[发明专利]层叠结构、磁阻效应元件、磁头、传感器、高频滤波器以及振荡器

说明书

本发明所涉及的层叠结构为位于非磁性金属层(5B)上的层叠结构，并具备铁磁性层(6)、介于非磁性金属层(5B)与铁磁性层(6)之间的中间层(5C)，中间层(5C)包含以通式(1)所表示的NiAlX合金层。Ni_γ1Al_γ2X_γ3……(1)[X表示选自Si、Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zr、Nb以及Ta中的1种以上的元素，在γ＝γ3/(γ1+γ2+γ3)的情况下，满足0＜γ＜0.5。]。

技术领域

本发明涉及层叠结构、磁阻效应元件、磁头、传感器、高频滤波器以及振荡器。

背景技术

近年来，由铁磁性层/非磁性金属层的多层膜构成的巨磁阻效应元件(GMR元件：Giant Magneto Resistance元件)、以及由铁磁性层/绝缘体层/铁磁性层构成的隧道磁阻效应元件(TMR元件：tunnel magneto resistance元件)作为各种装置的基本功能元件而被关注。TMR元件被利用于铁磁性自旋隧道接合元件(MTJ：magnetic tunnel junction磁性隧道结)等。这些元件还能够适用于新型磁场传感器、或非易失性(non volatile)随机存取磁存储器(MRAM；magnetic random access memory)元件等，也期待到自旋注入元件等中的适用。自旋注入元件相关于持有兆位级(terabit class)的表面记录密度，并且是一种利用了期待高分辨率且高输出的自旋累积效应的元件。专利文献1所记载的TMR元件中，介于非磁性金属层与铁磁性层之间，存在有作为屏障层(barrier layer)的MgO层。另外，如非专利文献1所记载的，已知有在将非磁性金属层配置于铁磁性层之间的GMR元件中，使用Cu作为非磁性金属层的技术。

现有专利文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5416781号公报

非专利文献

非专利文献1：PHYSICAL REVIEW B 81,184431(2010)

发明内容

在上述的结构的情况下，具有较高的自旋注入效率，但是还期待着能够进一步提高自旋注入效率的结构。本发明就是鉴于这样的技术问题而完成的，其目的在于，提供一种在适用于磁阻效应元件的情况下能够提高自旋注入效率的层叠结构、磁阻效应元件、磁头、传感器、高频滤波器以及振荡器。

本申请的发明人在进行专门探讨之后，发现在直接接合非磁性金属层和铁磁性层的情况下，不进行磁作用的无感层(dead layer)变大，并且自旋注入效率不会提高。进一步，还发现了通过将NiAlX合金层(X为规定金属或者半导体)用于非磁性金属层与铁磁性层之间，从而能够提高自旋注入效率。通过使用能够缓和非磁性金属层与铁磁性层之间的晶格不匹配的NiAlX合金层，从而能够提高这些的结晶品质并减小不进行磁作用的无感层的区域，在适用于磁阻效应元件的情况下能提高自旋注入效率。

为了解决上述技术问题，第1层叠结构为位于非磁性金属层上的层叠结构，并具备铁磁性层以及介于所述非磁性金属层与所述铁磁性层之间的中间层，所述中间层包含以下述通式(1)所表示的NiAlX合金层。

Ni_γ1Al_γ2X_γ3……(1)

[X表示选自Si、Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zr、Nb以及Ta中的1种以上的元素，在γ＝γ3/(γ1+γ2+γ3)的情况下满足0＜γ＜0.5]

在该层叠结构中，与仅由铁磁性层来与非磁性金属层相层叠的情况相比，以铁磁性层与非磁性金属层之间的晶格不匹配变小的方式具有以该通式(1)表示的NiAlX合金的层叠结构。因此，根据该层叠结构，则铁磁性层和非磁性金属层上无感层变小。