JP6941085B2 - センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル - Google Patents

センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルに関する。
磁性層を用いたセンサが提案されている。センサは、例えば、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルなどに応用される。センサにおいて、高い感度が望まれる。
特開２０１５−６１０７０号公報
本発明の実施形態は、感度を向上できるセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを提供する。
本発明の実施形態によれば、センサは、変形可能な変形部を含む構造体と、前記変形部に設けられた第１検知素子と、を含む。前記第１検知素子は、第１〜第４磁性層と、第１中間層と、を含む。前記第１磁性層は、前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に設けられる。前記第４磁性層は、前記第１磁性層と前記第３磁性層との間に設けられる。前記第１中間層は、前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられる。前記第３磁性層は、第１材料及び第２材料の少なくともいずれかを含む。前記第１材料は、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ及びＲｕ−Ｒｈ−Ｍｎよりなる群から選択された少なくともいずれかを含む。前記第２材料は、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、及び、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）の少なくともいずれかを含む。前記第４磁性層の少なくとも一部の結晶性は、前記第１磁性層の結晶性よりも高い。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図２は、センサの一部の透過型電子顕微鏡像である。 図３は、磁気的特性を例示する模式図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、磁気的特性を例示するグラフ図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、磁気的特性を例示するグラフ図である。 図６（ａ）〜図６（ｄ）は、実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図７は、実施形態に係る電子機器を例示する模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る電子機器を例示する模式的断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。 図１０は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、断面図である。図１（ｂ）は、平面図である。図１（ｂ）においては、図を見やすくするように、一部の要素が省略され、磁性層の位置がシフトされて描かれている。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るセンサ１１０は、構造体７０ｄ及び第１検知素子５１を含む。
構造体７０ｄは、変形部７０ｃを含む。変形部７０ｃは、変形可能である。例えば、変形部７０ｃは、支持部７０ｓに支持される。例えば、変形部７０ｃに加わる力（例えば音など）に応じて、変形部７０ｃは変形する。変形部７０ｃは、片持ち梁でも良く、両持ち梁でも良い。
第１検知素子５１は、変形部７０ｃに設けられる。第１検知素子５１は、変形部７０ｃの一部に設けられている。この一部は、例えば、変形部７０ｃのうちの支持部７０ｓに近い部分である。
第１検知素子５１は、第１磁性層１０、第２磁性層２０、第３磁性層４３、第４磁性層４４、及び、第１中間層３０を含む。
第１磁性層１０は、第２磁性層２０と第３磁性層４３との間に設けられる。第４磁性層４４は、第１磁性層１０と第３磁性層４３との間に設けられる。第１中間層３０は、第２磁性層２０と第１磁性層１０との間に設けられる。
この例においては、第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂがさらに設けられる。これらの電極の間に、上記の、複数の磁性層及び第１中間層３０が設けられている。
第１磁性層１０及び第２磁性層２０は、例えば、強磁性層である。
第２磁性層２０から第１磁性層１０への方向を第１方向とする。第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
第１方向は、例えば、上記の複数の磁性層の積層方向に対応する。この例では、第２電極５８ｂから第１電極５８ａへの方向は第１方向に沿う。上記の２つの電極の間において、上記の複数の磁性層が第１方向に沿って並ぶ。
例えば、第１磁性層１０の第１磁化の向きは、第２磁性層２０の第２磁化の向きよりも変化し易い。第１磁性層１０は、例えば、磁化自由層である。第２磁性層２０は、例えば、参照層（例えば磁化固定層）である。
例えば、変形部７０ｃが変形する。変形は、例えば、Ｚ軸方向に沿う変位を含む。変形は、変形部７０ｃの少なくとも一部の、Ｘ−Ｙ平面に沿う面内での伸び縮みを含んでも良い。
第１検知素子５１の電気抵抗は、変形部７０ｃの変形に応じて変化する。例えば、変形部７０ｃの変形に応じて、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍの向きが変化する。第１磁化１０Ｍと第２磁化２０Ｍとの間の角度が、変形に応じて変化する。角度の変化は、例えば、逆磁歪効果に基づくと考えられる。角度の変化により、電気抵抗が変化する。電気抵抗の変化は、例えば、磁気抵抗効果に基づくと考えられる。
実施形態において、第３磁性層４３は、以下の第１材料及び第２材料の少なくともいずれかを含む。第１材料は、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ及びＲｕ−Ｒｈ−Ｍｎよりなる群から選択された少なくともいずれかを含む。第２材料は、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、及び、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）の少なくともいずれかを含む。第３磁性層４３は、例えば、バイアス印加層として機能する。
第３磁性層４３は、例えば、反強磁性層である。
例えば、第３磁性層４３との交換結合により生じる磁気的なバイアスにより、第４磁性層４４の磁化が制御される。例えば、第３磁性層４３との第４磁性層４４との間において、強磁***換結合が生じる。例えば、第３磁性層４３との第４磁性層４４との間において、反強磁***換結合が生じる。第４磁性層４４の磁化により、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍの磁化が制御されると考えられる。これにより、後述するように、センサ１１０において、感度が向上する。
この例では、第１検知素子５１は、中間磁性層１５、第１非磁性層４１ｎ及び第２非磁性層４２ｎをさらに含む。中間磁性層１５は、第１磁性層１０と第１中間層３０との間に設けられる。中間磁性層の例については、後述する。中間磁性層は、省略されても良い。第１非磁性層４１ｎは、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間に設けられる。第２非磁性層４２ｎは、第４磁性層４４と第３磁性層４３との間に設けられる。これらの磁性層の例については、後述する。これらの非磁性層は、省略されても良い。
第１磁性層１０の厚さを第１厚さｔ１とする。第４磁性層４４の厚さを第４厚さｔ４とする。これらの厚さは、Ｚ軸方向に沿う長さである。後述するように、第４厚さｔ４は、第１厚さｔ１よりも薄いことが好ましい。
以下、第１検知素子５１における磁化の向きの例について説明する。
図１（ｂ）は、第１検知素子５１における磁化を模式的に示している。図１（ｂ）に示すように、変形部７０ｃは、支持部７０ｓに接続された接続部７０ｅを含む。接続部７０ｅは、第１接続方向に沿っている。この例では、第１接続方向は、Ｘ軸方向である。
例えば、変形部７０ｃに外力が加わっていないとき（初期状態）において、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍは、第１接続方向（Ｘ軸方向）に対して、傾斜している。
変形部７０ｃに外力が加わると、変形部７０ｃに、第１接続方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（例えばＹ軸方向）に沿った応力（または歪み）が加わる。第１磁性層１０において、第１接続方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（例えばＹ軸方向）に沿った応力（または歪み）が、加わる。
初期状態において、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍが第１接続方向（Ｘ軸方向）に対して傾斜しているため、例えば、変形部７０ｃの変形に応じて、第１磁化１０Ｍの向きが容易に変化する。例えば、第１磁化１０Ｍの向きの変化に応じた、第１検知素子５１の抵抗変化が、大きい。変形部７０ｃの変形が小さいときにも、電気抵抗の変化が安定して得られる。感度を向上できるセンサが提供できる。例えば、変形部７０ｃに外力が加わった際の、第１磁化１０Ｍと第２磁化２０Ｍとの相対角度の可変領域を広げることができる。例えば、変形部７０ｃに加わる力の向き及び大きさについて、検出範囲が広がる。例えば、ダイナミックレンジの広いセンサが提供できる。
１つの例において、第１磁化１０Ｍと第１接続方向（Ｘ軸方向）との間の角度の絶対値は、１０度以上８０度以下である。角度の絶対値は、２０度以上７０度以下でも良い。角度の絶対値は、３０度以上６０度以下でも良い。このような角度により、変形部７０ｃの変形に対する電気抵抗の変化率が、安定して高くできる。
この例では、第２磁性層２０の第２磁化２０Ｍは、第１接続方向（Ｘ軸方向）に沿っている。別の例において、第２磁化２０Ｍは、第１接続方向（Ｘ軸方向）に対して実質的に垂直でも良い。例えば、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍは、第２磁性層２０の第２磁化２０Ｍに対して傾斜する。第１磁化１０Ｍと第２磁化２０Ｍとの間の角度の絶対値は、１０度以上８０度以下である。角度の絶対値は、２０度以上７０度以下でも良い。角度の絶対値は、３０度以上６０度以下でも良い。このような角度により、変形部７０ｃの変形に対する電気抵抗の変化率が、安定して高くできる。
実施形態において、例えば、第３磁性層４３からの磁気的なバイアスにより、第４磁性層４４の磁化が制御される。第４磁性層４４の磁化は、例えば、第１接続方向（Ｘ軸方向）に対して傾斜する。これにより、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍの磁化が制御されると考えられる。
第４磁性層４４の少なくとも一部の結晶性が、第１磁性層１０の結晶性よりも高くすることで、安定した磁気バイアスが得られることが分かった。
例えば、第１磁性層１０の少なくとも一部は、アモルファスである。一方、第４磁性層４４の少なくとも一部は、結晶を含む。例えば、第４磁性層４４の少なくとも一部は、結晶部分を含む。
例えば、第１磁性層１０の結晶性が低い（例えばアモルファス）ことにより、第１磁性層１０において、低い保磁力が得られる。これにより、歪み（変形）に対する第１磁化１０Ｍの向きの変化の容易さを得ることができる。
一方、結晶性が低い（例えばアモルファス）第１磁性層１０だけが設けられ、第４磁性層４４が設けられない参考例が考えられる。この場合、第３磁性層４３からの磁気的なバイアスが十分に得られないことが分かった。これは、結晶性が低い第１磁性層１０の上に第３磁性層４３を設けると、第３磁性層４３の結晶品質が低くなり、第３磁性層４３と第１磁性層との交換結合が発生しない、または、小さいことが原因であると考えられる。
実施形態においては、高い結晶性を有する第４磁性層４４が設けられる。これにより、第４磁性層４４の上に設けられる第３磁性層４３において、良好な結晶品質が得られる。これにより、第３磁性層４３からの磁気的なバイアスが十分に大きくできる。例えば、第４磁性層４４の磁化が、第３磁性層４３からの磁気的なバイアスにより、所望の方向に制御できる。制御された第４磁性層４４の磁化により、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍが所望の向きに制御できる。第１磁化１０Ｍの向きは、例えば、図１（ｂ）に例示したように、Ｘ軸方向と交差する。第１磁化１０Ｍの向きは、Ｘ軸方向に対して傾斜しても良い。
例えば、磁場中の高温での熱処理により、第４磁性層４４の磁化が制御でき、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍが所望の向きに制御できる。
実施形態においては、第１磁性層１０は、高い磁歪係数、及び、低い保磁力を有する。第４磁性層４４は、高い磁歪係数、及び、高い保磁力を有する。これにより、変形部７０ｃの変形に応じて、電気抵抗の大きな変化が得易くなる。一方、例えば、磁場を検知する参考例の場合には、磁歪係数は低くても良い。
図２は、センサの一部の透過型電子顕微鏡像である。
図２は、センサ１１０に対応する試料の透過型電子顕微（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）像である。試料は、図１（ａ）に例示した構成を有する。
試料において、変形部７０ｃは、ＳｉＯ２膜である。このＳｉＯ２膜は、シリコン基板の上に設けられる。第２電極５８ｂは、Ｔａ／Ｃｕ／Ｔａの積層膜である。その上に、Ｔａ膜（厚さが２ｎｍ）、Ｒｕ膜（厚さが２ｎｍ）、及び、Ｐｔ４１Ｍｎ５９膜（厚さが２０ｎｍ）が、この順で設けられる。その上に、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜（厚さが２．５ｎｍ）、Ｒｕ膜（厚さが０．８５ｎｍ）及びＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さが２．５ｎｍ）がこの順で設けられる。例えば、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜（厚さが２．５ｎｍ）、Ｒｕ膜（厚さが０．８５ｎｍ）及びＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜の積層膜が第２磁性層２０と見なされる。例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜が第２磁性層２０と見なされても良い。
第１中間層３０は、ＭｇＯ膜（厚さが１．８ｎｍ）である。中間磁性層１５は、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さ０．５ｎｍ）である。第１磁性層１０は、Ｆｅ８０Ｂ２０膜（厚さが８ｎｍ）である。第１非磁性層４１ｎは、Ｃｕ膜（厚さが０．４ｎｍ）である。第４磁性層４４は、Ｆｅ５０Ｃｏ５０膜（厚さが１．６ｎｍ）である。第２非磁性層４２ｎは、Ｃｕ膜（厚さが０．６５ｎｍ）である。第３磁性層４３は、Ｉｒ２２Ｍｎ７８（厚さが４ｎｍ）である。
この試料では、第３磁性層４３の上に、Ｒｕ膜（厚さが２ｎｍ）、Ｔａ膜（厚さが２ｎｍ）、及び、Ｒｕ膜（厚さが２１ｎｍ）が、この順で設けられる。Ｒｕ膜（厚さが２１ｎｍ）の上に、第１電極５８ａが設けられる。第１電極５８ａは、Ｔａ膜／Ｃｕ膜／Ｔａ膜の積層膜である。
図２から分かるように、第１磁性層１０においては、結晶性が低い。第１磁性層１０には、実質的にアモルファスである。これに対して、第４磁性層４４においては、結晶に対応する縞が観察される。第４磁性層４４における縞の明確さ（結晶性）は、第１中間層３０における縞の明確さ（結晶性）と実質的に同様である。
図２から分かるように、第３磁性層４３においても、結晶に対応する縞が観察される。第３磁性層４３における結晶性は、第１磁性層１０における結晶性よりも高い。
このように、第４磁性層４４の少なくとも一部の結晶性は、第１磁性層１０の結晶性よりも高い。これにより、第３磁性層４３において、良好な結晶品質が得られる。これにより、第３磁性層４３からの磁気的なバイアスが十分に大きくできる。第４磁性層４４の磁化が、所望の方向に安定して制御できる。第４磁性層４４からの磁気的なバイアスにより、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍが、安定して所望の向きに制御される。例えば、第１磁性層１０と第３磁性層４３とは、強磁性結合する。
第１磁性層１０及び第４磁性層４４の組は、歪検知層として機能する。
実施形態において、第４磁性層４４における結晶性が高いため、第４磁性層４４の厚さが過度に厚くなると、歪検知層（第１磁性層１０と第４磁性層４４）の全体としての保磁力が過度に大きくなる場合がある。保磁力が過度に大きくなると、センサの感度が低下する。
このため、第４磁性層４４の厚さ（第４厚さｔ４、図１（ａ）参照））は、薄いことが好ましい。例えば、第４厚さｔ４は、第４磁性層４４において、良好な結晶性が得られる程度以上の厚さでよい。
以下、第４厚さｔ４を変更したときの磁気的な特性の変化の測定結果の例について説明する。測定においては、以下の試料が作製される。試料において、Ｓｉ基板／Ｃｕ（１ｎｍ）／ＭｇＯ層（１．８ｎｍ）／Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（０．５ｎｍ）／Ｆｅ８０Ｂ２０（８ｎｍ）／Ｃｏ５０Ｆｅ５０／Ｉｒ２２Ｍｎ７８（１２ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）の積層体が設けられる。上記の記載において、括弧内の長さは、それぞれの層の厚さである。Ｃｕ層は、下地層である。ＭｇＯ層は、第１中間層３０に対応する。Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層は、中間磁性層１５に対応する。Ｆｅ８０Ｂ２０層は、第１磁性層１０に対応する。Ｃｏ５０Ｆｅ５０層は、第４磁性層４４に対応する。Ｉｒ２２Ｍｎ７８は、第３磁性層４３に対応する。Ｒｕ（２ｎｍ）及びＴａ（３ｎｍ）は、第１電極５８ａに対応する。試料において、第２磁性層２０は設けられていない。Ｆｅ８０Ｂ２０層（第１磁性層１０）の厚さ（第１厚さｔ１）は、８ｎｍで一定である。実験において、Ｃｏ５０Ｆｅ５０層（第４磁性層４４）の厚さ（第４厚さｔ４）が、０．５ｎｍ〜４ｎｍの範囲で変更される。このような試料により、歪検知層（第１磁性層１０及び第４磁性層４４の組）の特性が評価される。
評価においては、Ｈ−Ｍ特性が評価される。
図３は、磁気的特性を例示する模式図である。
図３の横軸は、外部磁場Ｈ（Ｏｅ）である。縦軸は、歪検知層（第１磁性層１０及び第４磁性層４４の組）の磁化の程度に対応するパラメータＭ／Ｍｓである。外部磁場Ｈ（Ｏｅ）は、磁気的なバイアスの方向に沿っている。
図３に示すように、Ｈ−Ｍ特性においてヒステリシスが生じる。第１値Ｈ１及び第２値Ｈ２が生じる。第１値Ｈ１と第２値Ｈ２との差の１／２が、保磁力Ｈｃに対応する。第１値Ｈ１に対応する外部磁場と、第２値Ｈ２に対応する外部磁場と、の中点と、０の外部磁場Ｈと、の差を値Ｈｉｎとする。値Ｈｉｎが、磁気的なバイアスの大きさに対応する。例えば、第４磁性層４４が設けられない試料においては、値Ｈｉｎは０となる。
以下、第１〜第４試料についての評価結果について説明する。
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、磁気的特性を例示するグラフ図である。
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１〜第４試料ＳＰ０１〜ＳＰ０４にそれぞれ対応する。第１〜第４試料ＳＰ０１〜ＳＰ０４においては、第４厚さｔ４は、０．５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．６ｎｍ及び４．０ｎｍである。
第１試料ＳＰ０１において、保磁力Ｈｃは３Ｏｅであり、値Ｈｉｎは０Ｏｅである。
第２試料ＳＰ０２において、保磁力Ｈｃは３Ｏｅであり、値Ｈｉｎは０Ｏｅである。 第３試料ＳＰ０３において、保磁力Ｈｃは５５Ｏｅであり、値Ｈｉｎは７５Ｏｅである。
第４試料ＳＰ０４において、保磁力Ｈｃは７０Ｏｅであり、値Ｈｉｎは１１０Ｏｅである。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、磁気的特性を例示するグラフ図である。
これらの図の横軸は、厚さ比Ｒｔである。厚さ比Ｒｔは、第４厚さｔ４の第１厚さｔ１に対する比（ｔ４／ｔ１）である。図５（ａ）の縦軸は、保磁力Ｈｃ（Ｏｅ）である。図５（ｂ）の縦軸は、値Ｈｉｎ（Ｏｅ）である。これらの図には、上記の第１〜第４試料ＳＰ０１〜ＳＰ０４の結果、及び、他の試料の結果が示されている。第１〜第４試料ＳＰ０１〜ＳＰ０４において、厚さ比Ｒｔは、それぞれ、０．０６５、０．１２５、０．２、及び、０．５である。第１〜第４試料ＳＰ０１〜ＳＰ０４、及び、他の試料において、Ｆｅ８０Ｂ２０層（第１磁性層１０）の厚さ（第１厚さｔ１）は、８ｎｍで、一定である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、厚さ比Ｒｔが０．１５を超えると、保磁力Ｈｃ及び磁気的なバイアスの値Ｈｉｎは急激に上昇する。厚さ比Ｒｔが０．１７５のとき、保磁力Ｈｃ及び磁気的なバイアスの値Ｈｉｎは、明確に大きい。この例では、厚さ比Ｒｔが０．１５のときは、第４磁性層４４の第４厚さｔ４が１．２ｎｍである。厚さ比Ｒｔが０．１７５のときは、第４磁性層４４の第４厚さｔ４が１．４ｎｍである。第４磁性層４４の第４厚さｔ４が１．２ｎｍ以下の場合、第４磁性層４４の結晶性が不十分であると考えられる。第４磁性層４４の第４厚さｔ４がしきい値（この例では１．４ｎｍ）以上になると、第４磁性層４４の結晶性が急激に高まると考えられる。このため、保磁力Ｈｃ及び磁気的なバイアスＨｉｎは急激に上昇すると考えられる。この実験例では、第４厚さｔ４のしきい値は、１．４ｎｍである。
第４磁性層４４の第４厚さｔ４は、例えば、１．４ｎｍ以上であることが好ましい。第４厚さｔ４が１．４ｎｍ以上であるときに、十分なバイアスＨｉｎの値が得られる。第４磁性層４４の製造条件によっては、第４厚さｔ４が１．２ｎｍ以上のときも、第４磁性層４４において、適切な結晶性が得られる場合がある。第４厚さｔ４が１．２ｎｍ以上のときに、例えば、十分なバイアスＨｉｎが得られる場合がある。実施形態においては、第４磁性層４４の第４厚さｔ４は、１．２ｎｍ以上であることが好ましい。
例えば、保磁力Ｈｃ及び磁気的なバイアスの値Ｈｉｎは急激に上昇し始める第４厚さｔ４（例えば厚さのしきい値）は、約１．４ｎｍであると考えられる。この厚さのしきい値は、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離には実質的に影響しないと考えられる。
第４磁性層４４の第４厚さｔ４がしきい値以上の場合（この例では、厚さ比Ｒｔが０．１７５以上の場合）、厚さ比Ｒｔが高くなると、保磁力Ｈｃ及び値Ｈｉｎは、緩やかに大きくなる。
上記の実験結果は、Ｆｅ８０Ｂ２０（８ｎｍ）層（第１磁性層１０）と、Ｃｏ５０Ｆｅ５０層（第４磁性層４４）と、が互いに接しているときの結果であり、これらの層の間の距離が０ｎｍのときの結果である。
磁気的なバイアスの値Ｈｉｎが急激に上昇した後における値Ｈｉｎの大きさを、「変化後の値Ｈｉｎ」と言うことにする。「変化後の値Ｈｉｎ」は、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離に依存すると考えられる。例えば、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離が短いときの「変化後の値Ｈｉｎ」は、この距離が長いときの「変化後の値Ｈｉｎ」よりも大きい。
一方、歪検知層（第１磁性層１０及び第４磁性層４４の組）における保磁力Ｈｃは、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離には実質的に依存しないと考えられる。保磁力Ｈｃは、例えば、第１磁性層１０（アモルファス）の第１厚さｔ１と、第４磁性層４４（結晶）の第４厚さｔ４と、の比（厚さ比Ｒｔ）に依存すると考えられる。保磁力Ｈｃが小さいことで、高い感度が得られる。
従って、厚さのしきい値（値Ｈｉｎが急激に上昇し始める厚さ）を超える第４厚さｔ４において、厚さ比Ｒｔが低いことが好ましい。これにより、例えば、小さい保磁力Ｈｃが得られる。厚さ比Ｒｔが低いときに、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離を調節することで、小さい保磁力Ｈｃと、望まれる磁気的なバイアスの値Ｈｉｎと、が得られる。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、この例（第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離が０）においては、厚さ比Ｒｔが０．１７５の場合に、歪検知層の磁気的なバイアスの値Ｈｉｎの大きさは、十分に大きく、約６０Ｏｅであり、保磁力Ｈｃは、約５０程度と低い。
一方、例えば、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離が長い（例えば２ｎｍ）ときの「変化後の値バイアスＨｉｎ」は、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離が短い（例えば、０ｎｍまたは１ｎｍ程度以下）のときの「変化後の値Ｈｉｎ」よりも小さい。従って、望まれる大きさの「変化後の値Ｈｉｎ」を得るために、第４磁性層４４の第４厚さｔ４を厚くする方法が考えられる。しかしながら、第４厚さｔ４を厚くすると、厚さ比Ｒｔが高くなり、その結果、保磁力ＨＣが大きくなる。
実施形態においては、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の距離が短い（例えば、０ｎｍまたは１ｎｍ程度以下）ことが好ましい。これにより、望まれる大きさの「変化後の値Ｈｉｎ」が得やすくなる。その結果、第４磁性層４４の第４厚さｔ４を薄くでき、厚さ比Ｒｔを低くできる。厚さ比Ｒｔは、例えば、０．２５以下にできる。これにより、保磁力Ｈｃを低く維持することができる。これにより高い感度が得られる。
実施形態において、第４磁性層４４の第４厚さｔ４の第１磁性層１０の第１厚さｔ１に対する比（厚さ比Ｒｔ）は、例えば、０．１２５を超えることが好ましい。これにより、十分に大きい磁気的なバイアスＨｉｎが得られる。
厚さ比Ｒｔを低くすることで、例えば、保磁力Ｈｃの増加を抑えることができる。厚さ比Ｒｔは、例えば、０．３以下であることが好ましい。厚さ比Ｒｔは、０．２５以下であることがより好ましい。例えば、保磁力Ｈｃを約６０Ｏｅ以下に抑えることができる。例えば、高い感度が得やすくなる。
第４磁性層４４の第４厚さｔ４は、例えば、１．２ｎｍ以上である。これにより、例えば、第４磁性層４４において良好な結晶性が得られ、十分に大きい磁気的なバイアスＨｉｎを得ることができる。第１磁性層１０の第１厚さｔ１は、例えば、５ｎｍ以上である。これにより、歪検知層の保磁力Ｈｃを低く維持できる。
１つの例において、第１磁性層１０は、Ｆｅ及びＢを含む。第４磁性層４４は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉを含む。
既に説明したように、中間磁性層１５（図１（ａ）参照）が設けられても良い。例えば、中間磁性層１５は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＢを含む。第１磁性層１０に含まれるＣｏの濃度は、中間磁性層１５に含まれるＣｏの濃度よりも低い。または、第１磁性層１０は、Ｃｏを含まない。
中間磁性層１５は、結晶部分を含んでも良い。中間磁性層１５は、例えば、第１中間層３０（例えば、結晶層）と、第１磁性層１０（例えばアモルファス層）と、の間において、結晶性の移行領域として機能する。
既に説明したように、第１非磁性層４１ｎ（図１（ａ）参照）がさらに設けられても良い。第１非磁性層４１ｎは、例えば、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｉｒ及びＭｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１非磁性層４１ｎの厚さは、０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。例えば、第１非磁性層４１ｎは、第１磁性層１０及び第４磁性層４４と接する。
第１非磁性層４１ｎは、例えば、第１磁性層１０と第４磁性層４４との間の磁気的な結合の強さを制御する。
既に説明したように、第２非磁性層４２ｎ（図１（ａ）参照）がさらに設けられても良い。第２非磁性層４２ｎは、例えば、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｉｒ及びＭｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２非磁性層４２ｎの厚さは、０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。第２非磁性層４２ｎは、例えば、第４磁性層４４及び第３磁性層４３と接する。
第２非磁性層４２ｎは、例えば、第４磁性層４４と第３磁性層４３との間の磁気的な結合の強さを制御する。
例えば、第１非磁性層４１ｎ及び第２非磁性層４２ｎを設けることで、例えば、歪検知層に加わる磁気的な結合の大きさを制御することができる。例えば、歪検知層に加わる磁気的なバイアスの大きさＨｉｎを所望の値に調節することができる。
第２磁性層２０は、１つの磁性膜でも良い。この場合、第２磁性層２０は、例えば、Ｃｏ、ＦｅおよびＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２磁性層２０は、例えば、ＣｏｘＦｅ１００−ｘ合金層（０原子％≦ｘ≦１００原子％）である。または、第２磁性層２０は、ＮｉｘＦｅ１００−ｘ合金層（０原子％≦ｘ≦１００原子％）でも良い。これらの材料には、非磁性元素が添加されても良い。第２磁性層２０の厚さは、例えば、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第２磁性層２０は、互いに積層された磁性膜及び非磁性膜を含んでも良い。積層された磁性膜及び非磁性膜を含む部分は、磁化を有している。例えば、第２磁性層２０に含まれる複数の磁性膜の磁化の向きは、synthetic antiferro magnetic couplingによって、互いに反平行状態である。
第１中間層３０（図１（ａ）参照）は、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、酸素と、を含む。第１中間層３０の厚さは、例えば、０．６ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂの少なくともいずれかは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅合金（Ａｌ−Ｃｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、および金（Ａｕ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂの少なくともいずれかは、例えば、ＴａＭｏ、Ｔｉ及びＴｉＮよりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。
実施形態において、複数の検知素子が設けられても良い。
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図６（ａ）は、斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）の矢印ＡＲから見た平面図である。図６（ｄ）は、センサの一部を例示する断面図である。
図６（ａ）に示すように、実施形態に係るセンサ１３０は、構造体７０ｄと、第１検知素子５１と、第２検知素子５２と、を含む。
第１検知素子５１及び第２検知素子５２は、構造体７０ｄの変形部７０ｃに固定されている。この例では、第１検知素子５１は、変形部７０ｃの第１位置（第１領域）に固定されている。第２検知素子５２は、変形部７０ｃの第２位置（第２領域）に固定されている。
この例では、複数の第１検知素子５１、及び、複数の第２検知素子５２が設けられる。この例では、複数の第１検知素子５１は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。この例では、複数の第２検知素子５２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。例えば、複数の第１検知素子５１は、互いに直列に接続される。例えば、複数の第２検知素子５２は、互いに直列に接続される。実施形態において、第１検知素子５１の数は、任意である。第２検知素子５２の数は、任意である。
変形部７０ｃは、支持部７０ｓに保持される。構造体７０ｄは、外縁７０ｒを有する。外縁７０ｒは、接続部７０ｅに対応する。支持部７０ｓは、外縁７０ｒを保持する。例えば、変形部７０ｃ及び支持部７０ｓとなる基板が設けられる。基板は、例えば、シリコン基板である。基板の一部が除去され、基板に空洞７０ｈが設けられる（図６（ｂ）参照）。基板のうちの薄い部分が変形部７０ｃとなる。基板のうちの厚い部分が支持部７０ｓとなる。
図６（ｂ）に示すように、第１検知素子５１は、第１磁性膜１１ａと、第１対向磁性膜１１ｂと、第１中間膜１１ｃと、を含む。第１中間膜１１ｃは、第１磁性膜１１ａと第１対向磁性膜１１ｂとの間に設けられる。第２検知素子５２は、第２磁性膜１２ａと、第２対向磁性膜１２ｂと、第２中間膜１２ｃと、を含む。第２中間膜１２ｃは、第２磁性膜１２ａと第２対向磁性膜１２ｂとの間に設けられる。
第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１２ａは、例えば、第１磁性層１０に対応する。第１対向磁性膜１１ｂ及び第２対向磁性膜１２ｂは、例えば、第２磁性層２０に対応する。第１中間膜１１ｃ及び第２中間膜１２ｃは、例えば、第１中間層３０に対応する。
図６（ｂ）に例示するように、例えば、第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂが設けられる。例えば、第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間に、第１磁性膜１１ａ、第１対向磁性膜１１ｂ及び第１中間膜１１ｃが配置される。
図６（ｄ）に例示するように、例えば、第３電極５８ｃ及び第４電極５８ｄが設けられる。例えば、第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間に、第２磁性膜１２ａ、第２対向磁性膜１２ｂ及び第２中間膜１２ｃが配置される。
図６（ｂ）に例示するように、この例では、第１電極５８ａと構造体７０ｄとの間に絶縁層５８ｉが設けられている。絶縁層５８ｉは、例えば、第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間にも設けられる。絶縁層５８ｉは、例えば、第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間にも設けられる。絶縁層５８ｉにより、電極どうしの電気的な絶縁が得られる。
図６（ｃ）に示すように、センサ１３０は、処理部６８（例えば処理回路）をさらに含んでも良い。処理部６８は、第１検知素子５１及び第２検知素子５２と電気的に接続される。例えば、処理部６８は、第１電極５８ａ、第２電極５８ｂ、第３電極５８ｃ及び第４電極５８ｄと電気的に接続される。処理部６８は、第１検知素子５１から得られる信号に応じた信号を出力する。処理部６８は、第２検知素子５２から得られる信号に応じた信号を出力する。処理部６８は、検知素子に生じる電気抵抗の変化に対応する信号を出力する。
図６（ｃ）に示すように、この例では、変形部７０ｃ（外縁７０ｒ）は、実質的に多角形（四角形、具体的には長方形）である。変形部７０ｃの外縁７０ｒは、第１辺７０ｓ１と、第２辺７０ｓ２と、第３辺７０ｓ３と、第４辺７０ｓ４と、を含む。
変形部７０ｃ（外縁７０ｒ）には、種々の形状が適用できる。変形部７０ｃ（外縁７０ｒ）は、例えば、略真円状でも良く、偏平円状（楕円状を含む）でも良く、略正方形状でも良く、長方形状でも良い。例えば、変形部７０ｃ（外縁７０ｒ）が略正方形状または略長方形状の場合は、４隅の部分（コーナ部）は、曲線状でも良い。
第１辺７０ｓ１は、第１方向（この例では、Ｘ軸方向）に延びる。第２辺７０ｓ２は、第２方向において第１辺７０ｓ１と離間する。第２方向は、第１方向と交差する。この例では、第２方向は、Ｙ軸方向である。第２辺７０ｓ１は、第１方向（Ｘ軸方向）に延びる。第３辺７０ｓ３は、第２方向（Ｙ軸方向）に延びる。第４辺７０ｓ４は、第１方向（Ｘ軸方向）において第３辺７０ｓ３と離間し、第２方向（Ｙ軸方向）に延びる。
この例では、第３辺７０ｓ３と第４辺７０ｓ４との間の第１方向に沿った距離は、第１辺７０ｓ１と第２辺７０ｓ２との間の第２方向に沿った距離よりも長い。変形部７０ｃは、実質的に長方形であり、第１辺７０ｓ１及び第２辺７０ｓ２は、長辺である。第３辺７０ｓ３及び第４辺７０ｓ４は、短辺である。
変形部７０ｃに応力が加わったときに、変形部７０ｃの外縁７０ｒの近傍において、大きな歪（異方性歪）が生じる。検知素子を外縁７０ｒの近傍に配置することで、大きな歪が検知素子に加わり、高い感度が得られる。
この例では、複数の第１検知素子５１は、第１辺７０ｓ１に沿って並ぶ。複数の第２検知素子５２は、第２辺７０ｓ２に沿って並ぶ。
複数の検知素子を直列に接続することで、ＳＮ比を改善することができる。実施形態において、圧力が印加されたときに同じ極性の電気信号が得られる複数の検知素子を配置することができる。これにより、ＳＮ比が向上する。
実施形態は、電子機器を含んでも良い。電子機器は、例えば、上記の実施形態に係るセンサ及びその変形のセンサを含む。電子機器は、例えば、情報端末を含む。情報端末は、レコーダなどを含む。電子機器は、マイクロフォン、血圧センサ、タッチパネルなどを含む。
図７は、実施形態に係る電子機器を例示する模式図である。
図７に示すように、本実施形態に係る電子機器７５０は、例えば、情報端末７１０である。情報端末７１０には、例えば、マイクロフォン６１０が設けられる。
マイクロフォン６１０は、例えば、センサ３１０を含む。構造体７０ｄは、例えば、情報端末７１０の表示部６２０が設けられた面に対して実質的に平行である。構造体７０ｄの配置は、任意である。センサ３１０には、上記の実施形態に関して説明した任意のセンサが適用される。
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る電子機器を例示する模式的断面図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、電子機器７５０（例えば、マイクロフォン３７０（音響マイクロフォン））は、筐体３６０と、カバー３６２と、センサ３１０と、を含む。筐体３６０は、例えば、基板３６１（例えばプリント基板）と、カバー３６２と、を含む。基板３６１は、例えばアンプなどの回路を含む。
筐体３６０（基板３６１及びカバー３６２の少なくともいずれか）には、アコースティックホール３２５が設けられる。図８（ａ）に示す例においては、アコースティックホール３２５は、カバー３６２に設けられている。図８（ｂ）に示す例においては、アコースティックホール３２５は、基板３６１に設けられている。音３２９は、アコースティックホール３２５を通って、カバー３６２の内部に進入する。マイクロフォン３７０は、音圧に対して感応する。
例えば、センサ３１０を基板３６１の上に置き、電気信号線（図示しない）を設ける。センサ３１０を覆うように、カバー３６２が設けられる。センサ３１０の周りに筐体３６０が設けられる。センサ３１０の少なくとも一部は、筐体３６０の中に設けられる。例えば、第１検知素子５１及び構造体７０ｄは、基板３６１とカバー３６２との間に設けられる。例えば、センサ３１０は、基板３６１とカバー３６２との間に設けられる。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。 これらの図の例では、電子機器７５０は、血圧センサ３３０である。図９（ａ）は、ヒトの動脈血管の上の皮膚を例示する模式的平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＨ１−Ｈ２線断面図である。
血圧センサ３３０においては、センサとしてセンサ３１０が用いられている。センサ３１０が動脈血管３３１の上の皮膚３３３に接触される。これにより、血圧センサ３３０は、連続的に血圧測定を行うことができる。
図１０は、実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。
この図の例では、電子機器７５０は、タッチパネル３４０である。タッチパネル３４０において、センサ３１０が、ディスプレイの内部及びディスプレイの外部の少なくともいずれかに設けられる。
例えば、タッチパネル３４０は、複数の第１配線３４６と、複数の第２配線３４７と、複数のセンサ３１０と、制御回路３４１と、を含む。
この例では、複数の第１配線３４６は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線３４６のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線３４７は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線３４７のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。
複数のセンサ３１０の１つは、複数の第１配線３４６と複数の第２配線３４７との交差部に設けられる。センサ３１０の１つは、検知のための検知要素Ｅｓの１つとなる。交差部は、第１配線３４６と第２配線３４７とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。
複数のセンサ３１０の１つの一端Ｅ１は、複数の第１配線３４６の１つと接続される。複数のセンサ３１０の１つの他端Ｅ２は、複数の第２配線３４７の１つと接続される。
制御回路３４１は、複数の第１配線３４６及び複数の第２配線３４７と接続される。例えば、制御回路３４１は、複数の第１配線３４６と接続された第１配線用回路３４６ｄと、複数の第２配線３４７と接続された第２配線用回路３４７ｄと、第１配線用回路３４６ｄ及び第２配線用回路３４７ｄと接続された制御信号回路３４５と、を含む。
実施形態によれば、感度を向上できるセンサを用いた電子機器が提供できる。
実施形態は、例えば、以下の構成（例えば技術案）を含む。
（構成１）
変形可能な変形部を含む構造体と、
前記変形部に設けられた第１検知素子と、
を備え、
前記第１検知素子は、第１〜第４磁性層と、第１中間層と、を含み、
前記第１磁性層は、前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に設けられ、
前記第４磁性層は、前記第１磁性層と前記第３磁性層との間に設けられ、
前記第１中間層は、前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられ、
前記第３磁性層は、第１材料及び第２材料の少なくともいずれかを含み、前記第１材料は、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ及びＲｕ−Ｒｈ−Ｍｎよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、前記第２材料は、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、及び、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）の少なくともいずれかを含み、
前記第４磁性層の少なくとも一部の結晶性は、前記第１磁性層の結晶性よりも高い、センサ。
（構成２）
前記第１磁性層の少なくとも一部は、アモルファスであり、
前記第４磁性層の前記少なくとも一部は、結晶を含む、構成１記載のセンサ。
（構成３）
前記第４磁性層の前記厚さは、１．４ｎｍ以上である、構成１または２に記載のセンサ。
（構成４）
前記第４磁性層の厚さの前記第１磁性層の厚さに対する比は、０．１７５以上０．３以下である、構成１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成５）
前記第１磁性層と前記第４磁性層との間の距離は、１ｎｍ以下である、構成３記載のセンサ。
（構成６）
前記第１磁性層の前記厚さは、５ｎｍ以上である、構成５記載のセンサ。
（構成７）
前記第１磁性層は、Ｆｅ及びＢを含み、
前記第４磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１〜６のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成８）
前記第１検知素子は、前記第１磁性層と前記第１中間層との間に設けられた中間磁性層をさらに含み、
前記中間磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＢを含み、
前記第１磁性層に含まれるＣｏの濃度は、前記中間磁性層に含まれるＣｏの濃度よりも低い、または、前記第１磁性層はＣｏを含まない、構成７記載のセンサ。
（構成９）
前記第１検知素子は、前記第１磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第１非磁性層をさらに含み、
前記第１非磁性層は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｉｒ及びＭｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１〜８のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１０）
前記第１非磁性層は、前記第１磁性層及び前記第４磁性層と接した、構成９記載のセンサ。
（構成１１）
前記第１検知素子は、前記第４磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第２非磁性層をさらに含み、
前記第２非磁性層は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｉｒ及びＭｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１〜１０のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１２）
前記第２非磁性層は、前記第４磁性層及び前記第３磁性層と接した、構成１１記載のセンサ。
（構成１３）
前記第１中間層は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、酸素と、を含む、構成１〜１２のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１４）
前記第１検知素子の電気抵抗は、前記変形部の変形に応じて変化する、構成１〜１３のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１５）
前記第１磁性層の第１磁化は、前記第２磁性層の第２磁化に対して傾斜した、構成１〜１４のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１６）
前記構造体は、支持部をさらに含み、
前記変形部は、前記支持部に接続された接続部を含み、
前記接続部は、第１接続方向に沿い、
前記第１磁性層の第１磁化は、前記第１接続方向に対して、傾斜した、構成１〜１４のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１７）
前記第１磁化と前記第１接続方向との間の角度の絶対値は、１０度以上８０度以下である、構成１〜１６のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１８）
構成１〜１７のいずれか１つに記載のセンサを備えたマイクロフォン。
（構成１９）
構成１〜１７のいずれか１つに記載のセンサを備えた血圧センサ。
（構成２０）
構成１〜１７のいずれか１つに記載のセンサを備えたタッチパネル。
実施形態によれば、感度を向上できるセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルが提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる構造体、検知素子、磁性層、中間層、膜部、電極、及び、処理部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…第１磁性層、 １０Ｍ…第１磁化、 １１ａ…第１磁性膜、 １１ｂ…第１対向磁性膜、 １１ｃ…第１中間膜、 １２ａ…第２磁性膜、 １２ｂ…第２対向磁性膜、 １２ｃ…第２中間膜、 １５…中間磁性層、 ２０…第２磁性層、 ２０Ｍ…第２磁化、 ３０…第１中間層、 ４１ｎ、４２ｎ…第１、第２非磁性層、 ４３…第３磁性層、 ４４…第４磁性層、 ５１、５２…検知素子、 ５８ａ〜５８ｄ…第１〜第４電極、 ５８ｉ…絶縁層、 ６８…処理部、 ７０ｃ…変形部、 ７０ｄ…構造体、 ７０ｈ…空洞、 ７０ｒ…外縁、 ７０ｓ…支持部、 ７０ｓ１〜７０ｓ４…第１〜第４辺、 １１０、１３０、３１０…センサ、 ３２５…アコースティックホール、 ３２９…音、 ３３０…血圧センサ、 ３３１…動脈血管、 ３３３…皮膚、 ３４０…タッチパネル、 ３４１…制御回路、 ３４５…制御信号回路、 ３４６…第１配線、 ３４６ｄ…第１配線用回路、 ３４７…第２配線、 ３４７ｄ…第２配線用回路、 ３６０…筐体、 ３６１…基板、 ３６２…カバー、 ３７０…マイクロフォン、 ６１０…マイクロフォン、 ６２０…表示部、 ７１０…情報端末、 ７５０…電子機器、 ＡＲ…矢印、 Ｅ１…一端、 Ｅ２…他端、 Ｅｓ…検知要素、 Ｈ…外部磁場、 Ｈ１、Ｈ２…第１、第２値、 Ｈｃ…保磁力、 Ｈｉｎ…値、 Ｍ／Ｍｓ…パラメータ、 Ｒｔ…厚さ比、 Ｓ０１〜Ｓ０４…第１〜第４試料、 ｔ１…第１厚さ、 ｔ４…第４厚さ

Claims (13)

  1. 変形可能な変形部を含む構造体と、
    前記変形部に設けられた第１検知素子と、
    を備え、
    前記第１検知素子は、第１〜第４磁性層と、第１中間層と、を含み、
    前記第１磁性層は、前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に設けられ、
    前記第４磁性層は、前記第１磁性層と前記第３磁性層との間に設けられ、
    前記第１中間層は、前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられ、
    前記第３磁性層は、第１材料及び第２材料の少なくともいずれかを含み、前記第１材料は、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ及びＲｕ−Ｒｈ−Ｍｎよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、前記第２材料は、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、及び、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）の少なくともいずれかを含み、
    前記第４磁性層の少なくとも一部の結晶性は、前記第１磁性層の結晶性よりも高く、
    前記第４磁性層の厚さの前記第１磁性層の厚さに対する比は、０．１７５以上０．３以下である、センサ。
  2. 前記第１磁性層の少なくとも一部は、アモルファスであり、
    前記第４磁性層の前記少なくとも一部は、結晶を含む、請求項１記載のセンサ。
  3. 前記第４磁性層の前記厚さは、１．４ｎｍ以上である、請求項１または２に記載のセンサ。
  4. 前記第４磁性層の厚さの前記第１磁性層の厚さに対する比は、０．１７５以上０．２５以下である、請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
  5. 前記第１磁性層と前記第４磁性層との間の距離は、１ｎｍ以下である、請求項３記載のセンサ。
  6. 前記第１磁性層は、Ｆｅ及びＢを含み、
    前記第４磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか１つに記載のセンサ。
  7. 前記第１検知素子は、前記第１磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第１非磁性層をさらに含み、
    前記第１非磁性層は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｉｒ及びＭｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載のセンサ。
  8. 前記第１非磁性層は、前記第１磁性層及び前記第４磁性層と接した、請求項７記載のセンサ。
  9. 前記第１検知素子の電気抵抗は、前記変形部の変形に応じて変化する、請求項１〜８のいずれか１つに記載のセンサ。
  10. 前記構造体は、支持部をさらに含み、
    前記変形部は、前記支持部に接続された接続部を含み、
    前記接続部は、第１接続方向に沿い、
    前記第１磁性層の第１磁化は、前記第１接続方向に対して、傾斜した、請求項１〜９のいずれか１つに記載のセンサ。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載のセンサを備えたマイクロフォン。
  12. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載のセンサを備えた血圧センサ。
  13. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載のセンサを備えたタッチパネル。
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JP2000215414A (ja) 1999-01-25 2000-08-04 Hitachi Ltd 磁気センサ―
JP4738395B2 (ja) * 2007-09-25 2011-08-03 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子およびそれを用いた磁気ランダムアクセスメモリ
JP5487475B2 (ja) 2012-03-19 2014-05-07 仁 幸田 物件情報処理システム及びプログラム
JP6055286B2 (ja) * 2012-11-20 2016-12-27 株式会社東芝 圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、およびタッチパネル
JP5951454B2 (ja) * 2012-11-20 2016-07-13 株式会社東芝 マイクロフォンパッケージ
JP6211866B2 (ja) 2013-09-20 2017-10-11 株式会社東芝 圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサおよびタッチパネル
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JP6480837B2 (ja) * 2015-09-04 2019-03-13 株式会社東芝 センサ、情報端末、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル

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