JP4130451B2 - 交換結合膜とそれを用いた磁気抵抗効果素子および磁気装置 - Google Patents
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Description
R元素の原料粉末として、平均粒径が20μmのIr粉末、Pt粉末、Rh粉末、Ni粉末、Pd粉末、Ru粉末、Au粉末を用意した。一方、Mnの原料粉末として平均粒径が40μmのMn粉末を用意した。これら各原料粉末を表1にそれぞれ示す配合比(原料組成)で配合した後、金属不純物による汚染を防ぐために、ナイロン製のボールミルを用いて混合した。混合はそれぞれ減圧下で48時間実施した。これら各混合粉末を真空ホットプレスにより25MPaの圧力で焼結させた。ホットプレスはMnの融点直下である1150℃で実施した。
実施例1と同様の方法で、各種組成のIrMnターゲット、RhMnターゲット、PtMnターゲットをそれぞれ作製した。これら種々の組成のIrMnターゲット、RhMnターゲット、PtMnターゲットをそれぞれ用いて、実施例1と同様にして交換結合膜を作製した。これら各交換結合膜の交換結合力を測定し、交換結合力の組成依存性を調べた。その結果を図7に示す。図7より明らかなように、本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜した反強磁性体膜を有する交換結合膜は、広い組成範囲で十分な交換結合力が得られていることが理解できる。
表4に記載された平均粒径を有するMn粉末を用いる以外は実施例1と同様な工程により、表4に示すMnの粒径がそれぞれ異なるスパッタリングターゲットを作製した。得られた各スパッタリングターゲットの酸素含有量を測定すると共に、実施例1と同様に膜を成膜し、交換バイアス力を測定した。また、実施例1と同様の方法により膜面内の組成分布を調べた。その結果を表4に示す。
表5に示す各スパッタリングターゲットを、実施例1と同様な焼結法とそれとは別に溶解法を適用してそれぞれ作製した。これら各スパッタリングターゲットの加工性とガス成分濃度(酸素含有濃度と炭素含有濃度)を調べた。さらに、実施例1と同様にして交換結合膜を作製し、それら各交換結合膜の交換バイアス力とブロッキング温度を測定した。これらの結果を表5に示す。なお、この実施例4による各スパッタリングターゲット中の構成相は実施例1と同様であった。
この実施例では、実施例1と同様のスパッタリングターゲットを用いて成膜した反強磁性体膜と強磁性体膜との交換結合膜を使用して、図4および図6に示したスピンバルブ膜を有するGMR素子とそれを用いた磁気ヘッドを作製した。
IrMn合金およびNi、Cu、Ta、Hf、Pb、Ti、Nb、Crを添加したIrMn合金を用いて、実施例1と同様な工程によりスパッタリングターゲットをそれぞれ作製した。これら各スパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の方法で交換結合膜試料をそれぞれ作製し、これらの試料に対して耐食性試験を行った。耐食性試験は、上記各試料を水中に一昼夜浸漬した後の腐食ピット発生率を調べた。その結果を図8に示す。また、本発明との比較例として、IrMn合金に代えて、(Fe0.5Mn0.5)89.5Ir10.5合金およびFe50Mn50合金からなる反強磁性体膜を用いた試料についても、同様な耐食性試験を行った。その結果を併せて図8に示す。
Claims (15)
- 20〜82原子%のMnを含み、残部が実質的にNi、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、V、Nb、Ta、Cu、Ag、Au、Ru、Os、Cr、Mo、WおよびReから選ばれる少なくとも1種のR元素からなる反強磁性体膜であって、前記R元素とMnとの合金相および化合物相から選ばれる少なくとも1種を有すると共に、最大粒径が50μmを超える単相のMn粒が存在しないスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜してなると共に、前記スパッタリングターゲットからの組成ずれが10原子%以下の膜組成を有する反強磁性体膜と、
前記反強磁性体膜との間で交換結合が生じるように、少なくとも一部が前記反強磁性体膜と直接または他の層を介して積層された強磁性体膜とを具備し、
前記反強磁性体膜の膜厚は前記強磁性体膜の膜厚より厚いことを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1記載の交換結合膜において、
前記スパッタリングターゲットは酸素含有量が1重量%以下(0を含む)であることを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1または請求項2記載の交換結合膜において、
前記スパッタリングターゲットは炭素含有量が0.3重量%以下(0を含む)であることを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の交換結合膜において、
前記スパッタリングターゲットは、さらにBe、Ti、Zr、Hf、Zn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、SnおよびNから選ばれる少なくとも1種の元素を40原子%以下の範囲で含有することを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の交換結合膜において、
前記スパッタリングターゲットは前記Mnを30原子%以上含むことを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の交換結合膜において、
前記反強磁性体膜は面内の膜組成分布のばらつきが0.5原子%以下であることを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の交換結合膜において、
前記スパッタリングターゲットは焼結法により作製されることを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の交換結合膜において、
前記スパッタリングターゲットは溶解法により作製されることを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項8のいずれか1項記載の交換結合膜において、
前記反強磁性体膜は前記強磁性体膜の上側に積層され、かつ3〜15nmの範囲の膜厚を有することを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項8のいずれか1項記載の交換結合膜において、
前記反強磁性体膜は前記強磁性体膜の下側に積層され、かつ3〜50nmの範囲の膜厚を有することを特徴とする交換結合膜。 - 請求項1ないし請求項10のいずれか1項記載の交換結合膜を具備することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
- 請求項11記載の磁気抵抗効果素子において、
第1の強磁性層/非磁性層/第2の強磁性層の積層構造を有する磁性多層膜を具備し、前記第1の強磁性層は前記交換結合膜中の前記強磁性体膜により構成されていると共に、前記反強磁性体膜により磁化固着されており、かつ前記第2の強磁性層は外部磁界により磁化方向が変化することを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 請求項1ないし請求項10のいずれか1項記載の交換結合膜を具備することを特徴とする磁気装置。
- 請求項11または請求項12記載の磁気抵抗効果素子を具備することを特徴とする磁気装置。
- 請求項13または請求項14記載の磁気装置において、
前記磁気装置は、磁気ヘッド、磁気記録装置、磁気記憶装置、および磁気センサから選ばれる1種であることを特徴とする磁気装置。
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