JP4023476B2 - スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を持った方位計 - Google Patents

Description

本発明はスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を用いた方位計、特にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加しながら方位を測定する方位計に関するものである。

本出願人は異方性磁気抵抗効果素子と平面コイルとを組み合わせた方位計を既に出願しており、特許文献１として公開されている。特許文献１の方位計は図１４に分解斜視図で示すように、ほぼ方形をした平面コイル１と、平面コイルに平行で近接した平面に８個の磁気抵抗効果素子６１，６２，７１，７２，８１，８２，９１，９２を持っている。２個の磁気抵抗効果素子（例えば、６１，７２）が平面コイルの各辺（例えば、１１）とそれら磁気抵抗効果素子の長手方向とほぼ４５°で交差しており、それら２個の磁気抵抗効果素子の長手方向は互いに直角となっている。そして平面コイルの対向している２辺（例えば、１１と１２）のそれぞれと交差しており、互いに長手方向が直角となっている２個の磁気抵抗効果素子（例えば、６１と６２、７１と７２）によって磁気抵抗効果素子対６，７，８，９を形成している。磁気抵抗効果素子対（例えば、６）の一方の端部同士が接続されていて、磁気抵抗効果素子対（例えば、６）の他の端部間に測定用電圧Ｖｃｃが印加される。平面コイルによって磁気抵抗効果素子対にバイアス磁界を印加している間に、磁気抵抗効果素子対６，７，８，９の接続されている端部から磁気抵抗効果素子対の中点電位を取り出し、平面コイル１の対向している２辺１１と１２と交差している２組の磁気抵抗効果素子対６と７の中点電位差Ｖｘを求める。平面コイル１の対向している他の２辺１３と１４と交差している他の２組の磁気抵抗効果素子対８、９についても同様に中点電位差Ｖｙを求める。次に平面コイル１によって磁気抵抗効果素子対６，７，８，９に反対方向のバイアス磁界を印加している間に、同様に平面コイル１の対向している２辺１１と１２と交差している２組の磁気抵抗効果素子対６、７の中点電位差Ｖｘを求め、平面コイル１の対向している他の２辺１３と１４と交差している他の２組の磁気抵抗効果素子対８、９についても同様に中点電位差Ｖｙを求める。そして、平面コイルの一方の対向している２辺１１，１２と交差している２組の磁気抵抗効果素子対６，７について、先に印加したバイアス磁界をかけているときに求めた中点電位差Ｖｘと、反対方向バイアス磁界をかけているときに求めた中点電位差Ｖｘとの差電圧を求め、平面コイルの他の対向している２辺１３，１４と交差している２組の磁気抵抗効果素子対８，９について、先に印加したバイアス磁界をかけているときに求めた中点電位差Ｖｙと、反対方向バイアス磁界をかけているときに求めた中点電位差Ｖｙとの差電圧を求める。そしてこれら２個の差電圧の比から外部磁界（例えば、地磁気）の方向を求めるようになっている。

磁気抵抗効果素子は、電流の流す方向と直角方向に印加した磁界の強さに応じて電流に対する抵抗が変化し、電流と直角な磁界が強くなるに従って抵抗が小さくなる。方位計として用いる場合、各磁気抵抗効果素子の抵抗変化率がほぼ同一であることが望ましく、そのために上で説明した方位計の各磁気抵抗効果素子は長手方向に結晶磁気異方性を付けている。
特開２００２−３１０６５９

特許文献１に示されている方位計では図１４に示すように、４個の磁気抵抗効果素子６１，７１，８１，９１と４個の磁気抵抗効果素子６２，７２，８２，９２とはそれらの長手方向が互いに垂直となっている。これら８個の磁気抵抗効果素子にそれぞれの長手方向に結晶磁気異方性を付けるには、同じ方向の４個の磁気抵抗効果素子６１，７１，８１，９１をそれらの長手方向に磁界を印加しながら形成し、その後でそれらと垂直な４個の磁気抵抗効果素子６２，７２，８２，９２をそれらの長手方向に磁界を印加しながら形成する必要があった。

また、磁気抵抗効果素子の幅方向にかかる外部磁界（地磁気等）を検出するので、幅方向寸法を小さくするとその反磁界の影響が大きくなって地磁気のように弱い磁界の測定には感度が悪くなるものであった。そこである程度の幅寸法を持った磁気抵抗効果素子にせざるを得なかったが、幅寸法を大きくすると磁気抵抗効果素子の抵抗が小さくなるので、測定用電圧を磁気抵抗効果素子対にかけたときの消費電力が大きくなっていた。そこで磁気抵抗効果素子の抵抗を上げるには磁気抵抗効果素子を長くすることになるが、磁気抵抗効果素子幅を広く、長さを長くすると磁気抵抗効果素子面積が大きくなるので、方位計を大きくする必要があった。

そこで、本発明では上記欠点を改善するために、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を用いた方位計を提供するものである。

本発明の方位計は、少なくとも部分的に互いに平行となっている対辺対を２組有し、その２組の対辺対は互いに垂直となっている平面コイルと、対辺対各組に２組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対とを有している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子は、平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面に平行で近接した平面内に設けられている。１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対はスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２個からなる。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子それぞれは、強磁性体からなる固定層と、強磁性体からなるフリー層とを、それらの間に非磁性層を挟んで積層し、更に反強磁性体からなる反強磁性層を固定層に隣接して積層して磁気的結合をさせた積層薄膜であり、積層薄膜の長手方向寸法に比してその幅方向寸法が十分に小さな形状をしている。各１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子と他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子とはそれらの長手方向が互いに直交し、前記一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層はその長手方向に磁化されているとともに、前記他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層は前記一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層の磁化と同じ向きに磁化されている。各１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対にある２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の長手方向が１組の対辺対の各１辺のみあるいは同じ１辺のみと実質的に４５度で交差している。各１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の各一方の端部同士が接続されているとともに、他方の端部間に測定用電圧が印加されるようになっており、前記一方の端部から中点電位を取り出すようになっている。

１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の長手方向が対辺対の１辺のみと交差していることができる。あるいは、１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の長手方向が１組の対辺対の各１辺のみと交差していることができる。

本発明の方位計において、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子のフリー層の磁化が長手方向に飽和する大きさの直流磁界をスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に印加するのに十分な直流電流を平面コイルに供給し、そして
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に前記直流磁界よりも小さな所定の直流磁界を印加する直流電流を平面コイルに供給する電源を更に有していることが好ましい。

本発明の方位計において、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に前記所定の直流磁界を印加している間に、１組の対辺対と交差している２組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の中点電位の差を取り出し、他の１組の対辺対と交差している２組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の中点電位の差を取り出し、これら２個の中点電位の差に基づいて外部磁界の方位を求める演算器を更に有していることが好ましい。

本発明のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を用いた方位計は、方位計のすべての固定層を同じ方向に磁化しているので異方性化するのが容易であり、製造工程が単純になって製造が容易である。

また、フリー層の磁化の方向をコイルによるバイアス磁界で制御しているので、永久磁石を用いる必要がなく測定すべき弱い磁界を乱すおそれがない。

更に、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子は、異方性磁気抵抗効果素子や等方性巨大磁気抵抗効果素子と比べて、抵抗が高く素子を小型化することができ低消費電力とすることができる。

更に、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子は、異方性磁気抵抗効果素子や等方性巨大磁気抵抗効果素子と比べて、小型化しても感度の低下が少ないので、小型化することができる。

このような利点を本発明の方位計は持っていて、しかも外部磁界の印加された方向を測定することができる。

また、地磁気以外の磁界発生源より発せられる磁界方向とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の感軸方向とがなす角を測定する、角度センサーとしても用いることができる。

実施例１
本発明の実施例１の方位計を分解斜視図で図１に、またその回路図を図２に示している。図１、図２で１は平行四辺形状（ここでは正方形）をした平面コイルで数十回巻かれている。平面コイル１は、平行な対辺１１と１２とからなる対辺対と、平行な対辺１３と１４とからなる対辺対とを持っていて、これら対辺対は互いに垂直となっている。この実施例では、平面コイルが正方形となっているので、これら対辺対の２個の対辺は平行となっている。しかし、本発明ではこれらの対辺が少なくとも部分的に互いに平行となっていればよい。これらのコイル辺がスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子と交わっているところが平行となっていれば、コイル辺から生じる磁界の向きが互いに逆で同じ方向となる。平面コイル１に直流電流を供給する電源１０が平面コイル１の端子に接続されている。この平面コイル面の同じ側に、この図では下側に、この平面コイル面に平行で近接した平面内にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２，３，４，５が４組設けられている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２，３，４，５それぞれは２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１と２２，３１と３２，４１と４２，５１と５２からなっている。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の長手方向は平面コイル１の１辺１１のみと実質的に４５度で交差している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２の他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の長手方向は平面コイル１の同じ辺１１のみと実質的に４５度で交差している。これらスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１と２２の一方の端部（この実施例では平面コイル１の内側にある端部）同士は接続されている。他のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３，４，５についても、各一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１，４１，５１の長手方向と各他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２，４２，５２の長手方向は平面コイル１の各辺１２，１３，１４それぞれのみと、実質的に４５度で交差している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１と３２の一方の端部（この実施例では平面コイル１の内側にある端部）同士、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１と４２の一方の端部（この実施例では平面コイル１の内側にある端部）同士、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１と５２の一方の端部（この実施例では平面コイル１の内側にある端部）同士がそれぞれ接続されている。そして、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２，３，４，５それぞれの他方の端部間に測定用電圧Ｖｃｃが印加されている。測定用電圧Ｖｃｃは電源１０′から供給することができる。また、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の接続している端部から出力を取り出し、取り出した出力を測定すべき磁界の方向（角度θ）に変換する演算器２０が接続されている。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子それぞれは、後で詳しく説明するように、強磁性体からなる固定層と、強磁性体からなるフリー層とを、それらの間にＣｕ層などの非磁性層を挟んで積層し、反強磁性体からなる反強磁性層を固定層に隣接して磁気的結合をさせた積層薄膜である。固定層の磁化は固定層に隣接して設けられた反強磁性層によって一方向に固定されている。フリー層の磁化は外部磁界が印加されていない状態では、固定層の磁化と同じ方向に向いているが、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子積層薄膜の形状によって生じる形状異方性および外部磁界によってその磁化の方向が決まる。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子積層薄膜の幅方向寸法がその長手方向寸法に比して十分に小さくなっていて、その長手方向が形状異方性による磁化容易軸となっているので、フリー層の磁化は外部磁界が印加されていない状態で長手方向を向いている。

各組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子と他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子とはそれらの長手方向が互いに直交している。図２に示す実施例１の各スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対において、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１と２２とはそれらの長手方向が互いに直交し、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１と３２とはそれらの長手方向が互いに直交し、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対４の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１と４２とはそれらの長手方向が互いに直交し、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対５の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１と５２とはそれらの長手方向が互いに直交している。

図２に破線矢印３０で示しているのが、各スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の反強磁性層の磁化の方向となっている。その方向に各スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層の磁化が固定されている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の固定層はその長手方向に磁化されていて、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の固定層はその幅方向に磁化されている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の固定層はその長手方向に磁化されていて、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の固定層はその幅方向に磁化されている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対４の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の固定層はその長手方向に磁化されていて、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の固定層はその幅方向に磁化されている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対５の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の固定層はその長手方向に磁化されていて、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の固定層はその幅方向に磁化されている。すなわち、１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層はその長手方向に磁化されていて、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層はその一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層の磁化と同じ向きに磁化されているということができる。

この方位計は基板上に、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を形成し、さらに平面コイルを形成している。基板の厚さは０．６２５ｍｍである。基板上に成膜したスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子や平面コイルなどの薄膜の部分の厚さは、１０〜２０μmである。基板の縦横寸法は１．６ｍｍ×１．７５ｍｍである。

図１と図２から理解できるように、平面コイル１に直流電流を流したとき、平面コイル面に平行な面には、コイルの内側から外へ、あるいは外から内側へ向いた直流磁界が生じるので、図１の下半分に矢印で示しているように、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対に直流磁界が印加されることになる。図２で平面コイル１に時計廻りの電流Ｉｂが流れるとスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１，２２にはｘ方向の磁界が、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１，３２には−ｘ方向の磁界が、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１，４２にはｙ方向の磁界が、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１，５2には−ｙ方向の磁界が印加される。平面コイル１にそれとは反対方向の電流−Ｉｂが流されると各スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子には先ほどと反対方向の磁界が印加される。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子が形成されている平面は、平面コイルによる磁界がスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に十分にかかる程度に、平面コイルからの位置に設けられている。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子それぞれは、強磁性体からなる固定層と強磁性体からなるフリー層とをそれらの間に非磁性層を挟んで積層し、固定層上には隣接して反強磁性層を積層した積層薄膜であり、その長手方向寸法に対して薄膜の幅方向寸法が十分に小さい。例えば、Ｓｉ基板上に８５ｎｍ厚のＡｌ_２Ｏ_３膜と５ｎｍ厚のＴａ膜とを下地膜として、その上に５．０ｎｍ厚のＮｉＦｅ合金膜及び１．０ｎｍ厚のＣｏＦｅ合金からなる強磁性体層、２．３ｎｍ厚のＣｕ層（非磁性層）、２．５ｎｍ厚のＣｏＦｅ合金からなる強磁性体層、その上に２０ｎｍ厚のＭｎＰｔ合金からなる反強磁性層とを積層したスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を用いることができる。図３にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の一部を切り取って斜視図で示している。２０１は下地層であり５ｎｍ厚のＴａ膜で、その上にＮｉＦｅ合金膜及びＣｏＦｅ合金のフリー層２１１とＣｕの非磁性層２２１とが積層されている。その上にＣｏＦｅ合金の強磁性体固定層２３１と反強磁性層２４１が積層されている。

強磁性体からなる固定層２３１内の磁化が反強磁性層２４１によって矢印２３２で示している方向に向いているとする。外部から磁界が印加されていない状態でフリー層２１１の磁化が矢印２１２で示す方向になっており、非磁性層２２１を挟んで隣り合っているフリー層２１１の磁化２１２と固定層２３１の磁化２３２とは平行となっている。そのように隣り合っている強磁性体層内の磁化が互いに平行となっているときには、それら強磁性体層に挟まれた非磁性層２２１を流れる電流に対する電気抵抗が最も小さい。外部磁界が加わってフリー層２１１内の磁化が回転して、非磁性層２２１を挟む両側の強磁性体層の磁化が同じ方向からずれてくると、電流に対する電気抵抗が大きくなる。

図４に非磁性層を流れる電流に対する電気抵抗を縦軸にとってグラフに示している。横軸は固定層の磁化と反対方向にかかる外部磁界強度である。外部磁界が印加されていない状態あるいは外部磁界の印加方向が固定層の磁化と同じ向きの時には、図４のグラフのａの位置となって抵抗が最も小さい。外部磁界が固定層の磁化と反対向きにかかってくると、フリー層の磁化が回転して、固定層の磁化と垂直となってくるので、抵抗は図４のグラフのｂとなる。固定層の磁化と反対向きにかかった外部磁界が強くなって、フリー層の磁化が固定層の磁化と反平行となると抵抗が最も大きくなって図４のグラフのｃとなる。更に外部磁界が強くなって固定層の磁化の向きも外部磁界の向きとなると、固定層の磁化とフリー層の磁化とが平行となるので、抵抗が低くなって図４のグラフのｄとなる。次に外部磁界強度が減じると、抵抗はｄ→ｃ→ｂ→ａと変化するが、固定層の磁化の回転には大きなヒステリシスがあるので、磁化が増すときに辿ったループよりも遅れたループを辿る。本発明の方位計で測定する外部磁界はそれほど強くないので、ａとｃとの間のｂの領域を使って磁界の方向を測定する。

図２に示す実施例１の方位計に外部磁界４０がｘ軸から角度θの方向に印加されたときの、各スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の抵抗を説明する。平面コイル１に予め時計廻りに大きな直流電流を流して、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子が外方向に飽和する大きさの磁界を印加して、すべてのスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子のフリー層の磁化がスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の長手方向に沿って平面コイルの内側から外側に向かうようにしておく。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子それぞれは長手方向の寸法に比して幅方向寸法が十分に小さいので形状磁気異方性が強く外部磁界を弱くするとフリー層の磁化は長手方向に揃う。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１ではその固定層の磁化は、破線矢印３０の向きに反強磁性層で固定されているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の長手方向で外向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが平行となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の抵抗は図４のａの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１にｘ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでａからｂの方向に少し上がった値となる。バイアス直流電流Ｉｂは図４のグラフで抵抗の値がａとｃとの中間の適当な値となるように選択する。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２ではその固定層の磁化は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の幅方向で外向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが垂直となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の抵抗は図４のｂの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２にｘ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでｂからａの方向に少し下がった値となる。

図５にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の抵抗Ｒ２１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の抵抗Ｒ２２に対するｘ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。また図６にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の抵抗Ｒ２１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の抵抗Ｒ２２に対するｙ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。図５と図６でスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の抵抗Ｒ２１をバイアス磁界を印加しているときの抵抗Ｒｂ１として示し、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の抵抗Ｒ２２をバイアス磁界を印加しているときの抵抗Ｒｂ２として示す。強さＨｅの外部磁界４０がｘ軸から角度θを持ってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２とに印加したときに、外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の抵抗Ｒ２１は増すので抵抗Ｒ２１はＲｂ１から図５に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の抵抗Ｒ２１は減じるので抵抗Ｒ２１はＲｂ１から図６に示すように変化する。外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の抵抗Ｒ２２は減じるので抵抗Ｒ２２はＲｂ２から図５に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の抵抗Ｒ２２は減じるので抵抗Ｒ２２はＲｂ２から図６に示すように変化する。

以上の結果を纏めると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１の抵抗Ｒ２１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２の抵抗Ｒ２２とはそれぞれ次の式で示される。
Ｒ２１＝Ｒｂ１＋β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（１）
Ｒ２２＝Ｒｂ２−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（２）
なお、βはグラフの勾配（ｄＲ／ｄＨ）である。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２ではその固定層の磁化は、破線矢印３０の向きに反強磁性層で固定されているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の長手方向で内向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが反平行となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の抵抗は図４のｃの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２に−ｘ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでｃからｂの方向に少し下がった値となる。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１ではその固定層の磁化は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の幅方向で内向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが垂直となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の抵抗は図４のｂの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１に−ｘ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでｂからｃの方向に少し上がった値となる。

図７にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の抵抗Ｒ３１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の抵抗Ｒ３２に対するｘ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。また図８にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の抵抗Ｒ３１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の抵抗Ｒ３２に対するｙ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。図７と図８でスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の抵抗Ｒ３１をバイアス磁界を印加しているときの抵抗Ｒｂ３として示し、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の抵抗Ｒ３２をバイアス磁界を印加しているときの抵抗Ｒｂ４として示す。強さＨｅの外部磁界４０がｘ軸から角度θを持ってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２とに印加したときに、外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の抵抗Ｒ３１は減じるので抵抗Ｒ３１はＲｂ３から図７に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の抵抗Ｒ３１は減じるので抵抗Ｒ３１はＲｂ３から図８に示すように変化する。外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の抵抗Ｒ３２は増すので抵抗Ｒ３２はＲｂ４から図７に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の抵抗Ｒ３２は減じるので抵抗Ｒ３２はＲｂ４から図８に示すように変化する。

以上の結果を纏めると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１の抵抗Ｒ３１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２の抵抗Ｒ３２とはそれぞれ次の式で示される。
Ｒ３１＝Ｒｂ３−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（３）
Ｒ３２＝Ｒｂ４＋β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（４）
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対４のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１ではその固定層の磁化は、破線矢印３０の向きに反強磁性層で固定されているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の長手方向で外向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが平行となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の抵抗は図４のａの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１にｙ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでａからｂの方向に少し上がった値となる。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対４のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２ではその固定層の磁化は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の幅方向で外向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが垂直となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の抵抗は図４のｂの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２にｙ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでｂからａの方向に少し下がった値となる。

図９にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の抵抗Ｒ４１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の抵抗Ｒ４２に対するｘ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。また図１０にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の抵抗Ｒ４１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の抵抗Ｒ４２に対するｙ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。図９と図１０でスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１にバイアス磁界を印加しているときの抵抗はＲｂ１となり、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２にバイアス磁界を印加しているときの抵抗はＲｂ２となる。強さＨｅの外部磁界４０がｘ軸から角度θを持ってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２とに印加したときに、外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の抵抗Ｒ４１は減じるので抵抗Ｒ４１はＲｂ１から図９に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の抵抗Ｒ４１は増すので抵抗Ｒ４１はＲｂ１から図１０に示すように変化する。外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の抵抗Ｒ４２は減じるので抵抗Ｒ４２はＲｂ２から図９に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の抵抗Ｒ４２は減じるので抵抗Ｒ４２はＲｂ２から図１０に示すように変化する。

以上の結果を纏めると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１の抵抗Ｒ４１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２の抵抗Ｒ４２とはそれぞれ次の式で示される。
Ｒ４１＝Ｒｂ１−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ＋β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（５）
Ｒ４２＝Ｒｂ２−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（６）
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対５のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２ではその固定層の磁化は、破線矢印３０の向きに反強磁性層で固定されているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の長手方向で内向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが反平行となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の抵抗は図４のｃの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２に−ｙ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでｃからｂの方向に少し下がった値となる。

スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対５のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１ではその固定層の磁化は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の幅方向で内向きとなっている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１のフリー層は予め平面コイルの外向きの磁界をかけて長手方向で外向きに磁化を向けている。固定層の磁化とフリー層の磁化とが垂直となっているので、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の抵抗は図４のｂの位置にある。平面コイル１に時計廻りで適当な大きさのバイアス直流電流Ｉｂを流していると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１に−ｙ軸方向の直流磁界がかかるのでフリー層の磁化がその直流磁界の方向に傾くので、その抵抗が図４のグラフでｂからｃの方向に少し上がった値となる。

図１１にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の抵抗Ｒ５１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の抵抗Ｒ５２に対するｘ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。また図１２にスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の抵抗Ｒ５１およびスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の抵抗Ｒ５２に対するｙ軸方向の外部磁界強度の関係をグラフに示している。図１１と図１２でスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１にバイアス磁界を印加しているときの抵抗はＲｂ３となり、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２にバイアス磁界を印加しているときの抵抗はＲｂ４となる。強さＨｅの外部磁界４０がｘ軸から角度θを持ってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２とに印加したときに、外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の抵抗Ｒ５１は減じるので抵抗Ｒ５１はＲｂ３から図１１に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の抵抗Ｒ５１は減じるので抵抗Ｒ５１はＲｂ３から図１２に示すように変化する。外部磁界４０のｘ成分（Ｈｅ・ｃｏｓθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の抵抗Ｒ５２は減じるので抵抗Ｒ５２はＲｂ４から図１１に示すように変化し、外部磁界４０のｙ成分（Ｈｅ・ｓｉｎθ）によってスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の抵抗Ｒ５２は増すので抵抗Ｒ５２はＲｂ４から図１２に示すように変化する。

以上の結果を纏めると、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１の抵抗Ｒ５１とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２の抵抗Ｒ５２とはそれぞれ次の式で示される。
Ｒ５１＝Ｒｂ３−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（７）
Ｒ５２＝Ｒｂ４−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ＋β・Ｈｅ・ｓｉｎθ………（８）
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３との中点電位Ｖｘ２，Ｖｘ３は、式（１）〜（４）を用いて、それぞれ次の式で示される。
Ｖｘ２＝Ｖｃｃ・Ｒ２２／（Ｒ２１＋Ｒ２２）
≒Ｖｃｃ・（Ｒｂ２−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ）／（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）
Ｖｘ３＝Ｖｃｃ・Ｒ３２／（Ｒ３１＋Ｒ３２）
≒Ｖｃｃ・（Ｒｂ４＋β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ）／（Ｒｂ３＋Ｒｂ４）

平面コイル１に時計廻りにバイアス電流Ｉｂを流しているときの、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３との中点電位の差をＶｘ（＋）とすると、Ｖｘ（＋）は次式となる。
Ｖｘ（＋）＝Ｖｘ２−Ｖｘ３
＝Ｖｃｃ・｛（Ｒｂ２・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４）−Ｒｂ４・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２））／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２＋Ｒｂ３＋Ｒｂ４）／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））｝
上式でＶｃｃ・（Ｒｂ２・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４）−Ｒｂ４・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２））／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））は、外部磁界の方向、大きさによって変化しない。そこでこれを定数Ｃと置くと、中点電位の差Ｖｘ（＋）は次のように書き替えることができる。
Ｖ′ｘ（＋）＝Ｖｘ（＋）−Ｃ
＝−Ｖｃｃ・β・Ｈｅ・ｃｏｓθ・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２＋Ｒｂ３＋Ｒｂ４）／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））……（９）
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対４とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対５との中点電位Ｖｙ４，Ｖｙ５は、式（５）〜（８）を用いて、それぞれ次の式で示される。
Ｖｙ４＝Ｖｃｃ・Ｒ４２／（Ｒ４１＋Ｒ４２）
≒Ｖｃｃ・（Ｒｂ２−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ−β・Ｈｅ・ｓｉｎθ）／（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）
Ｖｙ５＝Ｖｃｃ・Ｒ５２／（Ｒ５１＋Ｒ５２）
≒Ｖｃｃ・（Ｒｂ４−β・Ｈｅ・ｃｏｓθ＋β・Ｈｅ・ｓｉｎθ）／（Ｒｂ３＋Ｒｂ４）

平面コイル１に時計廻りにバイアス電流Ｉｂを流しているときの、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対４とスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対５との中点電位の差をＶｙ（＋）とすると、Ｖｙ（＋）は次式となる。
Ｖｙ（＋）＝Ｖｙ４−Ｖｙ５
＝Ｖｃｃ・｛（Ｒｂ２・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４）−Ｒｂ４・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２））／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））＋β・Ｈｅ・ｓｉｎθ・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２＋Ｒｂ３＋Ｒｂ４）／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））｝
上式でＶｃｃ・（Ｒｂ２・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４）−Ｒｂ４・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２））／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））は、外部磁界の方向、大きさによって変化しない。そこでこれを定数Ｃと置くと、中点電位の差Ｖｙ（＋）は次のように書き替えることができる。
Ｖ′ｙ（＋）＝Ｖｙ（＋）−Ｃ
＝Ｖｃｃ・β・Ｈｅ・ｃｏｓθ・（Ｒｂ１＋Ｒｂ２＋Ｒｂ３＋Ｒｂ４）／（（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・（Ｒｂ３＋Ｒｂ４））……（１０）
式（９）と（１０）から外部磁界の加わる角度θは、
θ＝−ｔａｎ^−１（Ｖ′ｙ（＋）／Ｖ′ｘ（＋））
となるので、実施例１の方位計によって外部磁界の加わる角度θを求めることができる。

実施例２
本発明の実施例２の方位計を回路図で図１３に示す。この実施例においては、各スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の長手方向が１組の対辺対の一方の辺のみと実質的に４５度で交差している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の長手方向がその対辺対の他方の辺のみと実質的に４５度で交差している。すなわち、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対２の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２１が平面コイル１の１辺１１と交差し、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２２がその対辺１２と交差している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対３の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３１が平面コイル１の１辺１２と交差し、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子３２がその対辺１１と交差している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対４の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４１が平面コイル１の１辺１３と交差し、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子４２がその対辺１４と交差している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対５の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５１が平面コイル１の１辺１４と交差し、他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子５２がその対辺１３と交差している。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層の磁化の向き、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子同士の接続は実施例１と同様となっている。この方位計においても実施例１と同様に外部磁界の角度を測定することができる。

本発明の実施例１と２から明らかなように、本発明の方位計はいずれも外部からかけた磁界の方向を測定することができる。この方位計はすべてのスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層の磁化を同じ方向に向けているので、１つのプロセス内で同時にそれらスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を作ることができる。またスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗はほぼ１６Ω□で、等方性巨大磁気抵抗効果素子の抵抗３．１Ω□、異方性磁気抵抗効果素子の抵抗６．８Ω□と比べて、極めて大きく、方位測定時の消費電力を小さくすることができる。

本発明の実施例１の方位計を示す分解斜視図である。 本発明の実施例１の方位計を示す回路図である。 本発明に用いているスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の一部を切断して示す説明斜視図である。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗と外部磁界との関係を示すグラフである。 本発明の実施例２の方位計を示す回路図である。 特許文献１に示された方位計を説明するための分解斜視図である。

符号の説明

１ 平面コイル
１０、１０′ 電源
１１，１２，１３，１４ （平面コイルの）辺
２，３，４，５ スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対
２０ 演算器
２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２，２００ スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子
３０ 固定層の磁化方向
４０ 外部磁界
２０１ 下地層
２１１ フリー層
２１２、２３２ 磁化
２２１ 非磁性層
２３１ 固定層
２４１ 反強磁性層
６，７，８，９ 磁気抵抗効果素子対
６１，６２，７１，７２，８１，８２，９１，９２ 磁気抵抗効果素子

Claims (3)

1. 少なくとも部分的に互いに平行となっている対辺対を２組有し、その２組の対辺対は互いに垂直となっている平面コイルと、
   その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面に平行で近接した平面内に設けられているとともに、対辺対各組について２組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対とを有しており、
   １組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対はスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子２個からなり、
   スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子それぞれは、強磁性体からなる固定層と、強磁性体からなるフリー層とを、それらの間に非磁性層を挟んで積層し、更に反強磁性体からなる反強磁性層を固定層に隣接して積層して磁気的結合をさせた積層薄膜であり、積層薄膜の長手方向寸法に比してその幅方向寸法が十分に小さな形状をしており、
   当該各１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子と他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子とはそれらの長手方向が互いに直交し、前記一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層はその長手方向に磁化されているとともに、前記他方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層は前記一方のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の固定層の磁化と同じ向きに磁化されており、
   当該各１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の長手方向が１組の対辺対の各１辺のみあるいは同じ１辺のみと実質的に４５度で交差していて、
   当該各１組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の２個のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の各一方の端部同士が接続されているとともに、他方の端部間に測定用電圧が印加されるようになっており、前記一方の端部から中点電位を取り出すようになっていることを特徴とする方位計。
2. スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子のフリー層の磁化が長手方向に飽和する大きさの直流磁界をスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に印加するのに十分な直流電流を平面コイルに供給し、そして
   スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に前記直流磁界よりも小さな所定の直流磁界を印加する直流電流を平面コイルに供給する電源を更に有している請求項１記載の方位計。
3. スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に前記所定の直流磁界を印加している間に、１組の対辺対と交差している２組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の中点電位の差を取り出し、他の１組の対辺対と交差している２組のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子対の中点電位の差を取り出し、これら２個の中点電位の差に基づいて外部磁界の方位を求める演算器を更に有している請求項２記載の方位計。

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