DE69332699T2 - Magnetoresistive struktur mit einer legierungsschicht - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ferromagnetische Dünnschichtstrukturen und insbesondere auf ferromagnetische Dünnschichtstrukturen, die relativ große magnetoresistive Eigenschaften zeigen.
- EPA-0 506 433 offenbart ein Magnetowiderstandseffektelement, das die durch abwechselndes Stapeln von magnetischen und nicht-magnetischen Schichten gebildete Mehrfachschicht umfasst.
- Viele Arten elektronischer Systeme verwenden magnetische Vorrichtungen. Digitalspeicher werden in Digitalsystemen vieler verschiedener Arten extensiv verwendet, einschließlich Computern und Computersystemkomponenten und digitalen Verarbeitungssystemen. Solche Speicher können vorteilhafterweise auf der Speicherung digitaler Bits als alternative Magnetisierungszustände in magnetischen Materialien in jeder Speicherzelle basieren, insbesondere in Zellen, die dünnschichtmagnetische Materialien verwenden, was zu Speichern führt, die weniger elektrische Energie verbrauchen und beim Abschalten solcher elektrischer Energie Informationen nicht verlieren.
- Magnetometer und andere Magnetfeststellvorrichtungen werden auch extensiv in vielen Arten von Systemen einschließlich magnetischen Plattenspeichern und magnetischen Bandspeichersystemen verschiedener Arten eingesetzt. Solche Vorrichtungen stellen Ausgangssignale bereit, welche die davon in unterschiedlichen Situationen abgetasteten Magnetfelder repräsentieren.
- Solche Speicherzellen und Sensoren können oft vorteilhafterweise unter Verwendung ferromagnetischer Dünnschichtmaterialien verfertigt werden und basieren oft auf dem magnetoresistiven Abtasten magnetischer Zustände oder magnetischer Bedingungen darin. Solche Vorrichtungen können auf einer Oberfläche eines monolithischen integrierten Schaltkreises vorgesehen sein, um bequeme elektrische Verdrahtungen zwischen der Vorrichtung und ihrer Betriebsschaltung bereit zu stellen.
- Ferromagnetische Dünnschichtspeicherzellen können beispielsweise sehr klein gemacht werden und sehr dicht zusammengepackt werden, um eine erhebliche Informationsspeicherungsdichte zu erzielen, insbesondere wenn sie so auf der Oberfläche eines monolithischen integrierten Schaltkreises bereit gestellt werden. In dieser Situation kann das magnetische Umfeld recht komplex werden, wobei Felder irgendeiner Speicherzelle die Schichtbereiche benachbarter Speicherzellen beeinträchtigen. Auch können kleine ferromagnetische Schichtbereiche in einer Speicherzelle zu substantiellen Demagnetisierungsfeldern führen, die Instabilitäten in dem in einer solchen Zelle gewünschten Magnetisierungszustand verursachen können.
- Diese magnetischen Effekte zwischen Nachbarn in einem Feld dicht gepackter ferromagnetischer Dünnschichtspeicherzellen können bis zu einem beachtlichen Maß gelindert werden, indem eine Speicherzelle bereit gestellt wird, die auf einem Zwischentrennmaterial mit zwei Hauptoberflächen basiert, auf denen jeweils eine anisotropische, ferromagnetische Speicherdünnschicht vorgesehen ist. Solch eine Anordnung führt zu signifikantem "Flussschluss", d. h. einem enger begrenzten magnetischen Flusspfad, um dadurch das in der Zelle auftretende magnetische Feld so zu begrenzen, dass es primär nur diese Zelle beeinflusst. Dies wird beachtlich verstärkt durch Auswählen des Trennmaterials in den ferromagnetischen Dünnschichtspeicherzellen, so dass jede hinreichend dünn ist. Ähnliche "Sandwich"- Strukturen werden auch in magnetischen Abtaststrukturen verwendet.
- In der jüngeren Vergangenheit ist gezeigt worden, dass ein Reduzieren der Dicken der ferromagnetischen Dünnschichten und der Zwischenschichten in ausgedehnten "Sandwich"- Strukturen, die zusätzlich alternierende solcher Filme und Schichten aufweisen, d. h. Supergitter, zur Anwesenheit eines "gigantischen magnetoresistiven Effekts" führt. Dieser Effekt erzeugt eine magnetoresistive Antwort, die im Bereich bis zu einer Größenordnung größer als der aufgrund der wohlbekannten anisotropen magnetoresistiven Antwort.
- Bei der üblichen anisotropen magnetoresistiven Antwort führt das Variieren von Unterschieden zwischen der Richtung des Magnetisierungsvektors in der ferromagnetischen Schicht und der Richtung des durch die Schicht hindurch geführten Abtaststroms zu einem Variieren von Unterschieden in dem effektiven elektrischen Widerstand in der Richtung des Stroms. Der maximale elektrische Widerstand tritt auf, wenn der Magnetisierungsvektor in der Schicht und die Stromrichtung zueinander parallel sind, während der minimale Widerstand auftritt, wenn sie zueinander senkrecht sind. Es kann gezeigt werden, dass der elektrische Gesamtwiderstand in solch einer magnetoresistiven ferromagnetischen Schicht durch einen Konstantwert gegeben ist, der den Minimalwiderstand repräsentiert, plus einem zusätzlichen Wert abhängig vom Winkel zwischen der Stromrichtung in der Schicht und dem Magnetisierungsvektor darin. Dieser zusätzliche Widerstand folgt einem Quadrat des Kosinus dieses Winkels.
- Im Ergebnis kann das Betreiben externer Magnetfelder verwendet werden, um den Winkel des Magnetisierungsvektors in solch einem Schichtbereich in bezug auf die Vorzugsachse ("easy axis") dieses Schichtbereichs, die aufgrund einer Anisotropie in ihm entsteht, typischerweise resultierend aus dem Deponieren der Schicht in Anwesenheit eines externen Herstellmagnetfelds, das in der Ebene der Schicht längs der gewünschten Richtung für die Vorzugsachse in der resultierenden Schicht orientiert ist. Während des nachfolgenden Betriebs der Vorrichtung mit der resultierenden Schicht können solche externen Betriebsmagnetfelder den Winkel bis zu dem Maß variieren, dass sie ein Schalten des Schichtmagnetisierungsvektors zwischen zwei stabilen Zuständen verursachen, die als in entgegengesetzte Richtungen längs dieser Vorzugsachse orientierte Magnetisierungen auftreten. Der Zustand des Magnetisierungsvektors in solch einem Schichtbereich kann durch die Widerstandsänderung, welche durch diesen Filmbereich geführten Strom auftritt, gemessen oder abgetastet werden. Diese Anordnung hat als Basis dafür gedient, dass eine ferromagnetische, magnetoresistive anisotrope Dünnschicht als Teil einer Speicherzelle dient.
- Im Gegensatz zu dieser Anordnung ist der Widerstand in der Ebene einer ferromagnetischen Dünnschicht in Bezug auf den gigantischen magnetoresistiven Effekt eher isotrop als abhängig von der Richtung eines hindurch gehenden Abtaststromes, wie beim anisotropen magnetoresistiven Effekt. Der gigantische magnetresistive Effekt hat eine Magnetisierungsabhängige Komponente des Widerstands, die mit dem Kosinus des Winkels zwischen Magnetisierungen in den zwei ferromagnetischen Dünnschichten auf beiden Seiten einer Zwischenschicht variiert. Beim gigantischen magnetoresistiven Effekt ist der elektrische Widerstand durch das "Sandwich"- oder Supergitter niedriger, falls die Magnetisierungen in den zwei getrennten ferromagnetischen Dünnschichten parallel sind als dann, wenn diese Magnetisierungen antiparallel sind, d. h. in entgegengesetzte Richtungen gerichtet. Weiterhin ist der anisotrope magnetoresistive Effekt in sehr dünnen Schichten aufgrund von Oberflächenzerstreuung beachtenswert gegenüber dessen Massenwerten in dickeren Filmen vermindert, während sehr dünne Schichten eine fundamentale Anforderung zum Erhalten eines signifikanten gigantischen magnetorestiven Effekts sind.
- Zusätzlich kann der gigantische magnetoresistive Effekt durch Hinzufügen weiterer abwechselnder zwischengefügter und ferromagnetischer Dünnschichtlagen zur Ausdehnung einer "Sandwich"- oder Supergitterstruktur vergrößert werden. Der gigantische magnetoresistive Effekt wird manchmal als "Spinventileffekt" bezeichnet, im Hinblick auf die Erklärung, dass einem größeren Anteil von Leitungselektronen gestattet wird, sich freier von einer ferromagnetischen Dünnschichtlage zu einer anderen zu bewegen, wenn die Magnetisierungen in diesen Lagen parallel sind, als dann, wenn sie antiparallel sind, mit dem Ergebnis, dass die Magnetisierungszustände der Lagen als eine Art von Ventil arbeiten.
- Diese Ergebnisse entstehen aufgrund von magnetischer Austauschkopplung zwischen den von den Zwischenlagen getrennten ferromagnetischen Dünnschichten, wobei diese Zwischenlagen typischerweise aus einem nicht-ferromagnetischen Übergangsmetall gebildet werden. Der Effekt der Austauschkopplung zwischen den ferromagnetischen Dünnschichtlagen wird zu einem bedeutenden Maß durch die Dicke solch einer Zwischenlage zwischen ihnen bestimmt. Es wurde gefunden, dass der Effekt des Koppelns zwischen den getrennten ferromagnetischen Dünnschichtlagen als eine Funktion dieser Trennungsdicke zwischen diesen Lagen als ferromagnetisches Koppeln (so dass die Magnetisierungen der getrennten Lagen parallel zueinander sind) und antiferromagnetisches Koppeln (so dass die Magnetisierung der getrennten Lagen zueinander entgegengesetzt oder antiparallel sind) oszillieren. Daher wird für einige Trenndicken die Lagekopplung zwischen extremen solcher Oszillationen einen Nullwert haben.
- Das Auftreten des gigantischen magnetoresistiven Effekts in einer Supergitterstruktur oder in einer vereinfachten, aus einer Dreilagensandwichstruktur gebildeten Supergitterstruktur erfordert, dass es Anordnungen in Verbindung damit gibt, die das alternative Einrichten von sowohl parallelen als auch antiparallelen Orientierungen der Magnetisierungen in den abwechselnden ferromagnetischen Dünnschichtlagen in ihr gestatten. Eine solche Anordnung besteht darin, dass die getrennten ferromagnetischen Dünnschichten in der Mehrlagenstruktur antiferromagnetisch gekoppelt sind, jedoch in einem hinreichend schmalen Ausmaß, so dass das koppelnde Feld durch ein externes Magnetfeld überwunden werden kann.
- Eine andere Anordnung besteht darin, die ferromagnetischen Dünnschichtlagen mit abwechselnden Hoch- und Niederkoerzitivkraftmaterialien zu bilden, so dass die Magnetisierung der Niederkoerzitivkraftmateriallagen umgekehrt werden kann, ohne die Magnetisierungen der anderen umzukehren. Eine weitere alternative Anordnung besteht darin, "weiche" ferromagnetische Dünnschichten bereitzustellen und jede zweite von ihnen mit einer angrenzenden magnetisch harten Lage (unter Ausbildung einer ferromagnetischen Dünnschichtdoppellage) im Austausch zu koppeln, so dass die ferromagnetische Doppellage durch extern angelegte Magnetfelder relativ unbeeinflusst bleibt, sogar dann, wenn die Magnetisierungen der anderen ferromagnetischen Dünnschichtlagen einer Steuerung durch solch ein externes Feld unterworfen werden.
- Eine weitere alternative Anordnung, die mit der ersten verwandt ist, besteht darin, eine solche Mehrlagenstruktur bereitzustellen, die jedoch so in Streifen geätzt ist, dass Demagnetisierungseffekte und -ströme in solch einem Streifen verwendet werden können, die Magnetisierungen antiparallel zu orientieren und so, dass extern angelegte Magnetfelder die Magnetisierungen parallel orientieren können. Somit können in den ferromagnetischen Dünnschichten der Struktur parallele und antiparallele Magnetisierungen etabliert werden, je nachdem, wie in einer bestimmten Anwendung gewünscht. Solch eine Struktur muss so hergestellt werden, dass jegliche ferromagnetische oder antiferromagnetische Kopplung zwischen getrennten ferromagnetischen Schichten nicht zu stark ist und so solche Etablierungen von Filmmagnetisierungen unter Verwendung praktischer Verdrahtungsanordnungen verhindern.
- Ein breiteres Verständnis des gigantischen magnetoresistiven Effekts, d. h. des Spinventileffekts, kann erhalten werden, indem eine in Fig. 1 gezeigte verallgemeinerte Mehrfachlagenstruktur betrachtet wird und aus Vereinfachungsgründen, obwohl dies nicht notwendig ist, der normale anisotrope magnetoresistive Effekt ignoriert wird. Die Struktur wird typischerweise auf einem Halbleiterchip 10 bereitgestellt, der in sich eine geeignete Betriebsschaltung aufweist. Eine elektrisch isolierende Lage 11 unterstützt N identische ferromagnetische leitfähige Dünnschichtlagen, die jede von angrenzenden durch eine von N-1 identischen, nicht-magnetischen leitfähigen Zwischenlagen getrennt ist, um eine Supergitterstruktur zu bilden. Eine hochresistive äußere Passivierungslage 13 bedeckt diese Struktur, und geeignete elektrische Verdrahtungen werden mit den leitfähigen Lagen gebildet, aber nicht gezeigt. Die Leitfähigkeit dieser Supergitterstruktur wird die Summe der Leitfähigkeiten der individuellen Lagen sein, die effektiv parallel zueinander elektrisch sind, aber der gigantische magnetresistive Effekt führt eine Magnetisierungsabhängigkeit in den ferromagnetischen Dünnschichten ein. Im Folgenden wird ein mögliches Modell als eine Basis zum Erreichen eines besseren Verständnisses des elektrischen und magnetischen Verhaltens dieser Struktur etwas entwickelt, jedoch ist dieses Modell durch Annäherungen vereinfacht und nicht jedermann würde allen Aspekten des gewählten Ansatzes zustimmen.
- Die Leitfähigkeit sehr dünner Schichten ist hochgradig abhängig vom Oberflächenzerstreuen, falls der mittelfreie Pfad von Leitungselektronen im Massenmaterial der Schichten gleich der oder nicht länger als die Dicke der Schichten ist. Das Verhältnis der Schichtleitfähigkeit zur Leitfähigkeit des Schichtmaterials in der Masse kann als eine Funktion des Verhältnisses der Schichtdicke zum mittelfreien Pfad von Elektronen im Massenmaterial identisch dem Schichtmaterial durch das wohlbekannte Fuchs-Sondheim Leitungsmodell ausgedrückt werden, unter der Annahme einer inelastischen Zerstreuung an den Schichtoberflächen oder durch andere assoziierte Modelle unter Aufnahme weiterer Bedingungen wie etwa Korngrenzenzerstreuung und andere Oberflächenzerstreuungen.
- Die Magnetisierungsabhängigkeit in den ferromagnetischen Dünnschichten, die zum gigantischen magnetoresistiven Effekt führt, scheint vom Verhältnis der Spin up- zu den Spin down-Elektronen in der 3D-Schale der in den ferromagnetischen Dünnschichten verwendeten Übergangselemente, d. h. der Spinpolarisierung P der Leitungselektronen abhängig zu sein. Der Anteil f an 3D-Elektronen, die Spin-up sind, hat typische Werte von 0,75 für Eisen, 0,64 für Kobalt und 0,56 für Nickel. Leitungselektronen in Metallen sind normalerweise S-Schalenelektronen, die theoretisch gleichmäßig zwischen Spin up- und Spin down- Elektronen verteilt wären. Jedoch wird angenommen, dass die Leitungselektronen in den magnetischen Lagen aufgrund von Bandaufspaltung einen Anteil von Spin up-Elektronen wie der der Elektronen in der 3D-Schale aufweisen. Die Spinpolarisation wird dann als P = 2f-1 bestimmt. Solche Elektronen werden in Begegnungen bei atomisch perfekten Grenzen zwischen den magnetischen Lagen vermutet, wobei in dieser Grenze die dünne nicht- magnetische leitfähige Zwischenschicht zwischen ihnen enthalten ist, um entweder inelastisch zerstreut zu sein oder frei in die nächste magnetische Lage überzutreten.
- Im Hinblick auf die beobachtete Spinpolarisierung wird die vereinfachende Annahme gemacht, dass die Wahrscheinlichkeit eines Spin up-Elektrons, das beim Eintritt in ein Material, welches eine Mehrzahl von Spin up-Elektronen aufweist, nicht zerstreut wird, ungefähr gleich dem Anteil der Elektronen im Leitungsband ist, die Spin-up sind und dass die Wahrscheinlichkeit eines in dasselbe Material gehenden Spin-down-Elektrons, das nicht zerstreut wird, gleich dem Anteil an Elektronen im Leitungsband ist, die Spin-down sind. Ändern der Magnetisierungsrichtungen zwischen parallel und antiparallel in angrenzenden ferromagnetischen Dünnschichten ändert die Leitungsbandelektronen in der Schicht von passende Spin- up- und Spin-down-Anteilen in jeder aufweisend zu entgegengesetzte Spin up- und Spin down-Anteilen in jeder aufweisend. Daher wird ein größerer Anteil der Elektronen in der Supergitterstruktur zerstreut, wenn die Magnetisierungen in den ferromagnetischen Dünnschichten antiparallel sind, wenn damit verglichen, wenn sie parallel sind, da mehr als die Hälfte der Elektronen im Leitungsband im Hinblick auf die oben genannten Spin up- Anteilswerte Spin up sind. Falls die ferromagnetischen Dünnschichten durch eine Leiterlage getrennt sind, welche den Spin der Leitungselektronen beim Hindurchpassieren erhält, können einige Leitungselektronen von einer Lage zur anderen ohne Kollisionen übertreten und können so durch eine effektiv dickere Lage wandern als solche, die zerstreut werden und damit innerhalb einer einzigen Lage begrenzt sind. Im Ergebnis können die zerstreuten Elektronen eine signifikant niedrigere Leitfähigkeit aufweisen und somit wird es, falls die ferromagnetischen Schichten entgegengesetzt magnetisiert sind, einen größeren effektiven Widerstand in der Struktur geben. Diese Ansicht zum Leitungselektronentransport zwischen ferromagnetischen Dünnschichtlagen kann bezüglich Störstellen an den Grenzen zwischen angrenzenden ferromagnetischen Dünnschichten betreffs Leitungsbandelektronen adjustiert werden, die nicht aufgrund ihres Spins zerstreut würden, stattdessen durch physikalische Störstellen an den Grenzen zerstreut werden könnten.
- Basierend auf dem Vorstehenden können die effektiven Leitfähigkeiten für parallele und antiparallele Magnetisierungszustände in der Supergitterstruktur bestimmt und voneinander subtrahiert werden, um das Verhältnis der Änderung in effektiven Leitfähigkeiten der ferromagnetischen Dünnschichten aufgrund einer entsprechenden Änderung zwischen parallelen und antiparallelen Magnetisierungen in solchen Filmen auf die durchschnittliche Leitfähigkeit in solchen Filmen bereitzustellen. Zum Ergebnis dieser Bestimmung müssen die Leitfähigkeiten der nicht-magnetischen leitfähigen Zwischenlagen auf Basis solcher Lagen mit gleichen Populationen von Spin up- und Spin down-Leitungsbandelektronen und eine Leitfähigkeit, die sich nicht mit den Magnetisierungsrichtungen ändert, hinzuaddiert werden. Bei solch einem Setting kann das Verhältnis der Differenz der Leitfähigkeiten der Blätter der Supergitterstruktur beim Wechsel der ferromagnetischen Dünnschichtenmagnetisierung von parallel nach antiparallel, Δγt-1, zum Durchschnitt dieser Blattleitfähigkeiten, γt-1 erhalten werden als
- wobei der herkömmliche anisotrope Magnetowiderstand beim Erhalten dieser gigantischen magnetoresistiven Antwort, wie oben angezeigt, ignoriert wird. Hier repräsentiert q physikalische Grenzstörstellen und ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Leitungselektron, das aufgrund seines Spins nicht zerstreut würde, auch nicht durch physikalische Störstellen oder Kollisionen in den nicht-magnetischen leitfähigen Zwischenlagen zerstreut wird.
- Das Symbol γm1 ist die Blattleitfähigkeit in einer einzelnen ferromagnetischen Dünnschicht, wobei die Blattleitfähigkeit per Einheiten-Quadrat einer Dünnschicht deren Leitfähigkeit, multipliziert mit deren Dicke ist. Somit ist Nγm1 die Blattleitfähigkeit von N parallelen ferromagnetischen Dünnschichten. Das Symbol γmN ist die Blattleitfähigkeit einer Lage ferromagnetischer Dünnschicht der N fachen Dicke einer einzelnen ferromagnetischen Dünnschicht und γc1, ist die Blattleitfähigkeit einer nicht-magnetischen leitfähigen Zwischenlage.
- Die Anzahl N der ferromagnetischen Dünnschichten beeinflusst die Unterschiede der Blattleitfähigkeiten aufgrund der Leitfähigkeitsdifferenz zwischen einer ferromagnetischen Dünnschicht, die N Lagen dick ist, verglichen mit N ferromagnetischen Dünnschichten, die elektrisch parallel verbunden sind. Es wird erwartet, wie oben angegeben, dass der Polarisationsfaktor P wichtig bei der gigantischen magnetoresistiven Antwort zum Repräsentieren des Anteils von Spin-up-Leitungsbandelektronen ist und diese Erwartung rührt daher, dass das Quadrat dieses Faktors im Zähler der obigen Gleichung erscheint.
- Die Qualität der Schnittstelle zwischen den ferromagnetischen Dünnschichten und den nicht-magnetischen leitfähigen Zwischenlagen ist wichtig, wie durch das Symbol q in der letzten Gleichung symbolisiert. Die größten gigantischen magnetoresistiven Effektwerte sind in Materialsystemen erzielt worden, bei denen sowohl die Gitterkonstante als auch das Kristall und die Form in der Kristallklasse jedes Schnittstellenmaterials gut zueinander passten. Beispielsweise passt Chrom besser zu der körperzentrierten kubischen Struktur von Eisen als alle anderen natürlichen körperzentrierten kubischen nicht-magnetischen Metalle. In ähnlicher Weise ist Kupfer die beste Passung für flächenzentriertes kubisches Kobalt und für flächenzentrierte Permalloy-Mischungen, die ganz ähnlich wie Nickel sind. Signifikante Fehlpaarungen werden wahrscheinlich zu sehr niedrigen Werten für q führen.
- Auch ist ein Verstreuen in den nicht-magnetischen leitfähigen Zwischenlagen wahrscheinlich, falls die Dicke solcher Lagen kleiner ist als der mittelfreie Pfad von Leitungselektronen in der Filmmaterialmasse. Daher wird das Symbol q bei dickeren Zwischenschichten in seinem Wert vermindert sein.
- Die Schichtdicke hat auch einen signifikanten Effekt auf das Verhältnis von γmN/Ym1, wobei dieses Verhältnis wächst, wenn der Film dünner wird, wie durch das Fuchs-Sondheim- Leitungsmodell gezeigt. Es ist aus dem letzten obigen Ausdruck ersichtlich, dass die größte Leitfähigkeitsdifferenz zwischen parallelen und antiparallelen Magnetisierungen in den ferromagnetischen Dünnschichten in den allerdünnsten magnetischen Lagen auftritt, wenn es nicht Zerstreuung und Nebenschlusseffekte der nichtmagnetischen leitfähigen Zwischenlagen gäbe. Wenn jedoch einmal die Leitfähigkeit der magnetischen Lagen, die sinkt, wenn man sie dünner macht, in die Größenordnung der Leitfähigkeit der nichtmagnetischen leitfähigen Lagen gelangt, zeigt der obige Ausdruck, dass weiteres Senken der Dicke den gigantischen magnetoresistiven Effekt vermindern wird. Daher wird für einen feststehenden Satz von Parametern für die nichtmagnetische leitfähige Zwischenlage der gigantische magnetoresistive Effekt eine Wertspitze bei einer bestimmten ferromagnetischen Dünnschichtdicke aufweisen.
- Hierbei wird angenommen, dass die Kopplung zwischen den ferromagnetischen Strukturdünnschichten auch angeordnet ist, um zu einer betriebsfähigen Vorrichtung zu führen, da sie den Bereich der Magnetisierungswinkel festlegt, die in einer Vorrichtung für einen gegebenen Wert von angelegten Magnetfeldern erzielt werden kann und so Grenzen für die magnetoresistive Antwort setzt. Falls positive, oder ferromagnetische, Kopplung vorkommt und zu groß ist, werden die Schichtmagnetisierungen nicht hinreichend nah sein, um antiparallel zu sein, und können vielleicht nicht durch Hindurchleiten eines Abtaststroms durch die Struktur dazu gemacht werden, so dass der maximale, für die Konfiguration erwartete Widerstand nicht erreicht werden kann. Falls andererseits negative, oder antiferromagnetische, Kopplung vorliegt und zu groß ist, werden die Filmmagnetisierungen nicht hinreichend nah sein, um parallel zu sein und können vielleicht nicht durch Anlegen eines externen Magnetfelds an der Struktur dazu gemacht werden, so dass der minimale für die Konfiguration erwartete Widerstand nicht erreicht werden kann.
- Weiterhin gibt es eine Grenze für die Dünne der nichtmagnetischen leitfähigen Zwischenlage aufgrund von darin auftretenden "Stiftlöchern" (pin holes), was dazu führt, dass die Lage weniger als 100% der Oberflächen der ferromagnetischen Dünnschichten auf jeder ihrer Seiten abdeckt. Es wird angenommen, dass diese "Stiftlöcher" in den nichtmagnetischen leitfähigen Zwischenlagen zu einer Stromdichteabhängigkeit des gigantischen magnetoresistiven Effekts führen, die nicht im obigen letzten Ausdruck wiedergegeben ist. Es scheint, dass solche Stiftlöcher in dieser Zwischenlage zu ferromagnetischem Koppeln zwischen den ferromagnetischen Dünnschichten auf jeder Seite dieser Lage in der Umgebung solcher Löcher führen, wodurch ferromagnetisch gekoppelte magnetische Domänen in diesen ferromagnetischen Dünnschichten erzeugt werden, welche ansonsten antiferromagnetisch gekoppelt sind (unter der Annahme, dass keine externen Magnetfelder angelegt werden).
- Im Ergebnis scheint es, dass es eine unvollständige Sättigung der Magnetisierungen durch das Supergitter hindurch längs der Vorzugsachse gibt, so dass höhere Ströme durch die Supergitterstruktur ein "zerschneidendes" Magnetfeld erzeugen (ein Feld, das Magnetisierungen in Schichten, die einer Zwischenlage angrenzen, in entgegengesetzte Richtungen erzwingt), das den Effekten der Stiftlöcher entgegenwirkt, indem die Magnetisierungen in den Stiftlöcherdomänen gezwungen werden, sich enger an den Magnetisierungen im Rest der ferromagnetischen Dünnschicht, in der sie auftreten, auszurichten. Hinreichend hohe Ströme können eine einzelne Domäne in jeder solchen ferromagnetischen Dünnschicht lassen.
- Auch wenn der Effekt einer sehr niedrigen Stiftlochdichte vielleicht durch Bereitstellen eines Abtaststromes einer hinreichenden Stromdichte durch die Supergitterstruktur korrigiert werden kann, wird eine relativ kleine Steigerung der Stiftlochdichte schnell dazu führen, dass alle ferromagnetischen Dünnschichten ferromagnetisch gekoppelt werden, so dass ihre Magnetisierungen in oder nahezu in einer gemeinsamen Richtung liegen. Solch ein Resultat wird die Supergitterstruktur als Vorrichtung außer Betrieb bringen, und daher gibt es ein Bedürfnis, dünne nichtmagnetische leitfähige Zwischenlagenbereiche mit verminderten Stiftlochdichten bereitzustellen.
- Die vorliegende Erfindung stellt eine magnetoresistive, geschichtete Struktur mit einem Paar magnetoresistiver, anisotroper ferromagnetischer Dünnschichten bereit, die durch eine Zwischenlage auf einem Substrat getrennt sind, wobei die Zwischenlage mit einer Dicke von weniger als 5 nm (50 Angström) aus einer im Wesentlichen nichtmagnetischen leitfähigen eutektischen Legierung gebildet wird, die zwei unvermischbare Komponenten aufweist. Die Dünnschichten können zwei Schichtungs-Schichten sein, die alle einen größeren magnetischen Momentzustand gegen die Zwischenlage aufweisen.
- Fig. 1 ist eine diagrammatische Wiedergabe eines Bereichs einer im Stand der Technik genannten Vorrichtung, und
- Fig. 2 ist eine diagrammatische Wiedergabe eines Bereichs einer Vorrichtung, welche die vorliegende Erfindung ausführt.
- Fig. 2 zeigt in diagrammatischer Form eine Querschnittsansicht eines Bereichs einer in einem monolithischen integrierten Schaltkreischip oder auf einem keramischen Substrat oder einem anderen geeigneten Materials ausgebildete Supergitterstruktur. Hier wird eine "Sandwich"-Struktur mit nur zwei ferromagnetischen Dünnschichten mit den allgemeinen Bezeichnungen F'&sub1; und F'&sub2; gezeigt, welche durch eine Zwischenlage I'&sub1; getrennt sind, als ein vereinfachtes Supergitter, es könnten aber zusätzliche abwechselnde Lagenpaare von Zwischenlagen und ferromagnetischen Dünnschichten in einer größeren Supergitterstruktur bereitgestellt werden, um den gigantischen magnetoresistiven Effekt in derselben Weise wie in Fig. 1 gezeigt zu vergrößern. Fig. 2 ist aus Gründen der Klarheit nicht maßstabsgerecht und nicht in Proportion, was auch für Fig. 1 gilt.
- Der integrierte Schaltkreischip oder ein anderes Substrat hat wiederum Halbleitermaterial oder ein anderes geeignetes Material für das Substrat 10, welches darin, in der Situation von Halbleitermaterial in einem integrierten Schaltkreischip, elektronisch integrierte Schaltkreise aufweist, die zum Betreiben der vereinfachten Supergitterstrukturvorrichtung darauf vorgesehen sind. Solch eine Vorrichtung könnte zur Verwendung als Speicherzelle in einem Digitalspeicher oder beispielsweise als ein magnetischer Sensor gedacht sein. Eine elektrisch isolierende Lage, die wiederum als 11 bezeichnet wird, wird wieder auf Substrat 10 bereitgestellt, wobei die obere Oberfläche von Lage 11 in dem gezeigten Vorrichtungsteil die oben angegebene vereinfachte Supergitterstruktur unterstützt. Isolierlage 11 wird hier als zwei getrennte Lagen gezeigt, eine untere Lage 11', die aus Siliziumdioxid von vielleicht 200 bis 600 nm (2000 bis 6000 Angström) Dicke gebildet ist und eine obere Lage 11", die aus Siliziumnitrid mit einer typischen Dicke von 10 bis 100 nm (100 bis 1000 Angström) gebildet ist. Lagen 11' und 11" werden typischerweise in einem wohlbekannten Zerstäubungsabscheidungsschritt hergestellt. Die Verwendung der Nitridlage 11" verhindert, dass Sauerstoffatome in die darauf bereitzustellende Lage diffundieren, was diese Lage chemisch angreifen könnte.
- Das Siliziumnitrid in Lage 11" stellt einen amorphen Isolator bereit, d. h. einen Isolator ohne jegliche für Kristallinität typische periodische Struktur, oder in anderen Worten, ohne weitreichende atomare oder molekulare Ordnung. Alternativ kann Lage 11" aus einem Material gebildet werden, das dieselbe Form in derselben Kristallinitätsklasse aufweist, welche die nachfolgende Lage hat, um eine möglicherweise bessere Passung zwischen diesen beiden Materialien zu erreichen. Da ein Permalloymaterial in der darauffolgenden Lage in einer flächenzentrierten kubischen Struktur verwendet wird, würde ein alternatives Material Magnesiumoxid sein, welches auch eine kubische Struktur und eine kompatible Gitterkonstante aufweist.
- Der nächste Verfahrensschritt zum Ausbilden der Struktur der Fig. 2 ist die Zerstäubungsabscheidung von 4 bis 5 nm (40 bis 50 Angström) eines Permalloymaterials, welches 20% Kobalt, 15% Eisen und 65% Nickel umfasst, in der Anwesenheit eines externen Magnetfelds in der Ebene der Schicht, die längs einer Senkrechten zu der in dieser Figur gezeigten Ansicht orientiert ist, was, wie gerade angegeben, zu einer Schicht führt, die eine flächenzentrierte kubische Struktur aufweist. Auch hinterlässt die Zusammensetzung dieser Mischung beim Bilden eines Permalloymaterials die Lage mit ungefähr Null Magnetorestriktion und hinterlässt das Herstellungsmagnetfeld die Vorzugsachse der Schicht längs der Senkrechten, die dem Fabrikationsfeld folgt. Das magnetische Moment dieses Materials ist typischerweise ungefähr 12.000 Gauss. Dies wird in Fig. 2 als Komponente F'&sub1;&submin;&sub1; von Schicht F'&sub1; bezeichnet und ist die erste Schichtung in der ersten Zwei-Schichtungs-Ferromagnet- Dünnschicht F'&sub1;.
- Eine zweite Schichtung F'&sub1;&submin;&sub2; wird in einem Zerstäubungsabscheidungsschritt vorgesehen, der in Anwesenheit eines ähnlichen Fabrikationsmagnetfeldes durchgeführt wird, als ein aus 95% Kobalt und 5% Eisen bis zu einer Dicke von zumindest 1 nm (10 Angström) gebildetes Material, um den vollen gigantischen magnetoresistiven Effekt zu erzielen, und typischerweise von 1,5 nm (15 Angström) Dicke. Das magnetische Moment dieses Materials ist 16.000 Gauss, ein höherer Wert als der des magnetischen Moments der ersten Schichtung F'&sub1;&submin;&sub1; in der ersten ferromagnetischen Dünnschicht F'&sub1;. Da im allgemeinen die Polarisation eines Materials und sein magnetisches Moment beide dazu neigen, zu steigen, wenn das jeweils andere dies tut, ergibt ein Material mit höherem Magnetisierungsmoment in der ferromagnetischen Strukturschicht eine größere gigantische magnetoresistive Antwort, wie aus dem obigen Ausdruck ersichtlich, bei dem das Quadrat der Polarisation im Zähler erscheint. Somit wird das Vorliegen einer ferromagnetischen Schichtung, welche das größere magnetische Moment am nächsten an der Zwischenlage aufweist, typischerweise zu einer größeren gigantischen magnetoresistiven Antwort führen.
- Andererseits ist es bei diesem härteren magnetischen Material schwieriger, die Schichtmagnetisierung zu drehen, um seine Richtung in der zweiten Schichtung F'&sub1;&submin;&sub2; durch ein externes Magnetfeld während des Betriebes zu ändern. Im Ergebnis werden beim Bereitstellen erster Schichtung F'&sub1;&submin;&sub1; als Permalloymaterial, welches dann ein weicheres magnetisches Material als das der zweiten Schichtung ist, die von externen Magnetfeldern beim Betrieb der Vorrichtung benötigten Magnituden auf Werten gehalten werden, welche nicht einen zu großen Strom erfordern, um in die Verdrahtungen der Vorrichtung zu fließen. Daher stellt eine Zwei-Schichtungs-Ferromagneto-Dünnschicht eine optimalere ferromagnetische Dünnschicht für eine Supergitterstruktur bereit, die zum Bereitstellen einer gigantischen magnetoresistiven Effektantwort in einem monolithischen integrierten Schaltkreischip vorgesehen ist. Auch bleibt die Magnetorestriktion für die zweite Schichtung F'&sub1;&submin;&sub2; nahe Null, so dass die erste ferromagnetische Dünnschicht F'&sub1; kein Auftreten von übermäßigen Kräften zwischen dieser Schicht und dem darunter liegenden Substrat oder der Schicht auf deren anderen Seite in Anwesenheit von Magnetfeldern aufweisen wird, welche an irgendeinem Punkt zum mechanischen Versagen der Vorrichtung führen könnten.
- Wie oben angezeigt, führt die Bereitstellung einer Zwischenlage, typischerweise Kupfer in Dicken unterhalb 3 nm (30 Angström) zum Steigen der Stiftlochdichte, da die Dicke solch einer Lage sich vermindert. Das magnetische Kopplungsfeld beginnt in dem Bereich von über 10 Oersted zu steigen, wenn diese Kupferdicke diesen 2,5 bis 3 nm (25 bis 30 Angström) Wert unterschreitet (es gibt signifikante Variationen bei verschiedenen Ablagerungsparameterwerten in der Zerstäubungsabscheidung dieser Lage). Jedoch muss, wie oben aufgezeigt, die Dicke der Zwischenlage vermindert werden, wenn die Dicke der ferromagnetischen Dünnschichten vermindert wird, um das Potential für einen größeren gigantischen magnetoresistiven Effekt zu vergrößern. Die Dicke der nichtmagnetischen leitfähigen Zwischenlage wird reduziert, so dass ihr Nebenschlusseffekt in Bezug auf die Verminderung der Leitfähigkeit der ferromagnetischen Dünnschichten nicht zu groß wird, wenn ihre Dicke vermindert wird. Daher wird ein Maßnahme zum Vermeiden einer wachsenden Stiftlochdichte, wenn die Zwischenlage reduziert wird, eine Basis zum Erzielen eines höheren gigantischen magnetoresistiven Effekts bieten.
- Daher wird eine Zwischenlage I'&sub1; in Form einer eutektischen Legierung durch Einschließen von zwei Metallen als Komponenten der eutektischen Legierung bereitgestellt, die im Wesentlichen miteinander unmischbar sind, so dass sich in der größeren Anteilskomponente bildende Stiftlöcher in einem wesentlichen Ausmaß durch die kleinere Anteilskomponente "aufgefüllt" werden. Da das flächenzentrierte kubische Zentrum von Kupfer und seine Gitterkonstante gut zu der der zweiten Schichtung F'&sub1;&submin;&sub2; passen, wie oben beschrieben, wird für die eutektische Legierung die Basiskomponente Kupfer ausgewählt, um die Zwischenlage auszubilden. Als zweite Komponente wird Silber ausgewählt, welches ein flächenzentriertes kubisches Zentrum wie Kupfer hat, obwohl es eine etwas größere Gitterkonstante hat. Silber und Kupfer sind beim Ausbilden fester Lösungen nur wenig ineinander löslich, einige Zehntels eines Prozents, und bilden eine eutektische Legierung mit einer Leitfähigkeit, die ungefähr 2 bis 3 uΩ-cm beträgt, welcher Wert im Wesentlichen über einen weiten Bereich relativer Zusammensetzung dieser zwei Metalle in der sich ergebenden eutektischen Legierung erhalten bleibt.
- Obwohl Kupfer durchaus in der Lage ist, eine feste Lösung mit Eisen, Nickel und Kobalt einzugehen, ist Silber im Wesentlichen auch mit diesen Materialien unmischbar. Daher kann eine sehr dünne Schicht aus einer eutektischen Kupfer/Silber-Legierung als sehr dünne Zwischenlage ausgebildet werden, in der ein silberreiches Phasenmaterial die Stiftlöcher, welche in dem, die Masse der Zwischenlage I'&sub1; bildenden, kupferreichen Phasenmaterial auftreten, "auffüllen". Die typische Dicke einer solchen als Zwischenlage I'&sub1; verwendeten eutektischen Legierungsschicht liegt in der Größenordnung von 1,4-1,7 nm (14 bis 17 Angström), wobei typischerweise 1,5 nm (15 Angström) gewählt werden.
- In einer durch Zerstäubungsabscheidung hergestellten Zwischenlage aus Kupfer alleine wird es eine starke ferromagnetische Kopplung zwischen den ferromagnetischen Dünnschichten, die sie trennt, geben, während das Hinzufügen von Silber zu einer Schicht derselben Dicke von ungefähr 15-28 Gew.-% im Zerstäubungs-Abscheidungsprozess zu antiferromagnetischer Kopplung von relativ niedrigen Werten führen wird. Solch ein Ergebnis kann auf eine Supergitterstruktur einer größeren Anzahl alternierender Zwischen- und ferromagnetischer Dünnschichtlagen als in Fig. 2 gezeigt mit ähnlichem Resultat ausgeweitet werden.
- Der relative Anteil von Silber im Film ist beim Erzielen solcher antiferromagnetischer Kopplung so klein als möglich gehalten worden, sowohl weil Silber selbst bekanntermaßen zu stärker ferromagnetischer Kopplung führt, als auch, weil die Gitterfehlpassung von Silber mit der ersten ferromagnetischen Dünnschicht zweiter Schichtung F'&sub1;&submin;&sub2; auf jeder ihrer Seiten signifikant größer ist als diejenige von Kupfer. Nichts destoweniger führt das Halten des relativen Anteils an Silber auf weniger als 30% zur Verminderung der dadurch bedingten gigantischen magnetoresistiven Antwort aufgrund von Gitterfehlpassung und ist wesentlich weniger als die Verstärkungen an gigantischem magnetoresistiven Effekt aufgrund von verminderter oder eliminierter ferromagnetischer Kopplung. In einigen Situation wird erwartet, dass sogar größere Anteile von Silber geeignet sind.
- Daher wird die Zwischenlage I'&sub1; durch Zerstäubungsabscheidung unter Verwendung eines Kupferzerstäubungsziels gebildet. Das Kupferziel wird durch das Hinzufügen von Silbernasen bis zu dem Ausmaß ergänzt, das nötig ist, um zum gewünschten relativen Silberanteil der sich ergebenden eutektischen Legierung zu führen, ein Anteil, der typischerweise auf 23% festgelegt wird, um das gewünschte Ergebnis zu ergeben. Ein separates Silberzerstäubungsabscheidungsziel könnte zusammen mit dem Kupferziel verwendet werden oder alternativ könnte ein eutektisches Kupfersilber-Legierungsziel verwendet werden, welches dieselbe Zusammensetzung aufweist, wie sie für die daraus abgeschiedenen Schichten gewünscht wird. Die Zwischenlage aus solch einem Abscheidungsschritt ist eine metastabile flächenzentrierte kubische Struktur, die typischerweise innerhalb erwarteter Temperaturbereiche, welche die Vorrichtung danach erfahren wird, für einen langen Zeitraum stabil bleibt. Als Alternativ kann Gold anstelle von Silber in der eutektischen Legierung verwendet werden, da auch dieses mit Kupfer relativ unmischbar ist.
- Der Bereitstellung von Zwischenlage I'&sub1; folgt die Bereitstellung einer zweiten ZweiStrata- Ferromagnetodünnschicht F'&sub2;. Eine untere Schichtung für diese Schicht, F'&sub2;&submin;&sub2;, wird in derselben Weise wie die obere Schichtung F'&sub1;&submin;&sub2; der ersten ferromagnetischen Schicht F'&sub1; abgeschieden, mit dem Ergebnis, im Wesentlichen gleich zu sein, wie dieses. Ähnlich dazu wird eine obere Schichtung F'&sub2;&submin;&sub1; der zweiten ferromagnetischen Schicht F'&sub2; in derselben Weise abgeschieden wie untere Schichtung F'&sub1;&submin;&sub1; der ersten ferromagnetischen Schicht F'&sub1; mit dem Ergebnis, im Wesentlichen gleich zu sein wie diese. Schließlich wird eine Tantalnitridlage 12 auf dem zweiten ferromagnetischen Film F'&sub2; als Passivierungs- und Schutzlage bereitgestellt. Nach einer Vervollständigung der Passivierungslage 12 wird Ionenfräsen verwendet, um die vereinfachte Supergitterstruktur in Form eines auf der Lage 11" unterstützten Streifens auszubilden. Eine Tantalverdrahtung 13 ist gezeigt, die quer über dem Ende der vereinfachten Supergitterstruktur und auf der oberen Oberfläche von Lage 12 ausgebildet ist.
- Somit stellt das vereinfachte Supergitter von Fig. 2 antiferromagnetisch gekoppelte ferromagnetische Dünnschichtlagen bereit, welche durch eine nichtmagnetische leitfähige Zwischenlage getrennt sind. Diese Struktur hat Kopplungsfelder von 10-15 Oersted ergeben, was im gewünschten Bereich von 0-50 Oersteds liegt, um relativ einfache Manipulationen der Magnetisierungen in den ferromagnetischen Dünnschichten der Struktur durch externe Magnetfelder zu gestatten. Somit sind die Magnetisierungen in jeder der ferromagnetischen Dünnschichten F'&sub1; und F'&sub2; stabil, wenn sie zueinander in und aus der Ebene des Papiers, auf dem Fig. 2 gezeigt ist, antiparallel ausgerichtet sind, d. h. längs der Vorzugsachse der Struktur in dieser Figur.
- Bei dieser letzten Magnetisierungsbedingung gibt es keine anisotrope magnetoresistive Effektbeteiligung am Widerstand der Vorrichtung, da jeglicher Abtaststrom, der von Verdrahtung 13 am in Fig. 2 gezeigten Ende bis zu einer ähnlichen Zwischenverbindung am entgegengesetzten Ende der Struktur, die nicht in dieser Figur gezeigt ist, hindurchfließt, rechtwinklig zu den Magnetosierungen in beiden ferromagnetischen Dünnschichten ist. Der gigantische magnetoresistive Effekt hat unter dieser Bedingung einen Maximalwiderstand, da die Magnetisierungen der zwei ferromagnetischen Dünnschichten F'&sub1; und F'&sub2;, wie oben ausgeführt, antiparallele Magnetisierungen haben.
- Falls ein externes Magnetfeld angelegt wird, welches in die Ebene des Papiers, auf dem Fig. 2 dargestellt wird, gerichtet ist, bleibt die Beteiligung des anisotropen magnetoresistiven Effekts am Widerstand der Vorrichtung unverändert, da ein hinreichend starkes externes Feld die Schichtmagnetisierungen zueinander parallel hinterlässt. Jedoch wird unter der Annahme, dass das externe Feld hinreichend ist, um die Magnetisierung in entgegengesetzter Richtung zu der, in der es vor Anlegung des Feldes orientiert war, zu rotieren, wie dies für die Magnetisierung einer der ferromagnetischen Dünnschichten vorkommt, die Beteiligung des gigantischen magnetoresistiven Effekts am Widerstand minimiert werden, da die Magnetisierungen dann zueinander parallel sind, jede in dieselbe Richtung orientiert.
- Falls alternativ das externe Magnetfeld parallel zum Streifen angelegt wird und damit längs der Ebene des Papiers, auf dem sich Fig. 2 befindet, wird die Beteiligung des gigantischen magnetoresistiven Effekts am Widerstand auf einem Minimum verbleiben, da die Magnetisierung in jeder der ferromagnetischen Dünnschichten F'&sub1; und F'&sub2; rotiert wird, um in die Längsrichtung des Streifens zu weisen und so zueinander parallel zu sein. Andererseits wird der anisotrope magnetoresistive Effekt seine Maximalbeteiligung am Widerstand haben, da die Magnetisierungen jeder ferromagnetischen Dünnschicht, die in Längsrichtung des Streifens parallel sind, auch für jeglichen Abtaststrom parallel sind, der zwischen Verdrahtung 13 und seinem Gegenstück am entgegengesetzten Ende des Streifens durchgeleitet wird.
- Es ist angenommen worden, dass solche externen Magnetfelder im Vorstehenden hinreichend groß sind, um die Magnetisierungen in den ferromagnetischen Dünnschichten F'&sub1; und F'&sub2; zu zwingen, sich in Richtung dieses Felds auszurichten. Dies kann zur Verwendung in einem Speicher mit Magnetoresistivzustandsabtastung angemessen sein. Alternativ können die externen Felder derart sein, dass sie nur partielle Rotation in den Magnetisierungen verursachen, was es dem vereinfachten Supergitter gestattet, als Magnetfeldsensor zu dienen.
- Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass Änderungen an der Form und den Details vorgenommen werden können, ohne von Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Claims (8)
1. Eine magnetoresistive Dünnschichtlagenstruktur, wobei die Struktur umfasst:
ein Substrat mit einem Hauptoberflächenanteil;
eine magnetoresistive anisotrope erste ferromagnetische Dünnschicht, die auf dem
Hauptoberflächenanteil des Substrats bereitgestellt wird;
eine Zwischenlage, die auf der ersten ferromagnetischen Dünnschicht mit einer
Dicke von weniger von 5 nm bereitgestellt ist und aus einer nichtmagnetischen
leitfähigen eutektischen Legierung mit zwei unmischbaren Komponenten gebildet ist;
und
einer magnetoresistiven, anisotropen zweiten ferromagnetischen Dünnschicht, die
auf der Zwischenlage bereitgestellt ist.
2. Eine Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente
der Legierung der Zwischenlage in einem größeren Anteil als die zweite
Komponente anwesend ist, wobei die zweite Komponente in der Legierung in einer Menge
vorliegt, die hinreichend ist, antiferromagnetische Kopplung zwischen den ersten
und zweiten ferromagnetischen Dünnschichten zu gestatten.
3. Eine Struktur gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unmischbaren
Komponenten Kupfer und Silber sind.
4. Eine Struktur gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unmischbaren
Komponenten Kupfer und Gold sind.
5. Eine Struktur gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste ferromagnetische Dünnschicht eine Zweischichtungsschicht ist, wobei
die Schicht davon an der Zwischenlage ein größeres magnetisches Moment aufweist
als die verbleibende Schichtung.
6. Eine Struktur gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lage der
Dünnschicht frei von Magnetostriktion ist.
7. Eine Struktur gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite
ferromagnetische Dünnschicht eine Zweischichtungsschicht ist, wobei deren Schichtung
an der Zwischenlage ein größeres magnetisches Moment aufweist als die
verbleibende Schichtung, wobei jede Lage der zweiten ferromagnetischen Dünnschicht im
Wesentlichen frei von Magnetostriktion ist.
8. Eine Struktur gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dicke der verbleibenden Schichtung eine größere Dicke als die Schichtung an
der Zwischenlage aufweist.
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