TW299442B - A magnetoresistive (MR) sensor comprising a dual spin valve structure and magnetic disk recording system - Google Patents

A magnetoresistive (MR) sensor comprising a dual spin valve structure and magnetic disk recording system Download PDF

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TW299442B TW085105495A TW85105495A TW299442B TW 299442 B TW299442 B TW 299442B TW 085105495 A TW085105495 A TW 085105495A TW 85105495 A TW85105495 A TW 85105495A TW 299442 B TW299442 B TW 299442B
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Description

經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明係有關用於讀取儲存於磁性媒介上之資訊信號的 磁性偵測器’而詳言之，則係有關於一種利用雙迴轉閥結 構之改良式磁阻讀取偵測器。 先前技藝説明 * 先前技藝中已有揭示一種稱爲磁阻（M R)偵測器或磁阻 磁頭之磁性讀取換能器，能以高線性密度自一磁性表面讀 取資料。M R偵測器經由磁性材料之讀取元件在其所偵測 之磁通之強度及方向之作用下所產生之磁阻變化來檢測磁 場信號。最近則有一種不同且更明顯之磁阻故應提出，其 指出疊層式磁性偵測器之磁阻變化係歸因於磁性層間之導 體電子經由一非磁性層之迴轉相依傳輸以及其相伴隨之迴 轉相依散射。此種磁阻效應有時稱爲「巨磁阻」效應或簡 稱「巨磁阻」。 申請人之美國專利第5,206,590號揭示一種MR偵測器， 其中由一非磁性層所隔開之兩種耦合鐵磁層間之磁阻係隨 著此兩層之磁化所夾角度之餘弦値而改變，且某一鐵磁層 之磁化方向係爲固定。此種M R偵測器稱爲「迴轉閥」， 且係以巨磁阻效應爲根據。 申5青人之美國專利第5,287,23 8^1揭tf —種具有多屠雙迴 轉闕結構之MR偵測器。此結構含有兩鐵磁性外層，其磁 性具有一固定方位，以及一鐵磁性中間層，其磁化可因應 於外加磁場作自由旋轉。+ -4- 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I —^丨坤衣— 訂 ( 各 * I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 -----—----------B7___________ 五、發明説明（2 ) 發明概要 本發明之主要目的係在於提供一種雙元件磁阻（MR )偵 測器，其在共模激勵下能產生相反極性之信號，因而可 抗斥共模干擾。 根據本發明之雙MR偵測器含有第一及第二疊層結構。 每一巷層結構皆包含由一非磁性材料之薄膜層所隔開之 第一及第二鐵磁材材薄膜層。第一層之磁化方向係因應 於一外加磁場而自由旋轉。第二層之磁化方向則保持固 定，而於外加磁場施加至此MR偵測器時龙不隨之旋轉。 每一曼層結構另含將其鐵磁材料之第二層（固定層）之磁 化万向予以固定之裝置。第—疊層結構中之鐵磁材料固 定層之磁化方向係固定於與第二疊層結構中之鐵磁材科 固定層之磁化方向呈反向平行之方向。利用一通過MR偵 測器之偵測電流，該MR偵測器之磁阻變化可因應於因每 —巷層結構中鐵磁材料第—層（活動層）之磁化旋轉而產 生之外部磁場來加以偵測。 每一第一及第二疊層結構皆含有迴轉閥結構，且在第一 實施例中，每一迴轉閥中鐵磁材料之活動層爲MR結構之 外層。在另一實施例中，鐵磁材料之活動層在MR偵測器 之中央部分。此兩迴轉閥結構係由一比較厚之非磁性間隔 層所隔開，此間隔層亦供作爲雙偵測器之讀取間隙。 圖式簡述 圖1爲本發明實施例之磁碟儲存系統之簡化方塊圖； 圖2爲依據本發明之原理所建構之雙磁阻偵測器的立體 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（-- ^ —裝 訂 { 線 一 i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局t貝工消費合作社印製 A7 ______B7 五、發明説明（3 ) 展開圖； 圏3a、3b及3c爲圖2較佳實施例之雙磁阻偵測器自其偵 測器空氣軸承表面觀之的後視圖； 圖4爲使用圖3a、3b、3c之雙磁阻偵測器之差動檢測電 路方塊圖； 圖5爲依據本發明之原理所建構之雙磁阻偵測器之另— 實施例的立體展開圖； 圖6爲圖5較佳實施例之雙磁阻偵測器自其偵測器空氣轴 承表面觀之的後視圖； 圖7爲圖5及圖6之雙磁阻偵測器中所計算出之偵測器電 流密度對橫過該偵測器之位置的一組三個相關圖形； 圖8爲圖7所示圖形之部分擴展圖； 圖9爲依據本發明之原理所建構之雙磁阻偵測器之另一 實施例的立體展開圖； 圖1 〇爲圖9雙磁阻偵測器自其偵測器空氣軸承表面觀之 的後視圖；以及 圖1 1爲圖9及圖1 〇之雙磁阻偵測器中所計算出之偵測器 電流密度對橫過該偵測器之位置的一組三個相關圖形。 較佳實施例説明 請參閲圖1，雖然本發明係以建構於圖1所示之磁碟儲存 系統之實施例來描述，但很明顯二地本發明亦可應用於磁帶 記綠系統等其他磁性記綠系統，或使用偵測器來檢測磁場 之其他應用中。磁碟儲存系統包括至少一支撑於心軸14上 並由磁碟驅動馬達18加以轉動之可旋轉磁碟12。每—磁 -6- 本紙張尺度適财s( f —裝------訂-----(線 , ί (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 碟上之磁性記綠媒介其型式爲磁碟〗2上環狀圖樣之同心資 料軌（圖中未示）。 至少有一滑動器13係定位於磁碟12上，每一滑動器13 支禕一或多個一般稱爲讀/窝磁頭的磁性讀/寫換能器2 !。 當磁碟12轉動時’滑動器13在磁碟表面22上徑向移進或 移出以使磁頭2 1得以存取記綠有所需資料之不同磁碟部分 β每一滑動器13利用吊臂15而附接至致動臂19。吊臂15 提供一般使滑動器13偏移開磁碟表面22之輕微彈力。每 —致動臂19附接至一致動裝置27。圖1所示之致動裝置爲 一音圏馬達（VCM) 〇此VCM包括一可於固定磁場中移動 之線圏，而線圈移動之方向與速度則由控制器所提供之馬 達電流信號所控制。 在磁碟儲存系統之作業期間，磁碟12之旋轉會在滑動器 13與磁碟表面22間產生一空氣軸承，其對滑動器施予一 上推力或上拉力。此空氣抽承因而可與吊臂15之輕微彈力 相平衡’並以一小量、幾乎固定之間距於作業期間支撐滑 動器13於離開磁碟表面而且稍稍在磁碟表面上方之位置。 磁碟错存系統之各元件之操作係由控制單元29所產生之 控制信號，例如存取控制信號及内部時鐘信號等，予以控 制。控制單元29 —般包括邏輯控制電路，儲存裝置及微處 理器。控制單元2 9產生控制信^以控制各種系統作業，例 如於線路23上驅動馬達控制信號以及於線路28上引導位 置或找出控制信號等等。線路28上之控制信號提供所需之 電流資訊，可供將一選出之滑動器以最佳方式移動並定位 ^丨裝------訂-----(線 ^ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ________B7 五、發明説明（5 ) ~ 至相關磁碟12上之所想要的資料磁轨位置。讀出及寫入信 號則藉由1己錄通道25而可與讀/寫磁頭21往復連繫。 以上對一般磁碟儲存系統之描述以及伴随圖1之圖式僅 供説明之用。此等磁碟儲存系統顯然應可含有多個滑動器 才是》 請參閲圖2，本發明之雙磁阻（MR)讀取偵測器3〇含有第 一及第二疊層結構，每一結構皆包含迴轉閥結構32，34 ’其中之第一或「活動」鐵磁層3 1，3 9係利用—非磁性 之薄間隔層33，41與磁化方向固定之第二或「固定」鐵 磁層35，43隔開。有一反鐵磁材料層37，45係沉積於該 固定鐵磁層35，43旁邊並與其相接觸以利用交換耦合方 式固定該固定層之磁化方向。以兩迴轉閥結構形成於—基 片上，彼此以一薄絕緣層47分開。兩固定層35，43中之 磁化方向（圖示中箭頭38，44所指之方向）係定爲反向平 行’以使因應於一外部磁場之MR偵測器3 〇中之磁阻變化 可因每一疊層結構之活動層31，39中磁化之旋轉而予以 差動偵測《在前文中所提出供參考的美國專利第5,2〇6,59〇 號對基於迴轉閥效應且其中之偵測讀取元件含有一鐵磁/ 非磁性/鐵磁疊層結構之MR偵測器有更詳盡之描述。 鐵磁材料之活動層31，39之磁化方位係彼此平行，如 箭頭36、42所示，即其方向相洞，且在不施加外部磁場 之情況下與鐵磁材料之固定層35，43的磁化方向約夾90 度角。而鐵磁材料固定層35，43之磁化方向則如箭頭38 ' 44所示係固定呈反向平行。因此，雖然鐵磁材料固定 -8- ^1裝------訂-----(線 f . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度賴 ( CNS ) A4^m ( 210X297^t ) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 2d^d4^2 A7 _____________B7 五、發明説明（6 ) ' ------ 智、5、, 4 3之磁化方向保持不變，但鐵磁材料活動層3 1， 3 9 (艇化則可因應於—外加磁場（例如圖2所示之磁場匕) 而自甴轉動其方向’如圈2活動層”及”中依虛線轉動之 箭頭方向。 在無外加磁場作用下，鐵磁材料活動層3 1及39中之磁 化方位宜大致上與鐵磁材料固定層35，43之磁化方位呈 9〇度’如圖2所不°與圖2箭頭所示在兩方向上依虛線等 量遊逸之磁化旋轉相較，此種呈9〇度之方位可產生最大之 MR偵測器靈敏度。爲產生此種方位，就必須將三個會影 響活動層31及39之磁化方向的作用磁場予以平衡。第一 個磁場是從固定層至活動層之靜磁場，第二個磁場是固定 層與活動層間之層際輕合，而第三個磁場是由於偵測電流 Is(如圖4所示）流經偵測器所生之磁場。該等疊層之材料 及厚度之選用方式宜使於活動層與固定層間達成大致上爲 方位所需之偵測電流作爲一閥，且此閥亦可適用於使 用該偵測器之應用中。 現請參閲圖3a，3b及3c，本發明圖2之雙MR#測器之 一較佳實施例。雙MR偵測器3 〇含有形成於一合適之基片 50上的第一 32及第二34疊層結構，每—疊層結構皆含有 —迴轉閥構造。此等迴轉閥結構32，34係以—將兩迴轉 閥結構彼此電隔離之較厚的絕、g料間隔層4 7予以相隔開 。以兩迴轉閥結構32，34係形成兩絕緣材料之間昧層gi ，G2之間，因而也形成於兩磁性材料之磁性防護層si， S 2之間。該雙MR偵測器3 〇係使用眾所周知之眞空沉積及 -9- 表蛾張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公釐〉 --------^—裝------訂-----(線 - t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 Λ、 發明説明（7 %镀技街來製作。例如，第一防護層49可鍍於基片切之 工:^便再利用进鍵之方式沉積第-間隙層51，含有 d轉閱32之各層，絕緣層47，含有第二迺轉閥^之 =層以及第二間隙層53。最後將第二磁性防護㈣鍵於 名二問隙層5 3上。 第-迴轉閥結構3 2包括-鐵磁材料之第__薄膜層31(活 初層〗，一非磁性之導電材料之第一薄膜層33以及—鐵磁 纣料之第二薄膜層35。在圖3a之特定實施例中，用以固 宅鐵磁材科第二薄膜層35(固定層）之磁化方向的裝置含有 〜反鐵磁性之第一薄膜層37。第二鐵磁層35中之磁化係 以反鐵磁/鐵磁交換耦合方式予以固定。在沉積第一鐵磁 層3 1之前先沉積一根基層61以促進迴轉閥32之各連續層 •^適當長成。形成於迴轉閥結構之兩相對端部處的電氣引 银導體5 7提供與外部電路之電連接並界定出迴轉閥32之 屮央作用區。 弟二运轉閥結構34包括一鐵磁材料之第三薄膜層39(活 %看），一非磁性導電材科之第二薄膜層4 1以及一鐵磁材 科之第四薄膜層43(固定層）。在圖3a、3b及3c所示之實 乾例中’用以因定鐵磁材料第四薄膜層43之磁化方向的 裝置包括一反鐵磁材料之第二薄膜層45。第四薄膜層中 之磁化係以反鐵磁/鐵磁交換耦合之方式予以固定。如前 — - 對第一坦轉閥結構3 2所述者，在沉積第三鐵磁層3 9前先 沉積一第二根基層6 3 »同理，電氣引線導體5 9形成於迴 轉閻3 4之兩相對端部。. -10 - 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ^ 1¾.-- ' --* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) -a -濟部中夬榡準局員Η消費合作社印製 五、發明説明（8 A7 B7 經濟部中央標準局員工消t合作社印製 此兩迴轉間結構3 2，3 4係以一非磁性絕緣材科之間隔 層47所分隔，以使兩迴轉閥彼此電隔離。可用氧化鋁 (八丨2〇3)或氧化矽（Si%)等材料來達成上述目的。此非磁性 間隔層47亦可對兩迴轉閥結構32，34之活動層3ι，39予 以去磁耦》間隔層47另可作爲雙MR偵測器3〇之讀取間隙 〇 如前對圖2所述者，活動層31，39之磁化與固定層35， 43之磁化垂直，另外，固定層35，忉之磁化必須彼此呈 反向平行。由於固定層35, 43中之交換耦合場的方向或 方位之設疋係以加熱該基片達一高於反鐵磁材料之Nee〗溫 度之溫度，然後再將其冷卻於具有所想要方向之磁場中來 達成，因此該兩反鐵磁層3 7，4 5必須分別使用具有明顯 不同之Neel溫度的不同反鐵磁材料。在圖3a之較佳實施例 中，第一反鐵磁層37之材料可爲具有較低Nee][溫度之錳鐵 (FeMn)合金或氧化鎳（Ni0)，而第二反鐵磁層45之材料可 爲具有較高Neel溫度之鎳錳（NiMn)合金。 第一迴轉閥34固定層43中之交換耦合磁場之方位之設 定係藉由將偵測器3 0自一高於例如第二反鐵磁層4 5之材 料NiMn的N eel溫度之高溫冷卻於一具有所欲方向之外加 磁場中。然後再將偵測器3 0以一高於第一反鐵磁層3 7但 低於第二反鐵磁層4 5之N eel溫度4¾溫度退火，同時施加一 方位與第一次退火期間所施加之磁場呈反向平行（180。）之 磁場。固定層35，43之磁化宜與偵測器空氣軸承表面及 媒介表面相垂直，且活系層31，39之磁化在靜態時（即無 請 先 閱 讀 背 面' 之 項 再 訂 線 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 -------B7 _ 五、發明説明（9 ) 外部磁場作用時）宜與偵測器空氣軸承表面及媒介表面相 平行。 在此等較佳實施例中’鐵磁屬31，35，39及43可以任 何合適之磁性材料如鈷（Co)、鐵（Fe)、鎳（Ni)及其合金如鎳 鐵（NiFe，一般稱爲高導磁合金）、鎳鈷（Nic〇)及姑鐵（FeC〇) 來製作。可導電之間隔層3 3及4丨則可利用任何適用之非 磁性導電材料如銅（Cu)、金（Au)及銀（Ag)等來製作。導體 引線57及5 9須爲低電阻材料（即良導體），且因引線材料 有可能暴露於偵測器空氣軸承表面，因此亦須有足夠之硬 度及良好之抗轴性〇舉例而言’可用命（Ta)來作爲引線導 體57，59之材料。第一及第二間隙層M ’ 53爲ai2〇3或 Si〇2等非磁性之絕緣材料。磁性防護層49，55爲高導磁 材料，如NiFe或鋁矽鐵粉（AisiFe)。在較佳實施例中，第 護層G1爲NiFe或AlSiFe材料，而第二護層G2爲NiFe材 料。圖3玨所示之雙MR偵測器3 0之實施例中具有如下結構：
Ta(5〇A)/NiFe(9〇A)/Cu(25A)/Co(3〇A)/FeMn(15〇A)/Al203 (500A)/Ta(50A)/NiFe(90A)/Cu(25A)/Co(30A)/NiMn(300A) 0 .請繼續參閲圈3 b所示另一雙MR偵測器3 0之實施例。此 實施例與圈3 a中前文所述之實施例相似。圈3 b之偵測器 30包括一第一迴轉閥結構36 第二迴轉閥結構38，以 及一使上述兩迴轉閥結構電隔離之非磁性絕緣間隔層47。 難然第二迴轉閥結構38與圖3a之第二迴轉閥結構34相同 ，但第一迴轉閥結構36在用來達成固定層65中之磁化的 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ^—裝------訂-----(線 , ί {請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 行 五、發明説明（1〇 裝置上與圖3a之第—迴轉閥結構32有所不同。 第-迴轉閥36包括—根基層61、—第1磁層Μ(活動 層）、-第-導電間隔層33以及一第二鐵磁層65(固定層） 。固定層65係-具有—鐵磁材料之第—層”、—非磁性 材科之反鐵磁耗合層69以及—鐵磁材料之第二層Η的叠 層結構。間隔層47直接沉積於第二鐵磁層”上且與其相 接觸並且爲反鐵磁材料。藉由鐵磁材料層Η與反鐵 磁材料間隔層47之交換輕合，可於固^層之第二鐵磁層 ^中感應一有效之磁場。由於固定層之第一鐵磁層67與 成固疋層中第一鐵磁層71以反鐵磁方式耦合，此兩層對反 鐵磁間隔層47交互轉合，利定於小量但大小適中之外加 磁場中的鐵磁層67中產生一有效磁場。 在此較佳實施例中，如前所述，此等鐵磁層可爲任何適 用之磁性材料製成，而導電間隔層3 3及4丨則可以任何適 用之非磁性導電材料製成。在第一迴轉閥固定層65内，其 反鐵磁輕合層69可以任何適用之非磁性材料製作，如釕 (Ru)、路（Cr)、姥（Rh)、銥（ir)或其他已知可促進鐵磁層 間之反向平行耦合的材料或其合金。由於間隔層47亦可 使第一迴轉閥36與第二迴轉閥38彼此電隔離，因此其必 須同時是電絕緣與反鐵磁之材料，如Ni〇。 固定層65結合一反鐵磁間隔屠_47之疊層結構的使用可 在一高於該偵測器所使用之兩反鐵磁材料之較高Neei溫度 的溫度下，僅利用一次之加熱/冷卻程序便可將反向平 磁場感應至第一及第二迴轉閥36及38之固定層65及43 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------裝------訂-----4级 t - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 。因此，雖然甴交換耦合而在固定層之第二鐵磁層71中所 感應之磁場係與固定層4 3中所感應之磁場相平行，但固定 層中與導電間隔層3 3相鄰之第一鐵磁層67内藉由靜磁輕 合所感應之磁場則與固定層4 3中之磁場反向平行。 圖3b之雙MR偵測器30具有如下結構：Ta(5〇A)/NiFe(9〇 A)/Cu(25A)/Co(3〇A)/Ru(4A)/Co(4〇A)/NiO(40〇A)/Ta(5〇A)/
NiFe(9〇A)/Cu(25A)/Co(3〇A)/FeMn( 15〇A) ° 爲達成所想要之 固定層65及43的磁化反向平行方位，反鐵磁耦合層69 之厚度應爲4-6A，而第一及第二c〇層67及71之厚度應相 差約1 0A左右。在此較佳實施例中，4_6a之耦合層69 之厚度係經選擇以於C 〇層6 7及7 1間提供大量反鐵磁交換 核合。有關此程序之更詳細情形請參閲Parkin等人所發表 在Phys^ev. Lett., (1990年）第64卷第2034頁之文章。兩 C 〇層之厚度差可決定固定層6 5之磁化及磁場各向異性， 此點已在申請人之美國專利第5,408 377號中有更詳盡之説 明。固定層6 5及4 3之淨磁化値可決定作用在偵測器活動 3 1 ’ 3 9上之去磁化場之値。此等去磁化場聯同分別通 過非磁性間隔層33，41而在活動層與固定層31、35與39 、4 3間之鐵磁耦合’以及由偵測器偏動電流（偵測電流）所 產生之磁場可決定出靜偏點（即在無外部磁場作用下活動 層磁化之方位）。因此便可選出該__兩層67、71之厚度差 以達成一理想偏動點。 請繼續參閲圖3 c雙MR偵測器3 0之另一較佳實施例。此 實施例與圖3 b之實施例相似。圖3 c之偵測器3 0包括一第 -14 * 本紙張尺度賴巾國國家標準（CNS ) A4規格（21GX297公楚） 裝------訂-----(線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（12 ) 一迴轉閥結構42、一第二迴轉閥結構44以及—非磁性之 絕緣間隔層47用以將上述兩結構予以電氣隔離，其中之第 一迴轉間42與圖3b之第一迴轉閥36在於固定層73中提供 交換耦合磁場之使用材料上有所不同。 第一迴轉閥42包括一根基層61、一第—鐵磁層31 (活動 層）、一第一導電間隔層33、一第二鐵磁層73(固定層）以 及一第一反鐵磁層37。固定層73含有一第一鐵磁層75、 一第二鐵磁層79以及一分開該第一及第二鐵磁層75、79 之去耦層77。反鐵磁層37沉積於固定層之第二鐵磁層79 上並與其直接接觸。藉由第二鐵磁層79與反鐵磁層37之 又換耦合，可於第二鐵磁層79中感應出一有效磁場。接著 經由第一鐵磁層75與第二鐵磁層79之反鐵磁性耦合，可 於固定層之第一鐵磁層75中感應一有效磁場，藉而將鐵磁 層7 5之磁化固定於一小但適中之外加磁場中。 如前針對圖3b所述者，固定層73結合第一反鐵磁層37 之疊層結構之使用可在僅用一次加熱/次卻程序之情況下 ’使固定之反向平行磁場感應於第一鐵磁層75及第二迴轉 閥44之固定層43中。 圖3 c之雙MR偵測器30具有如下結構：Ta(5〇A)/NiFe(90 A)/Cu(25A)/Co(3〇A)/Ru(4A)/Co(4〇A)/FeMn(15〇A)/Al203 (50〇A)/Ta(5〇A)/NiFe(9〇A)/Cu(25A)/Co(3〇A)/FeMn(15〇A) 〇 以一次退火程序來設定固定層73，43中之磁化可免除使 用具有第一第二反鐵磁層37，45之不同Neel溫度的不同材 料。由於在此實施例中間隔層4 7僅用以將兩迴轉閥結構 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公麓） --------^-裝------訂-----(線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 " ™ B7 五、發明説明（13) 42，44予以電隔離，因此該間隔層可由任何適當之絕緣 材料製成，如Al2〇3或si〇2。 現請參閲圖4，其爲使用圖3 a、3 b及3 C所述之雙MR偵 測器3 0之差動檢測電路之方塊圖。電流源8丨提供—固定 偏動或偵測電流丨s至i號迴轉閥。同理，電流源8 3提供一 固定偵測電流I s至2號迴轉閥。通過兩迴轉閥之電流係同 向。每一迴轉閥之輸出信號分別施加至差動放大器85之相 反極性輸入端。兩迴轉閥中固定層之反向平行磁化因應於 一外加磁場，例如是記錄於磁碟上之磁性資科信號，而於 兩迴轉閥中提供相反之磁阻變化。此等磁阻變化以及輸出 is號於差動檢測器8 5予以相加，因而提供較佳之靈敏度。 使用差動檢測亦可提供諸如對熱效應之共模雜訊拒斥。 現亦請參閲圖5，其爲依據本發明之雙^^尺偵測器之另一 較佳實施例。此雙MR偵測器9 0包括一第一迴轉閥結構9 2 第一运轉閥結構9 4以及一非磁性之間隔層9 9用以隔 開上述兩結構’該間隔層可由導電或絕緣材料製成。每一 迴轉閥92，94皆含有一第一鐵磁層97，1〇1(活動層）、— 第二鐵磁層93，1〇5(固定層）以及一電隔離上述兩層之非 磁性之導電薄層95，1〇3。夹困層91，107分別形成於固 定鐵磁層93，105之旁邊以供固定每一固定層93，1〇5中 之磁化方向。如前針對圖2所^^者，每一固定層93，1〇5 中之磁化方向係固定與另一層1〇5，93之磁化方向呈反向 平行（分別如箭頭109, 117所示）。每一鐵磁活動層97， 101中之磁化方向則設定成與固定層93，105之磁化方向相 -16- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS ) A4規格（2丨Οχ 297公楚） ^ 1^------ir-----~ ----------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（14 ) A7 B7
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 垂直，並可因應於一外加磁場作用自由轉動（分別如箭 111，113 所示）。 請亦請參閲圖6所示之圖5雙MR偵測器9 〇之實施例。第 一及第二迴轉閥結構92及94由一絕緣間隔層99所隔開， 且係以眞空沉積技術形成於一絕緣層89上，絕緣層89則 形成於一合適之基片87上。此絕緣層89類似於圈3&之第 一間隙層G 1。 爲解説起見’基片8 7含有任何本行所習知附層，例如圖 3a之第一磁性防護層S1。第一迴轉閥結構92包括—第— 鐵磁層97(活動層）、一第二鐵磁層93(固定層）以及—分開 上述兩層之非磁性導體、間隔層95。如前針對圖3b及3C 所述者’固定層93包含第一及第二鐵磁層121及125，以及 一隔開上述兩層之非磁性去耦薄層123。 絕緣層89係以NiO等反鐵磁材料製造。固定層之第—鐵 磁層121沉積於反鐵磁絕緣層89表面上並與該表面相接觸 。藉由鐵磁層121與反鐵磁絕緣層89之交換耦合，可於鐵 磁層121中感應出一磁場，因而藉由靜磁耦合於第二鐵磁 層125中提供一磁場。第二迴轉閥結構包括一第一鐵磁層 101(活動層）、一第二鐵磁層1〇5(固定層）以及一分隔上述 兩層之非磁性導體間隔層103。反鐵磁層1〇7可形成於第二 鐵磁層105上並與其相接觸以利^交換耦合方式於固定層 105中提供一磁場》此實施例之特徵之一在於每一迴轉閥 之活動層9 7，101係位於偵測器結構之中間鄰近絕緣層9 9 之相反侧邊處。間隔層9 9係以非磁性（目電絕緣）之材料製 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ -裝------訂-----f線 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} A7 B7 經濟部中央楳_局員工消費合作社印聚 五、發明説明（15) 成’以於兩迴轉閥9 2，9 4之活動層9 7，101之間提供磁性 去耦。 導體引線119形成於迴轉閥92，94之兩相反端，使迴轉 閥9 2，9 4於每一端短路在一起，並界定該偵測器9 〇之中 央作用區（即偵測器9 0中響應一外加磁場之區域）。此偵測 器作用區亦界定出該偵測器磁軌寬度。導電引線1 i 9將偵 測器9 0耦合至外部電路如電流裝置129及偵測裝置127。電 流裝置129提供一偵測電流I s至偵測器9 〇。偵測裝置丨27因 應於一外加磁場檢測該偵測器9 〇之輸出信號。 依據本發明之此一實施例，鐵磁層9 3，9 7，1 〇 1及1 〇 5 可以任何適宜之磁性材料來製造，如C〇，Fe，Ni及其合金 NiFe，NiCo或FeCo等，而鐵磁層93之疊層結構則如前文 所述。在圖6之較佳實施例中，鐵磁層93 ’ 97，101及1〇5 另可包含一第一鐵磁材料（如NiFe)層，以及一稱爲「毫微 層」（nanolayer)之第二鐵磁材料（如co)薄層。毫微層結構 揭示於申請人之美國專利第5,341，261號中，在此提出供參 考。第二鐵磁材料之毫微層係沉積於第一鐵磁材料層非磁 性間隔層間之介面處。較佳之鐵磁層爲—NiFe薄膜層9 3以 及一約7〜20A厚之Co毫微層。鐵磁材料層97，97a，1〇1 ，101a，105及l〇5a亦具有此種雙層式結構。此種雙層結 構提供較大之磁阻變化、較低之一頑磁性以及較低之磁場 备向異性。另外，此種磁性參數之組合可由鐵磁材料之一 層便可得出。 非磁性間隔層33，38包括Cu或其他合適之導電金屬如 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公瘦） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. *vs A7 A7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 -______B7__ 五 '發明説明（16 )
Ag，Au或其合金。導電引線119可以任何適當之導電材料 製成，如Ta。反鐵磁材料層107可以FeMn或MiMn製成。 絕緣層8 9可以任何反鐵磁性且電絕緣之材料製成，如Ni〇 。於第一迴轉閥92中使用疊層之固定層93可在僅使用一 次加熱/冷卻程序之情形下設定固定層93及105中之磁化方 向，使其與另一固定層105, 93呈反向平行。另外，固定 鐵磁層93，105之磁化方向可利用一相鄰之硬磁性層或一 就固定層9 3，105而言具有足夠高之矯頑磁性的材料予以 固定。 圖7所示爲圖5及圖6之雙MR偵測器之一系列有關所計 算出之電流密度對橫過偵測器之位置的三個圖形D此實施 例之雙MR偵測器9 0具有如下結構：Nio(40〇A)/Co(3〇A)/
Ru(6A)/Co(40A)/Cu(25A)/C〇(20A)/NiFe(70A)/Ta(500A)/
NiFe(7〇A)/Co(2〇A)/Cu(25A)/Co(2〇A)/NiFe(3〇A)/FeMn(20〇A) 。在最上方之圖形中，係假設活動層與固定層間有反向平 行對齊。上迴轉曲線以虛線表示，下迴轉曲線以實線表示 ，而總電流密度則以斷線表示。中間之圖形所示爲反向平 行對齊（虛線）及平行對齊（實線）兩者之總電流密度，而下 方之圖形則爲中間圖形所示兩曲線之差所呈之曲線。 圖8爲圖7實施例中一迴轉閥結構之電流密度擴展圖。此 圖啓始於ΝιΟ層之後，且顯示該^轉閥結構中每—層對總 電流密度之貢獻。圖7及圖8所iT之圖形爲代表性之閩，且 可用來説明該迴轉閥偵測器之作業。在一特定之實施例中 ，此等閥會隨該迴轉閥結構中各層之厚度與材料而改變。 -19- 说尺度制中關家鮮（CNS ) A4祕（21〇Χ297公慶) ------- (-裝------訂------{線 _· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央裙準局員工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（17) 現請參閲圖9及圖1 0，其爲本發明之MR偵測器的另一 較佳實施例。該雙MR偵測器130含有一第一 142及一第二 144迴轉閥結構，彼此係由一絕緣間隔層137所分開》 在此雙MR偵測器之實施例中，迴轉閥142，144之鐵磁 材料第一層或活動層131，143係沉積於該結構之兩端（上 端及下端）’而鐵磁材料之第二層或固定層13 5，139則沉 積於該疊層結構鄰近於絕緣間隔層13 7之相反侧邊之中央 附近。絕緣間隔層137爲反鐵磁材料，可供利用交換耦合 方式固定固定層135’ 139之磁化。此一配置在偵測器13〇 中產生更有效之電流分佈，將於下文中詳述。 迴轉閥結構142及144係沉積於一合適之基片129及隔離 層128上。於沉積第一鐵磁層131之前，可先將一合適之覆 層145諸如Ta，RU或CrV沉積於隔離層128上。覆層145之 目的在於使後續之層的組織、粒度及形態最佳化。如果隔 離層128之材料已具有適用之特性，則覆層ι45便可省略。 第一非磁性導電間隔層133與第二鐵磁層135之沉積後便完 成第一迴轉閥結構。此後再將反鐵磁間隔層137沉積於第 二鐵磁層135並與之相接觸。在此實施例中，第二鐵磁層 135之磁化方向係以交換耦合之方式由反鐵磁材料之間隔 薄膜層137予以固定，如圖9之箭頭134所示。 第二迴轉閥結構144包括一 $多於反鐵磁間隔層上並 與之接觸的第三鐵磁材料層139(固定層），一非磁性導電 材料t弟二薄膜間隔層141以及一鐵磁材料之第四層143( 活動層）。在此實施例中，第三鐵磁材料層139之磁化方 ^ 1¾衣1Tf·41 *· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 -20-
經濟部中央裙準局員工消費合作社印製 A7 -------- -B7 五、發明説明（18 ) ~~ ~~ -- 向係以反鐵磁間隔層137利用交換耦合方式予以固定，如 圖9之箭頭136所示。 如前針對圖6所述者，第一迴轉閥142之固定層包括 由一薄的非磁性去耦層157所隔開之第一及第二鐵磁層15°5 ，159。固定層135之此種結構可允許在使用單一反鐵磁層 137及一次加熱/冷卻程序之情況下便可達成固定層， 139中所想要的反向平行磁化方向。 鐵磁層131 ’ 135，139，143可以任何適當之磁性材料如 Co ’ Fe ’ Ni及其合金如NiFe，Nic〇, FeC〇等製成，而固 疋層1 3 5之疊層結構則如前所述。另外，鐵磁層13】，工3 $ ，139, 143可含一不同鐵磁材料之毫微層，此點已如前針 對圖6所述者。非磁性導電層丨33，141包括Cu或其他適合 之導電金屬如Ag，Au或其合金。絕緣間隔層137包括任何 具有高電阻性之適當反鐵磁材料，如Ni〇。 電導體引線149係用於雙MR偵測器13〇、電流源153以及 偵測元件151之間形成—導電路徑、如前針對圖6所述者， 導體引線149將兩迴轉閥結構丨4〗，144之各邊電連接並界 定出偵測器130之中央作用區及磁軌寬度。本行人士將可 瞭解此雙MR偵測器13〇可含其他之層，如丁^之上蓋層147 及縱向偏動層（圖中未示 圖9所示爲鐵磁材料活動層iy，ι43之磁化係設定成彼 此相平行’即在同方向，且在無外加磁場作用下，係與箭 頭134及136所指之鐵磁材料固定層135，ι39之磁化方向夾 一約90°之角度。因此，雖然鐵磁材料固定層135，139之 -21 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ·297公漤） ^ _裝------訂-----(線 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（19) 磁化方向保持固定但鐵磁材料活動層丨31，J43之磁化可因 應於一外加磁場（如圖9之磁場h)而自由旋轉其方向，如圖 示分別在活動層131及143上之虛線箭頭in及138。 圖1 1所示爲圖9及圈1 〇之MR偵測器中所計算出之伯測 器電流密度對橫過偵測器之位置的三個一系列相關圖形。 此特定實施例之MR偵測器具有如下結構：Ta(5〇A)/
NiFe(50A)/Cu(2 5A)/Co(40A)/Ru(6A)/C〇(30A)/NiO(400A)/
Co(5〇A)ZCu(25A)/NiFe(5〇A)/Ta(5〇A)。在上方圖形中，係 假定活動層與固定層間有一反向平行對齊。上迴轉曲線以 虛線表示，下迴轉曲線以實線表示，而總電流密度則以斷 線表示。中間之圖形表示反向平行對齊（虛線）與平行對齊 (實線）之總電流送、度’而下方之圖形曲線則表中間圖形所 示兩曲線間之差。 當活動層位於雙MR偵測器中央附近（如圖5及圖6所示） 以及當活動層位於雙MR偵測器邊緣附近（如圖9及圖10所 示）時，偵測器之操作有明顯之不同。由通過偵測器之偵 測電流所產生之磁場於操作期間在上述兩種情況下在活動 層上之表現有所不同。當要決定正確之電流量以適當偏動 該偵測器以求最對稱操作及最高信號輸出時，便要考慮該 磁場（以及固定層與中間層耦合之靜磁場，與任何其他有 效或實際作用在該活動層上之磁)。 當活動層位於偵測器中央附近時，偵測電流大部分在每 一活動層之兩侧邊上流動。由於由此流動於某—活動層之 一惻邊上的電流所產生之磁場與流動於另一侧邊上之電流 -22- 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNSU4規格（210X297公釐） --------裝------訂-----(線 - W (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 五、發明説明（20 ) 所產生之磁場相抵消，因此當該等活動層位&MR結構之 中央附近時’該電流產生-更小之淨磁場。當活動^位於 孩偵測器結構t外緣時，由該電流所產生作用於該等活動 層之磁場較大。視作用於活動層上其他磁場總和而定Y可 選用不同之實施例。對具有磁矩大於一 25A厚之Ni80Fe20 層之等效磁矩的固疋層而言，或對活動層與固定層間之鐵 磁耦合大於約10 Oe之結構而言，可逋用圖5及圖6所示之 MR結構。否則，則可適用圖9及圖1〇所示之mr結構。所 欲使用之最佳結構在某一部分上係由該偵測電流所產生之 蟪磁％來決疋。偵測器結構中的電流密度可如圖7，8， 1 1所π者予以計算。流向活動層右邊與流向其左邊之電流 所產生之磁場的平衡點爲「Q」，這是一種方便計算之方 式，Q爲所有電流皆流向活動侧之一侧邊時所出現磁場之 分數。Q之値受到層之厚度、材料之選用與預備狀況之影 響。舉例而言，在圖9及圖10所示之典型結構所獲得之Q 値爲0· 85，而在圖5及圖6所示之典型結構中所獲得之q値 爲0.36。如本行所知者，防護層對磁場平衡之影響亦爲重 要，因此必須於任何微磁場模型中併入考量。 雖然本發明已利用較佳實施例之方式予以描述，但本行 人士在不脱離本發明之精神、範疇及揭示下仍可對該等實 施例在型式或細節上作出各種變。因此，上揭實施例僅 爲例示性質而不在限定本發明，本發明之範圍以如下之申 請專利範圍予以界定。 -23- 本纸狀度賴中關家轉（CNS )八4麟（2]Qx297公 --------衣------1T-----^ ^ -* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁).

Claims (1)

  1. 2^94^2、申請專利範圍 ABCD 種磁碟記錄系統，包括： 1 . 一 一具有多個磁軌供資料記錄之磁性儲存媒介； 磁性換能器，在該換能器與磁性儲存媒介之相對货 動期間’與該磁性儲存媒介保持_極靠近之間隔位置， 该磁^換能器含有一磁阻讀取读測器，該读測器包含； -第-及-第二疊層結構’該第一及第二疊層結賴 由一間隔層所分隔開； 每π等疊層結構含有由一非磁性材料層所隔開之 第一及第二鐵磁材料層； 、用以固疋每一該等疊層結構中該等第二鐵磁材料層 之磁化方向的裝置； A4第一疊層結構之第二鐵磁材料層的磁化方向係固 疋於一與第二疊層結構之第二鐵磁材料層之磁化方向 呈反向平行之方向； 用以產生一通過該磁阻偵測器之電流的裝置；以及 孩钷阻偵測器因每一疊層結構之該等第一鐵磁材料 層中磁化之旋轉而可因應於—外部磁場而於其磁阻中 產生變化； 連結至該磁性換能器以將磁性換能器移動至磁性儲存 媒介上所選出之磁軌的致動裝置；以及 連結至該磁阻讀取偵測器夸，測裝置，因應於由該磁 阻偵測器所截取、由記錄於磁性儲存媒介中之資料位元 所代表的磁場，用以檢測該磁阻材料中之磁阻變化。 1 ._ -24- 本紙張从適财關家標準（CNS ) A4· ( 21DX297公釐） '裝------訂----- ^* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬橾準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8
    申請專利範圍 6 24專利範固第1項之磁碟記綠系統，其中用以固 疋第一及第二叠層結構之該等第二鐵磁材料層之磁化方 向的裝置包含-與該等第二鐵磁材料層相接觸之 材料層。 3 據申請專利範圍第2項之磁碟記錄系統，其中用以固 定第一疊層結構之第二鐵磁材料層之磁化方向的裝置包 含該間隔層，該間隔層爲—含高電阻性之反鐵磁材料， 該間隔層與第一疊層結構之第二鐵磁材料層相接觸 4. 根據申請專利範圍第3項之磁碟記錄系統，其中該 層含有鎳氧化物。 5, 根據申請專利範圍第2項之磁碟記綠系統，其中與第— 疊層結構之第二鐵磁材料層相接觸之反鐵磁材科層含有 一第一反鐵磁材料，而與第二疊層結構之第二鐵磁材料 層相接觸之反鐵磁材料層則含有—第二反鐵磁材科，該 第一及第二反鐵磁材料皆有不同之Nee丨溫度。 根據申請專利範圍第5項之磁碟記綠系統，其中第—反 鐵磁材料層含有錳鐵，而第二反鐵磁材料層含有鎳氧化 物0 7. 根據申請專利範園第2項之磁碟記綠系統，其中該間隔 層含有一電絕緣層，每一第—及第二疊層結構另含形成 於該等疊層之相對端的電導^丨線，用以連接每一第一 及第二疊層結構至該電流產生裝置。 8. 根據申請專利範圍第7項之磁碟記綠系統，其中該電流 產生裝置包含分別連接至第一及第二疊層結構之第一及 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公羞） -Ί裝------訂-----γ線 (請先閱讀背面之注意Ϋ*項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第二定電流源，每一第一及第二疊層結構連接至一差動 放大電路之不同輸入端》 9 .根據申請專利範圍第2項之磁碟記綠系統，其中第一昼 層結構之第一鐵磁材料層含有由一反鐵磁轄合層所隔開 之第一及第二鐵磁材料層’該第一及第二鐵磁材料層之 —係與該反鐵磁材料層相接觸，而另一層則與該非磁性 材料層相接觸。 10. 根據申請專利範圍第9項之磁碟記綠系統，其中第二鐵 磁材料層之第一及第二鐵磁材料層含有録，而該反鐵磁 耦合層含有釕。 11. 一種雙磁阻偵測器，包括： 一第一及一第二疊層結構，該第—及第二疊層結構 由一間隔層所分隔開； 每一該等壘層結構含有由一非磁性材料層所隔開之 第一及第二鐵磁材料層； 用以固定每一該等疊層結構中該等第二鐵磁材料層 之磁化方向的裝置； 该第一疊層結構之第二鐵磁材料層的磁化方向係固 定於一與第二疊層結構之第二鐵磁材料層之磁化方向 呈反向平行之方向； 用以產生一通過該磁阻巧今器之電流的裝置；以及 用以因每一疊層結構之該等第—鐵磁材料層中磁化 之旋轉而可因應於一外部磁場來偵測該磁阻偵測器之 磁阻變化的裝置。 -26· 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS )八4規格U10X297公楚)' ----- ^裝 訂 {泠 (請先閲讀背面之注意t項再填寫本頁)
    輕濟部中央榡準局員工消費合作社印裝 12. 根據申請專利範圍第i i項之雙磁阻偵測器，其中用以固 定第-及第m構之該等第：鐵磁材料層之磁化方 向的裝置包含-與該等第二鐵磁材料層相接觸之反鐵磁 材料層》 13. 根據申請專利範圍第12項之雙磁阻偵測器，其中用以固 定第一疊層結構之第二鐵磁材料層之磁化方向的裝置包 含該間隔層，該間隔層爲一含高電阻性之反鐵磁材科， 該間隔層與第一疊層結構之第二鐵磁材料層相接觸。 I4·根據申請專利範圍第13項之雙磁阻偵測器，其中該間隔 層含有鎳氧化物。 ~ 根據申請專利範圍第12項之雙磁阻偵測器，其中與第— 叠層結構之第二鐵磁材料層相接觸之反鐵磁材料層含有 —第一反鐵磁材料，而與第二疊層結構之第二鐵磁材科 層相接觸之反鐵磁材料層則含有—第二反鐵磁材料，該 第一及第二反鐵磁材科皆有不同之Nee丨溫度。 16’根據申请專利範圍第i 5項之雙磁阻偵測器，其中第— 鐵磁材料層含有_，而第二反鐵磁材料層含有線 物。 G 17·根據申凊專利範固第！丨項之雙磁阻偵測器，其中每—^ 等鐵磁材料層含有一雙層結構，該雙層結構具有—第f 鐵磁材料層&-與該第一鐵、〒才料層相接觸之第二鐵每 材料薄層，該第二鐵磁材料薄層位於該鐵磁材科 非磁性材科層之介面。 、孩 18.根據申请專利範圍第丨7項之雙磁阻偵測器，其中該— ^ —裝 j t 球 (請先閱讀背面之注意Ϋ*項再填寫本頁)
    本紙張尺度適用標準（CNS ) Α·^
    經濟部中央標準局負工消费合作社印«. 鐵磁材料爲鎳鐵，而第二鐵磁材料爲鈷。 19_根"請專利範園第12項之雙磁阻偵測器，其中第 層^構之第二鐵磁材料層含有由_反鐵磁輕合層所隔閣 n第二鐵磁材料m及第二鐵磁材料層次 一係與孩反鐵磁材料層相接觸，而另_層則與該非磁^ 材料層相接觸。 20.根據申請專利範圍第19項之雙磁阻偵測器，其中該反鐘 磁耦合層之材料選自釕、鉻、铑、銥及其合金。 21_根據由請專利範圍第19項之雙磁阻偵測器，其中第一及 第二鐵磁材料層含有姑，而該反鐵磁耦合層含有釕。 22. 根據申請專利範固第19項之雙磁阻偵測器，其中該反鐵 磁耦合層之厚度在3A至6A之間。 23. —種雙磁阻偵測器，包括： 一基片； 一形成於基片上之第一迴轉閥結構； 該第一迴轉閥結構包括由一非磁性材料層所隔開之第 一及第二鐵磁材料層； 用以固定第二鐵磁材料層之磁化方向的裝置，該磁化 方向固定該裝置係位於基片與第二鐵磁材料層之間； 一形成於第一迴轉閥結構上與第一鐵磁材料層相接觸 之非磁性去搞層； — 〜 - 一形成於該去耦層上之第二迴轉閥結構； 該第二迴轉閥結構包括由—非磁性材料層所隔開之第 三及第四鐵磁材料層，該第三鐵磁材料層與去耦層相接 -28- 中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 裝------订-----*1咏 (請先聞讀背面之注意Ϋ*項再填寫本頁) 申請專利範圍 觸； 、：以固定第四鐵磁材科層之磁化方向的裝置.、 万向^裝置係與第四鐵磁材料層相接;裝置’孩磁化 第2轉間結構中第二鐵磁材料 :::::::間結構—層之磁化= 2 :以產生—流過該磁阻《器之電流的裝置；以及 三鐵磁材料層中磁化之旋轉而因應於 卜部磁貞測器中之磁阻變化 ⑽據申請專利範固第23項之雙磁阻制器 訂 ::等迫轉闕結構中第二及第四鐵磁材料層之磁= 包含一與第二及第四鐵磁材料層相接觸之反鐵磁 25. 根據申請專利範圍第24項之雙磁阻偵測器，其中與第二 鐵磁材料層相接觸之反鐵磁材料層含有一第一反鐵磁= 料，而第四鐵磁材科層相接觸之反鐵磁材料層含有一第 二反鐵磁材料，該第一及第二反鐵磁材料具有不同之 N eel溫度。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 26. 根據申請專利範圍第2 5項之雙磁阻偵測器，其中第一反 鐵磁材料層含有錳鐵，而第二反鐵磁材料層含有鎳氧化 物。 _ 27. 根據申請專利範圍第23項之雙磁阻偵測器，其中每一該 等鐵磁材料層含有一雙層結構，該雙層結構具有—第一 鐵磁材料層及一與該第一鐵磁材料層相接觸之第二鐵磁 -29 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210x297公釐〉 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ---------- —__D8 六、申請專利範圍 材料薄層，該第二鐵磁材料薄層位於該鐵磁材料層與該 非磁性材料層之介面。 28.根據申請專利範圍第27項之雙磁阻偵測器，其中該第一 鐵磁材料爲鎳鐵，而第二鐵磁材料爲鈷。 •29,根據申請專利範圍第24項之雙磁阻偵'測器，其中第一迴 轉閥結構之第二鐵磁材料層含有由一反鐵磁糕合層所隔 開之第-及第二鐵磁材料層’第_及第二鐵磁材科層之 -與該反鐵磁材料層相接觸，而另一層則與該非磁性材 料層相接觸。 3〇·根據申請專利範圍第29項之雙磁阻偵測器，其中該反鐵 磁耦合層之材料選自釕、鉻、铑、銥及其合金。 31_根據申請專利範圍第30項之雙磁阻偵測器，其中第二鐵 磁材料層之第一及第二鐵磁材料層含有鈷，而該反鐵磁 辑合層含有幻。 32. —種雙磁阻偵測器，包括： 一基片； —形成於基片上之第一迴轉閥結構； 該第一迴轉閥結構包括由一非磁性材料層所隔開之第 —及第二鐵磁材料層，該第一鐵磁材料層與基片相接觸 * 一形成於第一迺轉閥結構郝逐之第二迴轉闕結構； 該第二迴轉閥結構包括由一非磁性材料層所隔開之第 二及第四鐵磁材料廣’該第四鐵磁材料層與第二鐵磁材 科層相鄰； -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 裝 訂 (請先閱讀背面之注意Ϋ·項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 夂、申請專利範圍 用以固定第二及第四鐵磁材料層之磁化方向的裝置， 該磁化方向固定裝置係位於第二及第四鐵磁材料層之間 第二鐵磁材料層之磁化方向係固定於一與第四鐵磁材 料層之磁化方向呈反向平行之方向； 用以產生一流過該磁阻偵測器之電流的裝置；以及 用以因第一及第三鐵磁材料層中磁化之旋轉而因應於 一外部培場來湞測該磁阻偵測器中之磁阻變化的裝置。 根擁由請專利範阂第3 2項之雙磁阻偵測器，其中用以固 定第二及第四鐵磁材料層之磁化方向的裝置包含一與第 二及第四鐵磁材料層相接觸之反鐵磁材料層，該反鐵磁 材料層具有一高電阻。 34.根據申請專利範圍第33之雙磁阻偵測器，其中該反鐵磁 材料層含有鎳氧化物。 3：»·根據申請專利範圍第3 2項之雙磁阻偵測器，其中每一 导鐵磁材料層含有一雙層結構，該雙層結構具有一第 鐵磁材料層及一與該第一鐵磁材料層相接觸之第二鐵— 利料薄層，该第二鐵磁材料薄層位於該鐵磁材料層與該 非磁性材料層之介面。 36. 根據申請專利範圍第35項之雙磁阻偵測器，其中該第— 鐵磁材料爲鎳鐵，而第二鐵科爲鈷。 37. 恨據中請專利範g第3 3項之雙磁阻偵測器，其中第二 磁材料層含有由一反鐵磁耦合層所隔開之第一及第二执 心材…f n及第二鐵磁材料層之_係與該反鐵磁 請 先 閲 1&- 之 注 意 事· 項 再- 裝 訂 該 磁 鐵鐵 -31 - 本祕尺度顧悄 A8 B8 C8 D8 239442 申請專利範圍 ”材科智相接觸，而另—層則與該非磁性材料層相接觸。 根據申请專利範圍第3 7項之雙磁阻偵測器，其中第一及 第一鐵磁材科層含有鈷，而該反鐵磁耦合層含有釕。 奴專利範圍第37項之雙磁阻偵測器，其中該反鐵 啦种合層之材科選自釕、鉻、鍺、銥及其合金。 申料利刪37項之雙磁阻偵測器，其中該反鐵 概褐發層I厚度在3Α至6Α之間。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 尺 張 紙 本
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