ＣＰＰ型巨磁电阻元件和磁部件及磁装置，能通过膜面垂直方向的自旋相关电流显现巨磁电阻效应，其中，ＣＰＰ型巨磁电阻元件（１０、２０、５０）具有反强磁性层（９）、强磁性固定层（１１、１１Ａ）、非磁性导电层（１２）和强磁性自由层（１３、１３Ａ）的叠层结构，强磁性自由层（１３、１３Ａ）的第１磁性层（１４、１４Ａ）和第２磁性层（１６、１６Ａ）间隔着磁性耦合体（１５、１５Ａ）而磁反平行耦合，第１磁性层（１４、１４Ａ）的磁化（１７、１７’）与第２磁性层（１６、１６Ａ）的磁化（１８、１８Ａ）的大小不同。上旋电子（５）和下旋电子（６）根据强磁性固定层（１１、１１Ａ）和强磁性自由层（１３、１３Ａ）的磁化方向而自旋相关散射，ＣＰＰ－ＧＭＲ经过传导通道（１、２、３、４）而增大。另外，在具有强磁性固定层（１１）、非磁性导电层（１２）和强磁性自由层（１３Ａ）的ＣＰＰ型巨磁电阻元件（３０）中，在强磁性固定层（１１）与非磁性导电层（１２）之间、及／或强磁性自由层（１３Ａ）的表面，设置由钌、铱、铑、铼、铬中的一种或不少于二种形成的层（２１）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及巨磁电阻效应元件(以下称为CPP型巨磁电阻效应元件)和使用该巨磁电阻效应元件的磁部件及磁装置，能通过膜面垂直方向的自旋相关电流显现巨磁电阻效应。
技术介绍
近年来，正在开发由强磁性层/非磁性金属层/强磁性层组成的巨磁电阻(GMR)效应元件。GMR由界面的自旋相关散射引起，由外部磁场将两个强磁性层的磁化控制成相互平行或反平行，从而其电阻相互不同。GMR元件已经被应用于磁传感器和硬盘装置的再现头等。这种情况下，电流在膜面内流动，此时的GMR被称作CIP(Current InPlane)-GMR。该CIP-GMR元件通常使用使反强磁性体接近一个强磁性体且固定该强磁性体自旋的被称作旋阀(Spin Valve)型的元件。另一方面，已知在膜面垂直流动电流的被称作CPP(CurrentPerpendicular to the Plane)-GMR的GMR元件。再有，还知道一般CPP-GMR比CIP-GMR大。还提出了一种CPP型巨磁电阻效应元件及再现头等，在如上所述的CPP-GMR中，通过感应电流来抑制发生于自由磁性层的涡旋状磁畴(磁区)的产生(例如参考日本特开2002-359415号公报)。另外，还提出了应用旋阀结构随着高密度记录化而提高磁头特性(例如参考日本特开2002-124721号公报)。而且，本专利技术人等提出了有关反平行磁化的大小相同的三层结构(参考日本特开平9-251621号公报)。但是，CPP-GMR元件由于电流通路小而电阻小，元件尺寸不是相当小，没有实用性，所以还没有实用化。还讨论了在CPP-GMR元件中如图10所示使反强磁性层81接近强磁性固定层82的旋阀型，但与由强磁性自由层84/非磁性导电层83/强磁性固定层82组成的GMR膜相比较，反强磁性层81的电阻大，所以一般作为旋阀元件的电阻变化率不足1％，而且电阻变化ΔR也小，这也是妨碍CPP-GMR元件实用性的大的主要因素。如上所述，现有的旋阀型CPP-GMR元件，电阻变化ΔR和磁阻变化率小，这成为实用上的问题。本专利技术人等，将两个强磁性层间隔着非磁性金属层相互反平行耦合而且其磁化大小不同的三层结构(SyAF)用作自由层及/或固定层时，发现即使在旋阀型中，CPP-GMR的ΔR变大而且磁阻变化率也变大为大于等于8％，这是本专利技术达成的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种CPP型巨磁电阻元件和磁部件及磁装置，能通过膜面垂直方向的自旋相关电流显现巨磁电阻效应。为了达成上述目的，本专利技术的第一构成的CPP型巨磁电阻元件之中的第1方案记载的专利技术，提供一种CPP型巨磁电阻元件，具有强磁性固定层、非磁性导电层和强磁性自由层，其特征在于，强磁性自由层具有间隔着磁性耦合体而磁反平行耦合的磁化大小不同的第1磁性层和第2磁性层，而且，第1磁性层和第2磁性层的磁化维持反平行状态不变而能磁化反转。第2方案的专利技术在上述构成以外的特征在于，强磁性自由层内的磁性耦合体根据强磁性固定层的自旋相关电流，形成该自旋相关电子散射的界面。第3方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，将强磁性自由层重叠多层而使CPP-GMR变大。第4方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，强磁性自由层的第1磁性层和第2磁性层的纵横比小于等于2。第5方案的专利技术在上述构成以外所具有的特征在于，磁性耦合体是非磁性金属层和非磁性半导体层的任一个。第6方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，磁性耦合体是钌、铱、铑、铼、铬中的任一个、或组合它们的合金及叠层耦合体的任一个。第7方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，磁性耦合体的膜厚小于等于1.5nm。第8方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，非磁性导电层是产生大的自旋相关散射的铜。第9方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，强磁性固定层是具有强磁性层和接近该强磁性层的反强磁性层的旋阀型强磁性固定层。在这样构成的CPP型巨磁电阻元件中，根据强磁性固定层和强磁性自由层的磁化方向，在强磁性自由层的磁性耦合体的界面，自旋相关散射，CPP-GMR增大显现，因此，在本专利技术的CPP型巨磁电阻元件中，能极大提高CPP-GMR。为了达成上述目的，本专利技术的第二构成的CPP型巨磁电阻元件之中的第10方案记载的专利技术，提供一种CPP型巨磁电阻元件，具有强磁性固定层、非磁性导电层和强磁性自由层，其特征在于，强磁性固定层具有间隔着磁性耦合体而磁反平行耦合的磁化大小不同的第1磁性层和第2磁性层。第11方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，强磁性自由层具有间隔着磁性耦合体而磁反平行耦合的磁化大小不同的第1磁性层和第2磁性层，而且，第1磁性层和第2磁性层的磁化维持反平行状态不变而能磁化反转。第12方案的专利技术所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，磁性耦合体由非磁性金属层形成，由钌、铱、铑、铼、铬中的一种或不少于二种形成。在这样构成的CPP型巨磁电阻元件中，根据强磁性固定层和强磁性自由层的磁化方向，在强磁性自由层及/或强磁性固定层的磁性耦合体的界面，自旋相关散射，CPP-GMR增大显现，因此，在本专利技术的CPP型巨磁电阻元件中，能极大提高CPP-GMR。为了达成上述目的，本专利技术的第三构成的CPP型巨磁电阻元件之中的第13方案记载的专利技术，提供一种CPP型巨磁电阻元件，具有强磁性固定层、非磁性导电层和强磁性自由层，其特征在于，在强磁性固定层与非磁性导电层之间、及/或强磁性自由层的表面，设置由钌、铱、铑、铼、铬中的一种或不少于二种形成的层。在这样构成的CPP型巨磁电阻元件中，根据强磁性固定层和强磁性自由层的磁化方向，在非磁性金属层和强磁性固定层及非磁性导电层的界面、或非磁性金属层和强磁性自由层的界面、或这些界面两者产生的自旋相关散射，CPP-GMR增大显现，因此，在本专利技术的CPP型巨磁电阻元件中，能极大提高CPP-GMR。为了达成上述目的，本专利技术的第四构成的CPP型巨磁电阻元件之中的第14方案记载的专利技术，提供一种使用CPP型巨磁电阻元件的磁部件，其特征在于，具有如权利要求1至13任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件。为了达成上述目的，本专利技术的第四构成的CPP型巨磁电阻元件之中的第15方案记载的专利技术，提供一种磁头，检测出记录介质的泄漏磁场来读出记录信息，其特征在于，如权利要求1-13任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件的强磁性自由层由记录介质的泄漏磁场而磁化反转，根据感应电子的自旋相关散射CPP-GMR显现，并检测出记录介质的磁场方向作为电阻变化。第16方案的专利技术在上述构成以外的特征在于，使强磁性自由层的第2磁性层端面与记录介质相对置，来检测记录介质的泄漏磁场。第17方案的专利技术所记载的磁头，其特征在于，使强磁性自由层的层叠结构显露的断层面与记录介质相对置，来检测泄漏磁场。第18方案的专利技术所记载的磁头，其特征在于，将向CPP型巨磁电阻元件提供的感应电子的电极，兼用作针对记录介质泄漏磁场的磁屏蔽。在这样构成的CPP型巨磁电阻元件中，根据磁部件中所使用的CPP型巨磁电阻元件的自旋相关散射，CPP-GMR增大显现，磁部件的电阻变化。因此，在本专利技术的磁部件中，能将磁场方向作为电阻的大的变化检测出。为了达成上述目的，本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＣＰＰ型巨磁电阻元件，具有强磁性固定层、非磁性导电层和强磁性自由层，其特征在于， 上述强磁性自由层具有间隔着磁性耦合体而磁反平行耦合的磁化大小不同的第１磁性层和第２磁性层，而且，第１磁性层和第２磁性层的磁化维持反平行状态不变而能磁化反转。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-1-31 024981/2003;JP 2003-5-15 137945/20031.一种CPP型巨磁电阻元件，具有强磁性固定层、非磁性导电层和强磁性自由层，其特征在于，上述强磁性自由层具有间隔着磁性耦合体而磁反平行耦合的磁化大小不同的第1磁性层和第2磁性层，而且，第1磁性层和第2磁性层的磁化维持反平行状态不变而能磁化反转。2.如权利要求1所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，上述强磁性自由层内的磁性耦合体根据上述强磁性固定层的自旋相关电流，形成该自旋相关电子散射的界面。3.如权利要求1或2所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，将上述强磁性自由层重叠多层而使CPP-GMR变大。4.如权利要求1至3任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，上述强磁性自由层的第1磁性层和第2磁性层的纵横比小于等于2。5.如权利要求1至4任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，上述磁性耦合体是非磁性金属层和非磁性半导体层的任一个。6.如权利要求1至5任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，上述磁性耦合体是钌、铱、铑、铼、铬中的任一个、或组合它们的合金及叠层耦合体的任一个。7.如权利要求1至6任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，上述磁性耦合体的膜厚小于等于1.5nm。8.如权利要求1至7任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，上述非磁性导电层是产生大的自旋相关散射的铜。9.如权利要求1至8任一项所记载的CPP型巨磁电阻元件，其特征在于，上述强磁性固定层是具有强磁性层和接近该强磁性层的反强磁性层的旋阀型强磁性固定层。10.一种CPP型巨磁电阻元件，具有强磁性固定层、非磁性导电层和强磁性自由层，其特征在于，上述强磁性固定层具有间隔着磁性耦合体而磁反平行耦合的磁化大小不同的第1磁性层和第2磁性层。11.如权利要求10所记载的CP...
【专利技术属性】
技术研发人员：猪俣浩一郎，手束展规，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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