磁阻效应元件制造技术

本发明专利技术的磁阻效应元件具备：第一铁磁性层；第二铁磁性层；以及位于上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层之间的非磁性间隔层，上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层中的至少一层包含具有半惠斯勒型晶体结构的金属化合物，上述金属化合物包含功能材料和构成上述半惠斯勒型晶体结构的单位晶格的X原子、Y原子和Z原子，上述功能材料比上述X原子、上述Y原子和上述Z原子中的任一原子的原子序数都小。上述Z原子中的任一原子的原子序数都小。上述Z原子中的任一原子的原子序数都小。

【技术实现步骤摘要】
磁阻效应元件
[0001](本申请是申请日为2020年2月3日、申请号为202010079078.2、专利技术名称为“磁阻效应元件”的专利申请的分案申请。)


[0002]本专利技术涉及一种磁阻效应元件。

技术介绍

[0003]已知有由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨磁阻(GMR)元件、以及非磁性层使用了绝缘层(隧道势垒层、势垒层)的隧道磁阻(TMR)元件。GMR元件和TMR元件作为磁传感器、磁头、高频部件和磁随机存取存储器(MRAM)用的元件备受瞩目。磁阻效应元件具有作为性能指数之一的磁阻效应比(MR比)，并且正在进行提高磁阻效应比(MR比)的开发。据称，当铁磁性层使用高自旋极化材料时，会提高MR比，惠斯勒合金是高自旋极化材料的一个例子。
[0004]非专利文献[1]公开了一种由NiMnSb/Ag/NiMnSb所示的GMR元件，其使用作为惠斯勒合金之一的具有半惠斯勒型晶体结构的NiMnSb作为铁磁性层，并且使用Ag作为非磁性层。
[0005]现有技术文献
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1：Scientific Reports 5.18387(2015)

技术实现思路

[0008]专利技术想要解决的技术问题
[0009]非专利文献[1]所记载的磁阻效应元件的MR比在室温下至多为8％，无法得到如期待的程度的MR比。其原因之一可以认为半惠斯勒型晶体结构具有空晶格。空晶格被认为是晶体结构变形的原因，并且晶体结构的变形使MR比降低。
[0010]本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，其目的在于：提供一种能够提高MR比的磁阻效应元件。
[0011]用于解决技术问题的技术方案
[0012]本专利技术的专利技术人进行深入研究，其结果发现，向构成铁磁性层的材料中添加规定的元素时，铁磁性层的晶体结构稳定化，并且磁阻效应元件的MR比提高。即，本专利技术为了解决上述技术问题，提供以下的技术方案。
[0013](1)第一方式所涉及的磁阻效应元件具备：第一铁磁性层；第二铁磁性层；以及位于上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层之间的非磁性间隔层，上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层中的至少一层包含具有半惠斯勒型晶体结构的金属化合物，上述金属化合物包含功能材料和构成上述半惠斯勒型晶体结构的单位晶格的X原子、Y原子和Z原子，上述功能材料比上述X原子、上述Y原子和上述Z原子中的任一原子的原子序数都小。通过满足该构成，具有半惠斯勒型晶体结构的金属化合物维持高自旋极化率，晶体结构稳定化。其结果，
磁阻效应元件的MR比提高。
[0014](2)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述功能材料可以是选自B、C、N和F中的1种以上的原子。通过满足该构成，晶体结构更加稳定化。其结果，磁阻效应元件的MR比提高。
[0015](3)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述金属化合物中的上述功能材料的组成比可以为0.1at％(0.1mol％)以上且7at％(7mol％)以下。通过满足该构成，晶体结构更加稳定化。其结果，磁阻效应元件的MR比提高。
[0016](4)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述功能材料可以是硼，上述金属化合物中的上述功能材料的组成比可以为0.1at％以上且9.8at％以下。
[0017](5)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述功能材料可以是碳，上述金属化合物中的上述功能材料的组成比可以为0.11at％以上且8.8at％以下。
[0018](6)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述功能材料可以是氮，上述金属化合物中的上述功能材料的组成比可以为0.09at％以上且7.2at％以下。
[0019](7)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述功能材料可以是氟，上述金属化合物中的上述功能材料的组成比可以为0.13at％以上且7.2at％以下。
[0020](8)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述X原子可以是选自Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ir、Pt、Au中的1种以上的原子，上述Y原子可以是选自Ti、V、Cr、Mn、Y、Zr、Nb、Hf、Ta、Gd、Tb、Dy、Hd、Er、Fe、Tm、Yb、Lu中的1种以上的原子，上述Z原子可以是选自Al、Si、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Tl、Pd、Bi、Se、Te中的1种以上的原子。当满足该构成时，在满足惠斯勒合金的组成的构成中晶体结构容易稳定化，并且容易制作。
[0021](9)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述X原子可以是选自Ni、Pd、Pt、Co、Rh中的1种以上的原子，上述Y原子可以是选自Mn、Cr、Fe、V中的1种以上的原子，上述Z原子可以是选自Se、Te、Sb中的1种以上的原子。当满足该构成时，第一铁磁性层和/或第二铁磁性层所包含的铁磁性惠斯勒合金的自旋极化率变高，并且磁阻效应元件的MR比变大。
[0022](10)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述金属化合物可以具有C1b结构或者B2结构的晶体结构。当满足该构成时，第一铁磁性层和/或第二铁磁性层所包含的铁磁性惠斯勒合金的自旋极化率变高，并且磁阻效应元件的MR比变大。
[0023](11)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层中的一层可以包含具有半惠斯勒型晶体结构的金属化合物，另一层可以包含具有全惠斯勒型晶体结构的金属化合物，上述具有全惠斯勒型晶体结构的金属化合物可以包含上述X原子、上述Y原子和上述Z原子。当满足该构成时，能够进一步提高第一铁磁性层和第二铁磁性层中的至少一层的自旋极化率，并且磁阻效应元件的MR比变大。
[0024](12)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述具有全惠斯勒型晶体结构的金属化合物可以由组成式Co2L
α
M
β
表示，上述L原子可以包含Mn和Fe中的至少1种，上述α可以满足0.7<α<1.6，上述M原子可以包含Al、Si、Ge、Ga中的至少1种，上述β可以满足0.65<β<1.35。当满足该构成时，第一铁磁性层和第二铁磁性层中的至少一层的自旋极化率进一步提高，并且磁阻效应元件的MR比变大。
[0025](13)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，在上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层中的至少一层与上述非磁性间隔层之间可以具有插入层，上述插入层可以具有Co、Fe
或者CoFe合金。当满足该构成时，插入层消除了铁磁性层与非磁性层的界面处的不匹配，并且铁磁性层的磁化稳定性提高。其结果，磁阻效应元件的MR比的温度依赖性变小。
[0026](14)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述插入层的膜厚可以为0.2nm以上且1.2nm以下。当满足该构成时，能够在维持了MR比的温度依赖性的情况下得到高的MR比。
[0027](15)在上述方式所涉及的磁阻效应元件中，上述非磁性间隔层可以是金属。当满足该构成时，磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁阻效应元件，其特征在于，具备：第一铁磁性层；第二铁磁性层；以及位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，所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层中的至少一层包含具有半惠斯勒型晶体结构的金属化合物，所述金属化合物包含功能材料和构成所述半惠斯勒型晶体结构的单位晶格的X原子、Y原子和Z原子，所述功能材料比所述X原子、所述Y原子和所述Z原子中的任一原子的原子序数都小，所述X原子是选自Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ir、Pt、Au中的1种以上的原子，所述Y原子是选自Ti、V、Cr、Mn、Y、Zr、Nb、Hf、Ta、Gd、Tb、Dy、Hd、Er、Fe、Tm、Yb、Lu中的1种以上的原子，所述Z原子是选自Al、Si、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Tl、Pd、Bi、Se、Te中的1种以上的原子。2.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，所述金属化合物中的所述功能材料的组成比为0.1at％以上且7at％以下。3.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，所述X原子是选自Ni、Pd、Pt、Co、Rh中的1种以上的原子，所述Y原子是选自Mn、Cr、Fe、V中的1种以上的原子，所述Z原子是选自Se、Te、Sb中的1种以上的原子。4.根据权利要求1～3中任一项所述的磁阻效应元件，其特征在于，所述金属化合物具有C1
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【专利技术属性】
技术研发人员：中田胜之，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：