(57)【要約】【課題】従来よりも簡易な構造の磁気抵抗効果膜２を提供する。【解決手段】本発明に係る磁気抵抗効果膜２は、ハーフメタリック反強磁性体からなるハーフメタリック反強磁性層21と、非磁性スペーサ層22と、磁化の方向が変化する磁化自由層23とを積層して構成されている。【選択図】図１
2010073882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化の方向が固定されている磁化固定層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成され、前記磁化固定層は、ハーフメタリック反強磁性体から形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【請求項２】
磁気抵抗効果膜を具えた磁気抵抗効果素子において、該磁気抵抗効果膜は、磁化の方向が固定されている磁化固定層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成され、前記磁化固定層は、ハーフメタリック反強磁性体から形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
基板上に１或いは複数の磁気抵抗効果素子を具えている磁気デバイスにおいて、各磁気抵抗効果素子は磁気抵抗効果膜を具えており、該磁気抵抗効果膜は、磁化の方向が固定されている磁化固定層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成され、前記磁化固定層は、ハーフメタリック反強磁性体から形成されていることを特徴とする磁気デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＭＲ(Giant  Magnetic  Resistance)膜やＴＭＲ(Tunnel  Magnetic  Resistance)膜等の磁気抵抗効果膜、及びこれを具えた磁気抵抗効果素子、並びに磁気デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子は、ハードディスクドライブ装置の読出しヘッドや磁気ランダムアクセスメモリ(ＭＲＡＭ)に広く用いられており、更なる高性能化を図るべく研究開発が進められている(例えば、特許文献１乃至４参照)。
特に、スピンバルブ構造を有する磁気抵抗効果素子が広く用いられており、この種の磁気抵抗効果素子の基本的構造は、強磁性層と非磁性層と強磁性層とを順次積層して構成される。一方の強磁性層においては磁化の方向が固定されているのに対し、他方の強磁性層においては磁化の方向が外部磁場の方向に応じて変化し、両強磁性層における磁化の方向が平行の場合と反平行の場合とで磁気抵抗効果膜を流れる電流(電気抵抗)が数パーセントから数十パーセント変化する。例えばハードディスクドライブ装置の読出しヘッドにおいては、この現象を用いて記録媒体から磁気情報が読み出される。
【０００３】
図７８は、スピンバルブ構造を有する従来のＣＩＰ(Current  In  Plane)型ＧＭＲ素子を表わしており、下部シールド層(11)上に、下部ギャップ絶縁層(12)及び下地層(13)が順次積層され、該下地層(13)上にＧＭＲ膜(５)が形成されている。そして、該ＧＭＲ膜(５)上に、ギャップ層(14)、上部ギャップ絶縁層(15)及び上部シールド層(16)が順次積層されている。下部ギャップ絶縁層(12)上には、下地層(13)、ＧＭＲ膜(５)及びギャップ層(14)の両側に一対の電極層(17)(17)が形成されており、該一対の電極層(17)(17)に電圧が印加されることによって図中に矢印で示す如く膜面内に電流が流れることになる。
ＧＭＲ膜(５)は、磁化の方向が固定されている磁化固定膜(51)、非磁性スペーサ層(52)及び、外部磁場の方向に応じて磁化の方向が変化する強磁性磁化自由層(53)を順次積層して構成されている。
磁化固定膜(51)は、反強磁性ピン層(511)、強磁性ピン層(512)、非磁性反平行結合層(513)及び強磁性参照層(514)の４層を順次積層して構成されている。反強磁性体においては外部磁場の方向が逆転したとしても磁気エネルギーが変化しないため、反強磁性ピン層(511)は外部磁場の影響を殆ど受けない。強磁性ピン層(512)は、該反強磁性ピン層(511)と交換相互作用により結合し、これによって磁化の方向が固定されることになる。強磁性参照層(514)は、強磁性ピン層(512)上に非磁性反平行結合層(513)を介して、該強磁性ピン層(512)とは磁化が反平行となる様に形成されており、これによって、強磁性ピン層(512)及び強磁性参照層(514)の磁気エネルギーが低下すると共に漏れ磁場が減少することになる。この様にして、外部磁場の変動に対して安定で、且つ漏れ磁場の少ない磁化固定膜(51)が構成されている。
【０００４】
又、図７９は、スピンバルブ構造を有する従来のＣＰＰ(Current  Perpendicular  to  the  Plane)型ＧＭＲ素子を表わしており、下部シールド層(31)上に下地層(32)が積層され、該下地層(32)上にＧＭＲ膜(６)が形成されている。そして、該ＧＭＲ膜(６)上に、ギャップ層(33)及び上部シールド層(34)が順次積層されている。尚、一対の電極層(図示省略)は夫々、下部シールド層(31)の下部及び上部シールド層(34)の上部に形成されており、該一対の電極層に電圧が印加されることによって図中に矢印で示す如く膜面に対して垂直に電流が流れることになる。
上記ＣＩＰ型ＧＭＲ素子と同様に、ＧＭＲ膜(６)は、磁化固定膜(61)、非磁性スペーサ層(62)及び強磁性磁化自由層(63)を順次積層して構成されており、磁化固定膜(61)は、反強磁性ピン層(611)、強磁性ピン層(612)、非磁性反平行結合層(613)及び強磁性参照層(614)を順次積層して構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２１５２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８９９８号公報
【特許文献３】特開２００５−７９４８７号公報
【特許文献４】特開２００３−１２４５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図７８及び図７９に示す従来のＧＭＲ素子においては、ＧＭＲ膜(５)(６)が多数の層を積層して構成されているため、素子全体の構造が複雑である問題があった。
そこで本発明の目的は、従来よりも簡易な構造の磁気抵抗効果膜、及びこれを具えた磁気抵抗効果素子、並びに磁気デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る磁気抵抗効果膜は、磁化の方向が固定されている磁化固定層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成され、前記磁化固定層は、ハーフメタリック反強磁性体から形成されている。
【０００８】
ハーフメタリック反強磁性体は、磁性を有しないため、外部磁場の方向が逆転したとしても、磁気エネルギーは変化せず、磁気状態は変化しない。従って、上記本発明に係る磁気抵抗効果膜においては、磁化固定層の磁化の方向が外部磁場の変動に拘わらず固定されることになる。又、ハーフメタリック反強磁性体においては、フェルミ面における電子が１００％スピン偏極しているため、磁化固定層を流れる電流の大きさが磁化自由層の磁化の方向によって大きく変化して、大きな磁気抵抗効果が得られることになる。更に、磁化固定層から漏れ磁場が発生することはなく、磁化固定層が磁化自由層に悪影響を及ぼすことはない。
上記本発明に係る磁気抵抗効果膜においては、上述の如く４層構造を有する従来の磁化固定膜に代えて、単層の磁化固定層が形成されているので、従来の磁気抵抗効果膜に比べて構造が簡易となる。
【０００９】
具体的構成において、前記ハーフメタリック反強磁性体は、ニッケルヒ素型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱型、カルコパイライト型或いは岩塩型の結晶構造を有する化合物であって、２種類以上の磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲンとから構成されており、前記２種類以上の磁性元素には、有効ｄ電子数が５より少ない磁性元素と有効ｄ電子数が５より多い磁性元素とが含まれ、前記２種類以上の磁性元素の有効ｄ電子数の総和は１０或いは１０に近い値である。
【００１０】
磁性元素の有効ｄ電子数は、磁性元素の全価電子数から、カルコゲン或いはプニクトゲンが共有結合或いはイオン結合のために失う電子数、即ちイオン価数を減算した数である。ここで、磁性元素の全価電子数は、原子中の電子の数(原子番号)からコア電子の数(３ｄ遷移金属元素にあっては１８)を減算した値である。例えば、カルコゲンは２価であるので、Ｃｒ(原子番号２４)とＦｅ(原子番号２６)の有効ｄ電子数はそれぞれ、４個(＝２４−１８−２)と６個(=２６−１８−２)となる。又、プニクトゲンは３価であるので、Ｍｎ(原子番号２５)とＣｏ(原子番号２７)の有効ｄ電子数はそれぞれ、４個(＝２５−１８−３)と６個(＝２７−１８−３)となる。
【００１１】
又、２種類以上の磁性元素の有効ｄ電子数の総和は、次のようにして求めることも出来る。例えば組成式ＡＢＸ２(Ａ及びＢは磁性元素、Ｘはカルコゲン)で表わされるハーフメタリック反強磁性体においては、カルコゲンＸがｓｐ電子による結合状態に供給する価電子数は１２個(＝６×２)であり、ｓｐ電子による結合状態には化学式量当たり１６個(=８×２)の価電子が収容される。従って、磁性元素Ａ及びＢからは４個(=１６−１２)の電子が該結合状態に供給されることになり、磁性元素Ａの全価電子数と磁性元素Ｂの全価電子数の総数から該電子の数である４を減算して得られる値が有効ｄ電子数の総和となる。磁性元素ＡがＣｒ(原子番号２４)、磁性元素ＢがＦｅ(原子番号２６)である場合には、磁性元素Ａの全価電子数は６個(＝２４−１８)、磁性元素Ｂの全価電子数は８個(=２６−１８)であるので、全価電子数の総数は１４個となり、磁性元素Ａ及びＢの有効ｄ電子数の総和は１０(＝１４−４)となる。一方、上記組成式ＡＢＸ２においてＸがプニクトゲンであるハーフメタリック反強磁性体においては、プニクトゲンＸがｓｐ電子による結合状態に供給する価電子数は１０個(=５×２)であるので、磁性元素Ａの全価電子数と磁性元素Ｂの全価電子数の総数から該電子の数である６を減算して得られる値が有効ｄ電子数の総和となる。
又、３種類以上の磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲンとから構成されているハーフメタリック反強磁性体、例えば組成式(ＡＢＣ)Ｘ２(Ａ、Ｂ及びＣは磁性元素)で表わされるハーフメタリック反強磁性体においても、２種類の磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲンとから構成されているハーフメタリック反強磁性体と同様にして、有効ｄ電子数の総和を求めることが出来る。尚、(Ａ０.５Ｂ０.５Ｃ)Ｘ２の如く(ＡＣ)Ｘ２と(ＢＣ)Ｘ２とがそれぞれ固溶体を形成しているハーフメタリック反強磁性体においても、同様にして有効ｄ電子数の総和を求めることが出来、例えば磁性元素ＡがＶ、磁性元素ＢがＭｎ、磁性元素ＣがＦｅ、Ｘがカルコゲンである場合には、磁性元素Ａ、Ｂ及びＣの全価電子数の総数は１４個(＝５×０.５＋７×０.５＋８)となり、磁性元素Ａ、Ｂ及びＣの有効ｄ電子数の総和は１０となる。
【００１２】
上記の化合物がハーフメタリック反強磁性を発現する理由は次のように考えられる。以下の説明では、磁性元素が２種類である場合について説明する。
組成式ＡＢＸ２(Ａ及びＢは磁性元素、Ｘはカルコゲン或いはプニクトゲン)で表わされる化合物は非磁性状態では、図７５に示す如く磁性元素Ａ及び磁性元素Ｂのｓ状態及びｐ状態が元素Ｘのｓ状態及びｐ状態と作る結合ｓｐ状態及び反結合ｓｐ状態がそれぞれバンドを形成しており、その間に磁性元素Ａのｄ状態及び磁性元素Ｂのｄ状態からなるバンドが形成されている。
磁性元素Ａのｄ軌道及び磁性元素Ｂのｄ軌道は、電子間相互作用によりスピン分裂する。このとき、磁気的状態としては、磁性元素Ａの局所磁気モーメントと磁性元素Ｂの局所磁気モーメントとが互いに平行に向いている状態と反平行に向いている状態とが考えられる。尚、局所磁気モーメントがばらばらな方向を向いている常磁性状態や、その他の複雑な状態も考えられるが、局所磁気モーメントが平行に向いている状態と反平行に向いている状態の２つの状態について検討すれば十分である。
【００１３】
磁性元素Ａの局所磁気モーメントと磁性元素Ｂの局所磁気モーメントとが互いに平行に向いている状態では、図７６に示す如く、ｄ状態から作られるバンド(ｄバンド)は交換分裂して典型的な強磁性体のバンド構造を示すことになる。ここで、局所磁気モーメントを互いに平行に揃えることによるエネルギー利得は、バンドが少し広がることによって生じ、このバンドの広がりは、エネルギーの異なる磁性元素Ａのｄ状態と磁性元素Ｂのｄ状態とが混成することによって生じる。この様に、異なるエネルギー状態間の混成によってバンドエネルギー利得が生じることを超交換相互作用という。磁性元素Ａと磁性元素Ｂの間のｄ状態の混成の強さを表わす飛び移り積分をｔとすると、局所磁気モーメントを互いに平行に揃えることによるエネルギー利得Ｅ１は、下記数１で表わされる。
(数１)
Ｅ１＝−｜ｔ｜２／Ｄ
ここで、Ｄは磁性元素Ａと磁性元素Ｂのｄ軌道のエネルギー差であり、磁性元素Ａと磁性元素Ｂの有効ｄ電子数の差が大きい程大きな値をとる。
【００１４】
一方、磁性元素Ａの局所磁気モーメントと磁性元素Ｂの局所磁気モーメントとが互いに反平行に向いている状態では、図７７に示す如く、ｄ状態から作られるバンドはスピン分裂して、平行に向いている状態とは異なるバンド構造を示すことになる。局所磁気モーメントを互いに反平行に揃えることによるエネルギー利得は、上向きスピンバンドにおいてエネルギー的に縮退した磁性元素Ａと磁性元素Ｂのｄ状態が強く混成して結合ｄ状態と反結合ｄ状態を作り、結合ｄ状態を主として電子が占めることによって生じる。この様に、エネルギー的に縮退した状態間の混成によってバンドエネルギー利得が生じることを二重交換相互作用という。二重交換相互作用によるエネルギー利得Ｅ２は、飛び移り積分をｔとすると、−ｔに比例する。又、下向きスピンバンドにおいては、強磁性の場合と同様に、超交換相互作用によるエネルギー利得が生じる。
【００１５】
超交換相互作用によるエネルギー利得が飛び移り積分ｔの２次に比例(二次摂動)するのに対して、二重交換相互作用によるエネルギー利得は飛び移り積分ｔの１次に比例(縮退が起こる場合の一次摂動)する。従って、一般に、超交換相互作用よりも二重交換相互作用の方が大きなエネルギー利得を生じる。二重交換相互作用が生じるためには、ｄ状態に縮退が起こらなければならず、局所磁気モーメントが互いに反平行に向いている状態では、磁性元素Ａの有効ｄ電子数と磁性元素Ｂの有効ｄ電子数の和が３ｄ電子軌道の最大収容電子数である１０或いは１０に近い値であるときに、この様な縮退が起こる。
【００１６】
上述の如く、有効ｄ電子数の和が１０或いは１０に近い値であるときには、ＡとＢの局所磁気モーメントは互いに反平行に向いた方がエネルギー的に有利である。又、強磁性交換分裂の２倍に相当する大きな交換分裂の効果を受ける下向きスピンバンドにおいては、図７７に示す如く、大きなギャップが形成され、フェルミエネルギーがギャップの中央付近に位置することになる。
【００１７】
又、共有性の強い閃亜鉛鉱型結晶構造、ウルツ鉱型結晶構造及びカルコパイライト型結晶構造は４配位、イオン性を有するニッケルヒ素型結晶構造及び岩塩型結晶構造は６配位であり、何れの結晶構造も強い化学結合を作るが、ｓ状態やｐ状態に関しては、４配位の結晶構造を有する物質の方が結合・反結合分裂が小さく半導体的な性質を有し、６配位の結晶構造を有する物質の方が絶縁体的な性質を有している。本来はバンドギャップが存在した領域に磁性元素のｄ状態からなるバンドが割り込んでくるのであるが、上向きスピンバンド及び下向きスピンバンドの内、一方のスピンバンドでは、本来のバンドギャップが残ってハーフメタリックが発現することになる。又、磁性元素のｄ状態は周りの陰イオンと混成するのであるが、原子軌道としてのｄ状態の性質を保っており、大きな磁気分裂と局所磁気モーメントを残して安定な反強磁性を発現することになる。
以上のことから、上記の化合物は、ハーフメタリック反強磁性が基底状態で発現する可能性が高いと言える。上記の化合物においてハーフメタリック反強磁性が発現することは、後述の如く第１原理電子状態計算により確認されている。
尚、２種類の磁性元素の有効ｄ電子数の和が１０に近い値である場合には、両磁性元素の磁気モーメントの大きさが僅かに異なるため、全体として僅かに磁性を有するフェリ磁性が発現することになると考えられるが、本願特許請求の範囲及び明細書においては、「反強磁性体」に「フェリ磁性体」が含まれるものとする。
【００１８】
上記具体的構成において磁化固定層の形成材料として採用されるハーフメタリック反強磁性体は、半導体を母体としたハーフメタリック反強磁性半導体の様に磁性イオンが母体中に析出した状態ではなく、カルコゲン或いはプニクトゲンが磁性元素と互いに化学結合してなる化合物であって、その結合は十分に強く、生成エネルギーの計算からも安定な化合物であると言える。尚、類似する多くの化合物(例えば、ニッケルヒ素型等の種々の結晶構造を有する遷移金属カルコゲナイド)が安定に存在することも知られている。
又、磁性イオンとカルコゲン或いはプニクトゲンとの化学結合が強いため、カルコゲン或いはプニクトゲンを介した磁性イオン間の化学結合も強い。ここで、磁気的結合は化学結合の内、磁気モーメントによるものであり、化学結合が強ければ磁気的結合も強いと言える。従って、上記具体的構成において採用されるハーフメタリック反強磁性体は、磁気的結合が強く、磁気的構造は安定であると言える。
【００１９】
上記具体的構成において磁化固定層の形成材料として採用される第１のハーフメタリック反強磁性体は、２種類の磁性元素とカルコゲンとから構成されており、該２種類の磁性元素は、ＣｒとＦｅ、ＶとＣｏ、ＴｉとＮｉ、ＣｒとＭｎ、ＣｒとＮｉ、ＴｉとＣｏ、ＣｒとＣｏ、ＶとＦｅ及びＶとＮｉの群より選ばれた何れか１つの組合せである。カルコゲンは２価であるので、これらの組合せによれば、有効ｄ電子数の総和は９〜１２の値をとることになる。
【００２０】
上記具体的構成において磁化固定層の形成材料として採用される第２のハーフメタリック反強磁性体は、２種類の磁性元素とプニクトゲンとから構成されており、該２種類の磁性元素は、ＭｎとＣｏ、ＣｒとＮｉ、ＶとＭｎ及びＦｅとＮｉの群より選ばれた何れか１つの組合せである。プニクトゲンは３価であるので、これらの組合せによれば、有効ｄ電子数の総和は６〜１２の値をとることになる。
【００２１】
上記具体的構成において磁化固定層の形成材料として採用される第３のハーフメタリック反強磁性体は、３種類の磁性元素とカルコゲンとから構成されており、該３種類の磁性元素は、ＣｏとＴｉとＣｒ、ＶとＦｅとＮｉ、ＦｅとＭｎとＶ、ＣｒとＭｎとＣｏ及びＭｎとＶとＣｏの群より選ばれた何れか１つの組合せである。
【００２２】
３種類の磁性元素が、ＣｏとＴｉとＣｒ、ＶとＦｅとＮｉ、ＦｅとＭｎとＶ、及びＣｒとＭｎとＣｏの何れかの組合せであるハーフメタリック反強磁性体は、例えば組成式(ＡＢ０.５Ｃ０.５)Ｘ２(Ａ、Ｂ及びＣは磁性元素、Ｘはカルコゲン)で表わされる。組成式(ＣｏＴｉ０.５Ｃｒ０.５)Ｘ２で表わされるハーフメタリック反強磁性体においては、Ｔｉ及びＣｒの有効ｄ電子数はそれぞれ２個及び４個であるので、Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５の有効ｄ電子数は３個となり、Ｃｏの有効ｄ電子数は７個であるので、ＣｏとＴｉとＣｒの有効ｄ電子数の総和は１０となる。同様に、ＶとＦｅとＮｉ、ＦｅとＭｎとＶ及びＣｒとＭｎとＣｏの何れの組合せによっても、有効ｄ電子数の総和は１０となる。
又、３種類の磁性元素の組合せがＭｎとＶとＣｏであるハーフメタリック反強磁性体は、例えば組成式(Ｍｎ０.５Ｖ０.５)(Ｃｏ０.５Ｍｎ０.５)Ｘ２(Ｘはカルコゲン)で表わされ、Ｍｎ、Ｖ及びＣｏの有効ｄ電子数はそれぞれ５個、３個及び７個であるので、Ｍｎ０.５Ｖ０.５の有効ｄ電子数は４個、Ｃｏ０.５とＭｎ０.５の有効ｄ電子数は６個となり、有効ｄ電子数の総和は１０となる。
【００２３】
上記具体的構成において磁化固定層の形成材料として採用される第４のハーフメタリック反強磁性体は、３種類の磁性元素とプニクトゲンとから構成されており、該３種類の磁性元素はＣｏとＦｅとＣｒである。
【００２４】
上記第４のハーフメタリック反強磁性体は、例えば組成式Ｃｏ(Ｆｅ０.５Ｃｒ０.５)Ｘ２(Ｘはプニクトゲン)で表わされ、ＦｅとＣｒの有効ｄ電子数はそれぞれ５個と３個であるので、Ｆｅ０.５Ｃｒ０.５の有効ｄ電子数は４個となり、Ｃｏの有効ｄ電子数は６個であるので、有効ｄ電子数の総和は１０となる。
【００２５】
上記具体的構成において磁化固定層の形成材料として採用される第５のハーフメタリック反強磁性体は、４種類の磁性元素とカルコゲンとから構成されており、該４種類の磁性元素はＴｉとＣｒとＦｅとＮｉである。
【００２６】
上記第５のハーフメタリック反強磁性体は、例えば組成式(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５Ｆｅ０.５Ｎｉ０.５)Ｘ２(Ｘはカルコゲン)で表わされ、ＴｉとＣｒの有効ｄ電子数はそれぞれ２個と４個であるので、Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５の有効ｄ電子数は３個となる。一方、ＦｅとＮｉの有効ｄ電子数はそれぞれ６個と８個であるので、Ｆｅ０.５Ｎｉ０.５の有効ｄ電子数は７個となる。従って、ＴｉとＣｒとＮｉとＦｅの有効ｄ電子数の総和は１０となる。
【００２７】
本発明に係る磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果膜を具え、該磁気抵抗効果膜として上記本発明に係る磁気抵抗効果膜を採用したものである。これによって、素子全体の構造が従来の磁気抵抗効果素子と比べて簡易となる。
【００２８】
本発明に係る磁気デバイスは、基板上に１或いは複数の磁気抵抗効果素子を具えており、各磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果膜として上記本発明に係る磁気抵抗効果膜を採用したものである。これによって、デバイス全体の構造が従来の磁気デバイスと比べて簡易となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る磁気抵抗効果膜、及びこれを具えた磁気抵抗効果素子、並びに磁気デバイスによれば、従来よりも構造が簡易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明をＣＩＰ型ＧＭＲ素子に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１は、本発明に係るＣＩＰ型ＧＭＲ素子の構造を表わしており、下部シールド層(11)上に、下部ギャップ絶縁層(12)及び下地層(13)が順次積層され、該下地層(13)上にＧＭＲ膜(２)が形成されている。そして、該ＧＭＲ膜(２)上に、ギャップ層(14)、上部ギャップ絶縁層(15)及び上部シールド層(16)が順次積層されている。下部ギャップ絶縁層(12)上には、下地層(13)、ＧＭＲ膜(２)及びギャップ層(14)の両側に一対の電極層(17)(17)が形成されており、該一対の電極層(17)(17)に電圧が印加されることによって図中に矢印で示す如く膜面内に電流が流れることになる。
【００３１】
ＧＭＲ膜(２)は、磁化の方向が固定されている磁化固定層(21)、導体或いは半導体からなる非磁性スペーサ層(22)、及び外部磁場の方向に応じて磁化の方向が変化する磁化自由層(23)を順次積層して構成されている。ここで、磁化固定層(21)、非磁性スペーサ層(22)及び磁化自由層(23)はそれぞれ、数十〜数百原子層の層厚を有している。又、磁化自由層(23)は、強磁性金属或いはハーフメタリック強磁性体から形成されており、磁化固定層(21)は、ハーフメタリック反強磁性体から形成されている。
ハーフメタリック反強磁性体は、磁性を有しないため、外部磁場の方向が逆転したとしても、磁気エネルギーは変化せず、磁気状態は変化しない。従って、磁化固定層(21)の磁化の方向は外部磁場の変動に拘わらず固定されることになる。又、ハーフメタリック反強磁性体においては、フェルミ面における電子が１００％スピン偏極しているため、磁化固定層(21)を流れる電流の大きさが磁化自由層(23)の磁化の方向によって大きく変化して、大きな磁気抵抗効果が得られることになる。更に、磁化固定層(21)から漏れ磁場が発生することはなく、磁化固定層(21)が磁化自由層(23)に悪影響を及ぼすことはない。
【００３２】
上記磁化自由層(23)を形成する強磁性金属としては、ＦｅやＣｏ等の単体金属やＣｏＦｅ等の金属間化合物を採用することが可能であり、ハーフメタリック強磁性体としては、Ｃｒ２Ｓｅ２等の金属間化合物、ハーフメタリック強磁性ホイスラー合金、希薄強磁性半導体等を採用することが可能である。
一方、上記磁化固定層(21)を形成するハーフメタリック反強磁性体としては、ハーフメタリック反強磁性を有する種々の材料を採用することが出来る。例えば、本発明者らが提案しているハーフメタリック希薄反強磁性半導体、例えばＺｎ０.９０(Ｖ０.０５Ｃｏ０.０５)Ｓ２やＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅを採用することが可能である(ＷＯ２００６／０２８２９９号公報及び特開２００８−０４７６２４号公報参照)。又、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイド或いは遷移金属プニクタイドを採用することが可能である。尚、本発明者らは、該ハーフメタリック反強磁性体について出願中である(特願２００８−７３９１７)。
本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体は、ニッケルヒ素型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱型、カルコパイライト型或いは岩塩型の結晶構造を有する金属間化合物であって、２種類以上の磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲンとから構成されている。前記２種類以上の磁性元素には、有効ｄ電子数が５より少ない磁性元素と有効ｄ電子数が５より多い磁性元素とが含まれ、前記２種類以上の磁性元素の有効ｄ電子数の総和は１０或いは１０に近い値である。ここで、カルコゲンは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ及びＰｏの何れかの元素である。一方、プニクトゲンは、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉの何れかの元素である。
【００３３】
具体的には、２種類の遷移金属元素とカルコゲンとから構成され、組成式ＡＢＸ２(Ａ及びＢは遷移金属元素、Ｘはカルコゲン)で表わされる。ここで、２種類の遷移金属元素は、ＣｒとＦｅ、ＶとＣｏ、ＴｉとＮｉ、ＣｒとＭｎ、ＣｒとＮｉ、ＴｉとＣｏ、ＣｒとＣｏ、ＶとＦｅ及びＶとＮｉの群より選ばれた何れか１つの組合せである。又、２種類の遷移金属元素とプニクトゲンとから構成することも可能であって、組成式ＡＢＸ２(Ａ及びＢは遷移金属元素、Ｘはプニクトゲン)で表わされる。ここで、２種類の遷移金属元素は、ＭｎとＣｏ、ＣｒとＮｉ、ＶとＭｎ及びＦｅとＮｉの群より選ばれた何れか１つの組合せである。
３種類の遷移金属元素とカルコゲンとから構成することも可能であって、３種類の磁性元素は、ＣｏとＴｉとＣｒ、ＶとＦｅとＮｉ、ＦｅとＭｎとＶ、ＣｒとＭｎとＣｏ及びＭｎとＶとＣｏの群より選ばれた何れか１つの組合せである。又、３種類の遷移金属元素Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒとプニクトゲンとから構成することも可能である。更に、４種類の遷移金属元素ＴｉとＣｒとＮｉとＦｅとカルコゲンとから構成することも可能である。
【００３４】
上記ハーフメタリック反強磁性体は、半導体を母体としたハーフメタリック反強磁性半導体の様に磁性イオンが母体中に析出した状態ではなく、カルコゲン或いはプニクトゲンが磁性元素と互いに化学結合してなる化合物であって、その結合は十分に強く、生成エネルギーの計算からも安定な化合物であると言える。尚、類似する多くの化合物(例えば、ニッケルヒ素型等の種々の結晶構造を有する遷移金属カルコゲナイド)が安定に存在することも知られている。
又、磁性イオンとカルコゲン或いはプニクトゲンとの化学結合が強いため、カルコゲン或いはプニクトゲンを介した磁性イオン間の化学結合も強い。ここで、磁気的結合は化学結合の内、磁気モーメントによるものであり、化学結合が強ければ、磁気的結合も強いと言える。従って、上記ハーフメタリック反強磁性体は、磁気的結合が強く、磁気的構造は安定であると言える。
【００３５】
上記ハーフメタリック反強磁性体は、固相反応法により調製することが可能であって、調整工程においては、粉末化した磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲンとを十分に混合した後、クオーツガラス管に封入して１０００℃以上に加熱した後、アニール処理を行なう。又、非平衡結晶構造を有するハーフメタリック反強磁性体、例えば閃亜鉛鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓ２は、分子線エピタキシー法によって基板上に結晶成長させる。
【００３６】
本発明に係るＧＭＲ素子の製造工程においては、本発明者らが提案しているハーフメタリック希薄反強磁性半導体からなる磁化固定層(21)を成膜する場合には、下地層(13)上に、低分子線エピタキシー(ＭＢＥ)法或いは化学気相成長(ＣＶＤ)法により母体となる半導体薄膜を成長させると同時に２種類以上の磁性元素を添加する。一方、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック半導体である遷移金属カルコゲナイド或いは遷移金属プニクタイドからなる磁化固定層(21)を成膜する場合には、スパッタリング法が採用される。尚、磁化固定層(21)以外の層は、従来と同じ方法によって成膜することが出来る。
【００３７】
本発明に係るＧＭＲ素子においては、図７８及び図７９に示す４層構造の磁化固定膜(51)(61)を具えた従来のＧＭＲ膜(５)(６)に代えて、図１に示す如く単層の磁化固定層(21)を具えたＧＭＲ膜(２)が形成されているので、従来のＧＭＲ素子に比べて構造が簡易となる。又、本発明に係るＧＭＲ素子によれば、磁化固定層(21)がハーフメタリックであるため、上述の如く大きな磁気抵抗効果を得ることが出来る。尚、本発明者らが完成した新規な遷移金属カルコゲナイド或いは遷移金属プニクタイドからなる磁化固定層を有するＧＭＲ素子によれば、これらの金属間化合物はハーフメタリック希薄反強磁性半導体よりも金属性が高く、電気伝導度が高いため、ハーフメタリック希薄反強磁性半導体からなる磁化固定層を有するＧＭＲ素子に比べて高い動作速度を得ることが出来る。
【００３８】
上記実施の形態においては、本発明を、ＣＩＰ型ＧＭＲ素子に実施しているが、図２に示す如きＣＰＰ型ＧＭＲ素子、ＣＩＰ型ＴＭＲ素子、ＣＰＰ型ＴＭＲ素子等の種々の磁気抵抗効果素子に実施することが可能である。
図２に示すＣＰＰ型ＧＭＲ素子においては、下部シールド層(31)上に、下地層(32)、ＧＭＲ膜(４)、ギャップ層(33)及び上部シールド層(34)が順次積層されており、ＧＭＲ膜(４)は、磁化固定層(41)、非磁性スペーサ層(42)及び磁化自由層(43)を順次積層して構成されている。ＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子によれば、磁化固定層を通過する電流が１００％スピン偏極することになるため、より大きな磁気抵抗効果が得られる。
【００３９】
又、本発明に係る磁気抵抗効果素子は磁気ヘッドに応用することが可能であって、該磁気ヘッドは、基板上に、信号読出し用のヘッド素子として、本発明に係る磁気抵抗効果素子を具えている。磁気抵抗効果素子としては、例えば図１に示すＣＩＰ型ＧＭＲ素子や図２に示すＣＰＰ型ＧＭＲ素子を採用することが可能である。
又、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、磁気ヘッドに限らず、ＭＲＡＭ等の種々の磁気デバイスに応用することが可能である。
【００４０】
本発明者らは、本発明の効果を確認するために、種々のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜の電気伝導度、及び系のユニットセル当たりの全エネルギーを計算した。計算は、ＫＫＲ(Korringa-Kohn-Rostoker)−ＣＰＡ(Coherent-Potential  Approximation：コヒーレント・ポテンシャル近似)法(グリーン関数法とも呼ばれる)を用いた第１原理電子状態計算に基づくものであって、線形応答理論(久保・グリーンウッド公式)を用いた。尚、磁化固定層、スペーサ層及び磁化自由層の各層は４原子層から構成されているものとして、計算を行なった。
【００４１】
本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイドからなる磁化固定層を具えた１２種類のＧＭＲ膜１〜１２について計算を行なった。
ＧＭＲ膜１
図３に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００４２】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.８４９５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１２９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度(上向きスピン電子に対する電気伝導度と下向きスピン電子に対する電気伝導度との和)は１.９７９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３９０９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.１５７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度は１.５４８７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４３０７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。尚、この差を反平行状態(磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの状態と下向きの状態の内、電気伝導度の小さい状態)での電気伝導度で除算して１００の値を乗算した値がＭＲ比である。
【００４３】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６６０６.７０６５５９８[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６６０６.７１５８１０９[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−９.２６[ｍＲｙ]であった。このエネルギー差△Ｅtotは、磁化自由層と磁化固定層との間の交換結合の強さを表わしている。このエネルギー差は理想的にはゼロであることが望ましく、このエネルギー差が過大であると、磁化自由層における磁気モーメントが自由に回転することが出来なくなって動作特性に悪影響を与えることになる。上述の如く、該エネルギー差△Ｅtotは９.２６[ｍＲｙ]と大きな値となっているが、これはスペーサ層の層厚を４原子層として計算を行なったためであり、スペーサ層の層厚が数十〜数百原子層である実際のＧＭＲ膜においては無視できる程度の値まで小さくなると考えられる。以下のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜についても同様である。
【００４４】
ＧＭＲ膜２
図４に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００４５】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.３３４０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２７０９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.６０４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４６５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.７３２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.１９７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５９２６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００４６】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５７２０.０３３１７３４[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５７２０.０２６６９１０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−６.４８[ｍＲｙ]であった。
【００４７】
ＧＭＲ膜３
図５に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００４８】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４９３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３７９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３１１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９０６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０４２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１３３３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３９７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００４９】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６６０４.９３７２４４８[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６６０４.９５５５６０８[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１８.３１[ｍＲｙ]であった。
【００５０】
ＧＭＲ膜４
図６に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００５１】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５９９０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００３４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６０２４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１７７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５９６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７７３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４２５１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００５２】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５７１８.２３０７５３０[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５７１８.２２３２３３６[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−７.５２[ｍＲｙ]であった。
【００５３】
ＧＭＲ膜５
図７に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００５４】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２６７７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２０８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８８５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５８１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２５６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１８３７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１０４８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００５５】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２２２５８.１９３５９０２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２２２５８.２１６７０６７[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−２３.１１[ｍＲｙ]であった。
【００５６】
ＧＭＲ膜６
図８に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００５７】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３６７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０４２４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５７９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１０３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１８６８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３９２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００５８】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２１３７１.４２９９３７２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２１３７１.４３３７１８７[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−３.７８[ｍＲｙ]であった。
【００５９】
ＧＭＲ膜７
図９に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００６０】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３５５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００６１】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４４５６３.０４７１６９２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４４５６３.０３６８８９５[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１０.２８[ｍＲｙ]であった。
【００６２】
ＧＭＲ膜８
図１０に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００６３】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３.５９８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１２２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３.７１０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.７９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.９７４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は１.７３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００６４】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４４５６４.７３３６８０７[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４４５６４.７２７５４７０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−６.１３[ｍＲｙ]であった。
【００６５】
ＧＭＲ膜９
図１１に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００６６】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６３１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６６３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５８２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００６７】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５４４９.７３５１５６７[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５４４９.７５４８１８１[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１９.６１[ｍＲｙ]であった。
【００６８】
ＧＭＲ膜１０
図１２に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００６９】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.６２９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.７６５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２３７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.７４５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.９８２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.７８３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００７０】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５４５１.３９８６９６１[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５４５１.４０５６１２０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−６.９１[ｍＲｙ]であった。
【００７１】
ＧＭＲ膜１１
図１３に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００７２】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６０３１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００１８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６０４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２６４２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２６９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３３５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００７３】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２０２１６.１９０６４３２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２０２１６.１９０８３５０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−０.１９[ｍＲｙ]であった。
【００７４】
ＧＭＲ膜１２
図１４に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００７５】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３２４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６２５１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８０８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１０１３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５２３８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００７６】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２１１０２.９１７０４５０[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２１１０２.９４２５２０１[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−２５.４７[ｍＲｙ]であった。
【００７７】
上記のＧＭＲ膜１〜１２は金属間化合物からなる磁化自由層を具えているが、単体の強磁性金属からなる磁化自由層を具えた６種類のＧＭＲ膜１３〜１８について計算を行なった。尚、下記のＧＭＲ膜１３〜１８は、上記のＧＭＲ膜１〜１２と同様に、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイドからなる磁化固定層を具えている。
ＧＭＲ膜１３
図１５に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、面心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００７８】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５９２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６１５０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０７１２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４５８６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００７９】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−３３３６３.４０９２９００[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−３３３６３.３９０４１３０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１８.８７[ｍＲｙ]であった。
【００８０】
ＧＭＲ膜１４
図１６に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕＳｅからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００８１】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２１９８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２７７０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１３４１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３６９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５０４０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００８２】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４２９５６.１６８６１４５[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４２９５６.２２８５５０２[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−５９.９３[ｍＲｙ]であった。
【００８３】
ＧＭＲ膜１５
図１７に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、体心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００８４】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３５７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６７６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４２４８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１６９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１９９０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３６８１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０５６７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００８５】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４３１９１.０２０６１７２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４３１９１.０７６４６６４[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−５５.８４[ｍＲｙ]であった。
【００８６】
ＧＭＲ膜１６
図１８に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、体心立方格子構造を有するＡｌからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００８７】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.８１３５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.８７７１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.７０７６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１９４２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.９０１８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０２４７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００８８】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２９２２６.６５３４５３６[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２９２２６.７３３９６５３[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−８０.５１[ｍＲｙ]であった。
【００８９】
ＧＭＲ膜１７
図１９に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、体心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。ここで、磁化固定層は４原子層、スペーサ層は５原子層、磁化自由層は３原子層から構成されるものとして、計算を行なった。
【００９０】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６１９５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８３０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.７０２５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８６２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１８９２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４５７４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２４５１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であって、４原子層からなるスペーサ層を具えたＧＭＲ膜１５に比べて大きく、該ＧＭＲ膜１５に比べて大きな磁気抵抗効果が得られている。
【００９１】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４３９４３.５４４５７３４[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４３９４３.６１９３０７０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−７４.７３[ｍＲｙ]であった。
【００９２】
ＧＭＲ膜１８
図２０に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、体心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＣｏからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【００９３】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４９８０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１２６３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６２４３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２０６９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１６９０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３７５９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２４８４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００９４】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４４３８０.６８４１８０２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４４３８０.７４９６６２０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−６５.４８[ｍＲｙ]であった。
【００９５】
次に、本発明者らが提案しているハーフメタリック希薄反強磁性半導体からなる磁化固定層を具えた６種類のＧＭＲ膜１９〜２４について計算を行なった。
ＧＭＲ膜１９
図２１に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅからなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓにおいては、III族位置をＧａが９０％、Ｍｎが１０％の割合で不規則に占めており、Ｖ族位置をＡｓが１００％占めている。
【００９６】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２５.８８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２５.９３×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.６４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.８５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は２３.０８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【００９７】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４９３６７.５１２７８３１[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４９３６７.５１１９９５５[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−０.７８[ｍＲｙ]であった。
【００９８】
ＧＭＲ膜２０
図２２に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅからなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型III−Ｖ族不純物半導体であるＧａ０.９Ａｌ０.１Ａｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型III−Ｖ族不純物半導体であるＧａ０.９Ａｌ０.１Ａｓにおいては、III族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、Ｖ族位置をＡｓが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓにおいては、III族位置をＧａが９０％、Ｍｎが１０％の割合で不規則に占めており、Ｖ族位置をＡｓが１００％占めている。
【００９９】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１３.９４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは５.３１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１９.２５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは４.８６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは５.３１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は１３.９４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１００】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４９２２３.６４３１０７８[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４９２２３.６４２９３２５[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−０.１８[ｍＲｙ]であった。
【０１０１】
ＧＭＲ膜２１
図２３に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓからなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。
【０１０２】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.８８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.０６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１０.９４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.３２×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.７６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１１.０８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１０３】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２５１２１.９６７３２７０[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２５１２１.９６６６８１５[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−０.６４５[ｍＲｙ]であった。
【０１０４】
ＧＭＲ膜２２
図２４に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓからなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９５Ａｌ０.０５Ｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９５Ｃｒ０.０５Ｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９５Ａｌ０.０５Ｓにおいては、II族位置をＺｎは９５％、Ａｌが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９５Ｃｒ０.０５Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９５％、Ｃｒが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。
【０１０５】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.１９×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.１９×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは６.６３×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.０８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.７１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５２×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１０６】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２５５８１.１６２０６４４[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２５５８１.１６１６２００[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−０.４４４ｍＲｙ]であった。
【０１０７】
ＧＭＲ膜２３
図２５に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓからなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ｓｎ０.１Ｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ｓｎ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ｓｎが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。
【０１０８】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは９.８５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１０.５１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１０.１０×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３.４８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１３.５８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は３.０７×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１０９】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２７４９３.６８０３７６０[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２７４９３.６７９８３２０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−０.５４４[ｍＲｙ]であった。
【０１１０】
ＧＭＲ膜２４
図２６に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅからなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。
【０１１１】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.４８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.７７×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１７.２５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.２１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３７.３８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは４４.５９×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は２７.３４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１１２】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５５９０.４４８９８００[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５５９０.４５３０１５６[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−４.０３[ｍＲｙ]であった。
【０１１３】
次に、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイドからなる磁化固定層を具えた１２種類のＴＭＲ膜１〜１２について計算を行なった。
ＴＭＲ膜１
図２７に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１１４】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３０３５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１１１７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４１５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１１２６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３０６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１１５】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６０１５.３３６０１０７[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６０１５.３４４０５３３[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−８.０４[ｍＲｙ]であった。
【０１１６】
ＴＭＲ膜２
図２８に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１１７】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４５０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４７９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２０６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.７４９３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.９５５７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４７５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１１８】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５１２８.６５８４０３２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５１２８.６５１８３４０[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−６.５７[ｍＲｙ]であった。
【０１１９】
ＴＭＲ膜３
図２９に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１２０】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１１２５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１６９７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６２２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００８３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０７０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０９９２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１２１】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４１５５７.２１４４２８３[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４１５５７.２２００８６１[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−５.６６[ｍＲｙ]であった。
【０１２２】
ＴＭＲ膜４
図３０に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１２３】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４８８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００１７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２９２９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３１０７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１６０２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１２４】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４０６７０.５４３６８９１[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４０６７０.５３７２９２３[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−６.３９[ｍＲｙ]であった。
【０１２５】
ＴＭＲ膜５
図３１に示す如く、閃亜鉛型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１２６】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００２０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３１２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３１２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０１４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１２７】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６０１３.７２０２５９１[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６０１３.７３７５５３４[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１７.２９[ｍＲｙ]であった。
【０１２８】
ＴＭＲ膜６
図３２に示す如く、閃亜鉛型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１２９】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８６６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８６６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００３５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００４１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００７６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２７９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１３０】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５１２７.０２１４０４４[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４５１２７.０１１９５６７[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−９.４４[ｍＲｙ]であった。
【０１３１】
ＴＭＲ膜７
図３３に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１３２】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０１６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１３３】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４１５５５.０２５４２５３[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４１５５５.０４０６００３[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１５.１７[ｍＲｙ]であった。
【０１３４】
ＴＭＲ膜８
図３４に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１３５】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０３１９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１３６】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４０６６８.３３６７０８２[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４０６６８.３２５９３９１[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１０.７７[ｍＲｙ]であった。
【０１３７】
ＴＭＲ膜９
図３５に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１３８】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１２１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１２５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６５７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６５７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０５３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１３９】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−１７２０８.３８４５７７９[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−１７２０８.４０４６４１６[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−２０.０６[ｍＲｙ]であった。
【０１４０】
ＴＭＲ膜１０
図３６に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１４１】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９１０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９１８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００２０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０８９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１４２】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−１６３２１.６４９６６００[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−１６３２１.６５０８３４６[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−１.１７[ｍＲｙ]であった。
【０１４３】
ＴＭＲ膜１１
図３７に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＺｎ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１４４】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１４２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１４７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５９６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５９６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０４４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１４５】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２１６６６.９６５５３２９[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２１６６６.９８７４７５５[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−２１.９４[ｍＲｙ]であった。
【０１４６】
ＴＭＲ膜１２
図３８に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなる磁化固定層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＺｎ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【０１４７】
同図(ａ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、磁化固定層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００８２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１１４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１３６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【０１４８】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２０７８０.２１６８３３３[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−２０７８０.２２１０９２８[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−４.２６[ｍＲｙ]であった。
【０１４９】
上記のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜についてそれぞれＭＲ比を計算したところ、数％〜数千％の値が得られた。従来のＧＭＲ素子のＭＲ比(数％〜２０％程度)と同程度或いは従来のＧＭＲ素子のＭＲ比よりも小さいＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜が含まれているが、これは、磁化固定層、スペーサ層及び磁化自由層の各層の層厚を４原子層として計算を行なったためであり、各層の層厚が数十〜数百原子層である実際のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜によれば、数百％以上の大きなＭＲ比が得られると考えられる。特に、ハーフメタリック強磁性体からなる磁化自由層を具えたＧＭＲ膜によれば、極めて大きなＭＲ比が得られると考えられる。
【０１５０】
又、上記のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜の内、ＧＭＲ膜７、８、１５は、特に有望であると考えられる。
これらのＧＭＲ膜の磁化固定層の形成材料である(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２は安定したハーフメタリック反強磁性体である。ＧＭＲ膜７、８のスペーサ層の形成材料であるＣｕ２Ｓｅ２及びＧＭＲ膜１５のスペーサ層の形成材料である体心立方格子構造を有するＣｕは金属であって、大きな電気伝導度を有している。又、ＧＭＲ膜７、８の磁化自由層の形成材料であるＣｒ２Ｓｅ２は、ハーフメタリックであり、ＧＭＲ膜１５の磁化自由層の形成材料である体心立方格子構造を有するＦｅは、ハーフメタリックではないが、上向きスピン電子と下向きスピン電子の電気伝導度に差を有している。更に、磁化固定層とスペーサ層と磁化自由層との間で形成材料の格子定数の差が小さいため、積層が容易であると考えられる。以上の理由から、ＧＭＲ膜７、８、１５は特に有望であると考えられる。
【０１５１】
尚、ニッケルヒ素型、及び閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する磁気抵抗効果膜についてのみ計算を行なったが、カルコパイライト型やウルツ鉱型等、他の結晶構造を有する磁気抵抗効果膜についても磁気抵抗効果が得られる可能性は十分に高いと考えられる。
又、磁化固定層、スペーサ層及び磁化自由層の形成材料の組合せは、上記の組合せ以外であってもよく、上記の組合せ以外の組合せからなる磁気抵抗効果膜によっても磁気抵抗効果が得られる可能性は十分に高いと考えられる。
【０１５２】
又、本発明者らは、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である種々の遷移金属カルコゲナイド及び遷移金属プニクタイドがハーフメタリック反強磁性を有することを確認すべく第１原理電子状態計算を行なった。ここで、第１原理電子状態計算の方法としては、ＫＫＲ(Korringa-kohn-Rostoker)法(グリーン関数法とも呼ばれる)とＣＰＡ(Coherent-Potential  Approximation：コヒーレント・ポテンシャル近似)法とＬＤＡ(Local-Density  Approximation：局所密度近似)法とを組み合わせた公知のＫＫＲ−ＣＰＡ−ＬＤＡ法を採用した(月刊「化学工業  Vol.53,  No.4(2002)」pp.20-24、「システム／制御／情報  Vol.48,  No.7」pp.256-260)。
【０１５３】
金属間化合物１
図３９は、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｐｏ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す如く、下向きスピン電子の状態密度がゼロとなってバンドギャップＧｐが形成され、該バンドギャップ中にフェルミエネルギーが存在している。一方、上向きスピン電子の状態密度はフェルミエネルギー付近でゼロよりも大きくなっている。この様に、下向きスピン電子の状態は半導体としての性質を示す一方、上向きスピン電子の状態は金属としての性質を示しており、ハーフメタリックが発現していると言える。
又、カルコゲンであるＰｏは２価であるので、Ｃｒ及びＦｅの有効ｄ電子数はそれぞれ４個及び６個となり、有効ｄ電子数の総和は１０となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、ＦｅとＣｒが互いの磁気モーメントを打ち消し合って全体として磁化が０になっていると言える。
以上の結果から、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｐｏ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１５４】
金属間化合物２
図４０は、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｓ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１５５】
金属間化合物３
図４１は、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１５６】
金属間化合物４
図４２は、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｔｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｔｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１５７】
金属間化合物５
図４３は、カルコパイライト型(ＶＣｏ)Ｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＶの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、カルコゲンであるＳは２価であるので、Ｖ及びＣｏの有効ｄ電子数はそれぞれ３個及び７個となり、有効ｄ電子数の総和は１０となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、ＣｏとＶが互いの磁気モーメントを打ち消し合って全体として磁化が０になっていると言える。
以上の結果から、カルコパイライト型(ＶＣｏ)Ｓ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１５８】
金属間化合物６
図４４は、カルコパイライト型(ＶＣｏ)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＶの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、カルコパイライト型(ＶＣｏ)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１５９】
金属間化合物７
図４５は、岩塩型(ＣｒＦｅ)Ｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、岩塩型(ＣｒＦｅ)Ｓ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１６０】
金属間化合物８
図４６は、岩塩型(ＶＣｏ)Ｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＶの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、岩塩型(ＶＣｏ)Ｓ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１６１】
金属間化合物９
図４７は、ニッケルヒ素型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、ニッケルヒ素型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
又、反強磁性状態から常磁性状態に移行する磁性転移温度(ネール温度)を計算すると、１０９４Ｋであった。ここで、ネール温度は、クラスター(Cluster)近似を用いた公知の方法によって算出した(J.Phys.：Condens.  Matter  19(2007)365233)。
【０１６２】
金属間化合物１０
図４８は、ウルツ鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、ウルツ鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１６３】
金属間化合物１１
図４９は、ウルツ鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、ウルツ鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１６４】
金属間化合物１２
図５０は、閃亜鉛鉱型(ＦｅＣｒ)Ｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＦｅＣｒ)Ｓ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。又、ネール温度を計算すると、１０１６Ｋであった。
【０１６５】
金属間化合物１３
図５１は、閃亜鉛鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。又、ネール温度を計算すると、９２６Ｋであった。
【０１６６】
金属間化合物１４
図５２は、閃亜鉛鉱型(ＣｒＦｅ)Ｔｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＣｒＦｅ)Ｔｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。又、ネール温度を計算すると、６４０Ｋであった。
【０１６７】
金属間化合物１５
図５３は、閃亜鉛鉱型(ＭｎＣｒ)Ｔｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＭｎの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、カルコゲンであるＴｅは２価であるので、Ｍｎ及びＣｒの有効ｄ電子数はそれぞれ５個及び４個となり、有効ｄ電子数の総和は９となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が僅かに異なっていたことから、磁化が僅かに残っていると言える。
以上の結果から、閃亜鉛鉱型(ＭｎＣｒ)Ｔｅ２は、ハーフメタリックフェリ磁性を有すると言える。尚、Ｍｎ及びＣｒの濃度を調整すれば反強磁性を有するものを得ることが出来る。
【０１６８】
金属間化合物１６
図５４は、閃亜鉛鉱型(ＴｉＣｏ)Ｔｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＴｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、カルコゲンであるＴｅは２価であるので、Ｔｉ及びＣｏの有効ｄ電子数はそれぞれ２個及び７個となり、有効ｄ電子数の総和は９となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が僅かに異なっていたことから、磁化が僅かに残っていると言える。
以上の結果から、閃亜鉛鉱型(ＴｉＣｏ)Ｔｅ２は、ハーフメタリックフェリ磁性を有すると言える。尚、Ｔｉ及びＣｏの濃度を調整すれば反強磁性を有するものを得ることが出来る。
【０１６９】
金属間化合物１７
図５５は、閃亜鉛鉱型(ＴｉＮｉ)Ｐｏ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＴｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＮｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。尚、第１原理電子状態計算の方法としては、ＫＫＲ−ＣＰＡ−ＬＤＡ法に代えて、電子間相互作用に対して補正が施されたＬＤＡ＋Ｕ法と称される公知の方法を採用した。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、カルコゲンであるＰｏは２価であるので、Ｔｉ及びＮｉの有効ｄ電子数はそれぞれ２個及び８個となり、有効ｄ電子数の総和は１０となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、ＮｉとＴｉが互いの磁気モーメントを打ち消し合って全体として磁化が０となっていると言える。
以上の結果から、閃亜鉛鉱型(ＴｉＮｉ)Ｐｏ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１７０】
金属間化合物１８
図５６及び図５７は、閃亜鉛鉱型(ＴｉＮｉ)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしており、図５６は格子定数ａを１１.０３、図５７は１０.９０に設定したときのものである。図中の実線は全状態密度、点線はＴｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＮｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。格子定数ａを何れの値に設定した場合においても、図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＴｉＮｉ)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１７１】
金属間化合物１９
図５８は、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｐｏ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＶの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。尚、第１原理電子状態計算の方法としては、ＫＫＲ−ＣＰＡ−ＬＤＡ法に代えてＬＤＡ＋Ｕ法を採用した。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｐｏ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１７２】
金属間化合物２０
図５９は、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＶの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｓ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。又、ネール温度を計算すると、１０２５Ｋであった。
【０１７３】
金属間化合物２１
図６０は、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＶの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。又、ネール温度を計算すると、８８０Ｋであった。
【０１７４】
金属間化合物２２
図６１は、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｔｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＶの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｔｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。又、ネール温度を計算すると、７５９Ｋであった。
【０１７５】
金属間化合物２３
図６２は、ニッケルヒ素型(ＭｎＣｏ)Ｎ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＭｎの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、プニクトゲンであるＮは３価であるので、Ｍｎ及びＣｏの有効ｄ電子数はそれぞれ４個及び６個となり、有効ｄ電子数の総和は１０となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、ＣｏとＭｎが互いの磁気モーメントを打ち消し合って全体として磁化が０になっていると言える。
以上の結果から、ニッケルヒ素型(ＭｎＣｏ)Ｎ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１７６】
金属間化合物２４
図６３は、閃亜鉛鉱型(ＭｎＣｏ)Ｎ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＭｎの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、閃亜鉛鉱型(ＭｎＣｏ)Ｎ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１７７】
金属間化合物２５
図６４は、閃亜鉛鉱型(ＣｒＮｉ)Ｎ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＮｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、Ｎは３価であるので、Ｃｒ及びＮｉの有効ｄ電子数はそれぞれ３個及び７個となり、有効ｄ電子数の総和は１０となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、ＮｉとＣｒが互いの磁気モーメントを打ち消し合って全体として磁化が０になっていると言える。
以上の結果から、閃亜鉛鉱型(ＣｒＮｉ)Ｎ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１７８】
金属間化合物２６
図６５は、閃亜鉛鉱型(ＦｅＮｉ)Ａｓ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＦｅの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＮｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。尚、第１原理電子状態計算の方法としては、ＫＫＲ−ＣＰＡ−ＬＤＡ法に代えてＬＤＡ＋Ｕ法を採用した。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、プニクトゲンであるＡｓは３価であるので、Ｆｅ及びＮｉの有効ｄ電子数はそれぞれ５個及び７個となり、有効ｄ電子数の総和は１２となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が僅かに異なっていたことから、磁化が僅かに残っていると言える。
以上の結果から、閃亜鉛鉱型(ＦｅＮｉ)Ａｓ２はハーフメタリックフェリ磁性を有すると言える。
【０１７９】
金属間化合物２７
図６６は、ウルツ鉱型(ＭｎＣｏ)Ｎ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＭｎの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、ウルツ鉱型(ＭｎＣｏ)Ｎ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１８０】
金属間化合物２８
図６７は、岩塩型(ＭｎＣｏ)Ｎ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＭｎの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、岩塩型(ＭｎＣｏ)Ｎ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１８１】
金属間化合物２９
図６８は、カルコパイライト型(ＭｎＣｏ)Ｎ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＭｎの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、カルコパイライト型(ＭｎＣｏ)Ｎ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１８２】
金属間化合物３０
図６９は、カルコパイライト型(ＣｒＮｉ)Ｎ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線はＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度、破線はＮｉの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、全体として磁化が０になっていると言える。従って、カルコパイライト型(ＣｒＮｉ)Ｎ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１８３】
金属間化合物３１
図７０は、閃亜鉛鉱型(ＣｒＭｎ０.５Ｃｏ０.５)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線及び２種類の破線はそれぞれＣｒ、Ｍｎ及びＣｏの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、カルコゲンであるＳｅは２価であるので、Ｍｎ及びＣｏの有効ｄ電子数はそれぞれ５個及び７個となり、Ｍｎ０.５Ｃｏ０.５の有効ｄ電子数は６個となる。又、Ｃｒの有効ｄ電子数は４個であるので、有効ｄ電子数の総和は１０となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、ＣｒとＭｎ及びＣｏとが互いの磁気モーメントを打ち消し合って全体として磁化が０となっていると言える。
以上の結果から、閃亜鉛鉱型(ＣｒＭｎ０.５Ｃｏ０.５)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１８４】
金属間化合物３２
図７１は、閃亜鉛鉱型(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５Ｆｅ０.５Ｎｉ０.５)Ｓｅ２について第１原理電子状態計算を行なうことにより得られた反強磁性状態での状態密度曲線を表わしている。図中の実線は全状態密度、点線、２種類の破線及び一点鎖線はそれぞれＦｅ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｒの３ｄ軌道位置での局所状態密度を表わしている。
図中に実線で示す状態密度曲線からハーフメタリックが発現していると言える。又、カルコゲンであるＳｅは２価であるので、ＴｉとＣｒの有効ｄ電子数はそれぞれ２個と４個となり、Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５の有効ｄ電子数は３個となる。一方、ＦｅとＮｉの有効ｄ電子数はそれぞれ６個と８個となり、Ｆｅ０.５Ｎｉ０.５の有効ｄ電子数は７個となる。従って、ＴｉとＣｒとＮｉとＦｅの有効ｄ電子数の総和は１０となる。上向きスピン全電子状態密度及び下向きスピン全電子状態密度をそれぞれフェルミエネルギーまで積分した結果、両積分値が等しかったことから、Ｎｉ及びＦｅとＴｉ及びＣｒとが互いの磁気モーメントを打ち消し合って全体として磁化が０となっていると言える。
以上の結果から、閃亜鉛鉱型(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５Ｆｅ０.５Ｎｉ０.５)Ｓｅ２はハーフメタリック反強磁性を有すると言える。
【０１８５】
図７２乃至図７４は、上述の金属間化合物１乃至３０を含め、種々の金属間化合物ＡＢＸ２についての第１原理電子状態計算の結果を表わしている。図表中の“ＨＭ”及び“Ｍ”は夫々、ハーフメタリック及び通常金属であることを表わしている。“ＡＦ”、“Ｆ”、“Ferri”及び“ＮＭ”は夫々、反強磁性、強磁性、フェリ磁性及び非磁性であることを表わしている。金属間化合物が反強磁性及び強磁性の何れの磁気構造を有しているかは、第１原理電子状態計算から得られる強磁性状態及び反強磁性状態での状態密度曲線から各状態での電子の運動エネルギーの総和を算出することによって判別することが出来る。即ち、電子の運動エネルギーの総和が最も小さい状態が最も安定な状態であり、金属間化合物は、最も安定な状態の磁気構造を有していると言える。又、“ａ”は格子定数、“ｍｕＢ”はμＢ(ボーア磁子)、“Ｅ＿ｆｏｒｍ”は化合物の生成エネルギー、“Ｅ＿ｏｒｄｅｒ”は規則化エネルギー、“ＴＮ”はネール温度、“Ｃｌ.Ａｐｐ”はネール温度の算出方法としてクラスター(Cluster)近似を用いた方法を採用したことを表わしている。更に、“latt.  const.  default”は、各イオンのイオン半径から決まる体積に対応した格子定数を用いたことを表わしている。更に又、例えば“latt.  const.  default＝１０.９２８a.u.”は格子定数を１０.９２８に設定したこと、“latt.  const.  ＣｒＴｅ＝７.８３a.u.”は、ＣｒＴｅの格子定数を７.８３に設定したこと、“latt.  const.  of  ＣｒＳｅ”は、ＣｒＳｅの格子定数を用いたことを表わしている。
【０１８６】
例えばＣｒＦｅＳｅ２については、上述の如くカルコゲンであるＳｅは２価であるのでＣｒとＦｅの有効ｄ電子数はそれぞれ４個及び６個であり、有効ｄ電子数の和は１０となる。ＣｒＦｅＳｅ２は、図表に示す如く、ニッケルヒ素型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱型、岩塩型及びカルコパイライト型の何れの結晶構造を有する場合であっても、ハーフメタリック反強磁性を示している。
又、ニッケルヒ素型ＣｒＦｅＳｅ２、閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＴｅ２、閃亜鉛鉱型ＶＣｏＴｅ２、閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＳ２、閃亜鉛鉱型ＶＣｏＳ２、閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＳｅ２及び閃亜鉛鉱型ＶＣｏＳｅ２のネール温度は夫々、１０９４Ｋ、６４０Ｋ、７５９Ｋ、１０１６Ｋ、１０２５Ｋ、９２６Ｋ及び８８０Ｋと室温よりも遥かに高い値となっている。反強磁性ハーフメタリック半導体のネール温度は、高いもので数百Ｋ、低いもので数十Ｋであり、ニッケルヒ素型ＣｒＦｅＳｅ２、閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＳ２、閃亜鉛鉱型ＶＣｏＳ２及び閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＳｅ２によれば、反強磁性ハーフメタリック半導体を上回るネール温度を得ることが出来る。上記７つの金属間化合物以外の金属間化合物についても、室温を超えるネール温度が得られるものと考えられる。
図表に示す如く、第１原理電子状態計算を行なった金属間化合物の中には、フェリ磁性を示すものが含まれているが、磁性元素の濃度等の条件を調整することによって反強磁性が発現する可能性は高いと考えられる。
【０１８７】
尚、図表に示す金属間化合物の内、ニッケルヒ素型ＣｒＦｅＳｅ２、閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＴｅ２、閃亜鉛鉱型ＶＣｏＴｅ２、閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＳ２、閃亜鉛鉱型ＶＣｏＳ２、閃亜鉛鉱型ＣｒＦｅＳｅ２、閃亜鉛鉱型ＶＣｏＳｅ２、ウルツ鉱型ＣｒＦｅＳ２、ウルツ鉱型ＣｒＦｅＳｅ２、岩塩型ＣｒＦｅＳ２、カルコパイライト型ＣｒＦｅＴｅ２、カルコパイライト型ＣｒＦｅＳ２、カルコパイライト型ＶＣｏＳ２、カルコパイライト型ＣｒＦｅＳｅ２、カルコパイライト型ＶＣｏＳｅ２及びカルコパイライト型ＣｒＦｅＰｏ２は、エネルギー的に極めて安定に存在すると共に、十分に高いネール温度が得られ、然も無害な物質であるので、ハーフメタリック反強磁性体として有望であると考えられる。
【０１８８】
又、本発明者らは、カルコゲンＸ(ＸはＳｅ、Ｐｏ、Ｔｅ或いはＳ)を含む閃亜鉛鉱型Ｃｏ(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５)Ｘ２、閃亜鉛鉱型Ｖ(Ｆｅ０.５Ｎｉ０.５)Ｘ２、閃亜鉛鉱型(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５)(Ｎｉ０.５Ｆｅ０.５)Ｘ２、閃亜鉛鉱型Ｆｅ(Ｍｎ０.５Ｖ０.５)Ｘ２、閃亜鉛鉱型Ｃｒ(Ｍｎ０.５Ｃｏ０.５)Ｘ２、閃亜鉛鉱型(Ｍｎ０.５Ｖ０.５)(Ｃｏ０.５Ｍｎ０.５)Ｘ２、ニッケルヒ素型Ｃｏ(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５)Ｘ２、ニッケルヒ素型Ｖ(Ｎｉ０.５Ｆｅ０.５)Ｘ２、ニッケルヒ素型(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５)(Ｎｉ０.５Ｆｅ０.５)Ｘ２、カルコパイライト型Ｃｏ(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５)Ｘ２、カルコパイライト型Ｖ(Ｎｉ０.５Ｆｅ０.５)Ｘ２、カルコパイライト型(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５)(Ｎｉ０.５Ｆｅ０.５)Ｘ２、ウルツ鉱型Ｖ(Ｆｅ０.５Ｍｎ０.５)Ｘ２、ウルツ鉱型(Ｖ０.５Ｍｎ０.５)(Ｍｎ０.５Ｃｏ０.５)Ｘ２、及び岩塩型Ｃｏ(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５)Ｘ２についても第１原理電子状態計算を行ない、何れの金属間化合物もハーフメタリック反強磁性を有することを確認した。更に、プニクトゲンを含む閃亜鉛鉱型Ｃｏ(Ｆｅ０.５Ｃｒ０.５)Ｎ２についても第１原理電子状態計算を行ない、ハーフメタリック反強磁性を有することを確認した。
尚、２種類以上の磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲンとの組合せとしては、第１原理電子状態計算を行なった上記組合せ以外であっても、ハーフメタリック反強磁性が発現する可能性があると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】本発明に係るＣＩＰ型ＧＭＲ素子の積層構造を表わす断面図である。
【図２】本発明に係るＣＰＰ型ＧＭＲ素子の積層構造を表わす断面図である。
【図３】本発明に係るＧＭＲ膜１の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図４】本発明に係るＧＭＲ膜２の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図５】本発明に係るＧＭＲ膜３の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図６】本発明に係るＧＭＲ膜４の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図７】本発明に係るＧＭＲ膜５の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図８】本発明に係るＧＭＲ膜６の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図９】本発明に係るＧＭＲ膜７の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１０】本発明に係るＧＭＲ膜８の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１１】本発明に係るＧＭＲ膜９の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１２】本発明に係るＧＭＲ膜１０の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１３】本発明に係るＧＭＲ膜１１の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１４】本発明に係るＧＭＲ膜１２の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１５】本発明に係るＧＭＲ膜１３の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１６】本発明に係るＧＭＲ膜１４の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１７】本発明に係るＧＭＲ膜１５の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１８】本発明に係るＧＭＲ膜１６の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図１９】本発明に係るＧＭＲ膜１７の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２０】本発明に係るＧＭＲ膜１８の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２１】本発明に係るＧＭＲ膜１９の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２２】本発明に係るＧＭＲ膜２０の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２３】本発明に係るＧＭＲ膜２１の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２４】本発明に係るＧＭＲ膜２２の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２５】本発明に係るＧＭＲ膜２３の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２６】本発明に係るＧＭＲ膜２４の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２７】本発明に係るＴＭＲ膜１の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２８】本発明に係るＴＭＲ膜２の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図２９】本発明に係るＴＭＲ膜３の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３０】本発明に係るＴＭＲ膜４の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３１】本発明に係るＴＭＲ膜５の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３２】本発明に係るＴＭＲ膜６の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３３】本発明に係るＴＭＲ膜７の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３４】本発明に係るＴＭＲ膜８の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３５】本発明に係るＴＭＲ膜９の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３６】本発明に係るＴＭＲ膜１０の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３７】本発明に係るＴＭＲ膜１１の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３８】本発明に係るＴＭＲ膜１２の構造と電気伝導度及び全エネルギーの計算結果とを表わす図である。
【図３９】カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｐｏ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４０】カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４１】カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４２】カルコパイライト型(ＣｒＦｅ)Ｔｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４３】カルコパイライト型(ＶＣｏ)Ｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４４】カルコパイライト型(ＶＣｏ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４５】岩塩型(ＣｒＦｅ)Ｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４６】岩塩型(ＶＣｏ)Ｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４７】ニッケルヒ素型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４８】ウルツ鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図４９】ウルツ鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５０】閃亜鉛鉱型(ＦｅＣｒ)Ｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５１】閃亜鉛鉱型(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５２】閃亜鉛鉱型(ＣｒＦｅ)Ｔｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５３】閃亜鉛鉱型(ＭｎＣｒ)Ｔｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５４】閃亜鉛鉱型(ＴｉＣｏ)Ｔｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５５】閃亜鉛鉱型(ＴｉＮｉ)Ｐｏ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５６】格子定数を１１.０３に設定したときの閃亜鉛鉱型(ＴｉＮｉ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５７】格子定数を１０.９０に設定したときの閃亜鉛鉱型(ＴｉＮｉ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５８】閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｐｏ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図５９】閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６０】閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６１】閃亜鉛鉱型(ＶＣｏ)Ｔｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６２】ニッケルヒ素型(ＭｎＣｏ)Ｎ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６３】閃亜鉛鉱型(ＭｎＣｏ)Ｎ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６４】閃亜鉛鉱型(ＣｒＮｉ)Ｎ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６５】閃亜鉛鉱型(ＦｅＮｉ)Ａｓ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６６】ウルツ鉱型(ＭｎＣｏ)Ｎ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６７】岩塩型(ＭｎＣｏ)Ｎ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６８】カルコパイライト型(ＭｎＣｏ)Ｎ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図６９】カルコパイライト型(ＣｒＮｉ)Ｎ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図７０】閃亜鉛鉱型(ＣｒＭｎ０.５Ｃｏ０.５)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図７１】閃亜鉛鉱型(Ｔｉ０.５Ｃｒ０.５Ｆｅ０.５Ｎｉ０.５)Ｓｅ２の反強磁性状態での電子状態密度を表わすグラフである。
【図７２】種々の金属間化合物についての第１原理電子状態計算の結果を表わす第１の表である。
【図７３】上記結果を表わす第２の表である。
【図７４】上記結果を表わす第３の表である。
【図７５】組成式ＡＢＸ２で表わされる化合物の非磁性状態での状態密度曲線の概念図である。
【図７６】上記化合物の強磁性状態での状態密度曲線の概念図である。
【図７７】上記化合物の反強磁性状態での状態密度曲線の概念図である。
【図７８】従来のＣＩＰ型ＧＭＲ素子の積層構造を表わす断面図である。
【図７９】従来のＣＰＰ型ＧＭＲ素子の積層構造を表わす断面図である。
【符号の説明】
【０１９０】
(11)  下部シールド層
(12)  下部ギャップ絶縁層
(13)  下地層
(14)  ギャップ層
(15)  上部ギャップ絶縁層
(16)  上部シールド層
(17)  電極層
(２)  ＧＭＲ膜
(21)  磁化固定層
(22)  非磁性スペーサ層
(23)  磁化自由層
【図１】
2010073882.tif 000003
【図２】
2010073882.tif 000004
【図３】
2010073882.tif 000005
【図４】
2010073882.tif 000006
【図５】
2010073882.tif 000007
【図６】
2010073882.tif 000008
【図７】
2010073882.tif 000009
【図８】
2010073882.tif 000010
【図９】
2010073882.tif 000011
【図１０】
2010073882.tif 000012
【図１１】
2010073882.tif 000013
【図１２】
2010073882.tif 000014
【図１３】
2010073882.tif 000015
【図１４】
2010073882.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2010073882.tif 000030
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
2010073882.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
2010073882.tif 000036
【図３５】
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【図３６】
2010073882.tif 000038
【図３７】
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【図３８】
2010073882.tif 000040
【図３９】
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【図４０】
2010073882.tif 000042
【図４１】
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【図４２】
2010073882.tif 000044
【図４３】
2010073882.tif 000045
【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
2010073882.tif 000072
【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
2010073882.tif 000075
【図７４】
2010073882.tif 000076
【図７５】
2010073882.tif 000077
【図７６】
2010073882.tif 000078
【図７７】
2010073882.tif 000079
【図７８】
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【図７９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年9月3日(2009.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハーフメタリック反強磁性体からなるハーフメタリック反強磁性層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成されている磁気抵抗効果膜。
【請求項２】
磁気抵抗効果膜を具えた磁気抵抗効果素子において、該磁気抵抗効果膜は、ハーフメタリック反強磁性体からなるハーフメタリック反強磁性層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成されている磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
基板上に１或いは複数の磁気抵抗効果素子を具えている磁気デバイスにおいて、各磁気抵抗効果素子は磁気抵抗効果膜を具えており、該磁気抵抗効果膜は、ハーフメタリック反強磁性体からなるハーフメタリック反強磁性層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成されている磁気デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る磁気抵抗効果膜は、ハーフメタリック反強磁性体からなるハーフメタリック反強磁性層と、非磁性層と、磁化の方向が変化する磁化自由層とを積層して構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ハーフメタリック反強磁性体は、磁化を有しないため、外部磁場の方向が逆転したとしても、磁気エネルギーは変化せず、磁気状態は変化しない。又、ハーフメタリック反強磁性体においては、フェルミ面における電子が１００％スピン偏極しているため、ハーフメタリック反強磁性層を流れる電流の大きさが磁化自由層の磁化の方向によって大きく変化して、大きな磁気抵抗効果が得られることになる。更に、ハーフメタリック反強磁性層から漏れ磁場が発生することはなく、ハーフメタリック反強磁性層が磁化自由層に悪影響を及ぼすことはない。
上記本発明に係る磁気抵抗効果膜においては、上述の如く４層構造を有する従来の磁化固定膜に代えて、単層のハーフメタリック反強磁性層が形成されているので、従来の磁気抵抗効果膜に比べて構造が簡易となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記具体的構成においてハーフメタリック反強磁性層の形成材料として採用されるハーフメタリック反強磁性体は、半導体を母体としたハーフメタリック反強磁性半導体の様に磁性イオンが母体中に析出した状態ではなく、カルコゲン或いはプニクトゲンが磁性元素と互いに化学結合してなる化合物であって、その結合は十分に強く、生成エネルギーの計算からも安定な化合物であると言える。尚、類似する多くの化合物(例えば、ニッケルヒ素型等の種々の結晶構造を有する遷移金属カルコゲナイド)が安定に存在することも知られている。
又、磁性イオンとカルコゲン或いはプニクトゲンとの化学結合が強いため、カルコゲン或いはプニクトゲンを介した磁性イオン間の化学結合も強い。ここで、磁気的結合は化学結合の内、磁気モーメントによるものであり、化学結合が強ければ磁気的結合も強いと言える。従って、上記具体的構成において採用されるハーフメタリック反強磁性体は、磁気的結合が強く、磁気的構造は安定であると言える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記具体的構成においてハーフメタリック反強磁性層の形成材料として採用される第１のハーフメタリック反強磁性体は、２種類の磁性元素とカルコゲンとから構成されており、該２種類の磁性元素は、ＣｒとＦｅ、ＶとＣｏ、ＴｉとＮｉ、ＣｒとＭｎ、ＣｒとＮｉ、ＴｉとＣｏ、ＣｒとＣｏ、ＶとＦｅ及びＶとＮｉの群より選ばれた何れか１つの組合せである。カルコゲンは２価であるので、これらの組合せによれば、有効ｄ電子数の総和は９〜１２の値をとることになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記具体的構成においてハーフメタリック反強磁性層の形成材料として採用される第２のハーフメタリック反強磁性体は、２種類の磁性元素とプニクトゲンとから構成されており、該２種類の磁性元素は、ＭｎとＣｏ、ＣｒとＮｉ、ＶとＭｎ及びＦｅとＮｉの群より選ばれた何れか１つの組合せである。プニクトゲンは３価であるので、これらの組合せによれば、有効ｄ電子数の総和は６〜１２の値をとることになる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記具体的構成においてハーフメタリック反強磁性層の形成材料として採用される第３のハーフメタリック反強磁性体は、３種類の磁性元素とカルコゲンとから構成されており、該３種類の磁性元素は、ＣｏとＴｉとＣｒ、ＶとＦｅとＮｉ、ＦｅとＭｎとＶ、ＣｒとＭｎとＣｏ及びＭｎとＶとＣｏの群より選ばれた何れか１つの組合せである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上記具体的構成においてハーフメタリック反強磁性層の形成材料として採用される第４のハーフメタリック反強磁性体は、３種類の磁性元素とプニクトゲンとから構成されており、該３種類の磁性元素はＣｏとＦｅとＣｒである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記具体的構成においてハーフメタリック反強磁性層の形成材料として採用される第５のハーフメタリック反強磁性体は、４種類の磁性元素とカルコゲンとから構成されており、該４種類の磁性元素はＴｉとＣｒとＦｅとＮｉである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ＧＭＲ膜(２)は、ハーフメタリック反強磁性体からなるハーフメタリック反強磁性層(21)、導体或いは半導体からなる非磁性スペーサ層(22)、及び外部磁場の方向に応じて磁化の方向が変化する磁化自由層(23)を順次積層して構成されている。ここで、ハーフメタリック反強磁性層(21)、非磁性スペーサ層(22)及び磁化自由層(23)はそれぞれ、数十〜数百原子層の層厚を有しており、磁化自由層(23)は、強磁性金属或いはハーフメタリック強磁性体から形成されている。
ハーフメタリック反強磁性体は、磁化を有しないため、外部磁場の方向が逆転したとしても、磁気エネルギーは変化せず、磁気状態は変化しない。又、ハーフメタリック反強磁性体においては、フェルミ面における電子が１００％スピン偏極しているため、ハーフメタリック反強磁性層(21)を流れる電流の大きさが磁化自由層(23)の磁化の方向によって大きく変化して、大きな磁気抵抗効果が得られることになる。更に、ハーフメタリック反強磁性層(21)から漏れ磁場が発生することはなく、ハーフメタリック反強磁性層(21)が磁化自由層(23)に悪影響を及ぼすことはない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
上記磁化自由層(23)を形成する強磁性金属としては、ＦｅやＣｏ等の単体金属やＣｏＦｅ等の金属間化合物を採用することが可能であり、ハーフメタリック強磁性体としては、Ｃｒ２Ｓｅ２等の金属間化合物、ハーフメタリック強磁性ホイスラー合金、希薄強磁性半導体等を採用することが可能である。
一方、上記ハーフメタリック反強磁性層(21)を形成するハーフメタリック反強磁性体としては、ハーフメタリック反強磁性を有する種々の材料を採用することが出来る。例えば、本発明者らが提案しているハーフメタリック希薄反強磁性半導体、例えばＺｎ０.９０(Ｖ０.０５Ｃｏ０.０５)Ｓ２やＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅを採用することが可能である(ＷＯ２００６／０２８２９９号公報及び特開２００８−０４７６２４号公報参照)。又、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイド或いは遷移金属プニクタイドを採用することが可能である。尚、本発明者らは、該ハーフメタリック反強磁性体について出願中である(特願２００８−７３９１７)。
本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体は、ニッケルヒ素型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱型、カルコパイライト型或いは岩塩型の結晶構造を有する金属間化合物であって、２種類以上の磁性元素とカルコゲン或いはプニクトゲンとから構成されている。前記２種類以上の磁性元素には、有効ｄ電子数が５より少ない磁性元素と有効ｄ電子数が５より多い磁性元素とが含まれ、前記２種類以上の磁性元素の有効ｄ電子数の総和は１０或いは１０に近い値である。ここで、カルコゲンは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ及びＰｏの何れかの元素である。一方、プニクトゲンは、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉの何れかの元素である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明に係るＧＭＲ素子の製造工程においては、本発明者らが提案しているハーフメタリック希薄反強磁性半導体からなるハーフメタリック反強磁性層(21)を成膜する場合には、下地層(13)上に、低分子線エピタキシー(ＭＢＥ)法或いは化学気相成長(ＣＶＤ)法により母体となる半導体薄膜を成長させると同時に２種類以上の磁性元素を添加する。一方、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック半導体である遷移金属カルコゲナイド或いは遷移金属プニクタイドからなるハーフメタリック反強磁性層(21)を成膜する場合には、スパッタリング法が採用される。尚、ハーフメタリック反強磁性層(21)以外の層は、従来と同じ方法によって成膜することが出来る。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明に係るＧＭＲ素子においては、図７８及び図７９に示す４層構造の磁化固定膜(51)(61)を具えた従来のＧＭＲ膜(５)(６)に代えて、図１に示す如く単層のハーフメタリック反強磁性層(21)を具えたＧＭＲ膜(２)が形成されているので、従来のＧＭＲ素子に比べて構造が簡易となる。又、本発明に係るＧＭＲ素子によれば、ハーフメタリック反強磁性層(21)がハーフメタリックであるため、上述の如く大きな磁気抵抗効果を得ることが出来る。尚、本発明者らが完成した新規な遷移金属カルコゲナイド或いは遷移金属プニクタイドからなるハーフメタリック反強磁性層を有するＧＭＲ素子によれば、これらの金属間化合物はハーフメタリック希薄反強磁性半導体よりも金属性が高く、電気伝導度が高いため、ハーフメタリック希薄反強磁性半導体からなるハーフメタリック反強磁性層を有するＧＭＲ素子に比べて高い動作速度を得ることが出来る。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
上記実施の形態においては、本発明を、ＣＩＰ型ＧＭＲ素子に実施しているが、図２に示す如きＣＰＰ型ＧＭＲ素子、ＣＩＰ型ＴＭＲ素子、ＣＰＰ型ＴＭＲ素子等の種々の磁気抵抗効果素子に実施することが可能である。
図２に示すＣＰＰ型ＧＭＲ素子においては、下部シールド層(31)上に、下地層(32)、ＧＭＲ膜(４)、ギャップ層(33)及び上部シールド層(34)が順次積層されており、ＧＭＲ膜(４)は、ハーフメタリック反強磁性層(41)、非磁性スペーサ層(42)及び磁化自由層(43)を順次積層して構成されている。ＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子によれば、ハーフメタリック反強磁性層を通過する電流が１００％スピン偏極することになるため、より大きな磁気抵抗効果が得られる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明者らは、本発明の効果を確認するために、種々のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜の電気伝導度、及び系のユニットセル当たりの全エネルギーを計算した。計算は、ＫＫＲ(Korringa-Kohn-Rostoker)−ＣＰＡ(Coherent-Potential  Approximation：コヒーレント・ポテンシャル近似)法(グリーン関数法とも呼ばれる)を用いた第１原理電子状態計算に基づくものであって、線形応答理論(久保・グリーンウッド公式)を用いた。尚、ハーフメタリック反強磁性層、スペーサ層及び磁化自由層の各層は４原子層から構成されているものとして、計算を行なった。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイドからなるハーフメタリック反強磁性層を具えた１２種類のＧＭＲ膜１〜１２について計算を行なった。
ＧＭＲ膜１
図３に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.８４９５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１２９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度(上向きスピン電子に対する電気伝導度と下向きスピン電子に対する電気伝導度との和)は１.９７９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３９０９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.１５７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度は１.５４８７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４３０７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。尚、この差を反平行状態(磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの状態と下向きの状態の内、電気伝導度の小さい状態)での電気伝導度で除算して１００の値を乗算した値がＭＲ比である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
又、同図(ａ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６６０６.７０６５５９８[Ｒｙ]、同図(ｂ)に示す如く磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、系のユニットセル当たりの全エネルギーＥtotは−４６６０６.７１５８１０９[Ｒｙ]であり、それらの差△Ｅtotは−９.２６[ｍＲｙ]であった。このエネルギー差△Ｅtotは、磁化自由層とハーフメタリック反強磁性層との間の交換結合の強さを表わしている。このエネルギー差は理想的にはゼロであることが望ましく、このエネルギー差が過大であると、磁化自由層における磁気モーメントが自由に回転することが出来なくなって動作特性に悪影響を与えることになる。上述の如く、該エネルギー差△Ｅtotは９.２６[ｍＲｙ]と大きな値となっているが、これはスペーサ層の層厚を４原子層として計算を行なったためであり、スペーサ層の層厚が数十〜数百原子層である実際のＧＭＲ膜においては無視できる程度の値まで小さくなると考えられる。以下のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜についても同様である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ＧＭＲ膜２
図４に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.３３４０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２７０９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.６０４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４６５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.７３２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.１９７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５９２６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
ＧＭＲ膜３
図５に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４９３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３７９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３１１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９０６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０４２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１３３３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３９７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
ＧＭＲ膜４
図６に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５９９０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００３４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６０２４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１７７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５９６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７７３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４２５１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
ＧＭＲ膜５
図７に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２６７７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２０８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８８５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５８１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２５６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１８３７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１０４８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
ＧＭＲ膜６
図８に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＧａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３６７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０４２４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５７９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１０３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１８６８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３９２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
ＧＭＲ膜７
図９に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３５５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ＧＭＲ膜８
図１０に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３.５９８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１２２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３.７１０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.７９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.９７４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は１.７３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ＧＭＲ膜９
図１１に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６３１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６６３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５８２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
ＧＭＲ膜１０
図１２に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｕ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.６２９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.７６５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２３７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.７４５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.９８２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.７８３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
ＧＭＲ膜１１
図１３に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６０３１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００１８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６０４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２６４２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２６９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.３３５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
ＧＭＲ膜１２
図１４に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５３２４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６２５１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８０８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１０１３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５２３８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
上記のＧＭＲ膜１〜１２は金属間化合物からなる磁化自由層を具えているが、単体の強磁性金属からなる磁化自由層を具えた６種類のＧＭＲ膜１３〜１８について計算を行なった。尚、下記のＧＭＲ膜１３〜１８は、上記のＧＭＲ膜１〜１２と同様に、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイドからなるハーフメタリック反強磁性層を具えている。
ＧＭＲ膜１３
図１５に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、面心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５９２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６１５０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０７１２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４５８６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
ＧＭＲ膜１４
図１６に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｕＳｅからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２１９８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２７７０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１３４１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３６９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.５０４０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
ＧＭＲ膜１５
図１７に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、体心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３５７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６７６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４２４８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１６９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１９９０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３６８１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０５６７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
ＧＭＲ膜１６
図１８に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、体心立方格子構造を有するＡｌからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.８１３５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６３６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.８７７１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.７０７６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１９４２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.９０１８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０２４７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
ＧＭＲ膜１７
図１９に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、体心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。ここで、ハーフメタリック反強磁性層は４原子層、スペーサ層は５原子層、磁化自由層は３原子層から構成されるものとして、計算を行なった。
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６１９５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０８３０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.７０２５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８６２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１８９２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４５７４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２４５１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であって、４原子層からなるスペーサ層を具えたＧＭＲ膜１５に比べて大きく、該ＧＭＲ膜１５に比べて大きな磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
ＧＭＲ膜１８
図２０に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、体心立方格子構造を有するＣｕからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＣｏからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４９８０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１２６３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６２４３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２０６９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１６９０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３７５９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｏの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２４８４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正５３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
次に、本発明者らが提案しているハーフメタリック希薄反強磁性半導体からなるハーフメタリック反強磁性層を具えた６種類のＧＭＲ膜１９〜２４について計算を行なった。
ＧＭＲ膜１９
図２１に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅからなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓにおいては、III族位置をＧａが９０％、Ｍｎが１０％の割合で不規則に占めており、Ｖ族位置をＡｓが１００％占めている。
【手続補正５４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２５.８８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２５.９３×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.６４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.８５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は２３.０８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正５５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
ＧＭＲ膜２０
図２２に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅからなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型III−Ｖ族不純物半導体であるＧａ０.９Ａｌ０.１Ａｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型III−Ｖ族不純物半導体であるＧａ０.９Ａｌ０.１Ａｓにおいては、III族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、Ｖ族位置をＡｓが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性III−Ｖ族半導体であるＧａ０.９Ｍｎ０.１Ａｓにおいては、III族位置をＧａが９０％、Ｍｎが１０％の割合で不規則に占めており、Ｖ族位置をＡｓが１００％占めている。
【手続補正５６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１３.９４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは５.３１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１９.２５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは４.８６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは５.３１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＭｎの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は１３.９４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正５７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
ＧＭＲ膜２１
図２３に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓからなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。
【手続補正５８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.８８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.０６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１０.９４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.３２×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは２.７６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１１.０８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正５９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
ＧＭＲ膜２２
図２４に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓからなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９５Ａｌ０.０５Ｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９５Ｃｒ０.０５Ｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９５Ａｌ０.０５Ｓにおいては、II族位置をＺｎは９５％、Ａｌが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９５Ｃｒ０.０５Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９５％、Ｃｒが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。
【手続補正６０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.１９×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.１９×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは６.６３×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１.０８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.７１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.５２×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正６１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
ＧＭＲ膜２３
図２５に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓからなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ｓｎ０.１Ｓからなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ｓｎ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ｓｎが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。閃亜鉛鉱型ハーフメタリック強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９Ｃｒ０.１Ｓにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳが１００％占めている。
【手続補正６２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは９.８５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.６６×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１０.５１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１０.１０×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３.４８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１３.５８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は３.０７×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正６３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
ＧＭＲ膜２４
図２６に示す如く、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅからなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅからなるスペーサ層と、体心立方格子構造を有するＦｅからなる磁化自由層とを積層してなるＧＭＲ膜について計算を行なった。尚、閃亜鉛鉱型ハーフメタリック反強磁性II−VI族半導体であるＺｎ０.９０(Ｃｒ０.０５Ｆｅ０.０５)Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎが９０％、Ｃｒが５％、Ｆｅが５％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。閃亜鉛鉱型II−VI族不純物半導体であるＺｎ０.９Ａｌ０.１Ｓｅにおいては、II族位置をＺｎは９０％、Ａｌが１０％の割合で不規則に占めており、VI族位置をＳｅが１００％占めている。
【手続補正６４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.４８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは８.７７×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは１７.２５×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは７.２１×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは３７.３８×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは４４.５９×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は２７.３４×１０−３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正６５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
次に、本発明者らが完成した新規なハーフメタリック反強磁性体である遷移金属カルコゲナイドからなるハーフメタリック反強磁性層を具えた１２種類のＴＭＲ膜１〜１２について計算を行なった。
ＴＭＲ膜１
図２７に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正６６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３０３５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１１１７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４１５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１１２６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３０６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正６７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
ＴＭＲ膜２
図２８に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正６８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４５０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.４７９９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２０６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.７４９３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.９５５７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.４７５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正６９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
ＴＭＲ膜３
図２９に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正７０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１１２５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１６９７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６２２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００８３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０７０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０９９２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正７１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
ＴＭＲ膜４
図３０に示す如く、ニッケルヒ素型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、ニッケルヒ素型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正７２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４８８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００１７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１５０５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２９２９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.３１０７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１６０２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正７３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
ＴＭＲ膜５
図３１に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正７４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１５２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００２０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１７２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３１２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３１２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０１４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正７５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
ＴＭＲ膜６
図３２に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＺｎ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正７６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２９】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８６６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.２８６６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００３５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００４１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００７６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.２７９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正７７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
ＴＭＲ膜７
図３３に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正７８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００９４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０２５８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０１６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正７９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
ＴＭＲ膜８
図３４に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓｅ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓｅ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正８０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０３２３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０３１９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正８１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
ＴＭＲ膜９
図３５に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正８２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１２１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１２５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６５７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０６５７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０５３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正８３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
ＴＭＲ膜１０
図３６に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣａ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正８４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９１０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０９１８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００２０[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００２７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０８９１[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正８５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
ＴＭＲ膜１１
図３７に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＺｎ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＦｅ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正８６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１４２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１４７[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５９６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００００[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０５９６[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＦｅの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.０４４９[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正８７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
ＴＭＲ膜１２
図３８に示す如く、閃亜鉛鉱型の遷移金属カルコゲナイドである(ＣｒＦｅ)Ｓ２からなるハーフメタリック反強磁性層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＺｎ２Ｓ２からなるスペーサ層と、閃亜鉛鉱型金属間化合物であるＣｒ２Ｓ２からなる磁化自由層とを積層してなるＴＭＲ膜について計算を行なった。
【手続補正８８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
同図(ａ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを上向きに変化させた場合、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４７５[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０００３[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.１４７８[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。一方、同図(ｂ)に示す如く、ハーフメタリック反強磁性層におけるＣｒの磁気モーメントを上向き、Ｆｅの磁気モーメントを下向きに固定した状態で磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントを下向きに変化させた場合には、上向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００３２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、下向きスピン電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.００８２[ＭΩ−１・ｃｍ−１]、全電子に対する電気伝導度Ｃｎｄは０.０１１４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であった。従って、磁化自由層におけるＣｒの磁気モーメントが上向きの場合と下向きの場合との電気伝導度の差は０.１３６４[ＭΩ−１・ｃｍ−１]であり、磁気抵抗効果が得られている。
【手続補正８９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
上記のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜についてそれぞれＭＲ比を計算したところ、数％〜数千％の値が得られた。従来のＧＭＲ素子のＭＲ比(数％〜２０％程度)と同程度或いは従来のＧＭＲ素子のＭＲ比よりも小さいＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜が含まれているが、これは、ハーフメタリック反強磁性層、スペーサ層及び磁化自由層の各層の層厚を４原子層として計算を行なったためであり、各層の層厚が数十〜数百原子層である実際のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜によれば、数百％以上の大きなＭＲ比が得られると考えられる。特に、ハーフメタリック強磁性体からなる磁化自由層を具えたＧＭＲ膜によれば、極めて大きなＭＲ比が得られると考えられる。
【手続補正９０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５０】
又、上記のＧＭＲ膜及びＴＭＲ膜の内、ＧＭＲ膜７、８、１５は、特に有望であると考えられる。
これらのＧＭＲ膜のハーフメタリック反強磁性層の形成材料である(ＣｒＦｅ)Ｓｅ２は安定したハーフメタリック反強磁性体である。ＧＭＲ膜７、８のスペーサ層の形成材料であるＣｕ２Ｓｅ２及びＧＭＲ膜１５のスペーサ層の形成材料である体心立方格子構造を有するＣｕは金属であって、大きな電気伝導度を有している。又、ＧＭＲ膜７、８の磁化自由層の形成材料であるＣｒ２Ｓｅ２は、ハーフメタリックであり、ＧＭＲ膜１５の磁化自由層の形成材料である体心立方格子構造を有するＦｅは、ハーフメタリックではないが、上向きスピン電子と下向きスピン電子の電気伝導度に差を有している。更に、ハーフメタリック反強磁性層とスペーサ層と磁化自由層との間で形成材料の格子定数の差が小さいため、積層が容易であると考えられる。以上の理由から、ＧＭＲ膜７、８、１５は特に有望であると考えられる。
【手続補正９１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
尚、ニッケルヒ素型、及び閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する磁気抵抗効果膜についてのみ計算を行なったが、カルコパイライト型やウルツ鉱型等、他の結晶構造を有する磁気抵抗効果膜についても磁気抵抗効果が得られる可能性は十分に高いと考えられる。
又、ハーフメタリック反強磁性層、スペーサ層及び磁化自由層の形成材料の組合せは、上記の組合せ以外であってもよく、上記の組合せ以外の組合せからなる磁気抵抗効果膜によっても磁気抵抗効果が得られる可能性は十分に高いと考えられる。
【手続補正９２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９０】
(11)  下部シールド層
(12)  下部ギャップ絶縁層
(13)  下地層
(14)  ギャップ層
(15)  上部ギャップ絶縁層
(16)  上部シールド層
(17)  電極層
(２)  ＧＭＲ膜
(21)  ハーフメタリック反強磁性層
(22)  非磁性スペーサ層
(23)  磁化自由層
【手続補正９３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010073882.tif 000082
【手続補正９４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2010073882.tif 000083
【手続補正９５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2010073882.tif 000084
【手続補正９６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2010073882.tif 000085
【手続補正９７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2010073882.tif 000086
【手続補正９８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2010073882.tif 000087
【手続補正９９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2010073882.tif 000088
【手続補正１００】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2010073882.tif 000089
【手続補正１０１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2010073882.tif 000090
【手続補正１０２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2010073882.tif 000091
【手続補正１０３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2010073882.tif 000092
【手続補正１０４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2010073882.tif 000093
【手続補正１０５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2010073882.tif 000094
【手続補正１０６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2010073882.tif 000095
【手続補正１０７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2010073882.tif 000096
【手続補正１０８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2010073882.tif 000097
【手続補正１０９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2010073882.tif 000098
【手続補正１１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2010073882.tif 000099
【手続補正１１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
2010073882.tif 000100
【手続補正１１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２２】
2010073882.tif 000101
【手続補正１１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2010073882.tif 000102
【手続補正１１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２４】
2010073882.tif 000103
【手続補正１１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２５】
2010073882.tif 000104
【手続補正１１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２６】
2010073882.tif 000105
【手続補正１１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２７】
2010073882.tif 000106
【手続補正１１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２８】
2010073882.tif 000107
【手続補正１１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２９】
2010073882.tif 000108
【手続補正１２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３０】
2010073882.tif 000109
【手続補正１２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３１】
2010073882.tif 000110
【手続補正１２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３２】
2010073882.tif 000111
【手続補正１２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３３】
2010073882.tif 000112
【手続補正１２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３４】
2010073882.tif 000113
【手続補正１２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３５】
2010073882.tif 000114
【手続補正１２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３６】
2010073882.tif 000115
【手続補正１２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３７】
2010073882.tif 000116
【手続補正１２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３８】
2010073882.tif 000117