交换耦合膜,磁阻效应装置,磁阻效应磁头及其制作方法

文档序号:6820362来源:国知局
专利名称:交换耦合膜,磁阻效应装置,磁阻效应磁头及其制作方法
技术领域
本发明是关于用于固定铁磁体的磁化方向的交换耦合膜,采用该耦合膜以便由低磁场促成显著的磁阻变化的磁阻效应装置,采用该磁阻效应装置且适用于高密度磁记录和再生的磁阻磁头,和用于制造这样一种磁阻效应装置的方法。
近年来,硬盘驱动器的密度已极大地增加,同时重放磁头也得到巨大改善。除其他种类外,已卓有成效地研究了采用强磁阻效应(亦叫做“自旋阀(spin valve)”)的磁阻效应装置(以后简称为“MR装置),它预期具有能显著改善当前采用的磁阻效应磁头(以后简称之为“MR磁头”)的灵敏度的潜力。
MR装置包括有二铁磁性层和夹于此二铁磁性层中间的一非磁性层。铁磁性层之一(以后也称为“固定层”)的磁化方向由来自一磁旋抑制层的交换偏置磁场固定(此铁磁性层与此磁旋抑制层总起来称之为“交换耦合膜”)。另一铁磁性层(后面亦称作“自由层”)的磁化方向可响应一外磁场相对自由地改变。这样,就能改变固定层的磁化方向与自由层的磁化方向之间的角度来变更MR装置的电阻。
己建议的MR装置中,铁磁性层采用NiFe,非磁性层采用Cu,而磁旋抑制层采用Fe-Mn。此MR装置提供约2%的变化的磁阻率(此后简称为“MR比”),见Journal of Magnetism and MagneticMaterials 93,P.101,(1991)。当磁旋抑制层采用Fe-Mn时所得到的MR比很小,且截止温度〔磁旋抑制层不再能对固定固定层的磁化方向起作用时的温度〕不够高。而且Fe-Mn膜本身的耐腐蚀性很差。鉴于此,已提议其他采用非Fe-Mn材料的磁旋抑制层的MR装置。
其中,采用氧化物如NiO或α-Fe2O3作磁旋抑制层的MR装置预期可实现极大的MR比,将近15%或更大。
但NiO的截止温度不够高。因此采用NiO的MR装置的热稳定性不理想。
另一方面,当MR装置采用α-Fe2O3磁旋抑制层时,固定层的反向磁场在磁旋抑制层较薄时不够大。特别是一具有双自旋阀结构的MR装置或一α-Fe2O3层形成在固定层上的MR装置具有很强的以下倾向涂覆α-Fe2O3层中所得的固定层反向磁场不足。而且,采用α-Fe2O3的MR装置的热稳定性由于与采用NiO的MR装置同样的原因也不理想。此外,采用α-Fe2O3的MR装置还存在着在磁场中的淀积期间或在磁场中的热处理期间控制各向异性方面的另外的问题。
按照本发明的一个方面,交换耦合膜包括一衬基和一多层膜。此多层膜包括有一铁磁性层及贴近铁磁性层设置的用于抑制铁磁性层的磁旋的磁旋抑制层;且此磁旋抑制层包括一Fe-M-O层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)。
在本发明一实施例中,磁旋抑制层包括一(Fe1-xMx)2O3层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V,而0.01≤x≤0.4)。
在本发明一实施例中,磁旋抑制层还包括一NiO层。
在本发明一实施例中,磁旋抑制层还包括一Fe-M’-O层(其中M’=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V),该层与Fe-M-O层的组份不同。
在本发明一实施例中,此多层膜的表面粗糙度约为0.5nm或更低。
在本发明一实施例中,磁旋抑制层的厚度在约5nm与约100nm之间的范围内。
在本发明一实施例中,磁旋抑制层的厚度在约5nm与约50nm之间的范围内。
在本发明一实施例中,在磁旋抑制层和铁磁性层形成之后,交换耦合膜在一磁场中经受约150℃到约350℃的温度下的热处理。
按照本发明的另一个方面,磁阻效应装置包括一衬基和一多层膜。此多层膜包括有至少二铁磁性层,一非磁性层,和一为抑制铁磁性层之一的磁旋的磁旋抑制层。此二铁磁性层是通过插置在它们之间的非磁性层提供的。至少一个铁磁性层是由磁旋抑制层固定其磁化方向的固定层,此磁旋抑制层被设置成相对于非磁性层与另一铁磁性层相反向地和该铁磁性层相接触。至少一个铁磁性层是一其磁化方向可自由旋转的自由层。固定层的磁化方向与自由层的磁化方向间角度的改变将使装置的电阻变化。此磁旋抑制层包括-Fe-M-O层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)。
在本发明一实施例中,磁旋抑制层包括一(Fe1-xMx)2O3层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V,而0.01≤x≤0.4)。
在一实施例中,磁旋抑制层,还包括一NiO层。
在本发明一实施例中,磁旋抑制层还包括一Fe-M’-O层(其中M’=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V),该层具有与Fe-M-O层不同的组份。
在本发明一实施例中,此多层膜的表面粗糙度约为0.5nm或更小。
在本发明一实施例中,此磁旋抑制层的厚度在约5nm与约100nm间的范围内。
在本发明一实施例中,此磁旋抑制层的厚度在约5nm与约50m间的范围内。
在本发明一实施例中,在磁旋抑制层和固定层被形成之后,磁阻效应装置在一磁场中经受约150℃到约350℃的温度下的热处理。
在本发明一实施例中,此多层膜包括一第一磁旋抑制层,一第一固定层,一第一非磁性层,一铁磁性自由层,一第二非磁性层,一第二固定层和一第二磁旋抑制层,它们按此顺序被淀积在衬基上。第一磁旋抑制层固定第一固定层的磁化方向。第二磁旋抑制层固定第二固定层的磁化方向。
在本发明一实施例中,第一磁旋抑制层包括一(Fe1-xMx)2O3层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V,而0.01≤X≤0.4)。
在本发明一实施例中,第二磁旋抑制层包括一NiO层或一Fe-M-O层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)。
在本发明一实施例中,自由层包括一第三非磁性层和以第三非磁性层插置在其间设置的二或更多的磁性层。
在本发明一实施例中,自由层包括一第三非磁性层和以第三非磁性层插置在其间设置的二或更多的磁性层。
在本发明一实施例中,固定层包括一第三非磁性层和其间具有反铁磁性变换耦合且以第三非磁性层插置其间的二磁性层。
在本发明一实施例中,至少一固定层包括一第三非磁性层和其间具有反铁磁性交换耦合并以第三非磁性层插置其间的二磁性层。
按照本发明的又一个方面,磁阻效应磁头包括一磁组效应装置;和为将此磁阻效应装置由一屏蔽部分隔离的屏蔽间隙部分。此磁阻效应装置包括有一衬基和一多层膜。多层膜包括有至少二铁磁性层,一非磁性层,和为抑制铁磁性层之一的磁旋的磁旋抑制层。此二铁磁性层间插置有该非磁性层。至少铁磁性层之一为一由磁旋抑制层固定其磁化方向的固定层,此磁旋抑制层被设置得相对于非磁性层在另一铁磁性层的相对侧与该第一铁磁性层相接触。铁磁性层的至少一个为其磁化方向可自由旋转的自由层。固定层的磁化方向与自由层的磁化方向间角度上的改变将促使装置的电阻变化。此磁旋抑制层包括一Fe-M-O层(其中M=Al,Ti,CO,Mn,Cr,Ni或V)。
按照这一发明的又一个方面的一磁阻效应磁头包括上述的磁阻效应装置;和一为导入欲检测的磁场进该磁阻效应装置的磁轭部分。
按照此发明的再一个方面,提供了用于制造磁阻效应装置的一种方法。此半置包括一衬基和一多层膜。此多层膜包括有至少二铁磁性层,一非磁性层,和为一抑制铁磁性层之一的磁旋的磁旋抑制层。二铁磁性层被设置为在其中间插置有该非磁性层。至少一个铁磁性层为一由磁旋抑制层固定其磁化方向的固定层,此磁旋抑制层被设置得在相对于此非磁性层的另一个铁磁性层的相对侧与该前一个铁磁层相接触。至少一个铁磁性层为一其磁化方向可自由旋转的自由层。固定层的磁化方向与自由层的磁化方向间角度的改变促使装置的电阻变化。此方法包括在衬基上形成磁旋抑制层的第一步,和在磁旋抑制层上以所述顺序淀积固定层、非磁性层和自由层的第二步。此第一步包括溅镀其主要成份为Fe-M-O(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni,或V)的靶的步骤。
按照此方法的又另一个方面,提供了用于制造磁阻效应装置的一种方法。此装置包括一衬基和一多层膜。此多层膜包括一第一磁旋抑制层,一第一固定层,一第一非磁性层,一铁磁性自由层,一第二非磁性层,一第二固定层和一第二磁旋抑制层,它们以这一顺序被淀积在衬基上。此第一磁旋抑制层固定第一固定层的磁化方向。第二磁旋抑制层固定第二固定层的磁化方向。第一和第二固定层的磁化方向与自由层的磁化方向间角度上的改变促使装置的电阻变化。此方法包括在衬基上形成第一磁旋抑制层的第一步;在第一磁旋抑制层上按所述次序淀积第一固定层、第一非磁性层、自由层、第二非磁性层和第二固定层的第二步;和在第二固定层上形成第二磁旋抑制层的第三步。第一和第三步各自包括溅镀一其主要成份为Fe-M-O(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)的靶的步骤。
因此,这里所述的发明使得可取得优点(1)提供具有良好热稳定性和大MR比的交换耦合膜;(2)提供结合了这样的交换耦合膜的MR装置;(3)提供结合了这样一MR装置的MR磁头;和(4)提供为制造这样的MR装置的方法。
由参照所列附图阅读理解以下的详细说明,本发明的这些和其他优点对熟悉本技术领域的人士将很显见。
图1为说明本发明交换耦合膜的截面图;图2为说明本发明的MR装置的截面图;图3为说明本发明另一MR装置的截面图;图4为说明本发明的MR磁头的截面图;图5为说明本发明的MR磁头的透视图;图6为说明连同一磁盘一齐的本发明的MR磁头的截面图;图7A为说明按照本发明与一记录磁头相结合的MR磁头的截面图;图7B为说明本发明另一MR磁头的截面图;图8为说明本发明再一MR磁头的截面图;图9为说明本发明的制造MR磁头的步骤的流程图;图10为说明本发明制造MR装置部分的步骤的流程图;图11为说明本发明的交换耦合膜的磁化曲线的图形;图12为说明(Fe1-xTix)2O3(50)/CO0.9Fe0.1(10)膜的Hc和Hua的“X”依赖性的图形;和图13为说明本发明的MR装置的MR曲线的图形。
现在参照


本发明的交换耦合膜,MR装置和MR磁头。
图1说明本发明的交换耦合膜100。参看图1,一Fe-M-O层2和一铁磁性层3以此顺序淀积在衬基1上。本发明的一特点是利用Fe-M-O层2作为对铁磁性层3加以交换偏置磁场的磁旋抑制层。
如这里所用的“Fe-M-O层”是一将一第三元素加到Fe-O磁旋抑制层所得到的层,其中金属(Fe+M)与氧(O)间的原子构成比为约1.2到约1.6。
当第三元素M被加到Fe-O磁旋抑制层使得Fe+M与O间的原子构成比成为如上述的约1.2到约1.6时,锁住效应,即就是固定层的磁化方向的固定,通过即使在相对低的温度下的热处理也能得到改善。最好,该原子构成比为在约1.35到约1.55的范围内。
Fe+M与O间的原子构成比超出约1.2到约1.6的范围是不希望的。低于约1.2的原子构成比使锁住效应变坏。当此原子构成比大于约1.6时,Fe-M-O层2成为不能适用于MR磁头中的弱铁磁体。
下面详细说明结合有交换耦合膜100的MR装置。
图2为说明本发明的示例MR装置200的截面图。参看图2,一Fe-M-O层2,一铁磁性固定层3,一非磁性层4和一铁磁性自由层5被以此顺序淀积在基衬1上。铁磁性层之一(固定层3)的磁化方向被来自Fe-M-O层2的交换偏置磁场所“锁住”或固定。另一铁磁性层(自由层5)经由非磁性层4被与固定层3作磁性隔离,因而使得自由层5的磁化方向能响应来自MR装置200之外的外磁场作相对自由的改变。
这样,固定层3的磁化方向与自由层3的磁化方向间的角就可以改变从而改变MR装置200的电阻。当MR装置200被用作MR传感器时,MR装置200的电阻响应外磁场的改变即能作为一电信号加以检测。
如上述,本发明的一个特点是利用Fe-M-O层2作为磁转抑制层。如相关技术说明中描述的,采用α-Fe2O3层的MR装置表示出大的MR比,但不能提供足够的磁场用来锁住固定层3(特别是在双结构或α-Fe2O3层形成在固定层下面的情况中)。而且,这样一MR装置的特性不大可能依靠在磁场中作低温热处理来改善。
为解决这一问题,本发明采用Fe氧化物(Fe-O)层作为磁旋抑制层2,其中Fe原子部分地为其他元素例如Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V所替换。
金属(Fe+M)与氧(O)之间的原子构成比最好为约1.2到约1.6。当Fe原子部分地为一元素如Al,Ti,Mn或V所替代时,就得到较大的锁住效果,也就是,在温度为约150℃到约350℃时的热处理之后固定层3的磁化方向的固定。当Fe原子部分地为元素如Co或Ni所替代时,在制造MR装置后即在热处理之后得到具有较大锁住磁场的MR装置。
除其他外,Mn和Co在获取大的MR比方面特别有效。对于较大的锁住磁场,Co特别有效。为取得一更大的锁住磁场的F-M-O层所需构成是(Fe1-xMx)2O3(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V,且0.01≤x≤0.4)。
当x过分小时所得的效果不足。当x过分大时所得的锁住效果可能会降低。当Fe为除以上列举的元素(Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni和V)以外的元素替代时,会发生这样的间歇,即Fe-M-O层成为铁磁性的,从而引起Fe-M-O层的自发磁化。
当Fe-M-O层2的厚度过分小时,锁住固定层3的磁化方向的效应可能不足。Fe-M-O层2的厚度至少为5nm左右。当Fe-M-O层2的厚度过分大时,其表面粗糙度增加,从而在自由层5与固定层3之间很可能会发生磁耦合。因此,Fe-M-O层2的厚度理想的是约100nm或较小,而更理想的是约50nm。这一点对具有双结构的MR装置是一特别重要的条件。
尽管一磁旋抑制层通常总是一反铁磁性体,而此整体磁旋抑制层2则不一定必须是完全反铁磁性的,只要它能起Fe-M-O层2的主要作用就行(即固定固定层3的磁化方向)。例如,磁旋抑制层2的一部分可以是一弱铁磁性体,一顺磁性体或一铁磁性体,只要能得到固定固定层3的磁化方向的效果即可。
通常,一Ni-Co-Fe合金层适用于作为MR磁头的自由层5。可取的是,NixCoyFez层的原子构成比可为0.6≤x≤0.90≤y≤0.40≤z≤0.3(由此得到一富Ni的软磁膜);或0≤x≤0.40.2≤y≤0.950≤z≤0.5(由此得到一富Co膜)。
具有这样构成的膜展现出低的磁致伸缩现象(1×10-5),这对一MR传感器或一MR磁头是所要求的。
一非晶层,例如Co-Mn-B层,Co-Fe-B层,Co-Nb-Zr层,或Co-Nb-B层,或者这样一非晶层与Ni-Co-Fe层的叠合层,可替代地用作为自由层5。
最好,自由层5的厚度在约1nm与约10nm间的范围内。当自由层5过厚时,MR比因分路效应而降低。当自由层5过薄时,软磁性降低。更可取的是,自由层5的厚度在约2nm与约7nm间的范围内。
用于固定层3的优选材料包括Co,Co-Fe合金或Ni-Fe-Co合金。当利用Co或Co-Fe合金时可获得特别大的MR比。为得到大的交换耦合,可优先采用Ni-Fe型材料,Ni-Fe-Co型材料,等等。因此,最好在固定层3与Fe-M-O层2之间的界面处采用Ni型材料和在固定层3与由Cu等构成的非磁性层4间的界面处采用Co型材料。
最好,固定层3的厚度在约1nm与约10nm间的范围内。当固定层3过薄或过厚时MR比降低。更理想的是固定层3的厚度在约1nm与约5nm间的范围内。
固定层3可以为包括有其间通过非磁性层4而有反铁磁性交换耦合的二磁性层的多层结构。更具体说,固定层3例如可以是一Co/Ru/Co多层膜。在这样的情况下,Ru的厚度必须是能在二Co膜之间提供反铁磁性交换耦合(例如在此例中约0.6nm)。在普通MR装置的情况下,当MR装置极小时,出现一发生在固定层3的端部表面上的磁极将一非所希望的偏置磁场加到自由层5的问题。当固定层3由具有反铁磁性交换耦合的二磁性层形成时,不会有偏置磁场加到自由层5从而解决这一问题。
虽然自由层5与固定层3之间的非磁性层4可由Cu、Ag、Au、Ru等构成,但Cu是特别理想的。非磁性层4必须至少为约0.9nm以便降低二铁磁性层(固定层3与自由层5)之间的交互作用。当非磁性层4过厚时,MR比降低。因此非磁性层4的厚度应为10nm或更少,而更理想的为约3nm或更小。
为进一步增加MR装置的MR比,在铁磁性层之一(固定层3或自由层5)与非磁性层4之间界面处插入界面磁层是有效的。当此界面磁层过厚时,MR比对磁场的灵敏度降低。因此界面磁层的厚度最好为约2nm或更小,而更理想的是约1.8nm或更小。为使界面磁层有效地作用,其厚度应至少为约0.2nm,而更理想的是约0.8nm或更大些。最好能采用Co或富Co的Co-Fe合金作为界面磁层的材料。
理想的是,衬基1具有相对光滑的表面,且可以是一玻璃衬基,一MgO衬基,一Si衬基或一Al2O3-TiC衬基。Al2O3-TiC衬基特别适宜于制造MR磁头。
进一步增加MR装置的MR比的另一途径是在自由层5上形成一金属反射层。最好采用Ag、Au等作为金属反射层的材料。
当金属反射层过厚时,MR比由于分路效应而降低。因此,金属反射层的厚度最好为约10nm或较小,更理想的是3nm左右或较小。当金属反射层过薄时,所得效果将不足。因此,此金属反射层的厚度至少为约0.5nm或更大,而1nm左右或较大更理想。
在上面结合图2所述例中,Fe-M-O层2、固定层3、非磁性层4和自由层5按此顺序以淀积在衬基1上。这些层也可以代之一以相反顺序(自由层5/非磁性层4/固定层3/Fe-M-O层2)直接或通过一底层淀积在衬基1上。这种反向结构导致由图2中所示结构所得的有稍许降低的锁住效果,但仍能被用作MR装置且对某些特定装置设计可能是有效的。
虽然上面说明了普通的MR装置,而如图3中所示的具有双自旋阀结构的MR装置300对进一步增加MR比也特别有效。这一情况下,Fe-M-O层,NiO层,或它们的复合(层叠的)层可被用于最上面的磁旋抑制层6。为进一步增加MR比,Fe-M-O层特别利于最上面的磁旋抑制层6。考虑到MR装置电极的形成或MR磁头的形成,利用Fe-Mn、Ni-Mn、Pd-Mn、Pt-Mn、Ir-Mn或Fe-Ir之类的金属反铁磁性材料是适宜的。其中,Pt-Mn被认为在热稳定性方面是最好的材料。最好PtzMn1-z层的原子构成比可以是0.4≤z≤0.6在图3中所说明的例子中,Fe-M-O层2最先被淀积在衬基1上。或者,这些层也可按相反顺序由磁旋抑制层6到Fe-M-O层2地淀积在衬基1上。
当NiO和α-Fe2O3被用在以上结构中时,考虑到热稳定性和膜平滑性,可取的是首先在衬基1上形成NiO层,而后在NiO层上形成α-Fe2O3层,从而使固定层3被α-Fe2O3锁住。在这样的情况下,NiO膜的厚度可以为约10nm,而α-Fe2O3层最好厚于NiO膜。
这些层适宜于由溅镀方法形成。可用来制造本发明的MR装置的溅度方法包括有DC溅度法,RF溅镀法,离子束溅镀法,等等。
MR磁头可利用上述本发明的MR装置来制造。图5为说明本发明一示例MR磁头30的结构的立体图。图4说明由图5中箭头A所指方向看的图5的截面图。图6说明沿着图5中破析线B所指的平面所取的图5的截面图。以下说明将主要参照图4。
参看图4,MR装置部分9被插置于上、下屏蔽间隔14与11之间。隔离膜,例如Al2O3膜、SiO2膜等等,可被用作屏蔽间隔11和14。屏蔽间隔14和11上还分别设置有上、下屏蔽15和11。一软磁膜例如Ni-Fe合金膜可用作为屏蔽材料。为控制MR装置的磁畴,由一象Co-Pt合金材料构成的硬偏置部分12提供偏置磁场。虽然在此例中采用一硬膜来供给偏置磁场,象Fe-Mn膜之类的反铁磁性膜也可同样加以采用。MR装置部分9被屏蔽间隔11和14由屏蔽10和15隔开,并且通过导线部分13向其施加电流而能读取MR装置部分9的电阻中的改变。
由于MR磁头是一只读磁头,通常被与一供写入的感应磁头相结合使用。图6和7说明一写磁头部分31和一读磁头部分32。图7A说明与图4中所示相同的结构,其上面另外设置有写磁头部分31。写磁头部分31包括有一经由记录间隔膜40设置在上屏蔽15上面的上磁芯16。
虽然图7A说明具有通常的贴近的结合的MR磁头,而图7B则说明另一具有重叠结构的有效的MR磁头,其中磁道宽41可较精确的控制。因此,图7B中表明的结构能更好地承受由记录密度的增加所造成的磁道宽的缩减。
现在参照图6说明MR磁头30的记录和再生机理。参看图6,在记录操作期间,由一电流产生和导引通过一线圈17的磁通漏泄通过上磁芯16与上屏蔽15之间的空间,借此将信息写在磁盘21上。MR磁头30在由图中的箭头C所指明的方向上相对磁盘21移动,这里有可能通过倒转流过线圈17的电流的方向来反转记录磁化方向23。当记录密度增加时,记录长度(记录间距)22缩小,由此而需要相应地降低记录间隔长度(记录间隔节距)19。
在再生操作中,磁盘21的记录磁化部分漏泄的磁通24作用于屏蔽10与15间的MR装置部分9,由此改变MR装置部分9的电阻。由于电流通过引线部分13被导引到MR装置部分9,其电阻中的改变可被作为其电压(输出)中的变化读出。
图8说明结合本发明的MR装置的轭式磁头80的结构。此轭式磁头80包括有MR装置部分9,磁轭部分81,隔离膜部分82,记录极部分18和线圈部分83。轭部分81和记录极部分18共同形成一记录/再生间隔30。
参看图9,现在说明用于制造MR磁头30的方法。
首先,如图4中所示,在一经适当处理的衬基上形成下屏蔽10(S801)。然后,在下屏蔽10上形成下间隔屏蔽11(S802),和在下屏蔽间隔11上形成MR装置部分层(S803)。在MR装置部分层如图4中所示被作成MR装置部分9的图案之后(S804),形成硬偏置部分12(S805)和引线部分13(S806)。然后形成上屏蔽间隔14(S807)和上屏蔽15(S808)。最后,如图7A中所示形成写磁头部分31(S809),由此得到MR磁头30。
参看图10,更详细地说明形成MR装置部分9的步骤(S803)。以溅镀Fe-M-O靶到非磁性衬基1上形成Fe-M-O层2,如图2中所示(S901)。然后,固定层3、非磁性层4和自由层5按此顺序淀积在Fe-M-O层2上,由此,得到MR装置部分9(S902)。
为得到如图3中所示的MR装置300,非磁性层4、固定层3和磁旋抑制层6以此顺序淀积在自由层上,由此得到MR装置部分。
考虑到硬盘驱动器的记录密度的未来增加,记录波长(记录间隔)应加缩短,为此必须缩短如图4中所示屏蔽之间的距离d(由图6中的标号18所指明)。如可由图4看到的,必须降低MR装置部分9的厚度。最好,MR装置部分9的厚度,不包括反铁磁性膜,应为约20nm或更小。本发明中所用的反铁磁性Fe-M-O层2为一隔离物。因此,如果Fe-M-O层2被设置作为此隔离物的一部分(例如作为图4中间隔屏蔽11的一部分),其厚度即较少受限制。但当Fe-M-O层2被设置作为MR装置部分9的一部分,它就应当尽可能薄。最好,Fe-M-O层2的厚度应为约40m或更小,且更理想的是约20nm或更小。
在MR装置部分9中,自由层5的易于磁化的轴(也被称之为“平易(easy)轴”,如图2和3中所示,最好被安排得基本垂直于要被检测的信号的磁场的方向,以便抑制软磁性膜在磁化转换期间的Barkhausen噪音的发生。
现在以说明性举例说明本发明的交换耦合膜,MR装置和MR磁头。
例1按照本发明的例1的交换耦合膜通过利用多溅镀设备制造。Fe2O3和Co0.9Fe0.1被用作为靶。To2O3片被置于Fe2O3靶上以产生(Fe1-xTix)2O3膜。
在一真空室被抽真空到约1×10-8Torr之后,其中被加进Ar气体以便在其中保持约0.8mTorr的压力,同时利用溅镀方法来在玻璃衬基上形成交换耦合膜100,如图1中所示。从而造成一试样交换耦合膜Al。此试样膜Al的多层的各自厚度(nm)被表示在括号中。当采用Fe2O3时应用RF阴极,而当采用任何其他材料时应用DC阴极。
Al:(Fe1-xTix)2O3(50)/Co0.9Fe0.1(10)所产生的交换耦合膜以约250℃在真空中保持约1小时,同时对之加以约80kA/m(1kOe)的磁场。然后利用一振动采样磁强计在室温下测量交换耦合膜的磁化曲线。
图11是一示意说明所测量磁化曲线的图形。由于((Fe1-xTix)2O3)磁旋抑制层几乎没有任何磁化,此磁化曲线实际上是交换耦合膜100的Co0.9Fe0.1的磁化曲线。在图11中,磁化曲线的中心由图形原点位移数量Hua。此位移量Hua代表交换偏置的强度。另一位移量Hc被定义作为磁化曲线与代表所加磁场的水平轴的二交点之间的长度的一半。位移量Hc还在采用氧化物磁旋抑制层时趋向于增加此交换偏置磁场。
图12表示由图11的磁化曲线计算得的对各种x值的交换耦合膜100的位移量Hua和Hc。
图12表明由引入Ti位移量Hua的增加。这就是说,如果引入Ti,即使由相对低的温度作热处理也导入单向各向异性。还表明过量引入Ti时位移量Hua降低。
在上述例中,Ti2O3片被置于Fe2O3靶上以产生一(Fe1-xTix)2O3膜。但也可替换利用合金靶。或者,可将Ti片置于Fe2O3靶上。但在这种情况下,必须特别小心地例如在Ar气体外还利用氧气作为溅镀气体使原子构成比(Fe+Ti)/O为约1.2到约1.6。
在图11中,位移量Hua和Hc两者均迅速下降到x>0.4的构成范围内。这可由(Fe1-xTix)2O3层中发生磁化来促成,这使(Fe1-xTix)2O3层成为铁磁性的。
当原子构成比(Fe+Ti)/O不足约1.2到约1.6时也有可能发生磁化,由此降低位移量Hua。当(Fe1-xTix)2O3膜有磁化时,可由其生成磁通,从而给交换耦合膜100的应用起反作用。
在上述举例中,加入Ti作为一替代元素。另一试样膜A2以基本相同方式制造,但以另外元素例如Al,Co,Mn,Cr,Ni或V部分地替代α-Fe2O3膜中的Fe原子。热处理也基本以上与采用Ti时的同样方式进行。
A2:(Fe0.9M0.1)2O3(50)/Co0.9Fe0.1(10)这一试样交换粘合膜A2的位移量Hua和Hc被以与试样膜Al同样方式评估。结果如下表1中所示。
表1M(替代Fe的金属) Hua(KA/m) Hc(KA/m)不替换0.1 12.0Al10.25.5Co7.7 6.2Mn13.57.6Cr8.4 4.4Ni4.3 9.2V 3.9 8.8表1表明当Fe2O3膜中的Fe原子为其他元素如Al、Co、Mn、Cr、Ni或V部分地替代时位移量Hua增加。
作为比较例,以基本与上述相同方式制造了另外的交换耦合膜,但以其他元素如Sn、Sb或Ge部分地替代Fe2O3中的Fe原子。各比较例的构成被调整使得使原子构成比(Fe+M)/O为约1.2到约1.6(其中M=Sn,Sb,Ge)。
在比较例中,位移量Hua不增加,而位移量Hc减少,表明锁住铁磁体固定层3的效果降低。
例2如图2中所示,利用如例1的多重溅镀设备制造一试样MR装置B1。Si衬基用作为衬基1,Fe-Al-O层作为磁旋抑制层2,Co层作铁磁性固定层3,Cu层作为非磁性层4,且Ni0.58Fe0.2Co0.12层作为自由层5。所采用的Fe-Al-O层的原子构成比为Al/(Fe+Al)=0.05/1和(Fe+Al)/O=约1.2到约1.6。各层的厚度如下面所示。
B1:Fe-Al-O(35)/Co(2)/Cu(2)/Ni0.68Fe0.20Co0.12(5)如例1中那样,上述这样产生的此试样MR装置B1经受约250℃的热处理约30分钟。
所生成试样MR装置B1的MR特性被作了评估,由一DC 4端方法在室温下加以达到约100kA/m的磁场。结果如以下表2中所示。
为作比较,另一试样MR装置B的MR特性也被以基本同样方式进行了评估。此试样装置B0利用Fe2O3层代替Fe-Al-O层制造。
表2试样号磁旋抑制层MR比HpB0Fe2O313.710B1Fe-Al-O 12.921图13概括地表示对表2中所示试样装置B1所得的MR曲线。参看图13,当一大的负磁场被加到MR装置时,自由层5和固定层3基本上具有相同磁化方向(在点(a))。在磁场逐渐增加并转到正侧时,自由层5的磁化方向倒转,然后电阻向点(b)迅速增加。当外磁场进一步增加时,固定层3的磁化方向也倒转,如点(c)处所示,且电阻降低到原来水平。参看图13,“Hp”指反相磁场(也称之为“锁住磁场”),它被定义为在MR比在通过峰值(点(b))之后成为其峰值的一半时所施加的磁场振幅。表2表明对试样装置测量的各自的Hp值。
表2表示,与比较试样装置B0相比较本发明的试样装置B1具有基本相同的MR比和更高的锁住磁场Hp。
另一试样装置B2以与试样装置B1基本相同的方式制成,其中自由层5包括有多层通过插置于它们之间的非磁性层4设置的磁性层。
B2:Fe-Al-O(35)/Co(2)/Cu(2)/Ni0.68Fe0.20Co0.12(2)/Cu(1)/Ni0.68Fe0.20Co0.12(2)试样装置B2以基本与试样装置B1相同的方式进行了评估。结果表明,与试样装置B1相比,试样装置B2具有基本相同的MR比和Hp,但具有改善的自由层5的软磁特性,此时软磁性层的矫顽力由约800A/m降低到约400A/m。这样,依靠形成带有二个或更多的通过插置在它们之间的非磁性层4所设置的磁性层,就可能改善自由层5的软磁特性和改善MR装置对磁场的灵敏度。
试样装置B3以与试样装置B1基本相同方式制成,但利用具有反铁磁性交换耦合的Co(2)/Ru(0.6)/Co(2)代替Co(2)作为固定层3。
B3:Fe-A-O(3.5)/Co(2)/Ru(0.6)/Co(2)/Ni0.68Fe0.20CO0.12(5)试样装置B3被以基本与试样装置B1相同方式进行了评估。表明与试样装置B1相比,试样装置B3的MR比降低约2.1%,但具有约40kA/m或更大的Hp,同时由发生在固定层3的端部表面处的磁极所引起的偏置对自由层5无影响。
接着分别利用试样装置B1(本发明)和B0(比较例)制造图5中所示的MR磁头,并对其特性进行了评估。在每一个制造的MR磁头中,衬基采用Al2O3-TiC材料,屏蔽10和15用Ni0.8Fe0.2合金,屏蔽间隙11和14用Al2O3。另外,Co-Pt合金用于硬偏置部分12,而引线部分13用Au。这些磁性膜所赋与的各向异性是使固定层3的平易轴基本上平行于欲检测信号的磁场方向而自由层5的平易轴基本上与欲检测信号的磁场方向相垂直。这是这样实现的,即首先使所制造的MR装置在磁场中经受约270℃的热处理从而确定固定层3的平易轴的方向,而后再使此制造的MR装置经受约180℃的热处理从而确定自由层5的平易轴的方向。
导引一DC电流作为测试电流通过这些MR磁头和对之加以约3kA/m的交变信号磁场对所制造MR磁头的各自的输出进行了评估。采用本发明的装置B1的MR磁头的输出大致与采用比较MR装置B0的MR磁头的输出相同。但应指出,在测试期间当约15kA/m的DC磁场被加到MR磁头并随后去掉时,采用比较MR装置B0的MR磁头的输出成为不稳定的,而采用本发明MR装置B1的MR磁头的输出则即使在应用DC磁场之后也是稳定的。
例3以基本与示例2中相同方式制造了具有图2所示结构的试样MR装置(C1~C10,其中Al/(Fe+Al)=0.1/1,Ti/(Fe+Ti)=0.1/1,Mn/(Fe+Co)=0.2/1,Cr/(Fe+Co)=0.2/1和Cr/(Fe+Cr)=0.1/1。在此例中,如以下所示采用复合磁旋抑制层。被设置在各试样装置端部的Cu层为一抗氧化膜。
C1:Fe-Al-O(20)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Cu(1)C2:Fe-Co-O(20)/Co0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2/Cu(1)C3:Fe-Cr-O(20)/Co0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Cu(1)C4:NiO(10)/Fe-Al-O(10)/Co0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Cu(1)C5:Fe-Ti-O(10)/Fe-Co-O(10)/Co0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.35Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Cu(1)C6:Fe-Mn-O(20)/Co0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Cu(1)C7:Fe-Ti-O(10)/Fe-Al-O(10)/CO0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)f/Ni0.8Fe0.2(5)/Cu(1)C8:Fe2O3(20)f/CO0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2/Cu(1)C9:NiO/CO0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2/Cu(1)C10:(Fe0.9Al0.1)2O3(10)/NiO(10)/CO0.85Fe0.15(2)/Cu(2.2)/Co0.85Fe0.15(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Cu(1)
所制造的MR装置以基本与示例1同样方式经受约250℃的热处理约30分钟。进行与示例2基本相同方式的MR特性的评估。结果如下表3中所示。
表3试样号 MR比HpC113.712.2C216.238.5C313.815.5C412.923.5C516.036.0C617.022.5C715.125.3C86.3 7.6C93.8 5.4C10 13.317.7表3表明本发明的试样装置C1~C7和C10各自具有大于比较试样装置C8和C9的交换偏置磁场Hp,由此易于获得磁化抗平行性(antiparalllelism)和较大的MR比。Fe-Mn-O层和Fe-Co-O层在MR比上面特别有效。试样装置C2~C7各自具有大于试样装置C1的Hp。Fe-Co-O层在Hp方面特别有效。
本发明的MR装置已在上面作了说明。由上述例子将很显见,被用于本发明MR装置中的本发明的交换耦合膜提供优于通常交换耦合膜的交换偏置特性。
例4
以与示例1同样方式制造了具有图3中所示结构的试样MR装置D1~D11(双自旋阀膜),其中Al/(Fe+Al)=0.05/1,(Fe+Al)/O=2/3,Ti/(Fe+Ti)=0.05/1,(Fe+Ti)/O=2/3,Mn/(Fe+Mn)=0.02/1和Co/(Fe+Co)=0.2/1。
D1: Fe2O3(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Ir-Mn(8)D2:Fe-Al-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Ir-Mn(8)D3:Fe-Al-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Fe-Co-O(30)D4:Fe-Mn-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Fe-Co-O(30)D5:NiO(10)/Fe-Co-O(20)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Fe-Co-O(30)D6:Fe-Ti-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Ir-Mn(8)D7:Fe-Ti-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Fe-Ti-O(30)D8:Fe-Ti-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Fe-Co-O(30)D9:Fe-Ti-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/NiO(30)D11:Fe-Al-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/PtMn(20)所制造的MR装置以与例1基本相同方式作热处理。以与例2基本相同的方式评估了MR特性。结果示于下表4中。
表4试样号 MR比D113.5D220.5D323.9D428.0D528.0D620.3D720.8D826.2D921.5D10 23.6D11 19.9表4示出试样MR装置D2~D9各自具有大于比较MR装置D1的MR比。
被认为这样的结果是由于Fe-M-O层2的层磁旋抑制层6的锁住效果,如图3中所示,足以固定固定层3的磁化方向,由此提供固定层3和自由层5之间良好的磁化抗平行性。每一试样装置D2、D6和D11具有稍稍较小的MR比,但提供较之由试样装置D3~D5和D7~D9所提供的要大的磁旋抑制层6的锁住效果。
以基本与试样装置D3同样的方式制造了另一试样装置D10,其中自由层5包括有通过在它们间插置的非磁性层所设置的三层。
D10:Fe-Al-O(30)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(1.5)/Cu(0.6)/Ni0.8Fe0.2(1.5)/Cu(0.6)/Ni0.8Fe0.2(1.5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Fe-Co-O(30)此试样装置D10被作与试样装置D3基本同样方式的评估。结果表明,本发明的此试样装置D10具有基本与试样装置D3相同的MR比和Hp,但自由层5的软磁特性得到改善,且软磁层的矫顽力由约800A/m降到约250A/m。这样,借助形成带有二个或更多的通过在它们之间插置的非磁性层4所设置的磁性层的自由层5,就可能改善自由层5的软磁特性和改善MR装置对磁场的灵敏度。
以基本与测试装置D11相同方式但利用具有反铁磁性交换耦合作为固定层3代替Co(3)的Co(2)/Ru(0.7)/Co(3)制造了另一试样装置D12。
D12:Fe-Al-O(30)/Co(2)/Ru(0.7)/Co(3)/Cu(2.5)/Co(1)/Ni0.8Fe0.2(5)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(3)/Ru(0.7)/Co(2)/Pt-Mn(20)此试样装置D12被作与试样装置D11基本相同方式的评估。结果表明试样装置D12的MR比由试样装置D11的降低约3.5%,但其Hp则大于试样装置D11的约三倍。
例5在已经受过利用离子束在不同情况下作的表面处理从而使玻璃衬基具有不同表面粗糙度的各不同的玻璃衬基上,以基本与示例2相同的方式制造了试样MR装置E。
E:Fe-Co-O(8)/Co0.85/Co0.85Fe0.15(2)/Cu(2)/Ni0.68Fe0.20Co0.12(3)表5表明所制造试样装置E的下表面粗糙度和MR比。此表面粗糙度是利用STM(扫描隧道效应显微镜)进行评估的。在各试样装置的10mm×10mm表面上随机选择十个10nm×10nm的小区。各区的表面粗糙度以其中最高点与其中最低点之间的高度差来确定。此十个小区的表面粗糙度值被加以平均来得到该试样装置的表面粗糙度。
表5表面粗糙度MR比0.3813.30.4512.90.528.60.684.31.222.7表5表明具有表面糙度约0.5nm或较小的试样装置具有较大的MR比。
例6利用例4的试样装置D7制造了如图8中所示的轭式MR磁头80。
约2nm厚的以等离子氧化法产生的Al-O超薄膜被用作图8中所示结构中的隔离膜部分82。具有高透射率的Co-Nb-Zr型的非晶合金层被用于磁轭部分81。在这一示例的轭式MR磁头的输出与以基本相同方式但采用示例5的试样MR装置D1产生的一比较MR磁头的输出间作了比较。此比较表明这一示例的轭式MR磁头的输出由比较MR磁头的增加了约+3db。
如上所述,采用本发明的氧化物磁旋抑制层的交换耦合膜对铁磁体供给较之由通常的交换耦合膜所供给的要大的交换偏置磁场。结果固定层的磁化方向稳定,由此而提供具有良好热稳定性和很大MR比的交换耦合膜,结合这样一交换耦合膜的MR装置和结合这样一MR装置的MR磁头。
各种其他变体对熟知本技术的人士十分显见并能为他们容易地实现而不背离本发明的范畴和精神实质。因而,并不是要使所附的权利要求的范围受到在此所作说明的局限,而应对权利要求作出广义解释。
权利要求
1.一种交换耦合膜,包括一衬基和一多层膜,其中此多层膜包括一铁磁性层和一邻接此铁磁层设置的用于抑制此铁磁性层的磁旋的磁旋抑制层;和此磁旋抑制层包括一Fe-M-O层(其中M=Al、Ti、Cu、Mn、Cr、Ni或V)。
2.按照权利要求1的交换耦合膜,其特征是该磁旋抑制层包括一(Fe1-xMx)2O3层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V,且0.01≤x≤0.4)。
3.按照权利要求1的交换耦合膜,其特征是该磁旋抑制层还包括一NiO层。
4.按照权利要求1的交换耦合膜,其特征是该磁旋抑制层还包括一Fe-M’-O层(其中M’=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V);和此Fe-M’-O层具有与Fe-M-O层不同的组份。
5.按照权利要求1的交换耦合膜,其特征是该多层膜的表面粗糙度为约0.5nm或较小。
6.按照权利要求1的交换耦合膜,其特征是该磁旋抑制层的厚度在约5nm与约100nm间的范围内。
7.按照权利要求6的交换耦合膜,其特征是磁旋抑制层的厚度在约5nm与50nm间的范围内。
8.按照权利要求1的交换耦合膜,其特征是在该磁旋抑制层和铁磁性层被形成后,此交换耦合膜在一磁场中以约150℃到约350℃的温度作热处理。
9.一种磁阻效应装置,包括一衬基和一多层膜,其中该多层膜包括至少二铁磁性层,一非磁性层和一为抑制铁磁性层之一的磁旋的磁旋抑制层;该二铁磁性层通过在它们中间插置该非磁性层而设置;至少一个铁磁性层为一其磁化方向由该磁旋抑制层固定的固定层,此磁旋抑制层被设置得在相对于该非磁性层在另一铁磁性层的对侧与该前一个铁磁性层相接触;至少一个铁磁性层为一其磁化方向可自由旋转的自由层;在固定层的磁化方向与自由层的磁化方向间角度的改变使装置的电阻变化;和该磁旋抑制层包括一Fe-M-O层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)。
10.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是该磁旋抑制层包括一(Fe1-xMx)2O3层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V,且0.01≤x≤0.4)。
11.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是该磁旋抑制层还包括一NiO层。
12.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是该磁旋抑制层还包括一Fe-M’-O层(其中M’=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V);和该Fe-M’-O层具有与Fe-M-O层不同的组份。
13.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是此多层膜的表面粗糙度为要0.5nm或较小。
14.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是该磁旋抑制层的厚度在约5nm与约100nm间的范围内。
15.按照权利要求14的磁阻效应装置,其特征是磁旋抑制层的厚度在约5nm与50nm间的范围内。
16.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是在磁旋抑制层和固定层被形成后,磁阻效应装置在磁场中以约150℃到约350℃的温度作热处理。
17.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是该多层包括一第一磁旋抑制层、一第一固定层、一第一非磁性层、一铁磁性自由层、一第二非磁性层、一第二固定层和一第二磁旋抑制层,它们按所述次序淀积在衬基上;该第一磁旋抑制层包括一Fe-M-O层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V);该第一磁旋抑制层固定第一固定层的磁化方向;和该第二磁旋抑制层固定第二固定层的磁化方向。
18.按照权利要求17的磁阻效应装置,其特征是第一磁旋抑制层包括一(Fe1-xMx)2O3层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V,且0.01≤x≤0.4)。
19.按照权利要求17的磁阻效应装置,其特征是第二磁旋抑制层包括一NiO层或一Fe-M-O层(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)。
20.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是该自由层包括一第三非磁性层和二或更多的以该第三磁性层插置在它们中间而设置的磁性层。
21.按照权利要求17的磁阻效应装置,其特征是该自由层包括一第三非磁性层和二或更多的以该第三非磁性层插置在它们中间而设置的磁性层。
22.按照权利要求9的磁阻效应装置,其特征是该固定层包括一第三非磁性层和二个以该第三非磁性层被插置在其中间的具有一反铁磁性交换耦合的磁性层。
23.按照权利要求17的磁阻效应装置,其特征是至少一个固定层包括一第三非磁性层和二以该第三非磁性层插置其间的具有反铁磁性交换耦合的磁性层。
24.一种磁阻效应磁头,包括一按照权利要求9的磁阻效应装置;和用于将磁阻效应装置由一屏蔽部分隔离的屏蔽间隔部分。
25.一种磁阻效应磁头,包括一按照权利要求9的磁阻效应装置;和磁轭部分,用于导引欲被检测的磁场进该磁阻效应装置。
26.一种用于制造磁阻效应装置的方法,该装置包括一衬基和一多层膜,其中该多层膜包括至少二铁磁性层、一非磁性层和一用于抑制磁性层之一的磁旋的磁旋抑制层;该二铁磁性层以插置在它们之间的该非磁性层而设置;至少一铁磁性层为一其磁化方向被磁旋抑制层固定的固定层,该磁旋抑制层被设置得在相对于该非磁性层的另一铁磁性层的对侧与该前一铁磁性层相接触;至少一铁磁性层为其磁化方向是可以自由旋转的自由层;和固定层的磁化方向与自由层的磁化方向间角度的改变使得装置的电阻变化,所述方法包括在衬基上形成该磁旋抑制层的第一步骤;和在该磁旋抑制层上按顺序淀积该固定层、非磁性层和自由层的第二步骤,其中第一步骤包括溅镀一其主要构成为Fe-M-O的靶的步骤(其中M=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)。
27.一种用于制造磁阻效应装置的方法,此装置包括一衬基和一多层膜,其中该多层膜包括一第一磁旋抑制层、一第一固定层、一第一非磁性层、一铁磁性自由层、一第二非磁性层、一第二固定层和一第二磁旋抑制层,它们按所述次序淀积在衬基上;第一磁旋抑制层固定第一固定层的磁化方向;第二磁旋抑制层固定第二固定层的磁化方向;和第一和第二固定层的磁化方向与该自由层的磁化方向间角度的改变使装置的电阻变化,所述方法包括在衬基上形成第一磁旋抑制层的第一步骤;在第一磁旋抑制层上按顺序淀积第一固定层、第一非磁性层、自由层、第二非磁性层和第二固定层的第二步骤;和在第二固定层上形成第二磁旋抑制层的第三步骤,其中第一和第三步骤各自包括溅镀一其主要构成为Fe-M-O(其中M’=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)的靶的步骤。
全文摘要
本发明的交换耦合膜包括一衬基和一多层膜。此多层膜包括:一铁磁性层和一邻接此铁磁性层设置的用于抑制此铁磁性层的磁旋的磁旋抑制层;此磁旋抑制层包括一Fe-M-O层(其中M’=Al,Ti,Co,Mn,Cr,Ni或V)。
文档编号H01F10/32GK1217529SQ98122500
公开日1999年5月26日 申请日期1998年11月17日 优先权日1997年11月17日
发明者川分康博, 榊间博, 里见三男, 杉田康成 申请人:松下电器产业株式会社
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