磁気検出素子
【課題】 特に、固定磁性層を構成する複数の薄膜層の磁歪を全体的に増強でき、前記固定磁性層を強固に固定できる磁気検出素子を提供することを目的としている。
【解決手段】 固定磁性層２３を構成する複数の薄膜層のうち、ＧＭＲ効果に直接寄与しない第１薄膜層２３ａに第１磁歪増強層２２を接合させ、前記第１薄膜層２３ａの磁歪定数を外部から増強させるとともに、前記第２薄膜層２３ｃの内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで前記第２薄膜層２３ｃの磁歪定数を内部から増強させ、これによってＧＭＲ効果を良好に維持しながら前記固定磁性層２３全体の磁歪定数を大きくでき、また保磁力をも増強でき、前記固定磁性層２３を適切に磁化固定できる。
【解決手段】 固定磁性層２３を構成する複数の薄膜層のうち、ＧＭＲ効果に直接寄与しない第１薄膜層２３ａに第１磁歪増強層２２を接合させ、前記第１薄膜層２３ａの磁歪定数を外部から増強させるとともに、前記第２薄膜層２３ｃの内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで前記第２薄膜層２３ｃの磁歪定数を内部から増強させ、これによってＧＭＲ効果を良好に維持しながら前記固定磁性層２３全体の磁歪定数を大きくでき、また保磁力をも増強でき、前記固定磁性層２３を適切に磁化固定できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化を強固に固定できる磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリー磁性層、非磁性材料層、及び固定磁性層が積層された多層体を有して成る磁気検出素子には、前記多層体に対する電流方向の違いにより、ＣＩＰ（current in the plane）型と、ＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の２種類が存在する。
【０００３】
ＣＩＰ型磁気検出素子では、前記多層体に対して膜面と平行な方向に電流が流され、一方、ＣＰＰ型磁気検出素子では、前記多層体の各層の膜面に対し垂直方向に電流がながされる。
【０００４】
ＣＰＰ型磁気検出素子は、ＣＩＰ型磁気検出素子に比べて素子サイズの狭小化によって再生出力を大きく出来るといった利点があると考えられ、現在、主流のＣＩＰ型磁気検出素子に代わってＣＰＰ型磁気検出素子が今後の更なる高記録密度化に対応できる構造と期待されている。
【０００５】
下記特許文献１は、ＣＰＰ型磁気検出素子に関する発明であり、特にこの文献には、フリー磁性層あるいは固定磁性層を、複数の薄膜１１と非磁性層２とを交互に積層した構造にすることで、伝導電子のスピン依存性散乱を高めることができ感度を向上させることができるとしている。
【０００６】
また下記の特許文献２は、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化を固定する方式を示す公知文献である。
【特許文献１】特開２００２−１５０５１２号公報
【特許文献２】特開平８−７２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の磁気検出素子では膜厚の非常に厚い反強磁性層の存在のために例えばＧＭＲ効果が低下するといった問題があった。ＧＭＲ効果の低下の問題に関しＣＰＰ型磁気検出素子を用いて以下に説明する。
【０００８】
図１３は従来のＣＰＰ型磁気検出素子の構造を模式化したもので、具体的には、フリー磁性層１の上下に非磁性材料層２，２を介して固定磁性層３，３、及び反強磁性層４，４が設けられた多層体を有し、その多層体の上下に電極５，６が設けられている。
【０００９】
図１３に示す構造では、前記固定磁性層３，３は２層の磁性層３ａ、３ｃの間に非磁性中間層３ｂが介在した３層の積層構造である。前記磁性層３ａ，３ｃの磁化は互いに反平行であり、このような積層構造を人工フェリ構造と呼んでいる。
【００１０】
例えば、フリー磁性層１はＮｉＦｅ系合金で、非磁性材料層２はＣｕで、固定磁性層３を構成する磁性層３ａ，３ｃはＣｏＦｅ系合金で、非磁性中間層３ｂはＲｕで、反強磁性層４はＰｔＭｎ合金で形成される。
【００１１】
図１３の構造では、反強磁性層４，４の比抵抗が高く、具体的には２００μΩ・ｃｍ２程度（あるいはそれ以上）の比抵抗を持つため、電極５，６間に電流を流したときに、前記反強磁性層４，４が発熱源となり、ジュール熱を生じる。そのジュール熱の発生に伴い、隣接する固定磁性層３、非磁性材料層２、フリー磁性層１における伝導電子の格子振動によるフォノン散乱やエレクトロマイグレーションが激しくなる。
【００１２】
ところでＣＰＰ型磁気検出素子の単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）は、スピン依存バルク散乱効果と密接な関係があると考えられている。抵抗変化（ΔＲ）に寄与する層は、図１３の構造では、フリー磁性層１と固定磁性層３のうち非磁性材料層２と接する磁性層３ｃであるから、特に磁性層３ｃのスピン依存バルク散乱係数（β値）を正の値にして、アップスピンの伝導電子を前記磁性層３ｃ内で流れやすくし、一方、ダウンスピンの伝導電子を前記磁性層３ｃ内で散乱されやくし、前記アップスピンの伝導電子のスピン拡散長と、ダウンスピンの伝導電子のスピン拡散長との差を大きくすることにより、前記単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）の増大を図ることが必要である。
【００１３】
しかし、上記した伝導電子の格子振動によるフォノン散乱は、伝導電子のスピンに依存しない散乱を生じさせることになり、その結果、ＣＰＰ型磁気検出素子において前記単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に代表されるＧＭＲ効果を適切に向上させることが出来ないことがわかった。
【００１４】
また、図１３に示す構造では、膜厚の厚い反強磁性層４，４の存在により電極５，６間のギャップ長が広くなり、記録媒体との高記録密度化に適切に対応できない構造となっていた。
【００１５】
このような問題点は、反強磁性層を基本膜構成としている上記特許文献１においても同様に起こる問題である。
【００１６】
このためＧＭＲ効果の向上を適切に図るには、前記反強磁性層４，４を多層体の層構造から無くせばよいが、かかる場合、前記反強磁性層４が無くても前記固定磁性層の磁化を適切に固定できる構造が必要になる。
【００１７】
そこで上記した特許文献２を参照すると、この公知文献には、反強磁性層を無くし、固定磁性層の磁化を固定磁性層自体の一軸異方性で固定する方式について開示されている。
【００１８】
しかし特許文献２では、タンタルからなるバッファ層６２を下地として、その上にピン止め強磁性層７０（固定磁性層）を積層しているが、タンタルはアモルファスになりやすいため比抵抗が高い。このため特許文献２の構造をＣＰＰ型磁気検出素子とした場合に、前記バッファ層６２が、従来の反強磁性層と同様の発熱源になり伝導電子のスピンに依存しない散乱が生じることによりＧＭＲ効果を適切に向上させることができないと予測されること、及び、この特許文献２では、そもそも、タンタルからなるバッファ層６２を用いると、どのような原理によって前記ピン止め強磁性層７０の磁化を強固に固定できるのか、明確な開示がない。
【００１９】
また、特許文献２では、バッファ層６２から距離的に離れた強磁性フィルム７４を「自動ピン止め」する工夫はなされておらず、特許文献２の構成では、強磁性フィルム７２と７４とが互いに反平行の磁化を保ちながら外部磁界に対し変動しやすい構成となっている。
【００２０】
また特許文献２において、前記強磁性フィルム７４の固定磁化を強めるために、前記強磁性フィルム７４と銅スペーサ層６３との間の界面構造を、現行から変更することは、ＧＭＲ効果の低下を余儀なくされるため、出来る限り避けたい。
【００２１】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、固定磁性層を構成する複数の薄膜層の磁歪を全体的に増強でき、前記固定磁性層を強固に固定できる磁気検出素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、
固定磁性層と、非磁性材料層と、フリー磁性層とが積層されている多層体を有して成る磁気検出素子において、
前記固定磁性層は、複数の磁性を有する薄膜層が非磁性中間層を介して積層されたものであり、
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成されている第１薄膜層の、前記非磁性材料層側と反対側の面には、非磁性金属製の第１磁歪増強層が前記第１薄膜層に接して設けられ、
少なくとも、前記複数の薄膜層のうち１つの薄膜層は、複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性金属製の第２磁歪増強層との積層構造で構成され、
前記複数の磁性層は全て同じ方向で且つ、前記非磁性中間層を介して隣接する薄膜層と反平行に磁化されており、
前記第１磁歪増強層内と前記第１薄膜層内との少なくとも一部の結晶、及び第２磁歪増強層内と前記磁性層内との少なくとも一部の結晶はエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されていることを特徴とするものである。
【００２３】
上記発明は、ＣＩＰ（current in the plane）型、ＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型のどちらの磁気検出素子にも適用可能である。
【００２４】
本発明は、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化が固定される、いわゆる自己固定式の磁気検出素子である。
【００２５】
強磁性体膜の磁気異方性磁界を決める要素には、結晶磁気異方性、誘導磁気異方性、及び磁気弾性効果がある。本発明では、このうち固定磁性層の磁化を固定する一軸異方性を決める磁気弾性効果に着目してなされたものである。
【００２６】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層にかかる応力と固定磁性層の磁歪定数λｓによって規定される。
【００２７】
本発明では、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されているので、応力の対称性がくずれて、前記固定磁性層には、素子高さ方向（ハイト方向；前記対向面に対する法線方向）に引張り応力が働く。本発明では、固定磁性層の磁歪定数λｓを大きくすることによって磁気弾性エネルギーを大きくし、これによって、固定磁性層の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層の磁化は一定の方向に強固に固定され、磁気検出素子の出力が大きくなりかつ出力の安定性や対称性も向上する。
【００２８】
本発明では、前記固定磁性層は、複数の磁性層を有する薄膜層が非磁性中間層を介して積層された人工フェリ構造である。ここで「薄膜層」は、磁性層の単体構造であってもよいし、複数の磁性層が直接、あるいは間接的に積層された構造であってもよい。
【００２９】
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成された第１薄膜層の、前記非磁性材料層側と反対側の面に、非磁性金属製の第１磁歪増強層を前記第１薄膜層に接して設ける。前記第１薄膜層と前記第１磁歪増強層とは、エピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態で接合され、これによって、前記第１薄膜層の結晶構造に歪みを生じさせて前記第１薄膜層の磁歪定数λｓを大きくさせている。これにより前記第１薄膜層の磁歪定数λｓを大きく出来る。
【００３０】
本発明では、前記複数の薄膜層のうち１つの薄膜層は、複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性金属製の第２磁歪増強層との積層構造で構成されている。
【００３１】
前記磁性層と前記第２磁歪増強層とは、エピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態で接合され、これによって、各磁性層の結晶構造に歪みを生じさせて前記薄膜層全体の磁歪定数λｓを大きくさせている。
【００３２】
このように本発明では、第１磁歪増強層を用いて外側から第１薄膜層の磁歪定数を大きくするとともに、前記固定磁性層を構成する少なくとも一つの薄膜層の内部に、第２磁歪増強層を設けることで、前記薄膜層の内部から磁歪定数を大きくすることができ、前記固定磁性層全体の磁歪定数を適切に増強することが可能になる。特に本発明では、前記第２磁歪増強層を、前記薄膜層の内部に挿入しているため、前記非磁性材料層と固定磁性層との界面構造は従来のままであり、ＧＭＲ効果の低下を抑制しながら、適切に前記固定磁性層を強固に磁化固定することが可能になる。
【００３３】
また上記のように前記薄膜層内に第２磁歪増強層を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記薄膜層の保磁力をも大きく出来る。
【００３４】
この結果、より効果的に前記固定磁性層の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【００３５】
また本発明では、前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層に最も近い位置に形成されている第２薄膜層が、前記複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で形成されていることが好ましい。
【００３６】
前記複数の薄膜層のうち前記第２薄膜層は、前記第１磁歪増強層から最も離れた位置にある。このため前記第２薄膜層に対する前記第１磁歪増強層の磁歪増強効果は非常に弱く、前記第２薄膜層自体を適切に磁化固定するためには、前記第２薄膜層の内部に第２磁歪増強層を挿入することが好ましい。
【００３７】
またＣＰＰ型の磁気検出素子において、第２薄膜層を複数の磁性層に分断し各磁性層間に第２磁歪増強層を挿入した構成とすることで、アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子とのスピン拡散長の差を大きくでき、単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）をより効果的に向上させることが出来る。
【００３８】
本発明では、前記多層体の各層の膜面と垂直方向に電流が流されることが好ましい。すなわち本発明における磁気検出素子はＣＰＰ型であることが好ましい。
【００３９】
ＣＩＰ型に比べてＣＰＰ型の方が、薄膜層を複数の磁性層に分断し各磁性層間に第２磁歪増強層を挿入しても、ＧＭＲ特性の劣化を小さく出来る。
【００４０】
また、前記第２磁歪増強層と前記磁性層との界面のスピン依存界面散乱係数（γ値）は正の値であることが、ＧＭＲ効果の低下を抑制できて好ましい。
【００４１】
かかる場合、前記第２磁歪増強層は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｒ，あるいはＲｈのうち１種または２種以上の材質が選択されることが好ましい。
【００４２】
またＣＰＰ型磁気検出素子において、第２薄膜層を構成する磁性層は、正のスピン依存バルク散乱係数（β値）を有する磁性材料で形成されることが好ましい。
【００４３】
具体的には、前記磁性層は、組成式がＣｏ２ＭｎＹ（ただしＹは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｎのうちから選択された１種または２種以上の元素）からなるホイスラー合金で形成されるか、あるいはＣｏ，ＣｏＦｅ，Ｃｏ−Ｚ，ＣｏＦｅ−Ｚ（ただしＺは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙ，Ｎｂから選択される１種または２種以上の元素）、あるいはＮｉ−Ｑ（ただしＱは、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｎから選択される１種または２種以上の元素）からなる磁性材料で形成されることが好ましい。
【００４４】
また本発明では、前記第２磁歪増強層は、１Å〜５Åの範囲内の膜厚で形成されることが好ましい。前記第２磁歪増強層は、非常に薄い膜厚で形成される必要がある。それは前記薄膜層を構成する磁性層間を強磁性結合して全ての磁性層を同じ方向に磁化固定するためである。
【００４５】
なお本発明では、前記第１磁歪増強層は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されることが好ましい。
【００４６】
また本発明では、前記第１磁歪増強層は、前記第１薄膜層側の界面付近あるいは全領域において、及び前記第２磁歪増強層は、前記磁性層との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００４７】
また本発明では、前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００４８】
上記のように、本発明における前記第１磁歪増強層及び第２磁歪増強層は、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している形態を一形態として提供することが出来る。
【００４９】
従って、前記第１薄膜層及び／または磁性層が、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであると、前記第１薄膜層及び／または磁性層を構成する原子と前記磁歪増強層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【００５０】
また本発明では、前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向している構成であってもよい。
【００５１】
前記第１薄膜層及び／または磁性層が、ｂｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであっても、前記第１薄膜層及び／または磁性層を構成する原子と前記磁歪増強層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明では、固定磁性層を構成する第１薄膜層を第１磁歪増強層と接して設けることで、前記第１薄膜層の磁歪定数を増強するのみならず、固定磁性層を構成する薄膜層のうち、少なくとも一つの薄膜層の内部に第２磁歪増強層を挿入することで前記薄膜層の磁歪定数を内部から増強でき、これによって前記固定磁性層の磁歪定数を全体的に大きく出来る構造となっている。
【００５３】
また上記のように前記薄膜層内に第２磁歪増強層を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記薄膜層の保磁力をも大きく出来る。
【００５４】
この結果、より効果的に前記固定磁性層の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【００５５】
特に本発明では、ＣＰＰ型磁気検出素子で、且つ固定磁性層を構成する複数の薄膜層のうち非磁性材料層に最も近い第２薄膜層の内部に第２磁歪増強層を挿入することが、前記固定磁性層全体の磁化固定力を適切に強めることができ、しかも良好なＧＭＲ特性を維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
図１は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、図４は図１に示す磁気検出素子の部分模式図である。
【００５７】
図１、図４に示される磁気検出素子では、磁性材料製の下部シールド層２０上に多層体Ｔ１が形成されている。
【００５８】
図１、図４に示す実施形態では、多層体Ｔ１は、下からシードレイヤ２１、第１磁歪増強層２２、固定磁性層２３、非磁性材料層２４、フリー磁性層２５及び保護層２６の順に積層されたものである。
【００５９】
前記シードレイヤ２１は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒ、Ｔａなどで形成されている。シードレイヤ２１は、例えば（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2）60at%Ｃｒ40at%の膜厚３５Å〜６０Åで形成される。
【００６０】
シードレイヤ２１があると、非磁性金属製の磁歪増強層２２の{１１１}配向が良好になる。
第１磁歪増強層２２については、後述する。
【００６１】
固定磁性層２３は、第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃがＲｕ等の非磁性中間層２３ｂを介して積層された人工フェリ構造を有している。さらに前記第２薄膜層２３ｃは、３つの磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との５層構造で形成される。前記固定磁性層２３は、固定磁性層２３自体の一軸異方性によって磁化が、ハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。
【００６２】
非磁性材料層２４は、固定磁性層２３とフリー磁性層２５との磁気的な結合を防止する層であり、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成されることが好ましい。特にＣｕによって形成されることが好ましい。非磁性材料層の膜厚は１７Å〜５０Åである。
【００６３】
フリー磁性層２５は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される。図１に示す実施形態では特にフリー磁性層２５がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、フリー磁性層２５と非磁性材料層２４との間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層（図示しない）が形成されていることが好ましい。フリー磁性層２５の膜厚は２０Å〜１００Åである。また、フリー磁性層２５は、複数の薄膜層が非磁性中間層を介して積層された人工フェリ構造であってもよい。
【００６４】
保護層２６はＴａやＲｕなどからなり、多層体Ｔ１の酸化の進行を抑える。保護層２６の膜厚は１０Å〜５０Åである。
【００６５】
図１に示す実施形態では、シードレイヤ層２１から保護層２６までの多層体Ｔ１の両側には絶縁層２７、ハードバイアス層２８及び絶縁層２９が積層されている。ハードバイアス層２８からの縦バイアス磁界によってフリー磁性層２５の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【００６６】
前記絶縁層２７と前記ハードバイアス層２８間にバイアス下地層（図示しない）が形成されていてもよい。前記バイアス下地層は例えばＣｒ、Ｗ、Ｗ−Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金などで形成される。
【００６７】
前記絶縁層２７，２９はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成されたものであり、前記多層体Ｔ１内を各層の界面と垂直方向に流れる電流が、前記多層体Ｔ１のトラック幅方向の両側に分流するのを抑制すべく前記ハードバイアス層２８の上下を絶縁するものである。
【００６８】
なお前記ハードバイアス層２８，２８は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成される。
【００６９】
絶縁層２９及び保護層２６上には、磁性材料からなる上部シールド層３０が形成される。図１，図４に示す磁気検出素子の構造はＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型であり、下部シールド層２０及び上部シールド層３０が電極として機能し、前記多層体Ｔ１を構成する各層の界面に対し垂直方向に電流を流す電流源となっている。
【００７０】
フリー磁性層２５の磁化は、ハードバイアス層２８，２８からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。そして記録媒体からの信号磁界（外部磁界）に対し、フリー磁性層２５の磁化が感度良く変動する。一方、固定磁性層２３の磁化は、ハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。
【００７１】
フリー磁性層２５の磁化方向の変動と、固定磁性層２３の固定磁化方向（特に第２薄膜層２３ｃの固定磁化方向）との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化または電流変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【００７２】
本実施の形態の特徴部分について述べる。
図１に示す第１の実施形態では、固定磁性層２３の磁化を固定する一軸異方性を決める磁気弾性効果を主に利用している。
【００７３】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層２３にかかる応力σと固定磁性層２３の磁歪定数λｓによって規定される。
【００７４】
図２は、図１に示された磁気検出素子を図示上側（図示Ｚ方向と反対方向）からみた平面図である。磁気検出素子の多層体Ｔ１は一対の絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８及び絶縁層２９，２９の間に形成されている。なお、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８は、絶縁層２９，２９の下に設けられているので、図２には図示されていない。多層体Ｔ１と、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８及び絶縁層２９，２９の周囲は、斜線で示される絶縁層３１によって埋められている。
【００７５】
また、多層体Ｔ１、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８、及び絶縁層２９，２９の記録媒体との対向面側の端面Ｆは露出しているか、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などからなる膜厚２０Å〜５０Å程度の薄い保護層で覆われているだけであり、開放端となっている。
【００７６】
従って、もともと２次元的に等方的であった下部シールド層２０及び上部シールド層３０からの応力が端面Ｆで開放された結果、対称性がくずれて、多層体Ｔ１には、ハイト方向（図示Ｙ方向）に平行な方向に、引っ張り応力が加えられている。また、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８、及び絶縁層２９，２９の積層膜が圧縮性の内部応力を有している場合には、絶縁層などが面内方向に延びようとするため、多層体Ｔ１には、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に平行な方向及び反平行な方向に圧縮応力を加えられている。
【００７７】
すなわち、記録媒体との対向面側の端面Ｆが開放されている固定磁性層２３には、ハイト方向（図示Ｙ方向）の引張り応力とトラック幅方向（図示Ｘ方向）の圧縮応力が加えられる。そして、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃは、磁歪定数λｓが正の値である磁性層を有して形成されているので、磁気弾性効果によって、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃの磁化容易軸は磁気検出素子の奥側（ハイト方向；図示Ｙ方向）に平行方向となり、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃの磁化方向がハイト方向と平行方向または反平行方向に固定される。第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃ間には、ＲＫＫＹ相互作用が働き、第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃの磁化は互いに反平行状態で固定される。
【００７８】
本発明の実施形態では、固定磁性層２３の磁歪定数λｓを大きくすることによって磁気弾性エネルギーを大きくし、これによって、固定磁性層２３の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層２３の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層２３の磁化は一定の方向に強固に固定され、磁気検出素子の出力が大きくなりかつ出力の安定性や対称性も向上する。
【００７９】
以下、固定磁性層２３の磁歪定数λｓを大きくできる構造について説明すると、図１，図４に示される磁気検出素子の固定磁性層２３を構成する第１薄膜層２３ａは、固定磁性層２３を構成する磁性層のうちで最も前記非磁性材料層２４から離れた位置に形成されており、前記第１薄膜層２３ａの前記非磁性材料層２４側と反対側の面には非磁性金属製の第１磁歪増強層２２が前記第１薄膜層２３ａに接して設けられている。これによって、第１薄膜層２３ａの結晶構造に歪みを生じさせて第１薄膜層２３ａの磁歪定数λｓを大きくさせている。
【００８０】
またＲｕ等で形成された前記非磁性中間層２３ｂの界面と平行な面内での最近接原子間距離は、第１薄膜層２３ａの界面と平行な面内での最近接原子間距離に比べて若干大きいため（後述するミスマッチ値が約８％）、第１磁歪増強層２３ａほどではないものの磁歪増強効果を発揮し、前記第１薄膜層２３ａは、その上下が第１磁歪増強層２２と非磁性中間層２３ｂとに挟まれたことにより、前記第１薄膜層２３ａの結晶構造を上下から歪ませることができ、前記第１薄膜層２３ａの磁歪定数λｓを適切に大きくできる構造となっている。
【００８１】
第２薄膜層２３ｃは、その下面に非磁性中間層２３ｂが接して形成されていることから、前記第２薄膜層２３ｃの下面付近の結晶構造は、若干歪むが、前記非磁性中間層２３ｂの磁歪増強効果は弱く、前記非磁性中間層２３ｂのみで前記第２薄膜層２３ｃ全体の磁歪定数λｓを適切に大きく出来ない。
【００８２】
一方、前記第２薄膜層２３ｃの上面に接して形成された非磁性材料層２４は、Ｃｕ等で形成されるが、Ｃｕで形成された非磁性材料層２４は、前記第２薄膜層２３ｃと格子定数がほぼ同じ程度であることから、前記第２薄膜層２３ｃの結晶構造を歪ませることはできず、前記第２薄膜層２３ｃの上面側からの磁歪増強効果はほとんどない。
【００８３】
またＣｕで形成された非磁性材料層２４と、第２薄膜層２３ｃとの界面構造で定義されるスピン依存界面散乱係数（γ値）は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子における単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に多少は寄与するため（ＣＩＰ−ＧＭＲのＭＲ特性には大いに寄与する）、非磁性材料層２４と、第２薄膜層２３ｃとの界面構造を現行から変更することはできる限り避けたい。
【００８４】
そこで本発明では、前記第２薄膜層２３ｃの内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入して、前記第２薄膜層２３ｃ全体の磁歪定数λｓを大きくさせる構造を提供する。
【００８５】
すなわち図１及び図４に示すように、前記第２薄膜層２３ｃを、３つの磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との５層の積層構造にし、これによって、第２薄膜層２３ｃを構成する各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の結晶構造に歪みを生じさせて第２薄膜層２３ａ全体の磁歪定数λｓを大きくさせている。
【００８６】
前記第１磁歪増強層２２、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４及び、第１薄膜層２３ａ、磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、すべて面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが結晶性を良好にできて好ましいが、かかる場合、第１磁歪増強層２２の{１１１}面内の最近接原子間距離と、固定磁性層２３の第１薄膜層２３ａの{１１１}面内の最近接原子間距離との差を、第１薄膜層２３ａの{１１１}面内の最近接原子間距離で割った値（以下ミスマッチ値と呼ぶ）、及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の{１１１}面内の最近接原子間距離と、固定磁性層２３の第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の{１１１}面内の最近接原子間距離との差を、前記磁性層の{１１１}面内の最近接原子間距離で割った値（以下ミスマッチ値と呼ぶ）を０．０５以上で０．２０以下にすることが好ましい。
【００８７】
本実施の形態の磁気検出素子では、図３に模式的に示すように、第１磁歪増強層２２を構成する原子と第１薄膜層２３ａの原子、及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子と磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の原子が互いに重なり合いつつも、界面付近で結晶構造に歪みが生じている状態になる。
【００８８】
図３において符号Ｎ１は第１薄膜層２３ａの{１１１}面内の最近接原子間距離を示しており、符号Ｎ２は第１磁歪増強層２２の{１１１}面内の最近接原子間距離を示している。また符号Ｎ３は、磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の{１１１}面内の最近接原子間距離を示しており、符号Ｎ４は第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の{１１１}面内の最近接原子間距離を示している。Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３及びＮ４は、第１磁歪増強層２２と第１薄膜層２３ａの界面、及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４と磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の界面から離れた歪みの影響の少ないところで測定する。
【００８９】
図３のように第１磁歪増強層２２内と前記第１薄膜層２３ａ内との少なくとも一部の結晶及び、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４内と前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５内との少なくとも一部の結晶はエピタキシャルな状態で結晶成長し、その結果、前記第１薄膜層２３ａ及び磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の結晶構造に歪みが生じ、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃの磁歪定数λｓを大きくすることができる。
【００９０】
なお、本発明では、第１薄膜層２３ａと第１磁歪増強層２２の界面付近で、第１薄膜層２３ａを構成する原子と、第１磁歪増強層２２を構成する原子の大部分が、及び、磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の界面付近で、前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５を構成する原子と、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子の大部分が、互いに重なり合う整合状態になっていればよい。例えば、図３に模式的に示すように、一部に、第１薄膜層２３ａを構成する原子と、第１磁歪増強層２２を構成する原子、及び磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５を構成する原子と、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子が、重なり合わない領域があってもよい。また多結晶体を構成するうちの、一部の少数の結晶粒は、非エピタキシャルな非整合状態であってもよい。
【００９１】
また上記のように前記第２薄膜層２３ｃ内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記第２薄膜層２３ｃの保磁力をも大きく出来る。
【００９２】
この結果、より効果的に前記固定磁性層２３の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層２３の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層２３の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層２３の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【００９３】
ところで図１，図４に示すＣＰＰ型磁気検出素子では、ＧＭＲ効果にスピン依存バルク散乱が非常に重要な役割を演じている。本発明ではＧＭＲ効果に寄与する第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５のスピン依存バルク散乱係数（β値）は正の値であることが好ましい。
【００９４】
スピン依存バルク散乱係数（β値）が正の値となる磁性材料には、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，Ｃｏ−Ｚ，ＣｏＦｅ−Ｚ（ただしＺは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙ，Ｎｂから選択される１種または２種以上の元素）、あるいはＮｉ−Ｑ（ただしＱは、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｎから選択される１種または２種以上の元素）を選択できる。
上記した磁性材料は、固定磁性層２３を構成する第１薄膜層２３ａに使用してもよい。
【００９５】
本発明では、より好ましくは前記第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、組成式がＣｏ２ＭｎＹ（ただしＹは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｎのうちから選択された１種または２種以上の元素）からなるホイスラー合金で形成されることである。
【００９６】
前記ホイスラー合金は、スピン依存バルク散乱係数（β値）が正の値であり、しかもホイスラー合金のスピン依存バルク散乱係数（β値）は比較的大きい値（具体的には０．７以上）を有する。ここでスピン依存バルク散乱係数（β値）には、ρ↓／ρ↑＝（１＋β）／（１−β）なる関係式が成り立っており、ρ↓は伝導電子のうちダウンスピンの伝導電子に対する比抵抗値であり、ρ↑は、伝導電子のうちアップスピンの伝導電子に対する比抵抗値である。
【００９７】
前記スピン依存バルク散乱係数（β値）が正の値であると、ρ↓／ρ↑は１よりも大きくなる。すなわちρ↓＞ρ↑なる関係を満たすから、強磁性層内を前記ダウンスピンの伝導電子は流れ難くあるいはシャットアウトされて前記ダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は短くなり（絶縁的な挙動を示す）、一方、アップスピンの伝導電子は流れやすくなり前記アップスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は延び（金属的な挙動を示す）、前記アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長の差は大きくなる。このような作用はスピン偏極性と呼ばれ、β値が高いホイスラー合金は、このスピン偏極性が強く働き、前記平均自由行程及びスピン拡散長の差をよりいっそう大きくすることが可能に成る。
【００９８】
単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は、アップスピン及びダウンスピンの伝導電子の各平均自由行程及びスピン拡散長の差に対して正の相関を示すため、前記スピン依存バルク散乱係数（β値）を大きくしたことによりアップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長の差の拡大によって単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）を増大でき、高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが出来る。
【００９９】
また、本発明では、前記第２薄膜層２３ｃを構成する各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面でのスピン依存散乱係数（スピン依存界面散乱係数（γ値））は正の値であることが必要である。
【０１００】
また前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の結晶構造に歪みを生じさせる磁歪増強効果が適切に発揮されるように、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５よりも格子定数が大きい非磁性金属材料であることが必要である。
【０１０１】
具体的には、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ、Ｉｒ，あるいはＲｈのうち１種または２種以上の材質が選択されることが好ましい。
【０１０２】
なお非磁性金属材料としてはアモルファスになるものは好ましくない。例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ等はアモルファス合金になりやすいが、これらの非磁性金属材料で前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を形成すると第２磁歪増強層の比抵抗が大きくなり好ましくない。
【０１０３】
また前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４にＡｕを選択した場合、Ａｕは前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との間で拡散しやすいため均一に固溶し、図１や図４に示すような積層構造になりにくく、ＧＭＲ効果の観点からは好ましくないと考えられる。
【０１０４】
前記第２薄膜層２３ｃを構成する各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面でのスピン依存散乱係数（スピン依存界面散乱係数（γ値））が正の値であると、アップスピンの伝導電子は拡散散乱されることなく、前記界面を通り抜けることができ、前記アップスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は延びるとともに、ダウンスピンの伝導電子は、前記界面でシャットアウトされやすく、前記ダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は短くなり、前記アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長の差をより適切に大きくできる。
【０１０５】
上記した原理を模式図的に示した図５に示すように（なお図５では、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の磁化は全て図示右方向を向いている）、前記第２薄膜層２３ｃ内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４と磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との界面でダウンスピンの伝導電子は、拡散されやくなる。
【０１０６】
このため前記第２薄膜層２３ｃ内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入した効果は、前記第２薄膜層２３ｃの磁歪増強効果及び保磁力増強効果のみならず、前記アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程差をより適切に大きくできる効果も生み出しＧＭＲ特性の向上をよりいっそう図ることが可能になる。
【０１０７】
図４や図５を見てわかるように、前記第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は全て同じ方向に磁化固定されると共に、第１薄膜層２３ａの磁化に対しては反平行に向けられている。
【０１０８】
前記第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃとの間にはＲｕ等で形成された非磁性中間層２３ｂを介したＲＫＫＹ相互作用による反平行結合が作用するが、前記第２薄膜層２３ｃの内部では、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の間に強磁性結合が作用して、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５が全て同じ方向に磁化固定されることが必要である。
【０１０９】
このような各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の相互間に強い強磁性結合を生じさせるには、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の膜厚を適切に制御することが重要である。
【０１１０】
前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の膜厚が厚くなると、前記各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５間に作用する強磁性結合が弱まったり、あるいは反平行結合が作用し、磁化が互いに反平行になる等の問題が生じるため、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４はできる限り薄い膜厚で形成して、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の相互間に強い強磁性結合を生じさせる。
【０１１１】
具体的には前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は１Å〜５Åの範囲内であることが好ましい。前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４をこの範囲内の膜厚で形成することで、ＲＫＫＹ相互作用における強磁性結合を各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５間に適切に生じさせることができる。また前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を薄い膜厚にすることで、図６に示すように（図６では、磁性層２３ｃ１と２３ｃ３、及び第２磁歪増強層２３ｃ２を図示）、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４にピンホール３３が生じると、このピンホール３３を介して前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５が直接接することで、直接的な交換相互作用が生じやすい。
【０１１２】
また図７のように（図７では、磁性層２３ｃ１と２３ｃ３、及び第２磁歪増強層２３ｃ２を図示）、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面にうねりが生じていると、トポロジカルカップリング（Topological coupling）と呼ばれる静磁相互作用が生じて、図７のように、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５が互いに平行に磁化されるように作用する。特に図６のように、第２磁歪増強層２３ｃ２にピンホール３３が形成されているとその上に形成された磁性層２３ｃ３の表面にうねりが生じやすくなり、前記磁性層２３ｃ３の上に第２磁歪増強層２３ｃ４を介して形成された磁性層２３ｃ５との間にトポロジカルカップリングが生じやすい。
【０１１３】
また第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の膜厚の下限値を１Åとしたのは、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子の直径がほぼ１Åのためである。
【０１１４】
一方、後述する第１磁歪増強層２２は、第１薄膜層２３ａの磁歪定数λｓを適切に大きくできる範囲内の膜厚が選択され、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４のように極端に薄い膜厚で形成する必要はない。このため前記第１磁歪増強層２２は前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４よりも厚い膜厚で形成され、逆にいえば、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は前記第１磁歪増強層２２よりも薄い膜厚で形成される。
【０１１５】
また、図１，図４では、２層の前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を前記第２薄膜層２３ｃ内に挿入しているが、前記第２磁歪増強層は１層のみ挿入してもよい。また磁性層を図１や図４の３層よりも、もっと増やしてもよいが、あまり磁性層の層数が多くなると、各磁性層に対する磁化固定力は弱まるため、図１や図４のように前記磁性層は３層程度であることが好ましい。
【０１１６】
次に第１磁歪増強層２２の材質について説明する。前記第１磁歪増強層２２として必要な条件は、第１薄膜層２３ａよりも大きい格子定数を有する非磁性金属材料である点である。上記した第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に直接関与する層であるため、上記したように様々な条件が課せられ、材質の選択の余地は狭い。しかし、前記第１磁歪増強層２２は単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に直接、寄与しない層なので、例えば前記第１磁歪増強層２２と第１薄膜層２３ａとの界面でのスピン依存界面散乱係数（γ値）が負の値になっても、単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に直接的な影響は少ない。このため前記第１磁歪増強層２２として選択できる材質の選択の余地は前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の場合に比べて広い。
【０１１７】
例えば前記第１磁歪増強層２２には、Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，ＩｒあるいはＲｈ等や、あるいはスピン依存界面散乱係数（γ値）が負の値になるＲｕ，Ｒｅ，Ｍｏ，Ｗなどを選択してもよい。
【０１１８】
また前記第１磁歪増強層２２は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されていてもよい。Ｘ−Ｍｎ合金は比抵抗が高いので第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４としての材質には不向きである。
第１磁歪増強層２２の膜厚は、５Å以上５０Å以下程度である。
【０１１９】
Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）からなる第１磁歪増強層２２の膜厚がこの範囲内であると、第１磁歪増強層２２の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。なお、第１磁歪増強層２２の膜厚が、５０Åより大きくなると、２５０℃以上の熱が加わったときに、第１磁歪増強層２２の結晶構造がＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態するので好ましくない。ただし、第１磁歪増強層２２の膜厚が、５０Åより大きくても、２５０℃以上の熱が加わらなければ、第１磁歪増強層２２の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。
【０１２０】
また第１磁歪増強層２２が前記Ｘ―Ｍｎ合金から成るとき、前記Ｘ−Ｍｎ合金中のＸ元素の含有量は４５原子％以上９９原子％以下であることが好ましい。Ｘ元素の含有量がこの範囲内であると、前記第１薄膜層２３ａの磁歪が大きな値をとりつつ安定化する。
【０１２１】
また第１磁歪増強層２２及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は、前記第１薄膜層２３ａ側の界面付近あるいは全領域において、及び前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【０１２２】
一方、前記第１薄膜層２３ａは、前記第１磁歪増強層２２側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面付近あるいは全領域において面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【０１２３】
上記のような結晶配向を有することで、第１薄膜層２３ａを構成する原子と第１磁歪増強層２２を構成する原子、及び磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５を構成する原子と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子が互いに重なりあいやすくなり、磁歪増強層２２，２３ｃ２，２３ｃ４内の結晶と固定磁性層２３を構成する磁性層内の結晶はエピタキシャルな状態で成長しやすい。
【０１２４】
また本発明では、前記第１薄膜層２２ａは、前記第１磁歪増強層２２側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであってもよい。
【０１２５】
かかる場合、磁歪増強層２２，２３ｃ２，２３ｃ４は、前記第１薄膜層２３ａ側の界面付近あるいは全領域において、及び前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【０１２６】
ｂｃｃ構造を有する結晶の{１１０}面として表される等価な結晶面の原子配列とｆｃｃ構造を有する結晶の{１１１}面として表される等価な結晶面の原子配列は類似しており、ｂｃｃ構造を有する結晶とｆｃｃ構造を有する結晶を、各々の原子が重なり合った整合状態、いわゆるヘテロエピタキシャルな状態にすることができる。
【０１２７】
なお図１，図４に示す実施形態では、第２薄膜層２３ｃが、複数の磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４とで構成されていたが、第１薄膜層２３ａも、第２薄膜層２３ｃと同様に、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層とで構成されていてもよい。
【０１２８】
また固定磁性層２３を構成する、非磁性中間層を介して形成された磁性層が３層以上あってもよいが、かかる場合でも、少なくとも非磁性材料層２４に最も近い位置に形成された磁性層（本発明では「第２薄膜層」と称している）が、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で構成されていることが好ましい。
【０１２９】
なお固定磁性層２３を構成する、非磁性中間層を介して形成された磁性層のうち、少なくとも１つの薄膜層が、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層とで構成されていればよい。すなわち最も非磁性材料層２４から離れた第１薄膜層２３ａのみが、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層とで構成されていてもよい。
【０１３０】
以上のように、図１，図４のＣＰＰ型磁気検出素子では、固定磁性層２３を構成する複数の薄膜層のうち、ＧＭＲ効果に直接寄与しない第１薄膜層２３ａに第１磁歪増強層２２を接合させ、前記第１薄膜層２３ａの磁歪定数を外部から増強させるとともに、ＧＭＲ効果に寄与する前記第２薄膜層２３ｃの内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで前記第２薄膜層２３ｃの磁歪定数を内部から増強させ、これによってＧＭＲ効果を良好に維持しながら前記固定磁性層２３全体の磁歪定数を大きくでき、また保磁力をも増強でき、前記固定磁性層２３を適切に磁化固定できるものである。
【０１３１】
図８は図１に示すＣＰＰ型磁気検出素子の多層体Ｔ１の構造とは異なる多層体Ｔ２の構造を示す模式図である。図８はフリー磁性層２５を中心にその上下に非磁性材料層２４，３２が形成され、さらに前記非磁性材料層２４の下に第１薄膜層２３ａ，非磁性中間層２３ｂ及び第２薄膜層２３ｃの人工フェリ構造からなる固定磁性層２３が、前記非磁性材料層３２の上に、第２薄膜層３４ｃ，非磁性中間層３４ｂ及び第１薄膜層３４ａの人工フェリ構造からなる固定磁性層３４が形成され、さらに前記固定磁性層２３，３４の上下に第１磁歪増強層２２，３５が形成され、下側に形成された第１磁歪増強層２２の下面にはシードレイヤ２１が形成され、上側に形成された第１磁歪増強層３５の上面には保護層２６が形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造である。
【０１３２】
図８に示すように、前記第２薄膜層２３ｃは、複数の磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との積層構造で構成されている。また第２薄膜層３４ｃは、複数の磁性層３４ｃ１，３４ｃ３，３４ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層３４ｃ２，３４ｃ４との積層構造で構成されている。
【０１３３】
図９は、図１に示すＣＰＰ型磁気検出素子の多層体Ｔ１の構造とは異なる多層体Ｔ３の構造を示す模式図である。図９はシードレイヤ２１上に、フリー磁性層２５、非磁性材料層２４、固定磁性層２３（下から第２薄膜層２３ｃ、非磁性中間層２３ｂ、及び第１薄膜層２３ａの積層順で形成された人工フェリ構造）、第１磁歪増強層２２、及び保護層２６の順に積層された多層体Ｔ３の構造である。図９に示す多層体Ｔ３は、図１の多層体Ｔ１とは逆積層であり、すなわちフリー磁性層２５が固定磁性層２３よりも下側にある積層タイプである。
【０１３４】
図９の磁気検出素子でも、第２薄膜層２３ｃは、複数の磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との積層構造で構成されている。
【０１３５】
図８及び図９の磁気検出素子はいずれもＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型であるから前記多層体Ｔ２，Ｔ３の上下には、電極を兼ね備えたシールド層２０，３０が形成される（図１を参照）。
なお図８、図９では、第１磁歪増強層及び第２磁歪増強層の部分を斜線で示してある。
【０１３６】
図８及び図９の多層体Ｔ２，Ｔ３でも、固定磁性層２３（３４）を構成する第１薄膜層２３ａ（３４ａ）を第１磁歪増強層２２（３５）と接して設けることで、前記第１薄膜層２３ａ（３４ａ）の磁歪定数を増強するのみならず、第２薄膜層２３ｃ（３４ｃ）の内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４（３４ｃ２，３４ｃ４）を挿入することで前記第２薄膜層２３ｃの磁歪定数をも増強でき、これによって前記固定磁性層２３（３４）の磁歪定数を全体的に大きく出来できる構造となっている。
【０１３７】
また上記のように前記第２薄膜層２３ｃ（３４ｃ）内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４（３４ｃ２，３４ｃ４）を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記第２薄膜層２３ｃ（３４ｃ）の保磁力をも大きく出来る。
【０１３８】
この結果、より効果的に前記固定磁性層２３（３４）の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層２３（３４）の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層２３の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層２３の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【０１３９】
なお第１磁歪増強層や第２磁歪増強層、及び固定磁性層の材質、さらには結晶配向性等は図１で説明した通りであるのでそちらを参照されたい。
【０１４０】
図１０は、図１に示すＣＰＰ型磁気検出素子の多層体Ｔ１の構造とは異なる多層体Ｔ４の構造（第４実施形態の構造）を示す模式図である。
【０１４１】
まず図１１及び図１２の多層体Ｔ５，Ｔ６の構造から説明する。図１１の多層体Ｔ５の構造、及び図１２の多層体Ｔ６の構造は、いずれも比較例である。
【０１４２】
図１１の多層体Ｔ５の構造では、下からシードレイヤ２１、第１反強磁性層５０、固定磁性層５１、非磁性材料層５２、フリー磁性層５３、Ｃｕで形成された非磁性材料層５４、固定磁性層５５、第２反強磁性層５６、固定磁性層５７、非磁性材料層５８、フリー磁性層５９、非磁性材料層６０、固定磁性層６１、第３反強磁性層６２、及び保護層２６の順に積層されている。４つある固定磁性層はいずれも人工フェリ構造である。
【０１４３】
図１１の多層体Ｔ５の構造では、最も下に形成された第１反強磁性層５０から多層体Ｔ５のほぼ中間に形成された第２反強磁性層５６までの積層構造が第１のデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造（Ｄｕａｌ １）となっており、前記第２反強磁性層５６から最も上に形成された第３反強磁性層６２までの積層構造が第２のデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造（Ｄｕａｌ ２）となっている。
【０１４４】
つまり図１１の多層体Ｔ５は、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の２階建て構造となっている。
【０１４５】
スピン依存バルク散乱効果を主として利用するＣＰＰ型磁気検出素子においては、図１１に示した多層体Ｔ５の構造であってもＧＭＲ効果を得られるが、しかし図１１の構造では、非常に膜厚が厚く比抵抗が高い反強磁性層５０，５６，６２が３層も存在することから、発熱源となる前記反強磁性層５０，５６，６２からのジュール熱によって格子振動やエレクトロマイグレーションが生じ、これによってＧＭＲ効果や再生出力を適切に向上させることができない。
【０１４６】
一方、図１２に示す多層体Ｔ６の構造は、図１１に示す反強磁性層５０，５６，６２の部分を磁歪増強層６３，６４，６５に置き換えた構造となっている。前記磁歪増強層６３，６４，６５は例えばＰｔＭｎ合金等である。図１２に示す多層体Ｔ６の構造では、固定磁性層５１，５５，５７，６１を構成する磁性層のうち、Ｃｕで形成された非磁性材料層５２，５４，５８，６０から最も離れた第１薄膜層５１ａ，５５ａ，５７ａ，６１ａに磁歪増強層６３，６４，６５を接して設け、逆磁歪効果を利用して前記固定磁性層２３の一軸異方性を大きくし、自らの一軸異方性により前記固定磁性層２３の磁化を固定するものである。
【０１４７】
図１１の多層体Ｔ５の構造に比べて図１２の多層体Ｔ６の構造のように、反強磁性層５０，５６，６２を用いず膜厚の薄い磁歪増強層６３，６４，６５に置き換えることで、ＧＭＲ効果や再生出力の向上を図ることが出来る。
【０１４８】
しかし図１２の構造でも、特に多層体Ｔ６のほぼ中間に位置する磁歪増強層６４は、その磁歪増強層６４の上下のデュアルスピンバルブ構造（Ｄｕａｌ １とＤｕａｌ ２）を磁気的に分断するためにある程度、厚い膜厚で形成されなければならない。
【０１４９】
また前記磁歪増強層６３，６４，６５に、ＰｔＭｎ合金等の比抵抗の比較的高い材質を選択した場合には、前記磁歪増強層６３，６４，６５が、やはり発熱源となってしまう。このとき、前記多層体Ｔ６のほぼ中心にある磁歪増強層６４は、上下の電極からかなり離れた位置にあるため放熱効果が低く、前記磁歪増強層６４からのジュール熱により格子振動やエレクトロマイグレーションの発生によるＧＭＲ効果及び再生出力の低下の問題を適切に解消できない。また図１２の構造では、固定磁性層５１，５５，５７，６１を構成する磁性層のうち第１薄膜層５１ａ，５５ａ，５７ａ，６１ａの磁歪定数λｓしか適切に大きくならない。すなわちＣｕで形成された非磁性材料層５２，５４，５８，６０に接する第２薄膜層５１ｃ，５５ｃ，５７ｃ，６１ｃの磁歪定数λｓを適切に増強することは出来ない。よって固定磁性層５１，５５，５７，６１の磁歪定数λｓをもっと大きく出来る構造が望まれる。
【０１５０】
そこで図１０のような形態を提供する。図１０の実施形態の多層体Ｔ４では、多層体Ｔ４の中央には９層からなる固定磁性層を設け、その上下に非磁性材料層、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層、第１磁歪増強層を設けた構成である。
【０１５１】
図１０に示すように、シードレイヤ２１上には第１磁歪増強層６３、固定磁性層５１、非磁性材料層５２、フリー磁性層５３、非磁性材料層５４の順に積層される。ここまでの積層構造は図１２と同じである。
【０１５２】
図１２では、前記非磁性材料層５４の上に、第１磁歪増強層６４を介して磁気的に分断された２つの固定磁性層５５，５７が形成されるが、図１０では、前記非磁性材料層６４の上に、多層構造の固定磁性層６６を１つだけ設ける。
【０１５３】
前記固定磁性層６６は、３つの磁性層６６ａ１，６６ａ２，６６ａ３と各磁性層間に介在した第２磁歪増強層６６ｄとの五層構造で第１薄膜層６６ａが構成される。前記第２磁歪増強層６６ｄは非常に薄い膜厚で、各磁性層間を磁気的に分断せず前記磁性層間に強磁性結合が作用する。この結果、各磁性層６６ａ１，６６ａ２，６６ａ３はすべて同じ方向に磁化固定される。
【０１５４】
前記第１薄膜層６６ａの上下にはＲｕ等の非磁性中間層６６ｂ，６６ｂを介して第２薄膜層６６ｃ１，６６ｃ２が形成される。図１０の実施形態では、全部で９層の積層構造による固定磁性層６６が形成される。
【０１５５】
図１０に示す非磁性材料層５８上の膜構成は、図１２と同じように、フリー磁性層５９、非磁性材料層６０、固定磁性層６１、第１磁歪増強層６５及び保護層２６の順に積層されている。
【０１５６】
図１２では多層体Ｔ６のほぼ中間に、磁気的に分断された２つの固定磁性層５５，５７が存在していたが、図１０では、前記固定磁性層５５，５７を多層体Ｔ４のほぼ中間で１つの固定磁性層６６として構成したものである。図１０のように前記固定磁性層６６を構成する第１薄膜層６６ａを、３つの磁性層に分断し、その間に非常に薄い膜厚の第２磁歪増強層６６ｄを介在させることで、前記第１薄膜層６６ａの磁歪定数を大きく出来るとともに、図１２の場合のように、磁気的分断のため比較的厚い膜厚で形成された磁歪増強層６４の形成が必要ない。
【０１５７】
また各第２薄膜層５１ｃ，６６ｃ１，６６ｃ２，６１ｃを、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で構成することが好ましい。
【０１５８】
図１０の構成では図１２に比べて、さらに発熱源となる層を無くし、ジュール熱の発生による格子振動やエレクトロマイグレーションによるＧＭＲ効果の低下を抑制できると共に、前記固定磁性層６６をより適切に磁化固定でき、ＧＭＲ効果及び再生出力の向上と安定化を図ることが可能である。
【０１５９】
なお本発明の実施形態は全てＣＰＰ型の磁気検出素子であったが、ＣＩＰ型の磁気検出素子にも適用可能である。本発明では、特に第２薄膜層と非磁性材料層との界面構造は従来と同様の状態を保っているので、スピン依存界面散乱効果が抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上に最も重要なＣＩＰ型磁気検出素子に本発明を適用しても、さほど抵抗変化率を低下させることなく、前記固定磁性層を強固に磁化固定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の第１実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図２】図１に示された磁気検出素子の平面図、
【図３】磁歪増強層と固定磁性層が整合しつつ、歪みが生じている状態を示す模式図、
【図４】図１の部分模式図、
【図５】アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子との平均自由行程を説明するための説明図、
【図６】固定磁性層の第２薄膜層を構成する磁性層と第２磁歪増強層との積層状態を説明するための部分拡大断面図、
【図７】固定磁性層の第２薄膜層を構成する磁性層と第２磁歪増強層との積層状態を説明するための部分拡大断面図、
【図８】本発明の第２実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図９】本発明の第３実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１０】本発明の第４実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１１】図１０に対する比較例の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１２】図１０に対する比較例の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１３】従来のＣＰＰ型磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【符号の説明】
【０１６１】
２０ 下部シールド層
２１ シードレイヤ
２２、３５、６３、６５ 第１磁歪増強層
２３、３４、５１、６１、６６ 固定磁性層
２３ａ、３４ａ、５１ａ、６１ａ、６６ａ 第１薄膜層
２３ｂ、３４ｂ、５１ｂ、６１ｂ、６６ｂ 非磁性中間層
２３ｃ、３４ｃ、５１ｃ、６１ｃ、６６ｃ 第２薄膜層
２３ｃ１、２３ｃ３、２３ｃ５ 磁性層
２３ｃ２、２３ｃ４ 第２磁歪増強層
２４、３２、５２、５４、５８、６０ 非磁性材料層
２５、５３、５９ フリー磁性層
２６ 保護層
３０ 上部シールド層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化を強固に固定できる磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリー磁性層、非磁性材料層、及び固定磁性層が積層された多層体を有して成る磁気検出素子には、前記多層体に対する電流方向の違いにより、ＣＩＰ（current in the plane）型と、ＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の２種類が存在する。
【０００３】
ＣＩＰ型磁気検出素子では、前記多層体に対して膜面と平行な方向に電流が流され、一方、ＣＰＰ型磁気検出素子では、前記多層体の各層の膜面に対し垂直方向に電流がながされる。
【０００４】
ＣＰＰ型磁気検出素子は、ＣＩＰ型磁気検出素子に比べて素子サイズの狭小化によって再生出力を大きく出来るといった利点があると考えられ、現在、主流のＣＩＰ型磁気検出素子に代わってＣＰＰ型磁気検出素子が今後の更なる高記録密度化に対応できる構造と期待されている。
【０００５】
下記特許文献１は、ＣＰＰ型磁気検出素子に関する発明であり、特にこの文献には、フリー磁性層あるいは固定磁性層を、複数の薄膜１１と非磁性層２とを交互に積層した構造にすることで、伝導電子のスピン依存性散乱を高めることができ感度を向上させることができるとしている。
【０００６】
また下記の特許文献２は、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化を固定する方式を示す公知文献である。
【特許文献１】特開２００２−１５０５１２号公報
【特許文献２】特開平８−７２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の磁気検出素子では膜厚の非常に厚い反強磁性層の存在のために例えばＧＭＲ効果が低下するといった問題があった。ＧＭＲ効果の低下の問題に関しＣＰＰ型磁気検出素子を用いて以下に説明する。
【０００８】
図１３は従来のＣＰＰ型磁気検出素子の構造を模式化したもので、具体的には、フリー磁性層１の上下に非磁性材料層２，２を介して固定磁性層３，３、及び反強磁性層４，４が設けられた多層体を有し、その多層体の上下に電極５，６が設けられている。
【０００９】
図１３に示す構造では、前記固定磁性層３，３は２層の磁性層３ａ、３ｃの間に非磁性中間層３ｂが介在した３層の積層構造である。前記磁性層３ａ，３ｃの磁化は互いに反平行であり、このような積層構造を人工フェリ構造と呼んでいる。
【００１０】
例えば、フリー磁性層１はＮｉＦｅ系合金で、非磁性材料層２はＣｕで、固定磁性層３を構成する磁性層３ａ，３ｃはＣｏＦｅ系合金で、非磁性中間層３ｂはＲｕで、反強磁性層４はＰｔＭｎ合金で形成される。
【００１１】
図１３の構造では、反強磁性層４，４の比抵抗が高く、具体的には２００μΩ・ｃｍ２程度（あるいはそれ以上）の比抵抗を持つため、電極５，６間に電流を流したときに、前記反強磁性層４，４が発熱源となり、ジュール熱を生じる。そのジュール熱の発生に伴い、隣接する固定磁性層３、非磁性材料層２、フリー磁性層１における伝導電子の格子振動によるフォノン散乱やエレクトロマイグレーションが激しくなる。
【００１２】
ところでＣＰＰ型磁気検出素子の単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）は、スピン依存バルク散乱効果と密接な関係があると考えられている。抵抗変化（ΔＲ）に寄与する層は、図１３の構造では、フリー磁性層１と固定磁性層３のうち非磁性材料層２と接する磁性層３ｃであるから、特に磁性層３ｃのスピン依存バルク散乱係数（β値）を正の値にして、アップスピンの伝導電子を前記磁性層３ｃ内で流れやすくし、一方、ダウンスピンの伝導電子を前記磁性層３ｃ内で散乱されやくし、前記アップスピンの伝導電子のスピン拡散長と、ダウンスピンの伝導電子のスピン拡散長との差を大きくすることにより、前記単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）の増大を図ることが必要である。
【００１３】
しかし、上記した伝導電子の格子振動によるフォノン散乱は、伝導電子のスピンに依存しない散乱を生じさせることになり、その結果、ＣＰＰ型磁気検出素子において前記単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に代表されるＧＭＲ効果を適切に向上させることが出来ないことがわかった。
【００１４】
また、図１３に示す構造では、膜厚の厚い反強磁性層４，４の存在により電極５，６間のギャップ長が広くなり、記録媒体との高記録密度化に適切に対応できない構造となっていた。
【００１５】
このような問題点は、反強磁性層を基本膜構成としている上記特許文献１においても同様に起こる問題である。
【００１６】
このためＧＭＲ効果の向上を適切に図るには、前記反強磁性層４，４を多層体の層構造から無くせばよいが、かかる場合、前記反強磁性層４が無くても前記固定磁性層の磁化を適切に固定できる構造が必要になる。
【００１７】
そこで上記した特許文献２を参照すると、この公知文献には、反強磁性層を無くし、固定磁性層の磁化を固定磁性層自体の一軸異方性で固定する方式について開示されている。
【００１８】
しかし特許文献２では、タンタルからなるバッファ層６２を下地として、その上にピン止め強磁性層７０（固定磁性層）を積層しているが、タンタルはアモルファスになりやすいため比抵抗が高い。このため特許文献２の構造をＣＰＰ型磁気検出素子とした場合に、前記バッファ層６２が、従来の反強磁性層と同様の発熱源になり伝導電子のスピンに依存しない散乱が生じることによりＧＭＲ効果を適切に向上させることができないと予測されること、及び、この特許文献２では、そもそも、タンタルからなるバッファ層６２を用いると、どのような原理によって前記ピン止め強磁性層７０の磁化を強固に固定できるのか、明確な開示がない。
【００１９】
また、特許文献２では、バッファ層６２から距離的に離れた強磁性フィルム７４を「自動ピン止め」する工夫はなされておらず、特許文献２の構成では、強磁性フィルム７２と７４とが互いに反平行の磁化を保ちながら外部磁界に対し変動しやすい構成となっている。
【００２０】
また特許文献２において、前記強磁性フィルム７４の固定磁化を強めるために、前記強磁性フィルム７４と銅スペーサ層６３との間の界面構造を、現行から変更することは、ＧＭＲ効果の低下を余儀なくされるため、出来る限り避けたい。
【００２１】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、固定磁性層を構成する複数の薄膜層の磁歪を全体的に増強でき、前記固定磁性層を強固に固定できる磁気検出素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、
固定磁性層と、非磁性材料層と、フリー磁性層とが積層されている多層体を有して成る磁気検出素子において、
前記固定磁性層は、複数の磁性を有する薄膜層が非磁性中間層を介して積層されたものであり、
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成されている第１薄膜層の、前記非磁性材料層側と反対側の面には、非磁性金属製の第１磁歪増強層が前記第１薄膜層に接して設けられ、
少なくとも、前記複数の薄膜層のうち１つの薄膜層は、複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性金属製の第２磁歪増強層との積層構造で構成され、
前記複数の磁性層は全て同じ方向で且つ、前記非磁性中間層を介して隣接する薄膜層と反平行に磁化されており、
前記第１磁歪増強層内と前記第１薄膜層内との少なくとも一部の結晶、及び第２磁歪増強層内と前記磁性層内との少なくとも一部の結晶はエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されていることを特徴とするものである。
【００２３】
上記発明は、ＣＩＰ（current in the plane）型、ＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型のどちらの磁気検出素子にも適用可能である。
【００２４】
本発明は、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化が固定される、いわゆる自己固定式の磁気検出素子である。
【００２５】
強磁性体膜の磁気異方性磁界を決める要素には、結晶磁気異方性、誘導磁気異方性、及び磁気弾性効果がある。本発明では、このうち固定磁性層の磁化を固定する一軸異方性を決める磁気弾性効果に着目してなされたものである。
【００２６】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層にかかる応力と固定磁性層の磁歪定数λｓによって規定される。
【００２７】
本発明では、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されているので、応力の対称性がくずれて、前記固定磁性層には、素子高さ方向（ハイト方向；前記対向面に対する法線方向）に引張り応力が働く。本発明では、固定磁性層の磁歪定数λｓを大きくすることによって磁気弾性エネルギーを大きくし、これによって、固定磁性層の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層の磁化は一定の方向に強固に固定され、磁気検出素子の出力が大きくなりかつ出力の安定性や対称性も向上する。
【００２８】
本発明では、前記固定磁性層は、複数の磁性層を有する薄膜層が非磁性中間層を介して積層された人工フェリ構造である。ここで「薄膜層」は、磁性層の単体構造であってもよいし、複数の磁性層が直接、あるいは間接的に積層された構造であってもよい。
【００２９】
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成された第１薄膜層の、前記非磁性材料層側と反対側の面に、非磁性金属製の第１磁歪増強層を前記第１薄膜層に接して設ける。前記第１薄膜層と前記第１磁歪増強層とは、エピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態で接合され、これによって、前記第１薄膜層の結晶構造に歪みを生じさせて前記第１薄膜層の磁歪定数λｓを大きくさせている。これにより前記第１薄膜層の磁歪定数λｓを大きく出来る。
【００３０】
本発明では、前記複数の薄膜層のうち１つの薄膜層は、複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性金属製の第２磁歪増強層との積層構造で構成されている。
【００３１】
前記磁性層と前記第２磁歪増強層とは、エピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態で接合され、これによって、各磁性層の結晶構造に歪みを生じさせて前記薄膜層全体の磁歪定数λｓを大きくさせている。
【００３２】
このように本発明では、第１磁歪増強層を用いて外側から第１薄膜層の磁歪定数を大きくするとともに、前記固定磁性層を構成する少なくとも一つの薄膜層の内部に、第２磁歪増強層を設けることで、前記薄膜層の内部から磁歪定数を大きくすることができ、前記固定磁性層全体の磁歪定数を適切に増強することが可能になる。特に本発明では、前記第２磁歪増強層を、前記薄膜層の内部に挿入しているため、前記非磁性材料層と固定磁性層との界面構造は従来のままであり、ＧＭＲ効果の低下を抑制しながら、適切に前記固定磁性層を強固に磁化固定することが可能になる。
【００３３】
また上記のように前記薄膜層内に第２磁歪増強層を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記薄膜層の保磁力をも大きく出来る。
【００３４】
この結果、より効果的に前記固定磁性層の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【００３５】
また本発明では、前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層に最も近い位置に形成されている第２薄膜層が、前記複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で形成されていることが好ましい。
【００３６】
前記複数の薄膜層のうち前記第２薄膜層は、前記第１磁歪増強層から最も離れた位置にある。このため前記第２薄膜層に対する前記第１磁歪増強層の磁歪増強効果は非常に弱く、前記第２薄膜層自体を適切に磁化固定するためには、前記第２薄膜層の内部に第２磁歪増強層を挿入することが好ましい。
【００３７】
またＣＰＰ型の磁気検出素子において、第２薄膜層を複数の磁性層に分断し各磁性層間に第２磁歪増強層を挿入した構成とすることで、アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子とのスピン拡散長の差を大きくでき、単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）をより効果的に向上させることが出来る。
【００３８】
本発明では、前記多層体の各層の膜面と垂直方向に電流が流されることが好ましい。すなわち本発明における磁気検出素子はＣＰＰ型であることが好ましい。
【００３９】
ＣＩＰ型に比べてＣＰＰ型の方が、薄膜層を複数の磁性層に分断し各磁性層間に第２磁歪増強層を挿入しても、ＧＭＲ特性の劣化を小さく出来る。
【００４０】
また、前記第２磁歪増強層と前記磁性層との界面のスピン依存界面散乱係数（γ値）は正の値であることが、ＧＭＲ効果の低下を抑制できて好ましい。
【００４１】
かかる場合、前記第２磁歪増強層は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｒ，あるいはＲｈのうち１種または２種以上の材質が選択されることが好ましい。
【００４２】
またＣＰＰ型磁気検出素子において、第２薄膜層を構成する磁性層は、正のスピン依存バルク散乱係数（β値）を有する磁性材料で形成されることが好ましい。
【００４３】
具体的には、前記磁性層は、組成式がＣｏ２ＭｎＹ（ただしＹは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｎのうちから選択された１種または２種以上の元素）からなるホイスラー合金で形成されるか、あるいはＣｏ，ＣｏＦｅ，Ｃｏ−Ｚ，ＣｏＦｅ−Ｚ（ただしＺは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙ，Ｎｂから選択される１種または２種以上の元素）、あるいはＮｉ−Ｑ（ただしＱは、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｎから選択される１種または２種以上の元素）からなる磁性材料で形成されることが好ましい。
【００４４】
また本発明では、前記第２磁歪増強層は、１Å〜５Åの範囲内の膜厚で形成されることが好ましい。前記第２磁歪増強層は、非常に薄い膜厚で形成される必要がある。それは前記薄膜層を構成する磁性層間を強磁性結合して全ての磁性層を同じ方向に磁化固定するためである。
【００４５】
なお本発明では、前記第１磁歪増強層は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されることが好ましい。
【００４６】
また本発明では、前記第１磁歪増強層は、前記第１薄膜層側の界面付近あるいは全領域において、及び前記第２磁歪増強層は、前記磁性層との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００４７】
また本発明では、前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００４８】
上記のように、本発明における前記第１磁歪増強層及び第２磁歪増強層は、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している形態を一形態として提供することが出来る。
【００４９】
従って、前記第１薄膜層及び／または磁性層が、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであると、前記第１薄膜層及び／または磁性層を構成する原子と前記磁歪増強層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【００５０】
また本発明では、前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向している構成であってもよい。
【００５１】
前記第１薄膜層及び／または磁性層が、ｂｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであっても、前記第１薄膜層及び／または磁性層を構成する原子と前記磁歪増強層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明では、固定磁性層を構成する第１薄膜層を第１磁歪増強層と接して設けることで、前記第１薄膜層の磁歪定数を増強するのみならず、固定磁性層を構成する薄膜層のうち、少なくとも一つの薄膜層の内部に第２磁歪増強層を挿入することで前記薄膜層の磁歪定数を内部から増強でき、これによって前記固定磁性層の磁歪定数を全体的に大きく出来る構造となっている。
【００５３】
また上記のように前記薄膜層内に第２磁歪増強層を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記薄膜層の保磁力をも大きく出来る。
【００５４】
この結果、より効果的に前記固定磁性層の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【００５５】
特に本発明では、ＣＰＰ型磁気検出素子で、且つ固定磁性層を構成する複数の薄膜層のうち非磁性材料層に最も近い第２薄膜層の内部に第２磁歪増強層を挿入することが、前記固定磁性層全体の磁化固定力を適切に強めることができ、しかも良好なＧＭＲ特性を維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
図１は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、図４は図１に示す磁気検出素子の部分模式図である。
【００５７】
図１、図４に示される磁気検出素子では、磁性材料製の下部シールド層２０上に多層体Ｔ１が形成されている。
【００５８】
図１、図４に示す実施形態では、多層体Ｔ１は、下からシードレイヤ２１、第１磁歪増強層２２、固定磁性層２３、非磁性材料層２４、フリー磁性層２５及び保護層２６の順に積層されたものである。
【００５９】
前記シードレイヤ２１は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒ、Ｔａなどで形成されている。シードレイヤ２１は、例えば（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2）60at%Ｃｒ40at%の膜厚３５Å〜６０Åで形成される。
【００６０】
シードレイヤ２１があると、非磁性金属製の磁歪増強層２２の{１１１}配向が良好になる。
第１磁歪増強層２２については、後述する。
【００６１】
固定磁性層２３は、第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃがＲｕ等の非磁性中間層２３ｂを介して積層された人工フェリ構造を有している。さらに前記第２薄膜層２３ｃは、３つの磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との５層構造で形成される。前記固定磁性層２３は、固定磁性層２３自体の一軸異方性によって磁化が、ハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。
【００６２】
非磁性材料層２４は、固定磁性層２３とフリー磁性層２５との磁気的な結合を防止する層であり、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成されることが好ましい。特にＣｕによって形成されることが好ましい。非磁性材料層の膜厚は１７Å〜５０Åである。
【００６３】
フリー磁性層２５は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される。図１に示す実施形態では特にフリー磁性層２５がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、フリー磁性層２５と非磁性材料層２４との間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層（図示しない）が形成されていることが好ましい。フリー磁性層２５の膜厚は２０Å〜１００Åである。また、フリー磁性層２５は、複数の薄膜層が非磁性中間層を介して積層された人工フェリ構造であってもよい。
【００６４】
保護層２６はＴａやＲｕなどからなり、多層体Ｔ１の酸化の進行を抑える。保護層２６の膜厚は１０Å〜５０Åである。
【００６５】
図１に示す実施形態では、シードレイヤ層２１から保護層２６までの多層体Ｔ１の両側には絶縁層２７、ハードバイアス層２８及び絶縁層２９が積層されている。ハードバイアス層２８からの縦バイアス磁界によってフリー磁性層２５の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【００６６】
前記絶縁層２７と前記ハードバイアス層２８間にバイアス下地層（図示しない）が形成されていてもよい。前記バイアス下地層は例えばＣｒ、Ｗ、Ｗ−Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金などで形成される。
【００６７】
前記絶縁層２７，２９はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成されたものであり、前記多層体Ｔ１内を各層の界面と垂直方向に流れる電流が、前記多層体Ｔ１のトラック幅方向の両側に分流するのを抑制すべく前記ハードバイアス層２８の上下を絶縁するものである。
【００６８】
なお前記ハードバイアス層２８，２８は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成される。
【００６９】
絶縁層２９及び保護層２６上には、磁性材料からなる上部シールド層３０が形成される。図１，図４に示す磁気検出素子の構造はＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型であり、下部シールド層２０及び上部シールド層３０が電極として機能し、前記多層体Ｔ１を構成する各層の界面に対し垂直方向に電流を流す電流源となっている。
【００７０】
フリー磁性層２５の磁化は、ハードバイアス層２８，２８からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。そして記録媒体からの信号磁界（外部磁界）に対し、フリー磁性層２５の磁化が感度良く変動する。一方、固定磁性層２３の磁化は、ハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。
【００７１】
フリー磁性層２５の磁化方向の変動と、固定磁性層２３の固定磁化方向（特に第２薄膜層２３ｃの固定磁化方向）との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化または電流変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【００７２】
本実施の形態の特徴部分について述べる。
図１に示す第１の実施形態では、固定磁性層２３の磁化を固定する一軸異方性を決める磁気弾性効果を主に利用している。
【００７３】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層２３にかかる応力σと固定磁性層２３の磁歪定数λｓによって規定される。
【００７４】
図２は、図１に示された磁気検出素子を図示上側（図示Ｚ方向と反対方向）からみた平面図である。磁気検出素子の多層体Ｔ１は一対の絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８及び絶縁層２９，２９の間に形成されている。なお、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８は、絶縁層２９，２９の下に設けられているので、図２には図示されていない。多層体Ｔ１と、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８及び絶縁層２９，２９の周囲は、斜線で示される絶縁層３１によって埋められている。
【００７５】
また、多層体Ｔ１、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８、及び絶縁層２９，２９の記録媒体との対向面側の端面Ｆは露出しているか、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などからなる膜厚２０Å〜５０Å程度の薄い保護層で覆われているだけであり、開放端となっている。
【００７６】
従って、もともと２次元的に等方的であった下部シールド層２０及び上部シールド層３０からの応力が端面Ｆで開放された結果、対称性がくずれて、多層体Ｔ１には、ハイト方向（図示Ｙ方向）に平行な方向に、引っ張り応力が加えられている。また、絶縁層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８、及び絶縁層２９，２９の積層膜が圧縮性の内部応力を有している場合には、絶縁層などが面内方向に延びようとするため、多層体Ｔ１には、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に平行な方向及び反平行な方向に圧縮応力を加えられている。
【００７７】
すなわち、記録媒体との対向面側の端面Ｆが開放されている固定磁性層２３には、ハイト方向（図示Ｙ方向）の引張り応力とトラック幅方向（図示Ｘ方向）の圧縮応力が加えられる。そして、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃは、磁歪定数λｓが正の値である磁性層を有して形成されているので、磁気弾性効果によって、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃの磁化容易軸は磁気検出素子の奥側（ハイト方向；図示Ｙ方向）に平行方向となり、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃの磁化方向がハイト方向と平行方向または反平行方向に固定される。第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃ間には、ＲＫＫＹ相互作用が働き、第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃの磁化は互いに反平行状態で固定される。
【００７８】
本発明の実施形態では、固定磁性層２３の磁歪定数λｓを大きくすることによって磁気弾性エネルギーを大きくし、これによって、固定磁性層２３の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層２３の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層２３の磁化は一定の方向に強固に固定され、磁気検出素子の出力が大きくなりかつ出力の安定性や対称性も向上する。
【００７９】
以下、固定磁性層２３の磁歪定数λｓを大きくできる構造について説明すると、図１，図４に示される磁気検出素子の固定磁性層２３を構成する第１薄膜層２３ａは、固定磁性層２３を構成する磁性層のうちで最も前記非磁性材料層２４から離れた位置に形成されており、前記第１薄膜層２３ａの前記非磁性材料層２４側と反対側の面には非磁性金属製の第１磁歪増強層２２が前記第１薄膜層２３ａに接して設けられている。これによって、第１薄膜層２３ａの結晶構造に歪みを生じさせて第１薄膜層２３ａの磁歪定数λｓを大きくさせている。
【００８０】
またＲｕ等で形成された前記非磁性中間層２３ｂの界面と平行な面内での最近接原子間距離は、第１薄膜層２３ａの界面と平行な面内での最近接原子間距離に比べて若干大きいため（後述するミスマッチ値が約８％）、第１磁歪増強層２３ａほどではないものの磁歪増強効果を発揮し、前記第１薄膜層２３ａは、その上下が第１磁歪増強層２２と非磁性中間層２３ｂとに挟まれたことにより、前記第１薄膜層２３ａの結晶構造を上下から歪ませることができ、前記第１薄膜層２３ａの磁歪定数λｓを適切に大きくできる構造となっている。
【００８１】
第２薄膜層２３ｃは、その下面に非磁性中間層２３ｂが接して形成されていることから、前記第２薄膜層２３ｃの下面付近の結晶構造は、若干歪むが、前記非磁性中間層２３ｂの磁歪増強効果は弱く、前記非磁性中間層２３ｂのみで前記第２薄膜層２３ｃ全体の磁歪定数λｓを適切に大きく出来ない。
【００８２】
一方、前記第２薄膜層２３ｃの上面に接して形成された非磁性材料層２４は、Ｃｕ等で形成されるが、Ｃｕで形成された非磁性材料層２４は、前記第２薄膜層２３ｃと格子定数がほぼ同じ程度であることから、前記第２薄膜層２３ｃの結晶構造を歪ませることはできず、前記第２薄膜層２３ｃの上面側からの磁歪増強効果はほとんどない。
【００８３】
またＣｕで形成された非磁性材料層２４と、第２薄膜層２３ｃとの界面構造で定義されるスピン依存界面散乱係数（γ値）は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子における単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に多少は寄与するため（ＣＩＰ−ＧＭＲのＭＲ特性には大いに寄与する）、非磁性材料層２４と、第２薄膜層２３ｃとの界面構造を現行から変更することはできる限り避けたい。
【００８４】
そこで本発明では、前記第２薄膜層２３ｃの内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入して、前記第２薄膜層２３ｃ全体の磁歪定数λｓを大きくさせる構造を提供する。
【００８５】
すなわち図１及び図４に示すように、前記第２薄膜層２３ｃを、３つの磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との５層の積層構造にし、これによって、第２薄膜層２３ｃを構成する各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の結晶構造に歪みを生じさせて第２薄膜層２３ａ全体の磁歪定数λｓを大きくさせている。
【００８６】
前記第１磁歪増強層２２、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４及び、第１薄膜層２３ａ、磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、すべて面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが結晶性を良好にできて好ましいが、かかる場合、第１磁歪増強層２２の{１１１}面内の最近接原子間距離と、固定磁性層２３の第１薄膜層２３ａの{１１１}面内の最近接原子間距離との差を、第１薄膜層２３ａの{１１１}面内の最近接原子間距離で割った値（以下ミスマッチ値と呼ぶ）、及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の{１１１}面内の最近接原子間距離と、固定磁性層２３の第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の{１１１}面内の最近接原子間距離との差を、前記磁性層の{１１１}面内の最近接原子間距離で割った値（以下ミスマッチ値と呼ぶ）を０．０５以上で０．２０以下にすることが好ましい。
【００８７】
本実施の形態の磁気検出素子では、図３に模式的に示すように、第１磁歪増強層２２を構成する原子と第１薄膜層２３ａの原子、及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子と磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の原子が互いに重なり合いつつも、界面付近で結晶構造に歪みが生じている状態になる。
【００８８】
図３において符号Ｎ１は第１薄膜層２３ａの{１１１}面内の最近接原子間距離を示しており、符号Ｎ２は第１磁歪増強層２２の{１１１}面内の最近接原子間距離を示している。また符号Ｎ３は、磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の{１１１}面内の最近接原子間距離を示しており、符号Ｎ４は第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の{１１１}面内の最近接原子間距離を示している。Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３及びＮ４は、第１磁歪増強層２２と第１薄膜層２３ａの界面、及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４と磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の界面から離れた歪みの影響の少ないところで測定する。
【００８９】
図３のように第１磁歪増強層２２内と前記第１薄膜層２３ａ内との少なくとも一部の結晶及び、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４内と前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５内との少なくとも一部の結晶はエピタキシャルな状態で結晶成長し、その結果、前記第１薄膜層２３ａ及び磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の結晶構造に歪みが生じ、第１薄膜層２３ａ及び第２薄膜層２３ｃの磁歪定数λｓを大きくすることができる。
【００９０】
なお、本発明では、第１薄膜層２３ａと第１磁歪増強層２２の界面付近で、第１薄膜層２３ａを構成する原子と、第１磁歪増強層２２を構成する原子の大部分が、及び、磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の界面付近で、前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５を構成する原子と、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子の大部分が、互いに重なり合う整合状態になっていればよい。例えば、図３に模式的に示すように、一部に、第１薄膜層２３ａを構成する原子と、第１磁歪増強層２２を構成する原子、及び磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５を構成する原子と、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子が、重なり合わない領域があってもよい。また多結晶体を構成するうちの、一部の少数の結晶粒は、非エピタキシャルな非整合状態であってもよい。
【００９１】
また上記のように前記第２薄膜層２３ｃ内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記第２薄膜層２３ｃの保磁力をも大きく出来る。
【００９２】
この結果、より効果的に前記固定磁性層２３の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層２３の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層２３の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層２３の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【００９３】
ところで図１，図４に示すＣＰＰ型磁気検出素子では、ＧＭＲ効果にスピン依存バルク散乱が非常に重要な役割を演じている。本発明ではＧＭＲ効果に寄与する第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５のスピン依存バルク散乱係数（β値）は正の値であることが好ましい。
【００９４】
スピン依存バルク散乱係数（β値）が正の値となる磁性材料には、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，Ｃｏ−Ｚ，ＣｏＦｅ−Ｚ（ただしＺは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙ，Ｎｂから選択される１種または２種以上の元素）、あるいはＮｉ−Ｑ（ただしＱは、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｎから選択される１種または２種以上の元素）を選択できる。
上記した磁性材料は、固定磁性層２３を構成する第１薄膜層２３ａに使用してもよい。
【００９５】
本発明では、より好ましくは前記第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、組成式がＣｏ２ＭｎＹ（ただしＹは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｎのうちから選択された１種または２種以上の元素）からなるホイスラー合金で形成されることである。
【００９６】
前記ホイスラー合金は、スピン依存バルク散乱係数（β値）が正の値であり、しかもホイスラー合金のスピン依存バルク散乱係数（β値）は比較的大きい値（具体的には０．７以上）を有する。ここでスピン依存バルク散乱係数（β値）には、ρ↓／ρ↑＝（１＋β）／（１−β）なる関係式が成り立っており、ρ↓は伝導電子のうちダウンスピンの伝導電子に対する比抵抗値であり、ρ↑は、伝導電子のうちアップスピンの伝導電子に対する比抵抗値である。
【００９７】
前記スピン依存バルク散乱係数（β値）が正の値であると、ρ↓／ρ↑は１よりも大きくなる。すなわちρ↓＞ρ↑なる関係を満たすから、強磁性層内を前記ダウンスピンの伝導電子は流れ難くあるいはシャットアウトされて前記ダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は短くなり（絶縁的な挙動を示す）、一方、アップスピンの伝導電子は流れやすくなり前記アップスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は延び（金属的な挙動を示す）、前記アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長の差は大きくなる。このような作用はスピン偏極性と呼ばれ、β値が高いホイスラー合金は、このスピン偏極性が強く働き、前記平均自由行程及びスピン拡散長の差をよりいっそう大きくすることが可能に成る。
【００９８】
単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は、アップスピン及びダウンスピンの伝導電子の各平均自由行程及びスピン拡散長の差に対して正の相関を示すため、前記スピン依存バルク散乱係数（β値）を大きくしたことによりアップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長の差の拡大によって単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）を増大でき、高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが出来る。
【００９９】
また、本発明では、前記第２薄膜層２３ｃを構成する各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面でのスピン依存散乱係数（スピン依存界面散乱係数（γ値））は正の値であることが必要である。
【０１００】
また前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の結晶構造に歪みを生じさせる磁歪増強効果が適切に発揮されるように、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５よりも格子定数が大きい非磁性金属材料であることが必要である。
【０１０１】
具体的には、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ、Ｉｒ，あるいはＲｈのうち１種または２種以上の材質が選択されることが好ましい。
【０１０２】
なお非磁性金属材料としてはアモルファスになるものは好ましくない。例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ等はアモルファス合金になりやすいが、これらの非磁性金属材料で前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を形成すると第２磁歪増強層の比抵抗が大きくなり好ましくない。
【０１０３】
また前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４にＡｕを選択した場合、Ａｕは前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との間で拡散しやすいため均一に固溶し、図１や図４に示すような積層構造になりにくく、ＧＭＲ効果の観点からは好ましくないと考えられる。
【０１０４】
前記第２薄膜層２３ｃを構成する各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面でのスピン依存散乱係数（スピン依存界面散乱係数（γ値））が正の値であると、アップスピンの伝導電子は拡散散乱されることなく、前記界面を通り抜けることができ、前記アップスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は延びるとともに、ダウンスピンの伝導電子は、前記界面でシャットアウトされやすく、前記ダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長は短くなり、前記アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程及びスピン拡散長の差をより適切に大きくできる。
【０１０５】
上記した原理を模式図的に示した図５に示すように（なお図５では、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の磁化は全て図示右方向を向いている）、前記第２薄膜層２３ｃ内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４と磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との界面でダウンスピンの伝導電子は、拡散されやくなる。
【０１０６】
このため前記第２薄膜層２３ｃ内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入した効果は、前記第２薄膜層２３ｃの磁歪増強効果及び保磁力増強効果のみならず、前記アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程差をより適切に大きくできる効果も生み出しＧＭＲ特性の向上をよりいっそう図ることが可能になる。
【０１０７】
図４や図５を見てわかるように、前記第２薄膜層２３ｃを構成する磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は全て同じ方向に磁化固定されると共に、第１薄膜層２３ａの磁化に対しては反平行に向けられている。
【０１０８】
前記第１薄膜層２３ａと第２薄膜層２３ｃとの間にはＲｕ等で形成された非磁性中間層２３ｂを介したＲＫＫＹ相互作用による反平行結合が作用するが、前記第２薄膜層２３ｃの内部では、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の間に強磁性結合が作用して、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５が全て同じ方向に磁化固定されることが必要である。
【０１０９】
このような各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の相互間に強い強磁性結合を生じさせるには、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の膜厚を適切に制御することが重要である。
【０１１０】
前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の膜厚が厚くなると、前記各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５間に作用する強磁性結合が弱まったり、あるいは反平行結合が作用し、磁化が互いに反平行になる等の問題が生じるため、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４はできる限り薄い膜厚で形成して、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５の相互間に強い強磁性結合を生じさせる。
【０１１１】
具体的には前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は１Å〜５Åの範囲内であることが好ましい。前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４をこの範囲内の膜厚で形成することで、ＲＫＫＹ相互作用における強磁性結合を各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５間に適切に生じさせることができる。また前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を薄い膜厚にすることで、図６に示すように（図６では、磁性層２３ｃ１と２３ｃ３、及び第２磁歪増強層２３ｃ２を図示）、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４にピンホール３３が生じると、このピンホール３３を介して前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５が直接接することで、直接的な交換相互作用が生じやすい。
【０１１２】
また図７のように（図７では、磁性層２３ｃ１と２３ｃ３、及び第２磁歪増強層２３ｃ２を図示）、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面にうねりが生じていると、トポロジカルカップリング（Topological coupling）と呼ばれる静磁相互作用が生じて、図７のように、各磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５が互いに平行に磁化されるように作用する。特に図６のように、第２磁歪増強層２３ｃ２にピンホール３３が形成されているとその上に形成された磁性層２３ｃ３の表面にうねりが生じやすくなり、前記磁性層２３ｃ３の上に第２磁歪増強層２３ｃ４を介して形成された磁性層２３ｃ５との間にトポロジカルカップリングが生じやすい。
【０１１３】
また第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の膜厚の下限値を１Åとしたのは、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子の直径がほぼ１Åのためである。
【０１１４】
一方、後述する第１磁歪増強層２２は、第１薄膜層２３ａの磁歪定数λｓを適切に大きくできる範囲内の膜厚が選択され、第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４のように極端に薄い膜厚で形成する必要はない。このため前記第１磁歪増強層２２は前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４よりも厚い膜厚で形成され、逆にいえば、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は前記第１磁歪増強層２２よりも薄い膜厚で形成される。
【０１１５】
また、図１，図４では、２層の前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を前記第２薄膜層２３ｃ内に挿入しているが、前記第２磁歪増強層は１層のみ挿入してもよい。また磁性層を図１や図４の３層よりも、もっと増やしてもよいが、あまり磁性層の層数が多くなると、各磁性層に対する磁化固定力は弱まるため、図１や図４のように前記磁性層は３層程度であることが好ましい。
【０１１６】
次に第１磁歪増強層２２の材質について説明する。前記第１磁歪増強層２２として必要な条件は、第１薄膜層２３ａよりも大きい格子定数を有する非磁性金属材料である点である。上記した第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に直接関与する層であるため、上記したように様々な条件が課せられ、材質の選択の余地は狭い。しかし、前記第１磁歪増強層２２は単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に直接、寄与しない層なので、例えば前記第１磁歪増強層２２と第１薄膜層２３ａとの界面でのスピン依存界面散乱係数（γ値）が負の値になっても、単位面積当たりの抵抗変化（ΔＲ・Ａ）に直接的な影響は少ない。このため前記第１磁歪増強層２２として選択できる材質の選択の余地は前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４の場合に比べて広い。
【０１１７】
例えば前記第１磁歪増強層２２には、Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，ＩｒあるいはＲｈ等や、あるいはスピン依存界面散乱係数（γ値）が負の値になるＲｕ，Ｒｅ，Ｍｏ，Ｗなどを選択してもよい。
【０１１８】
また前記第１磁歪増強層２２は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されていてもよい。Ｘ−Ｍｎ合金は比抵抗が高いので第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４としての材質には不向きである。
第１磁歪増強層２２の膜厚は、５Å以上５０Å以下程度である。
【０１１９】
Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）からなる第１磁歪増強層２２の膜厚がこの範囲内であると、第１磁歪増強層２２の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。なお、第１磁歪増強層２２の膜厚が、５０Åより大きくなると、２５０℃以上の熱が加わったときに、第１磁歪増強層２２の結晶構造がＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態するので好ましくない。ただし、第１磁歪増強層２２の膜厚が、５０Åより大きくても、２５０℃以上の熱が加わらなければ、第１磁歪増強層２２の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。
【０１２０】
また第１磁歪増強層２２が前記Ｘ―Ｍｎ合金から成るとき、前記Ｘ−Ｍｎ合金中のＸ元素の含有量は４５原子％以上９９原子％以下であることが好ましい。Ｘ元素の含有量がこの範囲内であると、前記第１薄膜層２３ａの磁歪が大きな値をとりつつ安定化する。
【０１２１】
また第１磁歪増強層２２及び第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４は、前記第１薄膜層２３ａ側の界面付近あるいは全領域において、及び前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【０１２２】
一方、前記第１薄膜層２３ａは、前記第１磁歪増強層２２側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面付近あるいは全領域において面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【０１２３】
上記のような結晶配向を有することで、第１薄膜層２３ａを構成する原子と第１磁歪増強層２２を構成する原子、及び磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５を構成する原子と第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を構成する原子が互いに重なりあいやすくなり、磁歪増強層２２，２３ｃ２，２３ｃ４内の結晶と固定磁性層２３を構成する磁性層内の結晶はエピタキシャルな状態で成長しやすい。
【０１２４】
また本発明では、前記第１薄膜層２２ａは、前記第１磁歪増強層２２側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５は、前記第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであってもよい。
【０１２５】
かかる場合、磁歪増強層２２，２３ｃ２，２３ｃ４は、前記第１薄膜層２３ａ側の界面付近あるいは全領域において、及び前記磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【０１２６】
ｂｃｃ構造を有する結晶の{１１０}面として表される等価な結晶面の原子配列とｆｃｃ構造を有する結晶の{１１１}面として表される等価な結晶面の原子配列は類似しており、ｂｃｃ構造を有する結晶とｆｃｃ構造を有する結晶を、各々の原子が重なり合った整合状態、いわゆるヘテロエピタキシャルな状態にすることができる。
【０１２７】
なお図１，図４に示す実施形態では、第２薄膜層２３ｃが、複数の磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４とで構成されていたが、第１薄膜層２３ａも、第２薄膜層２３ｃと同様に、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層とで構成されていてもよい。
【０１２８】
また固定磁性層２３を構成する、非磁性中間層を介して形成された磁性層が３層以上あってもよいが、かかる場合でも、少なくとも非磁性材料層２４に最も近い位置に形成された磁性層（本発明では「第２薄膜層」と称している）が、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で構成されていることが好ましい。
【０１２９】
なお固定磁性層２３を構成する、非磁性中間層を介して形成された磁性層のうち、少なくとも１つの薄膜層が、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層とで構成されていればよい。すなわち最も非磁性材料層２４から離れた第１薄膜層２３ａのみが、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層とで構成されていてもよい。
【０１３０】
以上のように、図１，図４のＣＰＰ型磁気検出素子では、固定磁性層２３を構成する複数の薄膜層のうち、ＧＭＲ効果に直接寄与しない第１薄膜層２３ａに第１磁歪増強層２２を接合させ、前記第１薄膜層２３ａの磁歪定数を外部から増強させるとともに、ＧＭＲ効果に寄与する前記第２薄膜層２３ｃの内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４を挿入することで前記第２薄膜層２３ｃの磁歪定数を内部から増強させ、これによってＧＭＲ効果を良好に維持しながら前記固定磁性層２３全体の磁歪定数を大きくでき、また保磁力をも増強でき、前記固定磁性層２３を適切に磁化固定できるものである。
【０１３１】
図８は図１に示すＣＰＰ型磁気検出素子の多層体Ｔ１の構造とは異なる多層体Ｔ２の構造を示す模式図である。図８はフリー磁性層２５を中心にその上下に非磁性材料層２４，３２が形成され、さらに前記非磁性材料層２４の下に第１薄膜層２３ａ，非磁性中間層２３ｂ及び第２薄膜層２３ｃの人工フェリ構造からなる固定磁性層２３が、前記非磁性材料層３２の上に、第２薄膜層３４ｃ，非磁性中間層３４ｂ及び第１薄膜層３４ａの人工フェリ構造からなる固定磁性層３４が形成され、さらに前記固定磁性層２３，３４の上下に第１磁歪増強層２２，３５が形成され、下側に形成された第１磁歪増強層２２の下面にはシードレイヤ２１が形成され、上側に形成された第１磁歪増強層３５の上面には保護層２６が形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造である。
【０１３２】
図８に示すように、前記第２薄膜層２３ｃは、複数の磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との積層構造で構成されている。また第２薄膜層３４ｃは、複数の磁性層３４ｃ１，３４ｃ３，３４ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層３４ｃ２，３４ｃ４との積層構造で構成されている。
【０１３３】
図９は、図１に示すＣＰＰ型磁気検出素子の多層体Ｔ１の構造とは異なる多層体Ｔ３の構造を示す模式図である。図９はシードレイヤ２１上に、フリー磁性層２５、非磁性材料層２４、固定磁性層２３（下から第２薄膜層２３ｃ、非磁性中間層２３ｂ、及び第１薄膜層２３ａの積層順で形成された人工フェリ構造）、第１磁歪増強層２２、及び保護層２６の順に積層された多層体Ｔ３の構造である。図９に示す多層体Ｔ３は、図１の多層体Ｔ１とは逆積層であり、すなわちフリー磁性層２５が固定磁性層２３よりも下側にある積層タイプである。
【０１３４】
図９の磁気検出素子でも、第２薄膜層２３ｃは、複数の磁性層２３ｃ１，２３ｃ３，２３ｃ５と、各磁性層間に介在する第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４との積層構造で構成されている。
【０１３５】
図８及び図９の磁気検出素子はいずれもＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型であるから前記多層体Ｔ２，Ｔ３の上下には、電極を兼ね備えたシールド層２０，３０が形成される（図１を参照）。
なお図８、図９では、第１磁歪増強層及び第２磁歪増強層の部分を斜線で示してある。
【０１３６】
図８及び図９の多層体Ｔ２，Ｔ３でも、固定磁性層２３（３４）を構成する第１薄膜層２３ａ（３４ａ）を第１磁歪増強層２２（３５）と接して設けることで、前記第１薄膜層２３ａ（３４ａ）の磁歪定数を増強するのみならず、第２薄膜層２３ｃ（３４ｃ）の内部に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４（３４ｃ２，３４ｃ４）を挿入することで前記第２薄膜層２３ｃの磁歪定数をも増強でき、これによって前記固定磁性層２３（３４）の磁歪定数を全体的に大きく出来できる構造となっている。
【０１３７】
また上記のように前記第２薄膜層２３ｃ（３４ｃ）内に第２磁歪増強層２３ｃ２，２３ｃ４（３４ｃ２，３４ｃ４）を挿入することで、界面異方性や界面での相互拡散の効果によって前記第２薄膜層２３ｃ（３４ｃ）の保磁力をも大きく出来る。
【０１３８】
この結果、より効果的に前記固定磁性層２３（３４）の磁化をハイト方向に固定でき、ハードバイアス層からの縦バイアス磁界による固定磁性層２３（３４）の磁化の乱れに起因した再生波形の歪みや非対称性の軽減や、メカニカルストレス等による固定磁性層２３の反転を起きにくくすることも出来るとともに、応力変化があっても、安定した固定磁性層２３の磁化状態を保持でき、信頼性の高い磁気検出素子を提供できる。
【０１３９】
なお第１磁歪増強層や第２磁歪増強層、及び固定磁性層の材質、さらには結晶配向性等は図１で説明した通りであるのでそちらを参照されたい。
【０１４０】
図１０は、図１に示すＣＰＰ型磁気検出素子の多層体Ｔ１の構造とは異なる多層体Ｔ４の構造（第４実施形態の構造）を示す模式図である。
【０１４１】
まず図１１及び図１２の多層体Ｔ５，Ｔ６の構造から説明する。図１１の多層体Ｔ５の構造、及び図１２の多層体Ｔ６の構造は、いずれも比較例である。
【０１４２】
図１１の多層体Ｔ５の構造では、下からシードレイヤ２１、第１反強磁性層５０、固定磁性層５１、非磁性材料層５２、フリー磁性層５３、Ｃｕで形成された非磁性材料層５４、固定磁性層５５、第２反強磁性層５６、固定磁性層５７、非磁性材料層５８、フリー磁性層５９、非磁性材料層６０、固定磁性層６１、第３反強磁性層６２、及び保護層２６の順に積層されている。４つある固定磁性層はいずれも人工フェリ構造である。
【０１４３】
図１１の多層体Ｔ５の構造では、最も下に形成された第１反強磁性層５０から多層体Ｔ５のほぼ中間に形成された第２反強磁性層５６までの積層構造が第１のデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造（Ｄｕａｌ １）となっており、前記第２反強磁性層５６から最も上に形成された第３反強磁性層６２までの積層構造が第２のデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造（Ｄｕａｌ ２）となっている。
【０１４４】
つまり図１１の多層体Ｔ５は、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の２階建て構造となっている。
【０１４５】
スピン依存バルク散乱効果を主として利用するＣＰＰ型磁気検出素子においては、図１１に示した多層体Ｔ５の構造であってもＧＭＲ効果を得られるが、しかし図１１の構造では、非常に膜厚が厚く比抵抗が高い反強磁性層５０，５６，６２が３層も存在することから、発熱源となる前記反強磁性層５０，５６，６２からのジュール熱によって格子振動やエレクトロマイグレーションが生じ、これによってＧＭＲ効果や再生出力を適切に向上させることができない。
【０１４６】
一方、図１２に示す多層体Ｔ６の構造は、図１１に示す反強磁性層５０，５６，６２の部分を磁歪増強層６３，６４，６５に置き換えた構造となっている。前記磁歪増強層６３，６４，６５は例えばＰｔＭｎ合金等である。図１２に示す多層体Ｔ６の構造では、固定磁性層５１，５５，５７，６１を構成する磁性層のうち、Ｃｕで形成された非磁性材料層５２，５４，５８，６０から最も離れた第１薄膜層５１ａ，５５ａ，５７ａ，６１ａに磁歪増強層６３，６４，６５を接して設け、逆磁歪効果を利用して前記固定磁性層２３の一軸異方性を大きくし、自らの一軸異方性により前記固定磁性層２３の磁化を固定するものである。
【０１４７】
図１１の多層体Ｔ５の構造に比べて図１２の多層体Ｔ６の構造のように、反強磁性層５０，５６，６２を用いず膜厚の薄い磁歪増強層６３，６４，６５に置き換えることで、ＧＭＲ効果や再生出力の向上を図ることが出来る。
【０１４８】
しかし図１２の構造でも、特に多層体Ｔ６のほぼ中間に位置する磁歪増強層６４は、その磁歪増強層６４の上下のデュアルスピンバルブ構造（Ｄｕａｌ １とＤｕａｌ ２）を磁気的に分断するためにある程度、厚い膜厚で形成されなければならない。
【０１４９】
また前記磁歪増強層６３，６４，６５に、ＰｔＭｎ合金等の比抵抗の比較的高い材質を選択した場合には、前記磁歪増強層６３，６４，６５が、やはり発熱源となってしまう。このとき、前記多層体Ｔ６のほぼ中心にある磁歪増強層６４は、上下の電極からかなり離れた位置にあるため放熱効果が低く、前記磁歪増強層６４からのジュール熱により格子振動やエレクトロマイグレーションの発生によるＧＭＲ効果及び再生出力の低下の問題を適切に解消できない。また図１２の構造では、固定磁性層５１，５５，５７，６１を構成する磁性層のうち第１薄膜層５１ａ，５５ａ，５７ａ，６１ａの磁歪定数λｓしか適切に大きくならない。すなわちＣｕで形成された非磁性材料層５２，５４，５８，６０に接する第２薄膜層５１ｃ，５５ｃ，５７ｃ，６１ｃの磁歪定数λｓを適切に増強することは出来ない。よって固定磁性層５１，５５，５７，６１の磁歪定数λｓをもっと大きく出来る構造が望まれる。
【０１５０】
そこで図１０のような形態を提供する。図１０の実施形態の多層体Ｔ４では、多層体Ｔ４の中央には９層からなる固定磁性層を設け、その上下に非磁性材料層、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層、第１磁歪増強層を設けた構成である。
【０１５１】
図１０に示すように、シードレイヤ２１上には第１磁歪増強層６３、固定磁性層５１、非磁性材料層５２、フリー磁性層５３、非磁性材料層５４の順に積層される。ここまでの積層構造は図１２と同じである。
【０１５２】
図１２では、前記非磁性材料層５４の上に、第１磁歪増強層６４を介して磁気的に分断された２つの固定磁性層５５，５７が形成されるが、図１０では、前記非磁性材料層６４の上に、多層構造の固定磁性層６６を１つだけ設ける。
【０１５３】
前記固定磁性層６６は、３つの磁性層６６ａ１，６６ａ２，６６ａ３と各磁性層間に介在した第２磁歪増強層６６ｄとの五層構造で第１薄膜層６６ａが構成される。前記第２磁歪増強層６６ｄは非常に薄い膜厚で、各磁性層間を磁気的に分断せず前記磁性層間に強磁性結合が作用する。この結果、各磁性層６６ａ１，６６ａ２，６６ａ３はすべて同じ方向に磁化固定される。
【０１５４】
前記第１薄膜層６６ａの上下にはＲｕ等の非磁性中間層６６ｂ，６６ｂを介して第２薄膜層６６ｃ１，６６ｃ２が形成される。図１０の実施形態では、全部で９層の積層構造による固定磁性層６６が形成される。
【０１５５】
図１０に示す非磁性材料層５８上の膜構成は、図１２と同じように、フリー磁性層５９、非磁性材料層６０、固定磁性層６１、第１磁歪増強層６５及び保護層２６の順に積層されている。
【０１５６】
図１２では多層体Ｔ６のほぼ中間に、磁気的に分断された２つの固定磁性層５５，５７が存在していたが、図１０では、前記固定磁性層５５，５７を多層体Ｔ４のほぼ中間で１つの固定磁性層６６として構成したものである。図１０のように前記固定磁性層６６を構成する第１薄膜層６６ａを、３つの磁性層に分断し、その間に非常に薄い膜厚の第２磁歪増強層６６ｄを介在させることで、前記第１薄膜層６６ａの磁歪定数を大きく出来るとともに、図１２の場合のように、磁気的分断のため比較的厚い膜厚で形成された磁歪増強層６４の形成が必要ない。
【０１５７】
また各第２薄膜層５１ｃ，６６ｃ１，６６ｃ２，６１ｃを、複数の磁性層と各磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で構成することが好ましい。
【０１５８】
図１０の構成では図１２に比べて、さらに発熱源となる層を無くし、ジュール熱の発生による格子振動やエレクトロマイグレーションによるＧＭＲ効果の低下を抑制できると共に、前記固定磁性層６６をより適切に磁化固定でき、ＧＭＲ効果及び再生出力の向上と安定化を図ることが可能である。
【０１５９】
なお本発明の実施形態は全てＣＰＰ型の磁気検出素子であったが、ＣＩＰ型の磁気検出素子にも適用可能である。本発明では、特に第２薄膜層と非磁性材料層との界面構造は従来と同様の状態を保っているので、スピン依存界面散乱効果が抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上に最も重要なＣＩＰ型磁気検出素子に本発明を適用しても、さほど抵抗変化率を低下させることなく、前記固定磁性層を強固に磁化固定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の第１実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図２】図１に示された磁気検出素子の平面図、
【図３】磁歪増強層と固定磁性層が整合しつつ、歪みが生じている状態を示す模式図、
【図４】図１の部分模式図、
【図５】アップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子との平均自由行程を説明するための説明図、
【図６】固定磁性層の第２薄膜層を構成する磁性層と第２磁歪増強層との積層状態を説明するための部分拡大断面図、
【図７】固定磁性層の第２薄膜層を構成する磁性層と第２磁歪増強層との積層状態を説明するための部分拡大断面図、
【図８】本発明の第２実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図９】本発明の第３実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１０】本発明の第４実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１１】図１０に対する比較例の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１２】図１０に対する比較例の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１３】従来のＣＰＰ型磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【符号の説明】
【０１６１】
２０ 下部シールド層
２１ シードレイヤ
２２、３５、６３、６５ 第１磁歪増強層
２３、３４、５１、６１、６６ 固定磁性層
２３ａ、３４ａ、５１ａ、６１ａ、６６ａ 第１薄膜層
２３ｂ、３４ｂ、５１ｂ、６１ｂ、６６ｂ 非磁性中間層
２３ｃ、３４ｃ、５１ｃ、６１ｃ、６６ｃ 第２薄膜層
２３ｃ１、２３ｃ３、２３ｃ５ 磁性層
２３ｃ２、２３ｃ４ 第２磁歪増強層
２４、３２、５２、５４、５８、６０ 非磁性材料層
２５、５３、５９ フリー磁性層
２６ 保護層
３０ 上部シールド層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定磁性層と、非磁性材料層と、フリー磁性層とが積層されている多層体を有して成る磁気検出素子において、
前記固定磁性層は、複数の磁性を有する薄膜層が非磁性中間層を介して積層されたものであり、
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成されている第１薄膜層の、前記非磁性材料層側と反対側の面には、非磁性金属製の第１磁歪増強層が前記第１薄膜層に接して設けられ、
少なくとも、前記複数の薄膜層のうち１つの薄膜層は、複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性金属製の第２磁歪増強層との積層構造で構成され、
前記複数の磁性層は全て同じ方向で且つ、前記非磁性中間層を介して隣接する薄膜層と反平行に磁化されており、
前記第１磁歪増強層内と前記第１薄膜層内との少なくとも一部の結晶、及び第２磁歪増強層内と前記磁性層内との少なくとも一部の結晶はエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層に最も近い位置に形成されている第２薄膜層が、前記複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で形成されている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記多層体の各層の膜面と垂直方向に電流が流される請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記第２磁歪増強層と前記磁性層との界面のスピン依存界面散乱係数（γ値）は正の値である請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記第２磁歪増強層は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｒ，あるいはＲｈのうち１種または２種以上の材質が選択される請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記第２薄膜層を構成する磁性層は、正のスピン依存バルク散乱係数（β値）を有する磁性材料で形成される請求項３ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記第２薄膜層を構成する磁性層の少なくとも一部は、組成式がＣｏ２ＭｎＹ（ただしＹは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｎのうちから選択された１種または２種以上の元素）からなるホイスラー合金で形成される請求項６記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第２薄膜層を構成する磁性層の少なくとも一部は、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，Ｃｏ−Ｚ，ＣｏＦｅ−Ｚ（ただしＺは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙ，Ｎｂから選択される１種または２種以上の元素）、あるいはＮｉ−Ｑ（ただしＱは、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｎから選択される１種または２種以上の元素）からなる磁性材料で形成される請求項６記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記第２磁歪増強層は、１Å〜５Åの範囲内の膜厚で形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記第１磁歪増強層は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記第１磁歪増強層は、前記第１薄膜層側の界面付近あるいは全領域において、及び前記第２磁歪増強層は、前記磁性層との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１】
固定磁性層と、非磁性材料層と、フリー磁性層とが積層されている多層体を有して成る磁気検出素子において、
前記固定磁性層は、複数の磁性を有する薄膜層が非磁性中間層を介して積層されたものであり、
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成されている第１薄膜層の、前記非磁性材料層側と反対側の面には、非磁性金属製の第１磁歪増強層が前記第１薄膜層に接して設けられ、
少なくとも、前記複数の薄膜層のうち１つの薄膜層は、複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性金属製の第２磁歪増強層との積層構造で構成され、
前記複数の磁性層は全て同じ方向で且つ、前記非磁性中間層を介して隣接する薄膜層と反平行に磁化されており、
前記第１磁歪増強層内と前記第１薄膜層内との少なくとも一部の結晶、及び第２磁歪増強層内と前記磁性層内との少なくとも一部の結晶はエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記複数の薄膜層のうち前記非磁性材料層に最も近い位置に形成されている第２薄膜層が、前記複数の磁性層と、前記磁性層間に介在する第２磁歪増強層との積層構造で形成されている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記多層体の各層の膜面と垂直方向に電流が流される請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記第２磁歪増強層と前記磁性層との界面のスピン依存界面散乱係数（γ値）は正の値である請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記第２磁歪増強層は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｒ，あるいはＲｈのうち１種または２種以上の材質が選択される請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記第２薄膜層を構成する磁性層は、正のスピン依存バルク散乱係数（β値）を有する磁性材料で形成される請求項３ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記第２薄膜層を構成する磁性層の少なくとも一部は、組成式がＣｏ２ＭｎＹ（ただしＹは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｎのうちから選択された１種または２種以上の元素）からなるホイスラー合金で形成される請求項６記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第２薄膜層を構成する磁性層の少なくとも一部は、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，Ｃｏ−Ｚ，ＣｏＦｅ−Ｚ（ただしＺは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｖ，Ｍｎ，Ｙ，Ｎｂから選択される１種または２種以上の元素）、あるいはＮｉ−Ｑ（ただしＱは、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｎから選択される１種または２種以上の元素）からなる磁性材料で形成される請求項６記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記第２磁歪増強層は、１Å〜５Åの範囲内の膜厚で形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記第１磁歪増強層は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記第１磁歪増強層は、前記第１薄膜層側の界面付近あるいは全領域において、及び前記第２磁歪増強層は、前記磁性層との界面付近あるいは全領域において、面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、前記界面と平行な方向に、{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記第１薄膜層は、前記第１磁歪増強層側の界面付近あるいは全領域において、及び／または磁性層は、前記第２磁歪増強層との界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−５２７８（Ｐ２００６−５２７８Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８２２８９（Ｐ２００４−１８２２８９）
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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