JP2846472B2 - 合成反強磁性磁石を備えた磁気抵抗センサ及びその製造方法 - Google Patents
合成反強磁性磁石を備えた磁気抵抗センサ及びその製造方法Info
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Description
る。
うな強磁性遷移金属やこれらの金属の合金においては電
気抵抗はこの材料を貫通する磁場の大きさ及び方向に依
存する。この効果は異方性磁気抵抗(AMR)或いは異方
性磁気低抗効果と呼ばれる。この効果は物理的にはスピ
ンの異なる電子、即ちそれぞれD軌道の多数電子及び少
数電子と称される電子の異なる散乱断面積に基づく。磁
気抵抗センサには一般にこのような磁気抵抗材料からな
る薄い層であって、その層面において磁化されたものが
使用される。電流方向に関して磁化を回転するときの抵
抗変化は正常の等方性抵抗の数%である。
1つの積層体に構成し、その磁化面がそれぞれの層面に
あるようにした多層構成は公知である。その場合それぞ
れの層厚は伝導電子の平均自由行路よりずっと小さく選
ばれている。このような層構成においては個々の層にお
ける異方性磁気抵抗効果の他に、特に合金における層の
体積において及び強磁性層と中間層との間の境界面にお
いて多数及び少数の伝導電子の異なる強さの散乱に基づ
く、いわゆる巨大磁気抵抗効果或いは巨大磁気抵抗(巨
大MR)が生ずる。この巨大MRは等方性効果であり、異方
性MRよりはるかに大きく、正常の等方性抵抗の70%にま
でなる。
タイプが公知である。第一のタイプにおいては強磁性層
は中間層として互いに反強磁性に結合され、2つの互い
に隣接する強磁性層の層面における磁化は外部磁場がな
いとき互いに反平行している。このタイプの1つの例は
Feからなる強磁性層とCrからなる反強磁性中間層とを備
えた鉄・クロム・超格子(Fe−Cr−超格子)である。こ
の場合外部磁場によって隣接の強磁性層の磁化方向は反
強磁性の結合力に抗して回転され平行になる。磁場によ
るこの磁化の方向転換は磁場の大きさの基準である巨大
MRを恒常的に減少させる結果となる。飽和磁場強度HSに
おいては巨大MRの変化は起こらない。なぜならその場合
全ての磁化は互いに平行に向いているからである。巨体
MRはその場合磁場の強さの大きさにのみ関係する(「フ
ィジカル・レヴィユー・レターズ」61巻、21号、1988年
11月21日、2472−2475頁参照)。
ものについて境界面において散乱したスピンアップを持
つ電子及びスピンダウンを持つ電子に対する電流及び透
過係数と隣接した強磁性層の磁化方向の間の角度との関
係を明らかにする理論的な計算を行ったところ、この計
算から巨大MRは2つの磁化の間の角度が0゜から180゜
まで増大する間に連続的に増加し、180゜の角度で極大
であることが判明した(「フィジカル・レヴィユー・レ
ターズ」63巻、6号、1989年8月、664−667頁参照)。
性層は平均して互いに平行に層面において磁化され、金
属からなる反磁性或いは常磁性の中間層によって互いに
隔てられる。中間層の厚さは強磁性層の磁化の間の磁気
交換相互作用ができるだけ小さくなるように選ばれてい
る。それぞれ隣接した強磁性層は異なる保磁力を持って
いる。これにより飽和時先ず同方向である、軟磁性の測
定層の磁化M1及び隣接の硬磁性のバイアス層の磁化M2の
平均値が磁場Hによって異なる量回転し、磁化M1及びM2
の平均値の間に磁場Hに関係した角度Phiが設定され
る。個々の磁化M1及びM2と磁場Hとの関係はその場合軟
磁性もしくは硬磁性材料のそれぞれのヒステリシス曲線
から生ずる。軟磁性層の保磁力HC1と硬磁性層の保磁力H
C2との間及び−HC2及び−HC1との間には、磁化M1が既に
飽和しており、磁化M2がその(M2の)飽和に対応する値
を持ちかつ磁化M1に対して反平行に向いている、即ちPh
i=180゜のそれぞれ1つの範囲が存在する。この範囲に
おいてMR信号は極大で一定である。種々の異なる保磁力
|HC1|≦|HC2|は異なる材料の選択により或いは異なる製
造プロセスによりもしくは同じ材料で異なる厚さを選択
することにより設定することができる。異なる材料を備
えた公知の層構成は例えばNiFe−Cu−Co構造やFe−Cu−
Co構造である。異なる製造方法に或いは異なる厚さに基
づく公知の層構造はCo−Au−Co構造である(「ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジクス」70巻、10号1991年
11月10日、5864−5866頁参照)。この公知の層構成のMR
信号はしかしながらその前歴、即ちどのような行程で、
どのような磁場の値の間でかつどの様な方向にヒステリ
シス曲線が経過するかに関係する。それ故にこのような
公知の層構成では一義的な特性を持つMRセンサは実現さ
れない。さらにこのような公知の層構成においては硬磁
性バイアス層の磁束の一部が軟磁性測定層を介して閉成
する。この擾乱磁場はセンサの測定感度を減少させ、セ
ンサ特性の好ましくない変位を招来する。
この測定層から中間層によって交換相互作用をもたない
ようにされた少なくとも1つのバイアス層とからなる層
構成を備え、一義的な特性を持ち、測定層内のバイアス
層の擾乱磁場が大幅に抑制された磁気抵抗センサを提供
することにある。特に線形の磁気抵抗センサを、さらに
またこのような磁気抵抗センサの製造方法を提供しよう
とするものである。
載の特徴事項により解決される。測定層の磁化Mは少
なくとも1つの方向において可逆的に、従って一義的に
測定される磁場に関係し、バイアス層は測定範囲におい
て少なくともほぼ一定の磁化Bを有している。これに
より一義的に磁場に関係する抵抗信号を得ることができ
る。バイアス層の磁束の一部が、特に大きいBにおい
て、測定層を介して閉成するのを回避するために、バイ
アス層はその測定層の反対側において反強磁性に結合層
を介して磁石層に結合されている。バイアス層、結合層
及び磁石層は、外部に向かって磁気的に充分中立であ
り、即ちその磁束がほとんど完全にバイアス層と磁石層
との間に閉成するような、いわゆる「合成反強磁性磁
石」を形成している。この「合成反強磁性磁石」の特別
な利点は強い外部磁場においてもバイアス層の磁化
Bが安定していることである。層構成の抵抗を測定する
ために少なくとも2つの測定接触部が設けられている。
最上部層に配置され、測定電流は平均して層面に対して
平行に流れる(cip)。また異なる実施例では測定接触
部は最上部層と最下部層とに配置され、測定電流は層面
に対して垂直に流れる(cpp)。このように配置されたc
pp測定接触部を備えた層構成は「フィジカル・レヴィユ
ー・ビー」46巻、1号(1992号)、548−551頁により公
知である。
つのバイアス層が配置され、このバイアス層が結合層を
介して磁石層と反強磁性に結合されている。
層は超常磁性材料から選ばれ得ることは勿論である。そ
の場合その磁化Mは全ての方向において可逆的に磁場
に関係する。
基底状態磁化MMOが設定される。この測定層の基底状態
磁化MOの方向はこの実施態様では1つもしくは複数の
バイアス層の磁化Bに対して平行である。このため測
定層は磁化MBの方向に対して平行な磁化容易軸に沿って
磁化される。
MO及びバイアス層の固定磁化Bの方向は互いに少な
くともほぼ垂直に向いている。これによりセンサの動作
点は、磁場が存在しない、即ちH=0のとき、特性が少
なくともほぼ線形でありかつ最大傾斜を持つ範囲に設定
される。
にするために、測定層は好ましくはバイアス層の固定磁
化Bの方向に対して少なくともほぼ垂直に向いている
磁化容易軸AMを備え、この磁化容易軸AMに沿って磁化さ
れる。
される。中間層の厚さは、測定層とバイアス層との間の
結合がその符号を変える、即ち強磁性結合から反強磁性
結合にもしくはその逆に転移するような値に設定され
る。厚さの静的変動によって測定層の基底状態磁化MO
の方向は平均して自動的にバイアス層の磁化Bの方向
に対して90゜の角度に調整される。
ある場合、発生する反磁場を補償するために、MO及び
Bの間に約90゜変位した角度を設定し、センサの感度
の線形性に対して最適な動作点を達成することが必要と
なる。
な方向から大きく変位していることはセンサの感度及び
線形性を悪化させる。
゜からこのように変位する原因は、バイアス層の磁束の
一部が常に測定層を介して閉成するときに生ずる。その
場合測定層の基底状態磁化MOの方向は測定層とバイア
ス層との静的磁気結合が最悪のときには、磁場が加わら
なくても既にバイアス層の磁化Bの方向に対して反平
行に向いている。
ス層の磁化Bの方向において、また好ましくはその全
外周において少なくともバイアス層より短く形成され
る。特に測定層の存在しない縁部領域と測定層の存在す
る中央部の範囲との間の移行部は流線形に形成される。
例えばこの移行部における測定層の厚さは中央に向かっ
て連続的に増加する。
B|が測定層の基底状態磁化|MO|よりも低く選ばれて
いる。
場に基づいても磁化MO及びBの所定方向からの変位
が起こり得る。それ故好ましい実施態様においては抵抗
測定のための測定接触部は層構成の内部の測定範囲にず
れて配置され、この縁部領域の測定信号に対する影響を
回避している。
その長手方向が測定層の基底状態磁化MOの方向に対し
て垂直となるようにされる。これにより基底状態磁化
MO及びB相互の相対関係が特に安定になる。その上セ
ンサの高感度が得られ、その特性の変位が減少する。な
ぜなら測定層もしくはバイアス層により形成される反磁
場が著しく弱められ、その被測定磁場に反対に作用する
影響が減少されるからである。
めに、さらに異なる実施態様においては少なくとも1つ
の測定層が、互いに反平行な方向に磁化され中間層によ
って隔てられている2つの測定層によって換えられる。
この2つの測定層の磁化の方向はバイアス層の磁化B
の方向に対する垂線に対して、それらが180゜よりやや
小さい角度で交わるように傾いているのが好ましい。こ
れにより測定層における磁区の形成が減少される。
定層及びバイアス層の磁化M及びBが互いに平行な
ときに測定層内において僅かしか散乱されないような電
子の型(所与のスピン状態をもつ電子)に対する比抵抗
が他の層、特に合成反強磁性磁石の磁石層及びそれらの
境界面においてもできるだけ小さくなるように選ばれて
いる。このような選択の際に極大及び極小磁気抵抗信号
の間の良好なコントラストを得ることができる。決定的
なパラメーターとしてはその場合個々の層及びその境界
面における少数電子の比抵抗と多数電子の比抵抗との関
係が設定される。これらのパラメーターはその都度のホ
スト材料と散乱中心としての不純物原子によって決定さ
れる。磁化M及びBの方向の互いに平行な整列はそ
の場合既に基底状態において或いはBに対して平行に
磁場から加わるときに初めて存在し得る。
せて、このような層構成の多数を1つの積層体に構成す
ることもできる。この副次的層構成の数は一般に1乃至
100の間に選ばれる。ベースとなる副次的層構成は測定
層、中間層及びいわゆる「合成反強磁性磁石」からなる
構造であり、しかもこの「合成反強磁性磁石」はバイア
ス層、結合層及び磁石層から或いは2つのバイアス層
と、その間に配置されそれぞれ結合層を介して反強磁性
にバイアス層に結合された磁石層との対称構造からな
る。バイアス層の磁化Bの方向は全ての実施態様にお
いて同一に向いている。測定層の基底状態磁化MOはバ
イアス層の磁化Bに対して同一線か垂直に向いてい
る。副次的層構成はそれぞれ他の中間層によって互いに
隔てられる。
石」は種々の方法で作られる。
層と磁石層に対してそれぞれ保磁力の異なる材料を選択
することである。両層は、両保磁力よりも大きい一様な
バイアス磁場において飽和される。磁場が減少すると軟
磁性材料の磁化の方向は反強磁***換結合により硬磁性
材料の磁化に対して反平行になる。
アス磁場によりバイアス層に磁場誘起される磁化容易軸
を加え、これに続いてこの磁化容易軸に沿って磁化する
ことである。反強磁性に結合された磁石層の磁化はその
場合自ずからバイアス層の磁化Bに対して反平行に設
定される。勿論逆に磁石層が磁化容易軸を有し、この磁
化容易軸に沿って磁化されることもできる。
ュリー温度を持ちかつセンサの使用温度において少なく
ともほぼ同一に磁化される2つの磁性材料をバイアス層
と磁石層とにそれぞれ選ぶことである。バイアス層と磁
石層とはその間に配置される結合層とともに両材料の磁
化の発生が異なる印加温度にされ、少なくともその印加
温度において零とは異なる飽和値を持ちかつ連続的に或
いは飛躍的に温度と関係する温度依存性のバイアス磁場
において飽和される。印加温度が使用温度より上にある
ならば、より高いキュリー温度を持つ層はより低いキュ
リー温度を有する層より強く磁化される。使用温度より
低い印加温度では一般により低いキュリー温度を持つ層
がより高いキュリー温度を有する層より強く磁化され
る。これに続いて使用温度に温度を変化させると、より
強く磁化された層の磁化はもはや変わらず、他の層の磁
化の方向が反強磁性の結合により反平行に整えられる。
一般に印加温度は使用温度より高く選ばれる。
の3つの方法を任意に組合わせることができることは当
然である。
サの1つの実施例を横断面図で、図3は測定接触部が内
側にずれて配置された実施例を平面図で、図4は測定層
のない縁部領域を備えた実施例を横断面図で、そして図
5は2つの隣接した測定層を備えた実施例を横断面図
で、それぞれ概略図的に示す。
らの間に配置された非磁性の中間層4並びに測定層2と
反対側のバイアス層6の面に結合層8を介して反強磁性
に結合された磁石層10により形成されている1つの層構
成を備えた磁気抵抗センサの一実施例を示す。これらの
層全ては導電性材料からなり、その厚さは伝導電子の平
均自由行路よりずっと小さい。測定層2は、AMで表示さ
れ測定層2の層面に走る磁化容易軸に沿って基底状態磁
化MOを有する。バイアス層6はその層面に固定的な磁
化Bを有しており、これは測定層2の磁化容易軸AMに
対してほぼ垂直に向いており図の紙面に表されている。
磁化Bは勿論逆の方向とすることもできる。磁化容易
軸AMを、従って基底状態磁化MOを磁化Bに対して相
対的に少なくともほぼ直交する方向とすることにより、
センサの動作点はこの実施例では特性が少なくともほぼ
直線的で同時に極大のピッチを持つ範囲に存在する。両
磁化MO及びBの間の角度は反磁場を補償するために
約90゜から変位している。
6の磁化Bに対して反平行に向いている。バイアス層
6、結合層8及び磁石層10は、磁束が主としてバイアス
層6と磁石層10との間にのみ走っているので、外部に向
かっては磁気的に中性であるいわゆる「合成反強磁性磁
石」を形成している。バイアス層6の磁化Bの方向は
これにより高い外部磁場においても非常に安定してい
る。
測定層2の磁化Mは基底磁化状態MOから変化し、バ
イアス層6の磁化Bは殆ど不変化のままである。測定
層2の磁化容易軸AMに対する磁場Hの垂直成分Vは測
定層2の磁化Mを磁場Hの方向に応じて磁化Bもし
くは−Bの方向に回転させる。飽和において両磁化
M及びBは平行もしくは反平行に向いている。この回
転プロセスは回転角に関係した巨大磁気抵抗信号を発生
させる。測定層2の磁化容易軸AMに対して平行な磁場
の成分Pはこれに対して磁区壁の変位、従って磁区壁
における磁化Mの方向の逆転だけを作りだす。磁気抵
抗信号はこれにより形成されない。層面に対して垂直な
磁場においては測定層2の高い反磁場の故に同様に実質
上回転プロセスは起こらず、従って磁気抵抗信号は測定
されない。磁気抵抗センサはそれ故主として、この実施
例では磁化容易軸AMもしくは一般的には測定層2の基底
状態磁化MOに対して直交する方向に向いている磁場
の成分Vに対してのみ感度を有する。
範囲において一定しており、特に層面において回転しな
い。このため一実施例においては少なくとも1つのバイ
アス層に磁性の単軸異方性、特に結晶異方性或いは電圧
誘起された異方性が加えられる。バイアス層はその場合
異方性軸に沿って磁化される。
性磁石」が設けられている。磁性層10は一方の側におい
て結合層8を介してバイアス層6に反強磁性に結合され
ている。磁石層10の他方の側にはもう1つの結合層8′
及びその上にもう1つのバイアス層6′が配置されてい
る。バイアス層6′及び磁石層10は同様に反強磁性に結
合されている。その結果両バイアス層6及び6′の磁化
B及びB′は互いに平行であり、両者は磁石層10の
磁化AFに対して反平行に向いている。バイアス層6の
上には中間層4が、そしてその上には測定層2が配置さ
れている。バイアス層6′の上にももう1つの中間層と
測定層を接合することができる。図示の実施例において
測定層2の磁化Mはバイアス層6及び6′の磁化B
及びB′に対して平行である。この状態において測定
層の磁化Mはバイアス層6の磁化Bに対して直交す
る基底状態磁化MOから磁場によって回転され、或い
は図示されていない実施例においても例えば相応の磁化
容易軸を加えることによって基底状態に設定される。
つの測定接触部が好ましくは層構成の厚さよりずっと厚
い間隔に互いに隔てて配置される(cip)。他の実施例
においては測定接触部は層構成の上側面と下側面に設け
られる(cpp)。この場合その間隔は層構成の厚さに一
致する。全体の層構成の代表的な厚さは3nmと400nmとの
間にあり、測定接触部の代表的な間隔は3nm乃至1mmの範
囲である。図2には示されていない両測定接触部の間に
は全体の層構成において伝導電子の電気的流れが形成さ
れる。この流れは異なるスピンの電子から構成された2
つの交互作用をしない部分流から構成される。磁化され
た層にはそのスピンが平均してその層の磁化に対して平
行な向きをしている多数電子の部分流及び平均して磁化
に対して反平行に向いたスピンの少数電子の部分流が流
れる。特にこれらの層の材料として使用される磁性の遷
移金属においては異なるスピンの電子に対して不純物原
子により形成される散乱中心の散乱横断面の大きさはま
ちまちである。このような散乱中心は磁性層内にもまた
その境界面にもある。非磁性の中間層及び結合層におけ
る電子の散乱はこれに対してスピンに無関係である。そ
れ故、磁性層もこの層に対する境界面もまた多数電子及
び少数電子に対して異なる比抵抗RHOMAJもしくはRHOMIN
を示す。少数電子に対する抵抗RHOMINと多数電子に対す
る抵抗RHOMAJとの比であるALPHA=RHOMIN/RHOMAJはホス
ト材料及び欠陥に関係する。
い差を得るために、個々の層の材料は、測定層2内に比
較的小さい抵抗を持つ電子が測定層2及びバイアス層6
の互いに平行に向いた磁化M及びBにおいて他の全
ての磁気層においてもまた層間のすべての境界面におい
てより少なく散乱するように選ばれる。これは測定層2
に対して平行な磁化を持つ層及びその境界面に対するパ
ラメーターALPHAを全て1より大きいか或いは小さく選
ぶことによって達成できる。このことは図示の実施例に
おいては、測定層2、その中間層4に対する境界面、バ
イアス層6及びその中間層4もしくは結合層8に対する
境界面、異なるバイアス層6′及びその結合層8′に対
する境界面に対するパラメーターALPHAが全て1より大
きいか小さく設定されることを意味する。
M、B及びB′に対して反平行に向いている。測
定層2及びバイアス層6及び6′において多数担体であ
る電子は磁石層10においては従って少数担体となり、そ
の逆も成り立つ。それ故磁石層10及びその結合層8及び
8′との両境界面に対するパラメーターALPHAは、他の
磁性層および境界面のALPHAが1より小さいときには1
より大きく選ばれ、他のALPHAが1より大きいときには
1より小さく選ばれる。好ましくは測定層2及びバイア
ス層6及び6′並びにその境界面のALPHAは1より大き
く、磁石層10及びその境界面のALPHAは1より小さく選
ばれる。その場合測定接触部間の電流には、磁化Mが
Bに対して平行であるとき、主として多数担体の分流
のみが寄与する。
化Bに対して反平行な状態に回転させると、測定層2
における今までの多数電子はバイアス層6における少数
電子に、従って全体の層構成において著しく散乱する。
従って巨大抵抗信号はその極大値に上昇する。
成され、その長手方向は測定層2の基底状態磁化MOに
対して垂直に、従ってまたバイアス層6の磁化Bに対
して平行に向いている。この手段により測定磁場に反対
方向に向いた反磁場は著しく弱められ、従ってセンサの
感度は高まりかつ測定特性の変位が回避される。しかし
ながら測定層2の両端15及び16には常に反磁場が現れ、
これがこの両端15及び16の範囲における測定を誤らせ
る。それ故抵抗測定のための測定接触部11A及び11Bは長
手方向にある問題aもしくはbだけ内側にずれて配置さ
れている。好ましくはこの間隔a及びbは同じ大きさで
ある。測定接触部11A及び11Bは好ましくは測定層2に配
置されるが、バイアス層或いは中間層に配置することも
できる。
測定接触部は同様に内側の測定範囲にずらされる。
るために、図4の実施例においては測定層が存在しない
2つの縁部領域21及び25と測定層2を備えた中央の測定
範囲23とが設けられている。このような測定層2の短縮
は少なくともバイアス層6の磁化Bに対して平行な方
向に、特に全ての方向に行われ、バイアス層6はその全
周において測定層2を越えるようにされる。中間層4は
好ましくはバイアス層6と同じ長さにされる。「合成反
強磁性磁石」は図示の実施例では2つのバイアス層6及
び6′と磁化AFを有する中央の磁石層10とからなり、
この磁石層はそれぞれ1つの結合層8或いは8′を介し
てバイアス層6及び6′に反強磁性に結合されている。
各バイアス層6及び6′には測定範囲23において中間層
4と、この上に測定層2とが配置されている。図1或い
は図2に示された実施例による複数個の副次的層構成を
設けることができることは勿論である。測定層2の磁化
Mは、特に図示されていない外部飽和磁場により、磁
化Bに対して平行な向きとされる。
つの移行部22、24が存在し、この部分において測定層2
の厚さは外から内に向かって連続的に増大している。バ
イアス層6と中間層4とは移行部22、24において縁部領
域21、25並びに測定範囲23と少なくともほぼ同じ厚さに
されているので、移行部における測定層2の厚さdは縁
部領域21及び25におけるd=0から測定領域23における
定常値d−dMまで一定の開き角で線形に増加している。
測定領域23との間にそれぞれ1つの段を設け、その高さ
を縁部量21、25において存在しない測定層2の全体厚さ
に一致するようにすることができる。
2が2つの測定層2′、2″により代替されている。こ
れらの両測定層2′、2″の基底状態磁化MO′及び
MO″は、特に相応の磁化容易軸を加えることによって、
互いに反平行に方向付けられ、かつ特に同じ大きさ、即
ちMO′=−MO″とされている。これにより測定層
2′及び2″の磁束は実質的に測定層2′及び2″自体
に限定され、隣接のバイアス層6に干渉しない。バイア
ス層6は、測定層2′、2″の基底状態磁化MO′及び
MO″に対して少なくともほぼ垂直方向に向いているそ
れぞれ同じ方向の磁化Bを有している。
ではない、磁化M′、及びM″の基底状態磁化
MO′及びMO″からの回転方向の変動により、一般に
飽和後測定層2′及び2″には比較的磁場の値が小さい
とき磁区が形成される。図示されていない特別の実施例
においては両測定層2′及び2″の基底状態磁化MO′
及びMO″はこの磁区の形成を回避するためにバイアス
層6の磁化Bの正常方向に対して僅かな角度だけ異な
る回転方向に調整されているので、これらは180゜より
やや小さい角度で互いに交差している。これは相応の測
定層2′及び2″にそれだけ互いに傾いた磁化容易軸を
加えることにより達成される。これにより両磁化M′
及びM″の各々に対して磁場を加えたとき飽和方向
からの一義的な回転方向が与えられる。
或いはTbFeCoが、バイアス層に対してはNi80Fe20或いは
またNi66CoFeが使用される。中間層は好ましくはCu、A
u、Ag或いはCrからなる。
Claims (21)
- 【請求項1】a)1つの層構成を備え、この層構成に
は、 a1)少なくとも1つの方向に可逆的に、加えられた磁場
(H)に関係して層面が磁化(MM)される少なくとも1
つの測定層(2)が設けられ、その際この磁化(MM)は
磁場(H)がないとき所定の基底状態磁化(MMO)に一
致し、 a2)測定層(2)の少なくとも1つの面側に、磁場
(H)の測定範囲に少なくともほぼ一定に層面が磁化
(MB)されたバイアス層(6)が設けられ、 a3)このバイアス層(6)が測定層(2)から金属から
成る中間層(4)によって少なくともほぼ磁気的に交換
相互作用をもたないようにされており、 b)層構成に、加えられた磁場(H)の尺度である抵抗
信号を検出するための測定接触部(11Aおよび11B)が備
えられるようになった磁気抵抗センサにおいて、 c)少なくとも1つのバイアス層(6)に結合層(8)
を介して磁石層(10)が反強磁性に結合されていること
を特徴とする磁気抵抗センサ。 - 【請求項2】磁石層(10)のバイアス層(6)の反対側
に異なるバイアス層(6′)が異なる結合層(8′)を
介して反強磁性に結合されていることを特徴とする請求
項1記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項3】少なくとも1つのバイアス層(6、6′)
に対して磁石層(10)と異なるキュリー温度を持つ材料
が使われていることを特徴とする請求項1又は2記載の
磁気抵抗センサ。 - 【請求項4】少なくとも1つのバイアス層(6、6′)
に対して磁石層(10)と異なる保磁力を持つ材料が使わ
れていることを特徴とする請求項1乃至3の1つに記載
の磁気抵抗センサ。 - 【請求項5】少なくとも1つのバイアス層(6、6′)
が磁化容易軸に沿って磁化されていることを特徴とする
上記請求項の1つに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項6】測定層(2)の基底状態磁化(MMO)及び
バイアス層(6)の磁化(MB)が互いに少なくともほぼ
垂直に向いていることを特徴とする上記請求項の1つに
記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項7】測定層(2)の基底状態磁化(MMO)及び
バイアス層(6)の磁化(MB)が互いに平行に向いてい
ることを特徴とする上記請求項の1つに記載の磁気抵抗
センサ。 - 【請求項8】前記層構成を形成する各層の材料が、測定
層(2)及びバイアス層(6)の磁化(MM、MB)の方向
が平行なとき測定層(2)において最も少なく散乱した
一方のスピン状態を持つ電子型が全ての他の磁性層及び
その境界面において、他方のスピン状態を持つ電子型よ
り少なく散乱されるように選ばれていることを特徴とす
る上記請求項の1つに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項9】バイアス層(6)の磁化(MB)量が測定層
(2)の基底状態磁化(MMO)量より小さく選ばれてい
ることを特徴とする上記請求項の1つに記載の磁気抵抗
センサ。 - 【請求項10】測定層(2)とバイアス層(6)とが測
定層(2)の基底状態磁化(MMO)に対して垂直な長さ
方向に延長されていることを特徴とする上記請求項の1
つに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項11】測定層(2)がバイアス層(6)の磁化
(MB)に対して少なくとも1つの平行な方向においてバ
イアス層(6)より短く形成されていることを特徴とす
る上記請求項の1つに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項12】層構成の測定層(2)が存在しない縁部
領域(21、25)と測定層(2)の存在する内側の測定範
囲(23)との間の移行部(22、24)における測定層
(2)の厚さが連続的に増加していることを特徴とする
請求項11記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項13】測定接触部(11A、11B)が層構成の縁部
から間隔をおいて配置されていることを特徴とする上記
請求項の1つに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項14】測定接触部が層構成の最上部層及び/又
は最下部層に配置されていることを特徴とする上記請求
項の1つに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項15】少なくとも1つの測定層(2)が中間層
(4)を介して交換脱結合されている2つの測定層
(2′、2″)によって代替されていることを特徴とす
る上記請求項の1つに記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項16】2つの測定層(2′、2″)の基底状態
磁化(MMO′、MMO″)が、磁場(H)が加えられていな
いときに、互いに少なくともほぼ反平行に向い合ってい
ることを特徴とする請求項15記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項17】2つの測定層(2′及び2″)の基底状
態磁化(MMO′、MMO″)がそれぞれ少なくともほぼ同じ
角度だけバイアス層(6)の磁化(MB)に対する垂線方
向に対して傾斜しており、互いに180゜よりやや小さい
角度で交わっていることを特徴とする請求項16記載の磁
気抵抗センサ。 - 【請求項18】各測定層(2′、2″)が、磁場(H)
が加わっていないとき、磁化容易軸の方向に磁化されて
いることを特徴とする上記請求項の1つに記載の磁気抵
抗センサ。 - 【請求項19】各磁石層(10)が磁化容易軸に沿って磁
化されていることを特徴とする上記請求項の1つに記載
の磁気抵抗センサ。 - 【請求項20】a)バイアス層(6)及び磁石層(10)
に対しては異なるキュリー温度TC1及びTC2を持ちかつ使
用温度において少なくともほぼ同じに磁化される磁性材
料が選ばれており、 b)結合層(8)によって互いに結合されたバイアス層
(6)と磁石層(10)とが使用温度と異なる印加温度
(TE)にされかつ少なくともこの印加温度(TE)におい
て所定の値を持つ温度に関係するバイアス磁場(HB)に
配置され、 c)続いてこれらの層が使用温度にされる ことを特徴とする上記請求項の1つに記載の磁気抵抗セ
ンサの製造方法。 - 【請求項21】a)バイアス層(6)及び磁石層(10)
に対しては異なる保持力を持つ磁性材料が選ばれ、 b)結合層(8)によって互いに結合されたバイアス層
(6)と磁石層(10)とが飽和磁場において飽和される ことを特徴とする請求項1乃至19の1つに記載の磁気抵
抗センサの製造方法。
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