JPH11354859A - 磁気抵抗素子と磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗素子と磁気ヘッドInfo
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- JPH11354859A JPH11354859A JP10172062A JP17206298A JPH11354859A JP H11354859 A JPH11354859 A JP H11354859A JP 10172062 A JP10172062 A JP 10172062A JP 17206298 A JP17206298 A JP 17206298A JP H11354859 A JPH11354859 A JP H11354859A
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強磁性トンネル接合による磁気抵抗効果を利
用した磁気抵抗素子の実用化。 【解決手段】 第1及び第2強磁性層11、14と、強
磁性層間に挟まれた絶縁層12と、第2強磁性層と絶縁
層との間に挿入した非磁性金属薄膜13とからなる強磁
性トンネル接合膜を基板10上に形成した磁気変換素
子。 【効果】 絶縁層/強磁性層のトンネル接合界面におけ
るマグノンの発生を解消又は大幅に制限して、バイアス
電圧の印加による磁気抵抗比の減少を抑制する。より一
層の高記録密度化に適した磁気ヘッドが得られる。
用した磁気抵抗素子の実用化。 【解決手段】 第1及び第2強磁性層11、14と、強
磁性層間に挟まれた絶縁層12と、第2強磁性層と絶縁
層との間に挿入した非磁性金属薄膜13とからなる強磁
性トンネル接合膜を基板10上に形成した磁気変換素
子。 【効果】 絶縁層/強磁性層のトンネル接合界面におけ
るマグノンの発生を解消又は大幅に制限して、バイアス
電圧の印加による磁気抵抗比の減少を抑制する。より一
層の高記録密度化に適した磁気ヘッドが得られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、強磁性体/絶縁体
/強磁性体の構造からなる強磁性トンネル接合による磁
気抵抗効果を利用した磁気変換素子に関し、磁気ヘッ
ド、磁気センサ又は磁気メモリなどに使用することがで
きる。更に本発明は、このような磁気変換素子を備えた
磁気ヘッドに関する。
/強磁性体の構造からなる強磁性トンネル接合による磁
気抵抗効果を利用した磁気変換素子に関し、磁気ヘッ
ド、磁気センサ又は磁気メモリなどに使用することがで
きる。更に本発明は、このような磁気変換素子を備えた
磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】磁気記録技術の分野では、最近の高記録
密度化への要求に対応するため、従来のインダクティブ
ヘッドに代わる読出しヘッドとして、磁気抵抗効果を利
用したAMR(異方性磁気抵抗)ヘッドが実用化され、
更により高感度なスピンバルブヘッドが開発されてい
る。更に最近では、特開平8−70149号公報や佐藤
雅重他の論文「磁化固定層をもつ強磁性トンネル接合の
磁気抵抗効果」(日本応用磁気学会誌 Vol.21, No.4-2,
1997, p.489-492)に記載されているように、強磁性ト
ンネル接合の磁気変換素子が提案されている。
密度化への要求に対応するため、従来のインダクティブ
ヘッドに代わる読出しヘッドとして、磁気抵抗効果を利
用したAMR(異方性磁気抵抗)ヘッドが実用化され、
更により高感度なスピンバルブヘッドが開発されてい
る。更に最近では、特開平8−70149号公報や佐藤
雅重他の論文「磁化固定層をもつ強磁性トンネル接合の
磁気抵抗効果」(日本応用磁気学会誌 Vol.21, No.4-2,
1997, p.489-492)に記載されているように、強磁性ト
ンネル接合の磁気変換素子が提案されている。
【0003】この磁気変換素子は、図12に断面示する
ように、電子がトンネルし得る程度に十分薄い絶縁層1
を挟むように強磁性層2、3を積層した強磁性トンネル
接合膜を基板4(又は該基板を被覆する下地膜)上に有
し、前記絶縁層を電子がトンネルするときに、両強磁性
層の磁化が互いに平行な状態における抵抗値Rp と反平
行な状態における抵抗値Rapとの差ΔRを利用して磁気
抵抗効果が得られる。理論的には、従来のAMR素子や
スピンバルブ型素子より高い20〜50%の磁気抵抗比
(ΔR/R)が期待されており、実験レベルでも室温で
約10%以上の磁気抵抗比が得られている。
ように、電子がトンネルし得る程度に十分薄い絶縁層1
を挟むように強磁性層2、3を積層した強磁性トンネル
接合膜を基板4(又は該基板を被覆する下地膜)上に有
し、前記絶縁層を電子がトンネルするときに、両強磁性
層の磁化が互いに平行な状態における抵抗値Rp と反平
行な状態における抵抗値Rapとの差ΔRを利用して磁気
抵抗効果が得られる。理論的には、従来のAMR素子や
スピンバルブ型素子より高い20〜50%の磁気抵抗比
(ΔR/R)が期待されており、実験レベルでも室温で
約10%以上の磁気抵抗比が得られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の強磁性トンネル接合による磁気変換素子は、一
般に数10〜数100mVのバイアス電圧を印加すると
磁気抵抗比が大幅に減少するという問題があった。例え
ば、宮崎照宣の論文「強磁性トンネル接合のGMR」
(固体物理 Vol.32,No.4, 1997)には、30mVのバイ
アス電圧の印加で磁気抵抗比が最大値の約1/2に減少
することが、また A.C. Marley他による論文「Voltage
dependence of the magnetoresistance and the tunnel
ing currentin magnetic tunnel junctions」(J.Appl.
Phys. 81(8), 1997年4月15日発行)には、磁気抵抗比
が200mVで約1/2に減少することが報告されてい
る。このようなバイアス電圧印加に伴う磁気抵抗比の減
少は、強磁性トンネル接合の磁気変換素子を実用化する
上で好ましくない。
た従来の強磁性トンネル接合による磁気変換素子は、一
般に数10〜数100mVのバイアス電圧を印加すると
磁気抵抗比が大幅に減少するという問題があった。例え
ば、宮崎照宣の論文「強磁性トンネル接合のGMR」
(固体物理 Vol.32,No.4, 1997)には、30mVのバイ
アス電圧の印加で磁気抵抗比が最大値の約1/2に減少
することが、また A.C. Marley他による論文「Voltage
dependence of the magnetoresistance and the tunnel
ing currentin magnetic tunnel junctions」(J.Appl.
Phys. 81(8), 1997年4月15日発行)には、磁気抵抗比
が200mVで約1/2に減少することが報告されてい
る。このようなバイアス電圧印加に伴う磁気抵抗比の減
少は、強磁性トンネル接合の磁気変換素子を実用化する
上で好ましくない。
【0005】そこで、本発明は、上述した従来の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、バイアス電圧印加により磁気抵抗比の減少を抑制し
て、様々な用途に対して実用化に適した強磁性トンネル
接合の磁気抵抗素子を提供することにある。これに加
え、本発明の目的は、このような高い磁気抵抗比の磁気
抵抗素子を備え、より高記録密度の磁気ヘッドを提供す
ることにある。
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、バイアス電圧印加により磁気抵抗比の減少を抑制し
て、様々な用途に対して実用化に適した強磁性トンネル
接合の磁気抵抗素子を提供することにある。これに加
え、本発明の目的は、このような高い磁気抵抗比の磁気
抵抗素子を備え、より高記録密度の磁気ヘッドを提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するためのものであり、以下にその内容を図面に
示した実施例を用いて説明する。本発明の磁気抵抗素子
は、基板上に形成した第1及び第2強磁性層と、前記強
磁性層間に挟まれた絶縁層とからなる強磁性トンネル接
合膜を有し、該強磁性トンネル接合膜が、少なくとも一
方の前記強磁性層と前記絶縁層との間に非磁性金属薄膜
を有することを特徴とする。また、本発明の別の側面に
よれば、このような磁気変換素子を備える磁気ヘッドが
提供される。
を達成するためのものであり、以下にその内容を図面に
示した実施例を用いて説明する。本発明の磁気抵抗素子
は、基板上に形成した第1及び第2強磁性層と、前記強
磁性層間に挟まれた絶縁層とからなる強磁性トンネル接
合膜を有し、該強磁性トンネル接合膜が、少なくとも一
方の前記強磁性層と前記絶縁層との間に非磁性金属薄膜
を有することを特徴とする。また、本発明の別の側面に
よれば、このような磁気変換素子を備える磁気ヘッドが
提供される。
【0007】従来より、バイアス電圧の印加に伴って磁
気抵抗比が減少する原因の1つに、マグノンの発生が考
えられている。即ち、絶縁層/強磁性層のトンネル接合
界面では、電子がトンネルする際にマグノン即ちスピン
波が発生する。このマグノンの発生により、電子がトン
ネルしたときにスピンの向きが保存されなくなって、磁
気抵抗比が減少する。従って、バイアス電圧を印加する
とより多くのマグノンが発生し、磁気抵抗比が減少す
る。
気抵抗比が減少する原因の1つに、マグノンの発生が考
えられている。即ち、絶縁層/強磁性層のトンネル接合
界面では、電子がトンネルする際にマグノン即ちスピン
波が発生する。このマグノンの発生により、電子がトン
ネルしたときにスピンの向きが保存されなくなって、磁
気抵抗比が減少する。従って、バイアス電圧を印加する
とより多くのマグノンが発生し、磁気抵抗比が減少す
る。
【0008】本発明によれば、強磁性トンネル接合膜の
強磁性層と絶縁層との間に上述したように非磁性金属層
を挿入することにより、トンネル界面におけるマグノン
の発生が解消され又は少なくとも大幅に制限されるの
で、バイアス電圧の印加による磁気抵抗比の減少が抑制
される。
強磁性層と絶縁層との間に上述したように非磁性金属層
を挿入することにより、トンネル界面におけるマグノン
の発生が解消され又は少なくとも大幅に制限されるの
で、バイアス電圧の印加による磁気抵抗比の減少が抑制
される。
【0009】前記非磁性金属薄膜がCu、Ag、Au、
Al、Pt及びZnからなる群から選択した1種又は2
種以上の金属からなり、かつその膜厚が2〜20Åの範
囲内であると好都合である。
Al、Pt及びZnからなる群から選択した1種又は2
種以上の金属からなり、かつその膜厚が2〜20Åの範
囲内であると好都合である。
【0010】また、従来から当業者に知られているよう
に、絶縁層/強磁性層の界面に分極率の大きい強磁性材
料を挿入すると、磁気抵抗比が上昇するので、そのよう
に前記第1又は第2強磁性層を、2以上の異なる強磁性
材料の層から形成すると好都合である。
に、絶縁層/強磁性層の界面に分極率の大きい強磁性材
料を挿入すると、磁気抵抗比が上昇するので、そのよう
に前記第1又は第2強磁性層を、2以上の異なる強磁性
材料の層から形成すると好都合である。
【0011】本発明の別の実施例によれば、前記第2強
磁性層の上に形成した反強磁性層を更に有するスピンバ
ルブ型の磁気抵抗素子が提供される。これにより、スピ
ンバルブ型素子の感度が大幅に向上する。
磁性層の上に形成した反強磁性層を更に有するスピンバ
ルブ型の磁気抵抗素子が提供される。これにより、スピ
ンバルブ型素子の感度が大幅に向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による磁気抵抗素
子の第1実施例の構成を示している。図示しない絶縁層
で被覆した基板10上に成膜した第1強磁性層11の上
に薄い絶縁層12が形成されている。絶縁層12の上に
は、非常に薄い非磁性金属層13が形成され、かつその
上に第2強磁性層14が形成されている。これらの強磁
性トンネル接合膜を構成する各層11〜14は、例えば
スパッタリング、真空蒸着法その他の従来から公知の成
膜方法及び装置を用いて形成することができる。
子の第1実施例の構成を示している。図示しない絶縁層
で被覆した基板10上に成膜した第1強磁性層11の上
に薄い絶縁層12が形成されている。絶縁層12の上に
は、非常に薄い非磁性金属層13が形成され、かつその
上に第2強磁性層14が形成されている。これらの強磁
性トンネル接合膜を構成する各層11〜14は、例えば
スパッタリング、真空蒸着法その他の従来から公知の成
膜方法及び装置を用いて形成することができる。
【0013】前記強磁性層には、従来から知られている
Fe、Ni、又はCo、もしくはこれらの一般式Nix
FeyCo1-x-y で表されるNiFe、CoFeなどの
合金、又はNiMnSbなどの強磁性材料で形成するこ
とができる。前記絶縁層には、Al2O3、NiO、Hf
O2 、MgO、CoO、Ge、GdOx などを用いるこ
とができる。
Fe、Ni、又はCo、もしくはこれらの一般式Nix
FeyCo1-x-y で表されるNiFe、CoFeなどの
合金、又はNiMnSbなどの強磁性材料で形成するこ
とができる。前記絶縁層には、Al2O3、NiO、Hf
O2 、MgO、CoO、Ge、GdOx などを用いるこ
とができる。
【0014】非磁性金属層13は、Cu、Ag、Au、
Al、Pt及びZnからなる群から選択した1種又は2
種以上の金属で形成される。前記非磁性金属層の膜厚
は、強磁性層の分極率を非磁性金属層内でも保持し得る
程度に非常に薄く、絶縁層12の膜厚を考慮して2〜2
0Åの範囲内に設定する。
Al、Pt及びZnからなる群から選択した1種又は2
種以上の金属で形成される。前記非磁性金属層の膜厚
は、強磁性層の分極率を非磁性金属層内でも保持し得る
程度に非常に薄く、絶縁層12の膜厚を考慮して2〜2
0Åの範囲内に設定する。
【0015】このような非磁性金属層を絶縁層12と第
2強磁性層14間に挿入することにより、バイアス電圧
印加時の磁気抵抗比の減少が大幅に小さくなった。これ
は、上述したように絶縁層/強磁性層のトンネル界面で
のマグノンの発生が抑制されたためと考えられる。別の
実施例では、第1強磁性層11と絶縁層12との間に非
磁性金属層13を挿入することができ、その場合にも同
様の作用効果が得られる。
2強磁性層14間に挿入することにより、バイアス電圧
印加時の磁気抵抗比の減少が大幅に小さくなった。これ
は、上述したように絶縁層/強磁性層のトンネル界面で
のマグノンの発生が抑制されたためと考えられる。別の
実施例では、第1強磁性層11と絶縁層12との間に非
磁性金属層13を挿入することができ、その場合にも同
様の作用効果が得られる。
【0016】図2は、図1の第1実施例の変形例を示し
ており、第1強磁性層11と絶縁層12との間に第2の
非磁性金属層15が挿入されている。これにより、トン
ネル界面でのマグノンの発生をより効果的に解消し、バ
イアス電圧印加時の磁気抵抗比の減少をより一層抑制す
ることができる。
ており、第1強磁性層11と絶縁層12との間に第2の
非磁性金属層15が挿入されている。これにより、トン
ネル界面でのマグノンの発生をより効果的に解消し、バ
イアス電圧印加時の磁気抵抗比の減少をより一層抑制す
ることができる。
【0017】図3は、上記第1実施例の別の変形例を示
しており、第2強磁性層14が、異なる2種の強磁性材
料の層16、17で形成されている。従来から絶縁層/
強磁性層の界面に分極率の大きい強磁性材料を挿入する
と、磁気抵抗比が上昇することが知られている。従っ
て、例えば絶縁層12及び非磁性金属層13に隣接する
方の強磁性層16をCoで形成しかつ他方の強磁性層1
7をNiFeで形成すると、より高い磁気抵抗比が得ら
れる。また、第2強磁性層ではなく又は第2強磁性層に
加えて、第1強磁性層13を同様に2つの異なる強磁性
材料層で形成することができる。
しており、第2強磁性層14が、異なる2種の強磁性材
料の層16、17で形成されている。従来から絶縁層/
強磁性層の界面に分極率の大きい強磁性材料を挿入する
と、磁気抵抗比が上昇することが知られている。従っ
て、例えば絶縁層12及び非磁性金属層13に隣接する
方の強磁性層16をCoで形成しかつ他方の強磁性層1
7をNiFeで形成すると、より高い磁気抵抗比が得ら
れる。また、第2強磁性層ではなく又は第2強磁性層に
加えて、第1強磁性層13を同様に2つの異なる強磁性
材料層で形成することができる。
【0018】本発明は、スピンバルブ型の磁気抵抗素子
にも適用することができる。図4には、このような本発
明による磁気抵抗素子の第2実施例が示され、図1の強
磁性トンネル接合膜の上に反強磁性層18が形成されて
いる。反強磁性層18は、従来と同様に、FeMn、I
rMn、NiMn、PtMn及びNiOなどの公知の反
強磁性材料を例えばスパッタリングすることにより成膜
することができる。これにより、スピンバルブ型素子の
感度が従来より大幅に向上する。
にも適用することができる。図4には、このような本発
明による磁気抵抗素子の第2実施例が示され、図1の強
磁性トンネル接合膜の上に反強磁性層18が形成されて
いる。反強磁性層18は、従来と同様に、FeMn、I
rMn、NiMn、PtMn及びNiOなどの公知の反
強磁性材料を例えばスパッタリングすることにより成膜
することができる。これにより、スピンバルブ型素子の
感度が従来より大幅に向上する。
【0019】図4の実施例においても、図3の実施例と
同様により高い磁気抵抗比が得られるように、第2強磁
性層14を2種又はそれ以上の異なる強磁性材料の層で
形成することができる。また、第1強磁性層11と絶縁
層12との間に非磁性金属層13を挿入することができ
る。
同様により高い磁気抵抗比が得られるように、第2強磁
性層14を2種又はそれ以上の異なる強磁性材料の層で
形成することができる。また、第1強磁性層11と絶縁
層12との間に非磁性金属層13を挿入することができ
る。
【0020】図5は、図4の第2実施例の変形例を示し
ており、図2の実施例と同様に第1強磁性層11と絶縁
層12間に第2の非磁性金属層15が挿入されている。
これにより、同様にトンネル界面でのマグノンの発生を
より効果的に解消することができる。
ており、図2の実施例と同様に第1強磁性層11と絶縁
層12間に第2の非磁性金属層15が挿入されている。
これにより、同様にトンネル界面でのマグノンの発生を
より効果的に解消することができる。
【0021】
【実施例】(実施例1)イオンビームスパッタリング装
置を用いて、図4の実施例による強磁性トンネル接合膜
を基板上に成膜して、そのバイアス電圧に対する磁気抵
抗比の変化を測定した。先ず、図6及び図7に示すよう
に、絶縁層で被覆したSi基板10の上に、メタルマス
クを用いて真空チャンバ内でFeを膜厚1000Åにス
パッタして、ストライプ状の第1強磁性層11を形成し
た。次にマスクを変えて、第1強磁性層11の上にAl
を10〜20Åの膜厚に円形にスパッタ成膜した後、前
記真空チャンバ内にアシストイオンソースから酸素を導
入し、Al膜を酸化させてAl2O3からなる絶縁層12
を形成した。
置を用いて、図4の実施例による強磁性トンネル接合膜
を基板上に成膜して、そのバイアス電圧に対する磁気抵
抗比の変化を測定した。先ず、図6及び図7に示すよう
に、絶縁層で被覆したSi基板10の上に、メタルマス
クを用いて真空チャンバ内でFeを膜厚1000Åにス
パッタして、ストライプ状の第1強磁性層11を形成し
た。次にマスクを変えて、第1強磁性層11の上にAl
を10〜20Åの膜厚に円形にスパッタ成膜した後、前
記真空チャンバ内にアシストイオンソースから酸素を導
入し、Al膜を酸化させてAl2O3からなる絶縁層12
を形成した。
【0022】次に、マスクを交換してCuを5Åの膜厚
にスパッタ成膜し、第1強磁性層11と直交する向きに
ストライプ状の非磁性金属層13を形成した。更に同じ
マスクを用いて、Co(30Å)/NiFe(150
Å)を連続成膜して、第2強磁性層14を形成し、更に
反強磁性層18として膜厚400ÅのFeMn膜を成膜
した。
にスパッタ成膜し、第1強磁性層11と直交する向きに
ストライプ状の非磁性金属層13を形成した。更に同じ
マスクを用いて、Co(30Å)/NiFe(150
Å)を連続成膜して、第2強磁性層14を形成し、更に
反強磁性層18として膜厚400ÅのFeMn膜を成膜
した。
【0023】形成された強磁性トンネル接合膜は、その
左右両側に電磁石19、20を配置して非磁性金属層1
3及び第2強磁性層14のストライプの向きに一定の磁
場を印加した状態で、反強磁性層18及び第1強磁性層
11のそれぞれ一方の端部に設けた電極21、22間に
一定の電流を流し、かつそれらの他方の端部に設けた電
極23、24間の電圧を室温(290K)及び77Kで
測定した。このとき、前記両強磁性層の磁化方向が互い
に平行なときの抵抗値をRp とし、反平行なときの抵抗
値をRapとすると、磁気抵抗比は、ΔR/R=(Rap
−Rp )/Rpにより求められる。
左右両側に電磁石19、20を配置して非磁性金属層1
3及び第2強磁性層14のストライプの向きに一定の磁
場を印加した状態で、反強磁性層18及び第1強磁性層
11のそれぞれ一方の端部に設けた電極21、22間に
一定の電流を流し、かつそれらの他方の端部に設けた電
極23、24間の電圧を室温(290K)及び77Kで
測定した。このとき、前記両強磁性層の磁化方向が互い
に平行なときの抵抗値をRp とし、反平行なときの抵抗
値をRapとすると、磁気抵抗比は、ΔR/R=(Rap
−Rp )/Rpにより求められる。
【0024】比較例1として、Fe/Al2O3/Co/
NiFe/FeMnからなる従来構造の強磁性トンネル
接合膜を同様の手法により形成し、かつその磁気抵抗比
の変化を同様にして測定した。バイアス電流が1mVの
ときに得られた磁気抵抗曲線を図8及び図9に示す。ま
た、100mVの電圧を印加したときに、従来構造の強
磁性トンネル接合膜では、磁気抵抗比が最大値の約1/
2まで減少するのに対し、本実施例の強磁性トンネル接
合膜は、磁気抵抗比の減少が約1/3〜1/5で、従来
に比して大幅に小さくなることが分かった。
NiFe/FeMnからなる従来構造の強磁性トンネル
接合膜を同様の手法により形成し、かつその磁気抵抗比
の変化を同様にして測定した。バイアス電流が1mVの
ときに得られた磁気抵抗曲線を図8及び図9に示す。ま
た、100mVの電圧を印加したときに、従来構造の強
磁性トンネル接合膜では、磁気抵抗比が最大値の約1/
2まで減少するのに対し、本実施例の強磁性トンネル接
合膜は、磁気抵抗比の減少が約1/3〜1/5で、従来
に比して大幅に小さくなることが分かった。
【0025】(実施例2)図1の実施例において、非磁
性金属層13として膜厚5ÅのAu膜を使用し、かつ第
1強磁性層11と絶縁層12との間に挿入して、上記実
施例1と同様の方法により、Fe(1000Å)/Au
(5Å)/AL(15Å)−O/NiFe(250Å)
/FeMn(400Å)の構造を有する強磁性トンネル
接合膜を成膜した。比較例2として、Fe(1000
Å)/AL(15Å)−O/NiFe(250Å)/F
eMn(400Å)の従来構造を有する強磁性トンネル
接合膜を形成した。
性金属層13として膜厚5ÅのAu膜を使用し、かつ第
1強磁性層11と絶縁層12との間に挿入して、上記実
施例1と同様の方法により、Fe(1000Å)/Au
(5Å)/AL(15Å)−O/NiFe(250Å)
/FeMn(400Å)の構造を有する強磁性トンネル
接合膜を成膜した。比較例2として、Fe(1000
Å)/AL(15Å)−O/NiFe(250Å)/F
eMn(400Å)の従来構造を有する強磁性トンネル
接合膜を形成した。
【0026】本実施例及び比較例2の強磁性トンネル接
合膜におけるバイアス電圧に対する磁気抵抗比の変化
を、上記実施例1と同様の方法を用いて77Kで測定
し、その結果を図10により示した。即ち、図10は本
実施例及び比較例2における磁気抵抗比のバイアス電圧
依存性を示しており、本実施例は、磁気抵抗比の減少が
0〜100mVのバイアス電圧の全測定範囲に亘って比
較例2の約1/2程度に小さくなっていることが分か
る。
合膜におけるバイアス電圧に対する磁気抵抗比の変化
を、上記実施例1と同様の方法を用いて77Kで測定
し、その結果を図10により示した。即ち、図10は本
実施例及び比較例2における磁気抵抗比のバイアス電圧
依存性を示しており、本実施例は、磁気抵抗比の減少が
0〜100mVのバイアス電圧の全測定範囲に亘って比
較例2の約1/2程度に小さくなっていることが分か
る。
【0027】また図11は、図10の測定結果を、バイ
アス電圧に対する磁気抵抗比をその最大値で除算するこ
とにより正規化して、磁気抵抗比のバイアス電圧依存性
をより明確に示している。同図からも、本実施例は磁気
抵抗比の減少が比較例2の約1/2程度に小さくなって
いることが容易に理解される。
アス電圧に対する磁気抵抗比をその最大値で除算するこ
とにより正規化して、磁気抵抗比のバイアス電圧依存性
をより明確に示している。同図からも、本実施例は磁気
抵抗比の減少が比較例2の約1/2程度に小さくなって
いることが容易に理解される。
【0028】(実施例3)同じく図1の実施例におい
て、非磁性金属層13として膜厚10ÅのAu膜を使用
し、上記実施例1と同様の方法により、Fe(1000
Å)/AL(15Å)−O/Au(10Å)/NiFe
(250Å)/FeMn(400Å)の構造を有する強
磁性トンネル接合膜を形成した。
て、非磁性金属層13として膜厚10ÅのAu膜を使用
し、上記実施例1と同様の方法により、Fe(1000
Å)/AL(15Å)−O/Au(10Å)/NiFe
(250Å)/FeMn(400Å)の構造を有する強
磁性トンネル接合膜を形成した。
【0029】本実施例におけるバイアス電圧に対する磁
気抵抗比の変化を、上記実施例1と同様の方法を用いて
77Kで測定し、その結果を、バイアス電圧に対する磁
気抵抗比をその最大値で除算することにより正規化して
図11に示した。本実施例では、磁気抵抗比の減少が、
上記実施例2と比較して更に小さくなっていることが分
かる。
気抵抗比の変化を、上記実施例1と同様の方法を用いて
77Kで測定し、その結果を、バイアス電圧に対する磁
気抵抗比をその最大値で除算することにより正規化して
図11に示した。本実施例では、磁気抵抗比の減少が、
上記実施例2と比較して更に小さくなっていることが分
かる。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
磁気変換素子によれば、強磁性トンネル接合膜の強磁性
層と絶縁層との間に挿入した非磁性金属層を有すること
により、電子がトンネルする際にトンネル界面でのマグ
ノンの発生が抑制されるので、バイアス電圧の印加によ
る磁気抵抗比の減少が抑制され、様々な用途に実用化す
ることができる。特に、このような磁気抵抗素子を備え
る磁気ヘッドは、従来より高感度の読出しヘッドとして
利用され、より一層の高記録密度化に対応することがで
きる。
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
磁気変換素子によれば、強磁性トンネル接合膜の強磁性
層と絶縁層との間に挿入した非磁性金属層を有すること
により、電子がトンネルする際にトンネル界面でのマグ
ノンの発生が抑制されるので、バイアス電圧の印加によ
る磁気抵抗比の減少が抑制され、様々な用途に実用化す
ることができる。特に、このような磁気抵抗素子を備え
る磁気ヘッドは、従来より高感度の読出しヘッドとして
利用され、より一層の高記録密度化に対応することがで
きる。
【図1】本発明による磁気抵抗素子の第1実施例の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図2】図1の変形例を示す同様の断面図である。
【図3】図1の別の変形例を示す断面図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す断面図である。
【図5】図4の変形例を示す断面図である。
【図6】磁気抵抗比測定試験に用いた第1実施例の強磁
性トンネル接合膜及びその試験方法を示す概略平面図で
ある。
性トンネル接合膜及びその試験方法を示す概略平面図で
ある。
【図7】図6の強磁性トンネル接合膜の断面図である。
【図8】A図及びB図は、77Kで測定した実施例1及
び比較例1の磁気抵抗曲線をそれぞれ示す線図である。
び比較例1の磁気抵抗曲線をそれぞれ示す線図である。
【図9】A図及びB図は、室温(290K)で測定した
実施例1及び比較例1の磁気抵抗曲線をそれぞれ示す線
図である。
実施例1及び比較例1の磁気抵抗曲線をそれぞれ示す線
図である。
【図10】実施例2及び比較例2のトンネル接合膜の磁
気抵抗比のバイアス電圧依存性を示す線図である。
気抵抗比のバイアス電圧依存性を示す線図である。
【図11】図10の磁気抵抗比の測定値をその最大値で
除算することにより正規化した線図である。
除算することにより正規化した線図である。
【図12】従来の強磁性トンネル接合の磁気抵抗素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
1 絶縁層 2、3 強磁性層 4、10 基板 11 第1強磁性層 12 絶縁層 13 非磁性金属層 14 第2強磁性層 15 非磁性金属層 16、17 層 18 反強磁性層 19、20 電磁石 21〜24 電極
フロントページの続き (72)発明者 藤森 啓安 宮城県仙台市青葉区片平2丁目1番1号 東北大学 金属材料研究所内
Claims (5)
- 【請求項1】 基板上に形成した第1及び第2強磁性層
と、前記強磁性層間に挟まれた絶縁層とからなる強磁性
トンネル接合膜を有する磁気抵抗素子であって、 強磁性トンネル接合膜が、少なくとも一方の前記強磁性
層と前記絶縁層との間に非磁性金属薄膜を有することを
特徴とする磁気抵抗素子。 - 【請求項2】 前記第2強磁性層の上に形成した反強磁
性層を更に有することを特徴とする請求項1に記載の磁
気抵抗素子。 - 【請求項3】 前記第1又は第2強磁性層が2以上の異
なる強磁性材料の層からなることを特徴とする請求項1
又は2に記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項4】 前記非磁性金属薄膜がCu、Ag、A
u、Al、Pt及びZnからなる群から選択した1種又
は2種以上の金属からなり、かつその膜厚が2〜20Å
の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れかに記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の磁気
抵抗素子を備えることを特徴とする磁気ヘッド。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10172062A JPH11354859A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 磁気抵抗素子と磁気ヘッド |
US09/325,888 US6597548B1 (en) | 1998-06-05 | 1999-06-04 | Magnetoresistive element and magnetic head |
US10/259,022 US7154715B2 (en) | 1998-06-05 | 2002-09-26 | Magnetoresistive element and magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10172062A JPH11354859A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 磁気抵抗素子と磁気ヘッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11354859A true JPH11354859A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15934836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10172062A Pending JPH11354859A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 磁気抵抗素子と磁気ヘッド |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6597548B1 (ja) |
JP (1) | JPH11354859A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003525528A (ja) * | 2000-03-02 | 2003-08-26 | フォルシュングツェントルム・ユーリッヒ・ゲーエムベーハー | 磁場を測定する装置および磁場を測定する装置を作製する方法 |
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JP2009010333A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Tdk Corp | Cpp構造の磁気抵抗効果素子および磁気ディスク装置 |
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JP4128938B2 (ja) * | 2003-10-28 | 2008-07-30 | 株式会社日立製作所 | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
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JPWO2011036795A1 (ja) * | 2009-09-28 | 2013-02-14 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ |
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