(57)【要約】【課題】広いダイナミックレンジを有する磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果素子は、第一の強磁性層と、第二の強磁性層と、第一の強磁性層と第二の強磁性層との間に設けられたスペーサ層と、を備え、スペーサ層は、一般式（１）で表されるＭｎ合金を含む。  ＭｎγＸ１−γ  …（１）（式中、Ｘは、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、ＮｉＡｌ合金、ＡｇＭｇ合金、及び、ＡｇＺｎ合金からなる群より選択される少なくとも一の金属であり、γは、０＜γ＜０．５である。）【選択図】図１
2019102799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の強磁性層と、
第二の強磁性層と、
前記第一の強磁性層と前記第二の強磁性層との間に設けられたスペーサ層と、を備え、
前記スペーサ層は、一般式（１）で表されるＭｎ合金を含む、磁気抵抗効果素子。
ＭｎγＸ１−γ  …（１）
（式中、Ｘは、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、ＮｉＡｌ合金、ＡｇＭｇ合金、及び、ＡｇＺｎ合金からなる群より選択される少なくとも一の金属であり、γは、０＜γ＜０．５である。）
【請求項２】
前記第一の強磁性層及び前記第二の強磁性層の少なくとも一つは、ホイスラー合金を含む、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記ホイスラー合金は、少なくともＭｎを含む、請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記ホイスラー合金は、一般式（２）で表される、請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
Ｃｏ２ＭｎＺ  …（２）
（式中、Ｚは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一の元素である。）
【請求項５】
前記一般式（１）において、γは、０．０２＜γ＜０．４である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
第一の強磁性層と、
第二の強磁性層と、
前記第一の強磁性層と前記第二の強磁性層との間に設けられたスペーサ層と、を備え、
外部磁界の範囲が８０００Ａ／ｍ以上にわたる連続した領域において、抵抗が外部磁界に対して増加傾向又は減少傾向を示す、磁気抵抗効果素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、第１のハーフメタル強磁性体層、第２のハーフメタル強磁性体層、及び第１のハーフメタル強磁性体層と第２のハーフメタル強磁性体層との間に挟まれた非磁性金属体層（スペーサ層）を有する磁気抵抗効果素子が記載されている。この磁気抵抗効果素子は、第１のハーフメタル強磁性体層及び第２のハーフメタル強磁性体層のうち少なくとも一方がホイスラー合金からなることにより、高いＭＲ比を示す。
【０００３】
非特許文献１には、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）を絶縁体層に用いたＭＴＪ（Magnetic  Tunnel  Junction）センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９０９１４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Z. H. Yuan, “Double-pinned magnetic tunnel junction sensors with spin-valve-like sensinglayers”, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 118, 053904, （米）, 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された磁気抵抗効果素子では、磁化平行状態と磁化反平行状態との間の抵抗変化が急峻であるため、抵抗値がおよそ２値である。したがって、この磁気抵抗効果素子は、アナログ的な出力を必要とするセンサには不向きである。
【０００７】
非特許文献１に記載されたセンサでは、外部磁界に対して抵抗が変化する領域（ダイナミックレンジ）が狭く、用途が限定される。
【０００８】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、広いダイナミックレンジを有する磁気抵抗効果素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る磁気抵抗効果素子は、第一の強磁性層と、第二の強磁性層と、第一の強磁性層と第二の強磁性層との間に設けられたスペーサ層と、を備え、スペーサ層は、一般式（１）で表されるＭｎ合金を含む。
ＭｎγＸ１−γ  …（１）
（式中、Ｘは、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、ＮｉＡｌ合金、ＡｇＭｇ合金、及び、ＡｇＺｎ合金からなる群より選択される少なくとも一の金属であり、γは、０＜γ＜０．５である。）
【００１０】
この磁気抵抗効果素子では、第一の強磁性層の磁化の方向と第二の強磁性層の磁化の方向との相対角を、外部磁界に対して緩やかに変化させることが可能となる。これにより、外部磁界に対する抵抗の変化が緩やかになる。したがって、ダイナミックレンジを広げることができる。
【００１１】
第一の強磁性層及び第二の強磁性層の少なくとも一つは、ホイスラー合金を含んでもよい。この場合、ＭＲ比が大きくなる。
【００１２】
ホイスラー合金は、少なくともＭｎを含んでもよい。この場合、第一の強磁性層及び第二の強磁性層の少なくとも一つがＭｎを含んでいる。これにより、第一の強磁性層及び第二の強磁性層にＭｎが含まれていない場合に比べて、スペーサ層中のＭｎの存在確率がより高まる。そのため、第一の強磁性層と第二の強磁性層との磁気結合が、スペーサ層中のＭｎを介して更に高まる。これにより、外部磁界に対する抵抗の変化が更に緩やかになる。したがって、ダイナミックレンジを更に広げることができる。
【００１３】
ホイスラー合金は、一般式（２）で表されてもよい。Ｃｏ系ホイスラー合金はキュリー温度が高いので、この場合、室温でのＭＲ比が大きくなる。
Ｃｏ２ＭｎＺ  …（２）
（式中、Ｚは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一の元素である。）
【００１４】
一般式（１）において、γは、０．０２＜γ＜０．４であってもよい。この場合、ダイナミックレンジを特に広げることができる。
【００１５】
本発明に係る磁気抵抗効果素子は、第一の強磁性層と、第二の強磁性層と、第一の強磁性層と第二の強磁性層との間に設けられたスペーサ層と、を備え、外部磁界の範囲が８０００Ａ／ｍ以上にわたる連続した領域において、抵抗が外部磁界に対して増加傾向又は減少傾向を示す。
【００１６】
この磁気抵抗効果素子では、外部磁界の範囲が８０００Ａ／ｍ以上にわたる連続した領域において、抵抗値を外部磁界に対して緩やかに変化させることが可能となる。したがって、ダイナミックレンジを広げることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、広いダイナミックレンジを有する磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る磁気抵抗効果素子の断面を示す図である。
【図２】一般式（１）で表されるＭｎ合金の例について、Ｍｎの割合、結晶構造及び格子間隔を示す図表である。
【図３】図２に示されるＭｎ合金の例と、一般式（２）で表されるホイスラー合金の例との格子不整合率を示す図表である。
【図４】図２に示されるＭｎ合金の例と、一般式（２）で表されるホイスラー合金の例との格子不整合率を示す図表である。
【図５】実施例１に係る磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線を示すグラフである。
【図６】実施例２に係る磁気抵抗効果素子のスペーサ層とダイナミックレンジとの関係を示す図表である。
【図７】実施例２に係る磁気抵抗効果素子のスペーサ層とダイナミックレンジとの関係を示すグラフである。
【図８】比較例に係る磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２０】
図１は、実施形態に係る磁気抵抗効果素子の断面を示す図である。図１に示されるように、実施形態に係る磁気抵抗効果素子１は、基板２、結晶配向層３、下地層４、磁気抵抗層５、及びキャップ層６をこの順に備える。磁気抵抗層５は、磁化自由層としての第一の強磁性層７、スペーサ層８、磁化固定層としての第二の強磁性層９、及び反強磁性体層１０を、下地層４側からこの順に備える。
【００２１】
磁気抵抗効果素子１は、例えば、スパッタ法、蒸着法といった製造方法によって基板２上に結晶配向層３からキャップ層６までの各層を積層することにより作製される。磁気抵抗効果素子１は、積層方向（各層の膜面に垂直な方向）に沿って検出用電流が流されるＣＰＰ（Current  Perpendicular  to  Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。
【００２２】
基板２は、例えば、金属酸化物単結晶、シリコン単結晶、熱酸化膜付シリコン単結晶、サファイア単結晶、セラミック、石英、又はガラスを含む。基板２に含まれる材料は、適度な機械的強度を有し、かつ、熱処理又は微細加工に適した材料であれば、特に限定されない。金属酸化物単結晶としては、例えば、ＭｇＯ単結晶が挙げられ、ＭｇＯ単結晶を含む基板によれば、容易にエピタキシャル成長膜が形成される。このエピタキシャル成長膜は、大きな磁気抵抗特性を示すことができる。基板２の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
【００２３】
結晶配向層３は、下地層４と基板２との間に設けられている。結晶配向層３は、下地層４と共に上部の層の結晶配向を制御するために設けられる。結晶配向層３には、例えば、Ｃｒを用いることができる。結晶配向層３は、その他、上部の層の結晶配向を制御するため金属元素として、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｖ、Ａｌ、Ｗ、及びＰｔの少なくとも一つを含んでもよい。結晶配向層３は、これらの金属元素の合金、又は、これらの金属元素の２種類以上からなる材料の積層体を含んでもよい。金属元素の合金には、例えば、立方晶系のＡｇＺｎ合金、ＡｇＭｇ合金及びＮｉＡｌ合金なども含まれる。結晶配向層３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。結晶配向層３は、必要に応じて設けられ、必ずしも設けられなくてもよい。
【００２４】
下地層４は、結晶配向層３と第一の強磁性層７との間に設けられている。下地層４は、検出用電流を流すための電極となることができる。下地層４は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ａｌ、Ｗ、及びＰｔの少なくとも一つの金属元素を含む。下地層４は、これらの金属元素の合金、又はこれら金属元素の２種類以上からなる材料の積層体を含んでもよい。金属元素の合金には、例えば、立方晶系のＡｇＺｎ合金、ＡｇＭｇ合金又はＮｉＡｌ合金が含まれる。下地層４の厚さは、例えば、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２５】
第一の強磁性層７は、下地層４とスペーサ層８との間に設けられている。第一の強磁性層７は、磁化自由層として機能する。第一の強磁性層７は、磁化方向が実質的に固定されていない。そのため、測定対象に外部磁界が印加されると、その方向に磁化方向が容易に変化する。第一の強磁性層７の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００２６】
スペーサ層８は、第一の強磁性層７と第二の強磁性層９との間に設けられている。スペーサ層８は、一般式（１）で表わされるＭｎ合金を含む非磁性層である。
ＭｎγＸ１−γ  …（１）
この一般式（１）において、Ｘは、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、ＮｉＡｌ合金、ＡｇＭｇ合金、及び、ＡｇＺｎ合金からなる群より選択される少なくとも一の金属であり、γは、０＜γ＜０．５である。ダイナミックレンジを広げる上で、γは、０．０２＜γ＜０．４であることがより好ましく、０．０５＜γ＜０．３であることが更に好ましい。スペーサ層８の厚さは、例えば、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００２７】
第二の強磁性層９は、スペーサ層８と反強磁性体層１０との間に設けられている。第二の強磁性層９は、磁化固定層として機能する。第二の強磁性層９の磁化方向は、外部磁界に対して第一の強磁性層７の磁化方向よりも変化し難い。好ましくは、第二の強磁性層９の磁化方向は、測定対象の外部磁界に対して実質的に固定され、変化しない。第二の強磁性層９の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。第二の強磁性層９の厚さは、例えば、第一の強磁性層７の厚さと同等である。
【００２８】
反強磁性体層１０は、第二の強磁性層９とキャップ層６との間に設けられている。反強磁性体層１０は、第二の強磁性層９のスペーサ層８側とは反対側の面上に設けられている。反強磁性体層１０は、第二の強磁性層９と交換結合し、第二の強磁性層９に一軸磁気異方性を付与することによって、第二の強磁性層９の磁化の方向を実質的に固定させるために使用される。
【００２９】
反強磁性体層１０の材料としては、例えば、ＦｅＭｎ合金、ＰｔＭｎ合金、ＰｔＣｒＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金、ＩｒＭｎ合金、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３が挙げられる。反強磁性体層１０の厚さは、例えば５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９の厚さを変えるなどの手法によって、第二の強磁性層９の保磁力が、第一の強磁性層７の保磁力より大きく、かつ、第二の強磁性層９の磁化方向が測定対象の外部磁界に対して実質的に固定される程度の大きさを有するときは、必ずしも反強磁性体層１０は設けられなくてもよい。
【００３０】
磁気抵抗層５は、外部磁界が印加され、第一の強磁性層７の磁化の方向と第二の強磁性層９の磁化の方向との相対角（以下、単に「相対角」とも言う。）が変化することによって、磁気抵抗が変化し、磁気抵抗効果を発揮する。相対角と磁気抵抗とは比例関係にある。磁気抵抗層５は、外部磁界に応じて、磁化平行状態、磁化反平行状態、及び遷移状態のいずれかの状態を取る。磁化平行状態は、第一の強磁性層７の磁化の方向と第二の強磁性層９の磁化の方向とが平行となる状態である。磁化反平行状態は、第一の強磁性層７の磁化の方向と第二の強磁性層９の磁化の方向とが反平行となる状態である。遷移状態とは、第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９が、磁化平行状態と磁化反平行状態との間にある状態である。相対角は、磁化平行状態において０度、磁化反平行状態において１８０度、及び、遷移状態において０度と１８０度との間の角度となる。磁気抵抗効果素子１の抵抗は、磁化平行状態において最小値、磁化反平行状態において最大値、及び遷移状態において最小値と最大値との間の値を取る。
【００３１】
磁気抵抗層５では、第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９の一方が磁化自由層であり、他方が磁化固定層であればよいため、第一の強磁性層７が磁化固定層であり、第二の強磁性層９が磁化自由層であってもよい。この場合、反強磁性体層１０は、第一の強磁性層７のスペーサ層８側とは反対側の面上に設けられる。
【００３２】
第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９の少なくとも一つは、ホイスラー合金を含む。当該ホイスラー合金は、少なくともＭｎを含み、一般式（２）で表される。
Ｃｏ２ＭｎＺ  …（２）
この一般式（２）において、Ｚは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一の元素である。第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９の少なくとも一つは、好ましくは実質的に当該ホイスラー合金からなってもよい。
【００３３】
第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９は、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＦｅＧａＧｅ、Ｃｏ２ＦｅＡｌ等の一般式（２）以外のホイスラー合金又は、Ｆｅ３Ｏ４、ＣｒＯ２、ＣｏＦｅＢ等の強磁性材料を含んでもよい。第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９は、実質的に当該強磁性材料からなってもよい。
【００３４】
キャップ層６は、磁気抵抗層５を保護するために設けられる。キャップ層６は、例えば、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ｐｄ、及びＩｒの一以上の金属元素、これら金属元素の合金、又は、これら金属元素の２種類以上からなる材料の積層体を含んでよい。
【００３５】
磁気抵抗効果素子１の作製工程では、必要に応じて、熱処理が行われる。また、必要に応じて、磁場印加処理が行われ、第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９の少なくとも一つに対して一軸磁気異方性といった磁気異方性が付与される。磁場印加処理は、熱処理と共に行われてもよい。
【００３６】
図２は、一般式（１）で表されるＭｎ合金の例について、Ｍｎの割合、結晶構造及び格子間隔を示す図表である。図２に示されるように、一般式（１）で表されるＭｎ合金は立方晶系を取り得る。図２に示される空間群（Space  group）において、「Ｆｍ−３ｍ」はｆｃｃ（face  centered  cubic）を表し、「Ｐｍ−３ｍ」は単純格子を表し、「Ｉｍ−３ｍ」はｂｃｃ（body  centered  cubic）を表している。
【００３７】
図３及び図４は、図２に示されるＭｎ合金の例と、一般式（２）で表されるホイスラー合金の例との格子不整合率を示す図表である。格子不整合率の計算には、図２で（*）が付いた値がＭｎ合金の格子間隔として用いられる。図３及び図４に示されるように、図２に示されるＭｎ合金の例では、一般式（２）で表されるホイスラー合金の例との格子不整合率が小さく、格子整合性が高い。
【００３８】
上述の磁気抵抗効果素子１は、一般式（１）で表されるＭｎ合金を含むスペーサ層８を備えるため、相対角及び磁気抵抗を外部磁界に対して緩やかに変化させることが可能となる。相対角及び磁気抵抗は、外部磁界の範囲が８０００Ａ／ｍ以上にわたる連続した領域において、外部磁界に対して増加傾向又は減少傾向を示す。これにより、外部磁界に対する抵抗の変化が緩やかになる。したがって、外部磁界に対して抵抗が変化する領域（ダイナミックレンジ）、具体的には増加傾向又は減少傾向を示す領域を広げることができる。
【００３９】
第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９の少なくとも一つは、ホイスラー合金を含んでいるので、ＭＲ比が大きくなる。上記ホイスラー合金はＭｎ含んでいるので、第一の強磁性層７及び第二の強磁性層９にＭｎが含まれていない場合に比べて、スペーサ層８中のＭｎの存在確率がより高まる。そのため、第一の強磁性層７と第二の強磁性層９との磁気結合が、スペーサ層８中のＭｎを介して更に高まる。これにより、外部磁界に対する抵抗の変化が更に緩やかになる。したがって、ダイナミックレンジを更に広げることができる。また、上記ホイスラー合金は、一般式（２）で表されるＣｏ系ホイスラー合金であるため、キュリー温度が高く、室温でのＭＲ比が大きくなる。一般式（１）において、γは、０．０２＜γ＜０．４であってもよい。この場合、ダイナミックレンジを特に広げることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【実施例】
【００４１】
実施例及び比較例を用いて磁気抵抗効果素子１の効果を具体的に説明する。
【００４２】
（実施例１）
実施例１に係る磁気抵抗効果素子として、上記実施形態の磁気抵抗効果素子１に対応する磁気抵抗効果素子を作製した。基板には厚さ０．５ｍｍのＭｇＯ単結晶を用いた。配向制御層にはＣｒを用い、厚さを２０ｎｍとした。下地層にはＡｇを用い、厚さを５０ｎｍとした。第一の強磁性層にはＣｏ２ＭｎＳｉを用い、厚さを４ｎｍとした。スペーサ層にはＭｎ０．１Ａｇ０．９を用い、厚さを５ｎｍとした。第二の強磁性層にはＣｏ２ＭｎＳｉを用い、厚さを４ｎｍとした。反強磁性体層にはＩｒＭｎを用い、厚さを１０ｎｍとした。キャップ層にはＲｕを用い、厚さを５ｎｍとした。基板上の各層の作製は、スパッタ法により行った。この基板上に各層を形成した後、磁場中熱処理を行い、第一の強磁性層及び第二の強磁性層に対して一軸磁気異方性を付与した。この磁場中熱処理における熱処理温度を３００℃とし、印加磁場の強度を５ｋＯｅ（３９９ｋＡ／ｍ）とした。
【００４３】
図５は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線を示すグラフである。横軸は外部磁界、縦軸はＭＲ比を示している。図５に示されるように、実施例１に係る磁気抵抗効果素子では、外部磁界の範囲が８０００Ａ／ｍ以上にわたる連続した領域において、ＭＲ比が外部磁界に対して増加傾向又は減少傾向を示す。
【００４４】
このようにＭＲ比が外部磁界に対して増加傾向又は減少傾向を示す領域は、上述の遷移状態に対応する領域である。ＭＲ比が外部磁界に対して増加傾向を示す領域は、遷移状態の中でも特に、第一の強磁性層及び第二の強磁性層の磁化の方向が、磁化平行状態から磁化反平行状態に変化する途中の状態に対応する領域である。ＭＲ比が外部磁界に対して減少傾向を示す領域は、遷移状態の中でも特に、第一の強磁性層及び第二の強磁性層の磁化の方向が、磁化反平行状態から磁化平行状態に変化する途中の状態に対応する領域である。したがって、実施例１に係る磁気抵抗効果素子では、外部磁界の範囲が８０００Ａ／ｍ以上にわたる連続した領域において、第一の強磁性層及び第二の強磁性層が、磁化平行状態と磁化反平行状態との間の状態にあると言える。より具体的には、第一の強磁性層及び第二の強磁性層が、磁化平行状態から磁化反平行状態に変化する途中の状態、又は、磁化反平行状態から磁化平行状態に変化する途中の状態にあると言える。
【００４５】
ＭＲ曲線において、ＭＲ比の最小値を０％、最大値を１００％としたとき、測定誤差を考慮し、ＭＲ比が０〜１０％の領域を磁化平行状態に対応する領域、ＭＲ比が１０〜９０％の領域を遷移状態に対応する領域、及び、ＭＲ比が９０〜１００％の領域を磁化反平行状態に対応する領域として扱ってもよい。つまり、ＭＲ比が増加傾向を示す領域を、ＭＲ比が１０％から９０％に達するまでの領域として扱うと共に、ＭＲ比が減少傾向を示す領域を、ＭＲ比が９０％から１０％に達するまでの領域として扱ってもよい。したがって、実施例１に係る磁気抵抗効果素子では、ＭＲ曲線において、ＭＲ比が１０％から９０％に達するまでの領域、又はＭＲ比が９０％から１０％に達するまでの領域における外部磁界の範囲が８０００Ａ／ｍ以上であると言える。この場合、遷移状態に対応する領域におけるＭＲ曲線の傾きの絶対値は、０．０１％ｍ／Ａ（＝８０％／８０００Ａ／ｍ）以下である。この傾きの絶対値は、０．００８％ｍ／Ａ（＝８０％／１００００Ａ／ｍ）以下であることがより好ましい。
【００４６】
以上のように、実施例１に係る磁気抵抗効果素子では、外部磁界に対して抵抗値が変化する領域（ダイナミックレンジ）、具体的には増加傾向又は減少傾向を示す領域が８０００Ａ／ｍ以上である。したがって、アナログ的な出力を必要とするセンサに好適に使用することができる。
【００４７】
（実施例２）
スペーサ層を変更した以外は、実施例１と同様にして実施例２に係る磁気抵抗効果素子を作製した。具体的には、スペーサ層をＭｎγＡｌ１−γ、ＭｎγＶ１−γ、ＭｎγＣｒ１−γ、ＭｎγＣｕ１−γ、ＭｎγＺｎ１−γ、ＭｎγＡｇ１−γ、ＭｎγＡｕ１−γ、Ｍｎγ（ＮｉＡｌ）１−γ、Ｍｎγ（Ａｇ３Ｍｇ）１−γ、Ｍｎγ（ＡｇＺｎ）１−γにより構成し、それぞれγの値を０，０．０２，０．０５，０．１，０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，０．７に変化させた。このようにして作製した実施例２に係る磁気抵抗効果素子に対し、それぞれ外部磁界を変化させて抵抗を測定し、ＭＲ曲線を得た。得られたＭＲ曲線から、ＭＲ比が外部磁界に対して増加傾向又は減少傾向を示す領域の幅をダイナミックレンジとして求めた。なお、実施例２に係る磁気抵抗効果素子のうち、スペーサ層がＭｎ０．１Ａｇ０．９である磁気抵抗効果素子は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子と同じものである。
【００４８】
図６は、実施例２に係る磁気抵抗効果素子のスペーサ層とダイナミックレンジとの関係を示す図表である。図７は、実施例２に係る磁気抵抗効果素子のスペーサ層とダイナミックレンジとの関係を示すグラフである。いずれのスペーサ層の場合も、γが、０≦γ≦０．５のときにはＭＲ曲線を観測することができたが、γが０．６以上のときにはＭＲ曲線を観測することができなかった。γが、０．０２≦γ≦０．４のときにはダイナミックレンジが８０００Ａ／ｍ以上であった。γが、０．０５≦γ≦０．３のときにはダイナミックレンジが１００００Ａ／ｍ以上であった。
【００４９】
（比較例）
スペーサ層の材料をＡｇとした以外は、実施例１と同様にして比較例に係る磁気抵抗効果素子を作製した。図８は、比較例に係る磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線を示すグラフである。図８に示されるように、比較例に係る磁気抵抗効果素子では、磁化平行状態と磁化反平行状態との間の抵抗値の変化が急峻であるため、抵抗値がおよそ２値である。このため、ダイナミックレンジが１５００Ａ／ｍ以下と狭く、アナログ的な出力を必要とするセンサには不向きである。
【符号の説明】
【００５０】
１…磁気抵抗効果素子、７…第一の強磁性層、８…スペーサ層、９…第二の強磁性層。
【図１】
2019102799.tif 000003
【図２】
2019102799.tif 000004
【図３】
2019102799.tif 000005
【図４】
2019102799.tif 000006
【図５】
2019102799.tif 000007
【図６】
2019102799.tif 000008
【図７】
2019102799.tif 000009
【図８】
2019102799.tif 000010