JPH10341047A - 磁気トンネル素子 - Google Patents
磁気トンネル素子Info
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- JPH10341047A JPH10341047A JP9149386A JP14938697A JPH10341047A JP H10341047 A JPH10341047 A JP H10341047A JP 9149386 A JP9149386 A JP 9149386A JP 14938697 A JP14938697 A JP 14938697A JP H10341047 A JPH10341047 A JP H10341047A
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定的に磁気トンネル効果を発現させるとと
もに、小さい外部磁界に対しても感度よく磁気トンネリ
ング効果を発現することができる全く新規な磁気トンネ
ル素子を提供する。 【解決手段】 磁気トンネル素子１は、第１の磁性層２
と、この第１の磁性層２に積層されて磁性金属相７と絶
縁相８とからなるグラニュラ構造を有するグラニュラ層
３と、このグラニュラ層３の第１の磁性層２が積層され
た面と反対側の面に積層された第２の磁性層４とを備え
る。そして、この磁気トンネル素子は、第１の磁性層２
及び／又は第２の磁性層４が軟磁気特性を有する強磁性
材料からなるとともに、これら積層体の積層方向に電流
を供給するようにしたものである。
もに、小さい外部磁界に対しても感度よく磁気トンネリ
ング効果を発現することができる全く新規な磁気トンネ
ル素子を提供する。 【解決手段】 磁気トンネル素子１は、第１の磁性層２
と、この第１の磁性層２に積層されて磁性金属相７と絶
縁相８とからなるグラニュラ構造を有するグラニュラ層
３と、このグラニュラ層３の第１の磁性層２が積層され
た面と反対側の面に積層された第２の磁性層４とを備え
る。そして、この磁気トンネル素子は、第１の磁性層２
及び／又は第２の磁性層４が軟磁気特性を有する強磁性
材料からなるとともに、これら積層体の積層方向に電流
を供給するようにしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気トンネル効果
を用いた磁気トンネル素子に関し、特に、グラニュラ薄
膜を用いた磁気トンネル素子に関する。
を用いた磁気トンネル素子に関し、特に、グラニュラ薄
膜を用いた磁気トンネル素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁性金属層／絶縁層／磁性金属層よりな
る３層構造では、絶縁層の厚みが数十オングストローム
の場合に、磁気トンネリング効果が観測される。この磁
気トンネリング効果とは、両磁性金属層間に電圧を印加
すると絶縁層を介して流れるトンネル電流のコンダクタ
ンスが両磁性金属層の磁化の相対角度に依存することを
いう。
る３層構造では、絶縁層の厚みが数十オングストローム
の場合に、磁気トンネリング効果が観測される。この磁
気トンネリング効果とは、両磁性金属層間に電圧を印加
すると絶縁層を介して流れるトンネル電流のコンダクタ
ンスが両磁性金属層の磁化の相対角度に依存することを
いう。
【０００３】この磁気トンネリング効果では、両磁性金
属層の磁化の分極率により磁気抵抗比を算出することが
でき、例えば、磁性金属層にＦｅを用いた場合には、非
常に大きな磁気抵抗比が得られると予測されていた。
属層の磁化の分極率により磁気抵抗比を算出することが
でき、例えば、磁性金属層にＦｅを用いた場合には、非
常に大きな磁気抵抗比が得られると予測されていた。
【０００４】しかしながら、この予測は、長い間実現さ
れずにいたが、近年、Ｆｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｆｅよりなる３
層構造において、室温で約１８％の抵抗変化比を実現さ
れるに至り、その物理的な発現機構のみならず、例えば
新しい電磁変換素子としての応用を期待されている。
れずにいたが、近年、Ｆｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｆｅよりなる３
層構造において、室温で約１８％の抵抗変化比を実現さ
れるに至り、その物理的な発現機構のみならず、例えば
新しい電磁変換素子としての応用を期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した磁
性金属層／絶縁層／磁性金属層よりなる３層構造では、
酸素雰囲気中でスパッタリングするスパッタ酸化による
絶縁層の形成や、フォトリソグラフィによる微細接合の
形成等の素子化に関する基礎的な検討が始まったばかり
である。このような状況の下、最も大きな問題となって
いるのが、抵抗変化が生じない場合が多くあるといった
ことである。
性金属層／絶縁層／磁性金属層よりなる３層構造では、
酸素雰囲気中でスパッタリングするスパッタ酸化による
絶縁層の形成や、フォトリソグラフィによる微細接合の
形成等の素子化に関する基礎的な検討が始まったばかり
である。このような状況の下、最も大きな問題となって
いるのが、抵抗変化が生じない場合が多くあるといった
ことである。
【０００６】この磁性金属層／絶縁層／磁性金属層より
なる３層構造では、両金属磁性層間にトンネル電流が流
れることが必要であり、絶縁層の膜厚を非常に薄くしな
ければならない。そして、絶縁層を非常に薄くした場
合、絶縁層にピンホール等の欠陥が生じてしまうことが
あった。このように、構造的に両磁性金属層間の絶縁が
破壊されたような場合、電気的なリークが発生していし
まいトンネル電流が流れなくなってしまう。
なる３層構造では、両金属磁性層間にトンネル電流が流
れることが必要であり、絶縁層の膜厚を非常に薄くしな
ければならない。そして、絶縁層を非常に薄くした場
合、絶縁層にピンホール等の欠陥が生じてしまうことが
あった。このように、構造的に両磁性金属層間の絶縁が
破壊されたような場合、電気的なリークが発生していし
まいトンネル電流が流れなくなってしまう。
【０００７】すなわち、この磁性金属層／絶縁層／磁性
金属層よりなる３層構造では、トンネル電流が流れる程
度の膜厚の絶縁層を、ピンホール等の欠陥がなく形成し
なければならなかった。このように、従来の磁気トンネ
リング効果を示すものを電磁変換素子として用いようと
しても、上述したような電気的なリークの発生により安
定的に磁気トンネリング効果を発現することができず、
実現するには至らなかった。
金属層よりなる３層構造では、トンネル電流が流れる程
度の膜厚の絶縁層を、ピンホール等の欠陥がなく形成し
なければならなかった。このように、従来の磁気トンネ
リング効果を示すものを電磁変換素子として用いようと
しても、上述したような電気的なリークの発生により安
定的に磁気トンネリング効果を発現することができず、
実現するには至らなかった。
【０００８】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
て提案されたものであり、安定的に磁気トンネル効果を
発現させるとともに、小さい外部磁界に対しても感度よ
く磁気トンネリング効果を発現することができる全く新
規な磁気トンネル素子を提供することを目的とする。
て提案されたものであり、安定的に磁気トンネル効果を
発現させるとともに、小さい外部磁界に対しても感度よ
く磁気トンネリング効果を発現することができる全く新
規な磁気トンネル素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成した
本発明に係る磁気トンネル素子は、第１の磁性層と、こ
の第１の磁性層に積層されて磁性金属相と絶縁相とから
なるグラニュラ構造を有し、磁性金属相間にトンネル電
流が流れるグラニュラ層と、このグラニュラ層の第１の
磁性層が積層された面と反対側の面に積層された第２の
磁性層とを備える。そして、この磁気トンネル素子は、
第１の磁性層及び／又は第２の磁性層が軟磁気特性を有
する強磁性材料からなるとともに、これら積層体の積層
方向に電流を供給するようにしたものである。
本発明に係る磁気トンネル素子は、第１の磁性層と、こ
の第１の磁性層に積層されて磁性金属相と絶縁相とから
なるグラニュラ構造を有し、磁性金属相間にトンネル電
流が流れるグラニュラ層と、このグラニュラ層の第１の
磁性層が積層された面と反対側の面に積層された第２の
磁性層とを備える。そして、この磁気トンネル素子は、
第１の磁性層及び／又は第２の磁性層が軟磁気特性を有
する強磁性材料からなるとともに、これら積層体の積層
方向に電流を供給するようにしたものである。
【００１０】以上のように構成された本発明に係る磁気
トンネル素子では、第１の磁性層と第２の磁性層との間
の伝導としてはグラニュラ層中のトンネル電流が支配的
になっている。そして、この磁気トンネル素子では、外
部磁界により第１の磁性層及び／又は第２の磁性層の磁
化が変化する。このとき、磁気トンネル素子では、第１
の磁性層と第２の磁性層との磁化の相対角度に依存し
て、グラニュラ層を流れるトンネル電流の抵抗が変化す
る。
トンネル素子では、第１の磁性層と第２の磁性層との間
の伝導としてはグラニュラ層中のトンネル電流が支配的
になっている。そして、この磁気トンネル素子では、外
部磁界により第１の磁性層及び／又は第２の磁性層の磁
化が変化する。このとき、磁気トンネル素子では、第１
の磁性層と第２の磁性層との磁化の相対角度に依存し
て、グラニュラ層を流れるトンネル電流の抵抗が変化す
る。
【００１１】したがって、この磁気トンネル素子を用い
て外部磁界を検出する際には、積層方向に所定の電流を
流し、トンネル電流に対する抵抗値の変化を流れた電流
の電圧値として検出する。そして、この電圧値に基づい
て第１の磁性層の磁化と第２の磁性層の磁化とがなす相
対角度を算出し、外部磁界を感知することができる。
て外部磁界を検出する際には、積層方向に所定の電流を
流し、トンネル電流に対する抵抗値の変化を流れた電流
の電圧値として検出する。そして、この電圧値に基づい
て第１の磁性層の磁化と第２の磁性層の磁化とがなす相
対角度を算出し、外部磁界を感知することができる。
【００１２】このグラニュラ層では、主として、磁性金
属相が絶縁相中で磁性金属粒子として分散して存在して
おり、この磁性金属粒子間をトンネル電流が流れる。こ
のため、この磁気トンネル素子では、第１の磁性層と第
２の磁性層との距離をグラニュラ層の厚みにより規定す
ることができる。したがって、この磁気トンネル素子
は、第１の磁性層と第２の磁性層の間を広くすることが
できるために電気的なリークが起こり難くなる。
属相が絶縁相中で磁性金属粒子として分散して存在して
おり、この磁性金属粒子間をトンネル電流が流れる。こ
のため、この磁気トンネル素子では、第１の磁性層と第
２の磁性層との距離をグラニュラ層の厚みにより規定す
ることができる。したがって、この磁気トンネル素子
は、第１の磁性層と第２の磁性層の間を広くすることが
できるために電気的なリークが起こり難くなる。
【００１３】なお、本発明でいうグラニュラ構造を有す
るグラニュラ層とは、磁性金属相が粒子状となってお
り、この粒子が絶縁相からなる幅狭な粒界によりネット
状に取り囲まれるような構造を有するものをいう。
るグラニュラ層とは、磁性金属相が粒子状となってお
り、この粒子が絶縁相からなる幅狭な粒界によりネット
状に取り囲まれるような構造を有するものをいう。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気トンネル
素子の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
素子の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】本実施の形態に示す磁気トンネル素子１
は、図１に示すように、第１の磁性層２と、この第１の
磁性層２に積層され、磁性金属相と絶縁相とからなるグ
ラニュラ構造を有するグラニュラ層３と、このグラニュ
ラ層３の第１の磁性層２が積層された面と反対側の面に
積層された第２の磁性層４とを備える。すなわち、この
磁気トンネル素子１は、第１の磁性層２、グラニュラ層
３及び第２の磁性層４がこの順で積層されて構成されて
いる。
は、図１に示すように、第１の磁性層２と、この第１の
磁性層２に積層され、磁性金属相と絶縁相とからなるグ
ラニュラ構造を有するグラニュラ層３と、このグラニュ
ラ層３の第１の磁性層２が積層された面と反対側の面に
積層された第２の磁性層４とを備える。すなわち、この
磁気トンネル素子１は、第１の磁性層２、グラニュラ層
３及び第２の磁性層４がこの順で積層されて構成されて
いる。
【００１６】また、この磁気トンネル素子１は、第１の
磁性層２と第２の磁性層４との間にその積層方向に電流
が流れるような構成となっている。すなわち、この磁気
トンネル素子１は、第１の磁性層２と第２の磁性層４と
に定電流源５が接続されて回路を構成している。そし
て、この回路には、流れる電流の電圧を検出する電圧計
６が取り付けられている。
磁性層２と第２の磁性層４との間にその積層方向に電流
が流れるような構成となっている。すなわち、この磁気
トンネル素子１は、第１の磁性層２と第２の磁性層４と
に定電流源５が接続されて回路を構成している。そし
て、この回路には、流れる電流の電圧を検出する電圧計
６が取り付けられている。
【００１７】この第１の磁性層２及び／又は第２の磁性
層４は、軟磁気特性を有する強磁性体からなる。これら
第１の磁性層２及び／又は第２の磁性層４を構成する軟
磁気特性を有する強磁性体としては、例えば、Ｎｉ−Ｆ
ｅ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ等を挙げることがで
きる。なお、本発明では、これら第１の磁性層２及び第
２の磁性層４の材料、形状及びその膜厚に関しては特に
限定されるものではない。
層４は、軟磁気特性を有する強磁性体からなる。これら
第１の磁性層２及び／又は第２の磁性層４を構成する軟
磁気特性を有する強磁性体としては、例えば、Ｎｉ−Ｆ
ｅ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ等を挙げることがで
きる。なお、本発明では、これら第１の磁性層２及び第
２の磁性層４の材料、形状及びその膜厚に関しては特に
限定されるものではない。
【００１８】本実施の形態では、第１の磁性層２及び第
２の磁性層４は、それぞれ軟磁気特性を有する強磁性体
で形成されている。そして、これら第１の磁性層２及び
第２の磁性層４は、外部磁界により磁化がそれぞれ変化
する。この磁気トンネル素子１では、外部磁界が印加さ
れた状態で、第１の磁性層２の磁化と第２の磁性層４の
磁化とが所定の相対角度を示すこととなる。
２の磁性層４は、それぞれ軟磁気特性を有する強磁性体
で形成されている。そして、これら第１の磁性層２及び
第２の磁性層４は、外部磁界により磁化がそれぞれ変化
する。この磁気トンネル素子１では、外部磁界が印加さ
れた状態で、第１の磁性層２の磁化と第２の磁性層４の
磁化とが所定の相対角度を示すこととなる。
【００１９】より具体的には、外部磁界に対して第１の
磁性層２の磁化と第２の磁性層４の磁化とが所定の相対
角度を示すためには、第１の磁性層２と第２の磁性層４
とが異なる保磁力を有するものとして形成されるとよ
い。すなわち、磁気トンネル素子１では、第１の磁性層
２と第２の磁性層４の保磁力が異なるために、所定の大
きさの外部磁界に対して第１の磁性層２の磁化及び第２
の磁性層４の磁化が異なる方向を向く。
磁性層２の磁化と第２の磁性層４の磁化とが所定の相対
角度を示すためには、第１の磁性層２と第２の磁性層４
とが異なる保磁力を有するものとして形成されるとよ
い。すなわち、磁気トンネル素子１では、第１の磁性層
２と第２の磁性層４の保磁力が異なるために、所定の大
きさの外部磁界に対して第１の磁性層２の磁化及び第２
の磁性層４の磁化が異なる方向を向く。
【００２０】これによって、第１の磁性層２と第２の磁
性層４とが外部磁界に応じて所定の相対角度を示すこと
ができる。この磁気トンネル素子１では、第１の磁性層
２の保磁力を第２の磁性層４の保磁力よりも大とした。
性層４とが外部磁界に応じて所定の相対角度を示すこと
ができる。この磁気トンネル素子１では、第１の磁性層
２の保磁力を第２の磁性層４の保磁力よりも大とした。
【００２１】また、グラニュラ層３は、磁性金属相７と
絶縁相８とからなり、いわゆるグラニュラ構造を有す
る。ここで、グラニュラ構造とは、磁性金属相７が絶縁
相８に対して約５０％の割合となると、磁性金属相７が
１０〜５０オングストロームの粒子として絶縁相８中に
分散して存在するような構造のことである。言い換える
と、グラニュラ構造とは、粒子状にされた磁性金属相７
が絶縁相８からなる幅狭な粒界によりネット状に取り囲
まれた構造のことである。ここで、磁性金属相７として
は、強磁性体であればよく、例えば、Ｃｏ等を挙げるこ
とができる。また、絶縁相８としては、例えば、Ａｌ2
Ｏ3等を挙げることができる。なお、本発明では、磁性
金属相７及び絶縁相８が上述した材料に限定されず、グ
ラニュラ層３中をトンネル電流が流れるような材料であ
ればいかなるものを用いてもよい。
絶縁相８とからなり、いわゆるグラニュラ構造を有す
る。ここで、グラニュラ構造とは、磁性金属相７が絶縁
相８に対して約５０％の割合となると、磁性金属相７が
１０〜５０オングストロームの粒子として絶縁相８中に
分散して存在するような構造のことである。言い換える
と、グラニュラ構造とは、粒子状にされた磁性金属相７
が絶縁相８からなる幅狭な粒界によりネット状に取り囲
まれた構造のことである。ここで、磁性金属相７として
は、強磁性体であればよく、例えば、Ｃｏ等を挙げるこ
とができる。また、絶縁相８としては、例えば、Ａｌ2
Ｏ3等を挙げることができる。なお、本発明では、磁性
金属相７及び絶縁相８が上述した材料に限定されず、グ
ラニュラ層３中をトンネル電流が流れるような材料であ
ればいかなるものを用いてもよい。
【００２２】ところで、一般に、金属相と絶縁相とから
なるグラニュラ薄膜において、金属相として磁性金属材
料を用いた場合には、外部磁界に対してトンネル電流の
抵抗が変化するといったグラニュラ系の磁気トンネリン
グ効果が観察される。そして、近年、このグラニュラ薄
膜では、約８％の抵抗変化比を実現するに至った。
なるグラニュラ薄膜において、金属相として磁性金属材
料を用いた場合には、外部磁界に対してトンネル電流の
抵抗が変化するといったグラニュラ系の磁気トンネリン
グ効果が観察される。そして、近年、このグラニュラ薄
膜では、約８％の抵抗変化比を実現するに至った。
【００２３】このグラニュラ薄膜は、磁性金属層／絶縁
層／磁性金属層よりなる３層構造のものよりも比較的作
製しやすく注目されている。この理由としては、グラニ
ュラ薄膜は、全体として数〜数十ｎｍ程度で形成される
ため、非常に薄い絶縁層を形成する必要がないことが挙
げられる。また、このグラニュラ薄膜は、上述した３層
構造のものと比較して比抵抗は略々等しいが、全体とし
て数〜数十ｎｍ程度であるためにより高抵抗となる。さ
らに、このグラニュラ薄膜は、内在する絶縁相によって
も高抵抗となるため、渦電流損失を低減することができ
る。このため、このグラニュラ薄膜は、ＧＨｚ帯域とい
った高周波用の磁性材料として用いることもできる。
層／磁性金属層よりなる３層構造のものよりも比較的作
製しやすく注目されている。この理由としては、グラニ
ュラ薄膜は、全体として数〜数十ｎｍ程度で形成される
ため、非常に薄い絶縁層を形成する必要がないことが挙
げられる。また、このグラニュラ薄膜は、上述した３層
構造のものと比較して比抵抗は略々等しいが、全体とし
て数〜数十ｎｍ程度であるためにより高抵抗となる。さ
らに、このグラニュラ薄膜は、内在する絶縁相によって
も高抵抗となるため、渦電流損失を低減することができ
る。このため、このグラニュラ薄膜は、ＧＨｚ帯域とい
った高周波用の磁性材料として用いることもできる。
【００２４】しかしながら、上述したグラニュラ薄膜
は、印加される外部磁界が非常に大きなものでなければ
ならない。言い換えれば、外部磁界が非常に大きい場合
には、その外部磁界に応じた比較的大きな抵抗変化が生
じる。しかしながら、このグラニュラ薄膜では、外部磁
界が小さい場合には殆ど抵抗変化を示すことはなく、電
磁変換素子として使用できるものではなかった。
は、印加される外部磁界が非常に大きなものでなければ
ならない。言い換えれば、外部磁界が非常に大きい場合
には、その外部磁界に応じた比較的大きな抵抗変化が生
じる。しかしながら、このグラニュラ薄膜では、外部磁
界が小さい場合には殆ど抵抗変化を示すことはなく、電
磁変換素子として使用できるものではなかった。
【００２５】本発明に係る磁気トンネル素子１では、こ
のようなグラニュラ薄膜中にトンネル電流が流れること
に着目し、グラニュラ層３を第１の磁性層２及び第２の
磁性層４の間に配した。
のようなグラニュラ薄膜中にトンネル電流が流れること
に着目し、グラニュラ層３を第１の磁性層２及び第２の
磁性層４の間に配した。
【００２６】以上のように構成された本発明に係る磁気
トンネル素子１は、第１の磁性層２、グラニュラ層３及
び第２の磁性層４の積層方向に所定の電流を流すことに
より外部磁界を検出することができる。
トンネル素子１は、第１の磁性層２、グラニュラ層３及
び第２の磁性層４の積層方向に所定の電流を流すことに
より外部磁界を検出することができる。
【００２７】先ず、図２に示すように、第１の磁性層２
の磁化と第２の磁性層４の磁化とが同一の方向を向いて
いる場合と、図３に示すように、第１の磁性層２の磁化
と第２の磁性層４の磁化とが正反対の方向を向いている
場合とにおいて、流れる電流に対する抵抗値について説
明する。なお、これら図２及び図３中に示した第１の磁
性層２及び第２のの磁性層４において、矢印はスピンの
方向を示し、比較的大きな四角内の矢印はその磁性層に
おけるマジョリティスピンを示し、比較的小さな四角内
の矢印はその磁性層におけるマイノリティスピンを示
す。すなわち、これら第１の磁性層２及び第２の磁性層
４では、それぞれマジョリティスピンの方向が磁化方向
となっている。
の磁化と第２の磁性層４の磁化とが同一の方向を向いて
いる場合と、図３に示すように、第１の磁性層２の磁化
と第２の磁性層４の磁化とが正反対の方向を向いている
場合とにおいて、流れる電流に対する抵抗値について説
明する。なお、これら図２及び図３中に示した第１の磁
性層２及び第２のの磁性層４において、矢印はスピンの
方向を示し、比較的大きな四角内の矢印はその磁性層に
おけるマジョリティスピンを示し、比較的小さな四角内
の矢印はその磁性層におけるマイノリティスピンを示
す。すなわち、これら第１の磁性層２及び第２の磁性層
４では、それぞれマジョリティスピンの方向が磁化方向
となっている。
【００２８】また、これら図２及び図３において、電流
は第２の磁性層４からグラニュラ層３を介して第１の磁
性層２に向かって流れるため、電子はグラニュラ層３を
介して第１の磁性層２から第２の磁性層４に向かって流
れることとなる。このとき、電子は、グラニュラ層３内
をトンネル電流として流れる。ここで、電子は、そのス
ピンがフリップすることが無いものと仮定し、また、第
１の磁性層２から第２の磁性層４へのトンネル過程で、
所定の方向のスピンは同じ状態に移るとする。すなわ
ち、この磁気トンネル素子１では、グラニュラ層３を流
れる電子のスピンの方向が維持されるものとする。
は第２の磁性層４からグラニュラ層３を介して第１の磁
性層２に向かって流れるため、電子はグラニュラ層３を
介して第１の磁性層２から第２の磁性層４に向かって流
れることとなる。このとき、電子は、グラニュラ層３内
をトンネル電流として流れる。ここで、電子は、そのス
ピンがフリップすることが無いものと仮定し、また、第
１の磁性層２から第２の磁性層４へのトンネル過程で、
所定の方向のスピンは同じ状態に移るとする。すなわ
ち、この磁気トンネル素子１では、グラニュラ層３を流
れる電子のスピンの方向が維持されるものとする。
【００２９】そして、この磁気トンネル素子１に電流が
供給されると、電子は、図２及び図３中矢印ｅで示す方
向に移動する。なお、これら図２及び図３において、グ
ラニュラ層３中に円で示した部分が粒子状の磁性金属相
７であり、この磁性金属相７の磁化方向は、その円の内
部に矢印で示した。
供給されると、電子は、図２及び図３中矢印ｅで示す方
向に移動する。なお、これら図２及び図３において、グ
ラニュラ層３中に円で示した部分が粒子状の磁性金属相
７であり、この磁性金属相７の磁化方向は、その円の内
部に矢印で示した。
【００３０】このとき、図２において、第１の磁性層２
のマジョリティスピンを有する電子は、トンネル電流と
して、略々同じ方向を向いている金属磁性相７に選択的
に流れて第２の磁性層４に到達する。同様に、第１の磁
性層２のマイノリティスピンを有する電子は、トンネル
電流として、略々同じ方向を向いている金属磁性相７に
選択的に流れて第２の磁性層４に到達する。
のマジョリティスピンを有する電子は、トンネル電流と
して、略々同じ方向を向いている金属磁性相７に選択的
に流れて第２の磁性層４に到達する。同様に、第１の磁
性層２のマイノリティスピンを有する電子は、トンネル
電流として、略々同じ方向を向いている金属磁性相７に
選択的に流れて第２の磁性層４に到達する。
【００３１】この場合、グラニュラ層３を流れる電子の
大多数が第２の磁性層４のマジョリティスピンと略等し
い方向をむいているため、電子が第２の磁性層４におけ
るマジョリティスピンの部分に容易に流れることができ
る。したがって、第１の磁性層２のマジョリティスピン
と第２の磁性層４のマジョリティスピンとが同じ方向を
向いているとき、第２の磁性層４に流れる電子に対する
抵抗は小さいものとなる。
大多数が第２の磁性層４のマジョリティスピンと略等し
い方向をむいているため、電子が第２の磁性層４におけ
るマジョリティスピンの部分に容易に流れることができ
る。したがって、第１の磁性層２のマジョリティスピン
と第２の磁性層４のマジョリティスピンとが同じ方向を
向いているとき、第２の磁性層４に流れる電子に対する
抵抗は小さいものとなる。
【００３２】また、図３に示すように、第１の磁性層２
のマジョリティスピンが第２の磁性層４のマジョリティ
スピンと反平行の方向を向いているとき、第１の磁性層
のマジョリティスピン及びマイノリティスピンは、図２
に示した場合と同様にトンネル電流として流れる。
のマジョリティスピンが第２の磁性層４のマジョリティ
スピンと反平行の方向を向いているとき、第１の磁性層
のマジョリティスピン及びマイノリティスピンは、図２
に示した場合と同様にトンネル電流として流れる。
【００３３】しかしながら、図３に示した場合には、第
１の磁性層におけるマジョリティスピンが第２の磁性層
４においてマイノリティスピンとなっているため、電子
が第２の磁性層に流れ込み難くなってしまうのである。
このため、図３に示したように第１の磁性層２のマジョ
リティスピンが第２の磁性層４のマジョリティスピンと
反平行の方向を向いているとき、第２の磁性層に流れる
電子に対する抵抗は大きなものとなる。
１の磁性層におけるマジョリティスピンが第２の磁性層
４においてマイノリティスピンとなっているため、電子
が第２の磁性層に流れ込み難くなってしまうのである。
このため、図３に示したように第１の磁性層２のマジョ
リティスピンが第２の磁性層４のマジョリティスピンと
反平行の方向を向いているとき、第２の磁性層に流れる
電子に対する抵抗は大きなものとなる。
【００３４】上述したように、本発明に係る磁気トンネ
ル素子１は、第１の磁性層２の磁化と第２の磁性層４の
磁化とが同方向を向いていると抵抗が最小となり、互い
に反平行を向いていると抵抗が最大となる。
ル素子１は、第１の磁性層２の磁化と第２の磁性層４の
磁化とが同方向を向いていると抵抗が最小となり、互い
に反平行を向いていると抵抗が最大となる。
【００３５】上述したような磁気トンネル素子１は、第
１の磁性層２と第２の磁性層４との間に流れるトンネル
電流に対する抵抗値が第１の磁性層２の磁化と第２の磁
性層４の磁化との相対角度に依存している。このように
トンネル電流に対する抵抗値の変化を得るためには、第
１の磁性層２と第２の磁性層４との間にトンネル電流が
流れることが必要である。この磁気トンネル素子１で
は、グラニュラ層３を介して第１の磁性層２と第２の磁
性層４とが積層されているため、第１の磁性層２と第２
の磁性層４との間に確実にトンネル電流を流すことがで
きる。
１の磁性層２と第２の磁性層４との間に流れるトンネル
電流に対する抵抗値が第１の磁性層２の磁化と第２の磁
性層４の磁化との相対角度に依存している。このように
トンネル電流に対する抵抗値の変化を得るためには、第
１の磁性層２と第２の磁性層４との間にトンネル電流が
流れることが必要である。この磁気トンネル素子１で
は、グラニュラ層３を介して第１の磁性層２と第２の磁
性層４とが積層されているため、第１の磁性層２と第２
の磁性層４との間に確実にトンネル電流を流すことがで
きる。
【００３６】また、本発明は、グラニュラ層３にトンネ
ル電流が流れればよく、グラニュラ層３の厚みに限定さ
れない。これに対して、従来の磁性金属層／絶縁層／磁
性金属層よりなる３層構造の磁気トンネル素子では、絶
縁層の厚みが数十オングストローム程度でなくては両磁
性金属層間にトンネル電流が流れなかった。したがっ
て、従来の磁気トンネル素子は、絶縁層が非常に薄いた
め両磁性金属層間の絶縁を達成することが困難であっ
た。
ル電流が流れればよく、グラニュラ層３の厚みに限定さ
れない。これに対して、従来の磁性金属層／絶縁層／磁
性金属層よりなる３層構造の磁気トンネル素子では、絶
縁層の厚みが数十オングストローム程度でなくては両磁
性金属層間にトンネル電流が流れなかった。したがっ
て、従来の磁気トンネル素子は、絶縁層が非常に薄いた
め両磁性金属層間の絶縁を達成することが困難であっ
た。
【００３７】本発明に係る磁気トンネル素子１では、グ
ラニュラ層３の厚みを限定することなく第１の磁性層２
と第２の磁性層４との間にトンネル電流を流すことがで
きる。このため、この磁気トンネル素子１では、グラニ
ュラ層３の厚みを十分な値とすることにより第１の磁性
層２と第２の磁性層４との絶縁を確実なものとすること
ができる。
ラニュラ層３の厚みを限定することなく第１の磁性層２
と第２の磁性層４との間にトンネル電流を流すことがで
きる。このため、この磁気トンネル素子１では、グラニ
ュラ層３の厚みを十分な値とすることにより第１の磁性
層２と第２の磁性層４との絶縁を確実なものとすること
ができる。
【００３８】さらに、この磁気トンネル素子１では、外
部磁界によって、第１の磁性層２の磁化と第２の磁性層
４の磁化との相対角度が変化していた。これに対して、
従来のグラニュラ薄膜からなる磁気トンネル素子では、
外部磁界によって、グラニュラ薄膜中の磁性金属相の磁
化が変化してトンネル電流に対する抵抗値が変化してい
た。このとき、このグラニュラ薄膜からなる磁気トンネ
ル素子は、抵抗変化を示すためには非常に大きな外部磁
界を必要としていた。
部磁界によって、第１の磁性層２の磁化と第２の磁性層
４の磁化との相対角度が変化していた。これに対して、
従来のグラニュラ薄膜からなる磁気トンネル素子では、
外部磁界によって、グラニュラ薄膜中の磁性金属相の磁
化が変化してトンネル電流に対する抵抗値が変化してい
た。このとき、このグラニュラ薄膜からなる磁気トンネ
ル素子は、抵抗変化を示すためには非常に大きな外部磁
界を必要としていた。
【００３９】本発明に係る磁気トンネル素子１は、グラ
ニュラ層３の磁化を変化させる必要がなく、比較的小さ
な外部磁界で第１の磁性層２の磁化及び第２の磁性層４
の磁化を変化させることができる。言い換えると、本発
明に係る磁気トンネル素子１は、小さな外部磁界に対し
てもトンネル電流に対する抵抗値の変化を示すことがで
きる。
ニュラ層３の磁化を変化させる必要がなく、比較的小さ
な外部磁界で第１の磁性層２の磁化及び第２の磁性層４
の磁化を変化させることができる。言い換えると、本発
明に係る磁気トンネル素子１は、小さな外部磁界に対し
てもトンネル電流に対する抵抗値の変化を示すことがで
きる。
【００４０】ところで、上述した磁気トンネル素子１に
おいては、第１の磁性層２と第２の磁性層４とが異なる
保持力を有しており、外部磁界によって、第１の磁性層
２の磁化と第２の磁性層４の磁化とが相対角度を示して
いた。しかしながら、本発明は、このような構成に限定
されるものではなく、外部磁界に応じて第１の磁性層２
の磁化及び第２の磁性層４の磁化が相対角度を示すよう
な構成であればよい。
おいては、第１の磁性層２と第２の磁性層４とが異なる
保持力を有しており、外部磁界によって、第１の磁性層
２の磁化と第２の磁性層４の磁化とが相対角度を示して
いた。しかしながら、本発明は、このような構成に限定
されるものではなく、外部磁界に応じて第１の磁性層２
の磁化及び第２の磁性層４の磁化が相対角度を示すよう
な構成であればよい。
【００４１】すなわち、他の実施の形態として示す磁気
トンネル素子１０は、図４に示すように、軟磁気特性を
有する第１の磁性層１１と、この第１の磁性層１１に積
層されたグラニュラ層１２と、このグラニュラ層１２に
積層され、反強磁性膜１３を有する第２の磁性層１４と
を備える。この磁気トンネル素子において、第２の磁性
層１４は、グラニュラ層１２と接する面に軟磁気特性を
有する磁性膜１５とこの磁性膜１５に積層された反強磁
性膜１３とから構成されている。
トンネル素子１０は、図４に示すように、軟磁気特性を
有する第１の磁性層１１と、この第１の磁性層１１に積
層されたグラニュラ層１２と、このグラニュラ層１２に
積層され、反強磁性膜１３を有する第２の磁性層１４と
を備える。この磁気トンネル素子において、第２の磁性
層１４は、グラニュラ層１２と接する面に軟磁気特性を
有する磁性膜１５とこの磁性膜１５に積層された反強磁
性膜１３とから構成されている。
【００４２】したがって、この第２の磁性層１４では、
磁性膜１５と反強磁性膜１３との間に反強磁性結合が生
じ、その結果、磁性膜１５の磁化方向が固定される。す
なわち、この磁気トンネル素子１０において、第２の磁
性層１４は、外部磁界によってその磁化方向が変化する
ことがない、いわゆるピンニング層として作用する。一
方、この磁気トンネル素子１０において、第１の磁性層
１１は、軟磁気特性を示す強磁性体からなる。このた
め、第１の磁性層１１は、外部磁界によってその磁化方
向が変化する、いわゆるフリー層として作用する。
磁性膜１５と反強磁性膜１３との間に反強磁性結合が生
じ、その結果、磁性膜１５の磁化方向が固定される。す
なわち、この磁気トンネル素子１０において、第２の磁
性層１４は、外部磁界によってその磁化方向が変化する
ことがない、いわゆるピンニング層として作用する。一
方、この磁気トンネル素子１０において、第１の磁性層
１１は、軟磁気特性を示す強磁性体からなる。このた
め、第１の磁性層１１は、外部磁界によってその磁化方
向が変化する、いわゆるフリー層として作用する。
【００４３】すなわち、この磁気トンネル素子１０で
は、外部磁界が印加されると、第１の磁性層１１の磁化
は変化するが、第２の磁性層１４の磁化は所定の方向か
ら変化することがない。このため、この磁気トンネル素
子１０では、外部磁界に応じて第１の磁性層１１の磁化
と第２の磁性層１４の磁化とが相対角度を示すこととな
る。
は、外部磁界が印加されると、第１の磁性層１１の磁化
は変化するが、第２の磁性層１４の磁化は所定の方向か
ら変化することがない。このため、この磁気トンネル素
子１０では、外部磁界に応じて第１の磁性層１１の磁化
と第２の磁性層１４の磁化とが相対角度を示すこととな
る。
【００４４】磁気トンネル素子１０は、この磁化の相対
角度の変化によって、トンネル電流に対する抵抗値が変
化し、上述した磁気トンネル素子１と同様に、この抵抗
変化により外部磁界を検出する。
角度の変化によって、トンネル電流に対する抵抗値が変
化し、上述した磁気トンネル素子１と同様に、この抵抗
変化により外部磁界を検出する。
【００４５】ところで、上述したような磁気トンネル素
子１又は磁気トンネル素子１０を用いて実際に外部磁界
を検出する際には、図５に示すような構成の磁気検出装
置２０を作製する。なお、以下、磁気検出装置２０とし
て磁気トンネル素子１を用いた場合を説明する。
子１又は磁気トンネル素子１０を用いて実際に外部磁界
を検出する際には、図５に示すような構成の磁気検出装
置２０を作製する。なお、以下、磁気検出装置２０とし
て磁気トンネル素子１を用いた場合を説明する。
【００４６】この図５に示した磁気検出装置２０は、基
板２１と、この基板２１上に形成された第１の電極２２
と、この第１の電極２２上に形成された磁気トンネル素
子１及び絶縁膜２３と、これら磁気トンネル素子１及び
絶縁膜２３上に形成された第２の電極２４とから構成さ
れている。この磁気検出装置２０において、磁気トンネ
ル素子１は、上述したように、第１の磁性層２とグラニ
ュラ層３と第２の磁性層４とからされている。また、こ
の磁気検出装置２０において、第１の電極２２及び第２
の電極２４は、図示しない定電流源と接続されており、
磁気検出装置２０の動作時には所定の電流が供給され
る。
板２１と、この基板２１上に形成された第１の電極２２
と、この第１の電極２２上に形成された磁気トンネル素
子１及び絶縁膜２３と、これら磁気トンネル素子１及び
絶縁膜２３上に形成された第２の電極２４とから構成さ
れている。この磁気検出装置２０において、磁気トンネ
ル素子１は、上述したように、第１の磁性層２とグラニ
ュラ層３と第２の磁性層４とからされている。また、こ
の磁気検出装置２０において、第１の電極２２及び第２
の電極２４は、図示しない定電流源と接続されており、
磁気検出装置２０の動作時には所定の電流が供給され
る。
【００４７】この磁気検出装置２０において、基板２１
は、例えば、Ｓｉ等の非磁性絶縁材料からなる。また、
基板２１は、電気的なリークを発生させないために表面
に酸化層や絶縁層を配したものであってもよい。
は、例えば、Ｓｉ等の非磁性絶縁材料からなる。また、
基板２１は、電気的なリークを発生させないために表面
に酸化層や絶縁層を配したものであってもよい。
【００４８】この磁気検出装置２０を作製する際には、
先ず、この基板２１上に第１の電極２２を形成する。こ
こで、第１の電極２２は、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ等の電気伝
導度の高い金属材料からなるものであり、その膜厚が約
１００オングストロームとされる。この第１の電極２２
は、例えば、真空蒸着法、電気鍍金法等の手法を用いて
基板２１の略全面に金属膜として形成され、その後、こ
の金属膜をフォトリソグラフィとイオンミリングとを組
み合わせた方法やフレームメッキ法等により所定の形状
とされて形成される。
先ず、この基板２１上に第１の電極２２を形成する。こ
こで、第１の電極２２は、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ等の電気伝
導度の高い金属材料からなるものであり、その膜厚が約
１００オングストロームとされる。この第１の電極２２
は、例えば、真空蒸着法、電気鍍金法等の手法を用いて
基板２１の略全面に金属膜として形成され、その後、こ
の金属膜をフォトリソグラフィとイオンミリングとを組
み合わせた方法やフレームメッキ法等により所定の形状
とされて形成される。
【００４９】次に、この第１の電極２２上に、磁気トン
ネル素子１を形成する。磁気トンネル素子１を形成する
際には、先ず、第１の電極２２上に第１の磁性層２とな
るＮｉ含有量が８１ａｔ％であるＮｉ−Ｆｅ膜をスパッ
タリング等の手法により成膜する。そして、第１の磁性
層２は、フォトリソグラフィやイオンミリング等の手法
を用いて、このＮｉ−Ｆｅ膜を所定の形状とすることに
より形成される。
ネル素子１を形成する。磁気トンネル素子１を形成する
際には、先ず、第１の電極２２上に第１の磁性層２とな
るＮｉ含有量が８１ａｔ％であるＮｉ−Ｆｅ膜をスパッ
タリング等の手法により成膜する。そして、第１の磁性
層２は、フォトリソグラフィやイオンミリング等の手法
を用いて、このＮｉ−Ｆｅ膜を所定の形状とすることに
より形成される。
【００５０】また、この第１の磁性層２は、Ｎｉ含有量
が８１ａｔ％であるＮｉ−ＦｅとＣｏとを積層してなる
多層膜であってもよい。この場合も、多層膜を成膜した
後にフォトリソグラフィやイオンミリング等の手法を用
いて所定の形状とされる。
が８１ａｔ％であるＮｉ−ＦｅとＣｏとを積層してなる
多層膜であってもよい。この場合も、多層膜を成膜した
後にフォトリソグラフィやイオンミリング等の手法を用
いて所定の形状とされる。
【００５１】次に、この第１の磁性層２上にグラニュラ
層３を形成する。このグラニュラ層３は、Ａｒ、Ｏ2混
合ガス雰囲気下でＣｏＡｌ合金ターゲットに対して反応
性スパッタリングを行うことにより形成される。すなわ
ち、この反応性スパッタリングでは、混合ガス中の酸素
によりＡｌが酸化されてＡｌ2Ｏ3となり絶縁相８とな
る。このとき、グラニュラ構造をより確実なものとする
ために、グラニュラ層３を形成した後にアニール処理等
の後処理を行ってもよい。なお、このアニール処理によ
って、グラニュラ層３中のＡｌ原子を略々酸化させるこ
とができる。また、グラニュラ層３は、フォトリソグラ
フィやイオンミリング等の手法を用いて所望の形状とす
ることができる。
層３を形成する。このグラニュラ層３は、Ａｒ、Ｏ2混
合ガス雰囲気下でＣｏＡｌ合金ターゲットに対して反応
性スパッタリングを行うことにより形成される。すなわ
ち、この反応性スパッタリングでは、混合ガス中の酸素
によりＡｌが酸化されてＡｌ2Ｏ3となり絶縁相８とな
る。このとき、グラニュラ構造をより確実なものとする
ために、グラニュラ層３を形成した後にアニール処理等
の後処理を行ってもよい。なお、このアニール処理によ
って、グラニュラ層３中のＡｌ原子を略々酸化させるこ
とができる。また、グラニュラ層３は、フォトリソグラ
フィやイオンミリング等の手法を用いて所望の形状とす
ることができる。
【００５２】次に、このグラニュラ層３上に第２の磁性
層４を形成する。この第２の磁性層４は、Ｃｏ等の高保
磁力材料をスパッタリング等により成膜することにより
形成される。また、この第２の磁性層４は、フォトリソ
グラフィやイオンミリング等の手法を用いて所望の形状
とする。
層４を形成する。この第２の磁性層４は、Ｃｏ等の高保
磁力材料をスパッタリング等により成膜することにより
形成される。また、この第２の磁性層４は、フォトリソ
グラフィやイオンミリング等の手法を用いて所望の形状
とする。
【００５３】なお、磁気トンネル素子１０を用いる場合
には、第２の磁性層１４としては、Ｎｉ−Ｆｅ膜を成膜
した後に反強磁性膜を成膜したものであってもよいし、
スピンバルブ構造におけるピンニング層のようなＦｅＭ
ｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ等を多層化して成膜したもので
あってもよい。
には、第２の磁性層１４としては、Ｎｉ−Ｆｅ膜を成膜
した後に反強磁性膜を成膜したものであってもよいし、
スピンバルブ構造におけるピンニング層のようなＦｅＭ
ｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ等を多層化して成膜したもので
あってもよい。
【００５４】次に、上述のように形成された磁気トンネ
ル素子１の第１の磁性層２と第２の磁性層４との絶縁を
確実なものとするため絶縁膜２３を形成する。この絶縁
膜２３は、例えば、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の絶縁材料を
スパッタリング等の手法により成膜することにより形成
される。そして、この絶縁膜２３は、フォトリソグラフ
ィ及びイオンミリング等の手法により所定の形状とされ
る。
ル素子１の第１の磁性層２と第２の磁性層４との絶縁を
確実なものとするため絶縁膜２３を形成する。この絶縁
膜２３は、例えば、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の絶縁材料を
スパッタリング等の手法により成膜することにより形成
される。そして、この絶縁膜２３は、フォトリソグラフ
ィ及びイオンミリング等の手法により所定の形状とされ
る。
【００５５】次に、第２の電極２４を第２の磁性層４及
び絶縁膜２３２上に、上述した第１の電極２２と同様に
形成する。この第２の電極２４は、第１の電極２２と同
様に、フォトリソグラフィとイオンミリングとを組み合
わせた方法やフレームメッキ法等により所定の形状とな
るように形成される。
び絶縁膜２３２上に、上述した第１の電極２２と同様に
形成する。この第２の電極２４は、第１の電極２２と同
様に、フォトリソグラフィとイオンミリングとを組み合
わせた方法やフレームメッキ法等により所定の形状とな
るように形成される。
【００５６】そして、この第１の電極２２及び第２の電
極２４には、図示しない電流源及び電圧検出手段と接続
するための配線２５が接続される。
極２４には、図示しない電流源及び電圧検出手段と接続
するための配線２５が接続される。
【００５７】以上のように構成された磁気検出装置２０
では、外部磁界に応じて第１の磁性層２の磁化が変化す
る。また、第２の磁性層４は、外部磁界に影響されず一
定の磁化方向を示している。すなわち、この磁気検出装
置２０では、外部磁界応じて第１の磁性層２の磁化と第
２の磁性層４の磁化とが所定の相対角度を有することと
なる。
では、外部磁界に応じて第１の磁性層２の磁化が変化す
る。また、第２の磁性層４は、外部磁界に影響されず一
定の磁化方向を示している。すなわち、この磁気検出装
置２０では、外部磁界応じて第１の磁性層２の磁化と第
２の磁性層４の磁化とが所定の相対角度を有することと
なる。
【００５８】そして、この磁気検出装置２０では、外部
磁界を検出する際に所定の定電流が供給される。この定
電流は、グラニュラ層３を介して第１の磁性層２と第２
の磁性層４との間をトンネル電流として流れる。そし
て、この磁気検出装置２０では、第１の磁性層２と第２
の磁性層４との磁化の相対角度に応じてトンネル電流に
対する抵抗が決定する。
磁界を検出する際に所定の定電流が供給される。この定
電流は、グラニュラ層３を介して第１の磁性層２と第２
の磁性層４との間をトンネル電流として流れる。そし
て、この磁気検出装置２０では、第１の磁性層２と第２
の磁性層４との磁化の相対角度に応じてトンネル電流に
対する抵抗が決定する。
【００５９】したがって、この磁気検出装置２０では、
定電流を供給することによって、外部磁界に応じたトン
ネル電流に対する抵抗値を電圧値として検出することが
できる。これにより、この磁気検出装置２０は、外部磁
界が変化したとき、定電流を供給することにより外部磁
界の変化を電圧値の変化として示すことができる。
定電流を供給することによって、外部磁界に応じたトン
ネル電流に対する抵抗値を電圧値として検出することが
できる。これにより、この磁気検出装置２０は、外部磁
界が変化したとき、定電流を供給することにより外部磁
界の変化を電圧値の変化として示すことができる。
【００６０】この磁気検出装置２０は、グラニュラ層３
により第１の磁性層２と第２の磁性層４との絶縁が確実
なものとなっており、さらに、絶縁層２３により第１の
磁性層２と第２の磁性層４との絶縁がより確実なものと
なっている。このため、第１の磁性層２と第２の磁性層
４との間に電気的なリークが発生するようなことがな
く、第１の磁性層２と第２の磁性層４との間には確実に
トンネル電流が流れることとなる。
により第１の磁性層２と第２の磁性層４との絶縁が確実
なものとなっており、さらに、絶縁層２３により第１の
磁性層２と第２の磁性層４との絶縁がより確実なものと
なっている。このため、第１の磁性層２と第２の磁性層
４との間に電気的なリークが発生するようなことがな
く、第１の磁性層２と第２の磁性層４との間には確実に
トンネル電流が流れることとなる。
【００６１】また、この磁気検出装置２０では、第１の
磁性層２の磁化方向のみが外部磁界に対して変化してい
る。このとき、第１の磁性層２は、軟磁気特性に優れた
ものであるため、小さな外部磁界に対しても感度よく磁
化を変化させる。このため、磁気検出装置２０は、小さ
な外部磁界変化に対しても感度よく電圧値の変化を示す
こととなり、感度よく外部磁界を検出することができ
る。
磁性層２の磁化方向のみが外部磁界に対して変化してい
る。このとき、第１の磁性層２は、軟磁気特性に優れた
ものであるため、小さな外部磁界に対しても感度よく磁
化を変化させる。このため、磁気検出装置２０は、小さ
な外部磁界変化に対しても感度よく電圧値の変化を示す
こととなり、感度よく外部磁界を検出することができ
る。
【００６２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る磁気トンネル素子では、第１の磁性層の磁化と第２
の磁性層の磁化とがなす相対角度に応じて、トンネル電
流に対する抵抗値が変化している。このトンネル電流
は、グラニュラ層を介して第１の磁性層と第２の磁性層
との間を流れる。このため、この磁気トンネル素子で
は、グラニュラ層のにより第１の磁性層と第２の磁性層
との間を完全に絶縁とすることができる。したがって、
本発明に係る磁気トンネル素子は、安定的に磁気トンネ
ル効果を発現させることができる。
係る磁気トンネル素子では、第１の磁性層の磁化と第２
の磁性層の磁化とがなす相対角度に応じて、トンネル電
流に対する抵抗値が変化している。このトンネル電流
は、グラニュラ層を介して第１の磁性層と第２の磁性層
との間を流れる。このため、この磁気トンネル素子で
は、グラニュラ層のにより第１の磁性層と第２の磁性層
との間を完全に絶縁とすることができる。したがって、
本発明に係る磁気トンネル素子は、安定的に磁気トンネ
ル効果を発現させることができる。
【００６３】また、この磁気トンネル素子は、第１の磁
性層及び第２の磁性層が外部磁界を検出しているため、
小さい外部磁界に対しても感度よく磁気トンネル効果を
発現することができる。
性層及び第２の磁性層が外部磁界を検出しているため、
小さい外部磁界に対しても感度よく磁気トンネル効果を
発現することができる。
【図１】本発明に係る磁気トンネル素子の概略構成図で
ある。
ある。
【図２】第１の磁性層の磁化と第２の磁性層の磁化とが
同じ方向を向いている場合の電子の流れを説明するため
の磁気トンネル素子の概略構成図である。
同じ方向を向いている場合の電子の流れを説明するため
の磁気トンネル素子の概略構成図である。
【図３】第１の磁性層の磁化と第２の磁性層の磁化とが
反平行な方向を向いている場合の電子の流れを説明する
ための磁気トンネル素子の概略構成図である。
反平行な方向を向いている場合の電子の流れを説明する
ための磁気トンネル素子の概略構成図である。
【図４】本発明に係る他の磁気トンネル素子の概略構成
図である。
図である。
【図５】本発明に係る磁気トンネル素子が用いられた磁
気検出装置の概略構成図である。
気検出装置の概略構成図である。
【符号の説明】 １，１０ 磁気トンネル素子、２ 第１の磁性層、３
グラニュラ膜、４ 第２の磁性層
グラニュラ膜、４ 第２の磁性層
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の磁性層と、 上記第１の磁性層に積層され、磁性金属相と絶縁相とか
らなるグラニュラ構造を有し、磁性金属相間にトンネル
電流が流れるグラニュラ層と、 上記グラニュラ層の上記第１の磁性層が積層された面と
反対側の面に積層された第２の磁性層とを備え、 上記第１の磁性層及び／又は上記第２の磁性層は、軟磁
気特性を有する強磁性材料からなるとともに、これら積
層体の積層方向に電流を供給するようにしたことを特徴
とする磁気トンネル素子。 - 【請求項２】 上記第１の磁性層と上記第２の磁性層と
は、それぞれ異なる保磁力を有することを特徴とする請
求項１記載の磁気トンネル素子。 - 【請求項３】 上記第１の磁性層又は上記第２の磁性層
には、上記グラニュラ層が積層された面とは反対の面に
反強磁性膜が積層されてなることを特徴とする請求項１
記載の磁気トンネル素子。 - 【請求項４】 上記第１の磁性層又は上記第２の磁性層
は、軟磁気特性を有する磁性膜と高保磁力の磁性膜とを
積層してなる多層膜からなることを特徴とする請求項１
記載の磁気トンネル素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149386A JPH10341047A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 磁気トンネル素子 |
| US09/090,671 US6103406A (en) | 1997-06-06 | 1998-06-04 | Magnetic tunnel device |
| KR1019980020921A KR19990006709A (ko) | 1997-06-06 | 1998-06-05 | 자기 터널 소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149386A JPH10341047A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 磁気トンネル素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10341047A true JPH10341047A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15473999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9149386A Withdrawn JPH10341047A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 磁気トンネル素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6103406A (ja) |
| JP (1) | JPH10341047A (ja) |
| KR (1) | KR19990006709A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005505932A (ja) * | 2001-10-12 | 2005-02-24 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | スピンバルブを有した磁気抵抗デバイスならびに改良された性能 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1654772B1 (en) * | 2003-08-05 | 2008-01-23 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Method for manufacturing magnetic field detection devices and devices therefrom |
| US8583380B2 (en) | 2008-09-05 | 2013-11-12 | Aueon, Inc. | Methods for stratifying and annotating cancer drug treatment options |
| RU2565550C2 (ru) | 2010-09-24 | 2015-10-20 | Те Борд Оф Трастиз Оф Те Лилэнд Стэнфорд Джуниор Юниверсити | Прямой захват, амплификация и секвенирование днк-мишени с использованием иммобилизированных праймеров |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5789088A (en) * | 1994-04-28 | 1998-08-04 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Magnetic recording medium having a metal underlayer and a CoCr alloy magnetic thin film |
| US5774783A (en) * | 1995-03-17 | 1998-06-30 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium |
-
1997
- 1997-06-06 JP JP9149386A patent/JPH10341047A/ja not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-06-04 US US09/090,671 patent/US6103406A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-06-05 KR KR1019980020921A patent/KR19990006709A/ko not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005505932A (ja) * | 2001-10-12 | 2005-02-24 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | スピンバルブを有した磁気抵抗デバイスならびに改良された性能 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19990006709A (ko) | 1999-01-25 |
| US6103406A (en) | 2000-08-15 |
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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: 20040907 |