KR970707449A

KR970707449A - 자기저항성 센서(Magnetoresistive Sensor)

Info

Publication number: KR970707449A
Application number: KR1019970702516A
Authority: KR
Inventors: 롤프 알렌스파히; 볼프강 프레드리히 베베르
Original assignee: 제프리 엘. 포맨; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1994-11-21
Publication date: 1997-12-01
Also published as: EP0793808B1; JPH10500258A; US5867025A; KR100302691B1; EP0793808A1; WO1996016339A1; JP2940640B2; DE69412649D1; DE69412649T2

Abstract

자기 저항성 스핀 밸브 센서가 개시된다. 이러한 센서는 GMR 센서 또는 자기저항성 자기 저항성 센서로서도 알려진다. 센서의 층들(24,26,28)은 한 면 상에 스텝 또는 테라스를 가진 기판(20) 상에 장착된다. 기판 표면의 스텝 또는 테라스는 센서의 하나 이상의 강자성 층(24,28)과 협동하여 그 층들의 자기 특성을 결정한다. 구체적으로, 하나 이상의 센서 층의 두께는 특정 물질 층의 단일축 자화의 이지 방향의 고정 여부를 결정하는 임계 두께 보다 크거나 작게 될 수 있다. 고정되는 경우, 이 층은 큰 보자계를 갖는다. 따라서, 본 발명의 장치에서는 자기 층들 중의 어떤 것을 고정시키기 위한 바이어싱 층이 필요없게 된다. 바람직하게는, 제1의 두 강자성 층(24,28)의 이지 축들이 층 두께의 적정한 선정에 의해 영의 자계 인가 상태에서 서로에 대해 90。로 설정된다. 센서의 제조 방법 및 센서의 사용 범위들이 개시된다.

Description

자기저항성 센서(Magnetoresistive Sensor)

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제2도는 본 발명에 따른 스핀-밸브 센서의 기본 구성을 도시한 것이다. 제13도는 강자성 층의 고정 세기를 예시하는 그 층의 보자계를 도시한 것이다. 제14A-C도는 본 발명에 따라 고정된 강자성 층 및 자유층의 히스테리시스 루프를 도시한 것이다.

Claims

스핀-밸브 센서(sPin-valve sensor)에 있어서, 기판(substrate)(20)을 포함하며, 이 기판의 면(face) 상에는 다수의 스텝(a plurality of steps)을 가진 적어도 두개의 강자성 층(at least two ferromagnetic layers)(24,28)이 장착되고, 상기 강자성 층들(24,28) 중의 한 층의 두께는 상기 한 층의 자화 방향이 고정되게 (magnetization direction is Pinned)하는 두께인 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 평균 스텝 높이(H)가 1.5 내지 30A(0.15-3.0nm)이고/이거나 평균 스텝 길이(L)가 10 내지 1000A(1-100nm)인 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스텝들의 스텝 길이(L) 대 스텝 높이(H)의 평균 비가 5 내지 570인 스핀 밸브 센서.
제1항에 있어서, 결정 기판(crystalline substrate)(20)을 포함하며, 적어도 두 개의 강자성 층(24,28)이 위에 장착되는 상기 기판의 면은 상기 기판의 주 결정학적 평면들(main crystallographic planes) 중의 어떤 것과도 동평면을 이루지 않고(is not coplanar with), 상기 강자성 층들(24,28) 중의 한 층의 두께는 상기 한 층의 자화 방향이 고정되게 하는 두께인 스핀-밸브 센서.
제4항에 있어서, 상기 강자성 층(24,28)이 위에 장착되는 상기 결정 기판(20)의 면은 어느 평면 내에 놓이며, 이 평면에 대한 법선(normal)(P)은 상기 결정 기판의 최근접 결정 축(the nearest crystal axis)(S)에 대해 적어도 0.1°바람직하게는 적어도 0.5°의 각도(α)를 이루는 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스핀-밸브 센서의 제1강자성 층(24)의 두께는 상기 제1강자성 층이 고정된 자화 방향을 갖게 하는데 필요한 최소 두께 이상이며, 상기 제2강자성 층(28)의 두께는 상기 제2강자성 층이 고정된 자화 방향을 갖게 하는데 필요한 최소 두께 보다 작은 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스핀-밸브 센서의 제2강자성 층(28)의 두께는 상기 제1강자성 층이 고정된 자화 방향을 갖게 하는데 필요한 최소 두께 이상이며, 상기 제1강자성 층(24)의 두께는 상기 제1강자성 층이 고정된 자화 방향을 갖게 하는데 필요한 최소 두께 보다 작은 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스핀-밸브 센서의 제1강자성 층(24)의 두께는 상기 제1강자성 층의 자화 방향이 고정되는 최대 두께 보다 커서 상기 제1강자성 층(24)은 자유층(free layer)을 형성하며, 상기 제2강자성 층(28)의 두께는 상기 제2강자성 층의 자화 방향이 고정되는 최대 두께 이하인 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스핀-밸브 센서의 제2강자성 층(28)의 두께는 상기 제2강자성 층의 자화 방향이 고정되는 최대 두께 보다 커서 상기 제2강자성 층(28)은 자유층(free layer)을 형성하며, 상기 제1강자성 층(24)의 두께는 상기 제1강자성 층의 자화 방향이 고정되는 최대 두께 이하인 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스핀-밸브 센서의 강자성 층들(24,28)의 두께들은 상기 강자성 층들 중의 한 층의 이지 축(easy axis) 방향이 다른 층이 이지 축방향에 대해서 약 90°의 각도를 이루는 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스핀-밸브 센서의 강자성 층들(24,28) 중의 한 층은 그 층의 두께에 의존하지 않는 자기 특성을 가진 물질로 제조된 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 기판(20)의 면은 다수의 평편한 구역(a plurality of flat regions)을 포함하며, 상기 평편한 구역들의 각각은 상기 기판의 노출된 원자 층(an esposed layer of atoms)으로 이루어진 스핀-밸브 센서.
제12항에 있어서, 상기 기판(20)의 노출된 원자 층들은 평행한 평면들 내에 위치하는 스핀-밸브 센서.
제4항에 있어서, 상기 기판(20)은 단결정(monocrystalline)인 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 스텝들은 상기 기판(20)의 표면에 걸쳐 둘 이상의 방향으로 펼쳐지는(run in more than one direction)스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 센서의 상기 강자성 층들(24,28)의 코발트(cobalt), 니켈(nickel), 철(iron) 또는 퍼멀로이(permalloy)를 포함하거나 그것으로 이루어지는 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 센서의 상기 강자성 층들(24,28)의 코발트(cobalt), 니켈(nickel), 또는 철(iron)이 서로 합금되고/되거나 다른 비자기 물질과 합금된 것(cobalt, nickel or iron alloyed with each other and/or other non-magnetic materials)을 포함하거나 그것으로 이루어지는 스핀-밸브 센서.
제16 또는 17항에 있어서, 상기 센서의 고정 및 자유 강자성 층들(24,28)은 다른 물질을 포함하거나 그것으로 이루어지는 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 센서의 상기 강자성 층들(24,28)간의 비자기 물질(26)은 구리를 포함하거나 그것으로 이루어지는 스핀-밸브 센서.
제1, 4 또는 14항에 있어서, 상기 기판(20)은 절연 물질 또는 반도전 물질 바람직하게는 실리콘(silicon)을 포함하거나 그것으로 이루어지는 스핀-밸브 센서.
제1항에 있어서, 상기 기판(20)은 상기 표면 상에 부가적인 버퍼 층을 가지며, 이 버퍼 층 상에는 제1강자성 층(24)이 장착되는 스핀-밸브 센서.
제21항에 있어서, 상기 버퍼 층은 구리로 이루어진 스핀-밸브 센서.
제1 내지 22항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 센서를 구성하는 층(24,26,28)들의 어셈블리(assembly)는 인접하는 자유층과 고정층 간에 비자기 스페이서층이 위치하는 상태로 1회 이상 반복되는 스핀-밸브 센서.
자기 저장 시스템(magnetic storage system)에 있어서, 데이타를 기록하기 위한 자기 저장 매체(magnetic storage medium)와, 상기 자기 저장 매체와의 상대 운동(relative motion)중에 상기 자기 저장 매체에 근접하게 유지되는 자기 트랜스듀서(magnetic transducer)를 포함하며, 상기 자기 트랜스듀서는 제1항에 따른 센서를 포함하는 자기 저장 시스템.
제24항에 있어서, 상기 상대 운동은, 상기 센서의 층들(24,26,28)이 위치하는 평면에 대해 80°이상의 각도로 바람직하게는 수직하게 놓인 평면에서, 상기 자기 저장 매체가 상기 자기 트랜스듀서에 대해 이동하게 되도록 하는 상대 운동인 자기 저장 시스템.
자계의 존재를 검출하거나 자계를 측정하기 위한 제1항에 따른 센서의 사용.
제26항에 있어서, 0.001 Oe 내지 100 Oe(0.00008-8.0kA/m)의 자계의 존재를 검출하거나 자계를 측정하기 위한 센서의 사용.
제1항에 따른 센서를 포함하는 지자기 측정 또는 조사(geomagnetic measurements or explorations)를 위한 장치.
제1항에 따른 센서를 포함하는 인체(human body)의 자기 측정을 위한 장치.
스핀-밸브 센서를 제조하는 방법에 있어서, 테라스형 또는 스텝형(terraced or stepped) 면을 가진 기판(20) 상에 적어도 두개의 자기 층(24,28)과 하나의 분리 비자기 층(26)을 침착시키고, 상기 자성층들 중의 한 층의 자화 방향이 고정되게 그 한 층의 두께를 선정하는 스핀-밸브 센서 제조 방법.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.