[发明专利]磁致电阻效应元件,磁头,磁记录/音响装置和磁存储器

说明书

相关申请的交叉参考

[0001]本发明申请根据和要求了2006年9月28日申请的第2006-265836号日本专利申请的优先权益，它的总体内容作为参照结合在这里。

技术领域

[0002]本发明涉及一种被配置成电流沿着垂直于它的薄膜表面的方向流动的磁致电阻效应元件。本发明也涉及到使用依照本发明的磁致电阻效应元件的磁头、磁记录/音响装置和磁存储器。

背景技术

[0003]最近，磁装置的性能，具体说，如磁头的性能，通过由多层磁结构制成的巨磁致电阻效应(EMR)的方法得到提高。特别地，由于旋转阀薄膜(SV薄膜)能够展现更大的GMR效应，SV薄膜已经发展了磁装置(如磁头)和MRAM(磁随机存储器)。

[0004]“旋转阀”薄膜具有这样一种把非磁性金属隔离层夹在两个铁磁层之间的结构，并且被配置成使得一个铁磁层(通常被称为“锁住层”或者“固定磁化层”)的磁化被反铁磁层的磁化固定，而另一铁磁层(通常被称为“自由层”或者“自由磁化层”)的磁化是依照外部磁场旋转的。由旋转阀薄膜，可以通过锁住层和自由层之间磁化的相对角度的变化获得巨大的MR效应。

[0005]一种常规的旋转阀薄膜被使用于CIP(平面电流)-GMR元件。在CIP-GMR元件中，一股传感电流沿着平行于薄膜表面的方向流向SV薄膜。最近，注意力被投向于CPP(垂直于平面的电流)-GMR元件和TMR(隧道磁致电阻)元件，因为CPP-GMR元件和TMR元件各自能够展现比CIP元件更大的MR效应。在CPP-GMR元件和TMR元件中，传感电流是沿着几乎垂直于薄膜表面的方向流向SV薄膜的。

[0006]最近，已经确认可以从Ni线的微耦合中获得具有高MR比的大MR效应(参考文献1)。

[0007]然后，微磁耦合被形成为三维从而实现具有高MR比的磁致电阻效应元件(参考文献2)。在这种情形下，三维微磁耦合是通过EB(电子束)照射、FIB(聚焦离子束)照射或者AFM(原子力显微镜)的方法实现的。

[参考文献1]Phys.Rev.Lett.822923(1999)

[参考文献2]JP-A 2003-204095(KOKAI)

[0008]以上所述的MR效应被认为是源于在微磁耦合点的磁化的快速变化。也就是，如果在微磁耦合点处形成的的磁畴被变窄，那么可以获得大的MR效应。磁畴可以通过减小微磁耦合点的尺寸(直径)(复合隔离层的铁磁金属部分的尺寸(直径))而被间接地变窄。然而，太小的微磁耦合点尺寸可能会过分地增大它的阻抗。

[0009]另一方面，如果微磁耦合点的尺寸被扩大，那么微磁耦合点的阻抗可以被减小，但是太大的微磁耦合点尺寸可能会通过微磁耦合加强了锁住层和自由层之间的磁耦，从而加强了层间耦合。层间耦合的加强将引起不希望有的在包含微磁耦合的磁头处工作点移向较高的磁场。

发明内容

[0010]本发明的一个目标是提供一种新型的能够展示更大的MR效应而无需因为低的阻抗和高的层间耦合要移动工作点的磁致电阻效应元件。

[0011]为了达到上述目标，本发明的一个方面涉及一种磁致电阻效应元件，该元件包括：第一磁化层，其磁化基本上固定在一个方向上；第二磁化层，其磁化依外部磁场而旋转；中间层，其包含绝缘部分和磁性金属部分并被配置于第一磁性层和第二磁性层之间；和一对电极，其使得电流沿着垂直于由第一磁性层、中间层和第二磁性层构成的多层薄膜的薄膜表面的方向流动；其中中间层的磁性金属部分包含非铁磁金属。

[0012]发明者进行了认真的研究以达到上述目标。作为结果，根据本发明的一个方面，在第一磁性层和第二磁性层之间提供包含绝缘部分和磁性金属部分的中间层，从而通过中间层的磁性金属部分引起磁耦。然后，中间层的磁性金属部分中包含非铁磁金属，从而能够减小磁性金属部分的磁化。

[0013]作为结果，由于形成于中间层的磁性金属部分中的磁壁的宽度，沿着厚度方向减小，阻抗变化比，也即，MR效应可以被增强，并且把中间层夹在中间的第一磁性层和第二磁性层之间的层间耦合，可以被抑制。特别地，即使增加微磁耦合点的直径以减小元件阻抗，层间耦合也能够被减小。

[0014]非铁磁金属可以是由Cu，Cr，V，Ta，Nb，Sc，Ti，Mn，Zn，Ga，Ge，Zr，Y，Tc，Re，B，In，C，Si，Sn，Ca，Sr，Ba，Au，Ag，Pd，Pt，Ir，Rh，Ru，Os，Hf组成的组中选出的至少一种。特别地，非铁磁金属可能至少包含Cu。