(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された第１の強磁性層および第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に設けられた第１の非磁性導電層と、前記第１の強磁性層と磁気的に結合して、前記第１の強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層とをそれぞれ有する第１の積層体および第２の積層体を備え、
前記第１の積層体は、下から前記反強磁性層、前記第１の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第２の強磁性層がこの順番に積層されているとともに、前記第２の積層体は、下から前記第２の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第１の強磁性層、前記反強磁性層がこの順番に積層されており、
前記第１の積層体上に前記第２の積層体が導電硬磁性層を介して積層されて、前記第１の積層体における前記第２の強磁性層と前記導電硬磁性層との間に第２の非磁性導電層が設けられ、前記導電硬磁性層と前記第２の積層体における前記第２の強磁性層との間に第３の非磁性導電層が配設され、
前記導電硬磁性層の磁化方向が、それぞれの前記第１の強磁性層の磁化方向と同一方向に揃えられ、それぞれの前記第２の強磁性層は前記導電硬磁性層よりも保磁力が小さく、それぞれの前記第２の強磁性層の磁化が印加磁界に依存して自由に回転できるようにされており、
前記導電硬磁性層の比抵抗が、それぞれの前記反強磁性層の比抵抗よりも低いことを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項２】
対向して配置された第１の強磁性層および第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に設けられた第１の非磁性導電層と、前記第１の強磁性層と磁気的に結合して、前記第１の強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層とをそれぞれ有する第１の積層体および第２の積層体を備え、
前記第１の積層体は、下から前記反強磁性層、前記第１の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第２の強磁性層がこの順番に積層されているとともに、前記第２の積層体は、下から前記第２の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第１の強磁性層、前記反強磁性層がこの順番に積層されており、
前記第１の積層体上に前記第２の積層体が導電硬磁性層を介して積層されて、前記第１の積層体における前記第２の強磁性層と前記導電硬磁性層との間に第２の非磁性導電層が設けられ、前記導電硬磁性層と前記第２の積層体における前記第２の強磁性層との間に第３の非磁性導電層が配設され、
前記導電硬磁性層の磁化方向が、それぞれの前記第１の強磁性層の磁化方向と同一方向に揃えられ、それぞれの前記第２の強磁性層は前記導電硬磁性層よりも保磁力が小さく、それぞれの前記第２の強磁性層の磁化が印加磁界に依存して自由に回転できるようにされており、
それぞれの前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ合金（ここで元素ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上）で形成されて、前記導電硬磁性層が、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔの何れか１種により形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項３】
対向して配置された第１の強磁性層および第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に設けられた第１の非磁性導電層と、前記第１の強磁性層と磁気的に結合して、前記第１の強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層とをそれぞれ有する第１の積層体および第２の積層体を備え、
前記第１の積層体は、下から前記反強磁性層、前記第１の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第２の強磁性層がこの順番に積層されているとともに、前記第２の積層体は、下から前記第２の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第１の強磁性層、前記反強磁性層がこの順番に積層されており、
前記第１の積層体上に前記第２の積層体が導電硬磁性層を介して積層されて、前記第１の積層体における前記第２の強磁性層と前記導電硬磁性層との間に第２の非磁性導電層が設けられ、前記導電硬磁性層と前記第２の積層体における前記第２の強磁性層との間に第３の非磁性導電層が配設され、
前記導電硬磁性層の磁化方向が、それぞれの前記第１の強磁性層の磁化方向と同一方向に揃えられ、それぞれの前記第２の強磁性層は前記導電硬磁性層よりも保磁力が小さく、それぞれの前記第２の強磁性層の磁化が印加磁界に依存して自由に回転できるようにされており、
それぞれの前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ここで元素ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上で、元素Ｘ’はＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ及び希土類元素のうちの何れか１種または２種以上）で形成されて、前記導電硬磁性層が、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔの何れか１種により形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項４】
前記第１の積層体、前記第２の積層体、前記導電硬磁性層、前記第２の非磁性導電層および前記第３の非磁性導電層に加えてさらに第３の積層体が設けられ、前記第３の積層体は、前記第２の非磁性導電層と前記導電硬磁性層との間に１つ以上配置されており、
前記第３の積層体は、下から導電硬磁性層、第３の非磁性導電層、第２の強磁性層、第１の非磁性導電層がこの順番に積層されて構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項５】
それぞれの前記第２の強磁性層の磁化方向を、前記第１の強磁性層および前記導電硬磁性層のそれぞれの磁化方向と交叉する方向に揃えるバイアス層を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項６】
それぞれの前記第２の強磁性層はＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉの何れか１種または２種以上で形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果型素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド等に用いられる磁気抵抗効果型素子に関し、特にスピンバルブ効果を利用した磁気抵抗効果型素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、この種の従来の磁気抵抗効果型素子の従来技術を説明するためのものであり、この磁気抵抗効果型素子２１は、タンタル等の非磁性材料からなる下地層２２上に、順に、ＰｔＭｎ合金等からなる反強磁性層２３、Ｃｏ等からなる第１の強磁性層２４、Ｃｕ等からなる非磁性導電層２５、ＦｅＮｉ合金等からなる第２の強磁性層２６が積層されて、第２の強磁性層２６上には、非磁性導電層２５、第１の強磁性層２４、反強磁性層２３、タンタル等の非磁性材料からなる保護層２７が順次積層されており、これら９層の両側にはＣｏＰｔ合金等からなる一対のバイアス層２８が配設され、バイアス層２８上にそれぞれＡｕ等からなる電極層２９が形成されている。
【０００３】
そして、第１の強磁性層２４は、反強磁性層２３との界面にて発生する交換結合による交換異方性磁界により磁化されて、反強磁性層２３と第１の強磁性層２４とが磁気的に結合されており、この結合によって第１の強磁性層２４の磁化方向は、図示Ｙ方向（図３の紙面に向かう）に固定されている。
【０００４】
また、図示Ｘ方向に磁化されているバイアス層２８の影響を受けて、第２の強磁性層２６は全体として単磁区化されており、その磁化が図示Ｘ方向に揃えられた状態となっている。
【０００５】
このように構成された磁気抵抗効果素子２１は、例えば磁気ヘッドに適用されて磁気ディスク装置に組み込まれ、電極層２９からバイアス層２８を介して第１の強磁性層２４、非磁性導電層２５、及び第２の強磁性層２６に検出電流が与えられ、図示Ｚ方向に回転走行する磁気ディスクからの漏れ磁界が印加磁界として図示Ｙ方向に沿って与えられると、第２の強磁性層２６の磁化が図示Ｘ方向からＹ方向に向けて変動する。
【０００６】
このとき、第１の強磁性層２４及び第２の強磁性層２６から放出される電子が、第２の強磁性層２６と非磁性導電層２５との界面Ｇ及び第１の強磁性層２４と非磁性導電層２５との界面Ｊで散乱を起こすことによって磁気抵抗効果型素子２１の電気抵抗が変化し、この抵抗変化に基づく電圧変化により磁気ディスクからの漏れ磁界が検出され磁気ディスクの記録内容を読み出すことができる。
【０００７】
この磁気抵抗効果素子２１の電気抵抗は、第１，第２の強磁性層２４，２６の磁化が平行で逆向きな反平行な状態のときに、第１の強磁性層２４から第２の強磁性層２６へ向かって移動しようとする電子が、矢印ｅ８で示すように、第２の強磁性層２６と非磁性導電層２５との界面Ｇで散乱を起こすとともに、第２の強磁性層２６から第１の強磁性層２４へ向かって移動しようとする電子が、矢印ｅ９で示すように、第１の強磁性層２４と非磁性導電層２５との界面Ｊで散乱を起こすことによって最大となり、これら電子が散乱する界面数が多い程磁気抵抗効果素子２１の電気抵抗はより大きなものとなる。
【０００８】
また、第１，第２の強磁性層２４，２６の磁化が平行で同一方向を向いた状態のときには、第１の強磁性層２４から第２の強磁性層２６へ向かって移動しようとする電子のうちアップスピン伝導電子が、矢印ｅ１０で示すように、第２の強磁性層２６と非磁性導電層２５との界面Ｇで散乱を起こさずに第２の強磁性層２６内を通過して反強磁性層２３に向かって更に進み、第２の強磁性層２６から第１の強磁性層２４へ向かって移動しようとする電子のうちアップスピン伝導電子が、矢印ｅ９で示すように、第１の強磁性層２４と非磁性導電層２５との界面Ｊで散乱を起こすことによって磁気抵抗効果型素子２１の電気抵抗が最小となり、この電気抵抗は第１の強磁性層２４から第２の強磁性層２６へ向かって移動する電子（矢印ｅ１０）の移動距離が長い程より小さなものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ディスク装置の高密度・大容量化に伴って、上述した従来の磁気抵抗効果型素子２１にあっては、その電気抵抗の最大値及び最小値をそれぞれＲｍａｘ，Ｒｍｉｎとしたときに、Ｒｍａｘを大きくしＲｍｉｎを小さくすることによって、（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）／Ｒｍｉｎなる式で表される抵抗変化率を高め印加磁界検出感度を向上させることが要求されている。しかしながら、第１，第２の強磁性層２４，２６の磁化が反平行な状態における電子の散乱する界面数をこれ以上増やすことができず、また、第１，第２の強磁性層２４，２６の磁化が同一方向を向いた平行状態での、第１の強磁性層２４から第２の強磁性層２６へ向かって移動する電子（矢印ｅ１０）の移動距離は、最大でも２つの第１の強磁性層２４、１つの第２の強磁性層２６及び２つの非磁性導電層２５の総合膜厚Ｈ３よりも大きく設定することができず抵抗変化率を高めるのに限界があった。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、従来よりも抵抗変化率を高め印加磁界検出感度を向上させることができる磁気抵抗効果型素子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の磁気抵抗効果型素子は、対向して配置された第１の強磁性層および第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に設けられた第１の非磁性導電層と、前記第１の強磁性層と磁気的に結合して、前記第１の強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層とをそれぞれ有する第１の積層体および第２の積層体を備え、
前記第１の積層体は、下から前記反強磁性層、前記第１の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第２の強磁性層がこの順番に積層されているとともに、前記第２の積層体は、下から前記第２の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第１の強磁性層、前記反強磁性層がこの順番に積層されており、
前記第１の積層体上に前記第２の積層体が導電硬磁性層を介して積層されて、前記第１の積層体における前記第２の強磁性層と前記導電硬磁性層との間に第２の非磁性導電層が設けられ、前記導電硬磁性層と前記第２の積層体における前記第２の強磁性層との間に第３の非磁性導電層が配設され、
前記導電硬磁性層の磁化方向が、それぞれの前記第１の強磁性層の磁化方向と同一方向に揃えられ、それぞれの前記第２の強磁性層は前記導電硬磁性層よりも保磁力が小さく、それぞれの前記第２の強磁性層の磁化が印加磁界に依存して自由に回転できるようにされており、
前記導電硬磁性層の比抵抗が、それぞれの前記反強磁性層の比抵抗よりも低いことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の磁気抵抗効果型素子は、対向して配置された第１の強磁性層および第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に設けられた第１の非磁性導電層と、前記第１の強磁性層と磁気的に結合して、前記第１の強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層とをそれぞれ有する第１の積層体および第２の積層体を備え、
前記第１の積層体は、下から前記反強磁性層、前記第１の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第２の強磁性層がこの順番に積層されているとともに、前記第２の積層体は、下から前記第２の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第１の強磁性層、前記反強磁性層がこの順番に積層されており、
前記第１の積層体上に前記第２の積層体が導電硬磁性層を介して積層されて、前記第１の積層体における前記第２の強磁性層と前記導電硬磁性層との間に第２の非磁性導電層が設けられ、前記導電硬磁性層と前記第２の積層体における前記第２の強磁性層との間に第３の非磁性導電層が配設され、
前記導電硬磁性層の磁化方向が、それぞれの前記第１の強磁性層の磁化方向と同一方向に揃えられ、それぞれの前記第２の強磁性層は前記導電硬磁性層よりも保磁力が小さく、それぞれの前記第２の強磁性層の磁化が印加磁界に依存して自由に回転できるようにされており、
それぞれの前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ合金（ここで元素ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上）で形成されて、前記導電硬磁性層が、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔの何れか１種により形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明の磁気抵抗効果型素子は、対向して配置された第１の強磁性層および第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に設けられた第１の非磁性導電層と、前記第１の強磁性層と磁気的に結合して、前記第１の強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層とをそれぞれ有する第１の積層体および第２の積層体を備え、
前記第１の積層体は、下から前記反強磁性層、前記第１の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第２の強磁性層がこの順番に積層されているとともに、前記第２の積層体は、下から前記第２の強磁性層、前記第１の非磁性導電層、前記第１の強磁性層、前記反強磁性層がこの順番に積層されており、
前記第１の積層体上に前記第２の積層体が導電硬磁性層を介して積層されて、前記第１の積層体における前記第２の強磁性層と前記導電硬磁性層との間に第２の非磁性導電層が設けられ、前記導電硬磁性層と前記第２の積層体における前記第２の強磁性層との間に第３の非磁性導電層が配設され、
前記導電硬磁性層の磁化方向が、それぞれの前記第１の強磁性層の磁化方向と同一方向に揃えられ、それぞれの前記第２の強磁性層は前記導電硬磁性層よりも保磁力が小さく、それぞれの前記第２の強磁性層の磁化が印加磁界に依存して自由に回転できるようにされており、
それぞれの前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ここで元素ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上で、元素Ｘ’はＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ及び希土類元素のうちの何れか１種または２種以上）で形成されて、前記導電硬磁性層が、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔの何れか１種により形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記構成において、前記第１の積層体、前記第２の積層体、前記導電硬磁性層、前記第２の非磁性導電層および前記第３の非磁性導電層に加えてさらに第３の積層体が設けられ、前記第３の積層体は、前記第２の非磁性導電層と前記導電硬磁性層との間に１つ以上配置されており、
前記第３の積層体は、下から導電硬磁性層、第３の非磁性導電層、第２の強磁性層、第１の非磁性導電層がこの順番に積層されて構成されていることを特徴とすることができる。
【００１６】
また、上記構成において、それぞれの前記第２の強磁性層の磁化方向を、前記第１の強磁性層および前記導電硬磁性層のそれぞれの磁化方向と交叉する方向に揃えるバイアス層を設けた構成とした。
【００１８】
また、上記構成において、それぞれの前記第２の強磁性層はＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉの何れか１種または２種以上で形成されている構成とした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁気抵抗効果型素子の一実施形態を図１に基づいて説明する。
【００２０】
この磁気抵抗効果型素子１は、タンタル等の非磁性材料からなる下地層１１上に、反強磁性層２、第１の強磁性層３、第１の非磁性導電層４、第２の強磁性層５がこの順番に積層されてなる第１の積層体１３が形成され、この第１の積層体１３上に、第２の強磁性層５、第１の非磁性導電層４、第１の強磁性層３、反強磁性層２がこの順番に積層されてなる第２の積層体１４が、第２，第３の非磁性導電層６，７に挟まれた導電硬磁性層８を介して積層され、更に第２の積層体１４の反強磁性層２上にタンタル等の非磁性材料からなる保護層１２が形成されて、これら第１，第２の積層体１３，１４、第２，第３の非磁性導電層６，７、導電硬磁性層８、下地層１１及び保護層１２の両側に、電極層１０が形成された一対のバイアス層９が配設された構成となっている。
【００２１】
反強磁性層２は、第１の強磁性層３の磁化方向を固定する磁化方向固定層であって、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上の元素とＭｎとを含む合金、または、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上の元素とＭｎとＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ及び希土類元素のうちの何れか１種または２種以上の元素とを含む合金からなるものである。これらの合金からなる反強磁性層２は、耐熱性・耐食性に優れるという特徴を有している。
【００２２】
第１の強磁性層３は、例えば、Ｃｏ、ＦｅＮｉ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金等で形成されてなるもので、第２の強磁性層５と対向して配置され、反強磁性層２との界面にて発生する交換結合による交換異方性磁界によって磁化され反強磁性層２と磁気的に結合しており、この結合により第１の強磁性層３の磁化方向が図示Ｙ方向（図１の紙面に向かう）に固定されている。
【００２３】
第１の非磁性導電層４は、Ｃｕ等の非磁性導電材料から形成されて、第１，第２の強磁性層３，５間に設けられている。
【００２４】
第２の強磁性層５は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉの何れか一種、もしくは少なくともこれら２種以上の混合物からなる、例えば、ＦｅＮｉ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金等で形成されてなるもので、導電硬磁性層８よりも保磁力が小さく設定され、バイアス層９から与えられるバイアス磁界の影響を受けて全体として単磁区化されており、第２の強磁性層５の磁化が第１の強磁性層３の磁化方向と交叉する図示Ｘ方向に揃えられ印加磁界に依存して自由に回転できるようにされている。
【００２５】
第２，第３の非磁性導電層６，７は、何れもＣｕ，Ａｕ，Ａｇ等の非磁性導電材料から形成されて、第２の非磁性導電層６が第１の積層体１３の第２の強磁性層５と導電硬磁性層８との間に設けられ、第３の非磁性導電層７が導電硬磁性層８と第２の積層体１４の第２の強磁性層５との間に配設されている。
【００２６】
導電硬磁性層８は、その磁化方向が自身の保磁力により第１の強磁性層３の磁化方向と同一方向（矢印Ｙ方向）に揃えられており、反強磁性層２と比較して遙かに比抵抗の低いＣｏＰｔ，ＦｅＰｔの何れか１種の合金により形成されて、後述するように、第１，第２の強磁性層３，５の磁化が平行で同一方向を向いた状態において第１の強磁性層３から第２の強磁性層５へ向かって移動しようとする電子が通過できるようにされている。
【００２７】
バイアス層９は、バイアス磁界を第２の強磁性層５に与え単磁区化して第２の強磁性層５の磁化をＸ方向に揃えるための永久磁石層であって、ＣｏＰｔ合金等から形成されてなっている。
【００２８】
電極層１０は、第１，第２の強磁性層３，５、第１，第２，第３の非磁性導電層４，６，７及び導電硬磁性層８に検出電流を流すためのものであり、Ａｕ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔａ等の電気抵抗の小さい非磁性導電材料によって形成されている。
【００２９】
このように構成された磁気抵抗効果素子１は、例えば磁気ヘッドに適用されて磁気ディスク装置に組み込まれ、電極層１０からバイアス層９を介して第１，第２の強磁性層３，５、第１，第２，第３の非磁性導電層４，６，７、及び導電硬強磁性層８に検出電流が与えられ、図示Ｚ方向に回転走行する磁気ディスクからの漏れ磁界が印加磁界として図示Ｙ方向に沿って与えられると、第１，第２の積層体１３，１４の各第２の強磁性層５の磁化が図示Ｘ方向からＹ方向に向けて変動する。
【００３０】
このとき、第１，第２の強磁性層３，５及び導電硬磁性層８から放出される電子が、第１の強磁性層３と第１の非磁性導電層４との界面Ａ、第１の非磁性導電層４と第２の強磁性層５との界面Ｂ、第２の強磁性層５と第２の非磁性導電層６との界面Ｃ、第２の非磁性導電層６と導電硬磁性層８との界面Ｄ、第３の非磁性導電層７と第２の強磁性層５との界面Ｅ、及び導電硬磁性層８と第３の非磁性導電層７との界面Ｆの合計８つの界面で散乱を起こすことによって磁気抵抗効果型素子１の電気抵抗が変化し、この抵抗変化に基づく電圧変化により磁気ディスクからの漏れ磁界が検出され磁気ディスクの記録内容を読み出すことができる。
【００３１】
この磁気抵抗効果素子１の電気抵抗は、第１，第２の強磁性層３，５の磁化が平行で逆向きな反平行な状態のときに、第１の強磁性層３から第２の強磁性層５へ向かって移動しようとする電子が、矢印ｅ１で示すように、第２の強磁性層５と第１の非磁性導電層４との界面Ｂで散乱を起こすとともに、第２の強磁性層５から第１の強磁性層３へ向かって移動しようとする電子が、矢印ｅ２，ｅ３，ｅ４で示すように、第１の強磁性層３と第１の非磁性導電層４との界面Ａ、第２の非磁性導電層６と導電硬磁性層８との界面Ｄ、及び第３の非磁性導電層７と導電硬磁性層８との界面Ｆでそれぞれ散乱を起こし、更に、硬磁性層８から第２の強磁性層５に向かって移動しようとする電子が、矢印ｅ５，ｅ６で示すように、第２の強磁性層５と第２の非磁性導電層６との界面Ｃ、及び第２の強磁性層５と第３の非磁性導電層７との界面Ｅでそれぞれ散乱を起こすことによって最大となる。
【００３２】
また、第１，第２の強磁性層３，５の磁化が平行で同一方向を向いた状態のときには、第１の強磁性層３から第２の強磁性層５へ向かって移動しようとする電子のうちアップスピン伝導電子が、矢印ｅ７で示すように、第２の強磁性層５と第１の非磁性導電層４との界面Ｂで散乱を起こさずに第２の強磁性層５及び導電硬磁性層８内を通過して反強磁性層２に向かって更に進むことにより、磁気抵抗効果型素子１の電気抵抗が最小となる。
【００３３】
しかして、この磁気抵抗効果型素子１にあっては、第１，第２の強磁性層３，５の磁化が反平行な状態における電子の散乱する界面数を従来技術の４つに対し８つと大幅に増加させることができ、また、第１，第２の強磁性層３，５の磁化が同一方向を向いた平行状態での、第１の強磁性層３から第２の強磁性層５へ向かって移動する電子（矢印ｅ７）の移動距離が、最大で２つの第１の強磁性層３、２つの第２の強磁性層５、２つの第１の非磁性導電層４、第２，第３の非磁性導電層６，７及び導電硬磁性層８の総合膜厚Ｈ１となって従来技術よりも距離を延ばすことができるため、抵抗変化率を高めることができる。
【００３４】
また、導電硬磁性層８の磁化方向が第１の強磁性層３の磁化方向と同一方向に揃えられていることにより、第１の強磁性層３の磁化固定を不安定にしたり第２の強磁性層５の磁化変動を阻害する等の、導電硬磁性層８の磁化が第１，第２の強磁性層３，５に及ぼす悪影響を抑制することができ、図示Ｙ方向に印加磁界が磁気抵抗効果素子１に与えられたときに、その電気抵抗を第２の強磁性層５の磁化の変動によって確実に変化させることができるため、高感度で印加磁界（磁気ディスクからの漏れ磁界）を検出することができる。
【００３５】
また、第２の強磁性層５の磁化方向を第１の強磁性層３の磁化方向と交叉する方向に揃えるバイアス層９を設けたことにより、第２の強磁性層５を単磁区化することによって第２の強磁性層５に磁壁が出現するのを抑制することができ、これに起因するバルクハウゼンノイズの発生を防止することができる。
【００３６】
図２は本発明の他の応用例を示す図であって、この磁気抵抗効果型素子１５が上述した磁気抵抗効果型素子１と異なる点は、第２の非磁性導電層６と導電硬磁性層８との間に、導電硬磁性層８、第３の非磁性導電層７、第２の強磁性層５及び第１の非磁性導電層４を順次積層してなる第３の積層体１６を配設し、印加磁界が付与されたときに、第１，第２の積層体１３，１４の各第２の強磁性層５の磁化が変動するのに伴って第３の積層体１６の第２の強磁性層５の磁化が図示Ｘ方向からＹ方向に向けて変動するようにした点が異なるのみで、他は磁気抵抗効果型素子１と同様である。
【００３７】
このように構成された磁気抵抗効果型素子１５にあっては、第１，第２の強磁性層３，５及び導電硬磁性層８から放出される電子が散乱する界面数をより大幅に増やすことができ、また、第１，第２の強磁性層３，５の磁化が同一方向を向いた平行状態での、第１の強磁性層３から第２の強磁性層５へ向かって移動する電子の移動距離が、最大で２つの第１の強磁性層３、３つの第２の強磁性層５、３つの第１の非磁性導電層４、第２非磁性導電層６、２つの第３の非磁性導電層７及び２つの導電硬磁性層８の総合膜厚Ｈ２となって従来技術よりも距離を更に延ばすことができるため、抵抗変化率を一層高めることができる。
【００３８】
尚、この応用例では、第３の積層体１６を第２の非磁性導電層６と導電硬磁性層８との間に１つだけ配設した構成で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２の非磁性導電層６と導電硬磁性層８との間に第３の積層体１６を２つ以上配設するようにしてもよく、このようにすると抵抗変化率をより一層高めることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４０】
互いに対向して配置された第１，第２の強磁性層と、これら第１，第２の強磁性層間に設けられた第１の非磁性導電層と、前記第１の強磁性層と磁気的に結合して、前記第１の強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層とをそれぞれ有する第１，第２の積層体を備え、前記第１の積層体は、前記反強磁性層、第１の強磁性層、第１の非磁性導電層、第２の強磁性層がこの順番に積層されているとともに、前記第２の積層体は、前記第２の強磁性層、第１の非磁性導電層、第１の強磁性層、反強磁性層がこの順番に積層されており、前記第１の積層体上に前記第２の積層体が導電硬磁性層を介して積層されて、前記第１の積層体の第２の強磁性層と前記導電硬磁性層との間に第２の非磁性導電層が設けられ、前記導電硬磁性層と前記第２の積層体の第２の強磁性層との間に第３の非磁性導電層が配設され、前記第２の強磁性層の磁化が印加磁界に依存して自由に回転できるようにされているので、電子の散乱する界面数を大幅に増加させることができるとともに、電子の移動距離を延ばすことができるため、抵抗変化率を高めることができる。
【００４１】
前記導電硬磁性層、第３の非磁性導電層、第２の強磁性層、第１の非磁性導電層が順次積層されてなる第３の積層体が、前記第２の非磁性導電層と前記導電硬磁性層との間に１つ以上配設されているので、電子の散乱する界面数をより大幅に増加させることができるとともに、電子の移動距離を更に延ばすことができるため、抵抗変化率を一層高めることができる。
【００４２】
前記導電硬磁性層の磁化方向が、前記第１の強磁性層の磁化方向と同一方向に揃えられているので、前記第２の強磁性層５の磁化の確実な変動によって高感度で印加磁界を検出することができる。
【００４３】
前記第２の強磁性層の磁化方向を前記第１の強磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えるバイアス層を設けたので、前記第２の強磁性層を単磁区化することによって前記第２の強磁性層に磁壁が出現するのを抑制することができ、これに起因するバルクハウゼンノイズの発生を防止することができる。
【００４４】
前記反強磁性層はＸ−Ｍｎ合金で形成され、ここで元素ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上で形成されているので、耐熱性・耐食性に優れた磁気抵抗効果型素子を得ることができる。
【００４５】
前記反強磁性層はＸ−Ｍｎ−Ｘ’合金で形成され、ここで元素ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの何れか１種または２種以上で形成され、元素Ｘ’はＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ及び希土類元素のうちの何れか１種または２種以上で形成されているので、耐熱性・耐食性に優れた磁気抵抗効果型素子を得ることができる。
【００４６】
前記導電硬磁性層は、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔの何れか１種により形成されているので、前記第１，第２の強磁性層の磁化が平行で同一方向を向いた状態において前記第１の強磁性層から前記第２の強磁性層へ向かって移動しようとする電子を確実に通過させることができる。
【００４７】
前記第２の強磁性層はＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉの何れか１種または２種以上で形成され、前記導電硬磁性層よりも保磁力が小さく設定されているので、前記第２の強磁性層５の磁化が印加磁界によって確実に変動することによって高感度で印加磁界を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気抵抗効果型素子の断面図。
【図２】本発明の磁気抵抗効果型素子の応用例を説明するための断面図。
【図３】従来の磁気抵抗効果型素子の断面図。
【符号の説明】
１  磁気抵抗効果型ヘッド
２  反強磁性層
３  第１の強磁性層
４  第１の非磁性導電層
５  第２の強磁性層
６  第２の非磁性導電層
７  第３の非磁性導電層
８  導電硬磁性層
９  バイアス層
１０  電極層
１１  下地層
１２  保護層
１３  第１の積層体
１４  第２の積層体
１５  磁気抵抗効果型素子
１６  第３の積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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