[发明专利]磁阻效应元件

说明书

一种磁阻效应元件，其具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、和夹持于上述第一铁磁性层及上述第二铁磁性层之间的隧道势垒层，上述隧道势垒层是分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层和具有组成与上述第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体。

技术领域

本发明涉及一种磁阻效应元件。

本申请对2018年6月28日在日本申请的日本特愿2018-123538号主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

已知有一种由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨磁阻(GMR)元件及在非磁性层中使用了绝缘层(隧道势垒层、势垒层)的隧道磁阻(TMR)元件。一般而言，虽然与GMR元件相比，TMR元件的元件电阻大，但是TMR元件的磁阻(MR)比比GMR元件的MR比更大。因此，作为磁传感器/高频部件、磁头及非易失性随机存取存储器(MRAM)用元件，TMR元件受到瞩目。

根据电子的隧道传导机制的不同可将TMR元件分为两类。一类是仅利用铁磁性层间的波动函数的渗出效应(隧道效应)的TMR元件。另一类是利用产生隧道效应时进行穿隧的隧道势垒层的特定的轨道传导的相干隧道(仅具有特定的波动函数的对称性的电子进行穿隧)占优势的TMR元件。已知与仅利用隧道效应的TMR元件相比，相干隧道占优势的TMR元件可得到大的MR比。

作为可得到相干隧道效应的隧道势垒层，众所周知有MgO。但是，MgO存在如下问题：与铁磁性层的晶格失配大，在MgO的隧道势垒层内出现很多移位等缺陷，不能得到高品质的隧道结。因此，也进行关于替代MgO的材料的研究。例如，专利文献1中公开了一种使用具有尖晶石结构的MgAl₂O₄作为代替MgO的材料的磁阻效应元件。

专利文献2中公开了一种使用具有不规则化的尖晶石结构的非磁性氧化物作为隧道势垒层的磁阻效应元件。根据该专利文献2，如果对使用尖晶石结构的非磁性氧化物作为隧道势垒层的情况(专利文献1)和使用不规则化的尖晶石结构的非磁性氧化物作为隧道势垒层的情况(专利文献2)进行比较，则可可知不规则化的尖晶石结构的能得到更大的MR比。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5586028号公报

专利文献2：日本专利第5988019号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

与MgO相比，具有尖晶石结构的非磁性氧化物的与铁磁性层的晶格失配小，电压的偏压依赖性良好，高的施加电压下的MR比大。因此，作为在高的施加电压下使用的MRAM用磁阻效应元件的隧道势垒层的材料期待具有尖晶石结构的非磁性氧化物。在MRAM等存储用磁阻效应元件中，优选输出电压值高以致可以在较高的电压下高精度地进行读写。但是，因为与MgO相比，具有尖晶石结构的非磁性氧化物的低电压下的MR比略差，所以存在难以提高输出电压值的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种输出电压值大的磁阻效应元件。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明人等研究的结果发现，通过将隧道势垒层设为分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层和具有组成与该第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体，可以提高磁阻效应元件的输出电压值。

即，为了解决上述课题，本发明提供了如下技术方案。

(1)第一方式提供了一种磁阻效应元件，其具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、和夹持于所述第一铁磁性层及所述第二铁磁性层之间的隧道势垒层，所述隧道势垒层是分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层和具有组成与所述第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体。