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DE10046782B4 - Magnetisches Bauelement mit einem magnetischen Schichtsystem und dessen Verwendung - Google Patents

Magnetisches Bauelement mit einem magnetischen Schichtsystem und dessen Verwendung Download PDF

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DE10046782B4 DE10046782A DE10046782A DE10046782B4 DE 10046782 B4 DE10046782 B4 DE 10046782B4 DE 10046782 A DE10046782 A DE 10046782A DE 10046782 A DE10046782 A DE 10046782A DE 10046782 B4 DE10046782 B4 DE 10046782B4
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Abstract

Magnetisches Bauelement, umfassend eine erste und zweite, aus 3d-Übergangsmetallen gebildete, ferromagnetische Schicht (1, 3), die durch eine nicht-ferromagnetische Zwischenschicht (2) getrennt sind, und eine zwischen der ersten ferromagnetischen Schicht (3) und einem Substrat (5) angeordnete Fixierungsschicht (4), die in Kontakt mit der ersten ferromagnetischen Schicht (3) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsschicht (4) nur aus 4d- und/oder 5d-Übergangsmetallen gebildet ist und eine Schichtdicke von 1 bis 10 Atomlagen hat, so dass die durch die Fixierungsschicht in der ersten ferromagnetischen Schicht induzierte magnetokristalline Anisotropie die Magnetisierungsrichtung der ersten ferromagnetischen Schicht fixiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein magnetisches Bauelement mit einem magnetischen Schichtsystem, insbesondere ein einen Magnetwiderstand (MR) oder Tunnelmagnetwiderstand (TMR) ausnutzendes Bauelement, wie beispielsweise ein Magnetsensor oder ein magnetischer Speicher.
  • Stand der Technik
  • Verschiedene Materialien weisen eine elektrische Leitfähigkeit auf, die besonders empfindlich auf ein angelegtes Magnetfeld reagiert.
  • Dieses Phänomen wird in vielen Magnetsensoren und in magnetischen Arbeitsspeichern (MRAM – Magnetic Random Access Memories) auf der Basis des Riesenmagnetowiderstandes (GMR) und des Tunnelmagnetwiderstandes (TMR) genutzt.
  • Typischerweise umfassen solche Sensoren mehrere ferromagnetische Schichten, die durch nicht-magnetische Schichten getrennt sind. In Abwesenheit eines äußeren magnetischen Feldes können die ferromagnetischen Schichten durch eine Zwischenschichten-Austausch-Kopplung in entgegengesetzte Richtungen magnetisiert werden. Ein angelegtes äußeres Magnetfeld führt dann zu einer parallelen Ausrichtung der Magnetisierungsrichtung in den ferromagnetischen Schichten. Da der Widerstand von der Magnetisierungsrichtung abhängt, kann ein äußeres Magnetfeld, welches die magnetische Konfiguration verändert, einfach durch eine Widerstandsänderung detektiert werden. Dabei ist es notwendig, die Energiedifferenz zwischen den verschiedenen Magnetisierungsrichtungen möglichst gering zu halten, um noch schwache Magnetfelder detektieren zu können. Das kann durch eine nicht-magnetische Zwischenschicht zwischen den ferromagnetischen Schichten erreicht werden.
  • Es ist bekannt, daß im Bereich der magnetischen Datenspeicherung bei Computerfestplatten, Sensoren des GMR-Typs (wegen folgender Vorteile) die bisher verwendeten Sensoren zunehmend verdrängen. Die Sensoren des GMR-Typs weisen gegenüber den Sensoren, die den anisotropen Magnetwiderstand (AMR) ausnutzen, einige Vorteile auf.
  • GMR-Sensoren nutzen vorteilhaft die volle Winkelinformation aus. Während gegensinnig gerichtete Magnetfelder für AMR-Sensoren nicht unterscheidbar sind und dasselbe Signal ergeben, bewirken kollinear und nicht-kollinear ausgerichtete Bereiche beim GMR-Sensor unterschiedliche elektrische Widerstände.
  • Ein weiterer Vorteil der GMR-Sensoren gegenüber den AMR-Sensoren ist es, daß sie ein vergleichsweise größeres Signal liefern.
  • Weiterhin von Vorteil ist die Tatsache, daß der GMR-Effekt auf einem Grenzflächeneffekt beruht. Das bedeutet, daß ein GMR-Sensor viel dünner sein kann als ein entsprechender Sensor des AMR-Typs.
  • Bekannt ist ebenfalls, daß der Tunnelmagnetwiderstand (TMR) Effekt im Hinblick auf die Möglichkeit einer Anwendung in zukünftigen magnetischen Arbeitsspeichern erforscht wird. Diese sind unter dem Begriff magnetic random access memories (MRAM) bekannt und können die heute verwendeten Halbleiterspeicher ersetzen.
  • Prinzipiell ist dafür auch der GMR-Effekt geeignet. Der TMR-Effekt besitzt jedoch den klaren Vorteil eines größeren inhärenten Widerstandes des Sensors. In MRAMs ist dies von Bedeutung wegen des hohen Widerstandes der Verbindungsleitungen zwischen Speicherelement und Prozessor.
  • Sowohl GMR- als auch TMR-Sensoren bestehen typischerweise aus einer freien magnetischen Schicht, einer Zwischenschicht und einer ferromagnetischen Schicht, dessen Magnetisierungsrichtung durch eine angrenzende antiferromagnetische Schicht fixiert wird.
  • Die freie Schicht ist üblicherweise ebenfalls eine ferromagnetische Schicht und wird als Sensorschicht bezeichnet. Die Zwischenschicht umfaßt vorteilhaft die Elemente wie Cu, Ag, Au, Mn, Cr beim GMR-Typ und Isolatoren beim TMR-Typ.
  • Die Funktion des Schichtsystems beruht darauf, daß die Magnetisierungsrichtung der Sensorschicht auf ein externes Magnetfeld reagiert, die fixierte ferromagnetische Schicht aber davon unbeeinflußt bleibt. Die Magnetisierungsrichtung der fixierten Schicht wird durch die starke antiferromagnetische Wechselwirkung zwischen der fixierten ferromagnetischen Schicht und der benachbarten antiferromagnetischen Schicht festgehalten.
  • Ein Problem bei der Herstellung eines solchen Schichtsystems besteht darin, geeignete Materialien zu finden, die sich für die antiferromagnetisch gekoppelte Fixierungsschicht eignen.
  • Ein weiteres Problem ist es, die erforderlichen verschiedenen magnetischen Orientierungen (kollinear und nicht-kollinear) herzustellen. Darüber hinaus ist die Magnetisierungsrichtung der Sensorschicht wegen der weitreichenden Wechselwirkung zwischen den Schichten regelmäßig an die Magnetisierungsrichtung der fixierten Schicht gebunden. Dies bedeutet nachteilhaft eine nur geringe Effizienz (weniger als 20 % bei GMR und weniger als 50 % bei TMR).
  • Die EP 0 674 327 A1 offenbart ein magnetisches Bauelement umfassend eine erste und zweite ferromagnetische, 3d-Übergangsmetalle aufweisende Schicht, die durch eine nicht-ferromagnetische Zwischenschicht getrennt sind. Zwischen der ersten ferromagnetischen Schicht und einem Substrat ist eine Fixierungsschicht angeordnet, welche 4d- oder 5d-Übergangselemente aufweist.
  • Aus (J. J. Sun, K. Shimazawa, N. Kasahara, K. Sato, S. Saruki, T. Kagami, O. Redon, S. Araki, H. Morita, M. Matsuzaki, "Low resistance and high thermal stability of sein-dependent tunnel junctions with synthetic antiferromagnetic CoFe/Ru/CoFe pinned layers", Applied Phy sics Letters 76 (17), 2424–2426 (2000)) sind spinabhängige Tunnelelemente mit einer ferromagnetischen, 3d-Übergangsmetalle aufweisenden Schicht und einer daran angrenzenden rutheniumhaltigen Fixierungsschicht bekannt, bei denen die Magnetisierungsrichtung der ferromagnetischen Schicht durch Austauschwechselwirkung mit der antiferromagnetischen Fixierungsschicht fixiert ist.
  • Aus (C. H. Marrows, F. E. Stanley, B. J. Hickey, "Inverse giant magnetoresistance at room temperature in antiparallel biased sein valves and application to bridge sensors", Applied Physics Letters 75 (24), 3847–3849 (1999)) sind GMR-Elemente bekannt, bei denen ebenfalls die Magnetisierungsrichtung einer ferromagnetischen, 3d-Übergangsmetalle aufweisenden Schicht durch antiferromagnetische Austauschwechselwirkung mit einer rutheniumhaltigen Fixierungsschicht fixiert ist.
  • Aufgabe und Lösung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein magnetisches Bauelement mit einem Schichtsystem zu schaffen, welches eine verbesserte Fixierung der Magnetisierungsrichtung einer ferromagnetischen Schicht im Vergleich zum Stand der Technik ermöglicht.
  • Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein magnetisches Bauelement zu schaffen, welches eine nur geringe Wechselwirkung zwischen einer fixierten ferromagnetischen Schicht und einer weiteren ferromagnetischen Sensorschicht aufweist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein magnetisches Bauelement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die Nebenansprüche offenbaren darüber hinaus vorteilhafte Verwendungen der Erfindung.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweils darauf rückbezogenen Unteransprüchen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Gemäß Anspruch 1 umfaßt das magnetische Bauelement eine erste und zweite ferromagnetische Schicht, die durch eine nicht-ferromagnetische Zwischenschicht getrennt sind, und eine zwischen der ersten ferromagnetischen Schicht und einem Substrat angeordnete Fixierungsschicht, die in Kontakt mit der ersten ferromagnetischen Schicht ist. Die ferromagnetischen Schichten weisen 3d-Übergangsmetalle oder eine Legierung oder ein Mehrschichtsystem aus 3d-Übergangsmetallen auf. Zu den 3d-Übergangselementen zählen insbesondere Fe, Ni und Co.
  • Zur Fixierung der Magnetisierungsrichtung der benachbarten ersten ferromagnetischen Schicht ist die Fixierungsschicht erfindungsgemäß nur aus 4d- und/oder 5d-Übergangsmetallen gebildet und hat eine Schichtdicke von 1 bis 10 Atomlagen.
  • Es wurde überraschend festgestellt, daß bei einer Materialkombination aus 3d-Übergangselementen der ersten ferromagnetischen Schicht und 4d-, bzw. 5d-Übergangsmetallen der Fixierungsschicht die 3d-Übergangsmetalle die Größe des magnetischen Moments bestimmen, die Magnetisierungsrichtung hingegen durch die 4d-, bzw. 5d-Übergangsmetalle bestimmt wird.
  • Dabei wird die aus 3d-Übergangsmetallen bestehende, erste ferromagnetische Schicht durch die hohe magnetokristalline anisotropische Energie (MAE) des 4d- bzw. 5d-Übergangsmetalls der Fixierungsschicht fixiert. Bislang üblich ist eine starke antiferromagnetische Kopplung durch Materialien, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die magnetokristalline anisotropische Energie der erfindungsgemäßen Schicht bewirkt eine vorteilhafte Kopplung (Fixierung) der Magnetisierungsrichtung der fixierten ersten ferromagnetischen Schicht.
  • Die Magnetisierungsrichtung verläuft im allgemeinen entlang einer kristallinen Vorzugsrichtung und/oder wird durch die makroskopische Struktur eines magnetischen Objekts bestimmt. Diese Eigenschaft heißt magnetokristalline Anisotropie. Die Energie, die benötigt wird, um die Ausrichtung vom Zustand der geringsten Energie zu dem der höchsten Energie zu ändern ist die anisotropische Energie. Diese anisotropische Energie resultiert aus relativistischen Effekten, insbesondere der Dipol-Dipol und der Spin-Orbit Wechselwirkung. Die magnetische Anisotropie, ausgedrückt in magnetischen Einheiten, liegt in der Größenordnung von 0,01 bis 10 MJ/m3.
  • Als besonders vorteilhaft geeignete 4d-Übergangselemente für die Fixierungsschicht sind dabei nach Anspruch 2 die Elemente Palladium (Pd), Rhodium (Rh) und Ruthenium (Ru) zu nennen.
  • Als vorteilhaft geeignete 5d-Übergangselemente nach Anspruch 3 sind die Elemente Wolfram (W), Renium (Re), Osmium (Os), Iridium (Ir) und Platin (Pt) zu nennen.
  • Sowohl die 4d-, als auch die 5d-Übergangselemente weisen eine hohe magnetokristalline anisotropische Energie (MAE) auf, und ermöglichen so auf einfache Weise die Fixierung der Magnetisierungsrichtung der benachbarten ersten ferromagnetischen Schicht.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die 4d-, bzw. 5d-Übergangsmetalle umfassende Fixierungsschicht nach Anspruch 6 als Dünnschicht ausgebildet. Darunter ist eine Schicht mit einer Schichtdicke von 1 bis 10 Atomlagen zu verstehen.
  • Insbesondere ist die erfindungsgemäße Fixierungsschicht vorteilhaft nach Anspruch 7 als eine Monolage ausgebildet. Schon eine Monolage der 4d- oder 5d-Übergangselemente führt zu der erfindungsgemäßen Fixierung der Magnetisierungsrichtung der ersten ferromagnetischen Schicht. Diese Ausführungsform ist deshalb besonders materialsparend und ermöglicht insbesondere eine sehr kompakte Bauweise der Fixierungsschicht. Vorteilhaft können magnetische Bauelemente, die dieses Schichtsystem umfassen, entsprechend kompakt ausgestaltet werden.
  • Durch die Verwendung von 5d-Übergangsmetallen (oder auch einiger 4d-Übergangsmetalle) für die Fixierungsschicht vereinfacht sich zudem der Herstellungsprozeß, weil schon eine einzige Atomlage von 5d-Übergangs metallen (oder auch einiger 4d-Übergangsmetalle) ausreicht, um die Magnetisierungsrichtung der fixierten Schicht (z. B. eines Dünnfilms aus 3d-Übergangsmetallen) festzulegen.
  • Die magnetische Anisotropie bei der Materialkombination aus 3d-und 4d-, bzw. 5d-Übergangsmetallen ist aufgrund der großen Spin-Orbital Konstante und dem kleinen Spin-Splitting sehr groß.
  • Die Anisotropie reagiert dabei regelmäßig empfindlich auf die Feinstruktur der Ladungsdichte der 4d-, bzw. 5d-Übergangselemente in der Nähe der Fermi-Energien.
  • Durch die Kombination einer 3d-Übergangselemente umfassenden ferromagnetischen Schicht und einer 4d- und/oder 5d-Übergangselemente umfassenden Fixierungsschicht läßt sich die Stärke und die Richtung der magnetokristallinen Anisotropie der Fixierungsschicht einstellen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Theorie basiert auf exakter Berechnung des Anteils der Spin-Orbit Wechselwirkung am Magnetfeld. Dieser Anteil der Spin-Orbit Wechselwirkung an der magnetischen Anisotropie ist besonders groß an der Oberfläche und ist dominierend für die magnetische Anisotropie bei Dünnfilmen. Die induzierende magnetokristalline Anisotropie von 5d-Übergangsmetallen (und einiger 4d-Übergangsmetalle) ist groß genug, um die Magnetisierungsrichtung der fixierten Schicht festzuhalten. Deshalb ist die Wechselwir kung zwischen der Sensorschicht und der fixierten Schicht vorteilhaft sehr gering.
  • Unterschiedliche magnetische Konfigurationen (kollineare und nicht-kollineare Sensorschicht und fixierte Schicht) lassen sich einfach durch geeignete Wahl der Materialien herstellen. Die Magnetisierungsrichtung der Sensorschicht ist dabei unabhängig von der Magnetisierungsrichtung der fixierten Schicht, solange die Zwischenschicht ausreichend dick ist. Unter ausreichend dick ist dabei insbesondere dicker als 1,0 nm zu verstehen. Das bedeutet, daß es wegen der hohen magnetokristallinen Anisotropieenergie des 5d-Übergangsmetalls keine Wechselwirkung zwischen der Sensorschicht und der fixierten Schicht gibt.
  • Eine andere Anwendung ist die Steigerung der Effizienz des GMR- und TMR-Effektes. Das geschieht durch die Anwendung eines Momentfilters. Ein Momentfilter läßt die polarisierten d-Elektronen durch die GMR- und TMR-Anordnungen passieren, ist aber undurchlässig für unpolarisierte s und p Elektronen.
  • In einer vorteilhaften Gestaltung des erfindungsgemäßen Bauelements beträgt die magnetokristalline anisotropische Energie der Fixierungsschicht (aus 5d-Übergangsmetallen oder auch einigen 4d-Übergangmetallen) etwa 10–20 meV. Dies ist ungefähr 100 mal mehr, als die magnetokristalline anisotropische Energie der Sensorschicht (Dünnfilm aus 3d-Übergangsmetall). Diese hohe Energie dominiert die magnetokristalline anisotropische Energie der fixierten Schicht und hält somit ihre Magnetisierungsrichtung fest.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1: Schichtaufbau für einen erfindungsgemäßen Magnetsensor mit einer Fixierungsschicht aus 5d-Übergangselementen. Diese Ausführungsform weist eine Fixierungsschicht auf. Die Magnetisierungsrichtung der Sensorschicht und der fixierten Schicht sind durch entsprechende Vektorgraphiken dargestellt.
  • 2: Schichtaufbau für einen erfindungsgemäßen Magnetsensor mit einer Fixierungsschicht aus 5d-Übergangselementen. Diese Ausführungsform weist zwei Fixierungsschichten auf. Auch hier ist die Magnetisierungsrichtung der Sensorschicht und der fixierten Schicht durch entsprechende Vektorgraphiken dargestellt.
  • In diesen Anordnungen (1 und 2) sind die Sensorschichten 1 nicht an die fixierten Schichten 3 gekoppelt, so daß die Magnetisierungsrichtung der Sensorschichten 1 und der fixierten Schichten 3 unterschiedlich sein können und sich kollineare wie auch nicht kollineare Anordnungen einfach verwirklichen lassen.
  • 3: Periodische Anordnung von erfindungsgemäßen Schichtaufbauten nach 1 für reale Magnetsensoren
  • 4: Periodische Anordnung von erfindungsgemäßen Schichtaufbauten nach 2 für reale Magnetsensoren
  • Ausführungsbeispiele
  • Wie in 1 für einen einzelnen GMR-(oder TMR-) Sensor dargestellt wird, gibt es eine fixierte Schicht 3 (aus 3d-Übergangsmetallen) aus einer Atomlage unmittelbar neben der Fixierungsschicht 4 aus 5d-Übergangsmetallen oder auch aus einigen 4d-Übergangsmetallen. Die Fixierungsschicht 4 besteht vorteilhaft entweder aus einer einzelnen atomaren Schicht, einem Dünnfilm, einer Legierung oder auch einem Mehrschichtensystem. In der hier dargestellten Ausführung besteht die fixierte Schicht 4 nur aus einer einzelnen Lage von Atomen, weil sonst die hohe magnetische anisotropische Energie zu schwach würde. Es sind verschiedene magnetische Konfigurationen möglich wie, z. B. Fe für die Sensorschicht 1 und eine einzelne Lage von Fe Atomen auf W für die fixierte Schicht 3. Die nicht-kollineare Ausrichtung kommt zustande, weil die Sensorschicht 1 (MAE ca. 0,1 meV) senkrecht zur Ebene mit der hohen magnetischen Anisotropie liegt, während die fixierte Schicht 3 mit ca. 2,0 meV MAE in der Ebene liegt. Die kollineare Konfiguration stellt sich ein, wenn für die Sensorschicht 1 Co anstelle von Fe verwendet wird.
  • Prinzipiell lassen sich beliebige Kombinationen von Magnetisierungsrichtungen (MF) und (Mp) zwischen Sensorschicht 1 und fixierter Schicht 3, wie in den Vek torgraphiken der 1 gezeigt, einstellen, indem man eine entsprechende Kombination von Elementen wählt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in 2 dargestellt und besteht aus einer Sandwich Anordnung (Mehrfachschichten) umfassend eine Fixierungsschicht 4, eine fixierte Schicht 3 und eine weitere Fixierungsschicht 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die fixierte Schicht 3 sowohl aus einer einzelnen Atomlage als auch aus einem Dickfilm bestehen. Die Fixierungsschicht 4 darf aber nicht dick sein (insbesondere weniger als 5 Atomlagen). Die magnetokristalline anisotropische Energie der fixierten Schicht 3 ist hier höher als in 1, so daß die Zwischenlagen-Wechselwirkung sogar für sehr dünne Zwischenschichten 2 vernachlässigbar gering ist.
  • Bei den beschriebenen Anordnungen läßt sich ein Momentfilter verwenden, um die Effizienz des GMR- und TMR-Effekts zu erhöhen. Dabei werden Materialien in der Weise miteinander kombiniert, daß die Zustandsdichten in der Nähe der Fermi-Energie liegen und momentabhängig sind. Beispielsweise kann man ein Material wählen, dessen s und p Zustandsdichte nahe der Fermi-Energie niedrig ist, die d Zustandsdichte dort aber hoch ist, so daß nur die d Zustände zum Strom beitragen.
  • Die tatsächlichen GMR- und TMR-Sensoren bestehen dann aus einer Anordnung von vielen einzelnen GMR-, bzw. TMR-Sensoren, wie in den 3 und 4 gezeigt. In der konkreten Ausführung kann jedes der 5d-Übergangsmetalle (W, Re, Os, Ir, Pt) verwendet werden und auch jedes 4d-Übergangsmetalle (Pd, Rh, Ru) ist als Fixierungsschicht möglich.
  • In einer Anordnung, wie in 1 und 2 dargestellt, besteht die Schichtanordnung neben der Fixierungsschicht 4 aus einem Substrat 5 und einer Entkopplungsschicht 2.
  • Bei dem Substrat 5 kann es sich auch um ein Schichtsystem (Multilayer) unter Einschluß eines Edelmetalls (Cu, Ag, Au), eines 3d-, 4d- oder auch 5d-Übergangsmetalls handeln. Für die Entkopplungsschicht 2, die manchmal auch als Zwischenschicht bezeichnet wird, sollten vorzugsweise Edelmetalle (Cu, Ag, Au) oder aber Isolatoren verwendet werden. Nicht alle 3d-, 4d- und 5d-Übergangsmetalle lassen sich geeignet für die Entkopplungsschicht 2 verwenden. Ein Fachmann ist jedoch in der Lage, geeignete Kombinationen für eine vorgegebene Problemstellung herauszufinden.
  • Die Magnetisierung der Sensorschicht 1 (MF) hängt nur ab von der Magnetisierung der fixierten Schicht 3 (Mp). Die Magnetisierung der Sensorschicht 1 (Mp) kommt durch die schwache Spin-Orbit Wechselwirkung der 3d-Übergangsmetalle zustande. Bei Sensoren die aus einer Kombination von 3d-(fixierte Schicht) und 5d-(Fixierungsschicht) Übergangsmetallen bestehen, bestimmen die 3d-Übergangsmetalle die Größe des magnetischen Moments, während die Magnetisierungsrichtung auf Grund der starken Spin-Orbit Wechselwirkung von den 5d-Übergangsmetallen bestimmt wird. Dieser Aufbau unterscheidet sich völlig von konventionellen GMR- und TMR-Materia lien, bei denen die fixierte Schicht durch antiferromagnetische Kopplung fixiert wird.
    • 1
    ferromagnetische Schicht (Sensorschicht)
    2
    Zwischenschicht
    3
    ferromagnetische Schicht (fixierte Schicht)
    4
    erfindungsgemäße Fixierungsschicht
    5
    Substrat
    M →F
    Magnetisierungsrichtung der Sensorschicht 1
    M →P
    Magnetisierungsrichtung der fixierten
    Schicht 3
    M →x
    Magnetisierung in x-Richtung
    M →y
    Magnetisierung in y-Richtung
    M →z
    Magnetisierung in z-Richtung
    M →(θ,φ)
    Magnetisierungsrichtung, ausgedrückt durch die Raumwinkel θ und φ.

Claims (16)

  1. Magnetisches Bauelement, umfassend eine erste und zweite, aus 3d-Übergangsmetallen gebildete, ferromagnetische Schicht (1, 3), die durch eine nicht-ferromagnetische Zwischenschicht (2) getrennt sind, und eine zwischen der ersten ferromagnetischen Schicht (3) und einem Substrat (5) angeordnete Fixierungsschicht (4), die in Kontakt mit der ersten ferromagnetischen Schicht (3) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsschicht (4) nur aus 4d- und/oder 5d-Übergangsmetallen gebildet ist und eine Schichtdicke von 1 bis 10 Atomlagen hat, so dass die durch die Fixierungsschicht in der ersten ferromagnetischen Schicht induzierte magnetokristalline Anisotropie die Magnetisierungsrichtung der ersten ferromagnetischen Schicht fixiert.
  2. Magnetisches Bauelement nach vorhergehendem Anspruch mit einer Fixierungsschicht, umfassend wenigstens ein Element der Gruppe (Pd, Rh, Ru).
  3. Magnetisches Bauelement nach Anspruch 1 mit einer Fixierungsschicht, umfassend wenigstens ein Element der Gruppe (W, Re, Os, Ir und Pt).
  4. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Fixierungsschicht aus einer Legierung aus 4d- oder 5d-Übergangselementen.
  5. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Fixierungsschicht ein Mehrschichtensystem umfaßt.
  6. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fixierungsschicht als Dünnschicht ausgebildet ist.
  7. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fixierungsschicht als eine Monolage ausgebildet ist.
  8. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine magnetokristalline Anisotropie der Fixierungsschicht im Bereich von 1 bis 100 meV, insbesondere von 10 bis 20 meV.
  9. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsschicht aus einer 4d- oder 5d-Übergangselemente umfassenden Sandwich-Schicht besteht.
  10. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite ferromagnetische Schicht als Monolage ausgebildet ist.
  11. Magnetisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schichtsystem zwei Fixierungsschichten benachbart zu der ersten ferromagnetischen Schicht angeordnet sind.
  12. Verwendung eines magnetischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Momentfilter.
  13. Verwendung eines magnetischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Magnetsensor.
  14. Verwendung eines magnetischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als GMR-Sensor.
  15. Verwendung eines magnetischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als TMR-Sensor.
  16. Verwendung eines magnetischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als magnetischer Arbeitsspeicher.
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