磁阻效应元件、磁头、感应器、高频滤波器和振荡元件制造技术

本发明专利技术提供一种改善了磁阻效应的磁阻效应元件。所述磁阻效应元件其特征在于，磁阻效应元件(MR)具备作为磁化固定层的第一铁磁性层(4)、作为磁化自由层的第二铁磁性层(6)、以及设置于第一铁磁性层(4)和第二铁磁性层(6)之间的非磁性间隔层(5)，所述非磁性间隔层(5)具有设置于非磁性间隔层(5)的下表面的第一插入层(5A)和设置于非磁性间隔层(5)的上表面的第二插入层(5C)中的至少一个，第一插入层(5A)和第二插入层(5C)是Fe2TiSi。

Magnetoresistive effect element, magnetic head, inductor, high frequency filter and oscillator element

The invention provides a magnetoresistive effect element which improves the magnetoresistive effect. The magnetoresistive effect element is characterized in that the magnetoresistive effect element (MR) has a first ferromagnetic layer (4) as a magnetized fixed layer, a second ferromagnetic layer (6) as a magnetized free layer, and a non-magnetic spacer (5) between the first ferromagnetic layer (4) and the second ferromagnetic layer (6), and the non-magnetic spacer (5) has a first insertion on the lower surface of the non-magnetic spacer (5). At least one of the layers (5A) and the second insertion layer (5C) on the upper surface of the nonmagnetic spacer layer (5), the first insertion layer (5A) and the second insertion layer (5C) are Fe2TiSi.

【技术实现步骤摘要】
磁阻效应元件、磁头、感应器、高频滤波器和振荡元件
本公开涉及一种磁阻效应元件，并且涉及使用其的磁头、感应器、高频滤波器和振荡元件。
技术介绍
现有的巨磁阻效应(GMR)元件具备作为磁化固定层的第一铁磁性层、作为磁化自由层的第二铁磁性层、设置在第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的非磁性间隔层。即，GMR元件具有铁磁性层/非磁性间隔层/铁磁性层的结构。在GMR元件中，在上下铁磁性层的磁化方向一致的状态下，可以流通通过其的自旋。现有的CPP-GMR(面垂直通电型GMR)元件由于与TMR(隧道磁阻效应)元件相比，磁阻效应更低，因此，在专利文件1公开的GMR元件中，铁磁性层使用哈斯勒合金(Co2(Fe,Mn)Si)，非磁性间隔层使用Ag，来尝试改善磁阻效应。现有技术文件专利文件专利文件1：日本特开2012-190914号公报
技术实现思路
专利技术想要解决的技术问题然而，根据本专利技术者们的见解，在仅仅将哈斯勒合金和非磁性金属组合而成的磁阻效应元件的情况下，磁阻效应并不充分。此外，在使用了哈斯勒合金的磁阻效应元件的情况下，虽然低温下的磁阻比较高，但是由于温度依赖性较大，因此，室温下的磁阻比较低。鉴于这样的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种改善了磁阻效应的磁阻效应元件。解决技术问题的技术方案为了解决上述的技术问题，第1磁阻效应元件具备作为磁化固定层的第一铁磁性层、作为磁化自由层的第二铁磁性层、以及设置在第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的非磁性间隔层，非磁性间隔层具有设置在该非磁性间隔层的下表面的第一插入层和设置在该非磁性间隔层的上表面的第二插入层中的至少一个，所述第一插入层和所述第二插入层为Fe2TiSi。此时，Fe2TiSi与非磁性间隔层、与第一铁磁性层和第二铁磁性层中任意一个的晶格常数的差都变得充分小，缓和了界面的变形。由此，温度依赖性得到改善，室温下的磁阻比变大。第一插入层和第二插入层优选厚度为3nm以下。插入层为了成为电阻，并且为了获得较大的磁阻比，需要是充分薄的膜。同时，为了作为插入层获得效果，需要是充分厚的膜。在3nm以下时，插入层的效果和由磁阻产生的输出平衡，由此能够获得高的磁阻比。第二磁阻效应元件具备作为磁化固定层的第一铁磁性层、作为磁化自由层的第二铁磁性层、设置在第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的非磁性间隔层、设置在第一铁磁性层的与非磁性间隔层接触的表面的相反侧的表面的第三插入层、以及设置在第二铁磁性层的与非磁性间隔层接触的表面的相反侧的表面的第四插入层，第三插入层和第四插入层为Fe2TiSi。在该情况下，Fe2TiSi与第一铁磁性层和第二铁磁性层的任意一个的晶格常数的差都变得充分小，缓和了界面的变形。此外，由于是相互类似的结构，因此，铁磁性层的电子能带稳定化，由此，温度依赖性得到改善，室温下的磁阻比变大。第三插入层和第四插入层的厚度为1nm以上。第一铁磁性层和第二铁磁性层中的至少任意一个优选为包含哈斯勒合金的铁磁性材料。此时，与铁磁性层为哈斯勒合金以外的铁磁性材料的情况相比，能够获得更大的磁阻比。第三磁阻效应元件具备作为磁化固定层的第一铁磁性层、作为磁化自由层的第二铁磁性层、以及设置在第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的非磁性间隔层，第一铁磁性层和第二铁磁性层的至少一个具有与非磁性间隔层接触的第一哈斯勒层、以及与第一哈斯勒层接触且组成与第一哈斯勒层不同的第二哈斯勒层。此时，由于第一哈斯勒层和第二哈斯勒层是相似的结构，因此，铁磁性层的电子能带稳定化，由此，温度依赖性得到改善，室温下的磁阻比变大。第一哈斯勒层优选为Co2FeSi。此时，即使是400℃的退火也能够抑制磁阻比的劣化，能够获得高的磁阻比。第二哈斯勒层优选为Co2MnSi。此时，即使是400℃的退火也能够抑制磁阻比的劣化，能够获得高的磁阻比。非磁性间隔层也可以包含Ag、Au、Cu、Cr、V、Al、W和Pt中的至少一种金属元素。此时，能够获得高的磁阻比。非磁性间隔层也可以为MgO、Al2O3、TiO2、HfO2或尖晶石结构的隧道势垒。此时，能够获得高的磁阻比。尖晶石结构的隧道势垒也可以为MgAl2O4、ZnAl2O4、γ-Al2O3、MgGa2O4中的任意一个、或者是这些中的一个作为主成分的混晶结构。此时，与使用MgO、Al2O3、TiO2、HfO2的情况相比，能够获得更高的磁阻比。此外，具有上述任意一个磁阻效应元件的磁头、感应器、高频滤波器或者振荡元件由于磁阻效应大，因此，能够发挥由其产生的优异的特性。专利技术的效果根据本专利技术的磁阻效应元件，能够改善磁阻效应。附图说明图1是实施方式1的磁阻效应元件100的截面图。图2是实施方式2的磁阻效应元件200的截面图。图3是实施方式3的磁阻效应元件300的截面图。图4是表示具有磁阻效应元件的磁头的再生部的截面结构的图。图5是表示具有磁阻效应元件的磁头的截面结构的图。图6是表示具有多个磁阻效应元件的电流感应器的结构的图。图7是表示具有多个磁阻效应元件的高频滤波器的结构的图。图8是表示磁阻效应元件的材料与MR比的关系的图表。图9是表示各种材料的晶格常数的图表。图10是表示各种材料的晶格常数的图表。图11是表示磁阻效应元件的材料与MR比的关系的图表。图12是表示各种材料的晶格常数与晶格失配率的图表。图13是表示磁阻效应元件的材料与MR比的关系的图表。符号的说明：1…第1基材层，2…第1非磁性金属层，3…第2非磁性金属层，4…第一铁磁性层，6…第二铁磁性层，5…非磁性间隔层，5B…非磁性材料，5A…第一插入层，5C…第二插入层，10…自旋扭矩振荡器，21、22、23…隔磁板，40A、60A…第一哈斯勒层，40B、60B…第二哈斯勒层，40C…第三插入层，60C…第四插入层，61…主磁极，62…回流磁极，63…线圈，80…磁记录介质，100…第一磁阻效应元件，200…第二磁阻效应元件，300…第三磁阻效应元件。具体实施方式下面对实施方式的磁阻效应元件进行说明。另外，对同一要素使用同一符号，省略重复的说明。使用三维正交坐标系时，将各层的厚度方向作为Z轴方向，将与Z轴垂直的2个正交轴作为X轴和Y轴。图1是实施方式1的磁阻效应元件100的截面图。磁阻效应元件100在基板1上依次具有第1非磁性金属层2和第2非磁性金属层3，在其上依次层叠有作为磁化固定层的第一铁磁性层4、非磁性间隔层5和作为磁化自由层的第二铁磁性层6。在第二铁磁性层6上依次形成有覆盖(cap)用非磁性金属层7和接触用金属层8。非磁性间隔层5被作为铁磁性材料的第一铁磁性层4和第二铁磁性层6夹持，如果在位于下部的第1非磁性金属层2或第2非磁性金属层3与位于上部的接触用金属层8之间施加偏压，则能够使具有特定方向的自旋的电子沿着垂直于膜面的方向流动。第一铁磁性层4(磁化固定层)的磁化方向被固定，第二铁磁性层6(磁化自由层)的磁化方向能够根据外部磁场而变化，因此，根据外部磁场的大小，通过电子量变化。通过电子量越多，则电阻越低，通过电子量越少，则电阻越高。作为磁化固定层的第一铁磁性层4的厚度大于第二铁磁性层6，此外，第二铁磁性层6由于微细加工后的形状磁各向异性不同等，难以根据外部磁场而改变磁化方向，因此，实际上作为磁化方向被固定的磁化固定层起作用。作为基板1，优选可以使用MgO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻效应元件，其特征在于，包括：作为磁化固定层的第一铁磁性层；作为磁化自由层的第二铁磁性层；以及设置于所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层之间的非磁性间隔层，所述非磁性间隔层具有设置于该非磁性间隔层的下表面的第一插入层和设置于所述非磁性间隔层的上表面的第二插入层中的至少一个，所述第一插入层和所述第二插入层为Fe2TiSi。

【技术特征摘要】
2017.06.29 JP 2017-127266;2017.10.11 JP 2017-197881.一种磁阻效应元件，其特征在于，包括：作为磁化固定层的第一铁磁性层；作为磁化自由层的第二铁磁性层；以及设置于所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层之间的非磁性间隔层，所述非磁性间隔层具有设置于该非磁性间隔层的下表面的第一插入层和设置于所述非磁性间隔层的上表面的第二插入层中的至少一个，所述第一插入层和所述第二插入层为Fe2TiSi。2.如权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，所述第一插入层以及所述第二插入层的厚度为3nm以下。3.一种磁阻效应元件，其特征在于，包括：作为磁化固定层的第一铁磁性层；作为磁化自由层的第二铁磁性层；设置于所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层之间的非磁性间隔层；设置于所述第一铁磁性层的与所述非磁性间隔层接触的表面的相反侧的表面的第三插入层；以及设置于所述第二铁磁性层的与所述非磁性间隔层接触的表面的相反侧的表面的第四插入层，所述第三插入层和所述第四插入层为Fe2TiSi。4.如权利要求3所述的磁阻效应元件，其特征在于，所述第三插入层和所述第四插入层的厚度为1nm以上。5.如权利要求1～4中任一项所述的磁阻效应元件，其特征在于，所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层中的至少任意一个为包含哈斯勒合金的铁磁性材料。6.一种磁阻效应元件，其特征在于，包括：作...

【专利技术属性】
技术研发人员：犬伏和海，中田胜之，佐佐木智生，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP