(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の感応素子（１０；２０；３０）を含む電気回路を有するタイプの磁場検出用薄膜装置であって、
磁場の関数として当該薄膜装置自体の電気抵抗（Ｒ）が変化するように設計されており、
上記１以上の感応素子（１０；２０；３０）は、少なくとも１つのナノコンストリクション（１０；２０；３０）を備え、
上記ナノコンストリクション（１０；２０；３０）は、面内電流（ＣＩＰ）オペレーションをもたらす平面状のナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）を介して接続された、磁性材料からなる少なくとも第１磁性パッド（１２；２２）および第２磁性パッド（１３；２３）を含み、当該第１磁性パッド（１２；２２）および第２磁性パッド（１３；２３）はそれぞれ、反対方向に配向された磁化（１６、１７；Ｍ１、Ｍ２）に関連付けられ、
上記ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）は、当該装置に形成されたドメイン壁（１５；２５）の大きさ（ＬＤＷ、ＷＤＷ）の関数として上記ナノコンストリクション（１０；２０；３０）の電気抵抗（Ｒ）を決定するドメイン壁（１５；２５）を発生させることができ、
上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）の断面は、上記ナノチャンネルの幅長（ＬＮＣ）が、当該ナノチャンネルの長手方向軸（Ｘ）に沿って変化するように構成され、上記ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）の様々な断面において検出される様々な値の磁場に応じて上記ドメイン壁（１５；２５）が位置することを特徴とする薄膜装置。
【請求項２】
上記ナノチャンネル（２１）が、積層物により構成され、当該積層物が可変断面を有することを特徴とする請求項１記載の薄膜装置。
【請求項３】
上記可変断面が、上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）の両端で最大値をとり、上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）の両端間の中間点で最小値をとることを特徴とする請求項２記載の薄膜装置。
【請求項４】
上記ナノコンストリクション（３０）が、上記ナノチャンネルの軸（ｘ）に対して垂直な成分を少なくとも含むピニング電流（ｉ１、ｉ２）を流す電流ライン（３１、３２）を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の薄膜装置。
【請求項５】
上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（２２、２３）は、永久磁石材料により得られることを特徴とする請求項３又は４に記載の薄膜装置。
【請求項６】
上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（２２、２３）に測定電流（Ｉｓ）が流れるように構成され、上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（２２、２３）に、電圧降下を測定するための手段（１９）が接続されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜装置。
【請求項７】
上記第１磁性パッド（２２）及び上記第２磁性パッド（２３）及び／又は上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）が、傾斜及び／又は曲率及び／又は保磁力及び／又は飽和磁化及び／又は残留磁場を含むヒステリシスサイクルのパラメータをさらに制御するために幾何学的に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜装置。
【請求項８】
上記第１磁性パッド（２２）及び／又は上記第２磁性パッド（２３）は、大きさ及び／又は互いの距離の値が、上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）に存在する磁性双極子モーメントの所望の移動度の関数として計算されるように構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の薄膜装置。
【請求項９】
スイッチング磁場（ＨＳＷＩＴＣＨ）の値を変更することができるように、上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）の強度（Ｉ、Ｉ／２）を調整するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜装置。
【請求項１０】
上記ドメイン壁（２５）を発生させるため、反強磁性の構成において、上記ナノコンストリクション（２０、３０）の上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（２２、２３）を磁化する電流を、上記電流ライン（３１、３２）中に流すように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜装置。
【請求項１１】
温度の変化、及び／又は、磁場の発生源と当該装置との間の距離を表すエアーギャップの変化を補償するため、動作中、上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜装置。
【請求項１２】
薄膜装置のダイナミックレンジ及び／又はスイッチング磁場及び／又は磁気曲線の傾斜を制御するため、上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜装置。
【請求項１３】
磁性材料からなる上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（１２、１３；２２、２３）が、スプリング磁石の多層体により得られることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の薄膜装置。
【請求項１４】
上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を流す上記電流ライン（３１、３２）が、上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッドの上面及び／又は下面に配置されることを特徴とする請求項４に記載の薄膜装置。
【請求項１５】
上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を流す上記電流ライン（３１、３２）が、シリコン酸化物により互いに分離されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜装置。
【請求項１６】
磁性材料からなる少なくとも第１磁性パッド（１２；２２）および第２磁性パッド（１３；２３）を含むナノコンストリクション（１０；２０；３０）の形態の薄膜磁気抵抗素子を使用し、
上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッドに、反対方向に配向されたそれぞれの磁化（１６、１７；Ｍ１、Ｍ２）、及び面内電流（ＣＩＰ）オペレーションをもたらす平面状ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）を関連付け、該平面状ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）は、上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（１２、１３；２２、２３）を接続し、上記ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）において、ドメイン壁（１５；２５）の大きさ（ＬＤＷ、ＷＤＷ）の関数として上記ナノコンストリクション（１０；２０；３０）の電気抵抗（Ｒ）を決定するドメイン壁（１５；２５）を発生させて、
外部磁場（Ｈｅｘｔｘ）の関数として上記電気抵抗（Ｒ）を測定する磁場検出方法であって、
上記方法が、上記ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）の様々な断面において検出される様々な値の磁場に応じて上記ドメイン壁（１５；２５）が位置するように、上記ナノチャンネルの幅長が変化することにより、上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）の長手方向軸（ｘ）に沿って変化する断面を有する上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）を備えるナノコンストリクション（２０；３０）を使用するオペレーションを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
可変の断面を有する上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）が、上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）の両端において最大値をとり、上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）の中央部において最小値をとることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）の軸（ｘ）に対して垂直な成分を少なくとも有するピニング電流（ｉ１、ｉ２）を流す電流ライン（３１、３２）が、上記ナノコンストリクション（３０）に接続されて設けられていることを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
永久磁石材料を使用して、上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（２２、２３）が設けられることを特徴とする請求項１７又は１８記載の方法。
【請求項２０】
上記ナノコンストリクション（２０、３０）に測定電流（Ｉｓ）を流し（１８）、そして上記ナノコンストリクション（２０、３０）に亘って電圧降下を測定する（１９）ことを特徴とする請求項１６〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
外形的パラメータ及び／又は上記第１磁性パッド（２２）及び上記第２磁性パッド（２３）の材料に関連するパラメータを介して、傾斜及び／又は曲率及び／又は保磁力及び／又は飽和磁化及び／又は残留磁場を含むヒステリシスサイクルのパラメータをさらに制御する工程を備えることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
上記第１磁性パッド（２２）及び／又は上記第２磁性パッド（２３）の大きさ、及び／又はそれらの間のそれぞれの距離を変更し、それによりナノチャンネル（２１）に存在する磁気双極子モーメントの移動度を変更することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
上記ナノコンストリクションの上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（２２、２３）におけるそれぞれ磁化（Ｍ１、Ｍ２）を誘発する磁場のループを発生させるため、上記電流ライン（３１、３２）にそれぞれ上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を流すことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）の強度（Ｉ、Ｉ／２）を調整し、スイッチング磁場（ＨＳＷＩＴＣＨ）の値を変更することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
上記ドメイン壁（２５）の発生を促進する工程を具備し、当該工程は、反強磁性のナノコンストリクション（２０、３０）の上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッド（２２、２３）を磁化するための電流を、上記電流ライン（３１、３２）中に流すことを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
動作中、上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を調整し、温度の変化、及び／又は、磁場の発生源と当該装置との間の距離を表すエアーギャップの変化を補償する作業を含むことを特徴とする請求項１８に記載された方法。
【請求項２７】
上記薄膜磁気抵抗素子のダイナミックレンジ及び／又はスイッチング磁場及び／又は磁場曲線の傾斜を制御するため、ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を調整することを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
動作中に、上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）を調整し、温度の変化及び／又はエアーギャップの変化を補償する作業が、ポジショニングシステムにおいて感度を変更するため上記ピニング電流（ｉ１、ｉ２）の値を変更することを含むことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
磁場を検出するためのセンサ装置であって、ナノコンストリクション（１０；２０；３０）の形態の磁気抵抗素子（１０；２０；３０）を備え、
上記ナノコンストリクション（１０；２０；３０）は、面内電流（ＣＩＰ）オペレーションをもたらす平面状のナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）を介して接続された、磁性材料からなる少なくとも第１磁性パッド（１２；２２）および第２磁性パッド（１３；２３）を含み、上記第１磁性パッドおよび上記第２磁性パッドはそれぞれ、互いに反対方向に配向された磁化（１６、１７；Ｍ１、Ｍ２）に関連付けられており、
上記ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）は、当該センサ装置に形成されたドメイン壁（１５；２５）の大きさ（ＬＤＷ、ＷＤＷ）の関数として上記ナノコンストリクション（１０；２０；３０）の電気抵抗（Ｒ）を決定するドメイン壁（１５；２５）を発生させることができ、
当該センサ装置は、上記ナノチャンネル（２１；２１’；２１”）が、少なくとも上記ナノチャンネルの幅長を変更することにより、上記ナノチャンネルの長手方向軸（ｘ）に沿って変化する断面を有し、上記ナノチャンネル（１１；２１；２１’；２１”）の様々な断面において検出される様々な値の磁場に応じて上記ドメイン壁（１５；２５）が位置することを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量の検出、特に磁場を検出するための薄膜装置であって、１以上の感応素子を含む電子回路を備え、検出される物理量の関数である当該薄膜装置自身の電気抵抗を変更することができるように設計され、上記１以上の感応素子は、少なくとも１つのナノコンストリクションを含み、上記ナノコンストリクションは、磁性材料、特に強磁性材料から成る少なくとも２つのパッドを備え、互いに実質的に反対方向に配向され、ナノチャンネルを介して接続されたそれぞれの磁化が、それら磁性材料に関連付けられ、上記ナノチャンネルは、上記センサ装置において形成されたドメイン壁の、上記ナノチャンネルに対する位置の関数である上記ナノコンストリクションの電気抵抗を決定するドメイン壁を設定することができるタイプの装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
強磁性金属材料において磁性のドメイン壁（ＤＷｓ）が存在することはよく知られている。同様に上記ドメイン壁の、上記材料の抵抗に対する影響もよく知られている。ナノテクノロジ分野においてなされる最近の進歩は、それぞれのドメイン壁により決定される抵抗の寄与を測定することができるようになり、それによりＤＷ抵抗が負である場合及びＤＷ抵抗が正である場合を識別することができるようになったことである。ニッケルブレーキジャンクションに関する研究により、制限されたスペース、特にナノチャンネルにドメイン壁が存在することに起因する大量の磁気抵抗の発現が示されている（例えば、(Ｊ.Ｄ.バートン等  アプライド  フィジックス  レターズ、８５、２、（２００４）)  J.D.Burton et al. Applied Physics Letters, 85, 2, (2004)参照）。
【０００３】
上記構造物は、電子ビームリソグラフィ技術若しくは約１０ｎｍサイズの集束イオンビームを用いて作製することができる。
【０００４】
特に、本明細書においては、上述のようにナノチャンネル、即ち非常に薄くそしてナノメータサイズの断面を有し磁性材料からなる電子パスに閉じ込められたドメイン壁により決定される電気抵抗に関して述べる。
【０００５】
後述のように、「ナノコンストリクション」という用語は、より広いセクション若しくはディメンジョンを有するパッド間にナノメートルサイズの狭窄という形態のナノチャンネルを含む構造体、即ち、例えばナノメートルサイズの長さを有し数平方ナノメートルの断面積を有する磁性ワイヤにより接続された２つの磁性電極からなる構造体を示すために用いられる。実際、コバルト、鉄、ニッケル及びＬＳＭＯ（マンガン酸ランタン・ストロンチウム）等のα金属等の異方磁性材料からなるナノコンストリクションにおいて、ドメイン壁を捕捉することが可能となり、それによりナノコンストリクション自身のコンダクタンスが減少し、正のＤＷ抵抗を決定することが知られている。
【０００６】
図１ａは、全体を通して参照番号１０により示されたナノコンストリクション構造体を示しており、これは、第１の強磁性パッド１２及び第２の強磁性パッド１３を備え、これらのパッドはナノチャンネル１１により接続されている。ナノチャンネルの中央付近に磁性ドメイン壁１５が位置することが、ナノチャンネル１１に強調して表示されている。図１ｂは、ｘ軸方向に配向された外部磁場の作用下にある磁性ドメイン壁１５の位置を示している。一般的に、ナノチャンネル１１内のドメイン壁１５の位置は、外部磁場の強度と方向の関数である。ナノチャンネル１１に形成されたドメイン壁１５は外部磁場の方向に移動する。
【０００７】
装置１０は、例えば電流発生装置１８を介して測定電流Ｉｓを流して、装置１０により決定される電圧降下を電圧計１９を使用して計測することにより測定することができる抵抗を有する。
【０００８】
上述のように、ＤＷ抵抗と称される抵抗は、磁性ドメイン壁１５により起こる。この抵抗は、初期の段階においては電子散乱若しくは電子拡散という現象のために起こる。この電子散乱若しくは電子拡散は、ある方向に配向したスピンを有する電子が、スピンの方向とは異なる方向に磁化された材料を通過する時に大方起こりうるものである。ドメイン壁において局所的な磁化により方向を変化させて、図１ａに示すドメイン壁１５は、異なる方向に磁化された材料からなる２つのパーツ間の接合領域を正確に構成する。電子散乱は、磁化勾配、即ち電子の通過ラインに沿って磁化がどれだけ急速に変化しているかについての関数である。もし磁化勾配が大きい場合、局所的な磁化は急速に変化し、それにより、ドメイン壁の厚さが小さくなる。以前に示したように、ドメイン壁の抵抗は、その厚さに反比例する。ドメイン壁がより薄くなれば、電気抵抗はより大きくなる。これに関しては、例えば論文Ｇ.Ｇ.カブレラ及びＬ.Ｍ.ファリコブ、１９７４、フィジカル  ステータス  ソリディ（ｂ）６１、５９（G.G.Cabrera and L.M.Falicov, 1974, in Phys. Status Solidi (b) 61, 59）を参照のこと。
【０００９】
図１ｃは、ナノチャンネル１１の詳細を示している。この図１ｃからドメイン壁１５の厚さＷＤＷ、即ちｘ軸方向のドメイン壁１５の大きさ、及びドメイン壁１５の長さＬＤＷ、即ちｘ軸方向並びに計測電流の方向に対して垂直な方向のドメイン壁１５の大きさが分かるであろう。ナノチャンネルにおいて、ドメイン壁１５の長さＬＤＷは、ナノチャンネル１１の幅ＬＮＣと実質的に等しい。この具体例において、フィルムの厚さ方向（図１ｃの平面に対して垂直方向）の大きさは考慮に入れてない。そして、ドメイン壁１５の断面における変化量は、実質的に幅ＬＮＣにおける変化量に追随することは明らかである。実際には、ナノチャンネル１１の幅によりドメイン壁１５の長さＬＤＷが決定される。即ち、もしナノチャンネルがより広い場合は、ドメイン壁はより長くなるであろう（Ｐ.ブルノ  フィジカル  レヴュー  レターズ  ８３, １２, ｐｐ. ２４２５−２４２８、（１９９９）（P.Bruno Phys. Rev. Lett. 83, 12, pp. 2425-2428,(1999)）参照のこと）。
【００１０】
ドメイン壁における電子散乱、即ちドメイン壁の抵抗による上述の効果に加えて、「スピン蓄積」と称される、ドメイン壁１５により出現される付加的な効果もある。上記現象は、スピンバルブ装置に関連して知られている。
【００１１】
単一同種の材料において、磁壁つまり電子の運動に対する抵抗を示すドメイン壁１５が自然に形成されている。当該材料の端部は、図１ａにおいて生じているように、パッド１２及び１３により反対方向に磁化されている（パッド１２及び１３において反対方向に磁化されているのが矢印１６及び１７により示されている。）。左側からパッド１２に入る電子は、矢印１６により示される方向にバイアスされる。これらの電子がドメイン壁１５に遭遇すると、反対方向に磁化された領域にそれらの電子が入るため散乱してしまう。これにより、電子散乱に起因してドメイン壁１５の抵抗率に対して寄与する。さらに、パッド１２でバイアスされた電子が、ドメイン壁１５の近くにおいて、ドメイン壁１５の抵抗のため無理矢理減速されるという事実により、「スピン蓄積」と称される、ドメイン壁の近くにおける電荷の蓄積が決定される。追随する電子は、その後同じ符号の電荷の蓄積によりさらに減速される。これは、スピン蓄積の現象により、ドメイン壁１５の抵抗率に対して寄与する。上記効果は、例えば３５ｎｍの断面を有するコバルトワイヤにおける磁気抵抗ヒステリシスのサイクルにおいて実験的に観測される。これは、論文「U.Ebels et al. in Phys. Rev. Lett. 84, 5, pp. 983-986, (2000)」においてに示されている。
【００１２】
図１ａの装置１０の磁化サイクルは、図２のダイアグラムに概略的に示されている。図２は、外部磁場Ｈｅｘｔｘのナノチャンネル１１の方向に対して平行なｘ軸に沿った、ナノコンストリクション１０の磁化Ｍｘを示している。Ｍｓは、磁気モーメント（それぞれは単一の磁気双極子に対応する）が、すべて外部磁場の方向に配向されている状況に対応した、ナノチャンネル１１の飽和磁化の値を示している。ＨＳＷＩＴＣＨは、スイッチング磁場、即ち一方の方向から他方の方向にナノチャンネルの磁化を反転させるために必要な磁場の値を示している（一定の断面積を有するナノチャンネルの場合は図１参照のこと）。図１ａの装置に対応する図２の磁化サイクルがスイッチング磁場あたりに急峻な傾斜を示すという事実により、スイッチング磁場に到達すると、一定の断面積を有するナノチャンネルが、完全に再磁化されるということを示している。
【００１３】
所定の特性を磁場センサに与えるため、図２に示されたヒステリシスサイクルと平行して、装置の伝導率、特にそれを大方決定するナノチャンネルの伝導率が外部磁場の関数としてどれだけ変化するかを表す磁気抵抗サイクルを評価することは重要である。
【００１４】
外部磁場Ｈｅｘｔｘの関数であるナノコンストリクション１０の抵抗を与える図３のダイアグラムにおいて、図１ａに示すような、ドメイン壁１５がナノチャンネル１１の内側に配置された条件に対応する、装置の抵抗の値ＲＤＷｉｎが示されている。逆に、上記値ＲＤＷｏｕｔは、図１ｂに示すような、ナノチャンネル１１の外側にドメイン壁１５が配置されている時の装置の抵抗に対応する。ここで、図１ｂにおいて、ドメイン壁は未だナノチャンネル１１の内側に示されているが、ｘ軸と同じ方向に沿って外部磁場Ｈｅｘｔｘがさらに増加するに従って、ドメイン壁がナノチャンネル１１から出ようとしている。
【非特許文献１】Ｊ.Ｄ.バートン等  アプライド  フィジックス  レターズ、８５、２、（２００４）（J.D.Burton et al. Applied Physics Letters, 85, 2, (2004)）
【非特許文献２】Ｇ.Ｇ.カブレラ及びＬ.Ｍ.ファリコブ、１９７４、フィジカル  ステータス  ソリディ（ｂ）６１、５９（G.G.Cabrera and L.M.Falicov, 1974, in Phys. Status Solidi(b) 61, 59）
【非特許文献３】Ｐ.ブルノ  フィジカル  レヴュー  レターズ  ８３,１２,ｐｐ.２４２５−２４２８、（１９９９）（P.Bruno Phys. Rev. Lett. 83, 12, pp. 2425-2428,(1999)）
【非特許文献４】Ｕ.イベルス等  フィジカル  レヴュー  レターズ  ８４，５，ｐｐ.９８３−９８６，（２０００）（U.Ebels et al. in Phys. Rev. Lett. 84, 5, pp. 983-986, (2000)）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図１ａ〜１ｃに関連して記載されたものと同様の装置は、図３に示した磁気抵抗特性により区別されるが、抵抗の値ＲＤＷｉｎとＲＤＷｏｕｔとの間で切り替わる場合、磁場センサとして使用するに適していないが、それがバイステイブルである限り、基本的な記憶装置として作動するに適している。磁場の強度の変化を連続的な方法により測定することができる磁場センサを得るため、図４に示すような、抵抗ＲＤＷｉｎとＲＤＷｏｕｔとの値の間において急峻な遷移が無い磁気抵抗特性を用いることが望ましい。
【００１６】
本発明の目的は、物理量を検出するための薄膜装置、特に加えられた外部磁場の関数であるそれ自身の磁気抵抗を連続的に変化させるに適した、薄膜技術を用いて作られた磁気センサを提供することができる解法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、上記目的は、クレームにおいて特に想起される特性を有する、物理量を検出するための装置、及び磁場検出システムにより達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明するが、これらの図面は本発明をこれらの具体例に限定するものではない。
【００１９】
提案された、物理量を検出するための薄膜装置は、ドメイン壁の長さを決定するのがナノチャンネルの幅であることを観察したことに基づいている。即ち、より広いナノチャンネルにより、より長いドメイン壁が決定される。その結果、検出されるべき物理量の様々な値の関数としての可変の幅を与えるような、ナノコンストリクションにおけるナノチャンネルの少なくとも１つの断面の構成により、ナノコンストリクションの抵抗の曲線を単一の急峻な遷移の場合とは異なる方法で制御することができる。磁場の場合、これは、可変の断面を備えるナノコンストリクションに沿ってドメイン壁を遷移させるだけで、その遷移によりドメイン壁が変形される。一方、例えば圧力等の他の物理量は、必ずしもそれを遷移させることなく、ナノチャンネル、実際はドメイン壁を変形する。
【００２０】
さらに、提案された磁場センサ装置は、ナノチャンネルの断面の適切な成形により外部磁場の関数として連続的に変化する磁気抵抗曲線を得ることが十分に考えられる。そのため、このナノチャンネルは、一定の断面積を有する既知のナノチャンネルに対して、ナノチャンネルの長さ方向について可変の断面を有するナノチャンネルが与えられる。
【００２１】
磁場センサ装置は、適切に設計された形状、特に３０ｎｍ〜１０００ｎｍの長さを有し、１ｎｍ〜１００ｎｍの間の幅を有し、そして１ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する強磁性材料からなるナノチャンネルを備え、マイクロ磁性モデル（ランダウ  リフシッツ−ギルバートの等式）に適用して、好ましくは０〜５テスラの範囲内の外部磁場の関数として、ナノチャンネル内側でドメイン壁の位置決めをすることができる。磁性ドメイン壁は、様々な断面に対応するナノチャンネルの様々なポイントにおける外部磁場の関数として、それ自身位置決め可能でなければならない。
【００２２】
前述のように、図１ａを参照して説明した装置１０は、図２のダイアグラムに表されたような磁性挙動を示す。この図において与えられるヒステリシスから明らかなように、ドメイン壁１５が、ナノチャンネル１１の一方の端部、若しくはナノチャンネル１１の中央部にある配置から、ドメイン壁１５が上記ナノチャンネル１１の他方の端部にある配置まで瞬間的にどれだけの磁化が通過したか、即ち上記装置が、スイッチング磁場ＨＳＷＩＴＣＨの非常に制限された領域（数百Ａ／ｍ）において切り替わることが明らかである。この微小な挙動は、ドメイン壁１５が、スイッチング磁場ＨＳＷＩＴＣＨの近郊における外部磁場Ｈｅｘｔｘの非常に僅かな変化のため、ナノチャンネル１１の一方の端部から他方の端部へ通過することが見られる原因となる微小な挙動に対応する。
【００２３】
その代わりとして、本発明に係るセンサ装置は、形状及びサイズの観点から装置を適切に設計することにより、外部磁場の非常に幅広い変化（ワイドなダイナミックレンジ）によって、ナノチャンネルに沿ってドメイン壁を移動させることができる（一般的に、磁化及び磁気抵抗サイクルの特性範囲を、保磁力、飽和磁化、及び残留磁場、及び上記サイクルの各セグメントでの傾斜及び形状によって定義する場合、ナノチャンネルの形状及びサイズは、パッドの形状及びサイズとともに静電気の相互作用により全て関与する）。
【００２４】
これに関連して、図５ａは、全体を通して参照番号２０により示されるナノコンストリクション構造のデバイスを示している。このデバイスは、第１強磁性パッド２２及び第２強磁性パッド２３を備え（図５ａにおいては概略的に示されている。）、これらは可変の断面を有するナノチャンネル２１により接続されている。ナノチャンネル２１の幅ＬＮＣは、長さＬＤＷに一致する。即ち、ナノチャンネル２１の中央部分における最小値からナノチャンネル２１の２つの端部における最大値まで変化する。ここでは、上記ナノチャンネル２１は、第１強磁性パッド２２、及び第２強磁性パッド２３に対して連通する（give out）。磁性ドメイン壁１５の存在が、ナノチャンネル２１に強調して示されている。
【００２５】
ナノチャンネル２１の外形は直線でなく、すなわちその断面若しくは幅ＬＮＣ（ドメイン壁の長さＬＤＷと一致する）が可変であるため、ナノチャンネル２１の中央部分におけるポジションが、エネルギーの最小値に対応するとしても（安定性の条件）、外部磁場Ｈｅｘｔｘの応力の下、ドメイン壁２５がこの中央から移動することが可能であり、外部磁場Ｈｅｘｔｘによって案内され、緩やかに移動し、その後外部磁場Ｈｅｘｔｘが中止されるとすぐ、ナノチャンネル２１の中央部分に戻ってくる。
【００２６】
ドメイン壁により生み出される電子散乱とスピン蓄積の両方は、ドメイン壁自体の厚さに依存しており、特にドメイン壁により生み出される電気抵抗はドメイン壁の厚さに反比例する。ドメイン壁の厚さＷＤＷは、図１ｃを参照して分かるように、ナノチャンネルの厚さ、若しくは幅ＬＮＣに一致する長さＬＤＷに依存する。ナノチャンネル２１のような、断面積が変わるナノチャンネルによれば、ナノチャンネル２１に沿ってドメイン壁２５を変位させるとともに、外部磁場Ｈｅｘｔｘによりドメイン壁２５の厚さＷＤＷを変更することができる。
【００２７】
図５ａ及び５ｂは、装置２０が異なる強度の外部磁場Ｈｅｘｔｘにさらされる場合における、ドメイン壁２５により想定される２つのそれぞれ異なる位置及び対応する大きさを示しており、これはマイクロマグネティックシミュレーション(micromagnetic simulation)により得られる。図５ａ及び５ｂにおける小さな矢印は、それぞれ、９ｎｍ２（３ｎｍ×３ｎｍ）の平方の領域を有する均一な磁化セルを示している。
【００２８】
図５ａから、本出願人が、マイクロマグネティックシミュレーションを実行した図５ａ及び５ｂに示すジオメトリーの大きさを概算（desume）することが可能である。当該シミュレーションは、外部磁場により生み出される、可変の断面を備えるナノチャンネルに沿って変位させることにより、ドメイン壁２５が拡大することを示している。
【００２９】
図５ａは、厚さＷＤＷ＝１２ｎｍとなる、外部磁場Ｈｅｘｔｘ零の条件を示しており、一方図５ｂは、最小値ＷＤＷ−ｍｉｎ１８ｎｍと最大値ＷＤＷ−ｍａｘ３３ｎｍとの間で変動する厚さＷＤＷとなる、ｘ軸に沿って左から右へ配向された外部磁場Ｈｅｘｔｘの条件を示している。ここで、ＷＤＷ−ｍｉｎは、およそ３０ｎｍの壁長と対応し、ＷＤＷ−ｍａｘは、およそ５０ｎｍの壁長に対応する（示されたシミュレーションの非制限的なジオメトリーの場合）。可変の厚さを有するドメイン壁は、並列に設置された可変抵抗を有する無限個のセットの抵抗により表現してもよい。簡単のため、ドメイン壁を一定の厚さを有する基本ドメイン壁に分割する場合、より大きな抵抗値を有する抵抗は、より小さな厚さを有する素子（element）に対応し、その逆も言える。図５ｂの特別なケースにおいて、より低い抵抗を有する基本ドメイン壁は、より小さい厚さを有する並列のものに対して優位である。その結果、図示されたケースにおいて、ナノチャンネルの中央部分からさらに離れた領域に配置されたドメイン壁は、より低い全抵抗に相当する。図４において示された形状を有する磁気抵抗サイクルを得るためにこの種の構造を設計してもよい。
【００３０】
従って、磁気抵抗ヒステリシスサイクルは、ナノチャンネルのジオメトリー形状に著しく依存する。
【００３１】
可変の断面を有するナノチャンネルのジオメトリーは、一定の幅長ＬＮＣのナノチャンネルの厚さを変更することにより、特に可変膜厚のフィルムを積層することにより規定することができる点に留意すべきである。それに代えて、ナノチャンネル自身の断面、即ち幅ＬＮＣ及び厚さＴＮＣを規定する両方の大きさを変更することもできる。図７ａは、幅長ＬＮＣが変化する一方、磁性フィルムの厚さに対応する厚さＴＮＣ（図７ａにおいては示されていない）は一定となっているナノチャンネル２１の平面図である。一方、図７ｂは、厚さＴＮＣは変化する一方、幅ＬＮＣ（不図示）は一定に保たれているナノチャンネル２１’の断面図である。明らかに、幅長ＬＮＣ及び厚さＴＮＣは、ナノチャンネル２１”の斜視図（図７ｃ）に示すように、同時に変化させることもできる。図７ｃにおいては、幅長ＬＮＣ及び厚さＴＮＣの両方が、ナノチャンネル２１”の中央部分において最小であり、パッド２２、２３の方向に向かうに従って増加している。
【００３２】
特に、例えば、電着により得られる、電流が膜面に対して垂直であるタイプ（ＣＰＰ）の装置を使用して、ナノチャンネルの３次元調整を実行することが可能である。これに関連して、図８ａは、円錐状の孔２０５を有する多孔質マトリックス２００の概略図を示している。集束イオンビームを基板２３０上に作用させることにより円錐状の孔２０５を製造してもよい。図８ｂに示されているように、上記多孔質マトリックス２００を電着セル２１０に挿入してもよい。この電着セル２１０は、アノード２１５と、カソード２２０と、電解質２２５とを備え、孔２０５に所望の強磁性材料を析出させ、その上可変の断面、特に円錐状の断面を有するナノチャンネルを得る。
【００３３】
ナノチャンネル２１の形状だけでなく、ナノチャンネル２１及び第１強磁性パッド２２及び第２強磁性パッド２３の材料はヒステリシスサイクルの形状を制御することに貢献し、磁化及び磁気抵抗サイクルの特性範囲、及び保磁力、飽和磁化、及び残留磁場、並び上記ヒステリシスサイクルの各セグメントの傾斜及び形状を規定する。上記パラメータに基づいて、直線的、非直線的若しくは任意のパターンの磁気抵抗曲線を決定するヒステリシスサイクルの形状を得ることができる。
【００３４】
特に第１強磁性パッド２２及び第２強磁性パッド２３のサイズ及びそれらの間の距離は、ナノチャンネル２１に存在する磁性双極子のモーメントの移動度、及びナノチャンネル自体の再磁化特性に影響する。
【００３５】
図６ａ及び６ｂは、それぞれ、磁気センサ装置２０の変形例３０の概略図及び断面図を示している。この変形例３０は、ピニングライン３１及び３２、即ちパッド２２及び２３の上面に設定された導電性パスを備え、そこに各ピニング電流ｉ１及びｉ２が、ナノチャンネル２１の方向ｘに対して垂直な方向に流れている。ピニング電流ｉ１及びｉ２を垂直に設定することが好ましいが、軸ｘに対して垂直な方向の電流成分が十分にあるならば、当該分野における当業者にとって当該垂直条件から逸脱することができることは明らかである。実際、電流ｉ１及びｉ２付近において磁場ループが発生し、この磁場ループは、パッド２２及び２３においてピニング磁化Ｍ１及びＭ２を誘導する。ピニングライン３１及び３２は、またパッド２２及び２３の下、可能であれば基板自身の下に設置することもできる。ピニングライン３１及び３２は、誘電体特に酸化シリコン、アルミナ、シリコンカーバイド等により分離してもよい。
【００３６】
図６ｃは、図６ｂに示すものと実質的に同様の断面図であるが、図６ｃは、ｘ軸に沿った方向の関数である、装置３０中の外部磁場Ｈｅｘｔｘ及び全磁場Ｈｔｏｔを与えるダイアグラムが併記されている。低いピニング電流を有する場合、即ちｉ１＝ｉ２＝Ｉ／２の場合、両端において最大値ＨｐＩ２＝Ｉ／２及びＨｐＩ１＝Ｉ／２を有する磁場を発生させ、一方、より大きなピニング電流を有する場合、即ちｉ１＝ｉ２＝Ｉの場合、両端において、最大値ＨｐＩ２＝Ｉ及びＨｐＩ１＝Ｉを有する磁場を発生させる。
【００３７】
ピニングライン３１及び３２における電流が低い場合、即ちｉ１＝ｉ２＝Ｉ／２の場合、これにより生み出された磁場ＨｐＩ２＝Ｉ／２及びＨｐＩ１＝Ｉ／２も低い。ピニングラインにより生み出された磁場は距離の二乗に従って減衰するため、装置３０に亘って外部磁場が均一であると仮定すると、ナノコンタクトのそれぞれのポイントにおける全磁場Ｈｔｏｔ及び局所的な磁場は、ピニングライン３１及び３２の電流に依存する。これは、電流がより高くなると、即ちｉ１＝ｉ２＝Ｉの場合、ナノチャンネル２１に沿ってドメイン壁２５を変位させるためにはより強い強度の外部磁場が必要であることを意味する。ピニングライン３１及び３２中の電流、即ちナノチャンネル２１並びにパッド２２及び２３の大きさ及び形状に従って、装置の形状及び電流のパラメータの関数であるスイッチング磁場ＨＳＷＩＴＣＨを変位させることが可能である。言い換えれば、装置の電気抵抗における変化を伴わずに、ナノチャンネル２１に沿ってドメイン壁２５を徐々に移動させることが可能である。これらのケースは、外部磁場Ｈｅｘｔｘの関数である装置３０の抵抗を与える図６ｅのダイアグラムを参照すれば、評価可能である。ドメイン壁２５が、ナノチャンネル２１の２つの端部のいずれか一方にあるとき、抵抗は、図３に示したタイプの曲線に従って減少する。
【００３８】
装置３０によれば、磁性ドメイン壁の核生成（nucleation）の問題を解決することができる。実際、装置の動作中、ドメイン壁は、最初存在することができず消滅してしまう。図１ａの装置１０の場合、及び図５ａの装置２０の場合、装置の磁化の精密な配置から始まり、装置の磁化の方向に対して反対の方向に配向された可変外部磁場が存在する状況下で当該装置がある方向若しくは他の方向に飽和される。この場合、磁化は、ドメイン壁を殆ど形成することなく、部分的に若しくは全体的に磁場の方向に配向させることがある。同様に、外部磁場が装置を飽和させると形成されたドメイン壁は消失し、装置はもはや磁場を検出することができなくなるであろう。
【００３９】
動作中、当該装置においてドメイン壁が存在することを保証するため、核生成の方法によりそれを発生させること、即ち安定なポジションを実質的に想起するドメイン壁の核生成条件を創り出すことが必要である。装置３０は、ピニングライン３１及び３２により強制的に核生成を引き起こすことができる。ピニングライン３１及び３２に電流を流すことにより磁場を発生させ、対応する強磁性パッド２２及び２３を一方向若しくは他方向（電流が反対方向に流れる場合）に磁化させる。２つのパッド２２及び２３を反強磁性の構成に磁化させることが可能である。この構成において、ドメイン壁２５の核生成が促進され、外部磁場の無い状況下で正確に安定なポジションをとることができる。構造体が完全に左右対称である場合、電流は完全に等しくなり、ドメイン壁は、チャンネルの中央部分にポジションを取るであろう。
【００４０】
ナノチャンネル２１を得るためのフィルムは強磁性材料からなるため、その透磁率は０以上である。即ち、２つのパッド２２及び２３は、これらのパッドの中においてこれらと平行になるよう磁力線を集中させる。この磁力線は、それぞれのパッドにおいて平行に集中するため、パッド２２若しくはパッド２３は、平面と平行な方向に磁化される。図６ａに示すように、２つのピニングライン３１及び３２は、反対方向の電流ｉ１及びｉ２が通過するので、その２つのパッド２２及び２３は、磁化が非平行な構成となっている。
【００４１】
感度及びダイナミックレンジは、ピニングライン３１及び３２中の電流及びそれらの形状の関数であり、ピニングライン３１及び３２のピニング電流ｉ１及びｉ２を変更することにより、常に同じ直線的な領域において作動することができ、システム的な測定エラーを補償することができる。例えば、目的の磁場センサが、ポジショニングシステムを構成するように用いられる場合、ピニング電流ｉ１及びｉ２を用いて、当該システムを、エアーギャップ、即ち磁場の発生源と当該装置との間の距離の変動と独立させることができる。
【００４２】
ピニング電流による磁化により重要な利点を得ることができる。実際、電流がより高くなれば、ピニング磁場がより高くなる。二つの電流が同じか反対方向となる条件下において、ピニングラインにより発生する磁場は、それにより発生する磁場に依存する磁力によって、パッドの磁化を抑制することができる。形成されたドメイン壁は、２つのパッド磁化により締め付けられ、圧縮される。パッドの磁化が飽和状態にある時、ドメイン壁に対する最大圧縮力を得ることができる。即ち、パッド磁化に加えて、ピニングラインにより発生する磁場を、磁化されたパッドにより生み出された磁場に加えることができる。ピニングラインにより生み出され、そして磁化されたパッドにより誘導される磁場は、ドメイン壁自身に作用し、それを圧縮する。より強く圧縮されたドメイン壁は、実際、より薄く、移動度が小さくなる。ドメイン壁がより窮屈なとき、ドメイン壁自身を移動させるためにはより高い外部磁場が必要となり、これにより測定のダイナミックレンジが広くなり感度が低くなる。より高い磁化勾配は、より薄いドメイン壁に対応する。すなわち、実際２つの連続した磁性双極子モーメントは、両者の間の角度を９０°にすることが可能になる。双極子のモーメントにより形成された角度がより大きくなれば、ドメイン壁を変位するために必要な外部磁場もより大きくなる。
【００４３】
本発明の別の実施形態では、さらにピニング電流の関数であるダイナミックレンジ、スイッチング磁場、及び磁化曲線の勾配を制御することもできる。
【００４４】
動作中センサの応答曲線を変化させることを目的とするケースにおいては、これは特に好ましいことが分かる。これは、例えばセンサが配置された場所の温度が変化する場合等、センサの特性において変化をもたらす様々な環境において使用される場合有益である。即ち、ピニング電流を変化させることにより、曲線を最適値に戻すことが可能である。エアーギャップにおける変動を調整することが好ましい。一般的に、磁気センサを、磁場の外部発生源が存在することを検出するために使用する。例えば、ナノチャンネルが存在する面に平行な方向に移動する可動性磁気部品の位置を測定するポジショニングシステムへ応用する場合において、例えば振動により、可動部品の移動方向と直交する方向への変位が引き起こされる。例えば、発生源とセンサとの間の距離が大きくなる場合、ナノチャンネルにおける発生源により生み出される磁場は必然的に小さくなる。この場合、ピニング電流を減少させることによりセンサの感度をより高めることが有益である。上記調整後、ドメイン壁はより移動しやすくなり、より低い磁場に対してより低い抵抗を示すことができる。
【００４５】
ピニング電流ｉ１及びｉ２により、ピニング磁場、即ちピニング磁化Ｍ１及びＭ２、ドメイン壁の形状及び厚さ、それによるドメイン壁２５の抵抗、及びスイッチング磁場ＨＳＷＩＴＣＨが変化する。装置のすべての電気的パラメータ及び磁気的パラメータは制御可能である。電流がより高くなれば、ナノチャンネル内のドメイン壁の移動度はより低くなる。
【００４６】
電流ラインは、異なる形状（これらは平面状で２次元のコイル、若しくは３次元のコイルであってもよい）及び異なる方向を有していてもよい。
【００４７】
本発明に係るセンサの応用としては、ナノ磁性抵抗ブリッジの形態が可能である。実際、センサが磁歪材料（ニッケル、ターフェノール若しくは磁歪係数が１以上の材料）からなる場合、センサは、圧力センサ、歪みセンサ、若しくはねじれセンサとなる。この材料からなるナノチャンネルのディメンジョンは、機械的な力の場（field of forces）により変更することができる。
【００４８】
シャープな検出特性に限界があるものの、図１ａに表した直線状のナノチャンネルに適用することが可能である。しかしながら、図５ａに示した形状を有するナノチャンネルを可能であれば使用してもよい。例えば、ナノチャンネルに圧縮力のある応力が加えられると（圧力センサの場合のように）、特定の配置において、後で伸張を受ける可能性がある。ナノチャンネルの伸張は、応力センサの場合においては基板の伸張により、ねじれセンサの場合においてはそのねじれにより生み出される。この基板は、弾性材料（例えばプラスティック）若しくは単純に柔軟性材料から構成されていてもよい。
【００４９】
ナノチャンネルの伸張及びその薄膜化の結果ドメイン壁は薄くなる。当該ドメイン壁は本発明の主要な特性により伝導率特性において変化をもたらす。ここで、本発明の主要な特性とは、検出されるべき物理量の様々な値の関数である可変の大きさを示すように上記ナノチャンネルの断面が構成される。当該ケースにおいて、上記物理量は、断面積の変動を決定する力である一方、磁場センサの場合ｘ軸に沿った断面の変動は、装置の設計により与えられたジオメトリーにより決定される。
【００５０】
それぞれの基本デバイスにおいて、ナノチャンネルの大きさと、ナノチャンネル、パッド及びワイヤの集合体により構成される完全な装置の大きさとの比率ができる限り高くなければならず、それにより外部磁場が存在する条件下における完全な装置の抵抗Ｒ（Ｈ）と、外部磁場が無い条件下における抵抗Ｒ（０）との間の相対的な差として規定される磁気抵抗において著しい減少が起きないことに留意が必要である。
【００５１】
もし我々が比率ＭＲｒａｔｉｏ＝（Ｒ（０）−Ｒ（Ｈ））／Ｒ（０）と定義するならば、この分子部分は、ナノチャンネルに関連する現象にのみ依存する。
【００５２】
ナノチャンネルの大きさは、ＤＷ磁気抵抗の現実の原因であるドメイン壁の大きさと比較されるべきである。ナノチャンネルはできる限り短くすべきである。上記パラメータは、ＭＲｒａｔｉｏの高い値（ナノチャンネルがより短くなれば当該比率はより高くなる）と、幅広いダイナミックレンジ（長いナノチャンネルでは、ドメイン壁はその歪みのためより大きなスペースを有することとなる）との妥協点として定義すべきである。
【００５３】
装置は以下の少なくとも２つの構成、即ち、面内電流型（ＣＩＰ）及び膜面垂直電流型（ＣＰＰ）に従って作製することができる。面内電流型（ＣＩＰ）では、ナノチャンネルが平面的であって、面内電流型（ＣＩＰ）は、イオンミリング、集束イオンビーム技術、電子ビームリソグラフィ、ディープフォトリソグラフィ若しくはｘ線リソグラフィにより得られる。また、膜面垂直電流型（ＣＰＰ）を実行するためには、多孔質マトリクス及び垂直チャンネルを得るため必要な孔を充填するためのプロセスを利用することが必要である。
【００５４】
後者は、ナノ多孔質マトリクスに強磁性金属、磁性半導体、希土類元素を電着することにより得ることができる。上記マトリクスは、ポリカーボネート若しくはポリイミド等の材料に対して高エネルギーのイオンを照射することにより得られる、ポリマートラックエッチングされたテンプレートと、
陽極酸化多孔質アルミナと、
イオンミリング、収束イオンビーム技術、電子ビームリソグラフィ、ディープフォトリソグラフィ、及びｘ線リソグラフィにより多孔質にされたフォトレジストと、
原子間力顕微鏡若しくは走査型トンネル顕微鏡を用いて得られるナノインデンテーション（nanoindentation）と、により得ることができる。
【００５５】
孔の密度は、直径１ｎｍ〜５００ｎｍ、孔長３０ｎｍ〜１０００ｎｍの間で変更することができる。
【００５６】
上述のようなマトリクスにおいて同じ材料によるスパッタリング及びＣＶＤにより積層を行ってもよい。
【００５７】
一旦ナノチャンネルが得られると、酸化物で被覆され、ピニングラインがイオンミリング、集束イオンビーム技術、電子ビームリソグラフィ、ディープフォトリソグラフィ、及び従来のフォトリソグラフィにより上面に形成される。
【００５８】
最初のパッケージングのため、ＳｉＣ、アルミナ、酸化シリコン若しくは他の耐熱性酸化物等のキャップ層を使用してもよい。
【００５９】
ここに記載された解決手段によれば、既知の解決手段と比較してかなりの利点を得ることができる。
【００６０】
本発明に係る、物理量の検出のための薄膜装置は、ドメイン壁のセクションが磁気抵抗を変化させ調整することができる限り、外部から加えられた磁場の関数として、磁気抵抗を連続的に変化させることができるため好ましい。
【００６１】
動作中、ピニングラインとともに併せて使用することにより、センサの応答曲線を変化させることができる。
【００６２】
勿論、本発明の原理を害することなく、ここで単に具体例により記載され図示されたものに関して、本発明に係る技術的範囲から逸脱することなく、構成の詳細及び実施の形態を幅広く変更することができる。
【００６３】
例えば、強磁性パッドは、配向された磁場中での積層プロセスにより得られる永久磁石と関連付けることができる。特に、永久磁石の形態の上記パッドは、スプリング磁石多層体、即ち層間交換相互作用により結合された、高い保磁力及び低い飽和磁化を有する第１層と、高い飽和磁化を有し低い保磁力を有する第２層とにより構成された、実質的なバイレイヤーにより得ることができる。バイレイヤー全体が、高い飽和磁化の層の保磁力よりもっと強い反対方向の磁場を与えられているときでさえ、高い保磁力を有する層は、高い飽和磁化を有する層を磁化し、そしてその磁化を抑制する。結果として、高い磁気誘導を有する薄膜状永久磁石となる。結果として得られるヒステリシスサイクルは、バイレイヤーの保磁力と、その残留磁場との間の高いエネルギー積を有する。定義「スプリング磁石」は、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ等の反強磁性層と、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＢ等の高い残留磁場層からなる系を含み、それらは、通常当該技術分野において、スピンバルブ装置のハード層として使用されている。この場合も、これらの層は、層間交換相互作用により互いに接合されている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】図１ａは、すでに述べられている。
【図１ｂ】図１ｂは、すでに述べられている。
【図１ｃ】図１ｃは、すでに述べられている。
【図２】図２は、すでに述べられている。
【図３】図３は、すでに述べられている。
【図４】図４は、すでに述べられている。
【図５ａ】図５ａは、本発明に係る磁気センサ装置のある実施形態の動作状態を示したダイアグラムを示している。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明に係る磁気センサ装置のある実施形態の動作状態を示したダイアグラムを示している。
【図６ａ】図６ａは、本発明に係る磁気センサ装置の別の実施形態の動作状態を示したダイアグラムを示している。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明に係る磁気センサ装置の別の実施形態の動作状態を示したダイアグラムを示している。
【図６ｃ】図６ｃは、本発明に係る磁気センサの別の実施形態の作動状態を示したダイアグラムを表している。
【図６ｄ】図６ｄは、本発明に係る磁気センサの別の実施形態の作動状態を示したダイアグラムを表している。
【図６ｅ】図６ｅは、本発明に係る磁気センサの別の実施形態の作動状態を示したダイアグラムを表している。
【図７ａ】図７ａは、図５ａの実施の形態において使用されるナノチャンネルの考えられる３つの形態を示している。
【図７ｂ】図７ｂは、図５ａの実施の形態において使用されるナノチャンネルの考えられる３つの形態を示している。
【図７ｃ】図７ｃは、図５ａの実施の形態において使用されるナノチャンネルの考えられる３つの形態を示している。
【図８ａ】図８ａは、図５ａの実施の形態において使用されるナノチャンネルのさらに別の形態を示している。
【図８ｂ】図８ｂは、図５ａの実施の形態において使用されるナノチャンネルのさらに別の形態を示している。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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