磁阻效应元件制造技术

本发明专利技术提供一种磁阻效应大的磁阻效应元件，其使用含有Mn的赫斯勒合金作为磁阻层的铁磁性层。本发明专利技术所涉及的磁阻效应元件具备：作为磁化自由层发挥功能的第一铁磁性层、作为磁化固定层发挥功能的第二铁磁性层和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，其中第一铁磁性层和第二铁磁性层中的至少一个包含式(1)所表示的赫斯勒合金。X2MnαZβ……(1)式中，X表示选自Co、Ni、Fe、Ru以及Rh中的至少一种元素，Z表示选自Si、Al、Ga、Ge、Sb以及Sn中的至少一种元素，并且2/3

Magnetoresistance effect element

【技术实现步骤摘要】
磁阻效应元件
本专利技术涉及磁阻效应元件。
技术介绍
磁阻效应元件在诸如磁传感器的磁性器件中的应用受人期待。非专利文献1中记载的磁阻效应元件包括第一半金属铁磁性层、第二半金属铁磁性层、以及夹在第一半金属铁磁性层和第二半金属铁磁性层之间的非磁性金属体层(非磁性间隔层)。这三层构成磁阻层。现有技术文献非专利文献非专利文献1：T.Iwaseet.al.，“LargeInterfaceSpin-AsymmetryandMagnetoresistanceinFullyEpitaxialCo2MnSi/Ag/Co2MnSiCurrent-Perpendicular-to-planeMagnetoresistiveDevices”，AppliedphysicsExpress，Vol.2，No.6，063003(2009)
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在非专利文献1中记载的磁阻效应元件中，第一半金属铁磁性层和第二半金属铁磁性层中的至少一个由赫斯勒(Heusler)合金(CoMnSi)构成，非磁性间隔层由Ag构成。此外，赫斯勒合金中包含的Co、Mn和Si具有对应于化学计量(Co:Mn:Si＝50.4:25.0:24.6(＝2:0.99:0.98))的组成。在制造磁阻效应元件时，由于进行了使赫斯勒合金的晶体有序化的热处理(退火处理)，因此赫斯勒合金的Mn有时会扩散到非磁性间隔层中。当Mn扩散到非磁性间隔层中时，会产生磁阻效应元件的磁阻效应降低的问题。期望能够抑制赫斯勒合金中包含的Mn向非磁性间隔层的扩散。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种磁阻效应大的磁阻效应元件，其使用含有Mn的赫斯勒合金作为磁阻层的铁磁性层。用于解决技术问题的手段本专利技术的一个实施方式涉及的磁阻效应元件，具备：作为磁化自由层发挥功能的第一铁磁性层、作为磁化固定层发挥功能的第二铁磁性层、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，其中，第一铁磁性层和第二铁磁性层中的至少一个包含式(1)表示的赫斯勒合金，X2MnαZβ(1)式(1)中，X表示选自Co、Ni、Fe、Ru以及Rh中的至少一种元素，Z表示选自Si、Al、Ga、Ge、Sb以及Sn中的至少一种元素，并且2/3<α+β<2。根据该磁阻效应元件，在赫斯勒合金X2MnαZβ中，α+β<2，X2MnαZβ中Mn和Z所占的合计比例小于1/2，因此赫斯勒合金X2MnαZβ难以含有过剩的Mn。因此，Mn容易进入正确的Mn位点，另一方面由于难以过剩含有Mn，X容易进入Mn位而形成XMn反位点，能够抑制Mn扩散到非磁性间隔层。此外，在赫斯勒合金X2MnαZβ中，2/3<α+β，赫斯勒合金X2MnαZβ中Mn和Z所占的合计比例大于1/4。因此，由于赫斯勒合金X2MnαZβ的组成与对应于化学计量的组成没有大幅偏离，因此自旋极化率容易增加。本专利技术能够提供一种磁阻效应大的磁阻效应元件。在本专利技术的一个实施方式涉及的磁阻效应元件中，在式(1)中可以进一步满足β<(2+α)/3。根据该磁阻效应元件，由于赫斯勒合金X2MnαZβ中Z所占的比例小于1/4，Mn容易进入Z位点并形成MnZ反位点。Mn的移动更容易残留在赫斯勒合金X2MnαZβ层的晶体结构内，从而进一步抑制Mn向赫斯勒合金层以外的区域的扩散。在本专利技术的一个实施方式涉及的磁阻效应元件中，在式(1)中可以进一步满足β>α。根据该磁阻效应元件，满足β>α并且Mn少于Z，从而进一步抑制了Mn向非磁性间隔层的移动。在本专利技术的一个实施方式涉及的磁阻效应元件中，式(1)中的Z可以是Si。根据该磁阻效应元件，当赫斯勒合金含有Si时，居里温度升高，因此即使在室温下也可以获得高磁阻效应。在本专利技术的一个实施方式涉及的磁阻效应元件中，可以进一步具备：作为磁化自由层的第三铁磁性层和作为磁化固定层的第四铁磁性层中的至少一个，第三铁磁性层和第四铁磁性层包含式(2)所表示的赫斯勒合金，第一铁磁性层设置在第三铁磁性层和非磁性间隔层之间，第二铁磁性层设置在第四铁磁性层和非磁性间隔层之间，D2MnδEθ……(2)式(2)中，D表示选自Co、Ni、Fe、Ru以及Rh中的至少一种元素，E表示选自Si、Al、Ga、Ge、Sb以及Sn中的至少一种元素，并且2<δ+θ<2.6。根据该磁阻效应元件，在赫斯勒合金D2MnδEθ中，当2<δ+θ<2.6时，随着DMn反位点和DE反位点等反位点的形成，对自旋极化率的影响减少，第三铁磁性层和第四铁磁性层变得容易维持半金属特性。因此，第三铁磁性层与第一铁磁性层一起作为磁化自由层发挥功能，并且磁化自由层的自旋极化率增大。另外，第四铁磁性层与第二铁磁性层一起作为磁化固定层发挥功能，并且磁化固定层的自旋极化率增大。另一方面，在赫斯勒合金D2MnδEθ中，2<δ+θ<2.6，因此第三铁磁性层和第四铁磁性层具有过剩的Mn。在该磁阻效应元件中，设置在第三铁磁性层和非磁性间隔层之间的第一铁磁性层能够抑制Mn从第三铁磁性层到非磁性间隔层的移动。另外，设置在第四铁磁性层和非磁性间隔层之间的第二铁磁性层能够抑制Mn从第四铁磁性层到非磁性隔离层的移动。本专利技术的另一实施方式涉及的磁阻效应元件具备：作为磁化自由层发挥作用的第一铁磁性层、作为磁化固定层发挥作用的第二铁磁性层、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，其中第一铁磁性层和第二铁磁性层中的至少一个包含式(3)表示的赫斯勒合金。X2(MnεGη)αZβ……(3)式(3)中，X表示选自Co、Ni、Fe、Ru以及Rh中的至少一种元素，G表示Fe和Cr中的至少一种元素，G含Fe时X不含Fe，Z表示选自Si、Al、Ga、Ge、Sb以及Sn中的至少一种元素，2/3<α+β<2，0<ε<1且0<η<1。根据该磁阻效应元件，在赫斯勒合金X2(MnεGη)αZβ中，α+β<2，且0<ε<1，X2(MnεGη)αZβ中Mn和Z所占的合计比例小于1/2，因此，赫斯勒合金X2(MnεGη)αZβ难以含有过剩的Mn。因此，Mn容易进入正确的Mn位点，同时由于难以过剩地含有Mn，X进入Mn位点而容易形成XMn反位点，能够抑制Mn扩散到非磁性间隔层。另外，在赫斯勒合金X2(MnεGη)αZβ中，2/3<α+β，赫斯勒合金X2(MnεGη)αZβ中所占的Mn、G以及Z的合计的比例大于1/4。因此，由于可以使赫斯勒合金X2(MnεGη)αZβ的组成不大幅偏离化学计量相对应的组成，因此自旋极化率容易增加。能够提供一种磁阻效应大的磁阻效应元件。在本专利技术的另一实施方式涉及的磁阻效应元件中，在式(3)中可以进一步满足β<(2+α)/3。根据该磁阻效应元件，赫斯勒合金X2(MnεGη)αZβ中所占的Z的比例小于1/4，因此Mn容易进入Z位点并形成MnZ反位点。Mn的移动更容易残留在赫斯勒合金X2(MnεGη)αZβ层的晶体结构中，从而能进一步抑制Mn向赫斯勒合金层以外的区域扩散。在本专利技术的另一实施方式涉及的磁阻效应元件中，在式(3)中可以进一步满足β>α。根据该磁阻效应元件，满足β>α、0&本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻效应元件，其中，具备：作为磁化自由层发挥功能的第一铁磁性层、作为磁化固定层发挥功能的第二铁磁性层、以及设置在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，其中，所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层中的至少一个包含式(1)表示的赫斯勒合金，X2MnαZβ……(1)式中，X表示选自Co、Ni、Fe、Ru以及Rh中的至少一种元素，Z表示选自Si、Al、Ga、Ge、Sb以及Sn中的至少一种元素，并且2/3<α+β<2。

【技术特征摘要】
2018.03.02 JP 2018-037806;2018.08.29 JP 2018-160641.一种磁阻效应元件，其中，具备：作为磁化自由层发挥功能的第一铁磁性层、作为磁化固定层发挥功能的第二铁磁性层、以及设置在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，其中，所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层中的至少一个包含式(1)表示的赫斯勒合金，X2MnαZβ……(1)式中，X表示选自Co、Ni、Fe、Ru以及Rh中的至少一种元素，Z表示选自Si、Al、Ga、Ge、Sb以及Sn中的至少一种元素，并且2/3<α+β<2。2.根据权利要求1记载的磁阻效应元件，其中，所述式(1)中，β<(2+α)/3。3.根据权利要求1或2记载的磁阻效应元件，其中，所述式(1)中，β>α。4.根据权利要求1～3中任一项记载的磁阻效应元件，其中，所述式(1)中，Z为Si。5.根据权利要求1～4中任一项记载的磁阻效应元件，其中，进一步具备：第三铁磁性层和第四铁磁性层中的至少一个，该第三铁磁性层与所述第一铁磁性层一起作为磁化自由层发挥功能，该第四铁磁性层与所述第二铁磁性层一起作为磁化固定层发挥功能，所述第三铁磁性层和所述第四铁磁性层包含式(2)所表示的赫斯勒合金，所述第一铁磁性层设置在所述第三铁磁性层和所述非磁性间隔层之间，所述第二铁磁性层设置在所述第四铁磁性层和所述非磁性间隔层之间，D2MnδEθ……(2)式中，D表示选自Co、Ni、Fe、Ru以及Rh中的至少一种元素，E表示选自Si、Al、Ga、Ge、Sb以及Sn中的至少一种元素，并且2<δ+θ<2.6。6.一种磁阻效应元件，其中，具备：作为磁化自由层发挥功能的第一铁磁性层、作为磁化固定层发挥功能的第二铁磁性层、以及设置在所述第一铁磁性层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：犬伏和海，中田胜之，植村哲也，
申请(专利权)人：TDK株式会社，国立大学法人北海道大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP