CN102592609A - 具改进的稳定性的磁性元件 - Google Patents

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Abstract

一种具改进的稳定性的磁性元件，其能够检测磁性状态的变化，譬如用作数据传感头中的读取传感器或者用作固态非易失性存储元件。根据不同实施例，磁性元件包括具有第一展布范围的磁性响应堆叠或迭片结构。该堆叠包括位于第一和第二铁磁自由层之间的间隔层。至少一个反铁磁(AFM)片在第一自由层与间隔层相反的表面上与第一自由层连接，AFM片具有小于第一展布范围的第二展布范围。

Description

具改进的稳定性的磁性元件
技术领域
本发明的各种实施例一般涉及能够检测到磁性状态变化的磁性元件。
发明内容
根据各种实施例，磁性元件包括具有第一展布范围(areal extent)的磁性响应堆叠(stack)或迭片结构(lamination)。堆叠包括位于第一和第二铁磁自由层之间的间隔层(spacer layer)。至少一个反铁磁(AFM)片(tab)在第一自由层与间隔层相反的表面上与第一自由层相连接，AFM片具有小于第一展布范围的第二展布范围。
其它实施例包括具有第一展布范围的磁性响应堆叠，并且用位于第一和第二铁磁自由多层结构之间的间隔层来构造，每个多层结构都具有与间隔层耦接的CoxFe1-x层、与AFM片耦接的(CoxFe1-x)yB1-y层、以及布置在CoxFe1-x和(CoxFe1-x)yB1-y层之间的NixFe1-x层。至少一个反铁磁(AFM)片在第一自由层和间隔层相反的表面上与第一自由层相耦接，AFM片具有小于第一展布范围的第二展布范围。
在另一示例性实施例中，非磁性隧道阻挡层(tunneling barrier layer)布置在具有第一展布范围的第一铁磁自由层和第二铁磁自由层之间。至少一个反铁磁(AFM)片在第一自由层和间隔层相反的表面上与第一或第二自由层相连接并且与第一自由层的气垫面间隔开偏移距离(offset distance)。
以本发明的不同实施例为特征的这些和其它特征及优势可鉴于下列详细讨论和附图来理解。
附图说明
图1一般说明了能够用作读传感器的示例性磁性元件。
图2示出了如根据本发明的不同实施例构造及操作的图1的示例性磁性元件的一部分。
图3显示了图2的磁性元件的示例性操作特性。
图4示出了根据本发明的不同实施例构造及操作的示例性磁性元件。
图5A-5C一般说明了能够用于图4的磁性元件的示例性磁性堆叠的部分。
图6提供了根据本发明的不同实施例构造及操作的示例性磁性元件。
图7示出了根据本发明的不同实施例构造及操作的示例性磁性元件。
图8提供了根据本发明的不同实施例构造及操作的示例性磁性元件。
图9示出了根据本发明的不同实施例构造及操作的示例性磁性元件。
图10提供了根据本发明的不同实施例构造及操作的示例性元件。
图11示出了根据本发明的不同实施例执行的示例性元件制造例程的流程图。
具体实施方式
本公开一般涉及诸如在用于数据传感头(data transducing head)的读取传感器和用来提供非易失性数据存储的磁性存储元件的情境中，能够检测磁性波动的磁性元件。随着电子设备变得更精致，对更高的数据容量和改进的数据传输率的要求已经将更多的重点放在数据感测元件的速度和可靠性上。随着通过使用磁性存储来实现大的数据存储段，对磁性波动变化灵敏的数据感测元件的磁稳定(magnetic stabilization)发挥越来越重要的作用。
因此，本发明的不同实施例一般涉及具有通过使用与一个或多个自由层相耦接的反铁磁(AFM)片而增强的磁稳定的磁性元件。AFM片可位于自由层的扩展条纹高度部分上，以便与自由层的较大展布范围相对应的形状各向异性提供更大的磁稳定。与气垫面(ABS，air bearing surface)相偏移的AFM片的位置允许较小的屏蔽对屏蔽(shield-to-shield)间距。
图1显示了一种能够用作数据存储装置的数据传感头中的读取传感器的磁性元件100的示例性方框表示。元件100包括第一和第二铁磁自由层102和104，每个铁磁自由层都对外部磁场灵敏。每个自由层102和104可具有独立或公共的与遇到的外部磁场相对应的磁化，诸如由数据存储媒介106上编程过的磁性比特来提供。
自由层102和104由非磁性间隔层108分离开，非磁性间隔层108可构造成多种厚度以容纳期望的自由层磁性感测。在一些实施例中，间隔层108是隧道阻挡层。自由层102和104均可进一步与诸如籽晶层(seed layer)110和覆盖层(cap layer)112之类的电极层相耦接。电极层的组成、形状和放置不受限制且可根据需要修改。
磁性元件100进一步可选地包括屏蔽层114、116，其在自由层102和104的相对向的面上附接于电极层。屏蔽层114和116可以多种排列和组成来定向以将不想要的磁通量引导为远离自由层102和104。这种屏蔽可允许通过消除噪声和对邻近比特的不经意的感测来改进对来自媒介106的编程过的比特的磁性感测。
如图1所示，层压的感测堆叠118由间隔108和自由层102及104组成，与均具有较小的展布范围和条纹高度的屏蔽114及116和电极层110和112相比，其具有与第一展布范围相对应的拉长的条纹高度120。感测堆叠的较长的条纹高度120可通过提供对操作变化的鲁棒性的增强性能来增强数据比特的磁性感测。这种增强的性能可通过响应于那些外部比特来维持更强的磁化，从而允许改进的外部比特的磁性感测。
自由层102和104均对外部磁场灵敏，在没有缺省磁定向(orientation)用作参照的情况下，感测外部比特将是困难的。在各种实施例中，反铁磁(AFM)片122与自由层102和104中的一个或两个相耦接以影响自由层的磁定向以及提供缺省磁参照。AFM片122可通过与AFM材料相关联的交换偏置将自由层102和104中的一个或两个保持在预定磁定向中，这可在存在超过预定阈值的外部磁化的情况下解决。
例如，第一自由层102可具有缺省的由AFM片122提供的第一方向的磁化，其响应于外部磁化第一方向被反转成第二方向并且大于由片122给予的磁化。应该注意到，AFM片122和自由层102及104的磁化方向和幅度可根据磁性元件100的期望性能的需要来进行配置。
一种示例性磁性元件配置和图2的磁性堆叠130一起显示。间隔或隧道阻挡层132分离第一和第二自由层134和136，每个自由层与独立AFM片138和140附接。AFM片均与气垫面(ABS)偏移及分离，以便覆盖或籽晶电极层142和144分别位于ABS和AFM片138及140之间。这样，AFM片134和136没有接触或靠近ABS，且以从ABS测量的偏移距离与自由层134和136相耦接。
AFM片138和140和ABS相偏移，在ABS处的堆叠130的厚度可最小化以允许更高的线性密度应用。沿堆叠130的条纹高度附接AFM片138和140允许与自由层134和136相关联的形状各向异性以与AFM片的交换偏置磁化有效交互，从而在没有超过预定阈值的外部磁化的情况下设置预定缺省磁化。
如图2所示，第一和第二自由层134、136和介入间隔层132形成具有第一展布范围的磁响应迭片结构(或者堆叠)。第一展布范围表示沿其主(最大)轴(譬如从迭片结构之上或之下观看)的迭片结构的表面区域。
AFM片138和140与介入迭片结构的相对向的面相耦接并且均提供有第二展布范围。第二展布范围面对且小于迭片结构的第一展布范围。这提供了AFM片关于迭片结构的偏移距离146，如所示。在至少一些实施例中，AFM片138、140将具有大于偏移距离146的片长138。为了参照，自由层的示例性条纹厚度可近似于大约300毫微米、纳米以及一种示例性偏移距离可近似于大约50纳米。因此要理解的，附图不必按比例绘制。
与自由层134、136相关的AFM片138和140的展布范围的尺寸被加以选择来影响自由层134和136的磁化，并且可取决于给定应用的需求而变化。一般来说，AFM片仅在邻近远离ABS的自由层的一部分处伸出，从而沿每个自由层的顶面的一部分创建统一交换偏置场。在一些实施例中，永久磁体148配置有AFM片138和140，以磁性影响自由层134和136来维持预定的缺省磁化。
图2的堆叠130仅仅是一种示例性而非限制性的配置。对材料、定向和配置的各种修改可根据需要或需求对堆叠130的方面做出。例如，单AFM片可配置有片长150，其大于第一自由层164的厚度，其中该厚度垂直于顶面152进行测量。替代地，相对向的AFM片可配置有不同的展布范围。
图3一般描述了利用后方磁体而不利用AFM片响应于多种示例性外部磁化的多个磁化堆叠。堆叠160显示了具有由来自磁体162的偏置磁化设置的缺省磁定向的第一和第二自由层。由于每个自由层的磁化朝着角落倾斜以便最小化磁静电相互作用能(magneto static interaction energy)，磁中性外部场164不影响堆叠160的缺省磁化。
当自由层遇到沿第一向上方向的外部磁化(所述外部磁化大于由磁体162施加的缺省磁化，如由堆叠166和磁化168所示)时，自由层的磁化进一步以可感测来对应诸如0或1的逻辑状态的方式朝着角落倾斜。
磁性堆叠170描述了第二向下方向的以及磁体162的缺省磁化之上的外部磁化172如何影响自由层的磁化。自由层磁化降低了朝着角落的倾斜，并由于外部磁化172匹配来自磁体162的偏置场的方向而变得更加平行。正如堆叠166的自由层磁化，外部磁化172的影响可被感测并区别于堆叠162的缺省磁化以读取逻辑状态。
虽然取决于自由层之间的间隔层的配置，可通过诸如但不限于隧道磁阻(TMR，tunneling magneto resistive)、巨磁阻(GMR，giant magneto resistive)、以及各向异性磁阻(AMR)影响之类的多种不同方式感测到双自由层堆叠160、166和170的操作，但是磁不稳定性可在自由层其中之一无意地切换磁化方向时发生，如堆叠174中所示。这样的磁化切换可称为AP状态176，此状态中高阻抗和甚小输出响应使其不适于读取外部数据比特。
切换至AP状态176可响应于如热及相对强的外部场一样的各种特而发生，并且可造成数据传感头的灾难性故障。这样，包含图1和2的AFM片可创建交换偏置场，其可稳定自由层的磁化而不会负面增加磁性堆叠的厚度。此外，通过使AFM片凹进远离ABS的距离，交换偏置场不影响在ABS处的自由层的磁性响应。
与定向于自由层的后部的磁体相比较，沿每个自由层的顶面的AFM片的放置进一步允许交换偏置场垂直于ABS。如图1和2所示的AFM片的配置亦可允许操纵自由层的条纹高度和片长来创建各种交换偏置强度，其可设置自由层的缺省磁化和磁化阈值。因此，具有诸如至少条纹高度的一半之类的相对大的展布范围的AFM片的配置可导致自由层即便有热或磁激励仍返回缺省磁化。
图4显示了根据本发明的不同实施例构造的示例性磁性元件180。元件180具有一对铁磁自由多层182和184，每个都独立地对磁场灵敏。也就是说，每个自由多层182和184可具有与图1和2的自由层相同的方式的净磁化。如图4所示，自由多层可构造有CoxFe1-x铁磁自由层，其与第一AFM片186、NixFe1-x中间层和耦接至间隔188的(CoxFe1-x)yB1-y铁磁自由层相耦接。
如可理解的，自由多层212和214的层的化学组成可变化并且X和Y变量表示每个元件的原子或重量浓度，范围从0％到100％。一种多层182和184的示例性结构导致NiFe4中间层布置在CoFe30和CoFe48B20铁磁自由层之间。然而，由于X和Y变量可根据需要选择性地在任意范围内修改，因此这种多层结构不是必要的或限制性的。
在另一种示例性的实施例中，层可以是非晶的、纳米晶、或者本质上具有或者面心立方(FCC)或者体心立方(BCC)晶格结构的晶体。自由多层182和184的这种变种和构造允许AFM片的交换偏置场来更有效地影响和稳定自由多层的磁化。
自由多层可结合图1和2的自由层一起使用，或者作为自由磁性感测层独立使用，如图4所显示的。使用多层182和184可产生大的交换偏置，诸如大于700Oe，同时实现适当的强制场，诸如大约200Oe。因此，将AFM片186与自由多层相耦接，可通过改进的磁稳定来增强磁性元件180的精度和耐用性。
由于CoxFe1-x的结晶结构，将CoxFe1-x铁磁自由层放置于离间隔层188最远可允许更有效的布置AFM片186。这种结晶结构可进一步提供接口，其中可增强AFM片186的交换耦接。准确地说，当AFM片186由诸如IrxMn1-x、PtxMn1-x、NiCo和(NixCo1-x)O之类的材料构成时，自由多层182和184的CoxFe1-x与AFM片186之间的交换偏置场可操作地增大。
图5A-5C均显示了能够用于图4的磁性元件中的磁性堆叠的部分。在图5A中，自由多层202构造有在NixFe1-x和(CoxFe1-x)yB1-y层之间的金属插入层。金属插入层也可放置在CoxFe1-x和NixFe1-x层之间，如图5B的多层204中所显示的。磁性堆叠200的配置不限于单个金属插入层。图5C描述了这样的多层206，具有布置在一对金属插入层之间的NixFe1-x层。
应该注意，图5A-5C中示出的多层202-206仅是示例性的且仅提供在间隔或隧道阻挡层208的一侧的磁性堆叠的一部分。这样，采用金属插入层的磁性堆叠可在间隔层208的一侧或者两侧上具有图5A-5C的多层配置中的任意配置。然而，已观察到，如图5A-5C显示的金属层的插入可提供大于400Oe的增强的偏置磁化。
金属插入层的组成和厚度不是限制性的，而是可以是多种不同的金属，譬如Ta、Hf、La、Ti、和W。金属层的插入可稀释自由多层212和214的磁矩并增大影响多层的整体交换偏置场。在一种金属层的示例性使用中，固体Ta层配置有小于2纳米的厚度且放置在CoxFe1-x和NixFe1-x层之间，而Ti合金层安装在NixFe1-x和(CoxFe1-x)yB1-y层之间，厚度大于2埃。
返回图4，自由多层182和184均通过布置在ABS和AFM片186之间的电极层192与磁性屏蔽190相耦接。屏蔽190均可配置有降低厚度194的区域，其适用于容纳AFM片186。增强的磁稳定利用AFM片186的耦接来获得，屏蔽190可对不想要的磁通量提供足够的防护，同时具有降低厚度的区域194。如所示，屏蔽190的厚度在ABS处最大，以为自由多层提供最大的磁性防护来抵御杂散的磁化，譬如邻近的媒体轨道。
在图6示出的示例性磁性元件220中，屏蔽222的降低厚度的区域在程度上没有超过第一和第二自由层224和226的条纹高度。降低厚度的区域进一步填充有绝缘材料228，其可降低交换偏置场，避免产生平行于自由层224和226的分流阻抗。结果，由于分流阻抗的减少，绝缘材料228提供更大幅度的读回信号损失。
当屏蔽222程度上超过自由层224和226的条纹高度以屏蔽AFM片230的后部时，这种配置可改变成容纳更大或更小的屏蔽。例如，屏蔽222可在ABS反面的自由层224和226之后交汇，或者包含降低厚度的其它区域以容纳后方定位的磁体，譬如图2的磁体。
图7显示了这样的示例性磁性元件240，AFM片242和磁体244位于第一和第二自由层246和248的垂直表面上。双偏置场影响每个自由层246和248，AFM片242的片长和展布范围可修改成设置预定的缺省磁化和磁性阈值。当绝缘材料250显示为排他性地围绕AFM片242时，该材料可伸出以包围磁体244并绝缘屏蔽252之间的空间。
在图8中，示例性的磁性元件260构造有合成的反铁磁(SAF)262，其放置在自由层264和AFM片266之间。SAF 262可配置为单层或为铁磁自由参照层268、传导层270和磁性压制层272的迭片结构。传导层270可进一步布置在参照和压制层(pinned 1ayer)268和272之间，以使能SAF 262的净磁化。在一些实施例中，传导层270可以是钌。通过增强AFM片266的交换偏置场，这种在AFM片266和自由层264之间的SAF配置和放置可进一步稳定自由层。
在一些实施例中，图4-5C的CoxFe1-x、NixFe1-x和(CoxFe1-x)yB1-y自由多层可用于代替SAF 262，并当构造有直接耦接于AFM片266的CoxFe1-x层时，提供增强的交换偏置场。应该注意，由于包括SAF 262，磁性元件260的屏蔽274根据修改示出以容纳进一步降低的厚度。可以理解的是，屏蔽284可以多种不同方式配置，譬如具有降低厚度的多个区域以及在ABS的反面的自由层的后部容纳磁体。
当SAF 262在图8中示出与AFM片266共享公共展布范围时，这种定向不是必要的，因为不同实施例具有拥有小于自由层264的展布范围、但或者大于或者小于AFM片266的展布范围的展布范围的SAF 266。这样，根据沿自由层264的顶面测量的SAF 262的展布范围，可根据需要修改以改变磁性元件260的操作特性。
利用图1-8，已呈现了若干AFM片，其可作为或可不作为公共结构连接。在图9的磁性元件280中，单AFM片282与铁磁自由层对284和286的单侧相耦接。如所示，第一自由层284的展布范围小于第二自由层286的展布范围，以便允许单AFM片282接触两个自由层以影响缺省磁化和阈值磁化。操纵缺省磁化和操作磁性元件280可通过调整自由层差分距离288来进行修改。例如，增大差分距离288可提供更多的与第二自由层286直接接触的AFM片282的表面积，反之亦然。
不同实施例具有构造成相同展布范围并随后进行譬如通过蚀刻处理移除一部分第一自由层284和间隔层290的第一和第二自由层284和286。然而，由于第一自由层284可具有比第二自由层286更大的展布范围，因此自由层284和286不局限于图9所示的定向。
如显示的磁性元件280具有不对称的配置，其中顶屏蔽292具有与底屏蔽294不同的厚度降低。这种不对称进一步扩展到绝缘材料296和298的形状上，该绝缘材料可附接于或不附接于屏蔽292和294。也就是说，顶屏蔽292和布置在AFM片282与顶屏蔽之间的顶绝缘材料296，从顶屏蔽的降低厚度的区域以一锥形进行变换，该锥形与底屏蔽294和底绝缘材料298的90度角变换相反。
在一些实施例中，从第一自由层284到第二自由层286的变换类似于AFM片282呈现锥形。与此同时，在其它实施例中，底绝缘材料298具有大于顶绝缘材料296和自由层284和286的厚度的厚度。磁性元件280的不同配置允许修改构造和操作来容纳各种各样的使用，同时保持稳定第一和第二自由层284和286的强交换偏置场交互。
虽然当前述讨论已在数据传感头的读取传感器的上下文中描述了示例性的存储元件，将理解的是，这不必是限制性的。图10根据本发明的不同实施例一般描述了可用作固态存储单元的磁性元件300。利用图1和6-9的磁性元件，磁性屏蔽材料已经由电极层附接至双自由层，以将不想要的磁通量引导为远离于自由层，从而提高元件的磁性感测的稳定性和可靠性。然而，磁性屏蔽不是操作上述讨论的各种磁性元件(如由图10的元件300所描述的)所必需的。
不像遇到来自旋转媒介的杂散磁场的传统磁阻传感器一样，固态存储单元通常按照阵列进行附着并且遇到需要屏蔽的最小杂散磁场。这样，磁性元件300没有可增大元件300的整体厚度的屏蔽层。然而在一些实施例中，磁性屏蔽层布置在双自由层302的一些或全部之上。
磁性元件300配置为双自由层302和非磁性间隔层304具有伸展的条纹高度，该高度与第一展布范围306对应并由于增大的形状各向异性而促进了磁稳定。每个自由层302与AFM片308相耦接，其连续接触性地将自由层302的预定部分与第二展布范围310相啮合。由于AFM片308的展布范围增大，AFM片308的反铁磁属性增强。也就是说，AFM片308可配置有各种展布范围，其导致更多或更少的反铁磁材料接触每个自由层302。
更大的AFM片308展布范围可提供更大的交换偏置场，其由于片308的连续接触而统一施加于自由层302。在图10示出的示例性实施例中，AFM片308具有大于自由层302的厚度312和展布范围的一半的展布范围。进一步如图10所示，AFM片308可与覆盖及籽晶电极层314分离，覆盖及籽晶电极层均适用于经由导线316将电信号带至和带出自由层302。
在操作中，磁性元件300由于在自由层302和AFM片308之间的增强的连接和交换偏置场交换而具有改进的稳定性。磁稳定进一步通过流经电极层314而不是AFM片308的电信号来增强。也就是说，与导线316的连接以及随之产生的接收电信号可影响AFM片308的磁性特性并且随后影响与自由层302交互的交换偏置场。因而，AFM片308和导线316的电分离允许统一的交换偏置场，其促进了自由层302中的磁稳定。
磁性元件300的示例性实施例可包括AFM片308和至少一个电极层，其是共面的且均以分离的邻近与第一铁磁自由层302相耦接。另一种示例性实施例构造AFM片308离自由及间隔层302和304的前面318预定距离。不管磁性元件300的配置，AFM片308可提供增加的磁稳定而最小增长元件厚度。
图11提供了根据本发明不同实施例传导的示例性元件制造例程320。例程320初始在步骤322中提供具有第一展布范围的第一和第二铁磁自由层。如图1-10所显示，铁磁自由层可由间隔层分离并且均连接至具有较小展布范围的电极层，譬如覆盖或籽晶电极层。在不同实施例中，自由层均是如图4所示的CoxFe1-x、NixFe1-x和(CoxFe1-x)yB1-y的迭片结构。
在步骤322之后，可作出决策是否利用步骤324创建具有单片的磁性元件或者利用步骤326创建具有双片的磁性元件。如图9所示，在步骤328中，第一自由和间隔层被蚀刻至第二展布范围之后，单AFM片可通过接触啮合影响两个自由层。由于第二自由层可代替第一自由层进行蚀刻，因此蚀刻不限于具体过程、形状或定向。
在步骤330中，两个自由层具有被暴露出的顶面，具有第三展布范围的AFM片在每个自由层的顶面上耦接。AFM片将接着使两个自由层连续接触并提供统一的交换偏置场，其将为每个自由层创建缺省磁化。
步骤332将绝缘材料附接于AFM片和第二自由层以降低来自分流阻抗的幅度反馈损失。在步骤328的蚀刻以及步骤330的AFM片布置之后的自由层的不同配置可提供不对称的定位，其中AFM片的顶面的形状不同于第二自由层的底面的形状。这样，在AFM片上的绝缘材料的形状可不同于第二自由层上的形状。
在步骤334，如果双AFM片配置利用步骤326进行选择，则一对具有第四展布范围的AFM片与第一和第二自由层相耦接。如图1-7所示，AFM片均可具有在自由层上的相同展布范围和定向。然而，由于AFM片可具有不同的展布范围并可连接至自由层的顶面的不同区域，因此这种配置是不必要的或限制性的。
步骤336围绕每个AFM片附接绝缘材料，以减少分流阻抗。绝缘材料可围绕两个AFM片并延伸来接触自由层，但这种定向不是必要的或限制性的。例程320继续在决策338中进行判定：是否配置元件为固态存储单元。在不选择构造存储单元的情况下，磁性屏蔽在步骤340中至少附接于绝缘材料。根据上述讨论，屏蔽可以采用各种形状，譬如具有降低厚度的局部区域，以及在自由层的部分或全部之上伸出，并可选地围绕后方安装的磁体伸出。
创建存储单元的决策继续通过在步骤342将导线与前面布置的直接邻近自由层的电极层相连接将AFM片与引入电导线分离。图9的磁性元件一般描述了AFM片可如何将AFM片从电通路电分离成自由层。
可以理解是的，本公开中描述的磁性元件的配置和材料特征允许有利的磁稳定，同时保持了小的屏蔽到屏蔽的间隔。双自由层的延伸的条纹高度和展布范围提供改进的磁性能。而且，与ABS的AFM片偏移允许小的元件厚度，同时通过与自由层的相对大且统一的交换偏置交互增强了自由层的磁稳定。另外，当实施例已涉及磁性感测时，应理解的是，所请求保护的发明可容易地用于任意数量的其它应用中，包括数据存储装置应用。
为了参照，这里使用的术语“展布范围“将理解成与前面讨论的一致，表示面向对象的最长正交轴的对象的累积表面区域，并且不考虑不面向该轴的表面区域。例如，表面可具有U型凹痕，其具有面向相反方向的，和竖直上升的表面，表面区域将包括面向侧面的表面，但从凹痕之上观看，展布范围将不包括面向凹痕的表面的侧面的区域。
要理解，即使本发明的不同实施例的多种特征和优势已和本发明的不同实施例的结构和功能的细节一起在前面的描述中阐明，该详细说明仅是说明性的，可在细节上做出改变，尤其在由所附权利要求表述的术语的宽泛一般性意义所指示的全部范围的本发明的原则之内的结构和布置方面。例如，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，具体元件可取决于具体应用变化。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
磁性响应堆叠，具有第一展布范围并包括位于第一和第二铁磁自由层之间的间隔层；以及
至少一个反铁磁(AFM)片，在第一自由层与间隔层相反的表面上与第一自由层相耦接，该AFM片具有小于第一展布范围的第二展布范围。
2.权利要求1的装置，进一步包括第一和第二电极层，其分别与磁性响应堆叠的相对向的面相耦接。
3.权利要求1的装置，进一步包括第二AFM片，在第二自由层与间隔层相反的表面上与第二自由层相耦接。
4.权利要求1的装置，进一步包括至少一个磁性屏蔽，其与所述堆叠的选中侧面相耦接。
5.权利要求4的装置，其中所述至少一个磁性屏蔽具有降低厚度的区域，其容纳所述AFM片的一部分。
6.权利要求4的装置，其中绝缘层布置在所述AFM片和所述磁性屏蔽之间。
7.权利要求1的装置，其中所述AFM片以离邻近所述堆叠的第一端的气垫面的偏移距离接触第一自由层。
8.权利要求2的装置，其中所述AFM片和第一电极层共面且均在不同位置与第一铁磁自由层耦接。
9.权利要求1的装置，其中第一和第二自由层均是多层结构。
10.权利要求1的装置，其中第一金属插入层位于CoxFe1-x层和NixFe1-x层之间，以及第二金属插入层位于NixFe1-x层和(CoxFe1-x)yB1-y层之间。
11.权利要求11的装置，其中合成反铁磁位于每个自由层和AFM片之间。
12.权利要求11装置，特征为数据传感头中的读取传感器。
13.一种装置，包括：
磁性响应堆叠，具有第一展布范围并包括位于第一和第二铁磁自由多层结构之间的间隔层，多层结构均包括与所述间隔层耦接的CoxFe1-x、与AFM片耦接的(CoxFe1-x)yB1-y、以及布置在CoxFe1-x和(CoxFe1-x)yB1-y层之间的NixFe1-x层；以及
至少一个反铁磁(AFM)片，在第一自由层与间隔层相反的表面上与第一自由层耦接，所述AFM片具有小于第一展布范围的第二展布范围。
14.权利要求13的装置，其中多层结构中的至少一个是金属插入层，其稀释自由层的磁矩。
15.权利要求13的装置，特征为非易失性固态存储单元。
16.一种磁性元件，包括：
非磁性隧道阻挡层，布置在具有第一展布范围的第一铁磁自由层和第二铁磁自由层之间；以及
至少一个反铁磁(AFM)片，在第一或第二自由层与间隔层相反的表面上与该第一或第二自由层连接，并与第一自由铁磁层的前表面间隔开偏移距离。
17.权利要求16的磁性元件，进一步包括磁体，其位于邻近自由层并面向所述自由层的与气垫面相反的侧面。
18.权利要求16的磁性元件，其中第一和第二绝缘材料与所述AFM片和第二自由铁磁层相耦接。
19.权利要求16的磁性元件，其中所述AFM片具有小于第一展布范围的第二展布范围。
20.权利要求16的磁性元件，其中所述自由铁磁层能够作为非易失性固态存储单元存储磁定向。
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