隧道磁阻效应膜以及使用其的磁装置制造方法及图纸

即使在高温环境、高磁场环境等中，也能够适当地动作的隧道磁阻效应(TMR)元件11，具备具有固定磁性层3的至少一部分即第1强磁性层31和在第1强磁性层31层叠的反强磁性层2的交换耦合膜10，反强磁性层2具备X(Cr‑Mn)层，该X(Cr‑Mn)层含有从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上元素X、以及Mn及C，X(Cr‑Mn)层具有：距第1强磁性层31相对较近的第1区域R1、和距第1强磁性层31相对较远的第2区域R2，第1区域R1中的Mn含有量高于第2区域R2中的Mn含有量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隧道磁阻效应膜以及使用其的磁装置
本专利技术涉及一种隧道磁阻效应膜、以及使用其的磁装置。
技术介绍
具有固定磁性层以及自由磁性层隔着绝缘障壁层而层叠得到的构造的隧道磁阻效应(TMR)元件的磁阻比(MR比)大于巨磁阻效应(GMR)元件，因此，用于磁头、磁存储器、磁传感器这样的各种各样的磁装置(例如参照专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-4692号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题若将这样的磁装置用于各种设备，则要求即使在高温环境、高磁场环境等恶劣环境下也适当地动作。本专利技术的目的在于，提供一种即使在高温环境、高磁场环境等中也会适当地动作的隧道磁阻效应(TMR)元件以及具备该TMR元件的磁装置。用于解决课题的手段为了解决上述课题而提供的本专利技术，在一个方式中是一种磁场施加偏置膜，具有含有强磁性层的固定磁性层以及自由磁性层隔着绝缘障壁层层叠而得的构造，其特征在于，所述强磁性层和在所述强磁性层层叠的反强磁性层构成交换耦合膜，所述反强磁性层具备X(Cr-Mn)层，该X(Cr-Mn)层含有从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上元素X、以及Mn及Cr，所述X(Cr-Mn)层具有：距所述强磁性层相对较近的第1区域、和距所述强磁性层相对较远的第2区域，所述第1区域中的Mn含有量高于所述第2区域中的Mn含有量。图1是说明本专利技术所涉及的交换耦合膜的磁化曲线的磁滞回线的图。通常，软磁性体的M-H曲线(磁化曲线)所形成的磁滞回线成为以H轴与M轴的交点(磁场H＝0A/m，磁化M＝0A/m)为中心而对称的形状。如图1所示那样，由于交换耦合磁场Hex对与反强磁性层进行交换耦合的强磁性层起作用，因此，本专利技术所涉及的交换耦合膜的磁滞回线成为根据交换耦合磁场Hex的大小而沿着H轴偏移了的形状。对于交换耦合膜的强磁性层，该交换耦合磁场Hex越大，则即使施加了外部磁场，磁化的朝向也难以反转，因此，具备交换耦合膜的强磁性层作为固定磁性层的至少一部分的隧道磁阻效应元件能够具有良好的强磁场耐受性。当通过沿着该H轴偏移了的磁滞回线的中心(该中心的磁场强度相当于交换耦合磁场Hex。)与磁滞回线的H轴截距的差而定义的顽磁力Hc小于交换耦合磁场Hex的情况下，即使施加外部磁场而交换耦合膜的固定磁性层在沿着该外部磁场的方向上被磁化，然而如果外部磁场的施加结束，则能够通过与顽磁力Hc相比相对较强的交换耦合磁场Hex使强磁性层的磁化的方向一致。即，在交换耦合磁场Hex和顽磁力Hc的关系是Hex＞Hc的情况下，具备具有交换耦合膜的固定磁性层的隧道磁阻效应元件具有良好的强磁场耐受性。而且，上述交换耦合膜所具备的反强磁性膜与由IrMn、PtMn这样的以往的反强磁性材料形成的反强磁性膜相比，阻隔温度Tb高，因此，即使放置于例如300℃左右的环境来被施加强磁场，也能够维持交换耦合磁场Hex。因此，具备具有上述交换耦合膜的固定磁性层的隧道磁阻效应元件在高温环境下的稳定性优异，并具有强磁场耐受性。还可以是，在上述隧道磁阻效应元件的交换耦合膜中，所述第1区域与所述强磁性层相接。还可以是，在上述隧道磁阻效应元件的交换耦合膜中，所述第1区域具有Mn含有量相对于Cr含有量的比即Mn/Cr比是0.3以上的部分。该情况下，优选地，所述第1区域具有所述Mn/Cr比为1以上的部分。还可以是，作为上述隧道磁阻效应元件的交换耦合膜的具体的一个方式，所述反强磁性层构成为层叠PtCr层、和与所述PtCr层相比距所述强磁性层近的X0Mn层(其中，X0是从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素)。还可以是，作为上述交换耦合膜的具体例，所述反强磁性层构成为PtCr层和PtMn层按该顺序被层叠以使所述PtMn层距所述强磁性层近。该情况下，还可以与所述PtMn层相比距所述强磁性层近地进一步层叠IrMn层。在该结构中，上述X0Mn层由PtMn层和IrMn层构成。上述隧道磁阻效应元件是在基板上形成的，所述固定磁性层可以以从所述基板观察比所述自由磁性层近的方式来层叠(底型)，还可以以远的方式来层叠(顶型)。在本专利技术所涉及的隧道磁阻效应元件中，即使是顶型，也与底型同样地能得到高的电阻变化率ΔMR。本专利技术作为另一个方式，提供一种隧道磁阻效应元件，具有含有强磁性层的固定磁性层以及自由磁性层隔着绝缘障壁层层叠而得的构造，其特征在于，所述强磁性层和在所述强磁性层层叠的反强磁性层构成交换耦合膜，所述反强磁性层具有：X1Cr层(其中，X1是从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素)和X2Mn层(其中，X2是从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素，能够与X1相同或者不同)交替地层叠而得的三层以上的交替层叠构造。还可以是，在上述隧道磁阻效应元件的交换耦合膜中，所述X1是Pt，所述X2是Pt或者Ir。还可以是，所述反强磁性层具有单元层叠部，该单元层叠部层叠多个由X1Cr层和X2Mn层构成的单元。该情况下，还可以是，所述单元层叠部中的所述X1Cr层以及所述X2Mn层分别是相同的膜厚，所述X1Cr层的膜厚大于所述X2Mn层的膜厚。此时，有时，优选地，所述X1Cr层的膜厚与所述X2Mn层的膜厚的比是5∶1～100∶1。上述隧道磁阻效应元件是在基板上形成的，所述固定磁性层可以被层叠为从所述基板观察比所述自由磁性层近(底型)，还可以被层叠为从所述基板观察比所述自由磁性层远(顶型)。在本专利技术所涉及的隧道磁阻效应元件中，即使是顶型，也与底型同样地能得到高的电阻变化率ΔMR。本专利技术作为另一个方式，提供一种具备上述隧道磁阻效应元件的磁装置。作为该磁装置的具体例，列举了具有所述隧道磁阻效应元件作为读取元件的磁头、具有所述隧道磁阻效应元件作为记录元件的磁存储器、以及具有所述隧道磁阻效应元件作为探测元件的磁传感器。这样的磁装置由于上述隧道磁阻效应元件在高温环境下的安定性优异并具有强磁场耐受性，因此，即使在恶劣的环境下也能够使用。本专利技术作为另一个方式，提供一种具备上述磁检测元件的设备。作为设备的具体例，列举了电子设备、运输设备、通信设备、医疗设备、生产设备、基础设施设备等。专利技术的效果根据本专利技术，提供一种即使在高温环境下强磁场耐受性也优异的隧道磁阻效应元件。因此，若使用本专利技术的隧道磁阻效应元件，则能够设为一种即使在高温环境下施加了强磁场的情况下也稳定的磁装置，并能够搭载于各种各样的设备。附图说明图1是说明本专利技术所涉及的磁场施加偏置膜的磁化曲线的磁滞回线的图。图2是表示本专利技术的第1实施方式所涉及的隧道磁阻效应元件的结构的说明图。图3是深度曲线的一例。图4是将图3的深度曲线的一部分放大而得的曲线。图5是使横轴的范围与图4相等地表示基于图4而求出的Cr含有量相对于Mn含有量的比(Mn/Cr比)的图表。图6是表示本专利技术的第1实施方式的第1变形例(反强磁性层进一步具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道磁阻效应元件，具有含有强磁性层的固定磁性层以及自由磁性层隔着绝缘障壁层被层叠的构造，该隧道磁阻效应元件的特征在于，/n所述强磁性层和在所述强磁性层层叠的反强磁性层构成交换耦合膜，/n所述反强磁性层具备X(Cr-Mn)层，该X(Cr-Mn)层含有从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素X、以及Mn及Cr，/n所述X(Cr-Mn)层具有：距所述强磁性层相对较近的第1区域、和距所述强磁性层相对较远的第2区域，/n所述第1区域中的Mn含有量高于所述第2区域中的Mn含有量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171226 JP 2017-2490841.一种隧道磁阻效应元件，具有含有强磁性层的固定磁性层以及自由磁性层隔着绝缘障壁层被层叠的构造，该隧道磁阻效应元件的特征在于，
所述强磁性层和在所述强磁性层层叠的反强磁性层构成交换耦合膜，
所述反强磁性层具备X(Cr-Mn)层，该X(Cr-Mn)层含有从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素X、以及Mn及Cr，
所述X(Cr-Mn)层具有：距所述强磁性层相对较近的第1区域、和距所述强磁性层相对较远的第2区域，
所述第1区域中的Mn含有量高于所述第2区域中的Mn含有量。


2.根据权利要求1所述的隧道磁阻效应元件，其中，
所述第1区域与所述强磁性层相接。


3.根据权利要求1或2所述的隧道磁阻效应元件，其中，
所述第1区域具有Mn含有量相对于Cr含有量的比即Mn/Cr比是0.3以上的部分。


4.根据权利要求3所述的隧道磁阻效应元件，其中，
所述第1区域具有所述Mn/Cr比为1以上的部分。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的隧道磁阻效应元件，其中，
所述反强磁性层构成为层叠PtCr层、和与所述PtCr层相比距所述强磁性层近的X0Mn层，其中，X0是从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的隧道磁阻效应元件，其中，
所述反强磁性层构成为PtCr层和PtMn层按该顺序被层叠以使得所述PtMn层距所述强磁性层近。


7.根据权利要求6所述的隧道磁阻效应元件，其中，
与所述PtMn层相比距所述强磁性层近地进一步层叠IrMn层。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的隧道磁阻效应元件，其中，
所述隧道磁阻效应元件是在基板上形成的，
所述固定磁性层被层叠为从所述基板观察比所述自由磁性层近。


9.根据权利要求1至7中任一项所述的隧道磁阻效应元件，其中，
所述隧道磁阻效应元件是在基板上形成的，
所述固定磁性层被层叠为从所述基板观察比所述自由磁性层远。


10.一种隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤正路，小池文人，
申请(专利权)人：阿尔卑斯阿尔派株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP