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公開番号2024049776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-10
出願番号2022156217
出願日2022-09-29
発明の名称磁気抵抗効果素子
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 50/10 20230101AFI20240403BHJP()
要約【課題】MR比の大きい磁気抵抗効果素子を提供する。
【解決手段】この磁気抵抗効果素子は、第1強磁性層と第2強磁性層と非磁性層とを備える。前記第1強磁性層は、第1層と第2層とを有する。前記第1層は、前記第2層より前記非磁性層の近くにある。前記第1層は、少なくとも一部が結晶化したCoを含むホイスラー合金を有する。前記第2層は、前記ホイスラー合金と異なり、少なくとも一部が結晶化した強磁性体を有する。前記第1層及び前記第2層は、添加された第1原子を有する。前記第1原子は、Mg、Al、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pd、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Au、Biからなる群から選択される何れかである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１強磁性層と第２強磁性層と非磁性層とを備え、
前記第１強磁性層は、第１層と第２層とを有し、
前記第１層は、前記第２層より前記非磁性層の近くにあり、
前記第１層は、少なくとも一部が結晶化したＣｏを含むホイスラー合金を有し、
前記第２層は、前記ホイスラー合金と異なり、少なくとも一部が結晶化した強磁性体を有し、
前記第１層及び前記第２層は、添加された第１原子を有し、
前記第１原子は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉからなる群から選択される何れかである、磁気抵抗効果素子。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第２強磁性層は、第３層と第４層とを有し、
前記第３層は、前記第４層より前記非磁性層の近くにあり、
前記第３層は、少なくとも一部が結晶化したＣｏを含むホイスラー合金を有し、
前記第４層は、前記ホイスラー合金と異なり、少なくとも一部が結晶化した強磁性体を有し、
前記第３層及び前記第４層は、前記第１原子を有する、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記第１強磁性層は、第５層をさらに有し、
前記第１層と前記第５層とは、前記第２層を挟み、
前記第５層は、前記ホイスラー合金を有する、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記強磁性体は、Ｃｏ
ｘ
Ｆｅ
１－ｘ
－Ａで表され、
ｘは０以上１以下であり、Ａは前記第１原子である、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記強磁性体の結晶構造は、ｂｃｃ構造又はｆｃｃ構造である、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記第１層と前記第２層とは隣接しており、
前記第１層と前記第２層とが格子整合しており、
前記第２層の格子定数を基準とした際に、前記第１層の格子定数は前記第２層の格子定数の９５％以上１０５％以下である、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記第１層の前記非磁性層側の第１面は、前記第１面と反対側の第２面より、前記第１原子の濃度が低い、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記第１層における前記第１原子の濃度は、前記第２層における前記第１原子の濃度より低い、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記ホイスラー合金の結晶構造は、Ｌ２
１
構造又はＢ２構造である、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
前記ホイスラー合金のＣｏ組成比は、化学量論組成比より少なく、
前記ホイスラー合金は、化学量論組成でＣｏＹＺ又はＣｏ
２
ＹＺで表記され、
ＹはＭｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ族の遷移金属、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ族の遷移金属元素、又は、貴金属元素であり、
ＺはＩＩＩ族からＶ族の典型元素である、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁気抵抗効果素子に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果により積層方向の抵抗値が変化する素子である。磁気抵抗効果素子は、２つの強磁性層とこれらに挟まれた非磁性層とを備える。非磁性層に導体が用いられた磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子と言われ、非磁性層に絶縁層（トンネルバリア層、バリア層）が用いられた磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子と言われる。磁気抵抗効果素子は、磁気センサ、高周波部品、磁気ヘッド及び不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）等の様々な用途への応用が可能である。
【０００３】
特許文献１には、ホイスラー合金を強磁性層に用いた磁気抵抗効果素子を備える磁気センサが記載されている。ホイスラー合金は高いスピン分極率を有する。ホイスラー合金を含む磁気センサは、出力信号が大きいと期待される。一方で、特許文献１には、高温又は所定の結晶性を有する厚い下地基板上に成膜しないと、ホイスラー合金が結晶化しにくいことが記載されている。また特許文献１には、高温での成膜や厚い下地基板は磁気センサの出力低下の原因となりえることが記載されている。特許文献１は、このような処理を避け、強磁性層を非結晶層と結晶層との積層構造とすることで、磁気センサの出力が大きくなることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第９４１２３９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気センサの出力信号の大きさは、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）に依存する。一般に、非磁性層を挟む強磁性層の結晶性が高い方が、ＭＲ比が大きくなる傾向にある。高温での成膜や所定の結晶性を有する厚い下地基板を用いずにホイスラー合金の結晶化を容易に行うことでき、かつ、ＭＲ比の大きな磁気抵抗効果素子が求められている。特許文献１に記載の磁気抵抗効果素子は、非磁性層に接する強磁性層がアモルファスであり、十分大きなＭＲ比を得ることが難しい。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大きなＭＲ比を実現できる磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００８】
（１）第１の態様にかかる磁気抵抗効果素子は、第１強磁性層と第２強磁性層と非磁性層とを備える。前記第１強磁性層は、第１層と第２層とを有する。前記第１層は、前記第２層より前記非磁性層の近くにある。前記第１層は、少なくとも一部が結晶化したＣｏを含むホイスラー合金を有する。前記第２層は、前記ホイスラー合金と異なり、少なくとも一部が結晶化した強磁性体を有する。前記第１層及び前記第２層は、添加された第１原子を有する。前記第１原子は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉからなる群から選択される何れかである。
【０００９】
（２）上記態様にかかる磁気抵抗効果素子において、前記第２強磁性層は、第３層と第４層とを有してもよい。前記第３層は、前記第４層より前記非磁性層の近くにある。前記第３層は、少なくとも一部が結晶化したＣｏを含むホイスラー合金を有する。前記第４層は、前記ホイスラー合金と異なり、少なくとも一部が結晶化した強磁性体を有する。前記第３層及び前記第４層は、前記第１原子を有する。
【００１０】
（３）上記態様にかかる磁気抵抗効果素子において、前記第１強磁性層は、第５層をさらに有してもよい。前記第１層と前記第５層とは、前記第２層を挟む。前記第５層は、前記ホイスラー合金を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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