JP2000180207A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 バイアス磁界を印加することなく、信号磁界
に対して抵抗値差を生じさせ、簡単な構成で差動出力を
取り出すことができる磁気センサを提供する。 【解決手段】 磁気センサは、基板１と、基板１に形成
され、基板１の表面に略平行に印加される信号磁界９に
対して抵抗値が変化する巨大磁気抵抗素子３とを備え
る。巨大磁気抵抗素子３は、磁性層１５と非磁性層１７
とが交互に積層された人工格子膜に印加される信号磁界
９の変化に対して抵抗値が変化する第１の巨大磁気抵抗
素子３ａと、第１の巨大磁気抵抗素子３ａに直列接続さ
れ、磁性層１５と非磁性層１７の厚みに対して異なる厚
みの非磁性層１７ａとが交互に積層された人工格子膜に
印加される信号磁界９の変化に対して抵抗値が変化しな
い第２の巨大磁気抵抗素子３ｂとを備える。
に対して抵抗値差を生じさせ、簡単な構成で差動出力を
取り出すことができる磁気センサを提供する。 【解決手段】 磁気センサは、基板１と、基板１に形成
され、基板１の表面に略平行に印加される信号磁界９に
対して抵抗値が変化する巨大磁気抵抗素子３とを備え
る。巨大磁気抵抗素子３は、磁性層１５と非磁性層１７
とが交互に積層された人工格子膜に印加される信号磁界
９の変化に対して抵抗値が変化する第１の巨大磁気抵抗
素子３ａと、第１の巨大磁気抵抗素子３ａに直列接続さ
れ、磁性層１５と非磁性層１７の厚みに対して異なる厚
みの非磁性層１７ａとが交互に積層された人工格子膜に
印加される信号磁界９の変化に対して抵抗値が変化しな
い第２の巨大磁気抵抗素子３ｂとを備える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗素子の磁
気抵抗効果を利用して、被検出対象の回転等を検出する
高感度で簡単な構成の磁気センサに関し、特に多層膜か
らなる巨大磁気抵抗素子ＧＭＲ（giant magnetoresista
nce）を用いた磁気センサに関する。
気抵抗効果を利用して、被検出対象の回転等を検出する
高感度で簡単な構成の磁気センサに関し、特に多層膜か
らなる巨大磁気抵抗素子ＧＭＲ（giant magnetoresista
nce）を用いた磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗素子は、磁界の変化に応じて抵
抗値が変化するため、ギアの回転等を検出する磁気セン
サに用いられている。この磁気センサは、バイアス磁石
の磁界がギアの回転等により変化し、この磁界の変化を
直列に接続された２つの磁気抵抗素子の接続中点から抵
抗値の変化（電圧出力）として取り出す。
抗値が変化するため、ギアの回転等を検出する磁気セン
サに用いられている。この磁気センサは、バイアス磁石
の磁界がギアの回転等により変化し、この磁界の変化を
直列に接続された２つの磁気抵抗素子の接続中点から抵
抗値の変化（電圧出力）として取り出す。
【０００３】そして、磁気抵抗素子の電圧出力を信号処
理回路に供給すると、信号処理回路がギヤの回転数に応
じたパルスを出力する。このため、このパルス数をカウ
ントすることでギヤの回転数を検出できる。
理回路に供給すると、信号処理回路がギヤの回転数に応
じたパルスを出力する。このため、このパルス数をカウ
ントすることでギヤの回転数を検出できる。
【０００４】前述した従来の磁気抵抗素子は、一般的に
Ｎｉ−ＦｅやＮｉ−Ｃｏ等からなる強磁性体磁気抵抗素
子であり、磁気異方性を有している。このため、図８に
示すように、電極１０７ａ及び電極１０７ｂ間に設けら
れた第１の磁気抵抗素子１０３ａと、電極１０７ｂ及び
電極１０７ｃ間に設けられた第２の磁気抵抗素子１０３
ｂからなる強磁性体磁気抵抗素子１０３が用いられる。
第１の磁気抵抗素子１０３ａと第２の磁気抵抗素子１０
３ｂとは電極パターンが互いに直交して配置され、信号
磁界１０９が印加される。
Ｎｉ−ＦｅやＮｉ−Ｃｏ等からなる強磁性体磁気抵抗素
子であり、磁気異方性を有している。このため、図８に
示すように、電極１０７ａ及び電極１０７ｂ間に設けら
れた第１の磁気抵抗素子１０３ａと、電極１０７ｂ及び
電極１０７ｃ間に設けられた第２の磁気抵抗素子１０３
ｂからなる強磁性体磁気抵抗素子１０３が用いられる。
第１の磁気抵抗素子１０３ａと第２の磁気抵抗素子１０
３ｂとは電極パターンが互いに直交して配置され、信号
磁界１０９が印加される。
【０００５】この場合、図９に示すように、第１の磁気
抵抗素子１０３ａの抵抗値のみが信号磁界１０９の変動
に応じて変化する。このため、第１の磁気抵抗素子１０
３ａの抵抗値と第２の磁気抵抗素子１０３ｂの抵抗値と
の抵抗値差に基づき、中点電極である電極１０７ｂから
差動出力を得ることができる。
抵抗素子１０３ａの抵抗値のみが信号磁界１０９の変動
に応じて変化する。このため、第１の磁気抵抗素子１０
３ａの抵抗値と第２の磁気抵抗素子１０３ｂの抵抗値と
の抵抗値差に基づき、中点電極である電極１０７ｂから
差動出力を得ることができる。
【０００６】しかし、従来の強磁性体磁気抵抗素子１０
３では、信号磁界に対する抵抗値の変化を表す磁気抵抗
変化率が数％と小さいため、差動出力がかなり低下して
しまう。このため、強磁性体磁気抵抗素子１０３を用い
て差動出力を上げるためには、周辺回路を設けなければ
ならず、この周辺回路により磁気センサが複雑な回路に
なっていた。
３では、信号磁界に対する抵抗値の変化を表す磁気抵抗
変化率が数％と小さいため、差動出力がかなり低下して
しまう。このため、強磁性体磁気抵抗素子１０３を用い
て差動出力を上げるためには、周辺回路を設けなければ
ならず、この周辺回路により磁気センサが複雑な回路に
なっていた。
【０００７】一方、多層膜からなる巨大磁気抵抗素子に
ついて、例えば、特開平８−３２１４１号公報に記載さ
れている。この公報に記載された巨大磁気抵抗素子は、
第１の磁性層と第２の磁性層とこの間に形成された中間
非磁性層とを含む積層構造からなり、磁気抵抗変化率が
数十％と大きくなる。このため、従来の強磁性磁気抵抗
素子と比較して磁気センサ内の周辺回路を簡素化するこ
とができる。
ついて、例えば、特開平８−３２１４１号公報に記載さ
れている。この公報に記載された巨大磁気抵抗素子は、
第１の磁性層と第２の磁性層とこの間に形成された中間
非磁性層とを含む積層構造からなり、磁気抵抗変化率が
数十％と大きくなる。このため、従来の強磁性磁気抵抗
素子と比較して磁気センサ内の周辺回路を簡素化するこ
とができる。
【０００８】ところが、巨大磁気抵抗素子は、強磁性磁
気抵抗素子とは異なり、信号磁界に対して等方性を有す
る。このため、この巨大磁気抵抗素子で、図８に示すよ
うな電極パターンを形成しても、第１の巨大磁気抵抗素
子１１３ａ及び第２の巨大磁気抵抗素子１１３ｂのそれ
ぞれの抵抗値は、図１０に示すように、信号磁界に対し
てほぼ同一値で変化する。このため、抵抗値差を生ずる
差動出力を取り出すことができない。
気抵抗素子とは異なり、信号磁界に対して等方性を有す
る。このため、この巨大磁気抵抗素子で、図８に示すよ
うな電極パターンを形成しても、第１の巨大磁気抵抗素
子１１３ａ及び第２の巨大磁気抵抗素子１１３ｂのそれ
ぞれの抵抗値は、図１０に示すように、信号磁界に対し
てほぼ同一値で変化する。このため、抵抗値差を生ずる
差動出力を取り出すことができない。
【０００９】すなわち、巨大磁気抵抗素子１１３は、大
きな磁気抵抗変化率を有するが、等方性であるため、差
動出力が取り出せないという課題を有していた。この課
題を解決した一例として、例えば、特開平８−２０１４
９２号公報に記載された磁気センサが知られている。
きな磁気抵抗変化率を有するが、等方性であるため、差
動出力が取り出せないという課題を有していた。この課
題を解決した一例として、例えば、特開平８−２０１４
９２号公報に記載された磁気センサが知られている。
【００１０】特開平８−２０１４９２号公報に記載され
た磁気センサは、図１１に示すように、強磁性層と非強
磁性層とを交互に積層した人工格子膜を用いた抵抗体パ
ターン（巨大磁気抵抗素子）１１３ａ，１１３ｂを同一
基板上に同方向平行して直列に接続し、抵抗体パターン
１１３ａ，１１３ｂに逆方向バイアス１２１，１２２を
印加し、さらに信号磁界１１９を印加する。
た磁気センサは、図１１に示すように、強磁性層と非強
磁性層とを交互に積層した人工格子膜を用いた抵抗体パ
ターン（巨大磁気抵抗素子）１１３ａ，１１３ｂを同一
基板上に同方向平行して直列に接続し、抵抗体パターン
１１３ａ，１１３ｂに逆方向バイアス１２１，１２２を
印加し、さらに信号磁界１１９を印加する。
【００１１】この磁気センサによれば、抵抗体パターン
１０３ａ，１０３ｂのそれぞれは、図１２（ａ）の波形
１２６、図１２（ｂ）の波形１２７に示すような磁気抵
抗変化の特性となる。そして、基板に１周期λの信号磁
界１１９を印加すると、図１２（ａ）の波形１３０（抵
抗体パターン１１３ａ）、図１２（ｂ）の波形１３１
（抵抗体パターン１１３ｂ）のような抵抗値変化が発生
する。その差動出力が図１３の波形１３２に示す出力と
して得られる。すなわち、等方性の巨大磁気抵抗素子で
あっても、信号磁界による抵抗値差を発生させ、差動出
力を得ることができる。
１０３ａ，１０３ｂのそれぞれは、図１２（ａ）の波形
１２６、図１２（ｂ）の波形１２７に示すような磁気抵
抗変化の特性となる。そして、基板に１周期λの信号磁
界１１９を印加すると、図１２（ａ）の波形１３０（抵
抗体パターン１１３ａ）、図１２（ｂ）の波形１３１
（抵抗体パターン１１３ｂ）のような抵抗値変化が発生
する。その差動出力が図１３の波形１３２に示す出力と
して得られる。すなわち、等方性の巨大磁気抵抗素子で
あっても、信号磁界による抵抗値差を発生させ、差動出
力を得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−２０１４９２号公報に記載された磁気センサにあっ
ては、等方性を有する巨大磁気抵抗素子を用いた磁気セ
ンサを実現するものであるものの、微小区域におけるバ
イアス磁界制御が困難であった。また、バイアス磁石等
を用いてバイアス磁界を印加するため、磁気センサの構
造が複雑化していた。
８−２０１４９２号公報に記載された磁気センサにあっ
ては、等方性を有する巨大磁気抵抗素子を用いた磁気セ
ンサを実現するものであるものの、微小区域におけるバ
イアス磁界制御が困難であった。また、バイアス磁石等
を用いてバイアス磁界を印加するため、磁気センサの構
造が複雑化していた。
【００１３】本発明は、バイアス磁界を印加することな
く、信号磁界に対して抵抗値差を生じさせることがで
き、しかも簡単な構成で差動出力を取り出すことができ
る磁気センサを提供することを課題とする。
く、信号磁界に対して抵抗値差を生じさせることがで
き、しかも簡単な構成で差動出力を取り出すことができ
る磁気センサを提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成とした。請求項１の磁気センサ
は、基板と、この基板に形成され、前記基板の表面に略
平行に印加される信号磁界に対して抵抗値が変化する磁
気抵抗手段とを備え、前記磁気抵抗手段は、磁性層と第
１の非磁性層とが交互に積層された第１の人工格子膜を
有し、第１の人工格子膜に印加される前記信号磁界の変
化に対して抵抗値が変化する第１の磁気抵抗素子と、こ
の第１の磁気抵抗素子に直列接続され、前記磁性層と前
記第１の非磁性層の厚みに対して異なる厚みの第２の非
磁性層とが交互に積層された第２の人工格子膜を有し、
第２の人工格子膜に印加される前記信号磁界の変化に対
して抵抗値が変化しない第２の磁気抵抗素子とを備える
ことを特徴とする。
決するために以下の構成とした。請求項１の磁気センサ
は、基板と、この基板に形成され、前記基板の表面に略
平行に印加される信号磁界に対して抵抗値が変化する磁
気抵抗手段とを備え、前記磁気抵抗手段は、磁性層と第
１の非磁性層とが交互に積層された第１の人工格子膜を
有し、第１の人工格子膜に印加される前記信号磁界の変
化に対して抵抗値が変化する第１の磁気抵抗素子と、こ
の第１の磁気抵抗素子に直列接続され、前記磁性層と前
記第１の非磁性層の厚みに対して異なる厚みの第２の非
磁性層とが交互に積層された第２の人工格子膜を有し、
第２の人工格子膜に印加される前記信号磁界の変化に対
して抵抗値が変化しない第２の磁気抵抗素子とを備える
ことを特徴とする。
【００１５】請求項１の発明によれば、第１の磁気抵抗
素子は、磁性層と第１の非磁性層とが交互に積層された
第１の人工格子膜を有し、第１の人工格子膜に印加され
る信号磁界の変化に対して抵抗値が変化する。一方、第
１の磁気抵抗素子に直列接続された第２の磁気抵抗素子
は、磁性層と第１の非磁性層の厚みに対して異なる厚み
の第２の非磁性層とが交互に積層された第２の人工格子
膜を有し、第２の人工格子膜に印加される信号磁界の変
化に対して抵抗値が変化しない。
素子は、磁性層と第１の非磁性層とが交互に積層された
第１の人工格子膜を有し、第１の人工格子膜に印加され
る信号磁界の変化に対して抵抗値が変化する。一方、第
１の磁気抵抗素子に直列接続された第２の磁気抵抗素子
は、磁性層と第１の非磁性層の厚みに対して異なる厚み
の第２の非磁性層とが交互に積層された第２の人工格子
膜を有し、第２の人工格子膜に印加される信号磁界の変
化に対して抵抗値が変化しない。
【００１６】このため、第１の磁気抵抗素子は可変抵抗
とし、第２の磁気抵抗素子は固定抵抗として作用し、第
１及び第２の磁気抵抗素子の中点から中点電圧が取り出
されるため、バイアス磁界を印加することなく、信号磁
界に対して抵抗値差を生じさせることができ、しかも簡
単な構成で差動出力を取り出すことができる。
とし、第２の磁気抵抗素子は固定抵抗として作用し、第
１及び第２の磁気抵抗素子の中点から中点電圧が取り出
されるため、バイアス磁界を印加することなく、信号磁
界に対して抵抗値差を生じさせることができ、しかも簡
単な構成で差動出力を取り出すことができる。
【００１７】請求項２の発明のように、前記磁気抵抗手
段は、前記第２の人工格子膜を有し、第２の人工格子膜
に印加される前記信号磁界の変化に対して抵抗値が変化
しない第３の磁気抵抗素子と、この第３の磁気抵抗素子
に直列接続され、前記第１の人工格子膜を有し、第１の
人工格子膜に印加される前記信号磁界の変化に対して抵
抗値が変化する第４の磁気抵抗素子とを備え、前記第１
の磁気抵抗素子の一端と前記第３の磁気抵抗素子の一端
とを接続し、前記第２の磁気抵抗素子の一端と前記第４
の磁気抵抗素子の一端とを接続してフルブリッジ構成と
したことを特徴とする。
段は、前記第２の人工格子膜を有し、第２の人工格子膜
に印加される前記信号磁界の変化に対して抵抗値が変化
しない第３の磁気抵抗素子と、この第３の磁気抵抗素子
に直列接続され、前記第１の人工格子膜を有し、第１の
人工格子膜に印加される前記信号磁界の変化に対して抵
抗値が変化する第４の磁気抵抗素子とを備え、前記第１
の磁気抵抗素子の一端と前記第３の磁気抵抗素子の一端
とを接続し、前記第２の磁気抵抗素子の一端と前記第４
の磁気抵抗素子の一端とを接続してフルブリッジ構成と
したことを特徴とする。
【００１８】請求項２の発明によれば、第１の磁気抵抗
素子乃至第４の磁気抵抗素子によりフルブリッジ構成と
したことで、ハーフブリッジ構成によりもさらに大きい
差動出力を得ることができる。
素子乃至第４の磁気抵抗素子によりフルブリッジ構成と
したことで、ハーフブリッジ構成によりもさらに大きい
差動出力を得ることができる。
【００１９】請求項３の発明は、前記信号磁界に対する
前記抵抗値の変化を表す磁気抵抗変化率が非磁性層の厚
みに応じて変化して極大値及び極小値を持つ場合に、前
記第１の非磁性層の厚みは、前記磁気抵抗変化率が前記
極大値になるときの厚みに設定され、前記第２の非磁性
層の厚みは、前記磁気抵抗変化率が略前記極小値になる
ときの厚みに設定されることを特徴とする。
前記抵抗値の変化を表す磁気抵抗変化率が非磁性層の厚
みに応じて変化して極大値及び極小値を持つ場合に、前
記第１の非磁性層の厚みは、前記磁気抵抗変化率が前記
極大値になるときの厚みに設定され、前記第２の非磁性
層の厚みは、前記磁気抵抗変化率が略前記極小値になる
ときの厚みに設定されることを特徴とする。
【００２０】請求項３の発明によれば、第１の非磁性層
の厚みは、磁気抵抗変化率が極大値になるときの厚みに
設定され、第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化率が
略極小値になるときの厚みに設定されているため、信号
磁性に対して、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素
子との抵抗値差を生ずることができ、差動出力を取り出
すことができる。
の厚みは、磁気抵抗変化率が極大値になるときの厚みに
設定され、第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化率が
略極小値になるときの厚みに設定されているため、信号
磁性に対して、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素
子との抵抗値差を生ずることができ、差動出力を取り出
すことができる。
【００２１】請求項４の発明は、前記信号磁界に対する
前記抵抗値の変化を表す磁気抵抗変化率が非磁性層の厚
みに応じて変化して複数の極大値及び複数の極小値を持
つ場合に、前記第１の非磁性層の厚みは、前記磁気抵抗
変化率が前記複数の極大値のいずれか１つの極大値にな
るときの厚みに設定され、前記第２の非磁性層の厚み
は、前記磁気抵抗変化率が前記複数の極小値の最小値に
なるときの厚みに設定されることを特徴とする。
前記抵抗値の変化を表す磁気抵抗変化率が非磁性層の厚
みに応じて変化して複数の極大値及び複数の極小値を持
つ場合に、前記第１の非磁性層の厚みは、前記磁気抵抗
変化率が前記複数の極大値のいずれか１つの極大値にな
るときの厚みに設定され、前記第２の非磁性層の厚み
は、前記磁気抵抗変化率が前記複数の極小値の最小値に
なるときの厚みに設定されることを特徴とする。
【００２２】請求項４の発明によれば、第１の非磁性層
の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極大値のいずれか１
つの極大値になるときの厚みに設定され、第２の非磁性
層の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極小値の最小値に
なるときの厚みに設定されているため、信号磁性に対し
て、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との抵抗
値差を生ずることができ、差動出力を取り出すことがで
きる。
の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極大値のいずれか１
つの極大値になるときの厚みに設定され、第２の非磁性
層の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極小値の最小値に
なるときの厚みに設定されているため、信号磁性に対し
て、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との抵抗
値差を生ずることができ、差動出力を取り出すことがで
きる。
【００２３】請求項５の発明のように、前記第１の非磁
性層の厚みは、磁気抵抗変化率が第２ピーク値となる厚
みに設定され、前記第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗
変化率が第１ピーク値と第２ピーク値の間となる厚みに
設定されることを特徴とする。
性層の厚みは、磁気抵抗変化率が第２ピーク値となる厚
みに設定され、前記第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗
変化率が第１ピーク値と第２ピーク値の間となる厚みに
設定されることを特徴とする。
【００２４】請求項５の発明によれば、第１の非磁性層
の厚みは、磁気抵抗変化率が第２ピーク値となる厚みに
設定され、前記第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化
率が第１ピーク値と第２ピーク値の間となる厚みに設定
されることで、効率良く差動出力を取り出すことができ
る。
の厚みは、磁気抵抗変化率が第２ピーク値となる厚みに
設定され、前記第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化
率が第１ピーク値と第２ピーク値の間となる厚みに設定
されることで、効率良く差動出力を取り出すことができ
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気センサの実施
の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は
実施の形態の磁気センサの構成図である。
の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は
実施の形態の磁気センサの構成図である。
【００２６】図１（ａ）に示す磁気センサは、基板１
と、この基板１に形成された巨大磁気抵抗素子３とを有
する。この巨大磁気抵抗素子３は、実施の形態では、例
えば、［ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ］や［ＣｏＦｅ／Ｃｕ］多
層膜のような交換結合型人工格子膜から作製された巨大
磁気抵抗素子を用いた磁気センサを対象とする。
と、この基板１に形成された巨大磁気抵抗素子３とを有
する。この巨大磁気抵抗素子３は、実施の形態では、例
えば、［ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ］や［ＣｏＦｅ／Ｃｕ］多
層膜のような交換結合型人工格子膜から作製された巨大
磁気抵抗素子を用いた磁気センサを対象とする。
【００２７】巨大磁気抵抗素子３は、櫛状の電極パター
ン５ａを有する第１の巨大磁気抵抗素子３ａと、この第
１の巨大磁気抵抗素子３ａに直列に接続された櫛状の電
極パターン５ｂを有する第２の巨大磁気抵抗素子３ｂと
からなるハーフブリッジ構成を採用する。このハーフブ
リッジ構成は、温度補償のために採用される。巨大磁気
抵抗素子３には基板１の表面と略平行に信号磁界９が印
加されるようになっていて、磁気抵抗素子３は、信号磁
界９の変化により抵抗変化を生ずるようになっている。
ン５ａを有する第１の巨大磁気抵抗素子３ａと、この第
１の巨大磁気抵抗素子３ａに直列に接続された櫛状の電
極パターン５ｂを有する第２の巨大磁気抵抗素子３ｂと
からなるハーフブリッジ構成を採用する。このハーフブ
リッジ構成は、温度補償のために採用される。巨大磁気
抵抗素子３には基板１の表面と略平行に信号磁界９が印
加されるようになっていて、磁気抵抗素子３は、信号磁
界９の変化により抵抗変化を生ずるようになっている。
【００２８】電極パターン５ａの一端には電極７ａが接
続され、電極パターン５ｂの一端には電極７ｃが接続さ
れ、電極パターン５ａと電極パターン５ｂとの中点には
電極７ｂが接続されている。
続され、電極パターン５ｂの一端には電極７ｃが接続さ
れ、電極パターン５ａと電極パターン５ｂとの中点には
電極７ｂが接続されている。
【００２９】巨大磁気抵抗素子３は、交換結合型人工格
子膜から得られる。図１（ｂ）は第１の巨大磁気抵抗素
子における交換結合型人工格子膜の構造図である。図１
（ｃ）は第２の巨大磁気抵抗素子における交換結合型人
工格子膜の構造図である。
子膜から得られる。図１（ｂ）は第１の巨大磁気抵抗素
子における交換結合型人工格子膜の構造図である。図１
（ｃ）は第２の巨大磁気抵抗素子における交換結合型人
工格子膜の構造図である。
【００３０】図１（ｂ）に示す第１の巨大磁気抵抗素子
３ａにおける交換結合型人工格子膜は、基板１と、この
基板１上に積層されたバッファ層１３と、このバッファ
層１３上に積層された磁性層１５と、この磁性層１５上
に積層された非磁性層１７（第１の非磁性層）とを有す
るとともに、磁性層１５と非磁性層１７とが交互に積層
されて構成される。
３ａにおける交換結合型人工格子膜は、基板１と、この
基板１上に積層されたバッファ層１３と、このバッファ
層１３上に積層された磁性層１５と、この磁性層１５上
に積層された非磁性層１７（第１の非磁性層）とを有す
るとともに、磁性層１５と非磁性層１７とが交互に積層
されて構成される。
【００３１】図１（ｃ）に示す第２の巨大磁気抵抗素子
３ｂにおける交換結合型人工格子膜は、基板１と、この
基板１上に積層されたバッファ層１３と、このバッファ
層１３上に積層された磁性層１５と、この磁性層１５上
に積層された第１の非磁性層の厚みに対して異なる厚み
の非磁性層１７ａ（第２の非磁性層）とを有するととも
に、磁性層１５と非磁性層１７ａとが交互に積層されて
構成される。なお、バッファ層１３は、設けても良い
し、あるいは、設けなくても良い。
３ｂにおける交換結合型人工格子膜は、基板１と、この
基板１上に積層されたバッファ層１３と、このバッファ
層１３上に積層された磁性層１５と、この磁性層１５上
に積層された第１の非磁性層の厚みに対して異なる厚み
の非磁性層１７ａ（第２の非磁性層）とを有するととも
に、磁性層１５と非磁性層１７ａとが交互に積層されて
構成される。なお、バッファ層１３は、設けても良い
し、あるいは、設けなくても良い。
【００３２】基板１は、絶縁膜を付加したシリコン基板
である。バッファ層１３の厚みは、約５０〜１５０Åで
ある。磁性層１５は、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等であ
り、磁性層１５の厚みは、約１０〜２０Åである。非磁
性層１７は、Ｃｕ等である。磁性層１５と非磁性層１
７、及び磁性層１５と非磁性層１７ａとの積層数は、
［磁性層／非磁性層］を１周期とした場合、１０〜６０
周期程度である。
である。バッファ層１３の厚みは、約５０〜１５０Åで
ある。磁性層１５は、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等であ
り、磁性層１５の厚みは、約１０〜２０Åである。非磁
性層１７は、Ｃｕ等である。磁性層１５と非磁性層１
７、及び磁性層１５と非磁性層１７ａとの積層数は、
［磁性層／非磁性層］を１周期とした場合、１０〜６０
周期程度である。
【００３３】図３に一般的な交換結合型人工格子膜の磁
気抵抗変化率と非磁性層厚との関係を示す。図３からも
わかるように、交換結合型人工格子膜の磁気抵抗変化率
は、非磁性層の厚さに依存し、非磁性層厚が約９Å付近
で第１ピーク値となり、約２１Å付近で第２ピーク値と
なる。また、非磁性層厚が第１ピーク値と第２ピーク値
との間の約１１Å〜１９Å付近では、磁気抵抗変化率
は、数％以下である。
気抵抗変化率と非磁性層厚との関係を示す。図３からも
わかるように、交換結合型人工格子膜の磁気抵抗変化率
は、非磁性層の厚さに依存し、非磁性層厚が約９Å付近
で第１ピーク値となり、約２１Å付近で第２ピーク値と
なる。また、非磁性層厚が第１ピーク値と第２ピーク値
との間の約１１Å〜１９Å付近では、磁気抵抗変化率
は、数％以下である。
【００３４】図２はハーフブリッジ構成の巨大磁気抵抗
素子の回路図である。電極７ａには電源電圧ＶDDが供給
され、電極７ｃは、接地されている。第１の巨大磁気抵
抗素子３ａは、磁気抵抗変化率が図３に示すピーク値
（第１ピーク値または第２ピーク値）をとるように非磁
性層１７の厚みを設定した人工格子膜が用いられ、信号
磁界９に対して磁気抵抗変化を生じるようになってい
る。
素子の回路図である。電極７ａには電源電圧ＶDDが供給
され、電極７ｃは、接地されている。第１の巨大磁気抵
抗素子３ａは、磁気抵抗変化率が図３に示すピーク値
（第１ピーク値または第２ピーク値）をとるように非磁
性層１７の厚みを設定した人工格子膜が用いられ、信号
磁界９に対して磁気抵抗変化を生じるようになってい
る。
【００３５】第２の巨大磁気抵抗素子３ｂは、磁気抵抗
変化率がピーク値でなく図３に示す略極小値をとるよう
に非磁性層１７ａの厚みを設定した人工格子膜が用いら
れ、信号磁界９に対して磁気抵抗変化を生じないように
なっている。第１の巨大磁気抵抗素子３ａと第２の巨大
磁気抵抗素子３ｂとの中点端子である電極７ｂから差動
出力が取り出されるようになっている。
変化率がピーク値でなく図３に示す略極小値をとるよう
に非磁性層１７ａの厚みを設定した人工格子膜が用いら
れ、信号磁界９に対して磁気抵抗変化を生じないように
なっている。第１の巨大磁気抵抗素子３ａと第２の巨大
磁気抵抗素子３ｂとの中点端子である電極７ｂから差動
出力が取り出されるようになっている。
【００３６】すなわち、実施の形態では、信号磁界９の
変化に対して磁気抵抗変化が生じない素子を、巨大磁気
抵抗素子３の非磁性層依存性を活かした簡単な素子によ
って実現したことを特徴とする。
変化に対して磁気抵抗変化が生じない素子を、巨大磁気
抵抗素子３の非磁性層依存性を活かした簡単な素子によ
って実現したことを特徴とする。
【００３７】次に、このように構成された実施の形態の
磁気センサの動作を図面を参照しながら説明する。信号
磁界９が、第１の巨大磁気抵抗素子３ａ及び第２の巨大
磁気抵抗素子３ｂのそれぞれの交換結合型人工格子膜に
印加される。
磁気センサの動作を図面を参照しながら説明する。信号
磁界９が、第１の巨大磁気抵抗素子３ａ及び第２の巨大
磁気抵抗素子３ｂのそれぞれの交換結合型人工格子膜に
印加される。
【００３８】このとき、第１の巨大磁気抵抗素子３ａ
は、磁気抵抗変化率がピーク値をとるように非磁性層１
７の厚みを設定した人工格子膜が用いられているため、
信号磁界９に対して磁気抵抗変化を生じる。
は、磁気抵抗変化率がピーク値をとるように非磁性層１
７の厚みを設定した人工格子膜が用いられているため、
信号磁界９に対して磁気抵抗変化を生じる。
【００３９】一方、第２の巨大磁気抵抗素子３ｂは、磁
気抵抗変化率が略極小値をとるように非磁性層１７ａの
厚みを設定した人工格子膜が用いられているため、信号
磁界９に対して磁気抵抗変化がほとんど生じない。
気抵抗変化率が略極小値をとるように非磁性層１７ａの
厚みを設定した人工格子膜が用いられているため、信号
磁界９に対して磁気抵抗変化がほとんど生じない。
【００４０】すなわち、信号磁界９に対して磁気抵抗変
化が生ずる第１の巨大磁気抵抗素子３ａと、磁気抵抗変
化がほとんど生じない第２の巨大磁気抵抗素子３ｂとを
用いているため、回路を構成する巨大磁気抵抗素子３に
抵抗値差が生じて、第１の巨大磁気抵抗素子３ａと第２
の巨大磁気抵抗素子３ｂとの中点端子である電極７ｂか
ら差動出力が取り出される。
化が生ずる第１の巨大磁気抵抗素子３ａと、磁気抵抗変
化がほとんど生じない第２の巨大磁気抵抗素子３ｂとを
用いているため、回路を構成する巨大磁気抵抗素子３に
抵抗値差が生じて、第１の巨大磁気抵抗素子３ａと第２
の巨大磁気抵抗素子３ｂとの中点端子である電極７ｂか
ら差動出力が取り出される。
【００４１】このように、実施の形態の磁気センサによ
れば、磁気センサのセンシング部に多層膜からなる巨大
磁気抵抗素子３を用いることで、従来の強磁性体磁気抵
抗素子に比較して大きな出力を得ることができる。
れば、磁気センサのセンシング部に多層膜からなる巨大
磁気抵抗素子３を用いることで、従来の強磁性体磁気抵
抗素子に比較して大きな出力を得ることができる。
【００４２】また、磁気抵抗変化率の非磁性層厚依存性
を利用することにより、磁気抵抗素子特性が等方性を有
する巨大磁気抵抗素子３から差動出力を得ることができ
る。すなわち、回路を構成する巨大磁気抵抗素子３に非
磁性層厚が数Å異なるだけの交換結合型人工格子膜を用
いる。
を利用することにより、磁気抵抗素子特性が等方性を有
する巨大磁気抵抗素子３から差動出力を得ることができ
る。すなわち、回路を構成する巨大磁気抵抗素子３に非
磁性層厚が数Å異なるだけの交換結合型人工格子膜を用
いる。
【００４３】この交換結合型人工格子膜においては、数
Åの非磁性層厚差が磁気抵抗変化率に極めて顕著に影響
する特徴を持つ。この特徴を利用することにより、等方
性を有する巨大磁気抵抗素子３は、バイアス磁界の印加
や磁気シールド無しで、信号磁界に対して抵抗値差を生
ずることができ、簡単な構成で差動出力を取り出すこと
ができる。
Åの非磁性層厚差が磁気抵抗変化率に極めて顕著に影響
する特徴を持つ。この特徴を利用することにより、等方
性を有する巨大磁気抵抗素子３は、バイアス磁界の印加
や磁気シールド無しで、信号磁界に対して抵抗値差を生
ずることができ、簡単な構成で差動出力を取り出すこと
ができる。
【００４４】なお、本出願人は、実施の形態の巨大磁気
抵抗素子３を試作した。この巨大磁気抵抗素子３は、バ
ッファ層１３と磁性層１５とにＮｉＦｅＣｏを用い、非
磁性層１７，１７ａにＣｕを用いた交換結合型人工格子
膜である。基板１は、Ｓｉ／ＳｉＯ2からなる。バッフ
ァ層厚を５０Åとし、磁性層厚を１５Åとし、非磁性層
厚をｔCUとした。積層周期数ｎは、２０とした。
抵抗素子３を試作した。この巨大磁気抵抗素子３は、バ
ッファ層１３と磁性層１５とにＮｉＦｅＣｏを用い、非
磁性層１７，１７ａにＣｕを用いた交換結合型人工格子
膜である。基板１は、Ｓｉ／ＳｉＯ2からなる。バッフ
ァ層厚を５０Åとし、磁性層厚を１５Åとし、非磁性層
厚をｔCUとした。積層周期数ｎは、２０とした。
【００４５】第１の巨大磁気抵抗素子３ａは、非磁性層
厚ｔCUが２１Å（第２ピーク）の人工格子膜から作製し
た。第２の巨大磁気抵抗素子３ｂは、非磁性層厚ｔCUが
１９Åの人工格子膜から作製した。
厚ｔCUが２１Å（第２ピーク）の人工格子膜から作製し
た。第２の巨大磁気抵抗素子３ｂは、非磁性層厚ｔCUが
１９Åの人工格子膜から作製した。
【００４６】図４は、第１の巨大磁気抵抗素子３ａ及び
第２の巨大磁気抵抗素子３ｂの磁気抵抗変化率と信号磁
界との関係を示している。第１の巨大磁気抵抗素子３ａ
の磁気抵抗変化率が約９％であるのに対して、第２の巨
大磁気抵抗素子３ｂの磁気抵抗変化率は、１％以下であ
る。
第２の巨大磁気抵抗素子３ｂの磁気抵抗変化率と信号磁
界との関係を示している。第１の巨大磁気抵抗素子３ａ
の磁気抵抗変化率が約９％であるのに対して、第２の巨
大磁気抵抗素子３ｂの磁気抵抗変化率は、１％以下であ
る。
【００４７】なお、第１の巨大磁気抵抗素子３ａ及び第
２の巨大磁気抵抗素子３ｂの磁気抵抗変化率特性以外の
特性は、同等である。例えば、第１の巨大磁気抵抗素子
３ａ及び第２の巨大磁気抵抗素子３ｂの抵抗率は、約
２．１７×１０-7Ω・ｍ程度であり、また、材料組成や
製造履歴等に関しても同様である。このため、巨大磁気
抵抗素子３の温度特性等基本的な特性は、差異がない。
すなわち、実施の形態では、非磁性層厚が単に数Å異な
るだけで、磁気抵抗変化の有無が生ずるという交換結合
型人工格子膜の特性を利用したものである。
２の巨大磁気抵抗素子３ｂの磁気抵抗変化率特性以外の
特性は、同等である。例えば、第１の巨大磁気抵抗素子
３ａ及び第２の巨大磁気抵抗素子３ｂの抵抗率は、約
２．１７×１０-7Ω・ｍ程度であり、また、材料組成や
製造履歴等に関しても同様である。このため、巨大磁気
抵抗素子３の温度特性等基本的な特性は、差異がない。
すなわち、実施の形態では、非磁性層厚が単に数Å異な
るだけで、磁気抵抗変化の有無が生ずるという交換結合
型人工格子膜の特性を利用したものである。
【００４８】また、前述した実施の形態では、第１の巨
大磁気抵抗素子３ａと第２の巨大磁気抵抗素子３ｂとか
らなるハーフブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子３につい
て説明した。
大磁気抵抗素子３ａと第２の巨大磁気抵抗素子３ｂとか
らなるハーフブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子３につい
て説明した。
【００４９】本発明は、前述した巨大磁気抵抗素子３に
限定されることなく、例えば、フルブリッジ構成の巨大
磁気抵抗素子についても適用することができる。図５は
フルブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の構成図である。
図６はフルブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の回路図で
ある。
限定されることなく、例えば、フルブリッジ構成の巨大
磁気抵抗素子についても適用することができる。図５は
フルブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の構成図である。
図６はフルブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の回路図で
ある。
【００５０】図５に示すフルブリッジ構成の巨大磁気抵
抗素子は、一端が電極７ａに接続され他端が電極７ｂに
接続され、信号磁界９の変化に対して抵抗値が変化する
第１の巨大磁気抵抗素子３ａ１と、一端が電極７ｂに接
続され他端が電極７ｃに接続され、信号磁界９の変化に
対して抵抗値が変化しない第２の巨大磁気抵抗素子３ｂ
１と、一端が電極７ａに接続され他端が電極７ｄに接続
され、信号磁界９の変化に対して抵抗値が変化しない第
３の巨大磁気抵抗素子３ｂ２と、一端が電極７ｄに接続
され他端が電極７ｃに接続され、信号磁界９の変化に対
して抵抗値が変化する第４の巨大磁気抵抗素子３ａ２と
を備える。
抗素子は、一端が電極７ａに接続され他端が電極７ｂに
接続され、信号磁界９の変化に対して抵抗値が変化する
第１の巨大磁気抵抗素子３ａ１と、一端が電極７ｂに接
続され他端が電極７ｃに接続され、信号磁界９の変化に
対して抵抗値が変化しない第２の巨大磁気抵抗素子３ｂ
１と、一端が電極７ａに接続され他端が電極７ｄに接続
され、信号磁界９の変化に対して抵抗値が変化しない第
３の巨大磁気抵抗素子３ｂ２と、一端が電極７ｄに接続
され他端が電極７ｃに接続され、信号磁界９の変化に対
して抵抗値が変化する第４の巨大磁気抵抗素子３ａ２と
を備える。
【００５１】また、電極７ａには電源端子が接続され、
電極７ｃが接地されていて、電極７ｂと電極７ｄとから
差動出力（ＯＵＴ１，ＯＵＴ２）を取り出すようになっ
ている。
電極７ｃが接地されていて、電極７ｂと電極７ｄとから
差動出力（ＯＵＴ１，ＯＵＴ２）を取り出すようになっ
ている。
【００５２】このように、第１の巨大磁気抵抗素子３ａ
１乃至第４の巨大磁気抵抗素子３ｂ２からなるフルブリ
ッジ構成の巨大磁気抵抗素子を用いることにより、ハー
フブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の差動出力よりもさ
らに大きな差動出力を得ることができる。
１乃至第４の巨大磁気抵抗素子３ｂ２からなるフルブリ
ッジ構成の巨大磁気抵抗素子を用いることにより、ハー
フブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の差動出力よりもさ
らに大きな差動出力を得ることができる。
【００５３】なお、本発明は上述の実施の形態の磁気セ
ンサに限定されるものではない。実施の形態では、各巨
大磁気抵抗素子の電極パターンの長手方向の全てが信号
磁界９に対して略直交するように配置されていたが、例
えば、図７（ａ）に示すように、第１の巨大磁気抵抗素
子３ａの電極パターン５ａと第２の巨大磁気抵抗素子３
ｂの電極パターン５ｃとが略直交するように配置しても
良い。
ンサに限定されるものではない。実施の形態では、各巨
大磁気抵抗素子の電極パターンの長手方向の全てが信号
磁界９に対して略直交するように配置されていたが、例
えば、図７（ａ）に示すように、第１の巨大磁気抵抗素
子３ａの電極パターン５ａと第２の巨大磁気抵抗素子３
ｂの電極パターン５ｃとが略直交するように配置しても
良い。
【００５４】また、例えば、図７（ｂ）に示すように、
第１の巨大磁気抵抗素子３ｄの電極パターン５ｄと第２
の巨大磁気抵抗素子３ｃの電極パターン５ｃとを略平行
に配置し、且つ電極パターンの長手方向に略平行に信号
磁界９を印加しても良い。
第１の巨大磁気抵抗素子３ｄの電極パターン５ｄと第２
の巨大磁気抵抗素子３ｃの電極パターン５ｃとを略平行
に配置し、且つ電極パターンの長手方向に略平行に信号
磁界９を印加しても良い。
【００５５】さらに、各電極パターンが信号磁界に対し
て所定角度（例えば、４５°）となるように配置しても
良い。これは実施の形態の巨大磁気抵抗素子が等方性を
有するからである。このほか、本発明の技術的思想を逸
脱しない範囲内で、種々変形して実施可能であるのは勿
論である。
て所定角度（例えば、４５°）となるように配置しても
良い。これは実施の形態の巨大磁気抵抗素子が等方性を
有するからである。このほか、本発明の技術的思想を逸
脱しない範囲内で、種々変形して実施可能であるのは勿
論である。
【００５６】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１の磁気抵
抗素子は、磁性層と第１の非磁性層とが交互に積層され
た第１の人工格子膜を有し、第１の人工格子膜に印加さ
れる信号磁界の変化に対して抵抗値が変化する。第２の
磁気抵抗素子は、磁性層と第１の非磁性層の厚みに対し
て異なる厚みの第２の非磁性層とが交互に積層された第
２の人工格子膜を有し、第２の人工格子膜に印加される
信号磁界の変化に対して抵抗値が変化しない。
抗素子は、磁性層と第１の非磁性層とが交互に積層され
た第１の人工格子膜を有し、第１の人工格子膜に印加さ
れる信号磁界の変化に対して抵抗値が変化する。第２の
磁気抵抗素子は、磁性層と第１の非磁性層の厚みに対し
て異なる厚みの第２の非磁性層とが交互に積層された第
２の人工格子膜を有し、第２の人工格子膜に印加される
信号磁界の変化に対して抵抗値が変化しない。
【００５７】このため、第１及び第２の磁気抵抗素子の
中点から中点電圧が取り出されるため、バイアス磁界を
印加することなく、信号磁界に対して抵抗値差を生じさ
せることができ、しかも簡単な構成で差動出力を取り出
すことができる。
中点から中点電圧が取り出されるため、バイアス磁界を
印加することなく、信号磁界に対して抵抗値差を生じさ
せることができ、しかも簡単な構成で差動出力を取り出
すことができる。
【００５８】請求項２の発明によれば、第１の磁気抵抗
素子乃至第４の磁気抵抗素子によりフルブリッジ構成と
したことで、ハーフブリッジ構成によりもさらに大きい
差動出力を得ることができる。
素子乃至第４の磁気抵抗素子によりフルブリッジ構成と
したことで、ハーフブリッジ構成によりもさらに大きい
差動出力を得ることができる。
【００５９】請求項３の発明によれば、第１の非磁性層
の厚みは、磁気抵抗変化率が極大値になるときの厚みに
設定され、第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化率が
略極小値になるときの厚みに設定されているため、信号
磁性に対して、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素
子との抵抗値差を生ずることができ、差動出力を取り出
すことができる。
の厚みは、磁気抵抗変化率が極大値になるときの厚みに
設定され、第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化率が
略極小値になるときの厚みに設定されているため、信号
磁性に対して、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素
子との抵抗値差を生ずることができ、差動出力を取り出
すことができる。
【００６０】請求項４の発明によれば、第１の非磁性層
の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極大値のいずれか１
つの極大値になるときの厚みに設定され、第２の非磁性
層の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極小値の極小値に
なるときの厚みに設定されているため、信号磁性に対し
て、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との抵抗
値差を生ずることができ、差動出力を取り出すことがで
きる。
の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極大値のいずれか１
つの極大値になるときの厚みに設定され、第２の非磁性
層の厚みは、磁気抵抗変化率が複数の極小値の極小値に
なるときの厚みに設定されているため、信号磁性に対し
て、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との抵抗
値差を生ずることができ、差動出力を取り出すことがで
きる。
【００６１】請求項５の発明によれば、第１の非磁性層
の厚みは、磁気抵抗変化率が第２ピーク値となる厚みに
設定され、第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化率が
第１ピークと第２ピーク値の間となる厚みに設定される
ことで、効率良く差動出力を取り出すことができる。
の厚みは、磁気抵抗変化率が第２ピーク値となる厚みに
設定され、第２の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化率が
第１ピークと第２ピーク値の間となる厚みに設定される
ことで、効率良く差動出力を取り出すことができる。
【図１】（ａ）は実施の形態の磁気センサの構成図、
（ｂ）は第１の巨大磁気抵抗素子における交換結合型人
工格子膜の構造図、（ｃ）は第２の巨大磁気抵抗素子に
おける交換結合型人工格子膜の構造図である。
（ｂ）は第１の巨大磁気抵抗素子における交換結合型人
工格子膜の構造図、（ｃ）は第２の巨大磁気抵抗素子に
おける交換結合型人工格子膜の構造図である。
【図２】ハーフブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の回路
図である。
図である。
【図３】一般的な交換結合型人工格子膜の磁気抵抗変化
率と非磁性層厚との関係を示す図である。
率と非磁性層厚との関係を示す図である。
【図４】第１の巨大磁気抵抗素子及び第２の巨大磁気抵
抗素子の磁気抵抗変化率と信号磁界との関係を示す図で
ある。
抗素子の磁気抵抗変化率と信号磁界との関係を示す図で
ある。
【図５】フルブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の構成図
である。
である。
【図６】フルブリッジ構成の巨大磁気抵抗素子の回路図
である。
である。
【図７】実施の形態のハーフブリッジ構成の巨大磁気抵
抗素子の他の構成例を示す図である。
抗素子の他の構成例を示す図である。
【図８】従来の異方性を有する磁気抵抗素子を用いた磁
気センサの構成図である。
気センサの構成図である。
【図９】従来の異方性を有する磁気抵抗素子の信号磁界
に対する抵抗値の変化を示す図である。
に対する抵抗値の変化を示す図である。
【図１０】従来の等方性を有する磁気抵抗素子の信号磁
界に対する抵抗値の変化を示す図である。
界に対する抵抗値の変化を示す図である。
【図１１】従来の等方性を有する磁気抵抗素子を用いた
磁気センサの一例を示す図である。
磁気センサの一例を示す図である。
【図１２】図１１に示す磁気センサの磁界に対する磁気
抵抗変化を示す図である。
抵抗変化を示す図である。
【図１３】図１１に示す磁気センサの信号磁界に対する
出力を示す図である。
出力を示す図である。
１ 基板 ３ 巨大磁気抵抗素子 ３ａ 第１の巨大磁気抵抗素子 ３ｂ 第２の巨大磁気抵抗素子 ５ａ〜５ｂ 電極パターン ７ａ〜７ｃ 電極 ９ 信号磁界 １３ バッファ層 １５ 磁性層 １７，１７ａ 非磁性層
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と、この基板に形成され、前記基板
の表面に略平行に印加される信号磁界に対して抵抗値が
変化する磁気抵抗手段とを備え、 前記磁気抵抗手段は、磁性層と第１の非磁性層とが交互
に積層された第１の人工格子膜を有し、第１の人工格子
膜に印加される前記信号磁界の変化に対して抵抗値が変
化する第１の磁気抵抗素子と、 この第１の磁気抵抗素子に直列接続され、前記磁性層と
前記第１の非磁性層の厚みに対して異なる厚みの第２の
非磁性層とが交互に積層された第２の人工格子膜を有
し、第２の人工格子膜に印加される前記信号磁界の変化
に対して抵抗値が変化しない第２の磁気抵抗素子と、を
備えることを特徴とする磁気センサ。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗手段は、前記第２の人工格
子膜を有し、第２の人工格子膜に印加される前記信号磁
界の変化に対して抵抗値が変化しない第３の磁気抵抗素
子と、 この第３の磁気抵抗素子に直列接続され、前記第１の人
工格子膜を有し、第１の人工格子膜に印加される前記信
号磁界の変化に対して抵抗値が変化する第４の磁気抵抗
素子とを備え、 前記第１の磁気抵抗素子の一端と前記第３の磁気抵抗素
子の一端とを接続し、前記第２の磁気抵抗素子の一端と
前記第４の磁気抵抗素子の一端とを接続してフルブリッ
ジ構成としたことを特徴とする請求項１記載の磁気セン
サ。 - 【請求項３】 前記信号磁界に対する前記抵抗値の変化
を表す磁気抵抗変化率が非磁性層の厚みに応じて変化し
て極大値及び極小値を持つ場合に、前記第１の非磁性層
の厚みは、前記磁気抵抗変化率が前記極大値になるとき
の厚みに設定され、前記第２の非磁性層の厚みは、前記
磁気抵抗変化率が略前記極小値になるときの厚みに設定
されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
磁気センサ。 - 【請求項４】 前記信号磁界に対する前記抵抗値の変化
を表す磁気抵抗変化率が非磁性層の厚みに応じて変化し
て複数の極大値及び複数の極小値を持つ場合に、前記第
１の非磁性層の厚みは、前記磁気抵抗変化率が前記複数
の極大値のいずれか１つの極大値になるときの厚みに設
定され、前記第２の非磁性層の厚みは、前記磁気抵抗変
化率が前記複数の極小値の最小値になるときの厚みに設
定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の磁気センサ。 - 【請求項５】 前記第１の非磁性層の厚みは、磁気抵抗
変化率が第２ピーク値となる厚みに設定され、前記第２
の非磁性層の厚みは、磁気抵抗変化率が第１ピーク値と
前記第２ピーク値の間となる厚みに設定されることを特
徴とする請求項３または請求項４記載の磁気センサ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10358089A JP2000180207A (ja) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10358089A JP2000180207A (ja) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180207A true JP2000180207A (ja) | 2000-06-30 |
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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1998
- 1998-12-16 JP JP10358089A patent/JP2000180207A/ja active Pending
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