DE602004005905T2 - Magnetoresistive Vorrichtung mit austauschgekoppelte Struktur mit halbmetallischer ferromagnetischer Heuslerschen Legierung in der Pinning-Schicht - Google Patents

Magnetoresistive Vorrichtung mit austauschgekoppelte Struktur mit halbmetallischer ferromagnetischer Heuslerschen Legierung in der Pinning-Schicht Download PDF

Info

Publication number
DE602004005905T2
DE602004005905T2 DE602004005905T DE602004005905T DE602004005905T2 DE 602004005905 T2 DE602004005905 T2 DE 602004005905T2 DE 602004005905 T DE602004005905 T DE 602004005905T DE 602004005905 T DE602004005905 T DE 602004005905T DE 602004005905 T2 DE602004005905 T2 DE 602004005905T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
ferromagnetic
magnetic
coupled structure
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE602004005905T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602004005905D1 (de
Inventor
Matthew J. San Jose Carey
Jeffrey R. San Jose Childress
Stefan San Jose Maat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HGST Netherlands BV
Original Assignee
Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV filed Critical Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Publication of DE602004005905D1 publication Critical patent/DE602004005905D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602004005905T2 publication Critical patent/DE602004005905T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/455—Arrangements for functional testing of heads; Measuring arrangements for heads
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Magnetic active materials
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B2005/0002—Special dispositions or recording techniques
    • G11B2005/0005—Arrangements, methods or circuits
    • G11B2005/001—Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/012—Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf magnetresistive Vorrichtungen. Die Austausch-Vorspannung eines ferromagnetischen (F) Films durch einen angrenzenden anti-ferromagnetischen (AF) Film ist ein Phänomen, das bewiesen hat, dass es viele nützliche Anwendungen bei magnetischen Vorrichtungen hat, und es wurde zuerst von W.H. Meiklejohn und C.P. Bean, Phys. Rev. 102, 1413 (1959) berichtet. Während die magnetische Hystereseschleife einer ferromagnetischen, einschichtigen Schicht um ein Null-Feld zentriert ist, zeigt eine F/AF Austausch gekoppelte Struktur eine unsymmetrische magnetische Hystereschleife, die von dem Null-Magnetfeld durch ein Austausch Vorspannungsfeld verschoben ist. Zusätzlich zu einem Versatz der magnetischen Hystereseschleife der F-Schicht, zeigt die F-Schicht in einer F/AF Austausch gekoppelten Struktur typischerweise eine vergrößerte Koerzivität unterhalb der Blockierungstemperatur des AF-Films. Die Blockierungstemperatur liegt typischerweise nahe bei jedoch unterhalb der Neel- oder magnetischen Ordnungstemperatur der AF-Schicht. Der detaillierte Mechanismus, der die Größe des Austausch-Vorspannungsfeldes bestimmt, und das erhöhte Koerzitivfeld haben in einer Zwischenschicht-Wechselwirkung zwischen der F- und der AF-Schicht ihren Ursprung.
  • Die am meisten gebräuchlichen magnetorestrive CIP-Vorrichtung, die eine Austausch gekoppelte Struktur verwendet, ist ein Riesen magnetoresistiver Sensor (GMR-Sensor) vom Spinventiltyp (SV-Typ), der für Leseköpfe in magnetischen Aufzeichnungsplattenvorrichtungen verwendet wird. Der SV-GMR-Kopf hat zwei ferromagnetische Schichten, die durch eine sehr dünne, nicht magnetische, leitfähige Abstandsschicht, typischerweise Kupfer, getrennt sind, wobei der spezifische elektrische Widerstand für den Sensorstrom in der Ebene der Schichten von der relativen Orientierung der Magnetisierungen in den beiden ferromagnetischen Schichten abhängt. Die Richtung der Magnetisierung oder das magnetische Moment von einer der ferromagnetischen Schichten (die „freie" Schicht) kann sich in Anwesenheit des Magnetfeldes von den aufgezeichneten Daten drehen, während die andere ferromagnetische Schicht (die „feste" oder „gepinnte" Schicht) mit ihrer Magnetisierung mit einer angrenzenden nicht magnetischen Schicht Austausch gekoppelt ist. Die gepinnte, ferromagnetische Schicht und die angrenzende anti-ferromagnetische Schicht bilden die Austausch gekoppelte Struktur.
  • Ein Typ einer vorgeschlagenen magnetoresistiven CPP-Vorrichtung, die eine Austausch gekoppelte Struktur verwendet, ist eine magnetische Tunnelübergangs-(MTJ = magnetic tunnel junction)-Vorrichtung, die zwei ferromagnetische Schichten hat, die durch eine sehr dünne, nicht magnetische, isolierende Tunnelsperr-Abstandsschicht, typischerweise Aluminium, getrennt sind, wobei der Tunnelstrom senkrecht durch die Schichten von der relativen Orientierung der Magnetisierungen in den zwei ferromagnetischen Schichten abhängt. Die MTJ wurde zur Verwendung in magnetoresistiven Sensoren, magnetischen Leseköpfen in Aufzeichnungsplattenvorrichtungen, und in nicht flüchtigen Speicherelementen oder Zellen für Magnetspeicher mit wahlfreiem Zugriff (MRAM = magnetic random access memory) vorgeschlagen. In einer MTJ-Vorrichtung wie in einem CIP-SV-GMR-Sensor, ist die Magnetisierung von einer der ferrogmagnetischen Schichten durch die Austauschkopplung mit der angrenzenden, nicht ferromagnetischen Schicht fixiert, wodurch sich die Austausch gekoppelte Struktur ergibt.
  • Ein anderer Typ einer magnetoresistiven CPP-Vorrichtung, die eine Austausch gekoppelte Struktur verwendet, ist ein SV-GMR-Sensor, der zur Verwendung in Leseköpfen für die magnetische Aufzeichnung vorgeschlagen worden ist. Der vorgeschlagene CPP-SV-Lesekopf ist in seiner Struktur ähnlich dem weithin verwendeten CIP-SV-Lesekopf, wobei der hauptsächliche Unterschied darin besteht, dass der Sensorstrom senkrecht durch die zwei ferromagnetischen Schichten und die nicht magnetische Abstandsschicht gerichtet wird. CPP-SV-Leseköpfe sind von A. Tanaka et al., „Spin-valve heads in the current-perpendicular-to-plane mode for ultrahigh-density recording", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 38 (1): 84-88, Teil 1, Januar 2002.
  • In diesen Typen von magnetoresistiven Vorrichtungen ist eine hohe Spin-Polarisierung der ferromagnetischen Materialien angrenzend an die nicht-magnetische Abstandsschicht wesentlich für einen hohen Magnetwiderstand. Die am meisten üblichen Materialien, die sowohl für die freien als auch für die gepinnten, ferromagnetischen Schichten verwendet werden, sind herkömmliche Legierungen von Co, Fe und Ni, diese Legierungen haben jedoch nur eine relativ geringe Spin-Polarisation von etwa 40%. Vor kurzem wurden gewisse halbmetallische, ferromagnetische Heuslersche Legierungen mit nahezu 100% Spin-Polarisation vorgeschlagen. Eine solche Legierung ist die kürzlich berichtete Legierung Co2Cr0,6Fe0,4AL (T. Block, C. Felser und J. Windeln „Sein Polarized Tunneling at Room Temperature in a Huesler Compound – A non-oxide Material with a Large Negative Magnetoresistance Effect in Low magnetic Fields", vorgestellt bei „The 2002 IEEE International Magnetics Conference, 28. April bis 02. Mai, Amsterdam, Niederlande). Andere halbmetallische, ferromagnetische Heuslersche Legierungen sind NiMnSb und PtMnSb, die als „Spektralreflektions"-Schichten vorgeschlagen wurden, die in den ferromagnetischen Schichten in CIP-SV-Leseköpfen angeordnet sind, wie in der veröffentlichten Patentanmeldung US 2002/0012812 A1 beschrieben ist. In Bezug auf die halbmetallische, ferromagnetische Heuslersche Legierung NiMnSb wurde keine Austausch-Vorspannung beobachtet, wenn sie auf einer Schicht auf FeMn anti-ferromagnetischem Material abgeschieden wurde, wie von J. A. Caballero et all, „Magnetoresistance of NiMnSb-based multilayers and spin-valves", J. Vac. Sci. Technol. A16, 1801-1805 (1998) berichtet wurde. In einem auf den neuesten Stand gebrachten Artikel, der in dem Internet zur Verfügung gestellt wurde, soll die Austausch-Vorspannung gewisser Mehrfachschichten aus halbmetallischen ferromagnetischen Heuslerschen Legierungen ohne die Notwendigkeit für eine Austauschkopplung mit einer anti-ferromagnetischen Schicht beobachtet worden sein, wie durch K. Westerholt et al, „Exchange Bias in [Co2MnGe/Au]n, [Co2MnGe/Cr]n, and [Co2MnGe/Cu2MnAl]n-Multilayers" berichtet wird.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine magnetoresistive Vorrichtung mit einer Austausch gekoppelten Struktur bereitzustellen, die eine halbmetallische, ferromagnetische Heuslersche Legierung umfasst, insbesondere eine magnetoresistive Vorrichtung, die Austausch gekoppelte anti-ferromagnetische/ferromagnetische (AF/F)-Strukturen verwendet, beispielsweise Leseköpfe mit in der Ebene verlaufendem Strom (CIP-Leseköpfe = Current-in-the-plane readheads) und magnetische Tunnelübergänge und Leseköpfe mit einem Strom senkrecht zu der Ebene (CPP = current-perpendicularto-the-plane).
  • Diese Aufgabe wird durch die magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.
  • Die Erfindung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine magnetoresistive Vorrichtung mit einer Austausch gekoppelten anti-ferromagnetischen/ferromagnetischen (AF/F)-Struktur, die eine halbmetallische, ferromagnetische Heuslersche Legierung mit ihrer nahezu 100%-igen Spin-Polarisation als ferromagnetische (F) Schicht verwendet. Die Austausch gekoppelte Struktur umfasst eine ferromagnetische Zwischenschicht zwischen den F- und AF-Schichten, die es ermöglicht, dass die F-Schicht aus der halbmetallischen, ferromagnetischen Heuslerschen Legierung eine Austausch-Vorspannung zeigt. In einem Ausführungsbeispiel ist die halbmetallische, ferromagnetische Heuslersche Legierung Co2FexCr(1-x)Al, die ferromagnetische Zwischenschicht ist Co90Fe10, und die anti-ferromagnetische Schicht ist PtMn. Magnetoresistive Vorrichtungen, die die Austausch gekoppelte Struktur enthalten können, umfassen Leseköpfe mit in der Ebene verlaufendem Strom (CIP) und magnetische Tunnelübergänge und Leseköpfe mit senkrecht zur Ebene verlaufendem Strom (CPP). Die Austausch gekoppelte Struktur kann entweder unterhalb oder oberhalb der nicht-magnetischen Abstandsschicht in der magnetoresistiven Vorrichtung angeordnet sein.
  • Für ein besseres Verständnis der Natur und der Vorteile der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Figuren Bezug genommen werden.
  • 1 ist eine Schnittdarstellung eines integrierten Lese/Schreib-Kopfes nach dem Stand der Technik, der einen magnetoresistiven (MR) Lesekopfabschnitt und einen induktiven Schreibkopfabschnitt umfasst.
  • 2A ist eine Schnittdarstellung einer magnetoresistiven CPP-Vorrichtung in der Form eines MTJ-MR-Lesekopfes gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er aussieht, wenn er durch eine Ebene, deren Kante in der Linie 42 in 1 gezeigt ist, geschnitten und von der Plattenoberfläche aus betrachtet wird.
  • 2B ist eine Schnittdarstellung senkrecht zu der Darstellung von 2A, wobei die Sensoroberfläche der Vorrichtung rechts liegt.
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer kristallographischen Einheitszelle für eine Heuslersche Legierung.
  • 4 zeigt eine magnetische Hystereschleife für verschiedene Muster von Austausch gekoppelten Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer ferromagnetischen Zwischenschicht und für eine Struktur ohne eine ferromagnetische Zwischenschicht.
  • 5 zeigt die positiven (H+) und negativen (H-) Umkehrfelder der Austausch gekoppelten Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Funktion der Dicke der ferromagnetischen Zwischenschicht.
  • 6 zeigt die positiven (H+) und negativen (H-) Umkehrfelder für die Austausch gekoppelte Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung als Funktion der Schichtdicke der Co50Fe10Cr15Al25, halbmetallischen, ferromagnetischen Heuslerschen Legierung für eine Dicke von 6 Å der Co90Fe10 Zwischenschicht.
  • 7 zeigt die positiven (H+) und negativen (H-) Umkehrfelder der Austausch gekoppelten Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung als Funktion der Schichtdicke der Co50Fe10Cr15Al25, halbmetallischen, ferromagnetischen Heuslerschen Legierung für eine Dicke von 12 Å der Co90Fe10 Zwischenschicht.
  • Stand der Technik
  • 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines integrierten Schreib/Lese-Kopfes 25, der einen magnetoresistiven (MR) Lesekopfabschnitt und einen induktiven Schreibkopfabschnitt umfasst. Der Kopf 25 wird geläppt, um eine Sensoroberfläche des Kopfträgers, beispielsweise die Luftlageroberfläche (ABS = air-bearing surface) eines Kopfträgers vom Typ mit luftgelagertem Flug- oder Gleitkörper, auszubilden. Die Sensoroberfläche oder ABS ist von der Oberfläche der sich drehenden Platte in der Festplattenvorrichtung beabstandet. Der Lesekopf umfasst einen MR-Sensor 40, der zwischen ersten und zweiten Spalt- oder Trennschichten G1 und G2 angeordnet ist, die ihrerseits zwischen ersten und zweiten, magnetischen Abschirmungsschichten S1 und S2 angeordnet sind. Die elektrischen Leiter (nicht gezeigt), die aus dem MR-Sensor 40 herausführen, um einen Anschluss zu einer Sensorschaltung zu machen, sind in Kontakt mit dem MR-Snesor 40 und liegen zwischen dem MR-Sensor 40 und den Trennschichten G1, G2. Die Trennschichten G1, G2 isolieren somit elektrisch die elektrischen Leitungen von den Abschirmungen S1, S2. Der Schreibkopf umfasst eine Spulenschicht C und eine Isolierschicht 12, die zwischen Isolierschichten I1 und I3 angeordnet sind und die ihrerseits zwischen ersten und zweiten Polstücken P1 und P2 angeordnet sind. Eine Trennschicht G3 ist zwischen den ersten und zweiten Polstücken P1, P2 an ihren Polspitzen angrenzend an die ABS angeordnet, um einen Magnetspalt bereitzustellen. Während eines Schreibvorgangs wird der Signalstrom durch die Spulenschicht C geleitet, und ein Fluss wird in den ersten und zweiten Polschichten P1, P2 induziert, was bewirkt, dass ein Strom über die Polspitzen an der ABS verläuft. Dieser Fluss magnetisiert Bereiche der Datenspuren auf der rotierenden Platte während eines Schreibvorgangs. Während eines Lesevorgangs lösen die magnetisierten Bereiche der drehenden Platte einen Fluss in dem MR-Sensor des Lesekopfs aus, wodurch Widerstandsänderungen in dem MR-Sensor 40 verursacht werden. Diese Widerstandsänderungen werden dadurch erfasst, dass die Spannungsänderungen über dem MR-Sensor 40 gemessen werden. Die Spannungsänderungen werden durch die Elektronik der Festplattenvorrichtung verarbeitet und in Benutzerdaten umgesetzt. Der kombinierte Kopf 25, der in 1 gezeigt ist, ist ein „verschmolzener" Kopf, bei dem die zweite Abschirmungsschicht S2 des Lesekopfs als erstes Polstück P1 des Schreibkopfes verwendet wird. In einem Huckepack-Kopf (nicht gezeigt) sind die zweite Abschirmungsschicht S2 und das erste Polstück P1 separate Schichten. Der MR-Sensor 40 kann ein CIP-SV-GMR-Lesekopf, ein MTJ-Lesekopf oder ein CPP-SV-GMR-Lesekopf sein.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele
  • 2A ist eine Schnittdarstellung einer magnetoresistiven CPP-Vorrichtung in der Form eines MTJ-MR-Lesekopfs gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er aussieht, wenn er entlang einer Ebene geschnitten wird, deren Kante als Linie 42 in 1 gezeigt ist, und wenn er von der Plattenoberfläche aus betrachtet wird. Somit ist die Papierebene von 2A eine Ebene parallel zu der ABS und im Wesentlichen durch den aktiven Sensorbereich, d. h. den Tunnelübergang des MTJ-MR-Lesekopfs, um die Schichten sichtbar zu machen, die den Kopf bilden. 2B ist eine Schnittdarstellung senkrecht zu der Darstellung von 2A, wobei die Sensoroberfläche 200 oder die ABS rechts liegt. Bezug nehmend auf die 2A-2B umfasst der MTJ-MR-Lesekopf eine elektrisch leitfähige Abstandsschicht 102, die direkt auf der ersten magnetischen Abschirmung S1 ausgebildet ist, eine elektrisch leitfähige Abstandsschicht 104 unterhalb und in direktem Kontakt mit der zweiten magnetischen Abschirmung S2 und die MTJ 100, die als Stapel von Schichten zwischen den elektrischen Abstandsschichten 102, 104 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel dienen die magnetischen Abschirmungen S1, S2 sowohl als magnetische Abschirmungen als auch als elektrisch leitende Leitungen zur Verbindung der MTJ 100 mit der Sensorschaltung. Dies ist in 2A durch die Pfeile gezeigt, die die Richtung des Sensorstromflusses durch die erste Abschirmung S1, senkrecht durch die Abstandsschicht 102, die MTJ 100, die Abstandsschicht 104 und heraus aus der zweiten Abschirmung S2 zeigen.
  • Die MTJ 100 umfasst eine Austausch gekoppelte Struktur 110 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Struktur 110 umfasst eine ferromagnetische Schicht 118, deren magnetisches Moment durch Austauschvorspannung an die anti-ferromagnetische Schicht 112 durch die ferromagnetische Zwischenschicht 116 angepinned ist. Die ferromagnetische Schicht 118 wird als feste oder gepinnte Schicht bezeichnet, weil ihr magnetisches Moment oder ihre Magnetisierungsrichtung (Pfeil 119) an einer Drehung in Anwesenheit von angelegten magnetischen Feldern in dem gewünschten, interessierenden Bereich gehindert wird. Die MTJ 100 umfasst auch eine isolierende Tunnelsperrschicht 120, die typischerweise aus Aluminium gebildet ist, auf der gepinnten, ferromagnetischen Schicht 112 und die obere, freie, ferromagnetische Schicht 132 auf der Sperrschicht 120. Eine Deckschicht 134 ist auf der Oberseite der freien, ferromagnetischen Schicht 132 angeordnet. Die freie oder ferromagnetische Sensorschicht 132 ist nicht mit einer anti-ferromagnetischen Schicht Austausch gekoppelt, und ihre Magnetisierungsrichtung (Pfeil 133) kann sich daher frei in Anwesenheit angelegter, magnetischer Felder in dem interessierenden Bereich drehen. Die ferromagnetische Sensorschicht 132 wird so hergestellt, dass ihr magnetisches Moment oder ihre Magnetisierungsrichtung (Pfeil 133) im Allgemeinen parallel zu der ABS (die ABS ist eine Ebene parallel zur Papierebene in 2A und ist als 200 in 2B gezeigt) und im Allgemeinen senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der gepinnten, ferromagnetischen Schicht 118 bei Fehlen eines angelegten Magnetfelds sind. Die Magnetisierungsrichtung der gepinnten, ferromagnetischen Schicht 118 ist im Allgemeinen senkrecht zu der ABS orientiert, d. h. aus der Papierebene in 2A heraus oder in diese hinein (wie durch die Pfeilspur 119 gezeigt ist).
  • Ein Sensorstrom I wird von dem elektrisch leitenden Material, das die erste Abschirmung S1 bildet, zu der ersten Abstandsschicht 102, senkrecht durch die Austausch gekoppelte Struktur 110, die Tunnelsperrschicht 120 und die ferromagnetische Sensorschicht 132 und dann zu der zweiten Abstandsschicht 104 und durch die zweite Abschirmung S2 heraus geführt. In einer magnetoresistiven MTJ-Vorrichtung ist die Menge an Tunnelstrom durch die Tunnelsperrschicht 120 eine Funktion der relativen Orientierungen der Magnetisierungen der gepinnten und freien elektromagnetischen Schichten 118, 132, die nahe bei und in Kontakt mit der Tunnelsperrschicht 120 sind. Das Magnetfeld von den aufgezeichneten Daten bewirkt, dass die Magnetisierungsrichtung der freien, ferromagnetischen Schicht 132 von der Richtung 133 weggedreht wird, d. h. in die Papierebene von 2A hinein oder aus dieser heraus. Die ändert die relative Orientierung der magnetischen Momente der ferromagnetischen Schichten 118, 132 und damit die Größe des Tunnelstroms, was als eine Änderung in dem elektrischen Widerstand der MTJ 100 wiedergegeben wird. Diese Änderung in dem Widerstand wird durch die Elektronik der Festplattenvorrichtung erfasst und in Daten verarbeitet, die von der Platte abgelesen wurden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die gepinnte, ferromagnetische Schicht 118 aus einer halbmetallischen Heuslerschen Legierung mit nahezu 100% Spin-Polarisation gebildet, und die Zwischenschicht 116 ist eine ferromagnetische Schicht in Kontakt mit dem Heuslerschen Legierungsmaterial und der darunter liegenden, anti-ferromagnetischen Schicht 112. Die anti-ferromagnetische Schicht 112 kann ein beliebiges anti-ferromagnetisches Material, beispielsweise PtMn, PdPtMn, RuMn, NiMn, IrMn, IrMnCr, FeMn, NiO oder CoO sein, und die ferromagnetische Zwischenschicht 116 kann eine beliebige, ferromagnetische Legierung von einem oder mehreren von Co, Ni und Fe sein.
  • Die Austausch gekoppelte Struktur 110 ergab sich aus der Entdeckung, dass die neuerdings vorgestellte, halbmetallische, ferromagnetische Heuslersche Legierung Co2Cr0,6Fe0,4Al nicht Austausch vorgespannt wird, wenn sie direkt auf einer Schicht aus anti-ferromagnetischem PtMn-Material abgeschieden wird. Somit war es vor der vorliegenden Erfindung nicht möglich, eine herkömmliche AF/F Austausch gekoppelte Vorrichtung mit einer halbmetallischen, ferromagnetischen Heuslerschen Legierung als F-Schicht auszubilden.
  • Heuslersche Legierungen haben die chemischen Formeln X2YZ und haben eine kubische L21 Kristallstruktur. Die L21 Kristallstruktur kann als vier ineinander greifende, kubische, dicht gepackte Strukturen beschrieben werden, die wie folgt aufgebaut sind: Das Z-Atom bildet die erste, kubische, geschlossen gepackte Struktur, die Y-Atome besetzen die oktaedrischen Seiten – die Mitte der Würfelkanten, die durch die Z-Atome definiert sind, und die X-Atome besetzen die tetraedrischen Seiten – die Mitten der Würfel, die durch vier Y- und vier Z-Atome gebildet werden. 3 zeigt eine kristallographische Einheitszelle einer Heuslerschen Legierung.
  • Die halbmetallischen, ferromagnetischen, Heuslerschen Legierungen, die aus Bandstrukturberechnungen bekannt sind, sind PtMnSb und NiMnSb (beide sind sog. halbe Heuslersche Legierungen, weil eines der X-Untergitter leer ist) und Co2MnSi, Mn2VAl, Fe2VAl, Co2FeSi, Co2MnAl und Co2MnGe. Co2CrAl ist ebenfalls ein halbmetallischer Ferromanget, da seine elektronischen Dichtezustände an dem Fermi-Niveau für einen Spin-Kanal, beispielsweise Kanal 1, endlich ist, während es für den anderen Spin-Kanal, beispielsweise Kanal 2, gleich Null ist. Bei CO2CrAl stellt X das Co, Y das Cr und Z das Al dar. Es ist möglich, eine van-Hove-Singularität in einem Spin-Kanal 1 dadurch zu erhalten, dass das CO2CrAl mit genügend Elektronen dotiert wird, so dass die Fermi-Energie auf einen Scheitelpunkt oder eine Spitze in der Dichte der Zustände in dem Spin-Kanal 1 verschoben wird, während eine Null-Dichte von Zuständen in dem Spin-Kanal 2 beibehalten wird, so dass die Legierung halbmetallisch bleibt. Obwohl dies nicht erforderlich ist, kann die Verwendung eines halbmetallischen Ferromagneten, der eine van-Hove-Singularität zeigt, vorteilhaft sein, da es in einigen kolossal magnetoresistiven Materialien vorhanden ist, die große Magnetowiderstandswerte und eine Spin-polarisierte Tunnelung zeigen.
  • Vor kurzem wurde die Heuslersche Legierung Co2Fe0,6Cr0,4Al als halbmetallischer Ferromagnet mit einer van-Hove-Singularität gefordert, und Experimente an Musterstücken zeigten überraschende Beweise für eine hohe Spin-Polarisation. In Co2FexCr(1-x)Al ist eine substitutionelle Unordnung unter den Fe- und Cr-Atomen an den Y-Stellen vorhanden, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeiten für ein Fe- oder Cr-Atom an der Stelle Y bei x beziehungsweise 1-x sind. Um festzustellen, ob dieses Material bei magnetoresistiven Vorrichtungen anzuwenden wäre, wurden dünne Schichten aus Co50Fe10Cr15Al25 (wobei die tief gestellten Zahlen die ungefähren Atomprozente darstellen, was daher Co2Fe0,6Cr0,4Al entspricht) durch Sputter-Abscheidung hergestellt. Nach der Temperung bei 250°C während vier Stunden zeigten diese Muster eine Magnetisierung nahe bei 800 emu/cm3 bei Zimmertemperatur und eine Curie-Temperatur nahe bei 350°C, wie es bei Arbeiten an groben Körpern gefordert wird, und sie waren magnetisch sehr weich (Koerzivität Hc typischerweise weniger als 10 Oe), was sie für Anwendungen nützlich macht. Wenn die Co50Fe10Cr15Al25-Schichten auf die PtMn abgeschieden wurde, wurde keine Austauschvorspannung beobachtet. Auf ähnliche Weise wurde keine Austauschvorspannung für NiMnSb, das auf FeMn abgeschieden wurde, beobachtet (J. A. Caballero et al., „Magnetoresistance of NiMnSb-based multilayers and spin-valves", J. Vac. Sci. Technol. A16, 1801-1805 (1998)).
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dass halbmetallische, ferromagnetische, Heuslersche Legierungen als gepinnte Schichten in Austausch gekoppelten Strukturen funktionieren können, indem eine ferromagnetische Zwischenschicht 116 zwischen der anti-ferromagnetischen Schicht und der halbmetallischen, ferromagnetischen, Heuslerschen Legierungsschicht eingefügt wird. In einem Ausführungsbeispiel wurde eine dünne Co90Fe10-Schicht zwischen einer anti-ferromagnetischen PtMn-Schicht und einer dünnen Co2Fe0,6Cr0,4Al-Schicht ausgebildet. Verschiedene Muster wurden hergestellt und mit einem Muster verglichen, das keine ferromagnetische Zwischenschicht hat. Die allgemeine Struktur der Muster war: Ta(50Å)/PtMn(200 Å)/CoFe(t)/Co50Fe10Cr15Al25(45 Å)/Cu(5 Å)/Ta(100 Å)
  • Die Kupferschicht wurde zwischen der Co50Fe10Cr15Al25-Schicht und der Ta-Deckschicht eingefügt, um eine Ta-Diffusion in die Co50Fe10Cr15Al25-Schicht zu verhindern. Alle Muster wurden bei 250°C in einem äußeren Feld von 1 Tesla während vier Stunden getempert.
  • Die magnetischen Hystereseschleifen für verschiedene Muster sind in 4 gezeigt. Die Schleife A gilt für eine Struktur ohne eine ferromagnetische Zwischenschicht und zeigt keine Austauschvorspannung. Die Schleife B ist für eine Struktur mit einer 6 Å dicken Co90Fe10-Zwischenschicht, und die Schleife C ist für eine Struktur mit einer 12 Å dicken Co90Fe10-Zwischenschicht.
  • Die Wirkung des Einsetzens einer Zwischenschicht aus einer Co90Fe10-Schicht ist in 5 als eine Funktion der Dicke der ferromagnetischen Zwischenschicht für ein Muster aus Ta(50 Å)/PtMn(200 Å)/CoFe(t)/CoFe10Cr15Al20(20 Å)/Cu(5 Å)/Ta(100 Å). H+ und H- bezeichnen jeweils positive und negative magnetische Umkehrfelder (magnetische Felder, die angelegt werden müssen, um eine Magnetisierung von Null zu erhalten) der Austausch gekoppelten Struktur. Mit steigender Co90Fe10-Dicke wird das Pinning-Feld, welches (H++H-)/2 beträgt, anfänglich größer, hat einen Scheitelpunkt bei etwa 9 Å und fällt dann ab, während die Koerzivität, die (H+-H-)/2 beträgt, kontinuierlich ansteigt.
  • Um zu zeigen, dass das Co50Fe10Cr15Al25 ferromagnetisch an die Co90Fe10 ankoppelt statt eine tote Schicht zu sein, wurde H+ und H- für die Austausch gekoppelte Struktur als eine Funktion der Dicke der Co50Fe10Cr15Al25-Schicht für zwei unterschiedliche Dicken der Co90Fe10-Schicht gemessen (6 und 7). In beiden Figuren fällt das Pinning-Feld mit der Dicke der Co50Fe10Cr15Al25-Schicht wie erwartet ab.
  • Die oben gezeigten und beschriebenen Daten sind für eine Austausch gekoppelte Struktur mit einer Dünnschicht-Zusammensetzung von Co2Fe0,6Cr0,4Al, weil Bandstrukturberechnungen von Materialstücken gezeigt haben, dass die halbmetallische, ferromagnetische Eigenschaft dadurch zu erreichen ist, dass etwa 40% der Cr-Atome durch Fe ersetzt werden, wie in dem oben erwähnten Artikel von T. Block et al. berichtet wird. Jedoch sind immer Spannungen und Fehlstellen in den Dünnschichten vorhanden, und diese können die Bandstruktur eines Materials signifikant verändern. Daher wird ein Bereich von Zusammensetzungen bevorzugt: Co2CrxFe1-xAl mit 0 < x < 1. Es ist zu erwarten, dass dieser gesamte Zusammensetzungsbereich ein halbmetallischer Ferromagnet ist, und dass jedoch gewisse Zusammensetzung, bei der x näherungsweise gleich 0,6 ist, ebenfalls eine van-Hove-Singularität in dem Spin-Kanal 1 zeigt.
  • Die Austausch gekoppelte Struktur 110 ist in den 2A-2B in einem Ausführungsbeispiel eines MR-Lesekopfs einer magnetoresistiven MTJ-Vorrichtung gezeigt. Die Austausch gekoppelte Struktur ist jedoch ebenfalls voll auf eine MTJ-Speicherzelle anwendbar. In solch einer Anwendung wäre die Struktur ähnlich wie die, die in 2A gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die Schichten 102, 104 als elektrische Leitungen funktionieren würden, die mit Bit- und Wort-Leitungen verbunden sind, dass es dann keine Abschirmungen S1, S2 gäbe, und dass das magnetische Moment 119 der gepinnten, ferromagnetischen Schicht 118 so orientiert wäre, dass es entweder parallel oder antiparallel zu dem magnetischen Moment der freien ferromagnetischen Schicht 132 in Abwesenheit eines angelegten Magnetfeldes wäre. Zusätzlich zu seiner Anwendung bei magnetoresistiven CPP-Vorrichtungen des MTJ-Typs ist die Austausch gekoppelte Struktur 110 ebenfalls voll anwendbar auf einen CPP-SV-GMR-Lesekopf. In solch einer Anwendung wäre die Struktur ähnlich zu der, die in den 2A-2B gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass eine nicht-magnetische Abstandsschicht (Tunnelsperrschicht 120) aus einem elektrisch leitenden Material, typischerweise Kupfer, ausgebildet würde.
  • Die Austausch gekoppelte Struktur ist ebenfalls voll anwendbar für die Verwendung in magnetoresistiven CIP-Vorrichtungen, beispielsweise CIP-SV-GMR-Leseköpfen. In solch einer Anwendung wäre die Struktur ähnlich zu der, die in den 2A-2B gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die Schichten 102, 104 als Isoliermaterial funktionieren würden, um den Lesekopf von den Abschirmungen S1, S2 elektrisch zu isolieren, dass die nicht-magnetische Abstandsschicht 120 aus einem elektrisch leitenden Material, typischerweise Kupfer, hergestellt würde, und dass die elektrischen Leitungen auf den Seiten der Struktur, die in 2A gezeigt ist, angeordnet würden, um einen Sensorstrom in der Ebene der ferromagnetischen Schichten 118, 132 bereitzustellen.
  • In allen Ausführungsbeispielen der Austausch gekoppelten AF/F-Struktur kann die gepinnte F-Schicht eine im Grunde zweischichtige Struktur sein, die die ferromagnetische Zwischenschicht und eine Schicht aus halbmetallischer Heuslerschen Legierung (wie oben beschrieben wurde) oder eine anti-ferromagnetische gepinnte (AP)-Struktur aufweisen. In einer AP-Struktur umfasst die gepinnte F-Schicht zwei ferromagnetische Schichten, die anti-ferromagnetisch durch eine Zwischen-Kopplungsschicht aus Metall, beispielsweise Ru, Ir, oder Rh, gekoppelt sind. Die ferromagnetische Schicht, die am nächsten bei der AF-Schicht liegt, ist mit der AF-Schicht Austausch gekoppelt und umfasst die oben beschriebene zweischichtige Struktur der ferromagnetischen Zwischenschicht (angrenzend an die AF-Schicht) und die Schicht aus halbmetallischer Heuslerschen Legierung (angrenzend an die Metallkopplungsschicht). Das US-Patent 5,465,185 von IBM beschreibt die Austausch gekoppelte AP-Struktur.
  • In allen oben beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispielen liegt die Austausch gekoppelte Struktur 110 an dem Boden der magnetoresistiven Vorrichtung. Es ist jedoch wohlbekannt, dass die Austausch gekoppelte Struktur auch auf der Oberseite der Vorrichtung angeordnet sein kann. Beispielsweise unter Bezugnahme auf 2A könnte die freie ferromagnetische Schicht 132 auf der Schicht 120, die Schicht 120 auf der freien Schicht 132, die gepinnte ferromagnetische Schicht 118 auf der Schicht 120, die ferromagnetische Zwischenschicht 116 auf der gepinnten Schicht 118 und die anti-ferromagnetische Schicht 112 auf der Oberseite der ferromagnetischen Zwischenschicht 116 angeordnet sein.

Claims (12)

  1. Magnetoresistive Vorrichtung mit einer Austausch gekoppelten Struktur umfassend: ein Substrat; und eine Austausch gekoppelte Struktur auf dem Substrat, wobei das Substrat aufweist: eine Schicht aus anti-ferromagnetischem Material; eine Schicht aus einem halbmetallischen, ferromagnetischen Heuslerschen Legierung, und eine Schicht aus ferromagnetischem Material zwischen und in Kontakt mit dem anti-ferromagnetischen Material und der Legierung.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein magnetoresistiver Sensor mit senkrecht zu der Ebene orientiertem Strom oder ein magnetoresisitiver Sensor mit einem in der Ebene orientierten Strom oder ein magnetischer Aufzeichnungs-Lesekopf oder eine magnetische Tunnelübergangs-Vorrichtung ist, wobei die magnetische Tunnelübergangs-Vorrichtung vorzugsweise eine Speicherzelle oder ein magnetischer Aufzeichnungs-Lesekopf ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin eine ferromagnetische Schicht auf dem Substrat vorgesehen ist, deren magnetisches Moment in Anwesenheit eines angelegten, magnetischen Feldes im wesentlichen frei drehen kann; wobei das magnetische Moment der Schicht aus ferromagnetischer Legierung der Austausch gekoppelten Struktur dadurch fixiert ist, dass es mit der anti-ferromagnetischen Schicht Austausch vorgespannt ist; und wobei eine nicht-magnetische Abstandsschicht zwischen und in Kontakt mit der freien ferromagnetischen Schicht und der ferromagnetischen Legierungsschicht vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die Austausch gekoppelte Struktur zwischen dem Substrat und der Abstandsschicht angeordnet ist, und wobei die ferromagnetische Schicht auf der Oberseite der Abstandsschicht liegt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die freie ferromagnetische Schicht zwischen dem Sub strat und der Abstandsschicht liegt und die Austausch gekoppelte Struktur auf der Oberseite der Abstandsschicht liegt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die Vorrichtung eine magnetische Tunnelübergangs-Vorrichtung ist, und wobei die Abstandsschicht elektrisch isolierend ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin die magnetische Tunnelübergangs-Vorrichtung eine Speicherzelle oder ein magnetischer Aufzeichnungs-Lesekopf ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die Abstandsschicht elektrisch leitend ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die Vorrichtung ein magnetischer Spinventil-Aufzeichnungslesekopf mit in der Ebene orientiertem Strom oder ein magnetischer Spinventil-Aufzeichnungslesekopf mit senkrecht zur Ebene orientiertem Strom ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, worin das anti-ferromagnetische Material ein Material ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PtMn, PdPtMn, RuMn, NiMn, IrMn, IrMnCr, FeMn, NiO und CoO.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, worin das ferromagnetische Material eine Legierung von einem oder mehreren von Co, Ni und Fe ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Legierung ein Material ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus NiMnSb, PtMnSb, Co2MnSi, Mn2VAl, Fe2VAl, Co2FeSi, Co2MnAl, Co2MnGe, und Co2FexCr(1-x)Al, wobei x zwischen 0 und 1 vorzugsweise bei etwa 0,6 ist.
DE602004005905T 2003-02-24 2004-02-10 Magnetoresistive Vorrichtung mit austauschgekoppelte Struktur mit halbmetallischer ferromagnetischer Heuslerschen Legierung in der Pinning-Schicht Expired - Fee Related DE602004005905T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US374819 2003-02-24
US10/374,819 US6977801B2 (en) 2003-02-24 2003-02-24 Magnetoresistive device with exchange-coupled structure having half-metallic ferromagnetic Heusler alloy in the pinned layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004005905D1 DE602004005905D1 (de) 2007-05-31
DE602004005905T2 true DE602004005905T2 (de) 2008-01-17

Family

ID=32736490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE602004005905T Expired - Fee Related DE602004005905T2 (de) 2003-02-24 2004-02-10 Magnetoresistive Vorrichtung mit austauschgekoppelte Struktur mit halbmetallischer ferromagnetischer Heuslerschen Legierung in der Pinning-Schicht

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6977801B2 (de)
EP (1) EP1450177B1 (de)
JP (1) JP2004260149A (de)
CN (1) CN100423313C (de)
DE (1) DE602004005905T2 (de)
SG (1) SG115622A1 (de)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10331580A1 (de) * 2003-07-11 2005-01-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Detektion der Drehzahl und/oder der Position eines rotierenden Bauteils
JP2005228998A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Japan Science & Technology Agency 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス
CN100429721C (zh) * 2004-04-01 2008-10-29 中国科学院物理研究所 一种基于垂直电流写入的磁随机存取存储器及其控制方法
JP2007531181A (ja) * 2004-04-02 2007-11-01 Ｔｄｋ株式会社 膜面垂直通電方式スピンバルブ磁気抵抗センサ
US7593196B2 (en) * 2004-04-30 2009-09-22 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus for providing a magnetic read sensor having a thin pinning layer and improved magnetoresistive coefficient ΔR/R
US7872837B2 (en) 2004-04-30 2011-01-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus for providing a magnetic read sensor having a thin pinning layer and improved magnetoreistive coefficient
US7692893B2 (en) * 2004-06-30 2010-04-06 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Side-by-side magnetic head configuration with flared pole tip layer and read sensor sharing same plane
US7446982B2 (en) * 2004-07-01 2008-11-04 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Pinning structure with trilayer pinned layer
US7466525B2 (en) * 2004-09-03 2008-12-16 Tdk Corporation Magnetic sensing element including laminated film composed of half-metal and NiFe alloy as free layer
JP4541861B2 (ja) * 2004-12-09 2010-09-08 株式会社アルバック ホイスラー合金膜の成膜方法
US7554775B2 (en) * 2005-02-28 2009-06-30 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. GMR sensors with strongly pinning and pinned layers
JP2006253451A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Alps Electric Co Ltd 磁気検出素子
JP2006351919A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Alps Electric Co Ltd 磁気検出素子
US7443637B2 (en) * 2005-07-11 2008-10-28 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Giant magnetoresistance sensor with side longitudinal bias stacks and method for forming same
US7558028B2 (en) * 2005-11-16 2009-07-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic head with improved CPP sensor using Heusler alloys
JP2007150183A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Tdk Corp 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、および前記磁気抵抗効果素子の製造方法
JP4260182B2 (ja) * 2006-02-06 2009-04-30 Ｔｄｋ株式会社 磁気抵抗効果素子および薄膜磁気ヘッド
US7599153B2 (en) * 2006-02-27 2009-10-06 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus providing a stabilized top shield in read head for magnetic recording
US20070211392A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Zeltser Alexander M Spin valve with Ir-Mn-Cr pinning layer and seed layer including Pt-Mn
US7697244B2 (en) * 2006-06-12 2010-04-13 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic head with stabilized ferromagnetic shield
US7672088B2 (en) * 2006-06-21 2010-03-02 Headway Technologies, Inc. Heusler alloy with insertion layer to reduce the ordering temperature for CPP, TMR, MRAM, and other spintronics applications
US20070297220A1 (en) 2006-06-22 2007-12-27 Masatoshi Yoshikawa Magnetoresistive element and magnetic memory
US7672089B2 (en) * 2006-12-15 2010-03-02 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current-perpendicular-to-plane sensor with dual keeper layers
US20080173543A1 (en) * 2007-01-19 2008-07-24 Heraeus Inc. Low oxygen content, crack-free heusler and heusler-like alloys & deposition sources & methods of making same
JP4384196B2 (ja) 2007-03-26 2009-12-16 株式会社東芝 スピンｆｅｔ、磁気抵抗効果素子及びスピンメモリ
US7957106B2 (en) * 2007-04-30 2011-06-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Chemically disordered material used to form a free layer or a pinned layer of a magnetoresistance (MR) read element
US20100091564A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Seagate Technology Llc Magnetic stack having reduced switching current
US8217478B2 (en) * 2008-10-10 2012-07-10 Seagate Technology Llc Magnetic stack with oxide to reduce switching current
US20100103565A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Seagate Technology Llc St-ram employing heusler alloys
JP2010219177A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Nec Corp 磁気トンネル接合素子、磁気ランダムアクセスメモリ
JP2011066334A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Osaka Univ ハーフメタリック反強磁性体
CN102074329B (zh) * 2009-11-23 2012-04-18 中国科学院物理研究所 一种磁性多层膜及其磁逻辑元件和磁性随机存取存储器
WO2013095336A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Intel Corporation Spin transfer torque memory (sttm) device with half-metal and method to write and read the device
US8981505B2 (en) 2013-01-11 2015-03-17 Headway Technologies, Inc. Mg discontinuous insertion layer for improving MTJ shunt
JP6135018B2 (ja) * 2014-03-13 2017-05-31 株式会社東芝 磁気抵抗素子および磁気メモリ
US9406365B1 (en) 2015-01-26 2016-08-02 International Business Machines Corporation Underlayers for textured films of Heusler compounds
KR101683440B1 (ko) * 2015-05-13 2016-12-07 고려대학교 산학협력단 자기 메모리 소자
CN105609630A (zh) * 2016-02-01 2016-05-25 唐山市众基钢结构有限公司 一种铁磁-反铁磁薄膜异质结构、制备方法及磁存储设备
US9508367B1 (en) 2016-02-03 2016-11-29 International Business Machines Corporation Tunnel magnetoresistive sensor having conductive ceramic layers
CN107511478B (zh) * 2017-06-22 2019-07-23 中国科学院金属研究所 石墨包裹哈斯勒(Heusler)及氮掺杂的合金化合物Fe3Si纳米胶囊
US10325639B2 (en) 2017-11-20 2019-06-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Initialization process for magnetic random access memory (MRAM) production
US10522745B2 (en) 2017-12-14 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Low resistance MgO capping layer for perpendicularly magnetized magnetic tunnel junctions
CN108117390B (zh) * 2017-12-29 2020-11-03 江西理工大学 具有交换偏置反转的稀土氧化物陶瓷材料及其制备方法
US10522746B1 (en) 2018-08-07 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual magnetic tunnel junction devices for magnetic random access memory (MRAM)
US10797225B2 (en) 2018-09-18 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual magnetic tunnel junction (DMTJ) stack design
US10916581B2 (en) 2019-02-04 2021-02-09 International Business Machines Corporation Multilayered magnetic free layer structure containing an ordered magnetic alloy first magnetic free layer for spin-transfer torque (STT) MRAM
US11309115B2 (en) * 2019-02-05 2022-04-19 Tdk Corporation Magnetoresistance effect element
KR102632986B1 (ko) 2019-10-01 2024-02-05 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치
CN114664330A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 西部数据技术公司 具有与屏蔽件解耦的磁性籽层的双自由层读取器头
US20230014296A1 (en) * 2021-07-14 2023-01-19 Honeywell International Inc. Magnetic shielding for magnetic devices

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465185A (en) 1993-10-15 1995-11-07 International Business Machines Corporation Magnetoresistive spin valve sensor with improved pinned ferromagnetic layer and magnetic recording system using the sensor
JPH07147437A (ja) * 1993-11-24 1995-06-06 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子
SG46731A1 (en) * 1995-06-30 1998-02-20 Ibm Spin valve magnetoresistive sensor with antiparallel pinned layer and improved exchange bias layer and magnetic recording system using the senor
US5701222A (en) * 1995-09-11 1997-12-23 International Business Machines Corporation Spin valve sensor with antiparallel magnetization of pinned layers
US5793279A (en) * 1996-08-26 1998-08-11 Read-Rite Corporation Methods and compositions for optimizing interfacial properties of magnetoresistive sensors
US6328822B1 (en) * 1998-06-26 2001-12-11 Kiyohito Ishida Functionally graded alloy, use thereof and method for producing same
US6201672B1 (en) * 1999-04-26 2001-03-13 International Business Machines Corporation Spin valve sensor having improved interface between pinning layer and pinned layer structure
WO2000074097A1 (de) * 1999-06-01 2000-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Schalteinrichtung mit thermisch gesteuertem elektromagnetischem auslöser und auslöser
JP2001358380A (ja) 2000-06-13 2001-12-26 Alps Electric Co Ltd スピンバルブ型薄膜磁気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド
JP2003031867A (ja) * 2001-07-17 2003-01-31 Hitachi Ltd 酸化物磁性層と金属磁性膜を積層した磁気抵抗効果素子
US7023670B2 (en) * 2001-11-19 2006-04-04 Alps Electric Co., Ltd. Magnetic sensing element with in-stack biasing using ferromagnetic sublayers
JP3607678B2 (ja) * 2002-01-24 2005-01-05 アルプス電気株式会社 磁気検出素子
JP4061590B2 (ja) * 2002-12-26 2008-03-19 独立行政法人科学技術振興機構 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス
JP2004214251A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果素子、及びそれを備える磁気ヘッド並びに磁気記録再生装置
US6829161B2 (en) * 2003-01-10 2004-12-07 Grandis, Inc. Magnetostatically coupled magnetic elements utilizing spin transfer and an MRAM device using the magnetic element

Also Published As

Publication number Publication date
DE602004005905D1 (de) 2007-05-31
US6977801B2 (en) 2005-12-20
EP1450177A3 (de) 2006-05-03
EP1450177B1 (de) 2007-04-18
EP1450177A2 (de) 2004-08-25
US20040165320A1 (en) 2004-08-26
CN1525582A (zh) 2004-09-01
CN100423313C (zh) 2008-10-01
SG115622A1 (en) 2005-10-28
JP2004260149A (ja) 2004-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004005905T2 (de) Magnetoresistive Vorrichtung mit austauschgekoppelte Struktur mit halbmetallischer ferromagnetischer Heuslerschen Legierung in der Pinning-Schicht
DE69533636T2 (de) Magnetowiderstandseffektvorrichtung und hiermit versehener Magnetkopf, Speicher- und Verstärkungsanordnung
DE69738561T2 (de) Dünnfilm-Magnetkopf
DE69826090T2 (de) Magnetische Tunnelübergangseinrichtung mit verbesserten ferromagnetischen Schichten
DE60200949T2 (de) Magnetoresistives element und dieses verwendender magnetoresistiver lesekopf, magnetisches aufnahmegerät und magnetoresistiver speicher
DE60312713T2 (de) Amorphe legierungen für magneteinrichtungen
DE60300157T2 (de) Magnetische Speichereinheit und magnetische Speichermatrix
DE60037784T2 (de) Magnetoresistives Element und magnetische Speicheranordnung
DE19528245B4 (de) Magneto-Widerstandskopf und dessen Verwendung in einer Magnetaufzeichnungsvorrichtung
EP0780912B1 (de) Magnetoresistives Element, magnetoresistiver Kopf und magnetoresistiver Speicher
DE69233139T2 (de) Magnetowiderstandseffekt-Element und Magnetowiderstandseffekt-Fühler
US7675129B2 (en) Spin injection device, magnetic device using the same, magnetic thin film used in the same
DE69820524T2 (de) Magnetisches Element und Magnetkopf oder Speicherelement die dieses Element verwenden
US7199984B2 (en) Current-perpendicular-to-plane magnetoresistive sensor with free layer stabilized by in-stack orthogonal magnetic coupling
DE69923244T2 (de) Magnetoresistiven Speicheranordnungen
US7132175B2 (en) GMR magnetic detecting element comprising current limiting layer provided in free magnetic layer and method of manufacturing the detecting element
US6775109B2 (en) Magnetoresistive sensor with magnetostatic coupling of magnetic regions
US8385026B2 (en) Tunneling magnetoresistive (TMR) read head with low magnetic noise
DE19811857A1 (de) Magnetoresistiver Kopf
DE102013017836A1 (de) Current-Perpendicular-to-the-Plane-(CPP)-Magnetowiderstands-(MR)-Sensor mit austauschgekoppelter Seitenabschirmungsstruktur
DE102016005190A1 (de) Magnetische Tunnelwiderstandsvorrichtung (TMR) mit Magnesiumoxid-Tunnelsperrschicht und freier Schicht mit Einfügungsschicht
US8154829B2 (en) Tunneling magnetoresistive (TMR) device with improved ferromagnetic underlayer for MgO tunneling barrier layer
DE2827429A1 (de) Magnetische duennfilmstruktur mit ferro- und antiferromagnetischem austausch- vorspannungsfilm
DE19936378B4 (de) Magnetowiderstands-Dünnschichtelement vom Spin-Valve-Typ
DE10140043B4 (de) Schichtensystem mit erhöhtem magnetoresistiven Effekt sowie Verwendung desselben

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HITACHI GLOBAL STORAGE TECHNOLOGIES NETHERLAND, NL

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HITACHI GLOBAL STORAGE TECHNOLOGIES B.V., AMST, NL

8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: PUSCHMANN & BORCHERT, 82041 OBERHACHING

8339 Ceased/non-payment of the annual fee