自旋阀磁致电阻传感器及采用此传感器的磁记录系统技术方案

一种磁记录系统使用了一种改进的自旋阀磁致电阻（ＳＶＭＲ）传感器。该ＳＶＲＭＲ传感器具有一叠合的自钉扎层作为钉扎铁磁层，代替常规的自层钉扎层。因为该叠合层是“自钉扎”的，则无需硬偏磁或交换偏磁层。该叠合的自钉扎层具有至少两层穿过一反铁磁（ＡＦ）耦合薄膜相互反铁磁耦合的铁磁膜。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测磁场的基于自旋阀效应的磁致电阻(MR)传感器及装有此类传感器的磁记录系统。一种MR传感器通过由磁性材料制作的读出元件的电阻变化来探测作为磁通强度和方向的函数、由读出元件检测到的磁场信号。带规的MR传感器，如IBM‘Corsair’磁盘机中所用的，是基于各向异性磁致电阻(AMR)效应而运作的。即读出元件的电阻分量随读出元件的磁化(方向)与流过读出元件的感生电流的方向间夹角余弦的平方而变化。记录数据可从磁媒体读出，因为来自记录磁媒体的外磁场(信号场)引起读出元件中磁化的变化，继而引起读出元件中电阻的变化及感生电流或电压的相应变化。一种差动的更显著的磁致电阻，称为巨磁致电阻(GMR)或自旋阀磁致电阻(SVMR)，已在各种磁的多层结构中观测到，其基本特点是至少有两个被一非铁磁金属层隔开的铁磁金属层。这种GMR效应已在各种层系发现，诸如呈现铁磁层的强非铁磁耦合的Fe/Cr或Co/Cu多层系，以及两层铁磁之一层，其磁化取向是固定的或是“钉扎的”基本不耦合的分层结构。其物理素性与所有类型结构相同施加一外磁场引起相邻铁磁层相对磁化取向的变化。继而引起与自旋有关的外层电子散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自旋阀磁致电阻元件，它包括：被非磁性材料隔离层隔开的第一和第二铁磁材料层，在外加磁场为零时，所说的第一铁磁材料层的磁化方向的取向相对于所说的第二铁磁材料层的磁化方向有一角度，第二铁磁材料层包括相互反铁磁耦合的第一和第二铁磁膜，以及将两层铁磁膜隔开的一层反铁磁耦合膜，其中的该元件不包括用于钉扎第二铁磁层磁化的硬偏磁层或交换偏磁层。

【技术特征摘要】
US 1994-6-15 2598151.一种自旋阀磁致电阻元件，它包括被非磁性材料隔离层隔开的第一和第二铁磁材料层，在外加磁场为零时，所说的第一铁磁材料层的磁化方向的取向相对于所说的第二铁磁材料层的磁化方向有一角度，第二铁磁材料层包括相互反铁磁耦合的第一和第二铁磁膜，以及将两层铁磁膜隔开的一层反铁磁耦合膜，其中的该元件不包括用于钉扎第二铁磁层磁化的硬偏磁层或交换偏磁层。2.一种根据权利要求1的自旋阀磁致电阻元件，其特征在于，第二铁磁层中的反铁磁耦合膜实质上由Ru构组。3.一种根据权利要求1的自旋阀磁致电阻元件，其特征在于，第二铁磁层中的第一和第二铁磁膜实质上由Co构成。4.一种根据权利要求1的自旋阀磁致电阻元件，其特征在于，第二铁磁层中的第一和第二铁磁膜是由选自Co、Fe、Ni及Co、Fe或Ni的合金组成的集合的一种材料制成，第二铁磁层中的反铁磁耦合膜是由选自Ru、Cr、Rh、Ir及其合金组成的集合的一种材料制成。5.一种根据权利要求1的自旋阀磁致电阻元件，其特征在于，第二铁磁层的净磁矩实质上小于第二铁磁层中第一和第二膜的磁矩之和。6.一种根据权利要求1的自旋阀磁致电阻元件，其特征在于，第二铁磁层中的第一和第二膜的磁矩基本上相同。7.一种根据权利要求1的自旋阀磁致电阻元件，其特征在于，非磁隔离层包括选自Ag、Au、Cu及Ag、Au和Cu的合金组成的集合的一种材料。8.一种自旋阀磁致电阻传感器，它包括一衬底；以及一形成在该衬底上的分层结构，该分层结构包括一在无外加磁场的情况下具有一定的磁化方向的自由铁磁层一邻接该自由铁磁层的非磁性隔离层；一邻接该隔离层，其磁化取向与自由铁磁层的磁化有一角度的第一钉扎铁磁膜；一邻接第一钉扎铁磁膜的反铁磁耦合膜；一邻接该反铁磁耦合膜，并与第一钉扎铁磁膜反铁磁耦合的反铁磁耦合膜，以使其磁化方向大致反平于第一钉扎铁磁膜的第二钉扎铁磁膜，以及其中的该传感器没有用于钉住该钉扎铁磁层磁化的硬偏磁层或交换偏磁层。9.一种根据权利要求8的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，在第一和第二钉扎铁磁膜之间的反铁磁耦合实质上由Ru构成。10.一种根据权利要求8的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，该第一和第二钉扎铁磁膜是由选自Co、Fe、Ni及Co、Fe或N的合金细成的集合的一种材料制成，该反铁磁耦合膜是由选自Ru、Cr、Rh、Ir及其合金组成的集合的一种材料制成。11.一种根据权利要求8的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，第一和第二钉扎铁磁膜的磁矩基本上相同。12.一种根据权利要求8的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，自由铁磁层与第一钉扎铁磁膜之间的非磁隔离层包括选自Ag、Au、Cu及Ag、Au、和Cu的合金组成的集合的一种材料。13.一种根据权利要求8的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，自由铁磁层包括邻接隔离层的Co或Co合金的薄膜。14.一种自旋阀磁致电阻传感器，它包括一衬底；一形成在该衬底上的叠合自钉扎层，它包括第一和第二铁磁膜及介于第一和第二铁磁膜之间的，将第一和第二铁磁膜的磁化方向统调为大致反平行的反铁磁耦合膜；一邻接自钉扎叠合层的第二铁磁膜形成的非磁性隔离层；一邻接该隔离层所形成的自由铁磁层，其磁化取向在没有外加磁场的情况下，大致垂直于自钉扎叠合层的第一和第二铁磁膜的磁化方向，以及其中的传感器没有用于钉位自钉扎叠合层中第一和第二铁磁膜磁化的硬偏磁层或交换偏磁层。15.一种根据权利要求14的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，自由铁磁层具有一中部敏感区和在中部敏感区两侧的外展部，并还包括用于纵向偏磁自由层外展部的磁化，邻接自由铁磁层外展部所形成的Fe—Mn合金层。16.一种根据权利要求14的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，介于自钉叠合层的第一和第二膜之间的反铁磁耦合膜实质上由Ru构成。17.一种根据权利要求14的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，自钉扎铁磁层中的第一和第二膜由选自Co、Fe、Ni及Co、Fe或Ni的合金组成的集合的一种材料制成，反铁磁耦合膜由选自Ru、Cr、Rh、Ir及其合金组成的集合的一种材料制成。18.一种根据权利要求14的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，自钉扎铁磁层中的第一和第二膜的磁矩基本上相同。19.一种根据权利要求14的自旋阀磁致电阻传感器，其特征在于，介于自由铁磁层和自钉扎叠合层之间的非磁性隔离层包括选自Ag、Au、Cu及Ag、Au和Cu的合金组成的集合的一种材料。20.一种根据权利要求14的自旋阀磁致...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文罗伯特科菲，布鲁斯奥文格尼，戴维尤格尼黑姆，哈拉兰博斯莱法科斯，丹尼尔莫里，维吉尔西蒙斯波里奥苏，丹尼斯理查德维尔霍伊特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]