Настоящее изобретение относится к дисководу магнитного диска, имеющему по меньшей мере одну с опирающейся на воздушный зазор поверхностью (ОВЗ-поверхностью) магнитную головку, с выполненными заодно целое считывающей и записывающей частями, где считывающая часть включает используемый в качестве считывающего первичного преобразователя спиновый клапан, чувствительный к действию магнитных полей и имеющий ОВЗ-поверхность.
Спиновый клапан используется в считывающей части головки в качестве первичного преобразователя для измерения магнитных полей на движущемся магнитном носителе, таком как вращающийся магнитный диск. Спиновый клапан включает немагнитный электропроводный первый промежуточный слой, расположенный между ферромагнитным слоем с фиксированной намагниченностью и ферромагнитным слоем с нефиксированной, т.е. со свободно изменяющейся, намагниченностью. Фиксация магнитного момента слоя с фиксированной намагниченностью под углом 90° к опирающейся на образующийся между магнитной головкой и магнитным диском при его вращении воздушный зазор поверхности (ОВЗ-поверхности), которая представляет собой внешнюю поверхность головки (спинового клапана) и обращена к магнитному носителю, осуществляется с помощью фиксирующего намагниченность антиферромагнитного слоя, которым покрыт ферромагнитный слой с фиксированной намагниченностью. К спиновому клапану подходят первый и второй проводники, по которым протекает ток считывания. Магнитный момент слоя с нефиксированной намагниченностью может свободно вращаться в положительном и отрицательном направлениях от положения нулевого смещения под действием положительных и отрицательных магнитных полей, создаваемых движущимся магнитным носителем. Под положением нулевого смещения понимается положение магнитного момента слоя с нефиксированной намагниченностью спинового клапана при неподвижном магнитном диске, когда протекающий через него ток считывания не подвержен воздействию магнитного поля со стороны вращающегося магнитного диска. При неподвижном магнитном диске магнитный момент спинового клапана по существу направлен параллельно ОВЗ-поверхности. В том случае, когда магнитный момент слоя с нефиксированной намагниченностью в спиновом клапане при неподвижном магнитном диске не будет направлен строго параллельно ОВЗ-поверхности, выдаваемый спиновым клапаном при воздействии на него со стороны вращающегося диска положительного и отрицательного магнитных полей сигнал считывания будет несимметричным.
Толщину промежуточного слоя выбирают меньшей средней величины свободного пути (пробега) проходящих через спиновый клапан электронов. В этом случае часть проходящих через спиновый клапан электронов рассеивается на границах промежуточного слоя со слоем с фиксированной намагниченностью и слоем с нефиксированной намагниченностью. В том случае, когда магнитные моменты слоя с фиксированной намагниченностью и слоя с нефиксированной намагниченностью направлены параллельно друг другу, на границах промежуточного слоя рассеивается минимальное количество электронов, а когда они направлены навстречу друг другу - максимальное. Изменение рассеивания сопровождается изменением резистивности спинового клапана в функции cos q, где q представляет собой угол между магнитными моментами слоя с фиксированной намагниченностью и слоя с нефиксированной намагниченностью. Спиновый клапан обладает существенно большей магниторезистивностью, чем анизотропный магниторезистивный (АМР) считывающий первичный преобразователь (элемент). Именно по этой причине его иногда называют первичным преобразователем с гигантской магниторезистивностью (ГМР).
Положение точки с нулевым смещением на кривой перехода зависит от четырех сил, которые оказывают наиболее существенное воздействие на слой с нефиксированной намагниченностью и возникновение которых обусловлено влиянием поля ферромагнитного взаимодействия (НФВ) между слоем с фиксированной намагниченностью и слоем с нефиксированной намагниченностью, поля размагничивания (Нразмагн), создаваемого слоем с фиксированной намагниченностью, полями (НTC), создаваемыми током считывания всех проводящих слоев спинового клапана, за исключением слоя с нефиксированной намагниченностью, и влиянием эффекта анизотропной магниторезистивности (АМР). АМР оказывает на положение точки с нулевым смещением такое же действие, как и магнитные поля, и поэтому ее влияние можно оценить и по величине, и по направлению.
В нижней части спинового клапана расположен фиксирующий намагниченность слой из оксида никеля (NiO), который фиксирует магнитный момент слоя с фиксированной намагниченностью, направленный перпендикулярно ОВЗ-поверхности. Фиксирующий намагниченность слой примыкает непосредственно к первому немагнитному слою из оксида алюминия (А12O3), и непосредственно на него нанесен слой с фиксированной намагниченностью. Помимо этих слоев, спиновый клапан имеет также промежуточный слой, слой с нефиксированной намагниченностью, второй немагнитный слой и второй защитный или экранирующий слой. Состоящий из таких слоев спиновый клапан обладает магниторезистивностью, которая характеризуется величиной dR/R, где R означает сопротивление спинового клапана, a dR означает изменение сопротивления спинового клапана под действием магнитного поля. Над спиновым клапаном расположены элементы, образующие записывающую часть головки. Записывающая часть магнитной головки представляет собой изолированный пакет из множества фоторезистивных слоев, которые подвергаются упрочняющему отжигу в течение 6-11 часов при температуре от 225 до 250°С. Упрочняющий отжиг записывающей части головки снижает упомянутую выше магниторезистивность спинового клапана. Степень снижения магниторезистивности спинового клапана зависит от его теплоустойчивости.
В настоящее время ведутся работы по созданию спиновых клапанов с высокой магниторезистивностью, которые выдерживают многократный упрочняющий отжиг записывающей части магнитной головки. Повышение магниторезистивности спинового клапана сопровождается увеличением его чувствительности к воздействию магнитных полей со стороны вращающегося диска. При этом, однако, необходимо учитывать и влияние поля (НC), возникающего при ферромагнитном взаимодействии между слоем с фиксированной намагниченностью и слоем с нефиксированной намагниченностью. Влияние этого поля на точку нулевого смещения спинового клапана необходимо свести к минимуму. Для создания спинового клапана с нулевым смещением можно использовать другое магнитное поле, компенсирующее влияние ферромагнитного взаимодействия между упомянутыми слоями. В принципе можно также компенсировать и влияние на слой с нефиксированной намагниченностью магнитных полей, создаваемых током считывания. Увеличивая магниторезистивность спинового клапана, очень важно обеспечить его устойчивость к воздействию ряда других факторов, таких, например, как высокое ферромагнитное взаимодействие между слоем с фиксированной намагниченностью и слоем с нефиксированной намагниченностью.
В US 5793207 предложен используемый при считывании в качестве первичного преобразователя спиновый клапан и подвергнутые упрочняющему отжигу записывающие слои, электрически изолированные от шероховатостей компенсационного слоя антиферромагнитным слоем из изолирующего материала.
Магниторезистивность спинового клапана можно увеличить с помощью расположенных в нижней части клапана затравочных слоев для фиксирующего намагниченность слоя из оксида никеля (NiO). В предпочтительном варианте для этой цели непосредственно на первый немагнитный слой наносится затравочное покрытие из оксида тантала (ТауОх), непосредственно на котором формируется фиксирующий намагниченность слой из оксида никеля (NiO). На этот слой наносятся сначала промежуточный слой и слой с нефиксированной намагниченностью, а затем слои, образующие записывающую часть магнитной головки. В магнитной головке с выполненным таким образом спиновым клапаном упрочняющий отжиг ее записывающей части не сопровождается существенным снижением магниторезистивности спинового клапана.
Настоящее изобретение может быть использовано при создании спинового клапана с расположенным в его нижней части слоем с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью, а также при создании спинового клапана с простой конструкцией нижней части. В спиновом клапане с расположенным в его нижней части слоем с фиксированной антипараллельной намагниченностью слой с фиксированной намагниченностью содержит рутениевую (Ru) пленку, расположенную между первой и второй магнитными пленками, изготовленными из кобальта (Со).
Задачей настоящего изобретения является создание дисковода магнитного диска, в считывающей части которого используемый при считывании в качестве первичного преобразователя спиновой клапан обладал бы повышенной магниторезистивностью.
Другой задачей настоящего изобретения является создание дисковода магнитного диска с обладающим повышенной магниторезистивностью и нормальными другими характеристиками спиновым клапаном, имеющим простую конструкцию его нижней части или с расположенным в нижней его части слоем с фиксированной антипараллельной намагниченностью.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание дисковода магнитного диска со спиновым клапаном простой конструкцией его нижней части или с расположенным в нижней его части слоем с фиксированной антипараллельной намагниченностью, в котором имеется затравочный слой для фиксирующего намагниченность слоя из оксида никеля (NiO), который увеличивает магниторезистивность спинового клапана без всякого увеличения сверх допустимого уровня ферромагнитного взаимодействия между слоем с фиксированной намагниченностью и слоем с нефиксированной намагниченностью.
Эти задачи решаются с помощью предложенного дисковода магнитного диска, в котором имеется по меньшей мере одна магнитная головка с опирающейся на воздушный зазор поверхностью (ОВЗ-поверхностью), содержащего объединенную магнитную головку с выполненными за одно целое считывающей и записывающей частями, считывающая часть которой включает используемый в качестве считывающего первичного преобразователя спиновый клапан, чувствительный к действию магнитных полей и имеющий ОВЗ-поверхность, первый и второй немагнитные электроизолирующие слои, между которыми расположен спиновый клапан, и первый и второй электропроводные слои, расположенные между первым и вторым немагнитными слоями и соединенные со спиновым клапаном и предназначенные для передачи измеряемого протекающего через спиновый клапан тока считывания, и записывающая часть которой включает первый и второй образующие полюсные наконечники магнитной системы головки слои и записывающий промежуточный слой, при этом указанные первый и второй образующие полюсные наконечники слои отделены друг от друга у ОВЗ-поверхности и соединены в месте расположения дополнительного зазора, который выполнен в виде паза в задней по отношению к ОВЗ-поверхности части головки, изолирующий пакет, состоящий по меньшей мере из первого и второго изолирующих слоев, при этом изолирующий пакет и по крайней мере одна выполненная из пленки обмотка головки расположены между первым и вторым образующими полюсные наконечники слоями, а второй экранирующий или защитный слой и первый слой, образующий полюсный наконечник, выполнены в виде одного слоя, и содержащий далее корпус, магнитный диск, который имеет возможность вращения в корпусе, установленное в корпусе несущее устройство, на котором установлена магнитная головка, ОВЗ-поверхность которой обращена к магнитному диску и которая при этом находится в состоянии обмена данными с магнитным диском, устройство приведения магнитного диска во вращение, устройство позиционирования, которое связано с несущим устройством магнитной головки и предназначено для ее перемещения в различные положения относительно магнитного диска, и устройство обработки сигналов, соединенное с магнитной головкой, с устройством приведения магнитного диска во вращение и с устройством позиционирования магнитной головки и предназначенное для обмена сигналами с объединенной магнитной головкой и управления движением магнитного диска и положением магнитной головки, при этом спиновый клапан имеет антиферромагнитный фиксирующий намагниченность слой из оксида никеля (NiO), немагнитный электропроводный промежуточный слой, ферромагнитный слой с нефиксированной намагниченностью, причем промежуточный слой расположен между фиксирующим намагниченность слоем и слоем с нефиксированной намагниченностью и имеет со слоем с нефиксированной намагниченностью общую поверхность раздела, и затравочный слой из оксида тантала, причем фиксирующий намагниченность слой расположен между затравочным слоем и слоем с фиксированной намагниченностью, а затравочный слой имеет общую поверхность раздела с фиксирующим намагниченность слоем.
При этом имеющийся у спинового клапана слой с фиксированной намагниченностью в предпочтительном варианте выполнения представляет собой слой с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью, который включает первую и вторую ферромагнитные пленки, разделительную пленку из рутения (Ru), расположенную между первой и второй ферромагнитными пленками, где первая ферромагнитная пленка имеет общую поверхность раздела с фиксирующим намагниченность слоем и ее магнитный момент зафиксирован фиксирующим намагниченность слоем в первом направлении, а вторая ферромагнитная пленка имеет общую поверхность раздела с разделительным слоем и ее магнитный момент зафиксирован первой ферромагнитной пленкой во втором направлении, которое антипараллельно первому направлению.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения имеющийся у спинового клапана затравочный слой состоит из ТауОх и может быть сформирован в процессе реакции, протекающей при ионнолучевом распылении (тантала) в присутствии кислорода (О2).
В другом предпочтительном варианте выполнения имеющийся у спинового клапана затравочный слой состоит из ТауОх, который может быть получен при окислении тантала в присутствии кислорода (O2).
Другие задачи и преимущества изобретения более подробно рассмотрены в приведенном ниже описании со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид сверху дисковода магнитного диска в одном из примеров выполнения,
на фиг.2 - вид сбоку по стрелкам 2-2 башмака-ползуна с магнитной головкой, изображенной штрихпунктирной линией,
на фиг.3 - вертикальная проекция дисковода с несколькими дисками и магнитными головками,
на фиг.4 - общий вид деталей подвески башмака-ползуна с магнитной головкой в одном из примеров выполнения,
на фиг.5 - вид по стрелкам 5-5 по фиг.2 опирающейся на воздушный зазор поверхности (ОВЗ-поверхности) башмака-ползуна с магнитной головкой,
на фиг.6 - вид по стрелкам 6-6 по фиг.2 вертикальной проекция части башмака-ползуна с магнитной головкой,
на фиг.7 - вид по стрелкам 7-7 по фиг.6 части ОВЗ-поверхности башмака-ползуна со считывающими и записывающими частями магнитной головки,
на фиг.8 - вид по стрелкам 8-8 по фиг.6 с удаленными частями, расположенными над пленочной обмоткой,
на фиг.9 - вид части ОВЗ-поверхности спинового клапана с простой конструкцией нижней части и предлагаемым в настоящем изобретении затравочным слоем из оксида тантала для антиферромагнитного (АФМ) слоя,
на фиг.10 - аксонометрическая проекция показанной на фиг.9 части ОВЗ-поверхности магнитной головки,
на фиг.11 - вид части ОВЗ-поверхности спинового клапана с расположенным в его нижней части слоем с фиксированной антипараллельной намагниченностью и предлагаемым в настоящем изобретении затравочным слоем из оксида тантала для антиферромагнитного (АФМ) слоя,
на фиг.12 - аксонометрическая проекция показанной на фиг.11 части ОВЗ-поверхности магнитной головки,
на фиг.13А, 13Б и 13В - иллюстрация первого варианта осуществления способа формирования предлагаемого в настоящем изобретении затравочного слоя из оксида тантала и
на фиг.14А и 14Б - иллюстрация второго варианта осуществления способа формирования предлагаемого в настоящем изобретении затравочного слоя из оксида тантала.
Дисковод магнитного диска
Ниже рассмотрена конструкция дисковода 30 магнитного диска, показанная на фиг.1-3, на которых конструктивно и/или функционально одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями. В дисководе 30 имеется шпиндель 32, который приводит во вращение закрепленный на нем магнитный диск 34. Сам шпиндель 32 приводится во вращение двигателем 36, управление которым осуществляется с помощью контроллера 38. Комбинированная универсальная магнитная головка 40 (головка чтения/записи) установлена на башмаке-ползуне 42, который закреплен в подвеске 44 рычага 46 несущего устройства. На фиг.3 показано обладающее большой емкостью запоминающее устройство с прямым доступом и множеством дисков и башмаков-ползунов с соответствующими элементами рычажной подвески. Подвеска 44 и рычаг 46 несущего устройства обеспечивают возможность расположения закрепленной в башмаке-ползуне 42 магнитной головки 40 в непосредственной (обеспечивающей возможность чтения/записи) близости от наружной поверхности магнитного диска 34. При приведении магнитного диска 34 во вращение двигателем 36 между обращенной к диску поверхностью (ОВЗ-поверхностью) 48 башмака-ползуна с расположенной в нем магнитной головкой и наружной поверхностью диска 34 образуется в виде тонкого (обычно 0,05 мкм) слоя воздуха воздушная опора. Магнитную головку 40 можно использовать и для записи информации на множестве круглых дорожек, расположенных на поверхности диска 34, и для считывания записанной на дорожках диска информации. Схема 50 обработки сигналов, которая обеспечивает обмен сигналами, связанными с такой информацией, с магнитной головкой 40, выдает сигналы управления вращением магнитного диска 34 и перемещением башмака-ползуна к его различным дорожкам. На фиг.4 показан башмак-ползун 42, закрепленный в подвеске 44. Все перечисленные выше узлы и детали (привод диска и подвеска магнитной головки) можно, как показано на фиг.3, собрать на раме корпуса 55.
На фиг.5 показана внешняя поверхность (ОВЗ-поверхность) башмака-ползуна 42 и магнитной головки 40. Башмак-ползун имеет центральный несущий (направляющий) участок 56 с магнитной головкой 40 и боковые несущие (направляющие) участки 58 и 60. Несущие (направляющие) участки 56, 58 и 60 проходят от поперечного несущего (направляющего) участка 62. Поперечный несущий (направляющий) участок 62 образует относительно вращающегося магнитного диска 34 переднюю кромку 64 башмака-ползуна, а магнитная головка 40 расположена у его задней кромки 66.
Магнитная головка
На фиг.6 показана вертикальная проекция магнитной головки 40, в которой имеется записывающая часть 70 и считывающая часть 72, в которой применяется предлагаемый в настоящем изобретении используемый при считывании в качестве первичного преобразователя 74 спиновый клапан. На фиг.7 показана часть ОВЗ-поверхности магнитной головки, изображенной на фиг.6. Первичный преобразователь 74 расположен между первым и вторым немагнитными слоями 76 и 78, которые в свою очередь расположены между первым и вторым защитными или экранирующими слоями 80 и 82. Под действием внешних магнитных полей сопротивление первичного преобразователя 74 меняется. Изменения сопротивления сопровождаются изменениями протекающего через первичный преобразователь тока IS и проявляются в изменении напряжения. Изменения напряжения или сигналы считывания соответствующим образом обрабатываются в показанной на фиг.3 схеме 50 обработки сигналов.
Записывающая часть в обычных магнитных головках выполняется в виде слоя 84 (фиг.8) из намотанной в катушку пленки (обмотки), расположенного между первым и вторым изолирующими слоями 86 и 88. Для выравнивания поверхности головки и устранения неровностей, связанных с наличием в ней слоя 84 из намотанной в катушку пленки, можно использовать еще один - третий - изолирующий слой 90. Первый, второй и третий изолирующие слои обычно называют "изолирующим пакетом". Слой 84 из намотанной в катушку пленки и первый, второй и третий изолирующие слои 86, 88 и 90 расположены между первым и вторым слоями 92 и 94, образующими полюсные наконечники магнитной системы записывающей части головки. Первый и второй слои 92 и 94, образующие полюсные наконечники магнитной системы головки, магнитно соединены между собой в дополнительном зазоре 96 и имеют заканчивающиеся на ОВЗ-поверхности головки первый и второй полюсные выступы 98 и 100, которые отделены друг от друга записывающим промежуточным слоем 102. На фиг.2 и 4 показаны первое и второе паяные соединения 104 и 106, соединяющие провода первичного преобразователя 74 с проходящими вдоль подвески 44 проводами 112 и 124. Внешние проводники 120 и 122 (фиг.8) слоя 84 из намотанной в катушку пленки (обмотки головки) соединены третьим и четвертым паяными соединениями 118 и 106 с проходящими вдоль подвески проводами 126 и 114. Необходимо отметить, что в такой магнитной головке 40 имеется один слой 82/92, который выполняет двойную функцию и используется в качестве второго защитного или экранирующего слоя считывающей части головки и в качестве первого полюсного наконечника ее записывающей части. Головки такого типа обычно называются "объединенными (слитными) головками". В отличие от этого в совмещенных (ярусных) головках для этих целей используют два отдельных слоя.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
На фиг.9 и 10 схематично показан предлагаемый в настоящем изобретении используемый в считывающей части магнитной головки или в головке чтения в качестве первичного преобразователя спиновый клапан 200, который содержит промежуточный электропроводный слой 202, расположенный между ферромагнитным слоем 204 с нефиксированной намагниченностью и ферромагнитным слоем 206 с фиксированной намагниченностью. Магнитный момент 209 (см. фиг.10) слоя 206 с фиксированной намагниченностью, который состоит из первой пленки 207 с фиксированной намагниченностью из сплава железа с никелем (NiFe) и второй пленки 208 с фиксированной намагниченностью из кобальта (Со), направлен по существу перпендикулярно ОВЗ-поверхности благодаря наличию антиферромагнитного (АФМ) слоя 212. Каждый из кружков с расположенной в нем буквой х обозначает магнитный момент, который направлен вниз от изображенной на чертеже поверхности спинового клапана. При неподвижном магнитном диске (на ток IS считывания спинового клапана 200 магнитный диск не оказывает никакого магнитного воздействия) магнитный момент 214 слоя 204 с нефиксированной намагниченностью направлен по существу параллельно ОВЗ-поверхности.
Поэтому при положительном или отрицательном воздействии на спиновый клапан 200 со стороны вращающегося магнитного диска магнитный момент 214 слоя с нефиксированной намагниченностью будет поворачиваться -соответственно вверх и вниз - из параллельного ОВЗ-поверхности положения, показанного на фиг.10. Параллельное ОВЗ-поверхности направление магнитного момента 214 соответствует точке нулевого смещения на кривой считывания спинового клапана, и поэтому при повороте магнитного момента вверх или вниз из этого положения при неподвижном магнитном диске смещение спинового клапана не будет нулевым, а будет равно некоторой величине, положительной или отрицательной относительно нуля. В том случае, когда при неподвижном магнитном диске магнитный момент 214 будет равен нулю, сигнал считывания, выдаваемый спиновым клапаном при вращении магнитного диска, будет симметричным относительно точки нулевого смещения, а в противном случае, т.е. при отклонении магнитного момента при неподвижном магнитном диске от параллельного ОВЗ-поверхности направления, этот сигнал не будет симметричным. Именно этим и объясняется необходимость в направлении магнитного момента спинового клапана 200 при неподвижном магнитном диске, который в этом состоянии не оказывает никакого магнитного воздействия на ток IS считывания спинового клапана, параллельно ОВЗ-поверхности (фиг.10), и одновременного прохождения в этом положении кривой сигнала считывания через ноль.
Как уже было отмечено выше, при неподвижном магнитном диске магнитный момент 214 слоя с нефиксированной намагниченностью зависит от различных сил. К этим силам относятся сила магнитного взаимодействия между слоем 204 с нефиксированной намагниченностью и слоем 206 с фиксированной намагниченностью, сила размагничивания слоя 206 с фиксированной намагниченностью, силы, возникающие при прохождении тока IS считывания через все слои спинового клапана, за исключением слоя 204 с нефиксированной намагниченностью, и сила, обусловленная влиянием ОВЗ-поверхности. Наибольшее влияние на магнитный момент слоя с нефиксированной намагниченностью из всех этих сил оказывают силы, возникающие при протекании тока считывания через промежуточный слой 202 и слой 206 с фиксированной намагниченностью. На первый немагнитный слой 216, который также показан в виде слоя 76 на фиг.6, нанесен антиферромагнитный (АФМ) слой 212. На слой 204 с нефиксированной намагниченностью до нанесения на него показанного на фиг.6 второго немагнитного слоя 78 нанесен образующий верхнюю поверхность спинового клапана слой 218 из тантала (Та).
Антиферромагнитный (АФМ) слой из оксида никеля (NiO) может иметь толщину, равную 425
, слой 207 с фиксированной намагниченностью из сплава никеля и железа (NiFe) может иметь толщину, равную 8
, слой 208 с фиксированной намагниченностью из кобальта (Со) может иметь толщину, равную 12
, промежуточный слой 202 из меди (Сu) может иметь толщину 22
, слой 204 с нефиксированной намагниченностью из сплава никеля и железа (NiFe) может иметь толщину, равную 70
, а верхний слой 218 из тантала (Та) может иметь толщину, равную 50
. При изготовлении записывающей части головки во время ее упрочняющего отжига в течение 10 часов спиновый клапан 200 нагревается до 230°С. После изготовления головки антиферромагнитный (АФМ) слой 212 при воздействии на него магнитным полем, направленным перпендикулярно ОВЗ-поверхности, в течение 10 минут выдерживается при температуре от 200 до 250°С и возвращается в исходное состояние. При этом магнитные спины антиферромагнитного (АФМ) слоя 212 снова становятся направленными перпендикулярно к ОВЗ-поверхности и за счет обменной связи с пленками 207 и 208 с фиксированной намагниченностью воздействуют и поворачивают в том же направлении их магнитные моменты, которые при этом также становятся направленными перпендикулярно ОВЗ-поверхности.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается использовать расположенный, как показано на фиг.9 и 10, между первым немагнитным слоем 216 и антиферромагнитным (АФМ) слоем 212 затравочный слой 201 из оксида тантала (ТауОх). Затравочный слой из оксида тантала позволяет по сравнению с клапаном с простой по конструкции нижней частью, в котором нет такого слоя, увеличить после упрочняющего отжига слоев, образующих записывающую часть магнитной головки, и после нагревания и возвращения в исходное состояние антиферромагнитного (АФМ) слоя 212 магниторезистивность (dR/R) готового спинового клапана 200. Наличие в спиновом клапане затравочного слоя 201 из оксида тантала не оказывает существенного влияния на ферромагнитную связь между слоем 208 с фиксированной намагниченностью и слоем 204 с нефиксированной намагниченностью. Кроме того, наличие в спиновом клапане затравочного слоя из оксида тантала, который не обладает электропроводностью, не только не приводит к шунтированию тока считывания, но и не сопровождается образованием в этом слое связанных с протеканием тока считывания магнитных полей, оказывающих воздействие на положение точки нулевого смещения слоя 204 с нефиксированной намагниченностью.
На фиг.11 и 12 показан спиновый клапан 300 с расположенным в его нижней части слоем с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью и затравочным слоем 301 из оксида тантала (ТауОх). В этом варианте промежуточный слой 302 расположен между слоем 304 с нефиксированной намагниченностью и слоем 306 с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью. Слой 306 с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью, который описан в патенте US 5701223, может включать промежуточный слой толщиной 8
из рутения (Ru), расположенный между, с одной стороны, пленками 310 и 311 с фиксированной намагниченностью, которые находятся в магнитной связи с антиферромагнитным (АФМ) слоем 312, а с другой стороны, слоем 317 с фиксированной антипараллельной намагниченностью, который примыкает к промежуточному слою 302. Антиферромагнитный (АФМ) слой 312 фиксирует магнитные моменты 318 пленок 310 и 311 с фиксированной намагниченностью в одном направлении, перпендикулярном ОВЗ-поверхности, а магнитный момент 320 пленки 317 с фиксированной антипараллельной намагниченностью фиксируется в противоположном направлении, перпендикулярном ОВЗ-поверхности. Кружок с расположенной в нем точкой обозначает магнитный момент, который направлен вверх от изображенной на чертеже поверхности спинового клапана. Пленка 310 с фиксированной намагниченностью из сплава никеля и железа (NiFe) может иметь толщину, равную 10
, пленка 311 с фиксированной намагниченностью из кобальта (Со) может иметь толщину, равную 24
, промежуточный слой 308 из рутения (Ru) может иметь толщину 8
, а пленка 317 с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью из кобальта (Со) может иметь толщину, равную 24
. Магнитный момент 322 слоя 304 с нефиксированной намагниченностью направлен параллельно ОВЗ-поверхности. Верхний слой 324 спинового клапана наносится на слой 304 с нефиксированной намагниченностью до нанесения показанных на фиг.6 второго немагнитного слоя 78 и слоев, образующих считывающую часть 70 магнитной головки.
Затравочный слой 301 из оксида тантала (ТауОх) может иметь толщину, равную 35
, антиферромагнитный (АФМ) слой 312 из оксида никеля (NiO) может иметь толщину, равную 425
, промежуточный слой 302 из меди (Сu) может иметь толщину 22
, слой 304 с нефиксированной намагниченностью из сплава никеля и железа (NiFe) может иметь толщину, равную 70
, а верхний слой 324 из тантала (Та) может иметь толщину, равную 50
. Затравочный слой из оксида тантала (ТауОх) позволяет по сравнению с не имеющим такого слоя спиновым клапаном с расположенным в нижней его части слоем с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью увеличить после нагревания и возвращения в исходное состояние антиферромагнитного (АФМ) слоя 312 и после упрочняющего отжига изолирующих слоев записывающей части магнитной головки магниторезистивность готового спинового клапана 300. Наличие в спиновом клапане затравочного слоя из оксида тантала не увеличивает существенным образом ферромагнитную связь между слоем 306 с фиксированной намагниченностью и слоем 304 с нефиксированной намагниченностью. Кроме того, наличие в спиновом клапане затравочного слоя из оксида тантала, который не обладает электропроводностью, не только не приводит к шунтированию тока считывания, но и не сопровождается образованием в этом слое связанных с протеканием тока считывания магнитных полей, оказывающих воздействие на положение точки нулевого смещения слоя 304 с нефиксированной намагниченностью.
Способ формирования затравочного слоя 401 из оксида тантала (ТауОх) спинового клапана, изображенного на фиг.11 и 12, проиллюстрирован на фиг.13А, 13Б и 13В. На фиг.13А показан затравочный слой 401 из тантала, нанесенный на первый немагнитный слой (G1). В процессе последующего воздействия кислородом верхняя часть затравочного слоя 401 окисляется. Эти технологические операции выполняются в специальной камере (не показана) для нанесения покрытий, в которой сначала на поверхность первого немагнитного слоя (G1) напылением наносится в виде покрытия из тантала (Та) затравочный слой (фиг.13А), после чего в камеру подается кислород, который его окисляет. Затем на полученный затравочный слой наносится антиферромагнитный (АФМ) слой 412 из оксида никеля (NiO), как это показано на фиг.13В. Величина dR/R спинового клапана с выполненным таким способом затравочным слоем составляет 4,53%, а интенсивность магнитного поля (НС), обусловленного наличием ферромагнитной связи между слоем 316 с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью и слоем 304 с нефиксированной намагниченностью, составляет 4,0 Э или 4,0·10-4 Тл.
В варианте, показанном на фиг.14А, затравочный слой из оксида тантала наносят в процессе реакции, протекающей при распылении тантала (Та) в присутствии кислорода (О2) способом, известным в технике как способ ионнолучевого распыления. На полученный таким способом затравочный слой 401 из оксида тантала наносят покрытие из оксида никеля (NiO), образующее антиферромагнитный (АФМ) слой 412, как это показано на фиг.14Б. Величина dR/R спинового клапана в этом варианте составляет 4,65%, а интенсивность магнитного поля (НС), обусловленного наличием ферромагнитной связи, составляет 4,0 Э или 4,0·10-4 Тл.
Заключение
Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что затравочный слой из оксида тантала (ТауОх) для антиферромагнитного (АФМ) слоя из оксида никеля (NiO) увеличивает магниторезистивность (dR/R) спинового клапана с расположенным в нижней его части слоем с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью. При этом можно предположить, что затравочный слой из оксида тантала улучшает свойства фиксирующего намагниченность слоя из оксида никеля (NiO), делая его микроструктуру более равномерной сверху вниз по всей толщине. При этом одновременно улучшается и размер зерен, и текстура этого слоя. Необходимо отметить, что различные описанные выше слои могут иметь и другую, отличную от указанной выше толщину. Независимо от толщины слоев наличие затравочного слоя из оксида тантала улучшает микроструктуру антиферромагнитного (АФМ) фиксирующего намагниченность слоя из оксида никеля (NiO) и повышает магниторезистивность (dR/R) спинового клапана, В изобретении предлагается также использовать затравочный слой из оксида тантала в спиновом клапане, показанном на фиг.9 и 10, который не имеет слоя с фиксированной антипараллельной (АП) намагниченностью.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПИНОВЫЙ КЛАПАН С ЗАМКНУТЫМИ КОАКСИАЛЬНЫМИ ИЛИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ СЛОЯМИ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2021 |
|
RU2776236C1 |
| ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ГИГАНТСКОЙ МАГНИТОРЕЗИСТИВНОСТЬЮ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ | 2003 |
|
RU2328015C2 |
| ВСТРАИВАЕМАЯ С СБИС ТЕХНОЛОГИИ КМОП/КНИ ПАМЯТЬ "MRAM" И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2012 |
|
RU2532589C2 |
| УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНОЙ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ | 2017 |
|
RU2677564C1 |
| МАГНИТНЫЙ НЕЙРОН | 2001 |
|
RU2199780C1 |
| МАГНИТНЫЙ ЗАПИСЫВАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ | 2011 |
|
RU2595588C2 |
| МНОГОБИТОВАЯ ЯЧЕЙКА С СИНТЕТИЧЕСКИМ ЗАПОМИНАЮЩИМ СЛОЕМ | 2012 |
|
RU2573457C2 |
| МНОГОСЛОЙНАЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНАЯ КОМПОЗИТНАЯ НАНОСТРУКТУРА | 2008 |
|
RU2409515C2 |
| ЯЧЕЙКА МАГНИТНОГО ОПЕРАТИВНОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА С МАЛЫМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ | 2012 |
|
RU2573757C2 |
| МНОГОСЛОЙНАЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНАЯ КОМПОЗИТНАЯ НАНОСТРУКТУРА | 2008 |
|
RU2408940C2 |
Изобретение относится к дисководу магнитного диска, имеющему по меньшей мере одну с опирающейся на воздушный зазор поверхностью (ОВЗП) магнитную головку, с выполненными за одно целое считывающей и записывающей частями. Считывающая часть включает используемый в качестве первичного преобразователя спиновый клапан, чувствительный к действию магнитных полей и имеющий ОВЗП. Предложенная в изобретении конструкция дисковода магнитного диска имеет спиновый клапан с повышенной магниторезистивностью, простую конструкцию. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.
