものであ
る。
磁性金属と非磁性金属が２相分離型あるいは共晶型合金
の組み合わせであり、基板上に共蒸着あるいは共スパッ
タリングにより、磁性金属が１〜２０ｖｏｌ％残りが非
磁性金属に成膜し、その構造が熱処理により磁性金属と
非磁性金属が相分離し、非磁性金属母材中に磁性金属粒
子が析出したことにより、小さい磁界で大きな抵抗変化
し、熱的安定性に優れ、ヒステリシスの小さい磁気抵抗
効果膜を得ることができるという効果を奏するものであ
る。
【図１】 本発明の磁気抵抗効果膜の模式断面図であ
る。
る。
１ 磁気抵抗効果膜 ２ 基板 ３ 磁性金属微粒子 ４ 非磁性母材金属
Claims (4)
- 【請求項１】 非磁性金属と磁性金属が２相分離型ある
いは共晶型合金の組み合わせであり、基板上に共蒸着あ
るいは共スパッタリングにより、磁性金属が１〜２０ｖ
ｏｌ％残りが非磁性金属に成膜し、その構造が熱処理に
より磁性金属と非磁性金属が相分離し非磁性金属母材中
に磁性金属粒子が析出したもので、磁性金属粒子径が１
０から５００オングストローム、磁性金属粒子間距離が
１０から１００オングストローム、磁性金属粒子の長径
と短径の比が１：１〜５：１であることを特徴とする磁
気抵抗効果膜。 - 【請求項２】 非磁性金属と磁性金属の組み合わせが、
Ａｇ−Ｆｅ，Ａｇ−Ｎｉ，Ａｇ−ＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｃｏ
Ｎｉ，Ａｇ−ＣｏＮｉＦｅ，Ａｇ−Ｍｎのいずれかであ
ることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項３】 非磁性金属と磁性金属の組み合わせが、
Ａｕ−Ｃｏ，Ａｕ−Ｆｅ，Ａｕ−ＣｏＦｅ，Ａｕ−Ｃｏ
Ｎｉ，Ａｕ−ＦｅＮｉのいずれかであることを特徴とす
る請求項１に記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項４】 非磁性金属と磁性金属の組み合わせが、
Ｃｕ−Ｆｅ，Ｃｕ−ＣｏＦｅ，Ｃｕ−ＣｏＮｉ，Ｃｕ−
ＦｅＮｉのいずれかであることを特徴とする請求項１に
記載の磁気抵抗効果膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6225584A JPH0867966A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁気抵抗効果膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6225584A JPH0867966A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁気抵抗効果膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0867966A true JPH0867966A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16831610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6225584A Pending JPH0867966A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁気抵抗効果膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0867966A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1069435C (zh) * | 1996-07-31 | 2001-08-08 | 南京大学 | 颗粒膜巨磁电阻效应传感器材料 |
| US6613448B1 (en) | 1999-03-25 | 2003-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Magnetoresistance effect film and method of forming same |
| KR100397613B1 (ko) * | 2001-06-20 | 2003-09-13 | 삼성전자주식회사 | 나노 크기의 강자성체 분말 제조방법 |
| WO2016002061A1 (ja) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 株式会社日立製作所 | 熱電変換材料、熱電変換素子、熱電変換モジュール、熱電変換材料の製造方法 |
| CN113416936A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-21 | 北京卫星环境工程研究所 | 镀膜系统与方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06140687A (ja) * | 1992-10-26 | 1994-05-20 | Hitachi Maxell Ltd | 磁気抵抗素子用磁性薄膜およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP6225584A patent/JPH0867966A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06140687A (ja) * | 1992-10-26 | 1994-05-20 | Hitachi Maxell Ltd | 磁気抵抗素子用磁性薄膜およびその製造方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1069435C (zh) * | 1996-07-31 | 2001-08-08 | 南京大学 | 颗粒膜巨磁电阻效应传感器材料 |
| US6613448B1 (en) | 1999-03-25 | 2003-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Magnetoresistance effect film and method of forming same |
| US6808740B2 (en) | 1999-03-25 | 2004-10-26 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Magnetoresistance effect film and method of forming same |
| KR100397613B1 (ko) * | 2001-06-20 | 2003-09-13 | 삼성전자주식회사 | 나노 크기의 강자성체 분말 제조방법 |
| WO2016002061A1 (ja) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 株式会社日立製作所 | 熱電変換材料、熱電変換素子、熱電変換モジュール、熱電変換材料の製造方法 |
| CN113416936A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-21 | 北京卫星环境工程研究所 | 镀膜系统与方法 |
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