JPS60251682A - 磁気抵抗効果型素子 - Google Patents
磁気抵抗効果型素子Info
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- JPS60251682A JPS60251682A JP59107585A JP10758584A JPS60251682A JP S60251682 A JPS60251682 A JP S60251682A JP 59107585 A JP59107585 A JP 59107585A JP 10758584 A JP10758584 A JP 10758584A JP S60251682 A JPS60251682 A JP S60251682A
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- magnetostriction
- film
- films
- magnetoresistive
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N35/00—Magnetostrictive devices
- H10N35/101—Magnetostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. generators, sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
-
- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3945—Heads comprising more than one sensitive element
- G11B5/3948—Heads comprising more than one sensitive element the sensitive elements being active read-out elements
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果型センサ
に係り、特に磁界検出用センサ、磁気ヘッドに好適な磁
気抵抗効果型素子に関する。
に係り、特に磁界検出用センサ、磁気ヘッドに好適な磁
気抵抗効果型素子に関する。
素子では、素子を構成する材料および素子を使用する際
の応力によって、磁気特性が変化するのを防止するため
に、磁歪零の組成を有するパーマロイ膜を使用していた
。しかし、パーマロイ膜の磁歪が零になる組成範囲は極
めて狭く、特に蒸着、スパッタなどで作製した薄膜では
、精密な組成側が難かしく、応力によって素子の電磁気
特性が変化するという欠点があった。
の応力によって、磁気特性が変化するのを防止するため
に、磁歪零の組成を有するパーマロイ膜を使用していた
。しかし、パーマロイ膜の磁歪が零になる組成範囲は極
めて狭く、特に蒸着、スパッタなどで作製した薄膜では
、精密な組成側が難かしく、応力によって素子の電磁気
特性が変化するという欠点があった。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、応力に
よる電磁気特性の変化が極めて小さい磁気抵抗効果型素
子を提供することにある。
よる電磁気特性の変化が極めて小さい磁気抵抗効果型素
子を提供することにある。
本発明においては、磁気抵抗効果型素子の磁歪による電
磁気特性の変化を防止するため、磁歪の符号が異なる複
数の金属磁気抵抗効果膜を順次積層して多層化すること
により、磁気抵抗効果型素子の磁歪による電磁気特性の
変化を低減するものであり、多層膜の各膜の膜厚が等し
い場合には、くは所定量だけ異なる組成を有する金属磁
気抵抗効果膜をそれぞれ同じ数だけ交互に積層して多層
化する方法、多層膜の各膜の膜厚を変えた場合には、磁
歪の符号が異なる膜の磁歪量が正負で所定量だけ補償さ
れるように膜厚、重ね膜の数を調整することによって、
上記の特性を得るものである。
磁気特性の変化を防止するため、磁歪の符号が異なる複
数の金属磁気抵抗効果膜を順次積層して多層化すること
により、磁気抵抗効果型素子の磁歪による電磁気特性の
変化を低減するものであり、多層膜の各膜の膜厚が等し
い場合には、くは所定量だけ異なる組成を有する金属磁
気抵抗効果膜をそれぞれ同じ数だけ交互に積層して多層
化する方法、多層膜の各膜の膜厚を変えた場合には、磁
歪の符号が異なる膜の磁歪量が正負で所定量だけ補償さ
れるように膜厚、重ね膜の数を調整することによって、
上記の特性を得るものである。
以下に本発明の詳細を実施例により説明する。
実施例 １
第２図は電子ビーム蒸着法で２００℃に保持したガラス
基板上に膜厚４００人に蒸着した磁歪が零である組成を
有すると考えられる複数のＮｉ−１９％Ｆｅ合金薄膜の
磁歪の測定結果で、これらの膜は異なる基板に連続的に
同じ蒸着源から同じ蒸着条件で形成したものである。蒸
着膜厚は水晶振動子を用いた膜厚モニタによって測定し
た。第２図から明らかなように、同じ条件で蒸着しても
形成された膜の磁歪のばらつきはかなり大きく、磁束零
のパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ合金）膜を定常的に得ること
は極めて難かしい。この原因は、（１）パーマロイ膜の
組成が微妙な蒸着条件によって変化すること、（２）Ｎ
ｉとＦｅでは蒸気圧が異なるので、蒸発の初期と後期で
蒸発源から蒸発するＮｉとＦｅの原子数が異なること、
（３）これらの原因と膜中に含まれる不純物元素、たと
えば酸素などの影響が異なることなどによるものと考え
られる。
基板上に膜厚４００人に蒸着した磁歪が零である組成を
有すると考えられる複数のＮｉ−１９％Ｆｅ合金薄膜の
磁歪の測定結果で、これらの膜は異なる基板に連続的に
同じ蒸着源から同じ蒸着条件で形成したものである。蒸
着膜厚は水晶振動子を用いた膜厚モニタによって測定し
た。第２図から明らかなように、同じ条件で蒸着しても
形成された膜の磁歪のばらつきはかなり大きく、磁束零
のパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ合金）膜を定常的に得ること
は極めて難かしい。この原因は、（１）パーマロイ膜の
組成が微妙な蒸着条件によって変化すること、（２）Ｎ
ｉとＦｅでは蒸気圧が異なるので、蒸発の初期と後期で
蒸発源から蒸発するＮｉとＦｅの原子数が異なること、
（３）これらの原因と膜中に含まれる不純物元素、たと
えば酸素などの影響が異なることなどによるものと考え
られる。
第３図は第２図に示したパーマロイ膜試料の一つの磁界
−電圧特性で、曲線１が蒸着したままの状態のもの、曲
線２が当該パーマロイ膜を形成したガラス基板に約５０
０ｋｇ／ｃ＋Ｊの応力を加えた時の特性を示したもので
、応力の印加により電圧が著るしく低下する。これはパ
ーマロイ膜の磁歪によるものである。
−電圧特性で、曲線１が蒸着したままの状態のもの、曲
線２が当該パーマロイ膜を形成したガラス基板に約５０
０ｋｇ／ｃ＋Ｊの応力を加えた時の特性を示したもので
、応力の印加により電圧が著るしく低下する。これはパ
ーマロイ膜の磁歪によるものである。
第１図は、正の磁歪（＋３ Ｘｌ０−’）を有するＮｉ
−２１％Ｆｅ膜と負の磁歪（−３Ｘｌ０−’）を有する
Ｎ １−１７％Ｆｅ膜をそれぞれ厚さ２００人に連続的
にガラス基板上に蒸着した２層膜からなる本発明による
パーマロイ膜の磁界−電圧特性を示す図で、曲線３（実
線）は蒸着したままの状態のもの、曲線４（点線）は当
該パーマロイ膜を形成したガラス基板に応力を印加した
場合である。この結果から、測定誤差範囲内で磁界−電
圧特性の応力による変化は見受けられない。このように
応力の影響が現われない理由の詳細については不明であ
るが、磁歪特性の異なる磁性薄膜同志が接触することに
よって、電磁気的相互作用が働き、磁歪の正と負が補償
されるのではないかと考えられる。
−２１％Ｆｅ膜と負の磁歪（−３Ｘｌ０−’）を有する
Ｎ １−１７％Ｆｅ膜をそれぞれ厚さ２００人に連続的
にガラス基板上に蒸着した２層膜からなる本発明による
パーマロイ膜の磁界−電圧特性を示す図で、曲線３（実
線）は蒸着したままの状態のもの、曲線４（点線）は当
該パーマロイ膜を形成したガラス基板に応力を印加した
場合である。この結果から、測定誤差範囲内で磁界−電
圧特性の応力による変化は見受けられない。このように
応力の影響が現われない理由の詳細については不明であ
るが、磁歪特性の異なる磁性薄膜同志が接触することに
よって、電磁気的相互作用が働き、磁歪の正と負が補償
されるのではないかと考えられる。
実施例 ２
実施例１と同様の方法で、Ｎｉ−２１％ＦｅおよびＮｉ
−１７％Ｆｅ膜を厚さ１００人づつ交互に２層づつ、合
計４層を連続して蒸着し、合計の膜厚を４００人とした
パーマロイ膜の磁界−電圧特性は、応力を印加しても変
化がない。絶対値のほぼ等しい正、負の磁歪を有する磁
気抵抗効果膜を多数枚重ねることによっても実施例１と
同様の効果があることがわかった。
−１７％Ｆｅ膜を厚さ１００人づつ交互に２層づつ、合
計４層を連続して蒸着し、合計の膜厚を４００人とした
パーマロイ膜の磁界−電圧特性は、応力を印加しても変
化がない。絶対値のほぼ等しい正、負の磁歪を有する磁
気抵抗効果膜を多数枚重ねることによっても実施例１と
同様の効果があることがわかった。
実施例 ３
パーマロイの磁気抵抗効果はＮｉ−１０％Ｆｅ近傍の組
成で最大となるが、磁歪が大きいため磁気抵抗効果素子
として使用することができない。磁歪が負（約−１５Ｘ
１０−′）であるＮｉ−１０％Ｆｅ膜を磁歪が正（約
＋７Ｘ１０−’）であるＮｉ−１６％Ｆｅ膜と積層する
ことにより、磁歪の影響を低減することができる。すな
わち、厚さ１５０人のＮｉ−１６％Ｆｅ膜で厚さ１５０
人のＮｊ−１０％Ｆｅ膜をサンドインチする形で積層し
た３層膜の磁界−電圧特性には応力を印加しても変化が
見られなかった。すなわち、磁歪の絶対値が異なる磁性
膜を積層して用いても、絶対値の小さい側の磁性膜の合
計の厚さを増加させることによって、磁歪の影響を補償
できることがわかる。
成で最大となるが、磁歪が大きいため磁気抵抗効果素子
として使用することができない。磁歪が負（約−１５Ｘ
１０−′）であるＮｉ−１０％Ｆｅ膜を磁歪が正（約
＋７Ｘ１０−’）であるＮｉ−１６％Ｆｅ膜と積層する
ことにより、磁歪の影響を低減することができる。すな
わち、厚さ１５０人のＮｉ−１６％Ｆｅ膜で厚さ１５０
人のＮｊ−１０％Ｆｅ膜をサンドインチする形で積層し
た３層膜の磁界−電圧特性には応力を印加しても変化が
見られなかった。すなわち、磁歪の絶対値が異なる磁性
膜を積層して用いても、絶対値の小さい側の磁性膜の合
計の厚さを増加させることによって、磁歪の影響を補償
できることがわかる。
実施例 ４
膜厚２００人で、磁歪が正（約＋１５ Ｘ １０−′）
のＣ。
のＣ。
−５５％Ｎｉ合金膜と磁歪が負（約−１５Ｘ １０−’
）のＮｉ−１０％Ｆｅ合金膜との異種磁性材料からな
る多層膜においても、実施例１〜３と同様な結果が得ら
れた。
）のＮｉ−１０％Ｆｅ合金膜との異種磁性材料からな
る多層膜においても、実施例１〜３と同様な結果が得ら
れた。
実施例 ５
実施例１〜４では、磁束零を目的にして磁歪の正、負に
よる補償効果を利用したが、用途によっては磁歪が正あ
るいは負であったほうが望ましい場合がある。合成した
多層膜の磁歪を正あるいは負にすることも上述の実施例
と同様な方法で可能であり、例えば、磁歪が＋８Ｘ１０
−’のＮｉ−２５％Ｆｅを厚さ２００人、磁歪が一３Ｘ
１０−’のＮｉ−８２，５％Ｆｅを厚さ２００人に重ね
た２層膜では、合成２層膜の磁歪が＋２Ｘ１０−’とな
った。同様にして、磁歪が負の合成膜を作製することも
できる。ただし、合成膜では磁歪の異なる膜同志の相互
作用による補償効果により、磁歪の変化が膜組成に対し
て鈍感になるので、合成膜の磁歪は個々の膜の磁歪の絶
対値の単なる加減では決まらず、これより磁歪の差の大
きな膜を使用する必要がある。
よる補償効果を利用したが、用途によっては磁歪が正あ
るいは負であったほうが望ましい場合がある。合成した
多層膜の磁歪を正あるいは負にすることも上述の実施例
と同様な方法で可能であり、例えば、磁歪が＋８Ｘ１０
−’のＮｉ−２５％Ｆｅを厚さ２００人、磁歪が一３Ｘ
１０−’のＮｉ−８２，５％Ｆｅを厚さ２００人に重ね
た２層膜では、合成２層膜の磁歪が＋２Ｘ１０−’とな
った。同様にして、磁歪が負の合成膜を作製することも
できる。ただし、合成膜では磁歪の異なる膜同志の相互
作用による補償効果により、磁歪の変化が膜組成に対し
て鈍感になるので、合成膜の磁歪は個々の膜の磁歪の絶
対値の単なる加減では決まらず、これより磁歪の差の大
きな膜を使用する必要がある。
以上のように、磁歪の符号が異なる磁性膜を複合化する
ことにより、合成膜の磁歪を適宜調整することが可能で
ある。また、合成膜とすることにより、膜組成の変動に
対して磁歪の値の変動が少なくなることに特長がある。
ことにより、合成膜の磁歪を適宜調整することが可能で
ある。また、合成膜とすることにより、膜組成の変動に
対して磁歪の値の変動が少なくなることに特長がある。
たとえば、磁歪が零の組成を有するパーマロイ膜では、
組成が０．５％変動することにより、磁歪がＩＸＩＱ−
’変動する。
組成が０．５％変動することにより、磁歪がＩＸＩＱ−
’変動する。
しかし、本発明による積層、合成した多層膜の場合、た
とえば、使用した磁歪が＋６Ｘ１０−’、−６Ｘ １０
−’のパーマロイ膜の組成が１．５％変化しても合成膜
の磁歪の変動は０．２ Ｘ １０−’以下である。すな
わち、本発明による多層膜を使用することによ一層、実
効的に組成のばらつきの許容度が従来の一層膜の場合に
比べて２〜３倍になる。
とえば、使用した磁歪が＋６Ｘ１０−’、−６Ｘ １０
−’のパーマロイ膜の組成が１．５％変化しても合成膜
の磁歪の変動は０．２ Ｘ １０−’以下である。すな
わち、本発明による多層膜を使用することによ一層、実
効的に組成のばらつきの許容度が従来の一層膜の場合に
比べて２〜３倍になる。
以上では本発明をＮｉ−Ｆｅ、Ｎ１−Ｇｏ金合金適用し
た場合の例について説明したが、本発明はこのような結
晶質金属薄膜のみに限定されるものではなく、Ｃｏ−Ｎ
ｂ、Ｇｏ−Ｚｒ、Ｃｏ−Ｗなどの非晶質金属薄膜に対し
ても同様に適用することができる。なお、本発明は磁歪
の絶対値が１５ Ｘ １０−’程度までの磁性膜に適用
できる。
た場合の例について説明したが、本発明はこのような結
晶質金属薄膜のみに限定されるものではなく、Ｃｏ−Ｎ
ｂ、Ｇｏ−Ｚｒ、Ｃｏ−Ｗなどの非晶質金属薄膜に対し
ても同様に適用することができる。なお、本発明は磁歪
の絶対値が１５ Ｘ １０−’程度までの磁性膜に適用
できる。
以上説明したように、本発明によれば、極めて組成ある
いは不純物依存性の大きい磁気抵抗効果磁性膜の磁歪に
よる電磁気特性の変動は、磁歪の符号の異なる組成をも
つ磁性膜を積層することによって著るしく低減すること
ができる。このため、本発明による多層膜を使用した磁
気抵抗効果型センサの応力による特性変動を著るしく低
減することができる。したがって、本発明により、磁気
記憶装置用の磁気ヘッドとして安定な特性を有する磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを提供することができる。
いは不純物依存性の大きい磁気抵抗効果磁性膜の磁歪に
よる電磁気特性の変動は、磁歪の符号の異なる組成をも
つ磁性膜を積層することによって著るしく低減すること
ができる。このため、本発明による多層膜を使用した磁
気抵抗効果型センサの応力による特性変動を著るしく低
減することができる。したがって、本発明により、磁気
記憶装置用の磁気ヘッドとして安定な特性を有する磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを提供することができる。
第１図は本発明による符号の異なる磁歪を有するパーマ
ロイ膜を積層した２層膜の応力を印加しない時と印加し
た時の磁界−電圧特性を示す曲線図、第２図は同一条件
で蒸着した複数のパーマロイ・一層膜の磁歪のばらつき
を示す図、第３図は蒸着パーマロイ・一層膜の磁歪の影
響による磁界−電圧特性の変化を示す曲線図である。 代理人弁理士 中村 純之助 １Ｐ１ 図 電圧 ？２図
ロイ膜を積層した２層膜の応力を印加しない時と印加し
た時の磁界−電圧特性を示す曲線図、第２図は同一条件
で蒸着した複数のパーマロイ・一層膜の磁歪のばらつき
を示す図、第３図は蒸着パーマロイ・一層膜の磁歪の影
響による磁界−電圧特性の変化を示す曲線図である。 代理人弁理士 中村 純之助 １Ｐ１ 図 電圧 ？２図
Claims (1)
- （１）所定の非磁性絶縁基板上に所定の厚さと所定の正
磁歪に有する金属磁気抵抗効果膜と、所定の厚さと所定
の負磁歪を有する金属磁気抵抗効果膜とを交互に積層し
た多層膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果型素子
。 （２、特許請求の範囲第１項記載の磁気抵抗効果型素子
において、前記正、負の磁歪を有する金属磁気抵抗膜の
磁歪の絶対値が１５ Ｘ １０−６以下であることを特
徴とする磁気抵抗効果型素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59107585A JPS60251682A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 磁気抵抗効果型素子 |
| DE19853518864 DE3518864A1 (de) | 1984-05-29 | 1985-05-24 | Magnetoresistives element |
| US06/737,873 US4663607A (en) | 1984-05-29 | 1985-05-28 | Magnetoresistive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59107585A JPS60251682A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 磁気抵抗効果型素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251682A true JPS60251682A (ja) | 1985-12-12 |
Family
ID=14462887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59107585A Pending JPS60251682A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 磁気抵抗効果型素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4663607A (ja) |
| JP (1) | JPS60251682A (ja) |
| DE (1) | DE3518864A1 (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| US6052262A (en) * | 1997-03-14 | 2000-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magneto-resistance effect element and magnetic head |
| US6356419B1 (en) | 1999-07-23 | 2002-03-12 | International Business Machines Corporation | Antiparallel pinned read sensor with improved magnetresistance |
| US7466525B2 (en) | 2004-09-03 | 2008-12-16 | Tdk Corporation | Magnetic sensing element including laminated film composed of half-metal and NiFe alloy as free layer |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2613239B2 (ja) * | 1988-02-26 | 1997-05-21 | 株式会社日立製作所 | 磁気抵抗効果型ヘツド |
| JP2546875B2 (ja) * | 1988-03-02 | 1996-10-23 | 株式会社日立製作所 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| US5218497A (en) * | 1988-12-02 | 1993-06-08 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording-reproducing apparatus and magnetoresistive head having two or more magnetoresistive films for use therewith |
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| US5043693A (en) * | 1990-08-13 | 1991-08-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Heterogeneous magnetoresistive layer |
| JP3483895B2 (ja) * | 1990-11-01 | 2004-01-06 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果膜 |
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| GB9126207D0 (en) * | 1991-12-10 | 1992-02-12 | Nat Res Dev | Magnetostrictive material |
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