JPH11274597A - 磁気抵抗素子 - Google Patents
磁気抵抗素子Info
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- JPH11274597A JPH11274597A JP10075344A JP7534498A JPH11274597A JP H11274597 A JPH11274597 A JP H11274597A JP 10075344 A JP10075344 A JP 10075344A JP 7534498 A JP7534498 A JP 7534498A JP H11274597 A JPH11274597 A JP H11274597A
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- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
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- G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
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Abstract
(57)【要約】
【課題】室温、低磁場でもメモリー素子に使えるような
大きな磁気抵抗比を得られる磁気抵抗効果を持つ素子を
提供する。 【解決手段】強磁性体となるＳｒ組成の大きいＬａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3(x>0.17) と、常磁性絶縁体となるＳｒ組
成の小さいＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x<0.17）をトンネ
ル絶縁膜に使う。構成元素が同じであるＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 を絶縁膜に用いることで、界面のスピン散乱を
抑制できる上、成膜によって膜厚を制御できるのでFe/A
l2Ｏ3 系の場合と違って素子特性の均一性にも優れてい
る。また、強磁性Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 とFe,CＯ,Ni
などの強磁性金属、合金とで絶縁膜を挟む構造にする
と、メモリーとして利用しやすくできる。
大きな磁気抵抗比を得られる磁気抵抗効果を持つ素子を
提供する。 【解決手段】強磁性体となるＳｒ組成の大きいＬａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3(x>0.17) と、常磁性絶縁体となるＳｒ組
成の小さいＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x<0.17）をトンネ
ル絶縁膜に使う。構成元素が同じであるＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 を絶縁膜に用いることで、界面のスピン散乱を
抑制できる上、成膜によって膜厚を制御できるのでFe/A
l2Ｏ3 系の場合と違って素子特性の均一性にも優れてい
る。また、強磁性Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 とFe,CＯ,Ni
などの強磁性金属、合金とで絶縁膜を挟む構造にする
と、メモリーとして利用しやすくできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＭｎ酸化物を用いた
磁気抵抗素子に関する。
磁気抵抗素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁場の有無によって電気抵抗が変化する
磁気抵抗効果を利用した素子は、ハードディスクの再生
磁気ヘッドや、磁気センサーとして用いられている。ま
た、磁気抵抗効果を使って強磁性体のスピンの向きを読
み出すメモリー素子として用いる試みも行われている。
磁気抵抗効果を利用した素子は、ハードディスクの再生
磁気ヘッドや、磁気センサーとして用いられている。ま
た、磁気抵抗効果を使って強磁性体のスピンの向きを読
み出すメモリー素子として用いる試みも行われている。
【０００３】再生磁気ヘッドや磁気センサーとしては、
室温で比較的大きな磁気抵抗効果が得られている強磁性
金属と常磁性金属との多層膜を用いた磁性人工格子（ス
ピンバルブ）膜が用いられてきた。しかしながらメモリ
ー素子としては、磁性人工格子膜では、磁気抵抗効果が
まだ小さく、強磁性体のスピンの向きを十分に読み出す
ことができないため実用レベルには至っていない。
室温で比較的大きな磁気抵抗効果が得られている強磁性
金属と常磁性金属との多層膜を用いた磁性人工格子（ス
ピンバルブ）膜が用いられてきた。しかしながらメモリ
ー素子としては、磁性人工格子膜では、磁気抵抗効果が
まだ小さく、強磁性体のスピンの向きを十分に読み出す
ことができないため実用レベルには至っていない。
【０００４】そこで大きな磁気抵抗効果を得る素子とし
て、Fe/Al2Ｏ3/Feのように強磁性金属で薄い常磁性絶縁
膜を挟んだ磁気抵抗素子が報告されている（文献：J. M
agn.Magn. Matter.,vＯl.139, L321(1995) ）。この磁
気抵抗素子は、室温で10% 以上の大きな磁気抵抗効果
（トンネル磁気抵抗効果）が得られている。この磁気抵
抗素子は、絶縁膜を電子がトンネルするときに、強磁性
体のフェルミ面における状態密度がスピンによって異な
るため、２つの強磁性膜のスピンが平行な場合より反平
行なほうがトンネルコンダクタンスが小さいため、高い
抵抗変化率を生じる。
て、Fe/Al2Ｏ3/Feのように強磁性金属で薄い常磁性絶縁
膜を挟んだ磁気抵抗素子が報告されている（文献：J. M
agn.Magn. Matter.,vＯl.139, L321(1995) ）。この磁
気抵抗素子は、室温で10% 以上の大きな磁気抵抗効果
（トンネル磁気抵抗効果）が得られている。この磁気抵
抗素子は、絶縁膜を電子がトンネルするときに、強磁性
体のフェルミ面における状態密度がスピンによって異な
るため、２つの強磁性膜のスピンが平行な場合より反平
行なほうがトンネルコンダクタンスが小さいため、高い
抵抗変化率を生じる。
【０００５】この抵抗変化率（磁気抵抗比：MR）は、絶
縁膜を挟む２つの強磁性のスピン分極率をそれぞれP1、
P2とすると、式（１）のように与えられる。 MR = 2 P1P2 / (1-P1P2) ....(1) 式（１）から分かるように、強磁性金属で薄い常磁性絶
縁膜を挟んだ磁気抵抗素子は、スピン分極率P1、P2が大
きな強磁性金属を用いれば大きな磁気抵抗比が得られ
る。
縁膜を挟む２つの強磁性のスピン分極率をそれぞれP1、
P2とすると、式（１）のように与えられる。 MR = 2 P1P2 / (1-P1P2) ....(1) 式（１）から分かるように、強磁性金属で薄い常磁性絶
縁膜を挟んだ磁気抵抗素子は、スピン分極率P1、P2が大
きな強磁性金属を用いれば大きな磁気抵抗比が得られ
る。
【０００６】例えば従来知られているFe/Al2Ｏ3/Feの場
合では、18% 程度の抵抗変化が室温で得られる。しかし
ながらこの程度の変化では、電気信号としてＳｉ集積回
路で読みださせようとすると、回路ノイズと同程度の信
号となり安定したメモリー素子として用いることができ
ない。
合では、18% 程度の抵抗変化が室温で得られる。しかし
ながらこの程度の変化では、電気信号としてＳｉ集積回
路で読みださせようとすると、回路ノイズと同程度の信
号となり安定したメモリー素子として用いることができ
ない。
【０００７】一方室温で大きなスピン分極を有する強磁
性材料としてＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 を代表とするぺロ
ブスカイト型Ｍｎ酸化物を用いた磁気抵抗素子が知られ
ている。この磁気抵抗素子は、キューリー点が高く室温
まで強磁性体であるＬａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 （x>0.17）
を強磁性体として用い、絶縁膜としてＳｒTiＯ3 （厚さ
6nm ）を挟んだＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x>0.17）/ Ｓ
ｒTiＯ3 / Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x>0.17）多層構造
である。
性材料としてＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 を代表とするぺロ
ブスカイト型Ｍｎ酸化物を用いた磁気抵抗素子が知られ
ている。この磁気抵抗素子は、キューリー点が高く室温
まで強磁性体であるＬａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 （x>0.17）
を強磁性体として用い、絶縁膜としてＳｒTiＯ3 （厚さ
6nm ）を挟んだＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x>0.17）/ Ｓ
ｒTiＯ3 / Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x>0.17）多層構造
である。
【０００８】しかしながらこの磁気抵抗素子は、温度4.
2Kでは最大380 ％の磁気抵抗比を得られるが、温度250K
以上では、磁気抵抗比はほぼ０になってしまう。この理
由はＳｒTiＯ3 絶縁膜 /Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性
体膜界面構造に起因すると考えられている。（文献:App
lied Physics Letters, v Ｏlume69, p3266, 1996 ）
2Kでは最大380 ％の磁気抵抗比を得られるが、温度250K
以上では、磁気抵抗比はほぼ０になってしまう。この理
由はＳｒTiＯ3 絶縁膜 /Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性
体膜界面構造に起因すると考えられている。（文献:App
lied Physics Letters, v Ｏlume69, p3266, 1996 ）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来メ
モリー素子の読み出しに使えるような室温で十分大きな
磁気抵抗比を示す磁気抵抗素子は得られていない。本発
明は室温で高い磁気抵抗比を有する磁気抵抗素子を提供
することを目的とする。
モリー素子の読み出しに使えるような室温で十分大きな
磁気抵抗比を示す磁気抵抗素子は得られていない。本発
明は室温で高い磁気抵抗比を有する磁気抵抗素子を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、単結晶または多結晶からなり、使用温度で
強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 導電膜からなる第
１の電極と、この第１の電極上に形成され、使用温度で
常磁性を示すＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜と、このＬ
ａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 膜絶縁膜上に形成された強磁性体
からなる第２の電極とを具備し、前記第１の電極と前記
第２の電極間に電位差がある場合、電子が前記Ｌａ1-y
Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜をトンネルすることを特徴とする
磁気抵抗素子を提供する。
に本発明は、単結晶または多結晶からなり、使用温度で
強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 導電膜からなる第
１の電極と、この第１の電極上に形成され、使用温度で
常磁性を示すＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜と、このＬ
ａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 膜絶縁膜上に形成された強磁性体
からなる第２の電極とを具備し、前記第１の電極と前記
第２の電極間に電位差がある場合、電子が前記Ｌａ1-y
Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜をトンネルすることを特徴とする
磁気抵抗素子を提供する。
【００１１】また本発明は、前記第２の電極が、単結晶
または多結晶からなり、使用温度で強磁性を示すＬａ
1-z Ｓｒz ＭｎＯ3 導電膜からなることを特徴とする磁
気抵抗素子を提供する。
または多結晶からなり、使用温度で強磁性を示すＬａ
1-z Ｓｒz ＭｎＯ3 導電膜からなることを特徴とする磁
気抵抗素子を提供する。
【００１２】また本発明は、前記第２の電極が、鉄、コ
バルト、クロム、マンガンあるいはニッケルあるいはこ
れらを含む合金であることを特徴とする磁気抵抗素子を
提供する。
バルト、クロム、マンガンあるいはニッケルあるいはこ
れらを含む合金であることを特徴とする磁気抵抗素子を
提供する。
【００１３】また本発明は、前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ
3 絶縁膜が結晶あるいはアモルファスであることを特徴
とする磁気抵抗素子を提供する。また本発明は、前記第
１の電極に電流を流すことで該第１の電極が一時的に常
磁性金属に相転移することを特徴とする磁気抵抗素子を
提供する。
3 絶縁膜が結晶あるいはアモルファスであることを特徴
とする磁気抵抗素子を提供する。また本発明は、前記第
１の電極に電流を流すことで該第１の電極が一時的に常
磁性金属に相転移することを特徴とする磁気抵抗素子を
提供する。
【００１４】また本発明は、前記第１の電極に光をあて
て加熱することで該第１の電極が一時的に常磁性金属に
相転移することを特徴とする磁気抵抗素子を提供する。
また本発明は、単結晶層または多結晶層からなり、使用
温度で強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 導電膜から
なる第１の電極と、この第１の電極上に形成され、使用
温度で常磁性を示すＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜と、
このＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜上に形成された強磁
性を示す第２の電極と、前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶
縁膜上に形成された強磁性を示す第３の電極とを具備
し、前記第２の電極と前記第３の電極は前記第１の電極
を介して電気的に直列に接続され、前記第２の電極と前
記第３の電極間に電位差がある場合、電子が前記Ｌａ
1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜をトンネルすることを特徴と
する磁気抵抗素子を提供する。
て加熱することで該第１の電極が一時的に常磁性金属に
相転移することを特徴とする磁気抵抗素子を提供する。
また本発明は、単結晶層または多結晶層からなり、使用
温度で強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 導電膜から
なる第１の電極と、この第１の電極上に形成され、使用
温度で常磁性を示すＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜と、
このＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜上に形成された強磁
性を示す第２の電極と、前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶
縁膜上に形成された強磁性を示す第３の電極とを具備
し、前記第２の電極と前記第３の電極は前記第１の電極
を介して電気的に直列に接続され、前記第２の電極と前
記第３の電極間に電位差がある場合、電子が前記Ｌａ
1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜をトンネルすることを特徴と
する磁気抵抗素子を提供する。
【００１５】また本発明は、前記第２の電極と前記第３
の電極が、単結晶または多結晶からなり、使用温度で強
磁性を示すＬａ1-z Ｓｒz ＭｎＯ3 導電膜からなること
を特徴とする磁気抵抗素子を提供する。
の電極が、単結晶または多結晶からなり、使用温度で強
磁性を示すＬａ1-z Ｓｒz ＭｎＯ3 導電膜からなること
を特徴とする磁気抵抗素子を提供する。
【００１６】また本発明は、前記第２の電極と前記第３
の電極が、鉄、コバルトあるいはニッケルあるいはこれ
らの合金であることを特徴とする磁気抵抗素子を提供す
る。前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜が結晶あるいは
アモルファスであることを特徴とする磁気抵抗素子を提
供する。
の電極が、鉄、コバルトあるいはニッケルあるいはこれ
らの合金であることを特徴とする磁気抵抗素子を提供す
る。前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜が結晶あるいは
アモルファスであることを特徴とする磁気抵抗素子を提
供する。
【００１７】また本発明は、前記第１の電極に電流を流
すことで該第１の電極が一時的に常磁性金属に相転移す
ることを特徴とする磁気抵抗素子を提供する。また本発
明は、前記第１の電極に光をあてて加熱することで該第
１の電極が一時的に常磁性金属に相転移することを特徴
とする磁気抵抗素子を提供する。
すことで該第１の電極が一時的に常磁性金属に相転移す
ることを特徴とする磁気抵抗素子を提供する。また本発
明は、前記第１の電極に光をあてて加熱することで該第
１の電極が一時的に常磁性金属に相転移することを特徴
とする磁気抵抗素子を提供する。
【００１８】また本発明は、単結晶または多結晶からな
り、使用温度で強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 導
電膜からなる第１の電極と、この第１の電極上に形成さ
れ、使用温度で常磁性を示す、一般式ＡＢＯ3 （ＡがP
r、Nd、Gd、Ｙ或いはＳｒ、ＢがSc、Rh、Sb、Zr、Sn、C
d或いはRe）で表され、ＬａＭｎＯ3 との格子不整合が
２％以下である絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された強
磁性体からなる第２の電極とを具備し、前記第１の電極
と前記第２の電極間に電位差がある場合、電子が前記絶
縁膜をトンネルすることを特徴とする磁気抵抗素子を提
供する。
り、使用温度で強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 導
電膜からなる第１の電極と、この第１の電極上に形成さ
れ、使用温度で常磁性を示す、一般式ＡＢＯ3 （ＡがP
r、Nd、Gd、Ｙ或いはＳｒ、ＢがSc、Rh、Sb、Zr、Sn、C
d或いはRe）で表され、ＬａＭｎＯ3 との格子不整合が
２％以下である絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された強
磁性体からなる第２の電極とを具備し、前記第１の電極
と前記第２の電極間に電位差がある場合、電子が前記絶
縁膜をトンネルすることを特徴とする磁気抵抗素子を提
供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の好ま
しい実施形態について説明する。図１はＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 系の電子相図である。横軸はＬａとＳｒの組成
比（ｘ）を示し、縦軸は温度（Ｋ）を示す。図中ＴＮは
反強磁性の相転位温度、ＴＣは強磁性の相転位温度、Ｔ
Ｓは構造相転位温度を示す。またPIは常時性絶縁体相、
PMは常時性導電体相、AFI は反強磁性絶縁体相、FIは強
磁性絶縁体相、FMは強磁性導電体相を示す。
しい実施形態について説明する。図１はＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 系の電子相図である。横軸はＬａとＳｒの組成
比（ｘ）を示し、縦軸は温度（Ｋ）を示す。図中ＴＮは
反強磁性の相転位温度、ＴＣは強磁性の相転位温度、Ｔ
Ｓは構造相転位温度を示す。またPIは常時性絶縁体相、
PMは常時性導電体相、AFI は反強磁性絶縁体相、FIは強
磁性絶縁体相、FMは強磁性導電体相を示す。
【００２０】本発明は、使用温度（特に常温付近）で強
磁性導電体（図１中FMの領域）となるＬａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 膜上に、使用温度（特に常温付近）で常磁性絶縁
体（図１中PIの領域）となるＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜
を積層し、さらにこのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜常磁性
絶縁体上に強磁性体を積層したＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
強磁性導電体膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁
体膜／強磁性体構造のトンネル接合型磁気抵抗素子であ
る。
磁性導電体（図１中FMの領域）となるＬａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 膜上に、使用温度（特に常温付近）で常磁性絶縁
体（図１中PIの領域）となるＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜
を積層し、さらにこのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜常磁性
絶縁体上に強磁性体を積層したＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
強磁性導電体膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁
体膜／強磁性体構造のトンネル接合型磁気抵抗素子であ
る。
【００２１】本発明では使用温度で１００％スピン分極
したＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜を用いた磁気
抵抗効果素子であるので、式（１）から分かるように高
い磁気抵抗比を得ることができる。さらに本発明ではＬ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜の界面が、構成元素が同じホモ接
合であるため界面の状態が良好である。従ってトンネル
接合界面の状態が良くない従来のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜／ＳｒTiＯ３絶縁体／ Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 強磁性導電膜のトンネル接合型磁気抵抗素子に
比較して、本発明は界面構造に起因するスピン散乱を抑
制でき、常温付近においても高い磁気抵抗比を得ること
が可能となる。
したＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜を用いた磁気
抵抗効果素子であるので、式（１）から分かるように高
い磁気抵抗比を得ることができる。さらに本発明ではＬ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜の界面が、構成元素が同じホモ接
合であるため界面の状態が良好である。従ってトンネル
接合界面の状態が良くない従来のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜／ＳｒTiＯ３絶縁体／ Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 強磁性導電膜のトンネル接合型磁気抵抗素子に
比較して、本発明は界面構造に起因するスピン散乱を抑
制でき、常温付近においても高い磁気抵抗比を得ること
が可能となる。
【００２２】使用温度特に常温（２９７Ｋ）付近では、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜はＳｒの組成が(x>0.17)で強
磁性体となり、（x<0.17）では常磁性絶縁体となる。従
って本発明は、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x>0.17) 強磁性
導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x<0.17）常磁性絶
縁膜／強磁性体の構造であればよい。但し温度マージン
を稼ぐためにそれぞれの膜のＳｒ組成の差は0.04以上あ
ることが好ましい。
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜はＳｒの組成が(x>0.17)で強
磁性体となり、（x<0.17）では常磁性絶縁体となる。従
って本発明は、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x>0.17) 強磁性
導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x<0.17）常磁性絶
縁膜／強磁性体の構造であればよい。但し温度マージン
を稼ぐためにそれぞれの膜のＳｒ組成の差は0.04以上あ
ることが好ましい。
【００２３】また本発明では、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜を基板上に成膜後、連続してＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 常時性絶縁膜を直接成膜することによっ
て、膜厚を制御できる。従ってFe/Al2Ｏ3 系のように構
成元素が異なる系に比較して素子特性の均一性にも優れ
ている。
3 強磁性導電膜を基板上に成膜後、連続してＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 常時性絶縁膜を直接成膜することによっ
て、膜厚を制御できる。従ってFe/Al2Ｏ3 系のように構
成元素が異なる系に比較して素子特性の均一性にも優れ
ている。
【００２４】また本発明は、強磁性体としてFe, Ni, C
Ｏやこれらの合金を用い、 Ｌａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 強磁
性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜／ F
e, Ni, CＯやこれらを含む合金強磁性体の構造とするこ
とができる。この構造では上層がエッチングしやすい金
属であるので、 容易に加工することができる。また本発
明は、 強磁性体としてFe, Ni, C Ｏやこれらの合金を用
い、 Ｌａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜の構造とすることができる。 この構造
は、強磁性体を両方ともＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜で形
成しているので、 さらに大きな磁気抵抗効果を実現でき
る。 この構造で、 それぞれの強磁性伝導膜のＳｒの組成
は、互いに同じであってもいいし違っていてもいい。次
に本発明の磁気抵抗効果素子をメモリーに用いた場合に
ついて説明する。 （実施例１）本実施例は、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁
性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3常磁性絶縁膜／ F
e,Ｃｏ, Niなどの強磁性金属の構造の磁気抵抗効果素子
をメモリーにした例である。 標準形（金属電極単一） 図２は本発明の実施例１にかかる磁気抵抗効果素子の断
面図である。
Ｏやこれらの合金を用い、 Ｌａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 強磁
性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜／ F
e, Ni, CＯやこれらを含む合金強磁性体の構造とするこ
とができる。この構造では上層がエッチングしやすい金
属であるので、 容易に加工することができる。また本発
明は、 強磁性体としてFe, Ni, C Ｏやこれらの合金を用
い、 Ｌａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜の構造とすることができる。 この構造
は、強磁性体を両方ともＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 膜で形
成しているので、 さらに大きな磁気抵抗効果を実現でき
る。 この構造で、 それぞれの強磁性伝導膜のＳｒの組成
は、互いに同じであってもいいし違っていてもいい。次
に本発明の磁気抵抗効果素子をメモリーに用いた場合に
ついて説明する。 （実施例１）本実施例は、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁
性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3常磁性絶縁膜／ F
e,Ｃｏ, Niなどの強磁性金属の構造の磁気抵抗効果素子
をメモリーにした例である。 標準形（金属電極単一） 図２は本発明の実施例１にかかる磁気抵抗効果素子の断
面図である。
【００２５】この磁気抵抗効果素子は、（００１）面が
でたＳｒTiＯ3 基板１上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２、この強磁性導電膜２
上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁
性絶縁膜３、この常磁性絶縁膜３上に各ビット毎に形成
されたＣｏからなる強磁性金属膜４、この強磁性金属膜
４上に形成されたSiＯ2 絶縁膜５、この絶縁膜５上に形
成されたTiAuからなる磁場発生用配線６から形成されて
いる。Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁性絶縁膜
３はトンネル絶縁膜として作用し、強磁性導電膜２、４
間に電圧を印加すると電流が流れるようになっている。
この時強磁性導電膜中のスピンの向きが揃っているとき
電流が流れやすくなり、揃っていないときは電流が流れ
にくくなる。この磁気抵抗効果素子は磁気抵抗効果が大
きく、スピンが揃っている場合と揃っていない場合の電
流比が大きくとれる。
でたＳｒTiＯ3 基板１上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２、この強磁性導電膜２
上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁
性絶縁膜３、この常磁性絶縁膜３上に各ビット毎に形成
されたＣｏからなる強磁性金属膜４、この強磁性金属膜
４上に形成されたSiＯ2 絶縁膜５、この絶縁膜５上に形
成されたTiAuからなる磁場発生用配線６から形成されて
いる。Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁性絶縁膜
３はトンネル絶縁膜として作用し、強磁性導電膜２、４
間に電圧を印加すると電流が流れるようになっている。
この時強磁性導電膜中のスピンの向きが揃っているとき
電流が流れやすくなり、揃っていないときは電流が流れ
にくくなる。この磁気抵抗効果素子は磁気抵抗効果が大
きく、スピンが揃っている場合と揃っていない場合の電
流比が大きくとれる。
【００２６】次に、この磁気抵抗効果素子の作製方法に
ついて説明する。先ず、超高真空装置内に（００１）面
がでたＳｒTiＯ3 基板１を設定する。次に分子線エピタ
キシー（MBE ）法により、超高真空装置に酸素またはオ
ゾンを導入しＬａ、Ｓｒ、Ｍｎがそれぞれ入っているル
ツボを加熱し、各成分を昇華させて分子線として基板に
照射し、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）単結晶膜２
を700nm の厚さに成長させた。 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （x=0.3 ）単結晶膜２の組成は、 Ｌａ、Ｓｒ、Ｍｎ
がそれぞれ入っているルツボの温度を調整して各原料の
分子線フラックスの量を変えて制御した。基板温度は65
0 ℃とした。図１から分かるように、 Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.3 ）単結晶膜２は、この素子の使用温度
（通常の地球上の環境 223K〜323K）で強磁性導電体で
ある。
ついて説明する。先ず、超高真空装置内に（００１）面
がでたＳｒTiＯ3 基板１を設定する。次に分子線エピタ
キシー（MBE ）法により、超高真空装置に酸素またはオ
ゾンを導入しＬａ、Ｓｒ、Ｍｎがそれぞれ入っているル
ツボを加熱し、各成分を昇華させて分子線として基板に
照射し、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）単結晶膜２
を700nm の厚さに成長させた。 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （x=0.3 ）単結晶膜２の組成は、 Ｌａ、Ｓｒ、Ｍｎ
がそれぞれ入っているルツボの温度を調整して各原料の
分子線フラックスの量を変えて制御した。基板温度は65
0 ℃とした。図１から分かるように、 Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.3 ）単結晶膜２は、この素子の使用温度
（通常の地球上の環境 223K〜323K）で強磁性導電体で
ある。
【００２７】次に、真空を破らずに連続してＬａ、Ｓ
ｒ、Ｍｎがそれぞれ入っているルツボの温度を変えて膜
厚0.6nm のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）層３を成
膜した。図１から分かるように、 Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍｎ
Ｏ3 （x=0.１）単結晶膜２は、この素子の使用温度（通
常の地球上の環境 223K〜323K）で常磁性絶縁体であ
る。また膜厚0.6nm のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1
）層３はトンネル絶縁膜として用いることができる。
ｒ、Ｍｎがそれぞれ入っているルツボの温度を変えて膜
厚0.6nm のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）層３を成
膜した。図１から分かるように、 Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍｎ
Ｏ3 （x=0.１）単結晶膜２は、この素子の使用温度（通
常の地球上の環境 223K〜323K）で常磁性絶縁体であ
る。また膜厚0.6nm のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1
）層３はトンネル絶縁膜として用いることができる。
【００２８】次に、強磁性導電膜２、常磁性絶縁膜３が
形成された基板１を超高真空装置内から取り出し、スパ
ッタ法で常磁性絶縁膜３表面にＣｏを50nm堆積した。そ
の後、プラズマＣＶＤ法で基板温度300 ℃でSiＯ2 絶縁
膜を100nm 堆積した。
形成された基板１を超高真空装置内から取り出し、スパ
ッタ法で常磁性絶縁膜３表面にＣｏを50nm堆積した。そ
の後、プラズマＣＶＤ法で基板温度300 ℃でSiＯ2 絶縁
膜を100nm 堆積した。
【００２９】次に、フォリソグラフィーで、表面に0.5
ミクロン四方のレジストマスク（１ビット相当分）を設
けた後、弗化アンモニウムで選択的にSiＯ2 絶縁膜を除
去し、 Si Ｏ2 絶縁膜５を形成した。
ミクロン四方のレジストマスク（１ビット相当分）を設
けた後、弗化アンモニウムで選択的にSiＯ2 絶縁膜を除
去し、 Si Ｏ2 絶縁膜５を形成した。
【００３０】次に、レジストを有機溶剤で除去してから
低加速のイオンミリングにて、SiＯ2 絶縁膜５をマスク
とし、Ｃｏ膜の一部を除去して強磁性膜４を形成した。
次に、再び熱ＣＶＤ法でジシランと酸素を原料にして、
基板表面に配線用絶縁膜としてSiＯ2 絶縁膜（図示せ
ず）を200nm 堆積した。
低加速のイオンミリングにて、SiＯ2 絶縁膜５をマスク
とし、Ｃｏ膜の一部を除去して強磁性膜４を形成した。
次に、再び熱ＣＶＤ法でジシランと酸素を原料にして、
基板表面に配線用絶縁膜としてSiＯ2 絶縁膜（図示せ
ず）を200nm 堆積した。
【００３１】次に、この基板を電子ビーム蒸着装置内に
移し、Ti膜を１００ｎｍ、Au膜を５００ｎｍ蒸着した。
次にフォトリソグラフィーで、C Ｏ強磁性電極４に磁場
を印加するための幅0.5 ミクロンのTi／Au配線６を形成
した。この時Ti膜はAu膜と下地のSiＯ2 絶縁膜５との接
着性を向上させるために用いた。
移し、Ti膜を１００ｎｍ、Au膜を５００ｎｍ蒸着した。
次にフォトリソグラフィーで、C Ｏ強磁性電極４に磁場
を印加するための幅0.5 ミクロンのTi／Au配線６を形成
した。この時Ti膜はAu膜と下地のSiＯ2 絶縁膜５との接
着性を向上させるために用いた。
【００３２】最後にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）
強磁性導電膜２とＣｏ強磁性金属４に接触用の電極を形
成して、磁気抵抗効果素子を作成した。この磁気抵抗効
果素子のC Ｏ強磁性金属４とＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
（x=0.3）強磁性導電膜２の間に適当な大きさの直流電
圧を印加し、トンネル電流が最も多く流れるように調整
する。
強磁性導電膜２とＣｏ強磁性金属４に接触用の電極を形
成して、磁気抵抗効果素子を作成した。この磁気抵抗効
果素子のC Ｏ強磁性金属４とＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
（x=0.3）強磁性導電膜２の間に適当な大きさの直流電
圧を印加し、トンネル電流が最も多く流れるように調整
する。
【００３３】この磁気抵抗効果素子では、Ｃｏ強磁性金
属の保磁力は、０．５ミクロン四方、膜厚50nmであるの
で100 Ｏe 程度で、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3
）強磁性導電膜２の保持力は、数Ｏe であった。従っ
て印加磁場が50Ｏe では、Ｃｏ強磁性金属４のスピンは
動かずに、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２の
スピンのみが反転する。それぞれのスピンが平行な場合
から反平行な場合に移り変わり抵抗が増大する。この磁
気抵抗効果素子のトンネル磁気抵抗効果を調べたとこ
ろ、印加磁場が50Ｏe （但し、1 Ｏe ＝103/4p A/m）
で、約90％の磁気抵抗比が室温で得られた。
属の保磁力は、０．５ミクロン四方、膜厚50nmであるの
で100 Ｏe 程度で、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3
）強磁性導電膜２の保持力は、数Ｏe であった。従っ
て印加磁場が50Ｏe では、Ｃｏ強磁性金属４のスピンは
動かずに、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２の
スピンのみが反転する。それぞれのスピンが平行な場合
から反平行な場合に移り変わり抵抗が増大する。この磁
気抵抗効果素子のトンネル磁気抵抗効果を調べたとこ
ろ、印加磁場が50Ｏe （但し、1 Ｏe ＝103/4p A/m）
で、約90％の磁気抵抗比が室温で得られた。
【００３４】本実施例の磁気抵抗効果素子は、Ｌａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電体がＣｏ等の強磁性金属に比
較して、一般に保磁力が小さく、小さな磁場で容易にス
ピンを反転させることができる点を利用した。強磁性体
金属としてC Ｏの他にFeやNi、これらの合金からなる強
磁性金属、またはCrやＭｎを含む強磁性金属を用いても
よい。
Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電体がＣｏ等の強磁性金属に比
較して、一般に保磁力が小さく、小さな磁場で容易にス
ピンを反転させることができる点を利用した。強磁性体
金属としてC Ｏの他にFeやNi、これらの合金からなる強
磁性金属、またはCrやＭｎを含む強磁性金属を用いても
よい。
【００３５】次に、このようにして作成した磁気抵抗効
果素子をメモリーとして動作させる方法、すなわち情報
の書き込みと読み出し方法についてを説明する。情報の
書き込み方法は、磁場発生用配線６に保持力が大きい方
の強磁性膜４のスピンの向きを右向きか左向きに書き換
える程度の電流、すなわちC Ｏ強磁性金属4 の保磁力
（数100 Ｏe ）を上回るような磁場を誘起するに足りる
電流をTiAu磁場発生用配線６に流してスピンを反転させ
れば良い。例えば右向きを０、左向きを１と定義してや
ればよい。
果素子をメモリーとして動作させる方法、すなわち情報
の書き込みと読み出し方法についてを説明する。情報の
書き込み方法は、磁場発生用配線６に保持力が大きい方
の強磁性膜４のスピンの向きを右向きか左向きに書き換
える程度の電流、すなわちC Ｏ強磁性金属4 の保磁力
（数100 Ｏe ）を上回るような磁場を誘起するに足りる
電流をTiAu磁場発生用配線６に流してスピンを反転させ
れば良い。例えば右向きを０、左向きを１と定義してや
ればよい。
【００３６】次に、情報の読み出し方法を図３を用いて
説明する。図３の横軸は時間変化を表し、図３（ａ）の
縦軸は磁場発生用配線６に流す電流の変化量、図３
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の縦軸は強磁性膜４／
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜３／Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２間に流れるトンネ
ル電流値を表す。また図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の上の矢印は強磁性膜４のスピンの向き、下の矢
印はＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの
向きを表す。
説明する。図３の横軸は時間変化を表し、図３（ａ）の
縦軸は磁場発生用配線６に流す電流の変化量、図３
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の縦軸は強磁性膜４／
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜３／Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２間に流れるトンネ
ル電流値を表す。また図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の上の矢印は強磁性膜４のスピンの向き、下の矢
印はＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの
向きを表す。
【００３７】先ず、図３（ａ）に示すように、磁場発生
用配線６に、強磁性膜４のスピンは反転させないが、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のス
ピンの向きを反転させる程度の電流I1を流す。この時Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のスピ
ンの向きを変えながら、トンネル電流I2の変化を測る。
用配線６に、強磁性膜４のスピンは反転させないが、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のス
ピンの向きを反転させる程度の電流I1を流す。この時Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のスピ
ンの向きを変えながら、トンネル電流I2の変化を測る。
【００３８】図３（ｂ）に示すように、初期状態が強磁
性金属膜４のスピンの向きが右向き、 Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左向きの場
合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、電
流Ｉ２は小→小→大と変化する。
性金属膜４のスピンの向きが右向き、 Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左向きの場
合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、電
流Ｉ２は小→小→大と変化する。
【００３９】また図３（ｃ）に示すように、初期状態が
強磁性金属膜４のスピンの向きが右向き、 Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの
場合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、
電流Ｉ２は大→小→大と変化する。
強磁性金属膜４のスピンの向きが右向き、 Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの
場合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、
電流Ｉ２は大→小→大と変化する。
【００４０】また図３（ｄ）に示すように、初期状態が
強磁性金属膜４のスピンの向きが左向き、 Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左向きの
場合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、
電流Ｉ２は大→大→小と変化する。
強磁性金属膜４のスピンの向きが左向き、 Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左向きの
場合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、
電流Ｉ２は大→大→小と変化する。
【００４１】また図３（ｅ）に示すように、初期状態が
強磁性金属膜４のスピンの向きが左向き、 Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの
場合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、
電流Ｉ２は小→大→小と変化する。
強磁性金属膜４のスピンの向きが左向き、 Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの
場合、図３（ａ）のように電流Ｉ１を変化させたとき、
電流Ｉ２は小→大→小と変化する。
【００４２】このように情報が書き込まれているＣｏ強
磁性金属４のスピンの向きは、磁場誘起用配線６の電流
の向きが変わる時のI2の増減で分かるので、このスピン
を０、１に対応させればメモリーの読み出しが出来る。
磁性金属４のスピンの向きは、磁場誘起用配線６の電流
の向きが変わる時のI2の増減で分かるので、このスピン
を０、１に対応させればメモリーの読み出しが出来る。
【００４３】次に上記読み出し方法とは別の読み出し方
法について図４を用いて説明する。図４の横軸は時間変
化を表し、図４（ａ）の縦軸は磁場発生用配線６に流す
電流の変化量、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の縦軸は強
磁性膜４／ Ｌａ1-x ＳｒxＭｎＯ3 常磁性トンネル絶
縁膜３／Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２間に流
れるトンネル電流値を表す。また図３（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）の上の矢印は強磁性膜４のスピンの向き、下の矢
印はＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの
向きを表す。
法について図４を用いて説明する。図４の横軸は時間変
化を表し、図４（ａ）の縦軸は磁場発生用配線６に流す
電流の変化量、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の縦軸は強
磁性膜４／ Ｌａ1-x ＳｒxＭｎＯ3 常磁性トンネル絶
縁膜３／Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２間に流
れるトンネル電流値を表す。また図３（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）の上の矢印は強磁性膜４のスピンの向き、下の矢
印はＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの
向きを表す。
【００４４】この読み出し方法は、Ｃｏ強磁性金属４だ
けでなく、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3強磁性導電膜２もス
ピンの書き込み対象とし、C Ｏ強磁性金属４、 Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２両方のスピンを読み出
す方法である。
けでなく、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3強磁性導電膜２もス
ピンの書き込み対象とし、C Ｏ強磁性金属４、 Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２両方のスピンを読み出
す方法である。
【００４５】先ず、図４（ａ）に示すように、磁場発生
用配線６に、強磁性膜４のスピンは反転させないが、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のス
ピンの向きを反転させる程度の電流I1を流す。この時Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のスピ
ンの向きを変えながら、トンネル電流I2の変化を測る。
用配線６に、強磁性膜４のスピンは反転させないが、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のス
ピンの向きを反転させる程度の電流I1を流す。この時Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２のスピ
ンの向きを変えながら、トンネル電流I2の変化を測る。
【００４６】図４（ｂ）に示すように、初期状態が強磁
性金属膜４のスピンの向きが左向き、Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの場合、
図４（ａ）の実線ように電流Ｉ１を変化させたとき、電
流Ｉ２は小→大→小と変化する。最初に小→大と変化す
ることで（強磁性金属４ 左スピン， Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２ 右スピン）の組み
合わせが分かる。このとき最後に図４（ａ）の実線のよ
うに電流変化させているので、初期状態のスピンの組み
合わせが保存される。
性金属膜４のスピンの向きが左向き、Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの場合、
図４（ａ）の実線ように電流Ｉ１を変化させたとき、電
流Ｉ２は小→大→小と変化する。最初に小→大と変化す
ることで（強磁性金属４ 左スピン， Ｌａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２ 右スピン）の組み
合わせが分かる。このとき最後に図４（ａ）の実線のよ
うに電流変化させているので、初期状態のスピンの組み
合わせが保存される。
【００４７】次に、図４（ｃ）の上側に示すように、初
期状態が強磁性金属膜４のスピンの向きが左向き、Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左
向きの場合、図４（ａ）の実線、最後に点線のように電
流Ｉ１を変化させたとき、電流Ｉ２は大→大→大と変化
する。最初に大→大と変化することで（強磁性金属４左
スピン， Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導
電膜２ 左スピン）の組み合わせが分かる。このとき最
後に図４（ａ）の点線のように電流変化させているの
で、初期状態のスピンの組み合わせが保存される。
期状態が強磁性金属膜４のスピンの向きが左向き、Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左
向きの場合、図４（ａ）の実線、最後に点線のように電
流Ｉ１を変化させたとき、電流Ｉ２は大→大→大と変化
する。最初に大→大と変化することで（強磁性金属４左
スピン， Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導
電膜２ 左スピン）の組み合わせが分かる。このとき最
後に図４（ａ）の点線のように電流変化させているの
で、初期状態のスピンの組み合わせが保存される。
【００４８】次に、図４（ｃ）の下側に示すように、初
期状態が強磁性金属膜４のスピンの向きが右向き、Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左
向きの場合、図４（ａ）の実線、最後に点線のように電
流Ｉ１を変化させたとき、電流Ｉ２は小→小→小と変化
する。最初に小→小と変化することで（強磁性金属４右
スピン， Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導
電膜２ 左スピン）の組み合わせが分かる。このとき最
後に図４（ａ）の点線のように電流変化させているの
で、初期状態のスピンの組み合わせが保存される。
期状態が強磁性金属膜４のスピンの向きが右向き、Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが左
向きの場合、図４（ａ）の実線、最後に点線のように電
流Ｉ１を変化させたとき、電流Ｉ２は小→小→小と変化
する。最初に小→小と変化することで（強磁性金属４右
スピン， Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導
電膜２ 左スピン）の組み合わせが分かる。このとき最
後に図４（ａ）の点線のように電流変化させているの
で、初期状態のスピンの組み合わせが保存される。
【００４９】次に、図４（ｄ）に示すように、初期状態
が強磁性金属膜４のスピンの向きが右向き、Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの
場合、図４（ａ）の実線ように電流Ｉ１を変化させたと
き、電流Ｉ２は大→小→大と変化する。最初に大→小と
変化することで（強磁性金属４ 右スピン， Ｌａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２ 右スピン）
の組み合わせが分かる。このとき最後に図４（ａ）の実
線のように電流変化させているので、初期状態のスピン
の組み合わせが保存される。
が強磁性金属膜４のスピンの向きが右向き、Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２のスピンの向きが右向きの
場合、図４（ａ）の実線ように電流Ｉ１を変化させたと
き、電流Ｉ２は大→小→大と変化する。最初に大→小と
変化することで（強磁性金属４ 右スピン， Ｌａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.3 ）強磁性導電膜２ 右スピン）
の組み合わせが分かる。このとき最後に図４（ａ）の実
線のように電流変化させているので、初期状態のスピン
の組み合わせが保存される。
【００５０】このようにこの読み出し方法を用いると、
４つの異なる状態を読み出すことが可能となるので、４
ビットの情報を一つのセルに保存できる。電流値I2変化
からのスピン方向の判断と、それに伴う磁場誘導電流I1
の制御は、外部にCMＯS 回路やTTL 回路を設けることで
行える。本発明では、上述した図１に示す磁気抵抗効果
素子を基板上に多数配列させ、シリコンのCMＯS 回路や
TTL 回路等を組み合わせて、 I1 の制御とI2の変化の判
断を行うことで高密度集積化回路を実現できる。本発明
では、シリコン集積回路のノイズレヴェルよりも十分に
大きなI2の変化量を得られるので、各ビット毎の読み出
しが正確に行われる。
４つの異なる状態を読み出すことが可能となるので、４
ビットの情報を一つのセルに保存できる。電流値I2変化
からのスピン方向の判断と、それに伴う磁場誘導電流I1
の制御は、外部にCMＯS 回路やTTL 回路を設けることで
行える。本発明では、上述した図１に示す磁気抵抗効果
素子を基板上に多数配列させ、シリコンのCMＯS 回路や
TTL 回路等を組み合わせて、 I1 の制御とI2の変化の判
断を行うことで高密度集積化回路を実現できる。本発明
では、シリコン集積回路のノイズレヴェルよりも十分に
大きなI2の変化量を得られるので、各ビット毎の読み出
しが正確に行われる。
【００５１】また、本発明で、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
常磁性絶縁膜３の代わりに、Ｍｎを昇華させないで成膜
したＬａ1-x Ｓｒx Ｏy 常磁性絶縁膜やＬａ+ Ｓｒ：Ｍ
ｎ：Ｏの組成比が１：１：３からずれている常時性絶縁
膜や、これらにさらに他の金属イオンを不純物ドープし
たものもトンネル絶縁膜として用いることもできる。こ
れは、以下の総ての実施例おいても有効である。
常磁性絶縁膜３の代わりに、Ｍｎを昇華させないで成膜
したＬａ1-x Ｓｒx Ｏy 常磁性絶縁膜やＬａ+ Ｓｒ：Ｍ
ｎ：Ｏの組成比が１：１：３からずれている常時性絶縁
膜や、これらにさらに他の金属イオンを不純物ドープし
たものもトンネル絶縁膜として用いることもできる。こ
れは、以下の総ての実施例おいても有効である。
【００５２】上述したように本構造では、 Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜の保磁力が小さいので、それ
を改善するために、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電
膜とFe, C Ｏ, Niなどの強磁性金属との保磁力が互いに
異なるので保磁力の大きい方の強磁性層を記憶層とする
ことで、やや磁気抵抗は小さくなるが、不揮発性メモリ
ーとして利用しやすい素子にできる。
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜の保磁力が小さいので、それ
を改善するために、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電
膜とFe, C Ｏ, Niなどの強磁性金属との保磁力が互いに
異なるので保磁力の大きい方の強磁性層を記憶層とする
ことで、やや磁気抵抗は小さくなるが、不揮発性メモリ
ーとして利用しやすい素子にできる。
【００５３】また、本実施例において、C Ｏ強磁性膜４
の代わりに、図５に示すように常温で強磁性絶金属とな
りＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＞0.17 ここではｘ＝
０．３）層で、かつ下層のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=
0.3 ）強磁性導電膜２とはＳｒ組成が異なり、保磁力に
差がある膜を使っても良い。２層目のＬａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 強磁性導電膜７は、MBE 法で絶縁膜に続いて成長
すればよい。Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常時性絶縁膜３を
挟むＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２、７が両方
ともスピン分極率ほぼ100 ％なので磁気抵抗効果はもっ
と大きくなり、最大で約150 ％が得られた。
の代わりに、図５に示すように常温で強磁性絶金属とな
りＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＞0.17 ここではｘ＝
０．３）層で、かつ下層のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=
0.3 ）強磁性導電膜２とはＳｒ組成が異なり、保磁力に
差がある膜を使っても良い。２層目のＬａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 強磁性導電膜７は、MBE 法で絶縁膜に続いて成長
すればよい。Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常時性絶縁膜３を
挟むＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２、７が両方
ともスピン分極率ほぼ100 ％なので磁気抵抗効果はもっ
と大きくなり、最大で約150 ％が得られた。
【００５４】この構造では小さな磁場に対しても、大き
な磁気抵抗効果を示すので、メモリーだけでなく高感度
な磁気ヘッド、磁気センサーにも適している。 （実施例２）標準形の多結晶La1-xSrxMnO3＋アモルファス絶縁
膜（金属電極単一） 図６は本発明の実施例２にかかる磁気抵抗効果素子の断
面図である。
な磁気抵抗効果を示すので、メモリーだけでなく高感度
な磁気ヘッド、磁気センサーにも適している。 （実施例２）標準形の多結晶La1-xSrxMnO3＋アモルファス絶縁
膜（金属電極単一） 図６は本発明の実施例２にかかる磁気抵抗効果素子の断
面図である。
【００５５】この磁気抵抗効果素子は、Si基板8 上に形
成された多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.35）強磁
性導電膜9 、この強磁性導電膜9 上に形成されたＬａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁性絶縁膜10、この常磁
性絶縁膜10上に各ビット毎に形成されたＣＯＦｅからな
る強磁性金属膜11、この強磁性金属膜11上に形成された
SiＯ2 絶縁膜５、この絶縁膜５上に形成されたTiAuから
なる磁場発生用配線６から形成されている。Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁性絶縁膜10はトンネル絶縁
膜として作用し、強磁性導電膜9 、11間に電圧を印加す
ると電流が流れるようになっている。この時強磁性導電
膜中のスピンの向きが揃っているとき電流が流れやすく
なり、揃っていないときは電流が流れにくくなる。この
磁気抵抗効果素子は磁気抵抗効果が大きく、スピンが揃
っている場合と揃っていない場合の電流比が大きくとれ
る。
成された多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.35）強磁
性導電膜9 、この強磁性導電膜9 上に形成されたＬａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁性絶縁膜10、この常磁
性絶縁膜10上に各ビット毎に形成されたＣＯＦｅからな
る強磁性金属膜11、この強磁性金属膜11上に形成された
SiＯ2 絶縁膜５、この絶縁膜５上に形成されたTiAuから
なる磁場発生用配線６から形成されている。Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁性絶縁膜10はトンネル絶縁
膜として作用し、強磁性導電膜9 、11間に電圧を印加す
ると電流が流れるようになっている。この時強磁性導電
膜中のスピンの向きが揃っているとき電流が流れやすく
なり、揃っていないときは電流が流れにくくなる。この
磁気抵抗効果素子は磁気抵抗効果が大きく、スピンが揃
っている場合と揃っていない場合の電流比が大きくとれ
る。
【００５６】次に、この磁気抵抗素子の作製方法につい
て説明する。MBE 法で基板温度は、550 ℃でSi基板８の
上に多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3（x=0.35）強磁性導
電膜９を３００nmの厚さに成長させた。
て説明する。MBE 法で基板温度は、550 ℃でSi基板８の
上に多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3（x=0.35）強磁性導
電膜９を３００nmの厚さに成長させた。
【００５７】次に、基板温度を100 ℃以下まで下げ、こ
の強磁性導電膜９上に、Ｓｒ組成を下げて厚さ0.4nm だ
けアモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁
性絶縁膜１０を成膜した。この常磁性絶縁膜１０は、図
１に示すように素子動作温度（２２７Ｋ〜３２７Ｋ）に
おいて常磁性絶縁体となりトンネル絶縁膜として用いる
ことができる。次にこの基板を取り出し、スパッタ法で
基板表面にC ＯFeを500nm 堆積した。その後、実施例１
と同様な方法にて０．５ミクロン四方の大きさに素子分
離し、アモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）
常磁性絶縁膜１０上にＣＯＦｅ強磁性金属膜１１、SiＯ
２絶縁膜５を形成した。
の強磁性導電膜９上に、Ｓｒ組成を下げて厚さ0.4nm だ
けアモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）常磁
性絶縁膜１０を成膜した。この常磁性絶縁膜１０は、図
１に示すように素子動作温度（２２７Ｋ〜３２７Ｋ）に
おいて常磁性絶縁体となりトンネル絶縁膜として用いる
ことができる。次にこの基板を取り出し、スパッタ法で
基板表面にC ＯFeを500nm 堆積した。その後、実施例１
と同様な方法にて０．５ミクロン四方の大きさに素子分
離し、アモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）
常磁性絶縁膜１０上にＣＯＦｅ強磁性金属膜１１、SiＯ
２絶縁膜５を形成した。
【００５８】次に、実施例１と同様に幅0.5 ミクロンの
Ti／Auからなる磁場発生用配線６をフォトリソグラフィ
ーとリフトオフの技術で形成した。次に、多結晶Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.35）強磁性導電膜９、ＣＯＦｅ
強磁性金属膜１１に接触用の電極を形成して、 CＯFe強
磁性金属膜１１と多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.
35）強磁性導電膜９の間に適当な大きさの直流電圧を印
加し、トンネル電流が最も多く流れるように調整した。
Ti／Auからなる磁場発生用配線６をフォトリソグラフィ
ーとリフトオフの技術で形成した。次に、多結晶Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.35）強磁性導電膜９、ＣＯＦｅ
強磁性金属膜１１に接触用の電極を形成して、 CＯFe強
磁性金属膜１１と多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.
35）強磁性導電膜９の間に適当な大きさの直流電圧を印
加し、トンネル電流が最も多く流れるように調整した。
【００５９】このように作成した磁気抵抗効果素子のト
ンネル磁気抵抗効果を調べたところ、印加磁場が10Ｏe
（但し、1 Ｏe ＝103／4p A/m）の下で、約70％の抵抗
変化が室温で見られた。 この場合ＣｏFe強磁性金属膜
１１のスピンは動かずに、多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜９のスピンのみが反転することで、それ
ぞれのスピンが平行な場合から反平行な場合に移り変わ
り抵抗が増大している。
ンネル磁気抵抗効果を調べたところ、印加磁場が10Ｏe
（但し、1 Ｏe ＝103／4p A/m）の下で、約70％の抵抗
変化が室温で見られた。 この場合ＣｏFe強磁性金属膜
１１のスピンは動かずに、多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜９のスピンのみが反転することで、それ
ぞれのスピンが平行な場合から反平行な場合に移り変わ
り抵抗が増大している。
【００６０】本実施例で、アモルファスＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3(x=0.1)常磁性絶縁膜１０を作る方法には、上の
方法以外に次の方法を使うと基板温度を変えずに成膜す
ることが可能である。
ＭｎＯ3(x=0.1)常磁性絶縁膜１０を作る方法には、上の
方法以外に次の方法を使うと基板温度を変えずに成膜す
ることが可能である。
【００６１】先ず多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性
導電膜９上に、多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x=0.1)
常磁性絶縁膜が成長できる条件で、同時に不純物として
ボロン、または炭素、またはリンを同時に供給する。ぞ
れぞれ原料には、B2Ｏ3 、カーボン、P2Ｏ5 などが適当
である。
導電膜９上に、多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x=0.1)
常磁性絶縁膜が成長できる条件で、同時に不純物として
ボロン、または炭素、またはリンを同時に供給する。ぞ
れぞれ原料には、B2Ｏ3 、カーボン、P2Ｏ5 などが適当
である。
【００６２】次にこの基板をレーザーアブレーションま
たはスパッタ法で昇華させる。これにより、多結晶Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜が、微結晶Ｌａ1-x Ｓ
ｒxＭｎＯ3 常磁性絶縁体１２のまわりをアモルファス
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１３が取り囲む構
造に変化する。アモルファス構造が微結晶体の周りを取
り囲んでいるので、微結晶界面でのリーク電流を防ぎ、
０．４ｎｍ〜１０ｎｍでもピンホールのない良質のトン
ネル常磁性絶縁膜となる。この構造においても多結晶Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜９とアモルファスＬ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１０の界面構造は良
好となり、不要な電子の散乱を防ぐことができる。
たはスパッタ法で昇華させる。これにより、多結晶Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜が、微結晶Ｌａ1-x Ｓ
ｒxＭｎＯ3 常磁性絶縁体１２のまわりをアモルファス
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１３が取り囲む構
造に変化する。アモルファス構造が微結晶体の周りを取
り囲んでいるので、微結晶界面でのリーク電流を防ぎ、
０．４ｎｍ〜１０ｎｍでもピンホールのない良質のトン
ネル常磁性絶縁膜となる。この構造においても多結晶Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜９とアモルファスＬ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１０の界面構造は良
好となり、不要な電子の散乱を防ぐことができる。
【００６３】また、本実施例で、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 常磁性絶縁膜１０を作る方法には、下層のＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜９を成長させた後で、酸素雰
囲気中で基板を高温（例えば1100℃程度）加熱して表面
付近を過剰酸化してアモルファス化させる方法もある。
この場合、歪みのため基板垂直方向に単位胞毎に結晶層
がアモルファス化されていきやすいので、成膜法と同様
に高精度の厚さ制御が可能になる。
3 常磁性絶縁膜１０を作る方法には、下層のＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜９を成長させた後で、酸素雰
囲気中で基板を高温（例えば1100℃程度）加熱して表面
付近を過剰酸化してアモルファス化させる方法もある。
この場合、歪みのため基板垂直方向に単位胞毎に結晶層
がアモルファス化されていきやすいので、成膜法と同様
に高精度の厚さ制御が可能になる。
【００６４】本実施例の磁気抵抗効果素子も前記実施例
１と同様に不揮発性メモリーとして使用できる。この場
合、素子の周囲のシリコン基板領域にCMOS回路やTTL 回
路を作ると、モノリシックなメモリー素子となり、磁気
抵抗素子とシリコン素子を別個に作りハイブリッドに実
装するよりも、低コストで小型にできるという利点が生
まれる。
１と同様に不揮発性メモリーとして使用できる。この場
合、素子の周囲のシリコン基板領域にCMOS回路やTTL 回
路を作ると、モノリシックなメモリー素子となり、磁気
抵抗素子とシリコン素子を別個に作りハイブリッドに実
装するよりも、低コストで小型にできるという利点が生
まれる。
【００６５】また、本実施例の磁気抵抗効果素子メモリ
ーも実施例１と同様の動作原理により多結晶Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜９や強磁性膜１１のスピンを
読みだしたり書込んだりできる。
ーも実施例１と同様の動作原理により多結晶Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜９や強磁性膜１１のスピンを
読みだしたり書込んだりできる。
【００６６】また、本実施例において、ＣｏFe強磁性膜
１１の代わりに、使用温度で強磁性導電膜となるＬａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （例えばｘ＞0.17）層を用いることが
できる。またこの時下層のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=
0.35）強磁性導電膜９とはＳｒ組成が異なり、保磁力に
差がある膜を使っても良い。この場合、上層のＬａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜は、MBE 法でアモルファス
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 絶縁膜１０に続いて成長すれば
よい。この素子も前記同様高感度磁気ヘッド、磁気セン
サーとして用いることが出来る。
１１の代わりに、使用温度で強磁性導電膜となるＬａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （例えばｘ＞0.17）層を用いることが
できる。またこの時下層のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=
0.35）強磁性導電膜９とはＳｒ組成が異なり、保磁力に
差がある膜を使っても良い。この場合、上層のＬａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜は、MBE 法でアモルファス
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 絶縁膜１０に続いて成長すれば
よい。この素子も前記同様高感度磁気ヘッド、磁気セン
サーとして用いることが出来る。
【００６７】（実施例３） La1-xSrxMnO3 どうしのトン
ネル接合（複電極） 図８は本発明の実施例３にかかる磁気抵抗効果素子の断
面図である。本実施例の磁気抵抗効果素子ではＬａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
常磁性絶縁膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜
の構造を直列接続した例である。
ネル接合（複電極） 図８は本発明の実施例３にかかる磁気抵抗効果素子の断
面図である。本実施例の磁気抵抗効果素子ではＬａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
常磁性絶縁膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜
の構造を直列接続した例である。
【００６８】図８に示すように、本実施例の磁気抵抗効
果素子は、基板１上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜２、この強磁性導電膜２上に形成された
２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜
３、この常磁性トンネル絶縁膜３上にそれぞれ形成され
たＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜１４からなり、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜１４はそれぞれ電
源を介して直列に接続されている。
果素子は、基板１上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜２、この強磁性導電膜２上に形成された
２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜
３、この常磁性トンネル絶縁膜３上にそれぞれ形成され
たＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜１４からなり、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜１４はそれぞれ電
源を介して直列に接続されている。
【００６９】次に、この磁気抵抗効果素子の製造方法を
説明する。先ず、ターゲットとして焼結法でＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）多結晶とＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （x=0.３）多結晶を形成する。
説明する。先ず、ターゲットとして焼結法でＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.1 ）多結晶とＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （x=0.３）多結晶を形成する。
【００７０】次に、真空炉中内に（００１）面が出たＳ
ｒTiＯ3 基板１を設置する。次にこの真空炉内に酸素を
数ＴＯｒｒ導入し、レーザーアブレーション法によっ
て、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）多結晶ターゲッ
トにエキシマレーザーを照射して、 ＳｒｉTiＯ3 基板
１上に単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁性
導電膜を１５００ｎｍ形成する。同様にＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.1 ）多結晶ターゲットにエキシマレーザ
ーを照射して、単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.
３）強磁性導電膜上に単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
（x=0.１）常磁性絶縁膜を１ｎｍ形成する。同様にし
て、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）多結晶ターゲ
ットにエキシマレーザーを照射して、単結晶Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.１）常磁性絶縁膜上に単結晶Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁性導電膜を２００ｎｍ
順次成長させる。
ｒTiＯ3 基板１を設置する。次にこの真空炉内に酸素を
数ＴＯｒｒ導入し、レーザーアブレーション法によっ
て、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）多結晶ターゲッ
トにエキシマレーザーを照射して、 ＳｒｉTiＯ3 基板
１上に単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁性
導電膜を１５００ｎｍ形成する。同様にＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.1 ）多結晶ターゲットにエキシマレーザ
ーを照射して、単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.
３）強磁性導電膜上に単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
（x=0.１）常磁性絶縁膜を１ｎｍ形成する。同様にし
て、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）多結晶ターゲ
ットにエキシマレーザーを照射して、単結晶Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.１）常磁性絶縁膜上に単結晶Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁性導電膜を２００ｎｍ
順次成長させる。
【００７１】次に、フォトリソにより２ミクロン四方の
領域だけ単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁
性導電膜／ 単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.１）
常磁性絶縁膜／単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.
３）強磁性導電膜が残るように基板１界面までエッチン
グ加工する。
領域だけ単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁
性導電膜／ 単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.１）
常磁性絶縁膜／単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.
３）強磁性導電膜が残るように基板１界面までエッチン
グ加工する。
【００７２】次に、この基板上にプラズマＣＶＤ法でＳ
ｉＮを５０ｎｍ表面に堆積させる。続いてＺＥＰ等電子
ビーム用レジストを表面に塗布し、２ミクロン四方領域
の中央に線状に電子ビーム露光し、現像して100nm サイ
ズのレジストマスクを作る。これをマスクにして弗化ア
ンモニウムでまずＳｉＮのみをエッチングする。次にＳ
ｉＮをマスクにして、低加速イオンミリングで表面から
エッチングして、基板上のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=
0.３）強磁性導電膜２の途中までエッチングし、図８の
ように１００ｎｍ幅の溝を掘り、表面のＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁性導電膜１４と単結晶Ｌａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.１）常磁性絶縁膜３を２つの領域
に分離する。
ｉＮを５０ｎｍ表面に堆積させる。続いてＺＥＰ等電子
ビーム用レジストを表面に塗布し、２ミクロン四方領域
の中央に線状に電子ビーム露光し、現像して100nm サイ
ズのレジストマスクを作る。これをマスクにして弗化ア
ンモニウムでまずＳｉＮのみをエッチングする。次にＳ
ｉＮをマスクにして、低加速イオンミリングで表面から
エッチングして、基板上のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=
0.３）強磁性導電膜２の途中までエッチングし、図８の
ように１００ｎｍ幅の溝を掘り、表面のＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.３）強磁性導電膜１４と単結晶Ｌａ1-x
Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.１）常磁性絶縁膜３を２つの領域
に分離する。
【００７３】次に、実施例１と同様な方法で、２つの領
域及び下層のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）層にそ
れぞれコンタクト電極を設ける。コンタクト電極にそれ
ぞれ適当なバイアス電圧をかけトンネル電流が流れるよ
うにし磁気効果素子を作成した。
域及び下層のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.３）層にそ
れぞれコンタクト電極を設ける。コンタクト電極にそれ
ぞれ適当なバイアス電圧をかけトンネル電流が流れるよ
うにし磁気効果素子を作成した。
【００７４】このトンネル電流は磁気抵抗効果によっ
て、磁場に対し変動する。 Ｌａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 （x
=0.３）は１００％スピン分極しており、磁気抵抗効果
は大きくなる。磁場０と数Ｏe においての二重のトンネ
ル電流の変化率は室温で約１７０％になる。前記までの
実施例同様にメモリー、高感度の磁気ヘッド、磁気セン
サーとして利用できる。
て、磁場に対し変動する。 Ｌａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 （x
=0.３）は１００％スピン分極しており、磁気抵抗効果
は大きくなる。磁場０と数Ｏe においての二重のトンネ
ル電流の変化率は室温で約１７０％になる。前記までの
実施例同様にメモリー、高感度の磁気ヘッド、磁気セン
サーとして利用できる。
【００７５】本実施例では左右のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜１４のサイズを同じにしたが、サイズを
左右で変えることで、左右で保磁力を異ならせることが
できる。強磁性体の保持力は、電極の幅をW 、厚さをt
とすると、W がt に比べ十分大きい（約10倍以上）場合
には、t/W に比例する。従って左右の強磁性体の幅や厚
さを変えることで自由に保磁力を調整できる。左右の強
磁性体の保持力を変えると、磁気抵抗効果の変化率が複
数存在することになり多値のメモリーに使える。また左
右の強磁性体の保持力に差を付ける方法として、Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 のＳｒ組成を変える方法がある。
3 強磁性導電膜１４のサイズを同じにしたが、サイズを
左右で変えることで、左右で保磁力を異ならせることが
できる。強磁性体の保持力は、電極の幅をW 、厚さをt
とすると、W がt に比べ十分大きい（約10倍以上）場合
には、t/W に比例する。従って左右の強磁性体の幅や厚
さを変えることで自由に保磁力を調整できる。左右の強
磁性体の保持力を変えると、磁気抵抗効果の変化率が複
数存在することになり多値のメモリーに使える。また左
右の強磁性体の保持力に差を付ける方法として、Ｌａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 のＳｒ組成を変える方法がある。
【００７６】（実施例４） La1-xSrxMnO3 と強磁性金属
間のトンネル（複電極） 図９は本発明の実施例４にかかる半導体素子の断面図で
ある。本実施例の磁気抵抗効果素子ではＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 強磁性金属膜／Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性
絶縁膜／Fe、Ｃｏ、Ni等の強磁性金属膜の構造を直列接
続した例である。
間のトンネル（複電極） 図９は本発明の実施例４にかかる半導体素子の断面図で
ある。本実施例の磁気抵抗効果素子ではＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 強磁性金属膜／Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性
絶縁膜／Fe、Ｃｏ、Ni等の強磁性金属膜の構造を直列接
続した例である。
【００７７】図９に示すように、本実施例の磁気抵抗効
果素子は、基板１上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜１５、この強磁性導電膜１５上に形成さ
れた２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁
膜１６、この常磁性トンネル絶縁膜１６上にそれぞれ形
成されたFe、C ｏ、Ni等の強磁性金属膜１７からなり、
強磁性金属膜１７はそれぞれ電源を介して直列に接続さ
れている。
果素子は、基板１上に形成されたＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜１５、この強磁性導電膜１５上に形成さ
れた２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁
膜１６、この常磁性トンネル絶縁膜１６上にそれぞれ形
成されたFe、C ｏ、Ni等の強磁性金属膜１７からなり、
強磁性金属膜１７はそれぞれ電源を介して直列に接続さ
れている。
【００７８】次に、この磁気抵抗効果素子の作成方法に
ついて説明する。先ず、実施例３と同様にターゲットを
作成しレーザーアブレーション方によって、単結晶Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.5 ）強磁性導電膜１５を１５
００ｎｍ、単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.05）常
磁性絶縁膜１６を１ｎｍ基板１上に順次形成する。この
場合実施例２と同様な方法で、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
（x=0.5 ）強磁性導電膜１５を多結晶、 Ｌａ1-x Ｓｒ
x ＭｎＯ3 （x=0.05）常磁性絶縁膜１６をアモルファス
にしても良い。
ついて説明する。先ず、実施例３と同様にターゲットを
作成しレーザーアブレーション方によって、単結晶Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.5 ）強磁性導電膜１５を１５
００ｎｍ、単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.05）常
磁性絶縁膜１６を１ｎｍ基板１上に順次形成する。この
場合実施例２と同様な方法で、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3
（x=0.5 ）強磁性導電膜１５を多結晶、 Ｌａ1-x Ｓｒ
x ＭｎＯ3 （x=0.05）常磁性絶縁膜１６をアモルファス
にしても良い。
【００７９】次に、単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x=0.
05) 常磁性絶縁膜１６上にC ｏFe強磁性金属膜を形成知
る。次に、フォトリソにより２ミクロン四方の領域だけ
単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.5 ）強磁性導電膜
／ 単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.05）常磁性絶
縁膜／C ｏFe強磁性金属膜が残るように基板１界面まで
エッチング加工する。
05) 常磁性絶縁膜１６上にC ｏFe強磁性金属膜を形成知
る。次に、フォトリソにより２ミクロン四方の領域だけ
単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.5 ）強磁性導電膜
／ 単結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.05）常磁性絶
縁膜／C ｏFe強磁性金属膜が残るように基板１界面まで
エッチング加工する。
【００８０】次に、この基板上にプラズマＣＶＤ法でＳ
ｉＮを５０ｎｍ表面に堆積させる。続いてＺＥＰ等電子
ビーム用レジストを表面に塗布し、２ミクロン四方領域
の中央に線状に電子ビーム露光し、現像して０. １ミク
ロンサイズのレジストマスクを作る。これをマスクにし
て弗化アンモニウムでまずＳｉＮ絶縁膜のみをエッチン
グし、ＳｉＮ絶縁膜５を形成する。次に、このＳｉＮ絶
縁膜５をマスクにして、低加速イオンミリングで表面か
らエッチングして、基板上の強磁性金属膜１７を図９に
ようにエッチング加工して２つの領域に分離する。この
とき強磁性金属膜１７は、下地のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3(x=0.05) 常磁性トンネル絶縁膜１６と十分高いエッチ
ング比をとることができるので、強磁性金属膜１７のみ
を選択的にエッチングできる。
ｉＮを５０ｎｍ表面に堆積させる。続いてＺＥＰ等電子
ビーム用レジストを表面に塗布し、２ミクロン四方領域
の中央に線状に電子ビーム露光し、現像して０. １ミク
ロンサイズのレジストマスクを作る。これをマスクにし
て弗化アンモニウムでまずＳｉＮ絶縁膜のみをエッチン
グし、ＳｉＮ絶縁膜５を形成する。次に、このＳｉＮ絶
縁膜５をマスクにして、低加速イオンミリングで表面か
らエッチングして、基板上の強磁性金属膜１７を図９に
ようにエッチング加工して２つの領域に分離する。この
とき強磁性金属膜１７は、下地のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3(x=0.05) 常磁性トンネル絶縁膜１６と十分高いエッチ
ング比をとることができるので、強磁性金属膜１７のみ
を選択的にエッチングできる。
【００８１】次に、ＳｉＮ絶縁膜５上にフォトリソによ
って、磁場発生用配線６を形成する。磁場発生電極の電
流方向と電流値を同じにする。３つの強磁性電極にそれ
ぞれコンタクト電極を設け、コンタクト電極にそれぞれ
適当なバイアス電圧をかけトンネル電流が流れるように
する。この様にして本実施例の磁気抵抗素子を形成し
た。この磁気抵抗素子も、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x=0.
5)強磁性導電膜１５が１００％スピン分極しているため
に大きなトンネル磁気抵抗効果が見られる。
って、磁場発生用配線６を形成する。磁場発生電極の電
流方向と電流値を同じにする。３つの強磁性電極にそれ
ぞれコンタクト電極を設け、コンタクト電極にそれぞれ
適当なバイアス電圧をかけトンネル電流が流れるように
する。この様にして本実施例の磁気抵抗素子を形成し
た。この磁気抵抗素子も、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x=0.
5)強磁性導電膜１５が１００％スピン分極しているため
に大きなトンネル磁気抵抗効果が見られる。
【００８２】本実施例の磁気抵抗効果素子も図２、図３
と同様なタイミングでＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 層のみが
スピン反転するような磁場を加えると、実施例１と同様
の原理により、トンネル電流の変化からＣｏFeのスピン
の向きを読み取ることができ、メモリーとして用いるこ
とが出来る。
と同様なタイミングでＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 層のみが
スピン反転するような磁場を加えると、実施例１と同様
の原理により、トンネル電流の変化からＣｏFeのスピン
の向きを読み取ることができ、メモリーとして用いるこ
とが出来る。
【００８３】尚、本実施例の磁気抵抗効果素子は、左右
の強磁性金属膜１７の電極サイズを変えることで、保磁
力を調整することができる。電極の幅をW 、厚さをt と
すると、W がt に比べ十分大きい（約10倍以上）場合に
は、保磁力はt/W に比例するので、左右のW を変えるこ
とで自由に保磁力を調整できる。左右の幅を違えて、保
磁力に差をつけることもできる。
の強磁性金属膜１７の電極サイズを変えることで、保磁
力を調整することができる。電極の幅をW 、厚さをt と
すると、W がt に比べ十分大きい（約10倍以上）場合に
は、保磁力はt/W に比例するので、左右のW を変えるこ
とで自由に保磁力を調整できる。左右の幅を違えて、保
磁力に差をつけることもできる。
【００８４】（実施例５） LaMnO3 基板Sr拡散型 図１０は本発明の実施例５にかかる磁気抵抗効果素子の
断面図である。本実施例の磁気抵抗効果素子は、 Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜中に、Ｓｒを拡散して
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域を形成し、基板
面方向にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 強磁性導電膜構造を作り込んだものである。
断面図である。本実施例の磁気抵抗効果素子は、 Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜中に、Ｓｒを拡散して
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域を形成し、基板
面方向にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜／ Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 強磁性導電膜構造を作り込んだものである。
【００８５】すなわち本実施例の磁気抵抗効果素子は、
基板１上に形成されたＬａＭｎＯ3常磁性絶縁膜と、こ
のＬａＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１８中に拡散して形成され
た２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域１９と
で構成され、前記２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性
導電領域１９はＬａＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜を介
してトンネル接合するようになっている。
基板１上に形成されたＬａＭｎＯ3常磁性絶縁膜と、こ
のＬａＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１８中に拡散して形成され
た２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域１９と
で構成され、前記２つのＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性
導電領域１９はＬａＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜を介
してトンネル接合するようになっている。
【００８６】次に、この磁気抵抗素子の作製方法を説明
する。先ず、ＭＢＥ法またはレーザーアブレーション法
またはスパッター法などでＬａＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１
８を500nm ほど基板１上に成長する。次に、 ＬａＭｎ
Ｏ3 常磁性絶縁膜１８を２ミクロン四方の素子領域にエ
ッチング加工する。
する。先ず、ＭＢＥ法またはレーザーアブレーション法
またはスパッター法などでＬａＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１
８を500nm ほど基板１上に成長する。次に、 ＬａＭｎ
Ｏ3 常磁性絶縁膜１８を２ミクロン四方の素子領域にエ
ッチング加工する。
【００８７】次に、このＬａＭｎＯ3 常磁性絶縁膜１８
上に、ＣＶＤ法でSiＯ2 を200nm 堆積する。次に、フォ
トリソグラフィーか電子ビームリソグラフィーを使っ
て、２ミクロン四方の素子領域の中に0.05ミクロン開け
て１mm×0.8mm の大きさの窓を２箇所レジストを用いて
作成する。
上に、ＣＶＤ法でSiＯ2 を200nm 堆積する。次に、フォ
トリソグラフィーか電子ビームリソグラフィーを使っ
て、２ミクロン四方の素子領域の中に0.05ミクロン開け
て１mm×0.8mm の大きさの窓を２箇所レジストを用いて
作成する。
【００８８】次に、前記レジストの窓の部分のＳｉＯ２
を反応性イオンエッチング法で垂直に加工しＬａＭｎＯ
3 層を露出させ、続いてフッ化アンモニウムにて基板面
に水平方向に当方的にエッチングして、SiＯ2 の幅を10
nmまで狭める。
を反応性イオンエッチング法で垂直に加工しＬａＭｎＯ
3 層を露出させ、続いてフッ化アンモニウムにて基板面
に水平方向に当方的にエッチングして、SiＯ2 の幅を10
nmまで狭める。
【００８９】次に、レジストを有機溶剤で除去した後ス
パッタ法で表面に厚さ20nmのＳｒ２１を堆積する。これ
を酸素雰囲気中で900 ℃で加熱すると表面からＳｒが拡
散してＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域１９が形
成される。組成ｘは空間的に分布するが、拡散領域はほ
ぼ全てｘ＞0.175 の組成領域が強磁性導電体となる。こ
のときSiＯ2 層の下にも拡散層が進行し、10nm以下のＬ
ａＭｎＯ3 常磁性絶縁体を挟んで、幅約0.9 ミクロンの
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性細線領域が２箇所形成で
きたことになる。
パッタ法で表面に厚さ20nmのＳｒ２１を堆積する。これ
を酸素雰囲気中で900 ℃で加熱すると表面からＳｒが拡
散してＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域１９が形
成される。組成ｘは空間的に分布するが、拡散領域はほ
ぼ全てｘ＞0.175 の組成領域が強磁性導電体となる。こ
のときSiＯ2 層の下にも拡散層が進行し、10nm以下のＬ
ａＭｎＯ3 常磁性絶縁体を挟んで、幅約0.9 ミクロンの
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性細線領域が２箇所形成で
きたことになる。
【００９０】次に、 Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導
電領域１９の上に前実施例同様の方法でコンタクト電極
を形成し磁気抵抗効果素子を作成した。この素子はＬａ
1-xＳｒx ＭｎＯ3 が100%スピン分極しているため、ト
ンネル磁気抵抗効果が大きく、室温で100%近いものが得
られた。この素子は高感度磁気センサーとして使うこと
が出来る。また、コンタクト電極の代わりにC Ｏ等の強
磁性電極を設けることで、前記実施例と同様の原理によ
り書込み可能なメモリーとしても用いることができる。
電領域１９の上に前実施例同様の方法でコンタクト電極
を形成し磁気抵抗効果素子を作成した。この素子はＬａ
1-xＳｒx ＭｎＯ3 が100%スピン分極しているため、ト
ンネル磁気抵抗効果が大きく、室温で100%近いものが得
られた。この素子は高感度磁気センサーとして使うこと
が出来る。また、コンタクト電極の代わりにC Ｏ等の強
磁性電極を設けることで、前記実施例と同様の原理によ
り書込み可能なメモリーとしても用いることができる。
【００９１】また、本実施例の磁気抵抗効果素子は、プ
レーナー型であるので集積化して用いる際に有利であ
る。 （実施例６）図１１は本発明の実施例６にかかる磁気抵
抗効果素子の断面図である。本実施例の磁気抵抗効果素
子は、基板面方向にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電
領域／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁領
域／ Ｌａ1-x ＳｒxＭｎＯ3(x=0.5)強磁性導電領域の
構造を原子間力顕微鏡により作成したものである。
レーナー型であるので集積化して用いる際に有利であ
る。 （実施例６）図１１は本発明の実施例６にかかる磁気抵
抗効果素子の断面図である。本実施例の磁気抵抗効果素
子は、基板面方向にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電
領域／ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁領
域／ Ｌａ1-x ＳｒxＭｎＯ3(x=0.5)強磁性導電領域の
構造を原子間力顕微鏡により作成したものである。
【００９２】本実施例の磁気抵抗効果素子の作成方法を
説明する。先ず、基板１上にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強
磁性導電膜を数10nmだけ成長する。次に、空気中で原子
間力顕微鏡のプローブ２４に金属コートしたものを使っ
て、電流を流し局所的に酸化する（酸素の組成を増や
す）ことで10nm程度のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 ＋ｙ常磁
性絶縁膜２２を作ることができる。これは、Ti電極等の
ナノメータサイズの加工のために使われている方法と原
理的に同じである（文献：Japanese JＯurnal Ｏf Appl
ied Physics, vＯl.32, L553, (1993)）。また、常磁性
絶縁領域を作成する方法は、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強
磁性導電膜に電子ビームをあてて酸素を脱離させて、常
磁性絶縁化させてもよい。
説明する。先ず、基板１上にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強
磁性導電膜を数10nmだけ成長する。次に、空気中で原子
間力顕微鏡のプローブ２４に金属コートしたものを使っ
て、電流を流し局所的に酸化する（酸素の組成を増や
す）ことで10nm程度のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 ＋ｙ常磁
性絶縁膜２２を作ることができる。これは、Ti電極等の
ナノメータサイズの加工のために使われている方法と原
理的に同じである（文献：Japanese JＯurnal Ｏf Appl
ied Physics, vＯl.32, L553, (1993)）。また、常磁性
絶縁領域を作成する方法は、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強
磁性導電膜に電子ビームをあてて酸素を脱離させて、常
磁性絶縁化させてもよい。
【００９３】本実施例では、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 層
に通電したり、光をあてて温度を上げることで、一時的
にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 を常磁性金属に相転移させて
磁場を印加して冷却中にスピンを磁場方向に固定させる
方式である。
に通電したり、光をあてて温度を上げることで、一時的
にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 を常磁性金属に相転移させて
磁場を印加して冷却中にスピンを磁場方向に固定させる
方式である。
【００９４】最後にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3(x=0.5)強磁
性導電領域２３に電極を形成して、本実施例の磁気抵抗
効果素子を作成した。本実施例の磁気抵抗効果素子も高
い磁気抵抗比を得ることができた。
性導電領域２３に電極を形成して、本実施例の磁気抵抗
効果素子を作成した。本実施例の磁気抵抗効果素子も高
い磁気抵抗比を得ることができた。
【００９５】（実施例７）熱で書き込み消去する 図１２は本発明の実施例７にかかる磁気抵抗効果素子の
断面図である。強磁性薄膜の基本構成は、実施例１と同
一である。違いはＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜
２にも別個にコンタクト電極を取って、直流または交流
の電源につなぐことである。一方、 Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 常磁性絶縁膜３上の強磁性金属電極４にはC Ｏ等
の保磁力の大きい材料を用い、スピンは固定しておく。
断面図である。強磁性薄膜の基本構成は、実施例１と同
一である。違いはＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜
２にも別個にコンタクト電極を取って、直流または交流
の電源につなぐことである。一方、 Ｌａ1-x Ｓｒx Ｍ
ｎＯ3 常磁性絶縁膜３上の強磁性金属電極４にはC Ｏ等
の保磁力の大きい材料を用い、スピンは固定しておく。
【００９６】Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２の
スピンを反転させるのは、強磁性金属電極４の保磁力よ
りも小さな磁場で行う。本実施例の磁気抵抗効果素子の
特徴は、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２に電流
を流し、温度を上げることでスピンの向きを一括してば
らばらにし、情報を消去することが出来る点にある。こ
れは、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電体を、図１に
示す常磁性金属に相転移する温度以上に加熱して、スピ
ンの向きをバラバラにする方法である。相転移温度はＳ
ｒ組成0.25で約70℃、0.3 以上で約100 ℃である。少な
い電流で加熱できるようにＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁
性導電膜２の厚さは100nm 以下にする。また、消去後の
冷却速度を上げるため、素子の周囲は表面積を大きくし
ておくなど熱伝導率を上げる工夫をしておく。
スピンを反転させるのは、強磁性金属電極４の保磁力よ
りも小さな磁場で行う。本実施例の磁気抵抗効果素子の
特徴は、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２に電流
を流し、温度を上げることでスピンの向きを一括してば
らばらにし、情報を消去することが出来る点にある。こ
れは、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電体を、図１に
示す常磁性金属に相転移する温度以上に加熱して、スピ
ンの向きをバラバラにする方法である。相転移温度はＳ
ｒ組成0.25で約70℃、0.3 以上で約100 ℃である。少な
い電流で加熱できるようにＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁
性導電膜２の厚さは100nm 以下にする。また、消去後の
冷却速度を上げるため、素子の周囲は表面積を大きくし
ておくなど熱伝導率を上げる工夫をしておく。
【００９７】また、レーザーを照射して、照射部のＬａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２の温度を上げて、ス
ピン情報を消去することも可能である。 （実施例８）絶縁膜が他のペロブスカイト（電極単一） 図１３は本発明の実施例８にかかる磁気抵抗効果素子の
断面図である。本実施例では、実施例１の構造で常磁性
絶縁膜を、使用温度で常磁性を示す、一般式ＡＢＯ3
（ＡがPr、Nd、Gd、Ｙ或いはＳｒ、ＢがSc、Rh、Sb、Z
r、Sn、Cd或いはRe）で表され、ＬａＭｎＯ3 との格子
不整合が２％以下である絶縁膜にした例である。これら
の膜もＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 と同じペロブスカイト結
晶構造を持つので、均一で良質なヘテロ接合を形成でき
る。
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜２の温度を上げて、ス
ピン情報を消去することも可能である。 （実施例８）絶縁膜が他のペロブスカイト（電極単一） 図１３は本発明の実施例８にかかる磁気抵抗効果素子の
断面図である。本実施例では、実施例１の構造で常磁性
絶縁膜を、使用温度で常磁性を示す、一般式ＡＢＯ3
（ＡがPr、Nd、Gd、Ｙ或いはＳｒ、ＢがSc、Rh、Sb、Z
r、Sn、Cd或いはRe）で表され、ＬａＭｎＯ3 との格子
不整合が２％以下である絶縁膜にした例である。これら
の膜もＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 と同じペロブスカイト結
晶構造を持つので、均一で良質なヘテロ接合を形成でき
る。
【００９８】本実施例の磁気抵抗効果素子は、 ＳｒTi
Ｏ3 基板１上に形成されたＬａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 （x=
0.４）強磁性導電膜２、この常磁性導電膜２上に形成さ
れたＳｒ(Rh0.5Sb0.5)Ｏ3 常磁性トンネル絶縁膜２５、
この常磁性絶縁膜２５上に形成されたC ｏFe強磁性金属
膜２６、この強磁性金属膜２６上に形成されたＳｉＮ絶
縁膜２７、この絶縁膜２７上に形成されたTi／Ａｕ磁場
発生用配線２８からなる。
Ｏ3 基板１上に形成されたＬａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 （x=
0.４）強磁性導電膜２、この常磁性導電膜２上に形成さ
れたＳｒ(Rh0.5Sb0.5)Ｏ3 常磁性トンネル絶縁膜２５、
この常磁性絶縁膜２５上に形成されたC ｏFe強磁性金属
膜２６、この強磁性金属膜２６上に形成されたＳｉＮ絶
縁膜２７、この絶縁膜２７上に形成されたTi／Ａｕ磁場
発生用配線２８からなる。
【００９９】次に、本実施例の磁気抵抗効果素子の作製
方法について説明する。先ず、MBE 法でＳｒTiＯ3 基板
１上にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.４）強磁性導電膜
２の単結晶膜を3 ００nmの厚さに成長させた。基板温度
は、850 ℃であった。
方法について説明する。先ず、MBE 法でＳｒTiＯ3 基板
１上にＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.４）強磁性導電膜
２の単結晶膜を3 ００nmの厚さに成長させた。基板温度
は、850 ℃であった。
【０１００】次に、Ｓｒ(Rh0.5Sb0.5)Ｏ3 層常磁性トン
ネル絶縁膜２５を2nm 成膜した。この膜は、Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 との格子不整合が小さいため、厚さ2nm の
薄膜でも欠陥の少ない良質の絶縁膜が得られる。
ネル絶縁膜２５を2nm 成膜した。この膜は、Ｌａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 との格子不整合が小さいため、厚さ2nm の
薄膜でも欠陥の少ない良質の絶縁膜が得られる。
【０１０１】次に、基板を真空炉から取り出し、スパッ
タ法で基板表面にC ｏFe強磁性金属膜２６を500nm 堆積
し、この上にＳｉＮ絶縁膜２７を形成した。その後、
０．５ミクロン四方の大きさに素子分離した。
タ法で基板表面にC ｏFe強磁性金属膜２６を500nm 堆積
し、この上にＳｉＮ絶縁膜２７を形成した。その後、
０．５ミクロン四方の大きさに素子分離した。
【０１０２】次に、C ｏFe強磁性電極２６やＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.４）強磁性導電膜２に磁場を印加す
るための幅0.5 ミクロンのTiAu磁場発生用配線をフォト
リソグラフィーとリフトオフの技術で形成した。
ｒx ＭｎＯ3 （x=0.４）強磁性導電膜２に磁場を印加す
るための幅0.5 ミクロンのTiAu磁場発生用配線をフォト
リソグラフィーとリフトオフの技術で形成した。
【０１０３】次に、Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.4 ）
強磁性導電膜２に接触用の電極を形成して、 CｏFe磁場
発生用電極２８とＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.4 ）強
磁性導電膜２の間に適当な大きさの直流電圧を印加し、
トンネル電流が最も多く流れるように調整する。
強磁性導電膜２に接触用の電極を形成して、 CｏFe磁場
発生用電極２８とＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （x=0.4 ）強
磁性導電膜２の間に適当な大きさの直流電圧を印加し、
トンネル電流が最も多く流れるように調整する。
【０１０４】このようにして本実施例の磁気抵抗効果素
子を作成した。この磁気抵抗効果素子のトンネル磁気抵
抗効果を調べたところ、印加磁場が10Ｏe （但し、1 Ｏ
e ＝103／4p A/m）の下で、約60％の抵抗変化が室温で
見られた。これら本実施例の素子も前記実施例１と同様
に不揮発性メモリーとして使用できる。また、実施例１
と同様の動作原理により強磁性層Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜２のスピンを読みだし・ 書込みの対象と
するメモリーとして使うこともできる。
子を作成した。この磁気抵抗効果素子のトンネル磁気抵
抗効果を調べたところ、印加磁場が10Ｏe （但し、1 Ｏ
e ＝103／4p A/m）の下で、約60％の抵抗変化が室温で
見られた。これら本実施例の素子も前記実施例１と同様
に不揮発性メモリーとして使用できる。また、実施例１
と同様の動作原理により強磁性層Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 強磁性導電膜２のスピンを読みだし・ 書込みの対象と
するメモリーとして使うこともできる。
【０１０５】また、本実施例において、 CｏFe強磁性膜
の代わりに、常温で強磁性絶金属となりＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （ｘ＞0.17）層で、かつ下層のＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.4 ）とはＳｒ組成が異なり、保磁力に差
がある膜を使っても良い。この場合、２層目の強磁性体
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 は、MBE 法でアモルファス絶縁
膜に続いて成長すればよい。この素子も前記同様高感度
磁気ヘッド、磁気センサーとして用いることが出来る。
の代わりに、常温で強磁性絶金属となりＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （ｘ＞0.17）層で、かつ下層のＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 （x=0.4 ）とはＳｒ組成が異なり、保磁力に差
がある膜を使っても良い。この場合、２層目の強磁性体
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 は、MBE 法でアモルファス絶縁
膜に続いて成長すればよい。この素子も前記同様高感度
磁気ヘッド、磁気センサーとして用いることが出来る。
【０１０６】また、先の実施例と同様に、Ｌａ1-x Ｓｒ
x ＭｎＯ3 層は多結晶体でも良い。この場合、磁気抵抗
効果が若干小さくなるが、下地の基板の種類を問わない
ため、大型の基板を用いれるので、量産に適した構造と
なる。以上述べてきた本発明の磁気抵抗効果素子は、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜とＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜の界面構造を有する。Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 は、[001] 軸方向に0.1 〜0.2nm
周期（周期はＳｒ組成に依存）の単位格子を持つペロブ
スカイト構造と呼ばれる立方晶である。このペロブスカ
イト構造とはＭｎ原子の位置を中心にした８面体の頂点
に酸素が配位し、その周囲をＬａまたはＳｒが取り囲む
構造を単位胞とする。この材料を成膜するときには、こ
の１単位胞づつ形成される傾向にある。素子のトンネル
抵抗はトンネル絶縁膜の厚さに非常に敏感であるが、こ
の性質を用いると、1nm 以下の非常に薄いトンネル絶縁
膜（常磁性絶縁膜）の厚さを正確に制御しながら容易に
作製できる。
x ＭｎＯ3 層は多結晶体でも良い。この場合、磁気抵抗
効果が若干小さくなるが、下地の基板の種類を問わない
ため、大型の基板を用いれるので、量産に適した構造と
なる。以上述べてきた本発明の磁気抵抗効果素子は、
Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜とＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜の界面構造を有する。Ｌ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 は、[001] 軸方向に0.1 〜0.2nm
周期（周期はＳｒ組成に依存）の単位格子を持つペロブ
スカイト構造と呼ばれる立方晶である。このペロブスカ
イト構造とはＭｎ原子の位置を中心にした８面体の頂点
に酸素が配位し、その周囲をＬａまたはＳｒが取り囲む
構造を単位胞とする。この材料を成膜するときには、こ
の１単位胞づつ形成される傾向にある。素子のトンネル
抵抗はトンネル絶縁膜の厚さに非常に敏感であるが、こ
の性質を用いると、1nm 以下の非常に薄いトンネル絶縁
膜（常磁性絶縁膜）の厚さを正確に制御しながら容易に
作製できる。
【０１０７】尚、本発明において用いられるＬａ1-x Ｓ
ｒx ＭｎＯ3 に、Ｌａの代わりにPrやNdやSmを、 Ｓｒ
の結晶位置にCeまたはCaをある程度添加しても類似の結
晶構造と類似の物性を持つ結晶ができる。これらの元素
またはそれ以外の不純物を常温（通常の地球上の環境−
５０℃位〜５０℃位）で強磁性が損なわれない程度に添
加した材料を強磁性金属電極として使うことも可能であ
る。以上の実施例においては、複数の磁気抵抗効果素子
を配線で直列につないで、磁気抵抗効果を大きくするこ
とも可能である。
ｒx ＭｎＯ3 に、Ｌａの代わりにPrやNdやSmを、 Ｓｒ
の結晶位置にCeまたはCaをある程度添加しても類似の結
晶構造と類似の物性を持つ結晶ができる。これらの元素
またはそれ以外の不純物を常温（通常の地球上の環境−
５０℃位〜５０℃位）で強磁性が損なわれない程度に添
加した材料を強磁性金属電極として使うことも可能であ
る。以上の実施例においては、複数の磁気抵抗効果素子
を配線で直列につないで、磁気抵抗効果を大きくするこ
とも可能である。
【０１０８】
【発明の効果】本発明によれば、スピン分極率100%のＬ
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜膜とＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜の積層構造を用いること
で、室温で低磁場で従来の磁性金属材料を使った素子よ
りも大きな磁気抵抗効果を得ることができ、また素子特
性の均一性にも優れているので、メモリー素子や磁気ヘ
ッド、磁気センサーとして用いることができる。
ａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜膜とＬａ1-x Ｓｒx
ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁膜の積層構造を用いること
で、室温で低磁場で従来の磁性金属材料を使った素子よ
りも大きな磁気抵抗効果を得ることができ、また素子特
性の均一性にも優れているので、メモリー素子や磁気ヘ
ッド、磁気センサーとして用いることができる。
【図１】 本発明の実施の形態を説明するためのＬａ1-
x Ｓｒx ＭｎＯ3 層の相図。
x Ｓｒx ＭｎＯ3 層の相図。
【図２】 本発明の実施例１にかかる磁気抵抗効果素子
の断面図。
の断面図。
【図３】 本発明の磁気抵抗効果素子をメモリーに用い
た場合の読み出し方法を説明するための図。
た場合の読み出し方法を説明するための図。
【図４】 本発明の磁気抵抗効果素子をメモリーに用い
た場合の読み出し方法を説明するための図。
た場合の読み出し方法を説明するための図。
【図５】 本発明の実施例１にかかる磁気抵抗効果素子
の断面図。
の断面図。
【図６】 本発明の実施例２にかかる磁気抵抗効果素子
の断面図。
の断面図。
【図７】 アモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性
絶縁膜中に微結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜
が分散されている図。
絶縁膜中に微結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁膜
が分散されている図。
【図８】 本発明の実施例３にかかる磁気抵抗効果素子
の断面図。
の断面図。
【図９】 本発明の実施例４にかかる磁気抵抗効果素子
の断面図。
の断面図。
【図１０】 本発明の実施例５にかかる磁気抵抗効果素
子の断面図。
子の断面図。
【図１１】 本発明の実施例６にかかる磁気抵抗効果素
子の断面図。
子の断面図。
【図１２】 本発明の実施例７にかかる磁気抵抗効果素
子の断面図。
子の断面図。
【図１３】 本発明の実施例８にかかる磁気抵抗効果素
子の断面図。
子の断面図。
１・・・基板 ２・・・ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 ３・・・ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁
膜 ４・・・強磁性金属膜 ５・・・絶縁膜 ６・・・磁場発生用配線 ７・・・ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 ８・・・Ｓｉ基板 ９・・・多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 １０・・・アモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性
トンネル絶縁膜 １１・・・強磁性膜 １２・・・ 微結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁
体 １３・・・ アモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁
性絶縁層 １４・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 １５・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 １６・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁
膜 １７・・・強磁性金属膜 １８・・・ ＬａＭｎＯ3 膜 １９・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域 ２０・・・ＳｉＯ２絶縁膜 ２１・・・Ｓｒ膜 ２２・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3+y 常磁性絶縁領域 ２３・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域 ２４・・・原子間力顕微鏡のプローブ ２５・・・Ｓｒ(Rh0.5Sb0.5)Ｏ3 常磁性絶縁膜 ２６・・・強磁性金属膜 ２７・・・絶縁膜 ２８・・・磁場発生用配線
膜 ４・・・強磁性金属膜 ５・・・絶縁膜 ６・・・磁場発生用配線 ７・・・ Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 ８・・・Ｓｉ基板 ９・・・多結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 １０・・・アモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性
トンネル絶縁膜 １１・・・強磁性膜 １２・・・ 微結晶Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性絶縁
体 １３・・・ アモルファスＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁
性絶縁層 １４・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 １５・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電膜 １６・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 常磁性トンネル絶縁
膜 １７・・・強磁性金属膜 １８・・・ ＬａＭｎＯ3 膜 １９・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域 ２０・・・ＳｉＯ２絶縁膜 ２１・・・Ｓｒ膜 ２２・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3+y 常磁性絶縁領域 ２３・・・Ｌａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 強磁性導電領域 ２４・・・原子間力顕微鏡のプローブ ２５・・・Ｓｒ(Rh0.5Sb0.5)Ｏ3 常磁性絶縁膜 ２６・・・強磁性金属膜 ２７・・・絶縁膜 ２８・・・磁場発生用配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｂ 3/00 Ｈ０１Ｂ 3/12 ３１９ 3/12 ３１９ ３２２ ３２２ Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
Claims (13)
- 【請求項１】単結晶または多結晶からなり、使用温度で
強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3導電膜からなる第
１の電極と、この第１の電極上に形成され、使用温度で
常磁性を示すＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3絶縁膜と、このＬ
ａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 膜絶縁膜上に形成された強磁性体
からなる第２の電極とを具備し、前記第１の電極と前記
第２の電極間に電位差がある場合、電子が前記Ｌａ1-y
Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜をトンネルすることを特徴とする
磁気抵抗素子。 - 【請求項２】前記第２の電極が、単結晶または多結晶か
らなり、使用温度で強磁性を示すＬａ1-z Ｓｒz ＭｎＯ
3 導電膜からなることを特徴とする請求項１記載の磁気
抵抗素子。 - 【請求項３】前記第２の電極が、鉄、コバルト、クロ
ム、マンガンあるいはニッケルあるいはこれらを含む合
金からなる強磁性金属であることを特徴とする請求項１
記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項４】前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜がアモ
ルファスであることを特徴とする請求項１、請求項２あ
るいは請求項３記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項５】前記第１の電極に電流を流すことで該第１
の電極が一時的に常磁性金属に相転移することを特徴と
する請求項１、請求項２、請求項３あるいは請求項４記
載の磁気抵抗素子。 - 【請求項６】前記第１の電極に光をあてて加熱すること
で該第１の電極が一時的に常磁性金属に相転移すること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３あるいは請
求項４記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項７】単結晶層または多結晶層からなり、使用温
度で強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 導電膜からな
る第１の電極と、この第１の電極上に形成され、使用温
度で常磁性を示すＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3絶縁膜と、こ
のＬａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜上に形成された強磁性
を示す第２の電極と、前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁
膜上に形成された強磁性を示す第３の電極とを具備し、
前記第２の電極と前記第３の電極は前記第１の電極を介
して電気的に直列に接続され、前記第２の電極と前記第
３の電極間に電位差がある場合、電子が前記Ｌａ1-y Ｓ
ｒy ＭｎＯ3 絶縁膜をトンネルすることを特徴とする磁
気抵抗素子。 - 【請求項８】前記第２の電極と前記第３の電極が、単結
晶または多結晶からなり、使用温度で強磁性を示すＬａ
1-z Ｓｒz ＭｎＯ3 導電膜からなることを特徴とする請
求項７記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項９】前記第２の電極と前記第３の電極が、鉄、
コバルト、クロム、マンガンあるいはニッケルあるいは
これらを含む合金からなる強磁性金属であることを特徴
とする請求項７記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項１０】前記Ｌａ1-y Ｓｒy ＭｎＯ3 絶縁膜がア
モルファスであることを特徴とする請求項７、請求項８
あるいは請求項９記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項１１】前記第１の電極に電流を流すことで該第
１の電極が一時的に常磁性金属に相転移することを特徴
とする請求項７、請求項８、請求項９あるいは請求項１
０記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項１２】前記第１の電極に光をあてて加熱するこ
とで該第１の電極が一時的に常磁性金属に相転移するこ
とを特徴とする請求項７、請求項８、請求項９あるいは
請求項１０記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項１３】単結晶または多結晶からなり、使用温度
で強磁性を示すＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3導電膜からなる
第１の電極と、この第１の電極上に形成され、使用温度
で常磁性を示す、一般式ＡＢＯ3 （ＡがPr、Nd、Gd、Ｙ
或いはＳｒ、ＢがSc、Rh、Sb、Zr、Sn、Cd或いはRe）で
表され、ＬａＭｎＯ3 との格子不整合が２％以下である
絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された強磁性体からなる
第２の電極とを具備し、前記第１の電極と前記第２の電
極間に電位差がある場合、電子が前記絶縁膜をトンネル
することを特徴とする磁気抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10075344A JPH11274597A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 磁気抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10075344A JPH11274597A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 磁気抵抗素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274597A true JPH11274597A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13573555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10075344A Pending JPH11274597A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 磁気抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274597A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003081680A1 (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-02 | Japan Science And Technology Agency | Tunneling magnetoresistance device, semiconductor junction device, magnetic memory, and semiconductor light-emitting device |
| US6657829B2 (en) | 2000-02-04 | 2003-12-02 | Alps Electric Co., Ltd. | Tunneling magnetoresistive device |
| JP2004062962A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Sony Corp | 磁気記憶装置 |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP10075344A patent/JPH11274597A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6657829B2 (en) | 2000-02-04 | 2003-12-02 | Alps Electric Co., Ltd. | Tunneling magnetoresistive device |
| WO2003081680A1 (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-02 | Japan Science And Technology Agency | Tunneling magnetoresistance device, semiconductor junction device, magnetic memory, and semiconductor light-emitting device |
| US7309903B2 (en) | 2002-03-26 | 2007-12-18 | Japan Science And Technology Agency | Tunneling magnetoresistance device semiconductor junction device magnetic memory and semiconductor light-emitting device |
| US7468282B2 (en) | 2002-03-26 | 2008-12-23 | Japan Science And Technology Agency | Tunneling magnetoresistive element, semiconductor junction element, magnetic memory and semiconductor light emitting element |
| JP2004062962A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Sony Corp | 磁気記憶装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040227 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040702 |