JP4921897B2 - 磁気センサー - Google Patents
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Description
Appl. Phys. Lett., Vol. 78, No. 10 (2001) pp. 1448-1450.
スパッタリングによる成膜と電子線リソグラフィーにより、図15(a)に示すTMR素子を作製した。このTMR素子は、サファイア基板101上に、100nmのCuからなる下部電極102、20nmのIrMnからなる反強磁性層103、3nmの積層フェリ磁性体(図15b)からなる磁化フリー層104、1nmのAlOxからなる誘電体層105、50nmのCoからなる磁化固定層106、20nmのIrMnからなる反強磁性層107、100nmのCuからなる上部電極108を積層した構造を有する。図15(b)に示すように、磁化フリー層104の積層フェリ磁性体は、Ru(0.3nm)111/Co(0.7nm)112/Ru(0.8nm)113/Co(1nm)114の積層体である。最下層のRu(0.3nm)111は、IrMnからなる反強磁性層103から磁化フリー層(積層フェリ磁性体)104に弱い交換相互作用を及ぼすために挿入している。磁性層の形成は約1000Oeの磁場印加の下で行い、磁化フリー層104の磁化と磁化固定層106の磁化が互いに直交するように一軸磁気異方性と交換バイアスが付与されている。接合面積は300×100nm2とした。素子抵抗は54Ωであった。
実施例1と同様の方法で図17に示すTMR素子を作製した。このTMR素子は、サファイア基板201上に、100nmのCuからなる下部電極202、50nmのIrMnからなる反強磁性層203、50nmのFeCoからなる磁化固定層204、0.5nmのAlOxからなる誘電体層205、2nmのFeCoからなる磁化フリー層206、50nmのAuからなるキャップ層207、100nmのCuからなる上部電極208を積層した構造を有する。このTMR素子でも、磁化フリー層206と磁化固定層204の磁化容易軸は直交している。接合面積は100×50nm2とした。素子抵抗は45Ωであった。
(1)で作製したマイクロ波発振素子としてのTMR素子、(2)で作製した磁場感知素子としてのTMR素子、およびマイクロ波検波器としてのショットキーダイオードを図4に示したように接続し、磁気センサーを構成した。なお、マイクロ波発振素子として用いたTMR素子は、外部磁場によって発振周波数が変化しないように、パーマロイ(登録商標)からなる磁気シールド内に収納した。出力電圧の増幅にはバンド幅1.5GHzの広帯域増幅器を用い、50MHz以下の周波数成分をフィルターでカットした。
Claims (7)
- 磁化固定層と、非磁性中間層と、磁化フリー層とを含む磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の磁化フリー層に磁気共鳴を誘起するマイクロ波発振素子と、
前記磁気抵抗効果素子のマイクロ波出力を検波するダイオードと
を具備することを特徴とする磁気センサー。 - 前記マイクロ波発振素子により前記磁気抵抗効果素子の磁化フリー層に磁気共鳴が誘起され、外部磁場の印加による前記磁気共鳴の共鳴スペクトルの周波数変化または振幅変化に基づいて外部磁場が検出されることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサー。
- 前記磁気抵抗効果素子の磁化フリー層に、直接または非磁性層を介して、反強磁性層が積層されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁気センサー。
- 前記マイクロ波発振素子は、半導体発振素子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気センサー。
- 前記マイクロ波発振素子は、磁化固定層と、非磁性中間層と、磁化フリー層とを含む磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気センサー。
- 前記マイクロ波発振素子としての磁気抵抗効果素子は、磁化フリー層および磁化固定層の少なくても一方が積層フェリ磁性体で形成されていることを特徴とする請求項5に記載の磁気センサー。
- 前記マイクロ波発振素子は、スピントンスファートルクによって磁性体の磁化に歳差運動を誘起する素子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気センサー。
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