交换耦联薄膜及制造方法,磁阻效应装置及磁阻效应头制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种交换耦联薄膜，其包括铁磁层和锁定层，所述锁定层与铁磁层相接触以锁定铁磁层的磁化方向，该锁定层包括（ＡＢ）↓［２］Ｏ↓［ｘ］层，其中Ｏ代表氧原子；２．８＜ｘ＜３．２；而如下定义的ｔ值满足０．８＜ｔ＜０．９７：ｔ＝（Ｒａ＋Ｒｏ）／（＊.（Ｒｂ＋Ｒｏ））（其中，Ｒａ、Ｒｂ和Ｒｏ分别代表Ａ、Ｂ和Ｏ原子的离子半径）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于固定铁磁体之磁化方向的交换耦联薄膜(exchangecoupling film)，装有该薄膜的磁阻效应装置，该装置可在低磁场情况下产生大的磁阻变化，还涉及装有该装置的磁变阻头，该磁变阻头适合用于高密度磁记录和复制中，本专利技术还涉及制造此等交换耦联薄膜的方法。近些年来，硬盘驱动的密度已急剧增加，同时复制磁头也有巨大的改进。其中，人们都在积极地研究利用巨大的磁阻效应的磁阻效应装置(以下简称为“MR装置”)，该磁阻效应装置也称为“旋转阀”，并希望该装置具有明显改进目前使用的磁阻效应头(以下简称为“MR头”)的灵敏度的潜力。旋转阀包括两个铁磁层和一个位于所述铁磁层之间的非磁性层。铁磁层之一(以下还称为“固定层(pinned layer)”)的磁化方向是被锁定层(pinning layer)的交换偏磁磁场固定(上述铁磁层和锁定层总称为“交换耦联薄膜”)。另一个铁磁层(以下也称为“自由层”)的磁化方向可相应于外部磁场相对自由地变化。因此，固定层和自由层的磁化方向之间的角度是可以变化的，以改变MR装置的电阻。已提出一种旋转阀薄膜，其是使用Ni-Fe作为铁磁层，Cu作为非磁性层，而Fe-Mn作为锁定层。该旋转阀薄膜可产生约2％的磁阻变化率(以下简称为“MR率”)(Journal of Magnetism and MagneticMaterials，93，第101页(1991))。如果使用Fe-Mn作为锁定层，所得的MR率较小，而且阻断温度(在此温度下锁定层没有固定固定层之磁化方向的作用)不够高。另外，Fe-Mn薄膜本身具有较差的耐腐蚀性。由此出发，还提出其它的旋转阀薄膜，它们是使用除Fe-Mn以外的材料作为锁定层。其中，使用如NiO或α-Fe2O3等氧化物作为锁定层的旋转阀薄膜有望实现约15％或更大的MR率。但是，NiO的阻断温度不够高。因此，使用NiO的MR装置的热稳定性不能够令人满意。另一方面，如果旋转阀薄膜使用α-Fe2O3的锁定层，固定层的反向磁场在锁定层较薄时不够大。具体而言，具有双旋转阀结构的旋转阀薄膜或者其中α-Fe2O3层形成在固定层上的旋转阀薄膜具有以下的强趋势在叠加的α-Fe2O3层中得到的固定层的反向磁场不足。而且，出于与使用NiO的旋转阀薄膜相同的原因，使用α-Fe2O3的旋转阀薄膜的热稳定性也不能令人满意。另外，使用α-Fe2O3的旋转阀薄膜还具有在磁场中沉积或者在磁场中低温热处理期间需要控制各向异性的缺陷。专利技术简述根据本专利技术的一方面，交换耦联薄膜包括铁磁层和锁定层，所述锁定层与铁磁层相接触以锁定铁磁层的磁化方向，该锁定层包括(AB)2Ox层，其中O代表氧原子；2.8＜x＜3.2；而如下定义的t值满足0.8＜t＜0.97t=(Ra+Ro)/(2·(Rb+Ro))]]>(其中，Ra、Rb和Ro分别代表A、B和O原子的离子半径)。在本专利技术的一个实施方案中，(AB)2Ox包括抗铁磁层。在本专利技术的另一个实施方案中，(AB)2Ox层的B原子包括过渡金属原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的B原子包括Fe原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的A原子包括稀土原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的A原子包括碱土原子。在本专利技术的再一个实施方案中，锁定层包括(AB)2Ox层和NiO层的多层结构。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层与铁磁层相接触。在本专利技术的再一个实施方案中，锁定层包括(AB)2Ox层和Fe-M-O(其中M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V)的多层结构。在本专利技术的再一个实施方案中，Fe-M-O层包括(Fe1-xMx)2O3层(其中M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V，且0.01≤x≤0.4)。根据本专利技术的另一方面，磁阻效应装置包括基底和多层薄膜。所述多层薄膜包括至少两个铁磁层、一个非磁性层和一个用于锁定铁磁层之磁化方向的锁定层。铁磁层是通过位于其中的非磁性层而沉积的。至少一个铁磁层是其磁化方向被锁定层固定的固定层，该锁定层与所述铁磁层相接触，而另一个铁磁层位于所述非磁性层的相反侧上。至少一个铁磁层是自由层，其磁化方向可自由旋转。固定层和自由层的磁化方向之间的角度变化可使装置的电阻发生变化。锁定层包括(AB)2Ox层，其中O代表氧原子；2.8＜x＜3.2；而如下定义的t值满足0.8＜t＜0.9t=(Ra+Ro)/(2·(Rb+Ro))]]>(其中，Ra、Rb和Ro分别代表A、B和O原子的离子半径)。在本专利技术的又一实施方案中，锁定层包括(AB)2Ox层和NiO层的多层结构。在本专利技术的再一个实施方案中，锁定层包括(AB)2Ox层和Fe-M-O(其中M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V)的多层结构。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的B原子包括过渡金属原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的A原子包括稀土原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的A原子包括碱土原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的AB包括La1-yFey(0.4＜y＜0.6)。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的A原子包括A′原子或者A″原子，而(AB)2Ox层的B原子包括B′原子或者B″原子。A′原子包括稀土原子；A″原子包括碱土原子；B′原子包括Fe原子；而B″原子包括Ni或Mn原子。在本专利技术的再一个实施方案中，A′原子包括La原子；A″原子包括Sr原子；B′原子包括Fe原子；而B″原子包括Ni原子。在本专利技术的再一个实施方案中，自由层包括两个或更多的通过位于其中的非磁性层沉积的磁性薄膜。在本专利技术的再一个实施方案中，固定层包括两个通过位于其中的非磁性层沉积的磁性层，该磁性层之间具有抗铁磁性交换耦联。在本专利技术的再一个实施方案中，所述多层包括按以下顺序沉积在基底上的层第一锁定层、第一固定层、第一非磁性层、铁磁性自由层、第二非磁性层、第二固定层、和第二锁定层。第一锁定层固定第一固定层的磁化方向。第二锁定层固定第二固定层的磁化方向。第一锁定层包括(AB)2Ox层。在本专利技术的再一个实施方案中，第二锁定层包括T-Mn(其中，T＝Ir、Pt、Pd、Rh或Ni)。在本专利技术的再一个实施方案中，第二锁定层包括(AB)2Ox层。在本专利技术的再一个实施方案中，第一锁定层或第一和第二锁定层包括(AB)2Ox层和NiO层的多层结构。在本专利技术的再一个实施方案中，第一锁定层或第一和第二锁定层包括(AB)2Ox层和Fe-M-O层(其中，M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V)的多层结构。在本专利技术的再一个实施方案中，Fe-M-O层包括(Fe1-xMx)2O3层(其中，M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V，且0.01≤x≤0.4)。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的B原子包括Fe原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的A原子包括稀土原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的A原子包括碱土原子。在本专利技术的再一个实施方案中，(AB)2Ox层的AB包括La1-yFey(0.4＜y＜0.6)。在本专利技术的再一个实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交换耦联薄膜，其包括铁磁层和锁定层，所述锁定层与铁磁层相接触以锁定铁磁层的磁化方向，该锁定层包括（ＡＢ）↓［２］Ｏ↓［ｘ］层，其中： Ｏ代表氧原子； ２．８＜ｘ＜３．２；以及 如下定义的ｔ值满足０．８＜ｔ＜０．９７： ｔ＝（Ｒａ＋Ｒｏ）／（＊.（Ｒｂ＋Ｒｏ）） （其中，Ｒａ、Ｒｂ和Ｒｏ分别代表Ａ、Ｂ和Ｏ原子的离子半径）。

【技术特征摘要】
JP 1998-6-12 164886/98;JP 1998-9-8 253538/98;JP 191.一种交换耦联薄膜，其包括铁磁层和锁定层，所述锁定层与铁磁层相接触以锁定铁磁层的磁化方向，该锁定层包括(AB)2Ox层，其中O代表氧原子；2.8＜x＜3.2；以及如下定义的t值满足0.8＜t＜0.97t=(Ra+Ro)/(2·(Rb+Ro))]]>(其中，Ra、Rb和Ro分别代表A、B和O原子的离子半径)。2.如权利要求1所述的交换耦联薄膜，其中，所述(AB)2Ox包括抗铁磁层。3.如权利要求1所述的交换耦联薄膜，其中，所述(AB)2Ox层的B原子包括过渡金属原子。4.如权利要求1所述的交换耦联薄膜，其中，所述(AB)2Ox层的B原子包括Fe原子。5.如权利要求1所述的交换耦联薄膜，其中，所述(AB)2Ox层的A原子包括稀土原子。6.如权利要求1所述的交换耦联薄膜，其中，所述(AB)2Ox层的A原子包括碱土原子。7.如权利要求1所述的交换耦联薄膜，其中，所述锁定层包括(AB)2Ox层和NiO层的多层结构。8.如权利要求7所述的交换耦联薄膜，其中，所述(AB)2Ox层与铁磁层相接触。9.如权利要求1所述的交换耦联薄膜，其中，所述锁定层包括(AB)2Ox层和Fe-M-O层(其中M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V)的多层结构。10.如权利要求9所述的交换耦联薄膜，其中，所述Fe-M-O层包括(Fe1-xMx)2O3层(其中M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V，且0.01≤x≤0.4)。11.一种磁阻效应装置，其包括基底和多层薄膜，其中所述多层薄膜包括至少两个铁磁层、一个非磁性层和一个用于锁定铁磁层之磁化方向的锁定层；所述铁磁层是通过位于其中的非磁性层而沉积的；至少一个铁磁层是其磁化方向被锁定层固定的固定层，而所述锁定层与该铁磁层相接触，另一个铁磁层位于所述非磁性层的相反侧上；至少一个铁磁层是自由层，其磁化方向可自由旋转；所述固定层和自由层的磁化方向之间的角度变化可使装置的电阻发生变化；而且所述锁定层包括(AB)2Ox层，其中O代表氧原子；2.8＜x＜3.2；以及如下定义的t值满足0.8＜t＜0.97t=(Ra+Ro)/(2·(Rb+Ro))]]>(其中，Ra、Rb和Ro分别代表A、B和O原子的离子半径)。12.如权利要求11所述的磁阻效应装置，其中，所述锁定层包括(AB)2Ox层和NiO层的多层结构。13.如权利要求11所述的磁阻效应装置，其中，所述锁定层包括(AB)2Ox层和Fe-M-O层(其中M＝Al、Ti、Co、Mn、Cr、Ni或V)的多层结构。14.如权利要求11所述的磁阻效应装置，其中，所述(AB)2Ox层的B原子包括过渡金属原子。15.如权利要求11所述的磁阻效应装置，其中，所述(AB)2Ox层的A原子包括稀土原子。16.如权利要求11所述的磁阻效应装置，其中，所述(AB)2Ox层的A原子包括碱土原子。17.如权利要求11所述的磁阻效应装置，其中，所述(AB)2Ox层的AB包括La1-yFey(0.4＜y＜0.6)。18.如权利要求11所述的磁阻效应装置，所述(AB)2Ox层的A原子包括A′原子或者A″原子，而且(AB)2Ox层的B原子包括B′原子或者B″原子，其中，A′原子包括稀土原子；A″原子包括碱土原子；B′原子包括Fe原子；而...

【专利技术属性】
技术研发人员：榊间博，广田荣一，川分康博，里见三男，杉田康成，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]