[發(fā)明專利]具有垂直各向異性自由層和側(cè)向屏蔽構(gòu)件的磁傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010227067.0
• 申請(qǐng)日: 2010-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN101958123A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·V·季米特洛夫;Z·高;丁元俊;P·E·安德森;O·G·海諾寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 希捷科技有限公司
• 主分類號(hào): G11B5/39
• 分類號(hào): G11B5/39;G11B5/33
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

背景技術(shù)

在電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)中，磁記錄頭可包括具有傳感器的讀取器部分，該傳感器用于檢索磁介質(zhì)上所存儲(chǔ)的磁編碼信息。來自該介質(zhì)表面的磁通量引起傳感器的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)層的磁化強(qiáng)度矢量的旋轉(zhuǎn)，而這又引起傳感器的電性質(zhì)的改變。感測(cè)層通常稱為自由層，因?yàn)楦袦y(cè)層的磁化強(qiáng)度矢量可響應(yīng)于外部磁通量自由旋轉(zhuǎn)。通過使電流通過傳感器并測(cè)量傳感器兩側(cè)的電壓，可檢測(cè)傳感器的電性質(zhì)的變化。根據(jù)該器件的幾何形狀，感測(cè)電流可與該器件諸層共面地(CIP)通過，或與該器件諸層垂直地(CPP)通過。然后外部電路將電壓信息轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)母袷剑⒃诒匾獣r(shí)處理該信息以恢復(fù)在該盤上編碼的信息。

當(dāng)前磁讀頭的結(jié)構(gòu)是包含呈現(xiàn)一些類型的磁阻的鐵磁材料的薄膜多層結(jié)構(gòu)。一種磁阻傳感器構(gòu)造包括由定位于合成反鐵磁體(SAF)與鐵磁自由層之間或兩個(gè)鐵磁自由層之間的非磁性層(諸如薄絕緣勢(shì)壘層或非磁性金屬)構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。磁傳感器的電阻取決于磁性層的磁化強(qiáng)度的相對(duì)取向。

在記錄密度提高的情況下，磁傳感器的尺寸被減小以感測(cè)磁介質(zhì)上的各個(gè)位的磁通量。減小磁傳感器的尺寸的后果是保持磁傳感器的諸磁性層的磁化強(qiáng)度的共面各向異性。例如，在較小尺寸下，自由層的一部分的磁化強(qiáng)度可能偏離該各向異性磁化方向，以使靜磁能量最小化。隨著尺寸繼續(xù)減小，具有傾斜磁化強(qiáng)度的區(qū)域的相對(duì)分?jǐn)?shù)會(huì)增大。此外，由熱變化或外部磁場(chǎng)引起的傾斜方向的變化會(huì)增大傳感器中的噪聲和不穩(wěn)定性。此外，當(dāng)采用永磁體來偏置磁傳感器中的諸磁性層時(shí)，基準(zhǔn)層的磁化方向可離軸傾斜，從而減少該磁傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種具有垂直各向異性自由層和側(cè)向屏蔽構(gòu)件的磁傳感器。本發(fā)明可提高隧道磁阻(TMR)讀取器的面密度容量。

在一個(gè)實(shí)施例中，隧道磁阻讀取器包括將上磁屏蔽構(gòu)件與下磁屏蔽構(gòu)件分隔開的傳感器疊層。該傳感器疊層包括具有基準(zhǔn)磁化方向的基準(zhǔn)磁性元件和具有基本上垂直于該基準(zhǔn)磁化方向的自由磁化方向的自由磁性元件。非磁性間隔層將基準(zhǔn)磁性元件與自由磁性元件分隔開。第一側(cè)向磁屏蔽構(gòu)件和第二側(cè)向磁屏蔽構(gòu)件被設(shè)置在上磁屏蔽構(gòu)件與下磁屏蔽構(gòu)件之間，且傳感器疊層在第一側(cè)向磁屏蔽構(gòu)件與第二側(cè)向磁屏蔽構(gòu)件之間。第一側(cè)向磁屏蔽構(gòu)件與第二側(cè)向磁屏蔽構(gòu)件使上磁屏蔽構(gòu)件與下磁屏蔽構(gòu)件電絕緣。

通過閱讀下面的詳細(xì)描述，這些以及各種其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)顯而易見。

附圖說明

考慮以下聯(lián)系如下附圖的本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述，能更完整地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1是包括具有垂直于平面各向異性的自由層組件和側(cè)向屏蔽構(gòu)件的隧道磁阻(TMR)讀取器的正面視圖；

圖2是示出隧道磁阻(TMR)讀取器上的電阻與自由層元件的磁狀態(tài)之間關(guān)系的曲線圖；

圖3是包括具有垂直于平面各向異性的自由層組件和復(fù)合側(cè)向屏蔽構(gòu)件的隧道磁阻(TMR)讀取器的正面視圖；

圖4是復(fù)合自由層元件的層示圖；

圖5是包括具有合成反鐵磁體和反鐵磁層的基準(zhǔn)磁性元件以及具有垂直于平面各向異性的自由磁性元件的傳感器疊層的截面示意圖；

圖6是包括具有合成反鐵磁體和反鐵磁層的延長(zhǎng)基準(zhǔn)磁性元件以及具有垂直于平面各向異性的自由磁性元件的傳感器疊層的截面示意圖；

圖7是包括具有被釘扎層和反鐵磁層的延長(zhǎng)基準(zhǔn)磁性元件以及具有垂直于平面各向異性的自由磁性元件的傳感器疊層的截面示意圖；以及

圖8是包括具有被釘扎層和硬磁層的延長(zhǎng)基準(zhǔn)磁性元件以及具有垂直于平面各向異性的自由磁性元件的傳感器疊層的截面示意圖。

這些附圖不一定按比例示出。附圖中使用的相同數(shù)字表示相同部件。然而，將理解在給定附圖中使用數(shù)字來指代部件不旨在限制用另一附圖中同一數(shù)字標(biāo)記的部件。

具體實(shí)施方式

在以下描述中，參照形成本說明書一部分的附圖集，其中通過圖示示出了若干特定實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，可構(gòu)想和作出其他實(shí)施例，而不背離本公開內(nèi)容的范圍或精神。因此，以下詳細(xì)描述不應(yīng)按照限制的意義來理解。本文中所提供的定義用于便于對(duì)本文中頻繁使用的某些術(shù)語(yǔ)的理解，而不是為了限制本公開內(nèi)容的范圍。

通過術(shù)語(yǔ)“約”，在說明書和權(quán)利要求中使用的表示部件大小、量以及物理性質(zhì)的所有數(shù)字應(yīng)被理解為在任何情況下被修改，除非另外指明。因此，除非相反地指明，否則在上述說明書和所附權(quán)利要求中陳述的數(shù)值參數(shù)是近似值，這些近似值可根據(jù)利用本文中公開的示教的本領(lǐng)域技術(shù)人員所尋求的期望性質(zhì)而變化。

通過端點(diǎn)對(duì)數(shù)值范圍的陳述包括包含在該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(例如1到5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4以及5)以及該范圍內(nèi)的任何范圍。