一种基于旋转阀效应的磁阻读取传感器，其中读取元件电阻分量随在两层邻接磁性层中之磁化方向间的角度余弦而变化，并包括两层以非磁性金属层隔开的铁磁性层，其中一层的磁性易形成轴沿其纵轴取向且垂直于邻接之磁性储存介质的磁道宽度。传感电流产生偏置磁场，使两层中的磁化方向取向为相对于磁性易形成轴成一相等且相反的角度θ，在无施加磁场信号时提供２θ的角度分离，而在施加磁场时以２δθ的量改变两层的角度分离。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及用于读取记录于磁性介质中的信息信号的磁性转换器，更特定言之，系涉及一种改进的磁阻读取传感器，它利用多层、旋转阀结构及传感器传感电流来设定该传感器的无信号操作点。先有技术揭示过称为磁阻(magnetoresistive，下文简称MR)传感器或磁头的磁性读取转换器，其已经显示能够自高线性密度的磁性表面读取数据。MR传感器通过由磁性材料制作的读取元件的电阻变化而检测为该读取元件所感测到的磁通量强度及方向的函数的磁场信号。这些先有技术的MR传感器以异向性磁阻(anisotropic magnetoresistive，下文简称AMR)效应为基础而操作，其中该读取元件电阻的一个分量随磁化和传感电流流经该元件的方向之间的角度的余弦(cos)平方(cosine2)之平方而改变。这种AMR效应的更详细说明可在D.A.汤普森(D.A.Thompson)等人发表于国际电机及电子工程会报杂志，HAG-11，第1039页(1975)(IEEE Trans.Mag.MAG-11，p.1039(1975))的“存储器、存储装置、及相关应用”(Memory，Storage，and Related Applications)一文中找到。美国专利第4，896，235号，标题为“使用磁阻效应的磁性转换器磁头”，于1990年1月23日授与泷野等人，揭示了一种多层磁性传感器，其使用了这种AMR并且包含以非磁性层分隔开的第一及第二磁性层，其中至少一层磁性层是由呈现出AMR效应的材料组成。将每一层磁性层中的磁化易形成轴设定为垂直于所施加的磁信号，使得该MR传感器元件传感器电流在平行于该易形成轴的磁性层中提供一磁场，因而消除或减小传感器中的巴克好森(Barkhausen)噪音。H.须山，(H.Suyama)等人发表于1988年国际电机及电子工程会报杂志第24卷第6期第2612-2614页(IEEE Trans.Mag.，Vol.24，No.6，1988(Pages 2612-2614)之“用于高密度刚性磁盘驱动器的薄膜MR磁头”揭示了一种与泷野等人所披露的相类似的多层MR传感器。最近，一种不同、更为显著的磁阻效应已获说明，其中认为层化磁性传感器的电阻变化是归因于在磁性层之间的通过一层非磁性层的导通电子的旋转依存传导和在层间界面处及在铁磁性层之内的伴随旋转依存散射。这种磁阻效应不同地称之为“大磁阻”(giant magnetoresistire)或“旋转阀”(spin valve)效应。由适当材料制造的这种磁阻传感器提供了改进的敏感度及比在利用AMR效应的传感器中所观察到之更大的电阻变化。在此类型MR传感器中，在一对由非磁性层隔开的铁磁性层之间的平面内电阻随在该两层的磁化之间的角度余弦(cos)而变化。格朗柏格(Grunberg)的美国专利第4，949，039号说明一种层化磁性结构，其给出由磁性层中磁化的反平行排列所引起的增强的MR效应。对使用于该层化结构的可能材料，格朗柏格列出铁磁性过渡金属及合金，但未为较佳的MR信号振幅从表列中指出较佳的材料。格朗柏格进一步说明反铁磁性型交换耦合的使用以获得反平行排列，其中相邻的铁磁性材料层由薄Cr或Y中间层所隔开。于1990年12月11日提出、转让给本受让人的同在审理中的美国专利申请案序号07/625.343揭示了一种MR传感器，其中可观察到在两个未耦合铁磁性层之间的电阻随该二层的磁化之间的角度的余弦而变化，并且其与流过传感器的电流方向无关。这个机构产生一咱磁阻，其以该旋转阀效应为基础，并且对选定的材料组合而言，在大小上大于AMR。于1991年2月8日提出、转让给本受让人的同在审理中的美国专利申请案序号07/652，852揭示了一种以上述效应为基础的MR传感器，其包括两层以非磁性金属材料薄膜层隔开的铁磁性材料薄膜层，其中至少一层铁磁性层是由钴或钴合金组成。这一层铁磁性层的磁化在零外部施加磁场下借助于与反铁磁性层的交换耦合而保持在垂直于另一层铁磁性层的磁化的方向。在上述引用的美国专利申请案中所说明的旋转阀结构需要将该两层铁磁性层中之一层内的磁化方向固定或“钉住”于一选定的方向，使得在无信号条件下，另一层铁磁性层内的磁化方向被取向到垂直于该钉住层磁化方向。当施加外部磁信号于该传感器时，在非固定或“自由”层内的磁化方向相对于钉住层内的磁化方向旋转。因此该传感器的输出正比于该自由层之磁化方向旋转过的角度的余弦。为了要维持钉住层中的磁化取向，需要一种用于固定磁化方向的装置。例如，如同在上述引用之专利申请案中所说明的，可以形成一种附加的反铁磁性材料层与钉住的铁磁性层相接触以提供交换耦合的偏置磁场。另外，还可利用一层相邻接的硬磁性层以对钉住层提供硬偏磁。本专利技术的主要目的在于提供以旋转阀效应为基础的MR传感器，其中不需要提供用以在一层或多层铁磁性层中固定磁化取向的附加结构装置。本专利技术的另一个目的是提供一种MR传感器，其中在两层铁磁性层中的磁化易感应于所施加的磁信号，从而提供增强的测量信号输出。这些和其它目的及优点根据本专利技术的原理而达到，其中以旋转阀效应为基础的MR读取传感器包括形成于合适的基片上的层化结构，它包括以一层非磁性金属材料薄膜层隔开的第一及第二铁磁性材料薄膜层，并且其通过传感器感应电流被偏置于所需的无信号点。将铁磁性层排列成与较佳取向或易形成的磁轴一致，该磁轴垂直于在相邻存储介质上的数据磁道宽度且平行于通过传感器的传感电流的方向。当传感电流被施加到传感器时，与该传感电流相关联的磁场为一层铁磁性层提供偏置磁场，以便使第一层中的磁化方向相对于该易形成轴以相等且相反的角度取向。该磁化在磁性层的任一层中都不固定，因而能自由地响应所施加磁场。施加的磁信号将导致两层铁磁性层中的磁化方向相对于该易形成轴旋转过大致相等但相反的角度，因此当与先有技术中将铁磁性层中之一层钉住的旋转阀MR传感器相比较时，它具有改变这些层的磁化之间角度达2倍之多的效应。电流源提供传感电流给MR传感器，其在读取元件两端产生正比于该MR传感器因铁磁性材料层中为感测到的外部加磁场之函数的磁化旋转而起的电阻变化的电压降。该读取元件电阻变化的大小是层中响应诸如代表存储在磁性介质中的数据位的外部施加磁场的磁化方向间之角度变化的余弦的函数。因此，本专利技术提供一种旋转阀MR传感器，其中两层铁磁性层中的磁化是自由地响应于施加信号且其中传感器传感电流对两层的磁化施加相对于易形成轴相同但相反角度的偏置。由于两层铁磁性层中的磁化是自由旋转，因此消除了对钉住装置，诸如交换偏置层或硬偏置层的需要。由于两层铁磁性层均对所施加的磁信号易感应，所以该传感器的敏感度大大地增加。此外，由于所使用的典型的用以提供交换偏转磁场的材料是相当易腐蚀的，所以一层或多层暴露于传感器空气轴承表面的交换偏磁层的支除大大地减轻了与传感器的制造和操作相关联的整体腐蚀问题。本专利技术的前述及其它目的，特征和优点经由下述本专利技术之较佳具体实施例，参考附图的详细说明将是显而易见的，附图中类似之参考号码表示类似的部分，其中附图说明图1是具体化本专利技术的磁盘存储系统的简化方框图;图2是根据本专利技术原理的磁阻传感器较佳实施例的透视视图;图3是图示显示于图2中的磁阻传感器的磁性层磁化取向的分解本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁阻传感器，其特征在于， 以一非磁性金属材料层隔开的一第一及一第二铁磁性料层，在所述第一及第二铁磁性材料层中的磁性易形成轴基本平行，响应于所述磁阻传感器中传感电流所产生磁场的所述第一及第二铁磁性材料层的磁化方向分别相对于所述磁性易形成轴以相等且相反的角度取向，响应于施加磁场的所述磁阻传感器电阻变化为在所述第一及第二铁磁性材料层中的所述磁化方向之间角度变化的函数，所述第一及第二铁磁性材料层每一层的磁化响应于所述施加磁场。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1992-11-17 977,3821.一种磁阻传感器，其特征在于，以一非磁性金属材料层隔开的一第一及一第二铁磁性料层，在所述第一及第二铁磁性材料层中的磁性易形成轴基本平行，响应于所述磁阻传感器中传感电流所产生磁场的所述第一及第二铁磁性材料层的磁化方向分别相对于所述磁性易形成轴以相等且相反的角度取向，响应于施加磁场的所述磁阻传感器电阻变化为在所述第一及第二铁磁性材料层中的所述磁化方向之间角度变化的函数，所述第一及第二铁磁性材料层每一层的磁化响应于所述施加磁场。2.根据权利要求1的磁阻传感器，其特征在于所述第一和第二铁磁性材料层是由选自含有铁、钴、镍、及铁的、钴的或镍的合金的一组铁磁性材料所组成。3.根据权利要求1的磁阻传感器，其特征在于所述第一和第二铁磁性层每一层的磁性易形成轴与所述第一及第二铁磁性层的纵轴平行排列。4.根据权利要求1的磁阻传感器，其特征在于所述第一和第二铁磁性层及所述非磁性金属层形成具有长度及宽度的多层磁阻传感元件，所述磁阻传感元件如此取向，使得其纵轴基本垂直于所述磁阻传感器的空气轴承面。5.根据权利要求4的磁阻传感器，其特征在于所述磁阻传感元件的下端与所述空气轴承面共平面，所述磁阻传感元件的所述下端暴露在所述空气轴承面。6.根据权利要求4的磁阻传感器，其特征在于进一步包括淀积于所述磁阻传感元件之端部区域之上、使所述磁阻传感器与外部电路相耦合的一导电材料层，所述端部区域界定所述磁阻传感元件的上及下端。7.根据权利要求6的磁阻传感器，其特征在于进一步包括淀积于自所述空气轴承面之远侧的所述磁阻传感元件上端处的端部区域之上的一偏置层，用以在所述磁阻传感元件中提供纵向偏置磁场。8.根据权利要求7的磁阻传感器，其特征在于所述偏置层包括淀积与所述铁磁性层之一层直接接触、借助于反铁磁性-铁磁性交换耦合而提供所述纵向偏置磁场的反铁磁性材料层。9.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉查尔斯凯恩，伯纳德戴尼，小罗伯特爱德华方塔纳，弗吉尔西蒙斯派利欧芬，
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]
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