CN117084004A - 磁传感器元件、磁传感器以及磁传感器装置 - Google Patents

Abstract

磁传感器元件(2)具备固定层(21)、第1非磁性层(22)、第1磁性层(23)以及自由层(24)。固定层(21)具有固定的磁化的朝向。第1非磁性层(22)重叠于固定层(21)。第1磁性层(23)与固定层(21)夹持第1非磁性层(22)。沿着第1非磁性层(22)重叠于固定层(21)的方向而配置有自由层(24)。第1磁性层(23)以及自由层(24)各自具有与固定层(21)相比容易被外部磁场改变的磁化的朝向。固定层(21)以及第1磁性层(23)通过间接交换相互作用而被耦合。

Description

磁传感器元件、磁传感器以及磁传感器装置

技术领域

本公开涉及磁传感器元件、磁传感器以及磁传感器装置。

背景技术

为了辨别被投入到ATM(ATM：Automated Teller Machine，自动柜员机)等的纸币的真伪，使用用于检测由印刷于纸币的磁性墨(magnetic ink)形成的磁性图案(magneticpattern)的磁传感器装置。磁传感器装置例如具备磁传感器元件以及用于对磁传感器元件施加偏置磁场的磁铁。磁传感器装置例如具备磁铁和磁传感器元件。磁铁生成与被检测物(纸币)交叉的交叉磁场。磁传感器元件设置于磁铁与作为被检测物的纸币之间。磁传感器装置构成为将由被搬送到交叉磁场内的被检测物的磁分量形成的交叉磁场的变化作为电阻值的变化来输出。

在纸币的印刷中使用的磁性墨中，一般而言使用微小的软磁性体。在无磁化状态下软磁性体对环境磁场带来的磁场变动小。因此，为了增大软磁性体对环境磁场带来的磁场变动，有时进一步施加偏置磁场。根据由软磁性体引起的磁场变动以及由偏置磁场引起的磁场变动，检测磁场变动。然而，相对于由软磁性体的磁化所需的偏置磁场产生的磁场的强度而言，由于磁性体的移动而变动的磁场的强度例如是1/1000程度。因此，要求针对磁场的微小的变化灵敏地作出反应的具有高灵敏度的磁传感器元件。

例如，日本特开2006-019383号公报(专利文献1)记载的磁检测元件(磁传感器元件)是自旋阀(spin-valve)型的GMR元件(GMR：Giant Magnetic Resistance，巨磁阻)。磁检测元件被用作在偏置磁场下降低了磁滞的磁传感器。磁检测元件构成为根据磁检测元件的电阻值来检测磁性。磁检测元件的电阻值是由紧固层(固定层)的磁化的朝向与自由层(free layer)的磁化的朝向的角度差来决定的。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2006-019383号公报

发明内容

在上述公报记载的磁检测元件中，可测定的磁场强度的上限是自由层的各向异性磁场强度(Hk)。因此，磁检测元件的动态范围并非充分大。

本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种具有充分大的动态范围的磁传感器元件、磁传感器以及磁传感器元件。

本公开的磁传感器元件具备固定层、第1非磁性层、第1磁性层以及自由层。固定层具有固定的磁化的朝向。第1非磁性层重叠于固定层。第1磁性层与固定层夹持第1非磁性层。沿着第1非磁性层重叠于固定层的方向而配置有自由层。第1磁性层以及自由层各自具有与固定层相比容易被外部磁场改变的磁化的朝向。固定层以及第1磁性层通过间接交换相互作用而被耦合。

根据本公开的磁传感器元件，能够充分地增大动态范围。

附图说明

图1是概略地示出实施方式1所涉及的磁传感器的结构的俯视图。

图2是沿着图1的II-II线的剖面图。

图3是概略地示出对实施方式1所涉及的磁传感器元件未施加外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图4是概略地示出对实施方式1所涉及的磁传感器元件施加有外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图5是概略地示出对实施方式1所涉及的磁传感器元件施加有比图4所示的外部磁场大的外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图6是概略地示出对实施方式1所涉及的磁传感器元件未施加偏置磁场的情况的被检测磁场与MR比的关系的曲线图。

图7是概略地示出对实施方式1所涉及的磁传感器元件施加了80Oe的偏置磁场的情况的被检测磁场与MR比的关系的曲线图。

图8是概略地示出对实施方式1的变型例所涉及的磁传感器元件未施加外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图9是概略地示出对实施方式1的变型例所涉及的磁传感器元件施加有外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图10是概略地示出对实施方式1的变型例所涉及的磁传感器元件施加有比图9所示的外部磁场大的外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图11是概略地示出对比较例所涉及的磁传感器未施加偏置磁场的情况的被检测磁场与MR比的关系的曲线图。

图12是概略地示出实施方式2所涉及的磁传感器的结构的剖面图。

图13是概略地示出对实施方式2所涉及的磁传感器元件未施加外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图14是概略地示出对实施方式2所涉及的磁传感器元件施加有外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图15是概略地示出对实施方式2所涉及的磁传感器元件施加有比图14所示的外部磁场大的外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图16是概略地示出对实施方式2所涉及的磁传感器元件施加有比图15所示的外部磁场大的外部磁场的状态下的磁传感器元件的结构的分解立体图。

图17是概略地示出对实施方式2所涉及的磁传感器元件未施加偏置磁场的情况的被检测磁场与MR比的关系的曲线图。

图18是概略地示出对实施方式2所涉及的磁传感器元件施加了150Oe的偏置磁场的情况的被检测磁场与MR比的关系的曲线图。

图19是概略地示出实施方式3所涉及的磁传感器的结构的立体图。

图20是概略地示出实施方式4所涉及的磁传感器的结构的立体图。

图21是概略地示出实施方式4所涉及的磁传感器的结构的剖面图。

图22是概略地示出实施方式5所涉及的磁传感器的结构的俯视图。

图23是概略地示出实施方式6所涉及的磁传感器的结构的俯视图。

图24是概略地示出实施方式6的变形例所涉及的磁传感器的结构的俯视图。

图25是概略地示出实施方式7所涉及的磁传感器装置的结构的侧面图。

图26是概略地示出实施方式7所涉及的磁传感器装置的结构的俯视图。

图27是概略地示出实施方式7所涉及的磁传感器装置的结构以及磁力线的侧面图。

图28是概略地示出实施方式7的变形例所涉及的磁传感器装置的结构以及磁力线的侧面图。

图29是概略地示出对没有被检测物的状态下的实施方式7所涉及的磁传感器装置的第1磁传感器元件施加的磁力线的侧面图。

图30是概略地示出对没有被检测物的状态下的实施方式7所涉及的磁传感器装置的第2磁传感器元件施加的磁力线的侧面图。

图31是概略地示出对被检测物接近的状态下的实施方式7所涉及的磁传感器装置的第1磁传感器元件施加的磁力线的侧面图。

图32是概略地示出对被检测物接近的状态下的实施方式7所涉及的磁传感器装置的第2磁传感器元件施加的磁力线的侧面图。

图33是概略地示出对被检测物以远离的方式移动的状态下的实施方式7所涉及的磁传感器装置的第1磁传感器元件施加的磁力线的侧面图。

图34是概略地示出对被检测物以远离的方式移动的状态下的实施方式7所涉及的磁传感器装置的第2磁传感器元件施加的磁力线的侧面图。

图35是概略地示出实施方式8所涉及的磁传感器装置的结构的俯视图。

具体实施方式

以下，根据附图，说明实施方式。此外，以下对相同或者相当的部分附加同一符号，不再反复进行重复的说明。

实施方式1

使用图1～图4，说明实施方式1所涉及的磁传感器元件2以及磁传感器100的结构。

如图1所示，磁传感器100包括基板1和磁传感器元件2。对基板1电连接有磁传感器元件2。基板1例如是设置有热氧化硅的硅基板、石英基板。基板1例如也可以是在晶片工序中使用的基板。

磁传感器元件2是用于对被检测物的被检测磁场501(磁性图案)进行探测的磁传感器元件。磁传感器元件2构成为被施加偏置磁场401以及被检测磁场501。偏置磁场401是由后述的外部磁场生成部生成的磁场。偏置磁场401以及被检测磁场501是外部磁场601。

如图2所示，磁传感器元件2具备固定层(pinned layer)21、第1非磁性层22、第1磁性层23以及自由层24。在本实施方式中，磁性层还具备利用了隧道效应的隧道绝缘膜25。

在本实施方式中，依次层叠有固定层21、第1非磁性层22、第1磁性层23、隧道绝缘膜25以及自由层24。固定层21、第1非磁性层22、第1磁性层23、隧道绝缘膜25以及自由层24例如通过基于溅射法的成膜来形成。例如，隧道绝缘膜25、第1磁性层23、第1非磁性层22以及固定层21依次形成于自由层24上。例如，第1非磁性层22、第1磁性层23、隧道绝缘膜25以及自由层24也可以依次形成于固定层21上。

如图1以及图3所示，固定层21具有固定的磁化的朝向211。在未施加外部磁场601的状态下，在从重叠的方向(Z轴方向DR3)观察时，固定层21的磁化的朝向211与自由层24的磁化的朝向241正交。

在本实施方式中，对磁传感器元件2未施加外部磁场601的状态下的固定层21的磁化的朝向211是Y轴方向DR2。第1非磁性层22重叠于固定层21的方向是Z轴方向DR3。与Y轴方向DR2以及Z轴方向DR3的各方向交叉的方向是X轴方向DR1。

虽然未图示，固定层21包括相互接合的反铁磁性膜以及铁磁性膜。反铁磁性膜例如是铱锰(IrMn)。铁磁性膜例如是钴铂(CoPt)。通过使反铁磁性膜以及铁磁性膜相互接合，铁磁性膜的磁化的朝向被固定为反响磁性膜的接合面处的磁化的朝向。因此，固定层21的磁化的朝向211被固定。在强磁场中，通过反铁磁性膜的阻隔温度以上的温度对固定层21实施热处理。被实施热处理的固定层21被冷却。由此，固定层21的磁化的朝向211被固定为在实施了热处理时所施加的强磁场的朝向。

第1非磁性层22重叠于固定层21。第1非磁性层22与固定层21以及第1磁性层23接触。第1非磁性层22的材料例如是钌(Ru)、铬(Cr)。

第1磁性层23与固定层21夹持第1非磁性层22。因此，固定层21以及第1磁性层23通过间接交换相互作用(indirect exchange interaction)而被耦合。具体而言，通过间接交换相互作用实现的固定层21和第1磁性层23的耦合强度根据固定层21和第1磁性层23的距离(第1非磁性层22的厚度)，以余弦函数方式变动(振动)。换言之，通过控制第1非磁性层22的膜厚，控制通过间接交换相互作用实现的耦合的强度。

通过间接交换相互作用实现的固定层21和第1磁性层23的耦合的朝向根据固定层21和第1磁性层23的距离(第1非磁性层22的厚度)，以余弦函数方式变动(振动)。换言之，通过控制第1非磁性层22的膜厚，控制通过间接交换相互作用实现的耦合的朝向。优选为，以使通过间接交换相互作用实现的固定层21和第1磁性层的耦合的朝向成为平行或者反平行的方式，控制第1非磁性层22的膜厚。例如，在第1非磁性层22是厚度0.4nm的钌(Ru)的情况下，通过间接交换相互作用实现的耦合的朝向是平行的。另外，在第1非磁性层22是厚度0.9nm的钌(Ru)的情况下，通过间接交换相互作用实现的耦合的朝向是反平行的。

在本实施方式中，第1非磁性层22是厚度0.9nm的钌(Ru)。因此，在未施加外部磁场601的状态下，第1磁性层23的磁化的朝向231相对固定层21的磁化的朝向211是相逆(反平行)的。此外，如后所述，在未施加外部磁场601的状态下，第1磁性层23的磁化的朝向231也可以与固定层21的磁化的朝向211相同(平行)。

第1磁性层23具有与固定层21相比容易被外部磁场601改变的磁化的朝向。第1磁性层23的材料例如是在隧道绝缘膜25的材料为氧化镁(MgO)的情况下具有高的MR比(MR比：Magneto Resistance ratio(磁阻比))的钴铁硼(CoFeB)。第1磁性层23的材料也可以是钴铁(CoFe)。

沿着第1非磁性层22被重叠于固定层21的方向(Z轴方向DR3)而配置有自由层24。自由层24具有与固定层21相比容易被外部磁场601改变的磁化的朝向。通过与将固定层21的磁化的朝向211进行固定的方法同样的方法，设定自由层24的易磁化轴的朝向(磁化的朝向241)。

优选为，自由层24的材料例如是在隧道绝缘膜25的材料为氧化镁(MgO)的情况下具有高的MR比(MR比：Magneto Resistance ratio)的钴铁硼(CoFeB)。自由层24的材料也可以是钴铁(CoFe)。关于自由层24的材料，只要是自由层24针对外部磁场601(参照图4)灵敏地作出反应的材料，则也可以适当地决定。自由层24的材料也可以是具有作为软磁性体的特性的磁性体。具有作为软磁性体的特性的材料例如是被称为坡莫合金(permalloy)的镍铁(NiFe)、作为非晶态软磁性体的钴铁硅硼(CoFeSiB)等。

第1磁性层23以及自由层24夹持隧道绝缘膜25。隧道绝缘膜25与第1磁性层23以及自由层24接触。隧道绝缘膜25的材料例如是氧化镁(MgO)。隧道绝缘膜25的材料例如也可以是氧化铝(AlO)。也可以通过在利用溅射使金属膜成膜之后自然氧化而形成隧道绝缘膜25。

本实施方式所涉及的磁传感器元件2构成为TMR元件(TMR：Tunnel MagnetoResistance(隧道磁阻))。作为TMR元件的磁传感器元件2的电阻值是由夹持隧道绝缘膜25的第1磁性层23以及自由层24的角度差来决定的。在第1磁性层23的磁化的朝向231以及自由层24的磁化的朝向241的角度差是θ、且隧道绝缘膜25的隧道自旋极化率是α的情况下，利用式(1)表示磁传感器元件2的电阻值R。

R＝R0/(1+αcosθ) 式(1)

接下来，使用图3～图5，说明实施方式1所涉及的磁传感器元件2的动作。

在图3中，对磁传感器元件2未施加外部磁场601(参照图4)。在未施加外部磁场601的状态下，固定层21的磁化的朝向211与Y轴正方向平行。在未施加外部磁场601的状态下，第1磁性层23的磁化的朝向231与Y轴正方向平行或者反平行。在图3中，第1磁性层23的磁化的朝向231与Y轴正方向反平行。在未施加外部磁场601的状态下，固定层21的磁化的朝向211与X轴正方向平行。

在本实施方式中，在未施加外部磁场601的状态下，第1磁性层23的磁化的朝向231和自由层24的磁化的朝向241的角度差θ被设定为90°。即，在未施加外部磁场601的状态下，在从重叠的方向(Z轴方向DR3)观察时，固定层21的磁化的朝向211被设定为与自由层24的磁化的朝向241正交。在未施加外部磁场601的状态下，根据上述式(1)，磁传感器元件2的电阻值R是R0。

在图4中，对磁传感器元件2，作为来自外部的磁场而施加有与X轴正方向平行的外部磁场601。对磁传感器元件2，例如施加有50Oe(1000/(4π)A/m)的外部磁场601。固定层21的磁化的朝向211以及第1磁性层23的磁化的朝向231根据外部磁场601而变化。具体而言，固定层21的磁化的朝向211以及第1磁性层23的磁化的朝向231朝向X轴方向DR1而旋转。

更详细而言，固定层21的磁化的朝向211被固定，由此固定层21是单磁畴。因此，固定层21针对与X轴方向DR1平行的外部磁场601的磁化生成为磁化的朝向211的旋转。换言之，通过对固定层21施加与固定层21的磁化的朝向211正交的朝向(Y轴方向DR2)的外部磁场601，固定层21的磁化的朝向211旋转。通过与固定层21同样地对第1磁性层23施加外部磁场601，第1磁性层23的磁化的朝向231旋转。此外，自由层24的易磁化轴方向和外部磁场601的朝向平行，所以自由层24的磁化的朝向241是被固定为X轴方向DR1(外部磁场601的朝向)的状态。

此外，固定层21的各向异性磁场和第1磁性层23的各向异性磁场不同，所以固定层21的磁化的朝向211的旋转难易度和第1磁性层23的磁化的朝向231的旋转难易度不同。优选为，第1磁性层23的磁化的朝向231比固定层21的磁化的朝向211易于旋转。

根据以上，通过对磁传感器元件2施加外部磁场601，固定层21的磁化的朝向211以及第1磁性层23的磁化的朝向231旋转，自由层24的磁化的朝向241不旋转。因此，第1磁性层23的磁化的朝向231和自由层24的磁化的朝向241的角度差θ小于90°。因此，根据式(1)，磁传感器元件2的电阻值R相比于R0而减少。

在图5中，对磁传感器元件2施加有比图4所示的外部磁场更大的外部磁场601。伴随外部磁场601的磁场强度的增加，第1磁性层23以及自由层24旋转。由此，第1磁性层23的磁化的朝向231与X轴方向DR1(外部磁场601的朝向)一致。另外，第1磁性层23的磁化的朝向231和自由层24的磁化的朝向241成为平行。因此，根据式(1)，磁传感器元件2的电阻值R成为R0/(1+α)。此外，电阻值R在第1磁性层23的磁化的朝向231和自由层24的磁化的朝向241成为平行时成为最小值。

根据以上，磁传感器元件2构成为随着对磁传感器元件2施加的外部磁场601从0Oe变大而电阻值R变小。另外，磁传感器元件2构成为随着对磁传感器元件2施加的外部磁场601从0Oe变小而电阻值R变小。换言之，磁传感器元件2构成为在外部磁场601为0Oe时电阻值R变得最大，并且随着外部磁场601远离0Oe而电阻值R变小。磁传感器元件2的电阻值相对外部磁场601，具有以0Oe为中心的对称的特性。

接下来，使用图6以及图7，说明基于偏置磁场401的动作。

被检测磁场501是具有以0Oe为中心的振幅的信号。被检测磁场501的振幅例如是5Oe。因此，如图6所示，在假设由于对磁传感器元件2未施加偏置磁场401而磁传感器元件2的电阻值在被检测磁场501为0Oe时变得最大的情况下，在被检测磁场501的振幅内，有时针对某1个电阻值，对应有正负的2个被检测磁场501。因此，在假设由于对磁传感器元件2未施加偏置磁场401而磁传感器元件2的电阻值在被检测磁场501为0Oe时变得最大的情况下，有时被检测磁场501未被正确地检测。

相对于此，如图7所示，在本实施方式中，通过对磁传感器元件2施加偏置磁场401，磁传感器元件2的磁场-电阻的特性向负方向移位偏置磁场401的磁场强度量。换言之，磁传感器元件2的电阻值R成为最大的磁场强度从0Oe向负方向移位偏置磁场401的磁场强度量。偏置磁场401的磁场强度大于被检测磁场501的振幅。由此，被检测磁场501的强度针对磁传感器元件2的电阻值，以一对一的方式对应。

偏置磁场401的磁场强度例如是80Oe。在偏置磁场401的磁场强度是80Oe的情况下，在被检测磁场501的磁场强度为-80Oe时，磁传感器元件2的电阻值成为最大。在偏置磁场401的磁场强度是80Oe的情况下，例如在被检测磁场501的磁场强度为20Oe以上且150Oe的范围中，磁传感器元件2的电阻值的变化大。即，在偏置磁场401的磁场强度是80Oe的情况下，在被检测磁场501的磁场强度为20Oe以上且150Oe的范围中，磁传感器元件2的灵敏度高。

接下来，使用图8～图10，说明实施方式1的变形例所涉及的磁传感器元件2的结构。

如图8所示，在实施方式1的变形例所涉及的磁传感器元件2中，在未施加外部磁场601的状态下，第1磁性层23的磁化的朝向231与固定层21的磁化的朝向211相同(平行)。如图8～图10所示，即使在未施加外部磁场601的状态下第1磁性层23的磁化的朝向231与固定层21的磁化的朝向211相同(平行)的情况下，也与第1磁性层23的磁化的朝向231与固定层21的磁化的朝向211相逆(反平行)的情况同样地，第1磁性层23的磁化的朝向231由于外部磁场601而变得与X轴方向DR1平行。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器元件2，如图3所示，固定层21以及第1磁性层23通过间接交换相互作用来耦合。因此，能够使第1磁性层23的磁化的朝向231的旋转所需的施加磁场的强度大于自由层24以单体方式旋转的情况的施加磁场的强度即各向异性磁场强度。因此，能够使磁传感器元件2可测定的磁场强度的上限大于自由层24的各向异性磁场强度。因此，能够充分地增大动态范围。

如图3所示，第1磁性层23以及自由层24夹持隧道绝缘膜25。因此，能够将磁传感器元件2构成为自旋阀型的TMR元件。因此，磁传感器元件2的灵敏度提高。

如图3所示，在未施加外部磁场601(参照图4)的状态下，第1磁性层23的磁化的朝向231与固定层21的磁化的朝向211相同或者与固定层21的磁化的朝向211相逆。因此，在未施加外部磁场601的状态下，能够增大通过固定层21和第1磁性层23的间接交换相互作用实现的耦合强度。因此，能够进一步增大动态范围。

如图3所示，在未施加外部磁场601(参照图4)的状态下，在从重叠的方向(Z轴方向DR3)观察时，固定层21的磁化的朝向211与自由层24的磁化的朝向241正交。因此，能够增大未施加外部磁场601的状态下的固定层21的磁化的朝向211和自由层24的磁化的朝向241的角度差θ。因此，能够增大用于使固定层21的磁化的朝向211和自由层24的磁化的朝向241变得相同而所需的外部磁场601的强度。因此，能够进一步增大动态范围。

一边比较本实施方式所涉及的磁传感器元件2、和施加与被检测磁场501正交的偏置磁场401的比较例所涉及的磁传感器元件，一边说明本实施方式所涉及的磁传感器元件2的效果。此外，比较例所涉及的磁传感器元件只要未特别提及就具有与本实施方式所涉及的磁传感器元件2同样的结构。

比较例所涉及的磁传感器元件构成为被施加沿着Y轴方向DR2的外部磁场601。如图11所示，在比较例所涉及的磁传感器元件中，伴随外部磁场601的强度的增加，第1磁性层23的磁化方向从反平行迁移到平行的状态，但在比一定的强度低的范围中维持反平行的状态。因此，由自由层24的磁化的朝向241决定磁传感器元件2的电阻值。即，自由层24的各向异性磁场强度是引起磁传感器元件2的电阻值变化的磁场强度的范围。由自由层24的各向异性磁场强度决定的磁场强度的范围例如是-5Oe以上且5Oe以下。因此，在对磁传感器元件2施加了5Oe以上的外部磁场601的情况下，磁传感器元件2的输出可能饱和。关于5Oe以上的沿着Y轴方向DR2的被检测磁场501，输出可能饱和。而且，在施加了5Oe以上的沿着Y轴方向DR2的偏置磁场401的情况下，被检测磁场501不论是什么样的方向，输出都可能饱和。

相对于此，在本实施方式中，如图4以及图7所示，构成为对磁传感器元件2施加沿着X轴方向DR1的外部磁场601。因此，针对沿着X轴方向DR1的偏置磁场401的磁场强度的增加，能够使沿着Y轴方向DR2的固定层21的磁化的朝向211以及第1磁性层23的磁化的朝向231逐渐变化为沿着X轴方向DR1。因此，第1磁性层23的磁化的朝向231和自由层24的磁化的朝向241能够逐渐变化。由此，磁传感器元件2的电阻也能够逐渐变化。因此，能够增大用于直至磁传感器元件2的电阻的变化达到上限而所需的外部磁场。即，能够增大磁传感器元件2的动态范围。

而且，在比较例中，在最高的灵敏度的0Oe磁场中，自由层24被分为多个磁畴。因此，由于自由层24的磁畴构造的变化而引起针对测定范围中的磁场的变化的电阻变化。由于磁畴构造的变化，有时产生磁滞。因此，有时在磁传感器100的输出中也产生磁滞。

相对于此，在本实施方式中，第1磁性层23以及自由层24是单磁畴，并且由第1磁性层23的磁化的朝向231的旋转来决定电阻值，所以能够抑制产生磁滞。

实施方式2

接下来，使用图12以及图13，说明实施方式2所涉及的磁传感器元件2的结构。在实施方式2中，只要未特别说明，则具有与上述实施方式1相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式1相同的结构附加同一符号，不重复说明。

如图12以及图13所示，本实施方式所涉及的磁传感器元件2还具备第2磁性层26和第2非磁性层27。依次层叠有固定层21、第1非磁性层22、第1磁性层23、隧道绝缘膜25、第2磁性层26、第2非磁性层27以及自由层24。

第2磁性层26相对于第1磁性层23而配置于与固定层21相反的一侧。第2磁性层26与第1磁性层23夹持隧道绝缘膜25。第2磁性层26与自由层24夹持第2非磁性层27。第2磁性层26的材料也可以与第1磁性层23的材料相同。第2磁性层26的材料例如是钴铁硼(CoFeB)等。

第2磁性层26的磁化的朝向261与自由层24的磁化的朝向241相逆。第2磁性层26的磁化的朝向261朝向X轴方向DR1的负方向。

第2非磁性层27被自由层24以及第2磁性层26以接触的方式夹持。第2非磁性层27的材料也可以与第1非磁性层22的材料相同。第1非磁性层22的材料例如是钌(Ru)。第1非磁性层22的材料优选为是针对夹持第1非磁性层22的部件(自由层24以及第2磁性层26)产生间接交换相互作用的材料。

接下来，使用图13～图16，说明实施方式2所涉及的磁传感器元件2的动作。

本实施方式所涉及的磁传感器元件2的电阻值是由第1磁性层23的磁化的朝向231和第2磁性层26的磁化的朝向261的角度差θ来决定的。如图13所示，在未施加外部磁场601的状态下，第1磁性层23的磁化的朝向231和第2磁性层26的磁化的朝向261的角度差θ是90°，所以根据式(1)，电阻值R是R0。

如图14所示，对磁传感器元件2例如施加50Oe的偏置磁场401(外部磁场601)。即使在施加了50Oe的偏置磁场401的状态下，也以朝向X轴负方向的状态维持第2磁性层26的磁化的朝向261。这是因为，经由第2非磁性层27而与具有沿着外部磁场601的磁化的朝向的自由层24通过间接交换相互作用来耦合的第2磁性层26相对于外部磁场601而以易轴(easyaxis)方式表现。换言之，第2磁性层26相对磁化反转而具有大的磁滞。因此，第2磁性层26的磁化的朝向比第1磁性层23的磁化的朝向延迟地旋转。

相对于此，第1磁性层23的磁化的朝向231伴随外部磁场601的增加，朝向沿着外部磁场601的方向(X轴方向DR1)进行旋转。因此，第1磁性层23的磁化的朝向231和第2磁性层26的磁化的朝向261的角度差θ变大。因此，磁传感器元件2的电阻值R大于R0。

接下来，如图15所示，对磁传感器元件2例如施加300Oe的偏置磁场401(外部磁场601)。由此，第2磁性层26的磁化的朝向261朝向沿着偏置磁场401的方向(Z轴方向DR3)旋转。由此，第1磁性层23的磁化的朝向231和第2磁性层26的磁化的朝向261的角度差θ成为180°。因此，根据式(1)，电阻值R成为最大即R0/(1-α)。

接下来，如图16所示，对磁传感器元件2例如施加比300Oe大的偏置磁场401(外部磁场601)。由此，第2磁性层26的磁化的朝向261变得与偏置磁场401平行。第1磁性层23的磁化的朝向231、自由层24的磁化的朝向241以及第2磁性层26的磁化的朝向261全部变得与偏置磁场401平行。

在第2磁性层26的磁化的朝向261沿着外部磁场601旋转的过程中，第1磁性层23的磁化的朝向231和第2磁性层26的磁化的朝向261的角度差θ变小。因此，磁传感器元件2的电阻值R减少。最终地，角度差θ成为0°，从而电阻值R成为最小即R0/(1+α)。

具体而言，如图17所示，在0Oe至300Oe中，磁传感器元件2的电阻值增加。另外，在300Oe至700Oe中，磁传感器元件2的电阻值减少。在0Oe至-300Oe中，磁传感器元件2的电阻值增加。另外，在-300Oe至-700Oe中，磁传感器元件2的电阻值减少。因此，磁传感器元件2的特性是M字状。

在本实施方式中也与实施方式1同样地，如图18所示，在磁传感器元件2动作时对磁传感器元件2施加偏置磁场401。例如，对磁传感器元件2施加150Oe的偏置磁场401。此外，在施加了150Oe的偏置磁场401的情况下，在300Oe以上且700Oe以下的区域中第2磁性层26成为易轴性的表现，所以磁滞大。因此，300Oe以上且700Oe以下的区域不适用于磁传感器元件2。

此外，在第1非磁性层22的厚度是在自由层24的磁化的朝向241和第1磁性层23的磁化的朝向231为相同的朝向(平行)的状态下使自由层24和第1磁性层23通过间接交换相互作用来耦合的厚度的情况下，第2磁性层26与自由层24同样地动作。换言之，在第1非磁性层22的厚度是在自由层24的磁化的朝向241和第1磁性层23的磁化的朝向231为相同的朝向(平行)的状态下使自由层24和第1磁性层23通过间接交换相互作用来耦合的厚度的情况下，磁传感器元件2与实施方式1同样地动作。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器元件2，如图13所示，第2磁性层26与自由层24夹持第2非磁性层27。第2磁性层26的磁化的朝向261与自由层24的磁化的朝向241相逆。因此，与向磁传感器元件2的外部磁场601的施加对应的磁传感器元件2的电阻值的变化的特性相比于未包括第2非磁性层27以及第2磁性层26的情况(实施方式1)而言是相逆的。因此，仅通过添加第2非磁性层27以及第2磁性层26这样的元件形成工序的追加，能够大幅变更磁传感器元件2的特性。

实施方式3

接下来，使用图19，说明实施方式3所涉及的磁传感器元件2的结构。在实施方式3中，只要未特别说明，就具有与上述实施方式1相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式1相同的结构附加同一符号，不重复说明。

如图19所示，在本实施方式所涉及的磁传感器元件2中，在从第1非磁性层22重叠于固定层21的方向(Z轴方向DR3)观察时，固定层21、第1非磁性层22以及第1磁性层23各自的形状是圆形。因此，在固定层21以及第1磁性层23的面内方向(X轴方向DR1以及Y轴方向DR2)上，固定层21以及第1磁性层23是单磁畴。另外，在固定层21以及第1磁性层23的面垂直方向(Z轴方向DR3)上，固定层21以及第1磁性层23是难轴(hard axis)。此外，固定层21、第1磁性层23以及第1磁性层23各自的形状不限于正圆，也可以是椭圆形。另外，固定层21、第1磁性层23以及第1磁性层23各自的形状也可以是具有圆形的角部的矩形。

在从第1非磁性层22重叠于固定层21的方向(Z轴方向DR3)观察时，第2非磁性层27、第2磁性层26以及自由层24的形状是矩形。矩形的长边沿着外部磁场601(参照图4)的朝向而延伸。

在从第1非磁性层22重叠于固定层21的方向(Z轴方向DR3)观察时，隧道绝缘膜25的形状既可以是圆形也可以是矩形。

在图19中，在从Z轴方向DR3观察时，固定层21以及第1磁性层23小于自由层24，但也可以大于自由层24。此外，在从Z轴方向DR3观察时固定层21以及第1磁性层23大于自由层24的情况下，能够通过半导体工序而容易地形成磁传感器元件2。

在图19中，通过从下部(自由层24)朝向上部(固定层21)层叠而制造磁传感器元件2，所以下部(自由层24)是矩形且上部(固定层21)是圆形。在层叠的顺序相逆的情况下，圆形的部件以及矩形的部件的配置也优选为是相逆的。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器元件2，如图19所示，在从第1非磁性层22重叠于固定层21的方向(Z轴方向DR3)观察时，固定层21以及第1磁性层23各自的形状是圆形。因此，在固定层21以及第1磁性层23的面内方向(X轴方向DR1以及Y轴方向DR2)上，固定层21以及第1磁性层23是单磁畴。因此，在固定层21以及第1磁性层23的面内方向(X轴方向DR1以及Y轴方向DR2)上，不论相对哪个方向，固定层21以及第1磁性层23的磁化的朝向231针对外部磁场601(参照图4)的旋转难易度都是相同的。因此，能够降低磁传感器元件2的磁滞。

如图19所示，在从第1非磁性层22重叠于固定层21的方向(Z轴方向DR3)观察时，自由层24的形状是矩形。矩形的长边沿着外部磁场601(参照图4)的朝向而延伸。一般而言，磁性体的形状的纵横比影响磁性体的磁特性。具体而言，矩形的磁性体的易轴的方向是长边方向。另外，矩形的磁性体的难轴的方向是短边方向。因此，在矩形的磁性体中，相比于矩形的短边方向，沿着长边方向而易于磁化。因此，关于磁性体的保持力，相比于矩形的短边方向，沿着长边方向而变大。在本实施方式中，矩形的长边沿着外部磁场601的朝向而延伸，所以自由层24沿着被施加外部磁场601的方向而具有易轴。因此，自由层24的保持力增加。因此，能够进一步固定自由层24的磁化的朝向241。因此，能够使自由层24的磁化的朝向241稳定。

而且，在磁传感器元件2还包括第2磁性层26的情况下，通过第1磁性层23的磁化方向的反转，第2磁性层26的磁化反转具有较高的矫顽力。因此，能够增大磁传感器元件2的电阻值增加的可测定区域。

实施方式4

接下来，使用图20以及图21，说明实施方式4所涉及的磁传感器元件2以及磁传感器100的结构。在实施方式4中，只要未特别说明，就具有与上述实施方式3相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式3相同的结构附加同一符号，不重复说明。

如图20所示，本实施方式所涉及的磁传感器元件2的固定层21包括第1固定部21a和第2固定部21b。第1固定部21a和第2固定部21b相对自由层24而配置于相同的一侧。第1非磁性层22包括第1非磁性部22a和第2非磁性部22b。第1磁性层23包括第1磁性部23a和第2磁性部23b。隧道绝缘膜25包括第1隧道绝缘部25a和第2隧道绝缘部25b。第1隧道绝缘部25a以及第2隧道绝缘部25b与第2磁性层26的同一面连接。优选为，沿着第2非磁性层27的长度方向而排列有第1隧道绝缘部25a以及第2隧道绝缘部25b。在该情况下，易于将第1隧道绝缘部25a以及第2隧道绝缘部25b配置到第2非磁性层27上。

依次层叠有第1固定部21a、第1非磁性部22a、第1磁性部23a以及第1隧道绝缘部25a。依次层叠有第2固定部21b、第2非磁性部22b、第2磁性部23b以及第2隧道绝缘部25b。第1隧道绝缘部25a以及第2隧道绝缘部25b被层叠到第2磁性层26上。

为便于说明，将层叠的第1固定部21a、第1非磁性部22a、第1磁性部23a以及第1隧道绝缘部25a称为第1上部结构U1。为便于说明，将层叠的第2固定部21b、第2非磁性部22b、第2磁性部23b以及第2隧道绝缘部25b称为第2上部结构U2。为便于说明，将层叠的第2磁性层26、第2非磁性层27以及自由层24称为下部结构L1。第1上部结构U1以及第2上部结构U2分别配置于下部结构L1上。下部结构L1的俯视时的形状是矩形，但根据过蚀刻，下部结构L1的形状也可以部分地包括曲线性状。

接下来，使用图21，说明实施方式4所涉及的磁传感器100的结构。

如图21所示，磁传感器100包括基板1、磁传感器元件2以及布线部件3。布线部件3包括第1布线部31和第2布线部32。第1布线部31与第1固定部21a电连接。第2布线部32与第2固定部21b电连接。磁传感器100构成为使电流按照第1布线部31、第1上部结构U1、下部结构L1、第2上部结构U2以及第2布线部32的顺序流过。因此，第1上部结构U1和第2上部结构U2被串联地电连接。

在本实施方式中，磁传感器元件2的电阻值R是由第1磁性部23a的磁化的朝向和自由层24的磁化的朝向241的相对角度以及第2磁性部23b的磁化的朝向和自由层24的磁化的朝向241的相对角度来决定的。在本实施方式中，相对于被检测磁场501的强度的空间分布，第1磁性部23a的磁化的朝向以及第2磁性部23b的强度小。因此，第1磁性部23a的磁化的朝向和自由层24的磁化的朝向241的相对角度以及第2磁性部23b的磁化的朝向和自由层24的磁化的朝向241的相对角度是相同的。因此，电流通过第1隧道绝缘部25a时的电阻值与电流通过第2隧道绝缘部25b时的电阻值是相同的。因此，在本实施方式所涉及的磁传感器装置1000中，通过1个磁传感器元件2，可得到与将2个磁传感器元件2串联地电连接的结构相同的效果。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器元件2，如图20所示，第1固定部21a和第2固定部21b相对自由层24而配置于相同的一侧。因此，能够将第1布线部31以及第2布线部32的各个布线部相对于自由层24而在相同的一侧分别电连接到第1固定部21a以及第2固定部21b的各个固定部。因此，相比于将第1布线部31和第2布线部32以夹持磁传感器元件2的方式电连接的情况，能够减少布线的工序。因此，能够降低磁传感器装置1000的成本。

更详细而言，在假设对下部结构L1连接电极4的情况下，有时在隧道绝缘膜25层叠于下部结构L1之前布线部件3电连接到下部结构L1。在该情况下，由于磁传感器元件2的制造工序的增加、由布线部件3的连接引起的下部结构L1的晶片面的面粗化、由布线部件3的连接引起的下部结构L1的污染等，存在下部结构L1的膜质降低的可能性。另外，在假设对下部结构L1连接电极4的情况下，有时下部结构L1和固定层21会接触。在该情况下，需要在下部结构L1中还设置接触用的区域。根据以上，在假设对下部结构L1连接电极4的情况下，磁传感器元件2的制造成本增加。相对于此，在本实施方式中，对第1固定部21a以及第2固定部21b分别连接电极4，所以能够减少布线的工序。因此，能够抑制磁传感器元件2的制造成本增加。

实施方式5

接下来，使用图22，说明实施方式5所涉及的磁传感器100的结构。在实施方式5中，只要未特别说明，就具有与上述实施方式4相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式4相同的结构附加同一符号，不重复说明。

如图22所示，本实施方式所涉及的磁传感器100包括基板1、磁传感器元件2、布线部件3以及电极4。设置有多个磁传感器元件2。对基板1连接有多个磁传感器元件2。多个磁传感器元件2彼此在基板1上相互电连接。即，多个磁传感器元件2构成为阵列。

在本实施方式中，设置有第1磁传感器元件201a～第9磁传感器元件201i。沿着X轴方向DR1而配置有第1磁传感器元件201a～第3磁传感器元件201c。第1磁传感器元件201a～第3磁传感器元件201c被串联地电连接。沿着X轴方向DR1而配置有第4磁传感器元件201d～第6磁传感器元件201f。第4磁传感器元件201d～第6磁传感器元件201f被串联地电连接。沿着X轴方向DR1而配置有第7磁传感器元件201g～第9磁传感器元件201i。第7磁传感器元件201g～第9磁传感器元件201i被串联地电连接。沿着Y轴方向DR2而配置有第1磁传感器元件201a～第3磁传感器元件201c、第4磁传感器元件201d～第6磁传感器元件201f以及第7磁传感器元件201g～第9磁传感器元件201i。第1磁传感器元件201a～第3磁传感器元件201c、第4磁传感器元件201d～第6磁传感器元件201f以及第7磁传感器元件201g～第9磁传感器元件201i被相互并联地电连接。优选为，多个磁传感器元件2被配置成使多个磁传感器元件2各自的长度方向沿着相同的方向。此外，磁传感器100的角度、数量及排列和布线部件3的电路设计等不限于上述。另外，阵列的端部等的磁传感器元件2也可以不利用布线部件3来电连接。

电极4包括第1输入电极部41和输出电极部43。布线部件3与第1输入电极部41以及输出电极部43分别连接。因此，在第1输入电极部41与输出电极部43之间布线有多个磁传感器元件2。磁传感器100构成为根据第1输入电极部41与输出电极部43之间的多个磁传感器元件2的电阻变化来测定磁变化。

布线部件3以及电极4的材料例如是铝-硅合金(Al-Si合金)、铜(Cu)等。布线部件3以及电极4的材料不限于这些，只要是具有导电性的薄膜即可。

此外，磁传感器100也可以构成为根据4个电极4之间的多个磁传感器元件2的电阻变化来测定磁变化。

接下来，说明实施方式5所涉及的磁传感器100的动作。

在本实施方式中，在多个磁传感器元件2各自中流过电流。因此，磁传感器100根据多个磁传感器元件2各自的由外部磁场引起的电阻值R的变化之和，测定被检测磁场501。此外，多个磁传感器100各自相对于外部磁场的磁场梯度而言充分小，所以基于第1磁性层23的磁化的朝向231和自由层24的磁化的朝向241的相对角度的电阻值在多个磁传感器100各自中视为相同。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器100，如图22所示，多个磁传感器元件2彼此在基板1上相互电连接。因此，能够利用多个磁传感器元件2将多个磁传感器元件2的整体的电阻值进行平均化。在多个磁传感器元件2各自中流过的电流中包含的噪声是随机噪声，所以通过将电阻值进行平均化而能够降低包含于电流的噪声。因此，能够降低磁传感器100检测的被检测磁场的噪声。

如图22所示，多个磁传感器元件2彼此在基板1上相互电连接。因此，通过将多个磁传感器元件2彼此串联或者并联地电连接，能够变更磁传感器100的电阻值。

实施方式6

接下来，使用图23以及图24，说明实施方式6所涉及的磁传感器100的结构。在实施方式6中，只要未特别说明，就具有与上述实施方式5相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式5相同的结构附加同一符号，不重复说明。

如图23所示，本实施方式所涉及的磁传感器100包括：包含多个磁传感器元件2的第1阵列20a、以及包含多个磁传感器元件2的第2阵列20b。在第1阵列20a中流过的电流的朝向与在第2阵列20b中流过的电流的朝向是相逆的。

电极4包括第1输入电极部41、第2输入电极部42以及输出电极部43。第1输入电极部41与第1阵列20a的第1端电连接。第2输入电极部42与第2阵列20b的第1端电连接。第2输入电极部42也可以接地。输出电极部43与第1阵列20a的第2端以及第2阵列20b的第2端电连接。输出电极部43配置于第1阵列20a与第2阵列20b之间。

此外，在图23中，第1阵列20a以及第2阵列20b沿着X轴方向DR1来配置，但也可以如图24所示沿着Y轴方向DR2来配置。另外，磁传感器100也可以包括3个以上的阵列。

接下来，说明实施方式6所涉及的磁传感器100的动作。

在本实施方式中，偏置磁场401包括第1偏置磁场401a以及第2偏置磁场401b。第1偏置磁场401a的朝向与第2偏置磁场401b的朝向是相逆的。第1偏置磁场401a具有沿着X轴正方向的分量。第2偏置磁场401b具有沿着X轴负方向的分量。优选为，第1偏置磁场401a的大小与第2偏置磁场401b的大小相同。此外，被检测磁场501的朝向沿着X轴正方向。

由此，第1阵列20a的电阻值的正负变得与第2阵列20b的电阻值的正负相逆。另外，第1阵列20a的电阻值的绝对值变得与第2阵列20b的电阻值的绝对值相同。对第1输入电极部41施加电压。第2输入电极部42被接地，所以对输出电极部43施加的电压是对第1输入电极部41施加的电压的一半。

通过沿着X轴正方向对磁传感器100施加被检测磁场501，从而对第1阵列20a施加的外部磁场601的大小变得大于第1偏置磁场401a单体，对第2阵列20b施加的外部磁场601的大小变得小于第2偏置磁场401b单体。因此，第1阵列20a的电阻值减少，第2阵列20b的电阻值增加。因此，输出电极部43的电压上升。此外，在沿着X轴负方向对磁传感器100施加了被检测磁场501的情况下，第1阵列20a的电阻值增加，第2阵列20b的电阻值减少。因此，输出电极部43的电压降低。换言之，分别具有相逆的输出特性的第1阵列20a以及第2阵列20b被桥接。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器100，如图23所示，磁传感器元件2包括：包含多个磁传感器元件2的第1阵列20a、以及包含多个磁传感器元件2的第2阵列20b。因此，相比于包括1个磁传感器元件2或者1个阵列的情况，施加了被检测磁场501的情况下的磁传感器100的电阻值的变化成为2倍。因此，能够得到2倍的输出电压。因此，磁传感器100的灵敏度提高。

而且，在磁传感器元件2还包括第2磁性层26以及第2非磁性层27的情况下，与检测磁场的变化对应的电阻值的变化成为相逆的特性，所以输出电压也成为相逆的特性。因此，能够根据具有相逆的特性的输出电压来检测被检测磁场501。

实施方式7

接下来，使用图25～图27，说明实施方式7所涉及的磁传感器装置1000的结构。在实施方式7中，只要未特别说明，就具有与上述实施方式6相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式6相同的结构附加同一符号，不重复说明。

如图25所示，磁传感器装置1000是用于对移动的被检测物7的磁性图案进行检测的磁传感器装置。被检测物7例如是印刷有磁性墨等磁性体的纸币等片材状的物体。另外，被检测物7例如是形成有微小的磁性图案的纸币等印刷介质。磁传感器装置1000构成为使被检测物7沿着X轴方向DR1移动。

磁传感器装置1000具备磁传感器100和用于产生偏置磁场401(参照图27)的磁场生成部6。

如图26所示，本实施方式所涉及的磁传感器装置1000的磁传感器100被配置成重叠于磁场生成部6。多个磁传感器元件2包括第1磁传感器元件2a和第2磁传感器元件2b。隔开沿着移动方向(X轴方向DR1)的间隙而配置有第1磁传感器元件2a和第2磁传感器元件2b。以磁场生成部6的中心为中心而在Y轴方向DR2上线对称地配置有第1磁传感器元件2a和第2磁传感器元件2b。

第1磁传感器元件2a和第2磁传感器元件2b的间隔的沿着移动方向(X轴方向DR1)的中心的移动方向(X轴方向DR1)上的位置与磁场生成部6的沿着移动方向(X轴方向DR1)的中心8的移动方向(X轴方向DR1)上的位置相同。第1磁传感器元件2a的固定层21以及第2磁传感器元件2b的固定层21各自与Y轴方向DR2平行地配置。

电极4利用未图示的金属导线等而与未图示的放大电路、信号处理电路以及偏置电压电路等外部电路电连接。

磁场生成部6例如是永久磁铁、电磁铁、电流线等。在磁场生成部6是电流线的情况下，偏置磁场401是从电流线发出的磁场。另外，偏置电压也可以通过磁轭(轭铁)的恰当的配置来实现。

接下来，使用附图，说明实施方式7所涉及的磁传感器装置1000的动作。

在图27中，磁场生成部6是永久磁铁。磁场生成部6的N极相比于S极而言配置于Z轴方向DR3正方向。如图28所示，磁场生成部也可以是电流线。

如图27所示，在从XZ平面观察时，将从磁场生成部6的N极发出的磁力线60从磁场生成部6的N极侧的XY平面放出到磁场生成部6的外部。被放出到磁场生成部6的外部的磁力线60从磁场生成部6的S极侧的XY平面闯入到磁场生成部6。

在磁场生成部6的上方，Z轴方向DR3的磁场分量大于磁力线60的X轴方向DR1的磁场分量。换言之，磁力线60的主分量在磁场生成部6的上方沿着Z轴方向DR3。磁传感器元件2优选为配置于磁力线60的主分量沿着Z轴方向DR3的区域。另外，被检测物7通过磁力线60的主分量沿着Z轴方向DR3的区域。由此，磁力线60的主分量与被检测物7交叉。

更详细而言，如图29所示，在第1磁传感器元件2a的位置处，磁力线60从Z轴方向DR3向X轴负方向倾斜。因此，针对第1磁传感器元件2a，磁力线60作为朝向X轴负方向的偏置磁场401发挥作用。另外，如图30所示，在第2磁传感器元件2b的位置处，磁力线60从Z轴方向DR3向X轴正方向倾斜。因此，针对第2磁传感器元件2b，磁力线60作为朝向X轴正方向的偏置磁场401发挥作用。

如图31所示，被检测物7从X轴负方向接近第1磁传感器元件2a，从而磁力线60朝向被检测物7的磁性图案倾斜。由此，对第1磁传感器元件2a作用的偏置磁场401的X轴负方向的大小变大。

如图32所示，被检测物7从X轴负方向接近第2磁传感器元件2b，从而磁力线60朝向被检测物7的磁性图案倾斜。由此，对第2磁传感器元件2b作用的偏置磁场401的X轴正方向的大小变小。

如图33所示，被检测物7朝向X轴正方向以远离第1磁传感器元件2a的方式移动，从而磁力线60朝向被检测物7的磁性图案而倾斜。由此，对第1磁传感器元件2a作用的偏置磁场401的X轴负方向的大小变小。

如图34所示，被检测物7朝向X轴正方向以远离第2磁传感器元件2b的方式移动，从而磁力线60朝向被检测物7的磁性图案而倾斜。由此，对第2磁传感器元件2b作用的偏置磁场401的X轴正方向的大小变大。

根据以上，通过使具有磁性图案的被检测物7以接近或者远离磁传感器元件2的方式移动，作用于磁传感器元件2的偏置磁场401(外部磁场601)发生变化。因此，磁传感器元件2的电阻值发生变化。因此，能够根据磁传感器元件2的电阻值的变化，探测被检测物7的磁性图案。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器装置1000，如图25以及图26所示，第1磁传感器元件2a和第2磁传感器元件2b的间隔的沿着移动方向(X轴方向DR1)的中心的移动方向(X轴方向DR1)上的位置与磁场生成部6的沿着移动方向(X轴方向DR1)的中心8的移动方向(X轴方向DR1)上的位置相同。因此，第1磁传感器元件2a以及第2磁传感器元件2b在基板1上相对于磁场生成部6的沿着移动方向(X轴方向DR1)的中心而线对称地配置。因此，第1磁传感器元件2a的动作成为与第2磁传感器元件2b的动作相反的动作。因此，作为第1磁传感器元件2a以及第2磁传感器元件2b之和的桥输出相比于磁传感器元件2为1个的情况而成为2倍。由此，相比于磁传感器元件2为1个的情况，能够从磁传感器装置1000得到2倍的输出。

实施方式8

接下来，使用图35，说明实施方式8所涉及的磁传感器装置1000的结构。在实施方式8中，只要未特别说明，就具有与上述实施方式7相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式7相同的结构附加同一符号，不重复说明。

如图35所示，在本实施方式所涉及的磁传感器装置1000中，设置有多个磁传感器100。沿着与重叠的方向(Z轴方向DR3)以及移动方向(X轴方向DR1)分别正交的方向(Y轴方向DR2)而重复地配置有多个磁传感器100。

多个磁传感器100的各个基板1优选为相互相同，但不限于此。多个磁传感器100的各个磁场生成部6优选为相互相同，但不限于此。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式所涉及的磁传感器装置1000，如图35所示，沿着与重叠的方向(Z轴方向DR3)以及移动方向(X轴方向DR1)分别正交的方向(Y轴方向DR2)而重复配置有多个磁传感器100。因此，能够沿着重复配置有多个磁传感器100的方向(Y轴方向DR2)，线状地探测被检测物7有无磁性。

被检测物7沿着X轴方向DR1而移动，因此通过沿着X轴方向DR1连续地取出多个磁传感器100的沿着Y轴方向DR2的输出，能够取得磁性体的XY平面中的分布。例如，能够取得具有利用磁性墨来印刷的磁性图案的纸币等的磁性图案(磁性体的分布)。

应理解本次公开的实施方式在所有的方面只是例示而并非是限制性的。本公开的范围并非是上述说明而是通过权利要求书来示出，并意图包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有的变更。

符号的说明

1：基板；2：磁传感器元件；6：磁场生成部；7：被检测物；8：中心；21：固定层；22：第1非磁性层；23：第1磁性层；24：自由层；25：隧道绝缘膜；26：第2磁性层；27：第2非磁性层；100：磁传感器；1000：磁传感器装置。

Claims (10)

1.一种磁传感器元件，具备：

固定层，具有固定的磁化的朝向；

第1非磁性层，重叠于所述固定层；

第1磁性层，与所述固定层夹持所述第1非磁性层；以及

自由层，沿着所述第1非磁性层重叠于所述固定层的方向而配置，

所述第1磁性层以及所述自由层各自具有与所述固定层相比容易被外部磁场改变的磁化的朝向，

所述固定层以及所述第1磁性层通过间接交换相互作用而被耦合。

2.根据权利要求1所述的磁传感器元件，其中，

所述磁传感器元件还具备：

第2非磁性层；以及

第2磁性层，相对于所述第1磁性层而配置于与所述固定层相反的一侧，并且与所述自由层夹持所述第2非磁性层，

所述第2磁性层的磁化的朝向与所述自由层的磁化的朝向是相逆的。

3.根据权利要求1或者2所述的磁传感器元件，其中，

所述磁传感器元件还具备利用隧道效应的隧道绝缘膜，

所述第1磁性层以及所述自由层夹持所述隧道绝缘膜。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的磁传感器元件，其中，

在从所述重叠的方向观察时，所述固定层以及所述第1磁性层各自的形状是圆形。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的磁传感器元件，其中，

在从所述重叠的方向观察时，所述自由层的形状是矩形，

所述矩形的长边沿着所述外部磁场的朝向而延伸。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的磁传感器元件，其中，

在未施加有所述外部磁场的状态下，所述第1磁性层的磁化的朝向与所述固定层的磁化的朝向相同或者与所述固定层的磁化的朝向相逆。

7.根据权利要求6所述的磁传感器元件，其中，

在未施加有所述外部磁场的状态下，在从所述重叠的方向观察时，所述固定层的磁化的朝向与所述自由层的磁化的朝向正交。

8.一种磁传感器，具备：

权利要求1～7中的任意一项所述的所述磁传感器元件；以及

基板，

设置有多个所述磁传感器元件，

对所述基板连接有多个磁传感器元件，

多个所述磁传感器元件彼此在所述基板上相互电连接。

9.一种磁传感器装置，用于检测移动的被检测物的磁性图案，其中，

所述磁传感器装置具备：

权利要求8所述的所述磁传感器；以及

磁场生成部，用于产生包含于所述外部磁场的偏置磁场，

所述磁传感器被配置成重叠于所述磁场生成部，

所述多个磁传感器元件包括沿着所述被检测物的移动方向而相互隔开间隔来配置的第1磁传感器元件和第2磁传感器元件，

所述第1磁传感器元件和所述第2磁传感器元件的间隔的沿着所述移动方向的中心的所述移动方向上的位置与所述磁场生成部的沿着所述移动方向的中心的所述移动方向上的位置相同。

10.根据权利要求9所述的磁传感器装置，其中，

设置有多个所述磁传感器，

沿着与所述重叠的方向以及所述移动方向分别正交的方向而重复配置有多个磁传感器。