CN101355136A - 电流垂直于平面磁电阻传感器和磁电阻读头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电流垂直于平面磁电阻传感器和磁电阻读头，在传感器的自由层和/或被钉扎层中具有包括Co、Fe和Ge的铁磁合金。该传感器可以是简单被钉扎结构，其中被钉扎层可以由CoFeGe铁磁合金形成。替代地，该传感器可以具有AP被钉扎层结构，其中AP2层可由CoFeGe铁磁合金形成。该含Ge合金包括Co、Fe和Ge，其中合金中Ge以约20－40原子百分比间的量存在，且其中合金中Co对Fe的比在约0.8和1.2之间。更具体地，CoFeGe合金可基本上由仅Co、Fe和Ge按化学式(Co_xFe_(100－x))_(100－y)Ge_y构成，其中，下标表示原子百分比，x在约45和55之间，y在约23和37之间。

Description

电流垂直于平面磁电阻传感器和磁电阻读头

技术领域

本发明总体上涉及电流垂直于平面(CPP)磁电阻传感器，其运行时感测电流的指向垂直于构成传感器堆叠的层的平面，更具体地，涉及具有改善的铁磁层的CPP传感器。

背景技术

用作磁记录盘驱动器中的读头的一种传统磁电阻传感器是“自旋阀”(SV)传感器。SV磁电阻传感器具有层的堆叠，其包括被通常为铜(Cu)的非磁导电间隔层分隔开的两个铁磁层。一个铁磁层的磁化方向例如通过借助与相邻反铁磁层交换耦合被钉扎来固定，另一个铁磁层的磁化方向在有外部磁场的情况下“自由”旋转。在感测电流被施加到传感器上时，自由层磁化相对于固定层磁化的旋转可检测为电阻的变化。

在磁记录盘驱动器SV读传感器或头中，固定或被钉扎层的磁化通常垂直于盘的平面，自由层的磁化在没有外部磁场的情况下通常平行于盘的平面。当暴露于来自盘上被记录数据的外部磁场时，自由层磁化将旋转，导致电阻的变化。如果流经SV的感测电流的指向平行于传感器堆叠中的层的平面，该传感器被称作电流在平面内(CIP)传感器；如果传感电流的指向垂直于传感器堆叠中的层的平面，则其被称为电流垂直于平面(CPP)传感器。A.Tanaka等人在“Spin-valve heads in the current-perpendicular-to-plane mode forultrahigh-density recording”，IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，38(1)：84-88Part 1 JAN 2002中描述了CPP-SV读头。

读头中使用的CPP-SV传感器中的被固定或被钉扎的铁磁层可以是单一被钉扎层或反平行(AP)被钉扎结构。AP被钉扎结构具有被非磁反平行耦合(APC)层分隔开的第一(AP1)和第二(AP2)铁磁层，这两个AP被钉扎铁磁层的磁化方向大致反平行取向。AP2层在一侧与该非磁APC层接触，在另一侧与传感器的Cu间隔层接触，通常被称作参考层。AP1层通常在一侧与反铁磁或硬磁钉扎层接触，在另一侧与该非磁APC层接触，通常被称作被钉扎层。如果AP被钉扎结构是“自钉扎”型，则不需要钉扎层。在没有反铁磁或硬磁钉扎层的自钉扎结构中，AP1层接触传感器衬底上的籽层。AP被钉扎结构将参考层和CPP-SV自由铁磁层之间的静磁耦合最小化。AP被钉扎结构也被称作“叠层”被钉扎层，有时被称作合成反铁磁(SAF)，其在美国专利第5465185号中得以披露。

CPP-SV传感器中，因为感测电流垂直于传感器堆叠中的所有层流动，所以有源区(自由层、间隔层和被钉扎层)的电阻占传感器总电阻中的较小部分。反铁磁钉扎层如PtMn或IrMn对磁电阻信号没有贡献；相反地，它们导致显著减小总信号的寄生电阻，因为该寄生电阻的大小可类似于或大于自旋阀结构的有源部分的总电阻。对于PtMn，沉积时的典型电阻率为193μΩcm，在255℃退火4小时后的典型电阻率为227μΩcm；对于IrMn，沉积时的典型电阻率为150μΩcm，在255℃退火4小时后的典型电阻率为162μΩcm。PtMn需要约

厚，以在退火后变成反铁磁有序从而诱导被钉扎层中的交换；IrMn需要约

厚以获得最佳交换偏置。仅因为反铁磁体(不包括可能的衬层(underlayer))，这转变为串联电阻-面积乘积(RA)值，对PtMn被钉扎自旋阀该值为34Ωμm²，对IrMn被钉扎自旋阀该值为12mΩμm²。与源自有源区的典型磁电阻ΔRA相比，此寄生电阻大。于是，需要增大有源区的电阻而不显著增大总的堆叠电阻。

构成自由层和被钉扎层(或者是单一被钉扎层，或者是AP被钉扎结构中的AP2层)的材料通常是晶体合金CoFe或NiFe。这些材料具有较低的电阻率(ρ)，于是对有源区的磁电阻ΔRA没有显著贡献。此外，已知构成自由层和被钉扎层的材料的ρ的增大与自旋扩散长度(SDL)的缩短有关。需要缩短SDL至其变得可与有源区中磁层的厚度相当的程度，这意味着有源区中有更多的部分可用于体电子散射(bulk electron scattering)。这导致CPP读头的磁电阻(ΔR/R)的增大。例如，晶体CoFe合金的SDL大于AP2的通常厚度，该厚度为约15-从而不是AP2层的所有厚度用于体电子散射。

需要的是一种CPP-SV传感器，其具有改进的用于自由层和被钉扎层的铁磁材料，该材料增大传感器的磁电阻。

发明内容

本发明是一种CPP-SV磁电阻传感器，其在自由层和/或被钉扎层结构中具有包括Co、Fe和Ge的铁磁合金。该传感器可以是简单被钉扎结构，在该情况中被钉扎层可以由CoFeGe铁磁合金形成。作为替代，该传感器可以具有AP被钉扎层结构，在该情况中AP2层可以由CoFeGe铁磁合金形成。该传感器也可以是双自旋阀传感器，其中两个类似的被钉扎层结构对称布置在单一自由层结构两侧。该自由层结构可以是标准自由层结构，或(在单自旋阀的情形下)彼此反平行耦合的磁化不相等的两个磁层的反平行耦合的自由(APF)层。含Ge合金包括Co、Fe和Ge，其中合金中Ge以约20原子百分比与40原子百分比之间的量存在，且其中合金中Co对Fe的比在约0.8和1.2之间。更具体地，CoFeGe合金可以基本上由仅Co、Fe和Ge按化学式(Co_xFe_(100-x))_(100-y)Ge_y构成，其中，下标表示原子百分比，x在约45和55之间，y在约23和37之间。

为了更充分地理解本发明的实质和优点，将参照以下详细描述和附图进行说明。

附图说明

图1是传统磁记录硬盘驱动器的示意性俯视图，其中盖被去除；

图2是滑块的放大端视图和沿图1的方向2-2截取的盘的截面；

图3是图2的方向3-3上的视图，示出自盘观看的读/写头的端部；

图4是CPP-SV读头的横截面示意图，示出位于磁屏蔽层之间的层的堆叠；

图5是本发明的AP被钉扎结构的横截面示意图；

图6是磁电阻的曲线图，其作为用于CPP结构的CoFeGe合金的CoFe部分中Co分数的函数，该CPP结构中，CoFeGe合金存在于被钉扎层和自由层二者中；

图7是电阻率ρ的曲线图，其为[Co₅₀Fe₅₀]_(100-y)Ge_y合金中Ge原子百分比(at.％)的函数；

图8是电阻-面积乘积变化(ΔRA)对(Co₅₀Fe₅₀)₇₄Ge₂₆合金厚度的曲线图，用于计算体散射参数β；

图9是作为(Co₅₀Fe₅₀)_(100-y)Ge_y合金中Ge原子百分比(at.％)的函数的矫顽力Hc的曲线图；

图10是作为(Co₅₀Fe₅₀)_(100-y)Ge_y合金中Ge原子百分比(at.％)的函数的磁化强度M的曲线图，磁化强度M的单位为emu/cm²；

图11是本发明传感器的CPP-SV传感器的另一实施例的横截面示意图，该传感器具有AP被钉扎层和反平行耦合自由(APF)层。

具体实施方式

CPP-SV读头具有在磁记录盘驱动器中使用的应用，其运行将参照图1-3简略说明。图1是传统磁记录硬盘驱动器的结构图。该盘驱动器包括支承在盘驱动器机架或基座16上的磁记录盘12和旋转音圈马达(VCM)致动器14。盘12具有旋转中心13，且被安装在基座16上的主轴马达(未示出)沿方向15旋转。致动器14绕轴17枢转，且包括刚性致动器臂18。通常是柔性的悬架20包括挠性元件23，且连在臂18端部。头载具或空气轴承滑块(airbearing slider)22连在挠性元件23上。磁记录读/写头24形成在滑块22的尾表面25上。挠性元件23和悬架20使滑块能在由旋转的盘12产生的空气轴承上“俯仰(pitch)”和“横转(roll)”。通常，有多个盘堆叠在由主轴马达旋转的毂(hub)上，每个盘表面关联有单独的滑块和读/写头。

图2是滑块22的放大端视图和在图1的方向2-2上获得的盘12的截面。滑块22附着在挠性元件23上，且具有面向盘12的空气轴承面(ABS)27和大体垂直于ABS的尾表面25。ABS 27使来自旋转盘12的气流产生空气轴承，该空气轴承将滑块20支承为非常紧密地靠近或几乎接触盘12的表面。读/写头24形成在尾表面25上，且通过至尾表面25上的端子垫29的电连接而连接至盘驱动器读/写电子电路。

图3是沿图2的方向3-3的视图，示出自盘12观察的读/写头24的端部。读/写头24是在滑块22的尾表面25上沉积并光刻构图的一系列薄膜。写头包括被写间隙30分隔开的磁写极P1/S2和P2。CPP-SV磁电阻传感器或读头100位于两个磁屏蔽件S1和P1/S2之间，P1/S2也用作写头的第一写极。屏蔽件S1、S2由透磁材料形成，且是导电的，从而它们能用作至读头100的电引线。也可以使用单独的电引线，在该情况中读头100形成为接触导电引线材料层，例如钽、金或铜，它们接触屏蔽件S1、S2。

图4是放大剖视图，示出构成传感器100的层。传感器100是CPP-SV读头，包括形成在两个磁屏蔽层S1、S2之间的层的堆叠，这两个磁屏蔽层S1、S2通常是电镀的NiFe合金膜。下屏蔽层S1通常通过化学机械抛光(CMP)被抛光，以提供用于传感器堆叠的生长的光滑衬底。这可能留下氧化物涂层，该氧化物涂层可以刚好在传感器沉积前以轻微的蚀刻去除。传感器层包括：参考铁磁层120，具有横着取向(进入纸面)的固定磁矩或磁化方向121；自由铁磁层110，具有能响应于来自盘12的横向外部磁场而在层110的平面内旋转的磁矩或磁化方向111；以及导电间隔层130，位于参考层120与自由层110之间，通常是铜(Cu)。

参考层120是公知的反平行(AP)被钉扎结构(也称作“叠层”被钉扎层)的一部分，如美国专利第5465185号所述。AP被钉扎结构将参考层120与自由层110的静磁耦合减至最小。AP被钉扎结构包括跨AP耦合(APC)层123反铁磁耦合的参考铁磁(AP2)层120和下铁磁(AP1)层122，所述AP耦合层123例如为Ru、Ir、Rh、Cr，或其合金。自由铁磁层110、间隔层130和AP2层120一起构成所谓的传感器的“有源区”。AP1和AP2铁磁层各自的磁化方向127、121反平行取向。AP被钉扎结构可以“自钉扎”，或者AP1层122的磁化方向可以通过与反铁磁(AF)层124交换耦合而被钉扎，或被硬磁层例如Co_100-xPt_x或Co_100-x-yPt_xCr_y(其中x在约8和30原子百分比之间)钉扎。在“自钉扎”传感器中，通过磁致伸缩和所制造的传感器中存在的残余应力，AP1和AP2层磁化方向127、121通常被设置为大致垂直于盘表面。AP1和AP2层具有相似的磁矩是所需的。这确保AP被钉扎结构的净磁矩小，从而与自由层的静磁耦合被最小化且AF层124的有效钉扎场仍然高，该有效钉扎场大致反比于AP被钉扎结构的净磁化。在硬磁钉扎层的场合，当平衡AP1和AP2的磁矩以最小化与自由层的静磁耦合时，需要考虑硬磁钉扎层磁矩。

位于下屏蔽层S1和AP被钉扎结构之间的是底部电引线126和籽层125。籽层125可以是单层或不同材料的多个层。位于自由铁磁层110和上屏蔽层S2之间的是盖层112和顶部电引线113。盖层112可以是单层或不同材料例如Cu、Ru、Rh或Ta的多个层。

在存在有感兴趣范围内的外部磁场-即来自盘12上所记录数据的磁场-的情况下，自由层110的磁化方向111将旋转，而参考层120的磁化方向121将保持固定且不旋转。于是，当感测电流Is自顶部引线113垂直经堆叠至底部引线126施加时，来自盘上所记录数据的磁场将导致自由层磁化111相对于参考层磁化121旋转，这可检测为电阻的变化。

引线126、113通常是Ta或Rh。然而，也可以使用更低电阻的材料。它们是可选的，用于调节屏蔽层至屏蔽层的间隔。如果没有引线126和113，底和顶屏蔽层S1和S2用作引线。籽层125通常是NiFeCr、NiFe、Ta、Cu或Ru的一层或更多层。AF层124通常是Mn合金，例如PtMn、NiMn、FeMn、IrMn、PdMn、PtPdMn或RhMn。如果取代AF层使用硬磁层，其通常为CoPt或FePt合金，例如CoPtCr。盖层112提供腐蚀防护，且通常由Ru或Ta形成。

铁磁层122(AP1)、120(AP2)和110(自由层)通常由晶体合金例如CoFe或NiFe、或这些材料的多个层例如CoFe/NiFe双层形成。这些合金具有充分高的磁矩M、中等的体电子散射参数β、但是较低的电阻率ρ。例如，对于Co₅₀Fe₅₀，ρ为约10.6μΩcm，M为约1550emu/cc。

AP2层也可以是叠层结构以获得高度的自旋相关界面散射(spin-dependent interface scattering)。例如，AP2层可以是FM/XX/FM/....../XX/FM叠层，其中，铁磁(FM)层由Co、Fe或Ni，它们的合金中的一种，或者这些材料的多层例如CoFe-NiFe-CoFe三层形成；XX层是非磁层，通常为Cu、Ag、Ge、Al、Ti、Au、或它们的合金，且足够薄从而相邻的FM层被铁磁耦合。

例如，AP2层120可以是CoFe合金，通常为10至

厚；自由铁磁层110可以是CoFe合金和NiFe合金的双层，CoFe合金通常为10至

厚且形成在间隔层130上，NiFe合金通常为10至厚且形成在CoFe层上。AP被钉扎结构中的APC层通常是Ru或Ir，其厚度在约4-

之间。

在传感器堆叠外侧靠近自由铁磁层110的侧边缘处或在堆叠内也可以包括例如CoPt或CoCrPt层的硬磁层(未示出)，以磁稳定或纵向偏置自由铁磁层110。

自由层110、AP2层120、盖层112和导电非磁间隔层130中的一个或更多也可以包括纳米氧化物层(NOL)以局部限制电流路径并增大有源区的有效电阻。例如，通过在已经在自由层、AP2层、盖层或导电间隔层中某处沉积一些CoFe之后中断该沉积并在0.1-10Torr(托)在O₂或O₂/Ar气体中氧化其表面若干分钟，可以形成CoFe NOL。通过氧化其它材料，例如Cu/Al或Cu/Ti合金或多层，可以形成NOL。

虽然图4所示的读头100因AP被钉扎结构位于自由层110下方而为“底部被钉扎”读头，但是自由层110可以位于AP被钉扎结构下方。在这样的布置中，AP被钉扎结构的各层被颠倒，AP2层120在间隔层130上面且与之接触。

本发明为基本上如上所述的CPP-SV传感器，但是其中自由铁磁层110和/或AP2层120由包括Co、Fe和Ge的合金形成，其中合金中Ge以约20原子百分比与40原子百分比之间的量存在，且其中合金中Co对Fe的比在约0.8和1.2之间。更具体地，CoFeGe合金可以基本上由仅Co、Fe和Ge按化学式(Co_xFe_(100-x))_(100-y)Ge_y构成，其中，下标表示原子百分比，x在约45和55之间，y在约23和37之间。如果CPP-SV传感器采用传统单一被钉扎层而不是AP被钉扎结构，则单一被钉扎层可以由CoFeGe合金形成。

如图5所示，在根据本发明的CPP-SV传感器的一实施例中，AP1层201是Co、Fe和Ni中的一种或更多的晶体铁磁合金，而没有Ge，AP2层203包括第一AP2膜205和第二AP2膜207的多层。膜205的位置邻近AP被钉扎层结构200的APC层202，且优选地是Co、Fe和Ni中的一种或更多的晶体铁磁合金，而没有Ge，以促进强反铁磁耦合。膜207是根据本发明的含Ge膜，且其位置邻近导电非磁间隔层210。自由层220的位置邻近间隔层210，且也可以由含Ge合金形成。图5所示各层的通常厚度为：AP1为15-

APC为3-

层205为4-

层207为10-

间隔层210为25-自由层220为10-自由层220在图5中被示作包括含Ge合金的单一自由层。但是，与AP2层相似，自由层220可以是多层(图5未示出)，该多层包括：含Ge合金第一膜；以及第二膜，其包括Co、Fe和Ni中的一种或更多的晶体铁磁合金，而没有Ge。多层自由层的含Ge膜优选定位地邻近间隔层210。

CPP-SV传感器的铁磁层中Ge的添加在先已经提出过。例如，US2006/0044705A1中披露了一种CPP传感器，其中自由层和被钉扎铁磁层中至少之一具有成分(Co_0.67Fe_0.33)_100-aZ_a，其中Z可以代表自Al、Ga、Si、Ge、Sn和Sb构成的组选出的至少一种元素，按原子百分比计参数“a”小于或等于30。然而，在本发明中已经发现，如果Co/Fe比接近1.0，优选在约0.8与1.2之间，磁电阻的实质性增大发生在(Co_xFe_1-x)₇₅Ge₂₅合金中。这示于图6，其中对于具有根据以下条件的AP被钉扎层和反平行耦合自由(APF)层的CPP结构，CoFeGe合金的CoFe中的Co分数被改变，所述条件为：

如图6所示，对于1.0的Co/Fe比(即(Co_xFe_1-x)₇₅G₂₅合金中CoFe具有成分Co₅₀Fe₅₀，其中下标是原子百分比)，发生磁电阻的实质性增大(ΔR/R)。然而，此精确比并非必要，只要该比在约0.8与1.2之间(大致对应于成分[Co_xFe_(100-x)]，其中x在约45和55之间)，仍然有最佳的磁电阻。最终的Co/Fe比可以被选择，以满足其它磁性能，例如矫顽力和各向异性。

如传统的CoFe，CoFeGe合金是晶态的。这已经使用对(Co₅₀Fe₅₀)_(100-y)Ge_y膜(y在7和40之间)的X射线衍射分析实验地确定。在所有情形中，在245℃退火5小时后，衍射图案显示了对应于(110)、(202)和(211)面的峰。对于初始化自旋阀结构中用例如PtMn或IrMn的反铁磁体的钉扎，这些退火条件是典型的。

Ge的添加增大了铁磁材料的电阻率，这意味着SDL的缩短。对于晶体Co₅₀Fe₅₀，ρ约为10.6μΩcm。图7是ρ的曲线图，其为[Co₅₀Fe₅₀]_(100-y)Ge_y合金中Ge原子百分比(at.％)的函数。电阻率显著大于没有Ge的CoFe合金的电阻率，且随着Ge从约20at.％增大至约35at.％，电阻率从约40μΩcm增大至约90μΩcm。

仅晶体CoFe合金的体电子散射参数β，Ge的添加还显著改善了体电子散射参数β。优选地在室温下β为0.3或更高。通过比较，晶体Co₉₀Fe₁₀在室温具有约0.40-0.45的β。图8是在衬层/IrMn/

/(Co₅₀Fe₅₀)₇₄Ge₂₆(t_F)/盖层自旋阀中，电阻-面积乘积(ΔRA)对(Co₅₀Fe₅₀)₇₄Ge₂₆合金自由层的厚度的曲线图。显见，ΔRA在所考察的厚度范围上大致线性地增大。于是，(Co₅₀Fe₅₀)₇₄Ge₂₆自旋扩散长度大于

且可以采用并联电阻器网络模型来说明当前自旋阀的自旋传输。设定Ru AP耦合层中总的自旋记忆损失，并利用自旋阀的大部分电阻为寄生(即，其起源于反铁磁体和对信号没有贡献的其它层)的事实，β可以由当前的自旋阀数据按下式计算：

$\frac{{\∂\left(\mathrm{RA}\right)}_{\mathrm{AP}}}{{\∂t}_f}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{1-{\mathrm{\β}}^2},$

其中，(RA)_AP是参考层和自由层处于反平行态时的电阻-面积乘积，t_f是自由层的厚度，ρ_f是由片电阻测量确定的(Co₅₀Fe₅₀)₇₄Ge₂₆自由层的电阻率。由以上关系可以确定，β＝0.77，这显著高于没有Ge的CoFe合金。

除了Co/Fe比在约0.8和1.2之间的要求外，Ge必须以约20原子百分比至40原子百分比之间的量存在，优选在23原子百分比至37原子百分比之间。这由图9和10示出。图9是作为(Co₅₀Fe₅₀)_(100-y)Ge_y合金中Ge原子百分比(at.％)的函数的矫顽力Hc的曲线图。对于约23at.％的Ge，Hc急剧下降，并且对于增大量的Ge，Hc维持为较低。Ge含量为23at.％和更高的(Co₅₀Fe₅₀)_(100-y)Ge_y磁滞回线也呈现接近1的方度。低矫顽力和磁滞回线的高方度意味着高的交换相互作用和低的各向异性。自由层需要低Hc和各向异性。图10是作为(Co₅₀Fe₅₀)_(100-y)Ge_y合金中Ge原子百分比(at.％)的函数的磁化M的曲线图，磁化M的单位为emu/cm²。水平线代表自由层中所用的传统Ni₈₁Fe₁₉合金的值M＝800emu/cm²。随着Ge含量增大，磁化下降。约37at.％以上的Ge含量导致不可接受的合金，因为层将不得不被沉积得过厚以获得足够的磁矩。于是，对(Co₅₀Fe₅₀)_(100-y)Ge_y合金，Ge含量的优选范围在约23at.％和37at.％之间，但是，如果该合金的CoFe部分接近Co₄₅Fe₅₅或Co₅₅Fe₄₅，则可以是约20at.％与40at.％之间的宽一些的范围。

本发明也可以应用于AP被钉扎结构，其中AP2层是FM/XX/FM/....../XX/FM叠层，其中至少一个铁磁(FM)层为含Ge铁磁层。XX层是非磁层，通常为Cu、Ag、Ge、Al、Ti或Au、或它们的合金，且足够薄从而相邻含Ge FM层被铁磁耦合。此叠层AP2层将具有至少两个FM层和一个XX层。

具有改进的AP被钉扎结构的CPP-SV磁电阻传感器也可以是双自旋阀传感器，如同美国专利第5287238号所述用作CIP-SV传感器的双自旋阀结构。参考图4，这样的传感器具有在自由层110上面形成的第二导电非磁间隔层(如同层130)和在第二非磁间隔层之上的第二被钉扎层(如同层120)。第二被钉扎层可以是具有根据本发明的AP2层的AP被钉扎结构。于是，根据本发明的双CPP-SV传感器将使其AP2层之一或两者、和/或其自由层如上所述由含Ge铁磁合金形成。

CPP-SV磁电阻传感器也可以包括反平行耦合自由(APF)层。这样的传感器将具有第二铁磁自由层，其利用APC而基本上反平行耦合到第一铁磁自由层。在底部被钉扎传感器的情形，第一铁磁自由层接触间隔层，第二铁磁自由层接触盖层、屏蔽层或顶部引线结构。图11示出具有AP被钉扎层200和反平行耦合自由层220’的传感器。APF层220’包括被APC层223分隔开的第一反平行自由膜(APF1)222和第二反平行自由膜(APF2)224。这样的具有根据本发明的APF层的CPP-SV传感器将使至少第一自由层222由如上所述的含Ge铁磁合金形成。而且，与AP2多层203类似，APF1222可以是多层，在该情况下包括含Ge合金的第一APF1膜将位于邻近间隔层210，包括Co、Fe和Ni中的一种或更多且无Ge的铁磁合金的第二APF1膜位于第一APF1膜上方。

虽然本发明已经参照优选实施例得以具体示出和说明，但是本领域技术人员理解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可做各种形式和细节上的改变。因此，所公开的本发明仅是示意性的，且仅由所附权利要求定义的范围限制。

Claims (22)

1.一种磁电阻传感器，在垂直于该传感器中的层的平面施加感测电流时，该传感器能感测外部磁场，该传感器包括：

衬底；

被钉扎铁磁层，具有平面内磁化方向；

自由铁磁层，具有在存在外部磁场的情形下基本上自由旋转的平面内磁化方向；以及

该自由铁磁层和该被钉扎铁磁层之间的间隔层；

其中，该自由铁磁层和该被钉扎铁磁层中的至少一个包括含Co、Fe和Ge的铁磁合金，其中Ge以约20原子百分比与40原子百分比间的量存在于该合金中，且其中该合金中Co对Fe的比在约0.8和1.2之间。

2.如权利要求1的传感器，其中所述含Ge合金基本上由仅Co、Fe和Ge按化学式(Co_xFe_(100-x))_(100-y)Ge_y构成，其中下标表示原子百分比，x在45和55之间，y在23和37之间。

3.如权利要求1的传感器，其中该自由铁磁层包括所述含Ge合金。

4.如权利要求3的传感器，其中该自由铁磁层包括反平行耦合自由层，所述反平行耦合自由层包括：第一自由铁磁层，包括所述含Ge合金且具有平面内磁化方向；第二自由铁磁层，具有与该第一自由铁磁层的磁化方向基本上反平行的平面内磁化方向；以及在该第一和第二自由铁磁层之间且与它们接触的反平行耦合层。

5.如权利要求4的传感器，其中该第一自由铁磁层包括多层，该多层包括第一膜和第二膜，该第一膜包括所述含Ge合金，该第二膜包括Co、Fe和Ni中的一种或更多的铁磁合金。

6.如权利要求5的传感器，其中所述第二膜在所述第一膜和所述间隔层之间且与它们接触。

7.如权利要求5的传感器，其中所述第二膜在所述第一膜和所述反平行耦合自由层的该反平行耦合层之间且与它们接触。

8.如权利要求1的传感器，其中该被钉扎铁磁层是反平行被钉扎结构，包括：第一反平行被钉扎铁磁层AP1，具有平面内磁化方向；第二反平行被钉扎铁磁层AP2，邻近该间隔层，且具有与该AP1层的磁化方向基本上反平行的平面内磁化方向；以及反平行耦合层，在该AP1层和该AP2层之间且与它们接触，且其中该自由铁磁层、该AP1层和该AP2层中的至少一个包括所述含Ge合金。

9.如权利要求8的传感器，其中该反平行被钉扎结构位于该衬底和该自由铁磁层之间。

10.如权利要求8的传感器，其中该自由铁磁层位于该衬底和该反平行被钉扎结构之间。

11.如权利要求8的传感器，其中该反平行被钉扎结构是自钉扎结构。

12.如权利要求8的传感器，还包括反铁磁层，其交换耦合到该AP1层以用于钉扎该AP1层的磁化方向。

13.如权利要求8的传感器，还包括硬磁层，其接触该AP1层以用于钉扎该AP1层的磁化方向。

14.如权利要求8的传感器，其中所述AP2层包括所述含Ge合金。

15.如权利要求14的传感器，其中该AP2层包括多层，该多层包括：第一AP2膜，所述第一AP2膜包括Co、Fe和Ni中的一种或更多种的铁磁合金；以及第二AP2膜，其包括所述含Ge合金。

16.如权利要求15的传感器，其中所述第二AP2膜在所述第一AP2膜和该间隔层之间且与它们接触。

17.如权利要求1的传感器，其中该传感器是磁电阻读头，用于从磁记录介质上的道读取磁记录的数据，且其中该衬底是由透磁材料形成的第一屏蔽件。

18.如权利要求1的传感器，其中该传感器是双自旋阀传感器。

19.一种电流垂直于平面磁电阻读头，用于从磁记录介质上的道读取磁记录的数据，所述读头包括：

透磁材料的第一屏蔽层；

该第一屏蔽层上的籽层；

反平行被钉扎结构，包括：位于该籽层上且具有平面内磁化方向的第一反平行被钉扎铁磁层AP1；第二反平行被钉扎铁磁层AP2，具有与该AP1层的磁化方向基本上反平行的平面内磁化方向；以及在该AP1层和该AP2层之间且与它们接触的反平行耦合层；

该AP2层上的导电非磁间隔层；

自由铁磁层，位于该间隔层上，且具有在没有外部磁场的情况下基本上正交于该AP1层和该AP2层的磁化方向取向的平面内磁化方向；

该自由铁磁层上的盖层；以及

该盖层上的透磁材料的第二屏蔽层，

其中，所述自由层和所述AP2层至少之一包括基本上由仅Co、Fe和Ge按化学式(Co_xFe_(100-x))_(100-y)Ge_y构成的合金，其中下标表示原子百分比，x在45和55之间，y在23和37之间。

20.如权利要求19的读头，其中所述自由铁磁层包括多层，该多层包括第一自由膜和第二自由膜，该第一自由膜包括所述含Ge合金且接触该间隔层，该第二自由膜包括Co、Fe和Ni中的一种或更多种的铁磁合金，而不包含Ge，且与该第一自由膜接触。

21.如权利要求19的读头，其中该AP2层包括多层，该多层包括：第一AP2膜，所述第一AP2膜包括Co、Fe和Ni中的一种或更多种的铁磁合金，而不包含Ge；以及第二AP2膜，其包括所述含Ge合金。

22.如权利要求21的读头，其中所述第一AP2膜接触该反平行耦合层。

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