CN1081819C - 磁电阻换能器、形成磁膜的方法和磁记录／重放驱动器 - Google Patents

磁电阻换能器、形成磁膜的方法和磁记录／重放驱动器 Download PDF

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Abstract

一种磁电阻换能器，包括：一个多层膜，它含有顺序迭加的第一软磁性层、非磁性层、第二软磁性层和反铁磁性层，该第一软磁性层含有由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的一个合金层，其中x和y表示原子百分数(at%)，该合金层紧靠所述的非磁性层，该合金层具有面心立方晶格结构，其晶格常数小于CoyFe100-y合金的晶格常数；以及一对电极，它形成在所述的多层膜上，允许读出电流通过所述的多层膜。

Description

磁电阻换能器、形成磁膜的方法 和磁记录/重放驱动器
本发明涉及到磁电阻换能器、形成磁膜的方法和磁记录/重放驱动器，更具体地说，它涉及到一种磁电阻换能器，借助自旋阀磁致电阻，把磁记录介质中信号磁场的变化转换成电阻率的变化，以及形成磁膜的方法和磁记录驱动器。
近年来，与磁盘器件朝着提高记录密度和小型化的趁势相一致，薄膜磁头一直受到关注并要求有更好的性能。在磁电阻型重放磁头(MR磁头)领域，现正在开发高性能的MR元件。不依赖于磁记录介质运动的速率而能产生高输出的巨磁电阻薄膜元件一直倍受青睐。在这类元件之中，自旋阀磁电阻薄膜是特别著名，因为它可以相对容易地制成。此外，这种薄膜一直特别引人注目，因为与其他MR元件相比较，用这种薄膜制成的MR元件在弱磁场中电阻变化大。
例如，利用自旋阀磁致电阻的磁电阻换能器在USP 5,206,590和JP-A-06-60,336中已被披露。
图1A是说明常规原理下自旋阀磁电阻换能器的透视图，而图1B是取自图1A沿I-I线的断面图。如图1A和图1B中所说明的，钽(Ta)制成的底层2、包含NiFe薄膜3b及Co90Fe10薄膜3a的自由磁性层3、Cu薄膜制成的非磁性金属层4、Co90Fe10(钉扎磁性层)5、反铁磁性层6和顶层7是顺序地迭放在厚的衬底1上。
从底层2到顶层7组成的各层都呈长方形。在顶层7之上是最高层，输出电极8a和8b跨在读出区域(SA)的相对两端部。读出区域(SA)内磁致电阻的变化用电压的变化来量度。
通过与反铁磁性层6交换耦合，固定(pinning)磁性层5在X轴方向产生一个交换耦合磁场Hua。钉扎磁性层5的磁化强度因此固定在X轴方向。且此磁化强度不会由于信号磁场Hsig而发生变化。自由磁性层3在无信号磁场下在Y轴方向上磁化，且此磁化强度容易随信号磁场而变化。磁致电阻的变化正比于θ角的余弦(cosθ)，此角度是由自由磁性层3的磁化方向与钉扎磁性层5的磁化方向构成的。
自由磁性层3是一包含NiFe薄膜3b和Co90Fe10薄膜3a的双层薄膜。所以，它产生的磁致电阻输出是仅由NiFe薄膜3a构成自由磁性层3的两倍多。
然而，当磁头是用上述MR元件构成时，作为层间绝缘膜的保薄性薄膜必须用热处理使之变硬，热处理的温度在230°至300°范围。在此情况下，电阻率的变化率Δρ因热处理而下降，如图8中所说明的。据推理，此电阻率变化率Δρ的下降特别是由于Cu进入到自由磁性层3的NiFe薄膜3a中而造成的。
这个现象带来了磁头重放输出下降的问题。
所以此发明的目的是提供增强耐热的磁电阻换能器、形成磁性薄膜的方法，和磁记录重放驱动器。
本发明者们致力于寻找由于热处理缘故在图1A和图1B所阐述的常规自旋阀元件薄膜中电阻率变化率Δρ下降的原因。
把5nm厚的Ta膜、20nm厚的Co90Fe10膜和5nm厚的Ta膜迭放在厚的衬底上制成一样品，对此样品作热处理。
图10表示热处理温度与Co90Fe10合金薄膜d间隔之间关系的研究结果。此结果指出，d间隔随热处理温度的升高而下降。
图9表示用X射线衍射研究Co90Fe10合金薄膜结构的结果。此座标图指出，薄膜面心立方(fcc)晶格结构的峰值偏离薄膜刚生成后所在的位置，并随热处理温度的升高而偏向2θ增加的方向，面心立方晶格结构转变为六角密排(hcp)晶格结构，虽然这不是完全地转变。
以上描述的实验支持这样一个结论，比Co90Fe10合金刚形成薄膜时的d间隔有更小d间隔的任何磁性合金将显示出更好的阻挡Cu的性质，且具有增强的耐热性。进一步发现，磁性合金除了满足其他条件以外，必须具有面心立方晶格结构。
因此，底层(Ta或同类)、软磁性层(NiFe薄膜或同类)和非磁性层(Cu薄膜或同类)迭放在厚的衬底上，再迭放上(Co90Fe10)100-xZx合金薄膜以获得一个fcc晶格结构。对于在自由磁性层一侧的(Co90Fe10)100-xZx合金薄膜，采用这种层次迭放序列是特别有利的，因为自由磁性层的磁化强度要随信号磁场而发生变化。还发现，(Co90Fe10)100-xZx合金(其中Z代表硼原子或炭原子)很适用于作为磁性合金，此磁性合金在该条件下与刚才描述相符。
图7表示(Co90Fe10)100-xBx合金d间隔相对于硼含量(原子百分数)的变化方式，而图6示出借助于X射线衍射，研究相对于硼含量其结构变化方式的结果。此结果指出，硼的加入减小了d间隔，保证维持着fcc晶格结构。
此合金通过热处理改善了耐热性，如图3A所示。同时，(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜的耐热性取决于薄膜的厚度(t)。当膜的厚度(t)减小到2nm时，其耐热性并不明显地不同于常规薄膜的耐热性。据推理，当膜的厚度过小时，它不再具有令人满意的阻挡Cu的性质。所以，当使用(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜时，就一定要求膜的厚度不小于2nm，最好不小于3nm，其工作温度不超过300℃。
为了进一步改善耐热性，下面的做法是合适的。不仅紧邻非磁性层14的自由磁性层13的一侧有一钴铁型合金层，而且钉扎磁性层15的一侧也要有一钴铁型合金层。可以考虑用钴铁型合金层构成钉扎磁性层15，或用含有钴铁型合金层和NiFe薄膜双层膜构成钉扎磁性层15的两种情况。
顺便提一下，实验已证实，当把钴铁型合金层紧靠非磁性金属层14时，迭层结构的差异会引起耐热性的变化，如图5A和图5B所示。这个事实应该值得思考。特别是，例如当钉扎磁性层15的钴铁型合金层厚度减小到3nm左右时，包含钴铁型合金层和NiFe薄膜双层膜构成钉扎磁性层15的耐热性高于仅用钴铁型合金层构成钉扎磁性层15的耐热性。
把这种合金层用于自旋阀薄膜或人工晶格薄膜，就可以制成具有高耐热性的磁电阻换能器或磁记录重放驱动器。
除此之外，在JP-A一08-203035中已披露，CoFeB薄膜可以用作自旋阀层的磁性层。然而，本发明与上述披露的内容有两点区别：①所披露的CoFeB薄膜是由非晶形的、无定形薄膜制成的。以及②所披露CoFeB薄膜中硼原子百分数在10～25％范围。
图1A是说明常规原理下磁电阻换能器的透视图。图1B是取自图1A沿I-I线的断面图。
图2A是根据此发明第一实例说明磁电阻换能器的透视图。图2B是取自图2A沿II-II线的断面图。图2C是根据此发明第一实例说明另一种磁电阻换能器的断面图。
图3A是一特性座标图，它说明根据此发明的一个实例中磁电阻换能器的电阻率随热处理温度而变化的方式。图3B是一特性座标图，它说明根据此发明的一个实例中磁电阻换能器的电阻率随热处理次数而变化的方式。图3C是一特性座标图，它说明根据此发明的一个实例中另一种磁电阻换能器的电阻率随热处理温度而变化的方式。
图4是一特性座标图，它表示出(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜厚度减小后磁电阻换能器的电阻率随热处理温度而变化的方式。
图5A是一特性比较座标图，它表示出根据此发明的一个实例中另一种迭层结构的磁电阻换能器电阻率随热处理温度而变化的方式。图5B是一特性座标图，它表示与图5A有相同迭层结构但(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜厚度减小后的磁电阻换能器电阻率随热处理温度而变化的方式。
图6是一座标图，它表示出根据此发明的一个实例中磁电阻换能器内所用(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜上X射线入射角的衍射峰值强度与倍角2θ的关系。
图7是一座标图，它表示出根据此发明的一个实例中磁电阻换能器内所用(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜的d间隔随硼(B)含量而变化的方式。
图8是一特性座标图，它表示出根据一比较样本的磁电阻换能器电阻率随热处理温度而变化的方式。
图9是一座标图，它表示出根据一比较样本中磁电阻换能器内所用(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜上X射线入射角的衍射峰值强度。
图10是一座标图，它表示出根据一比较样本中磁电阻换能器内所用(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜的d间隔随热处理温度而变化的方式。
图11是一断面图，它表示根据此发明第二个实例中的自旋阀磁电阻换能器。图11B是一断面图，它表示根据此发明第三个实例中的磁电阻换能器。图11C和图11D是断面图，分别表示根据此发明第二个实例和第三个实例中另一种自旋阀磁电阻换能器。
图12A是一断面图，它表示根据此发明第四个实例的自旋阀磁电阻换能器。图12B是一断面图，它表示根据此发明第五个实例的自旋阀磁电阻换能器。
图13A是一断面图，它表示根据此发明第六个实例的人工晶格磁电阻换能器。图13B和图13C是局部断面图。
图14A是一断面图，它表示根据此发明第七个实例的人工晶格磁电阻换能器。图14B是一断面图，它表示根据此发明第八个实例的人工晶格磁电阻换能器。
图15A是一透视图，它表示根据此发明第九个实例的SVMR磁头的主要部分。图15B是一透视图，它表示出自由磁性层的磁化方向与图15A中钉扎磁性层的磁化方向之间关系。
图16是一特性座标图，它表示出根据此发明第九个实例中AMR比值与SVMR磁头中所用CoFeB层厚度之间关系。
图17是一特性座标图，它表示出根据此发明第九个实例中SVMR磁头的电阻率变化方式。
图18是一特性座标图，它表示出根据此发明第九个实例中重放输出与SVMR磁头内磁记录介质上重放位置的关系。
图19A是一透视图，它表示出根据此发明第九个实例另一种SVMR磁头的主要部分。图19B是一透视图，它表示出自由磁性层的磁化方向与图19A中钉扎磁性层的磁化方向之间关系。
图20是一特性座标图，它表示出根据此发明第九个实例中电阻随SVMR磁头内的外加磁场而变化的方式。
图21是一特性座标图，它表示出根据此发明第九个实例中重放输出与另一种SVMR磁头内磁记录介质上重放位置之间关系。
图22是一平面视图，它表示根据此发明第十个实例中磁记录重放驱动器。
图23A是一断面图，它表示根据此发明第十个实例中磁记录重放驱动器的隙内型MR磁头。图23B是一断面图，它表示根据此发明第十个实例中磁记录重放驱动器内通用型MR磁头。图23C是一断面图，它表示根据此发明第十个实例中磁记录重放驱动器内轭状型MR磁头。
现在，参照附图对此发明的实例描述如下。
(1)按照此发明的实例，研究(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜的结构和耐热性。
对给定硼(B)含量的(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜(其中X代表原子百分数)的结构和耐热性加以研究，其结果将在下面描述。同时也对比较样品就上述项目加以研究。其结果如下所示。
(研究耐热性)
(A)对图2A和图2B中所示迭层结构的样品研究其耐热性。此样品有一厚5nm的Ta膜底层12、一包含厚3.5nm的NiFe膜13b和厚度为t的(Co90Fe10)100-xBx合金膜13a的自由磁性层13、一厚3.2nm的铜膜非磁性金属层14、钉扎磁性层15、一厚10nm的FeMn膜反铁磁性层16和10nm厚的钽膜顶层17，这些层膜按所述顺序相继地迭放到厚的衬底11上。在由分子式(Co90Fe10)100-xBx表示的钴铁型磁性材料中，钴(Co)的原子百分数设定在90at％，而铁(Fe)的原子百分数设定在10at％。在此情况中，由分子式(Co90Fe10)100-xBx表示的钴铁型磁性材料具有最佳的软磁特性。在实际制成薄膜时，这些原子百分数不可避免地有涨落，然而，为了获得满意的高的变化率Δρ，钴铁型的原子百分数在85-95at％范围，而铁的原子百分数在15-5at％范围，这样才是恰当的。
在上述结构中，用作钉扎磁性层15的(Co90Fe10)100-xBx膜厚为4nm。用作自由磁性层13和钉扎磁性层15的(Co90Fe10)100-xBx薄膜由两种硼(B)原子百分数2at％和9at％构成。
作为一个比较样品，用了图1A和图1B中所述迭层结构的磁性薄膜，其自由磁性层13由NiFe膜和Co90Fe10膜双层膜构成，钉扎磁性层15由Co90Fe10膜构成。结构的其他各层及其厚度与图2A和图2B中所示的完全相同。
图3A是一特性座标图，它说明电阻率的变化率Δρ随热处理温度而变化的方式。图4是一特性座标图，它说明(Co90Fe10)100-xBx膜的厚度t减小到1nm时其电阻率的变化率Δρ随热处理温度而变化的方式。在以上两个座标图中，纵轴表示线性标度下的电阻率的变化率Δρ(μΩcm)，而横轴表示线性标度下的热处理温度(℃)。纵轴表示线性标度下的电阻率变化率Δρ(μΩcm)，而横轴表示线性标度下的热处理数(次数)。
热处理是在任一规定温度下，在真空中加上2,500 Oe磁场持续三个小时而完成的。
从研究的结果注意到，当(Co90Fe10)100-xBx的膜厚t为Δnm时，与图8中所示不合硼的Co90Fe10薄膜相比较，此发明中含硼的Co90Fe10薄膜的电阻率变化率Δρ改变很小，如图3A所示。含硼为2％的薄膜在温度高达250℃前，其电阻率的变化率Δρ并不下降。含硼为9％的薄膜在温度高达250℃前，其电阻率的变化率Δρ是上升的，且在更高温度300℃之前，其值与薄膜刚形成时立即测得的值相比并不减小。当热处理在温度230℃下持续三个小时完成后，重复次数达到三次，变化率Δρ并不改变，如图3B所表明的。
耐热性取决于(Co90Fe10)100-xBx薄膜的厚度(t)。当膜的厚度(t)为2nm时，热处理对膜不起作用，如图4所示。因此，(Co90Fe10)100-xBx膜要求的厚度不小于4nm。这个事实表明，(Co90Fe10)100-xBx膜阻挡铜的性质取决于膜的厚度(t)。
为了进一步改善耐热性，下面的做法是合适的。不仅紧邻非磁性金属层14的自由磁性层13的一侧有一钴铁型合金层，而且钉扎磁性层15的一侧也要有一钴铁型合金层。可以考虑用钴铁型合金层构成钉扎磁性层15，或用含有钴铁型合金层和NiFe薄膜双层膜构成钉扎磁性层15的两种情况。
顺便提一下，实验已证实，当把钴铁型合金层紧靠非磁性层14时，迭层结构的差异会引起耐热性的变化，如图5A和图5B所示。这个事实应值得思考。明确地说，例如当钉扎磁性层1 5的钴铁型合金层厚度减小到3nm左右时，含有钴铁型合金层和NiFe薄膜构成钉扎磁性层15的耐热性高于仅用钴铁型合金层构成钉扎磁性层15的耐热性。此研究的结果描述如下。
图5A是一特性座标图，它说明在钉扎磁性层15中具有不同迭层结构的自旋阀薄膜，其电阻率的变化率Δρ随热处理温度而变化的方式。比较了两种情况，一种是仅用(Co90Fe10)100-xBx薄膜构成钉扎磁性层15的情况(用空心圆表示)，以及含有(Co90Fe10)100-xBx薄膜和1nm厚的NiFe薄膜的双层薄膜构成钉扎磁性层15的情况(用实心圆表示)。在两种情况中，自由磁性层13上的(Co90Fe10)100-xBx膜的厚度t均设定在4nm，钉扎磁性层15上的(Co90Fe10)100-xBx膜的厚度设定在3nm。在两种情况中加入到(Co90Fe10)100-xBx膜中硼的含量(原子百分数)设定在8at％。
为了研究起见，热处理的温度为200°～300℃范围内变化。对于每一种温度条件，热处理持续时间固定在三个小时。
从试验的结果可注意到，在含有(Co90Fe10)100-xBx薄膜和1nm厚的NiFe薄膜的双层膜构成钉扎磁性层15的情况中(实心圆)，变化率Δρ在试验的温度范围内，并不从初始值(纺1.9μΩcm)下降。在仅用(Co90Fe10)100-xBx薄膜构成钉扎磁性层15的情况中(空心圆)，变化率Δρ在温度230℃开始下降，在250℃附近变为小于初始值，而当温度在300℃时最终降到0.6μΩcm。
图5B表示出与图5A中相同试验的结果，不同的是在自由磁性层13中(Co90Fe10)100-xBx薄膜厚度t减小到3nm。与图5A中所示相同试验的结果描述在后面。此结果实际上与图5A中的结果相同。
仅用钴铁型合金构成钉扎磁性层15的结果，以及用含有钴铁型合金层和NiFe薄膜双层膜构成钉扎磁性层15的结果，两种结果之间产生差别的原因仍需要加以阐明。
(B)下列四个样品(a)至(d)是研究耐热性而制备的。样品(a)和(c)采用图11D中说明的迭层结构，而样品(b)和(d)采用图11C中说明的迭层结构。在自由磁性层13上的结构二者都与图11A的迭层结构相同。
在四个样品(a)至(d)中相同的是，铝膜12a生成在厚的衬底11上，且50nm厚的NiO膜构成反铁磁性层16a、钉扎磁性层15、3.2nm厚的铜膜构成的非磁性金属层14、含有4nm厚的(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a和3.5nm厚的NiFe薄膜13b双层膜构成自由磁性层13以及10nm厚的钽膜构成顶层，这些膜层按所述顺序相继地叠在铝膜12a上。在含有钴与铁并以分子式(Co90Fe10)100-xBx表示的磁性材料中，钴(Co)的原子百分数设置在90at％，而铁(Fe)的原子百分数设置在10at％。在此情况中，含有钴与铁并以分子式(Co90Fe10)100-xBx表示的磁性材料具有最佳的软磁性质。这些原子百分数在实际制成薄膜的过程中不可避免地会有涨落。然而，为了达到满意的高的变化率Δρ，使钴的原子百分数落在85至95at％范围，而铁的原子百分数薄在15至5at％范围，这样才是恰当的。
在上述每一个样品(a)和(c)中，钉扎磁性层15是由含2mm厚的NiFe薄膜15b和2nm厚、靠近非磁性金属层14的(Co90Fe10)100-xBx薄膜15a双层膜构成的。硼的含量在样品(a)中设置在5％，而在样品(c)中设置在10％。在两个样品(b)和(d)中，钉扎磁性层15是仅由Δnm厚的(Co90Fe10)100-xBx单层薄膜15a构成。硼在样品(b)中设定的含量为5％，而在样品(d)中设定的含量为10％。
图3C是一特性座标图，它说明电阻率的变化率Δρ随热处理温度而变化的方式。纵轴表示线性标度下的电阻率的变化率Δρ(μΩcm)，而横轴表示线性标度下的热处理温度。此外，热处理是在任一规定的温度下在真空中加上2500 Oe磁场持续三个小时而完成的。
从研究的结果可注意到，在(Co90Fe10)100-xBx薄膜中硼的含量为5％的两个样品(a)和(b)中，变化率Δρ在温度高达约280℃前没有下降，如图3C所示。具有单层结构与双层结构的钉扎磁性层15，其耐热性没有不同。
与此相反，在(Co90Fe10)100-xBx薄膜中硼的含量为10％的两个样品(c)和(d)中，变化率Δρ在低温下减小，表明这些样品具有低的耐热性。具有单层结构与双层结构的钉扎磁性层15，其耐热性是不同的。单层结构的变化率Δρ在200℃时下降到零，而双层结构的变化率Δρ在200℃下不下降，但在230℃下降低到0。
(研究晶格结构)
图6表示借助于X射线衍射确定的(Co90Fe10)100-xBx合金薄膜晶体结构。纵轴表示任意单位下的衍射峰值强度，而横轴表示线性标度下X射线入射角的倍角2θ(°)。绘在横轴上的入射角倍角对应于晶面，而绘在纵轴上的衍射峰高度表示在合金中平行于一特定晶面的晶体存在的多少。
在此试验中所用样品的结构是，把10nm厚的硅膜、10nm厚的钽膜、4.5nm厚的NiFe膜、20nm厚的Co90FeB膜和10nm厚的钽膜按上述顺序相继地迭放而成的。
在图6中，衍射峰在入射角的倍角为44.3°附近。这一事实表明，X射线在晶体的(111)面产生衍射。不合硼的合金薄膜显示最高的峰值。峰值的高度随硼的含量增加而减小。出现衍射峰的入射角并不改变。虽然(111)面随硼的含量增加而按比例减少，fcc(面心立方)晶格结构仍然保持。
图7是一特性座标图，它说明d间隔随硼的含量而变化的方式。纵轴表示线性标度下的d间隔()，而横轴表示线性标度下硼的含量(原子百分数)。(at％)
在此试验中所用样品的结构是，把10nm厚的钽膜、4.5nm厚的NiFe膜、20nm厚的Co90Fe10B膜和10nm厚的钽膜按所述顺序相继地迭放而成的。
试验的结果表明，硼的加入使d间隔减小，从不小于2.042到不大于2.040。
从上述对晶体结构和耐热性试验的结果可以清楚地看到，硼的加入使fcc晶格结构的Co90Fe10B合金薄膜d间隔减小，而d间隔的减小改善了薄膜阻挡铜的性质，并且提高了薄膜的耐热性。
顺便提一下，把碳(C)加入到Co90Fe10薄膜中制成薄膜，使用这样制成的合金薄膜具有很高的阻挡铜的性质。
(2)第一至第九个实例
(第一个实例)
图2A是根据此发明第一个实例中磁电阻(MR效应)换能器的透视图。图2B是取自图2A中沿II-II直线的断面图。
5nm厚的钽膜底层12沉积在厚的衬底11上，此衬底是用铝膜镀在TiC衬底表面上而制成的，如图2A所说明的。
此外，含有3.5nm厚的NiFe薄膜(第一软磁层)13a和4nm厚的(Co90Fe10)100-xZx薄膜(钴铁型合金膜)13b双层膜构成的自由磁性层13、3.2nm厚的铜膜构成的非磁性金属层14、和4nm厚的(Co90Fe10)100-xZx薄膜(钴铁型合金膜)构成的钉扎磁性层(第二软磁层)15按所述的顺序相继地迭放在底层12上。10nm厚的FeMn薄膜的反铁磁性层16和10nm厚的钽膜的顶层17按所述的顺序相继地迭放在钉扎磁性层15上。分别组成自由磁性层13和钉扎磁性层15的(Co90Fe10)100-xZx薄膜所含硼(B)或碳(C)，都用符号Z表示，但有各自规定的比例。
在顶层17之上，金膜构成的输出电极18a和18b分别沉积在跨越读出区域(SA)的相对两个端部。读出电流从输出电极18a和18b中之一流出进入到读出区域(SA)，且此读出电流从另一输出电极18b或18a中流出。
钉扎磁性层15可以由双层薄膜构成，它包含靠近非磁性金属层14一侧的CoFe型合金层和NiFe型合金层。
NiFe型合金层，诸如NiFeCr薄膜、NiFeNb薄膜NiFeRb薄膜或NiFeTa薄膜，这些薄膜含有NiFe以外的成份，可以用来代替NiFe薄膜，这种薄膜组成自由磁性层13或钉扎磁性层15。这些NiFe型合金的优点是，与NiFe相比较具有极小的各向异性磁电阻(AMR)效应，这种效应是自旋阀磁致电阻的一种噪声。
此外，可以使用NiO膜、α-Fe2O3膜、NiMn膜、PtMn膜、PdMn膜、PdPtMn膜、CrMn膜或IrMn膜作为反铁磁性层16。当使用NiO膜或α-Fe2O3膜时，因为NiO膜或α-Fe2O3膜有绝缘性，它只用在读出区域(SA)内，而顶层17不能在NiO膜或α-Fe2O3膜上。因此，输出电极18a和18b直接生成在钉扎磁性层15上。
现在参照图2A和图2B，上述磁电阻换能器的制作方法描述如下。
首先，把5nm厚的T2膜底层12、3.5nm厚的NiFe薄膜(第一软磁性层)13b、4nm厚的(Co90Fe10)100-xBx薄膜(钴铁型合金膜)13a、3.2nm厚铜膜形成的非磁性金属层14、4nm厚的(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第二软磁性层)15、10nm厚的FeMn薄膜16和10nm厚的钽膜顶层17，均在外加30 Oe磁场下通过溅射方法迭放到厚的衬底11上，此衬底有一个(100)平面。(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a和NiFe薄膜13b共同用作自由磁性层13、而(Co90Fe10)100-xBx薄膜15用作钉扎磁性层。
这里，在内压不高于5×10-5Pa并有0.3Pa压力氩气的真空罩内，对一个有Co、Fe、B并有规定表面面积比率的靶子通过溅射的方法制成(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a及15。
其次，在真空罩内，外加约2000Oe磁场在真空中230℃温度下，持续加热四小时完成热处理，使FeMn薄膜16具有反铁磁性。此热处理产生一个偏置磁场Hua。
然后，使金膜沉积并定形，在顶层17上相对的端部形成金膜输出电极18a和18b，最终完成一个MR效应换能器。
在上述MR效应换能器中，(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a和15具有很好的结晶度，并形成一个fcc晶格结构，这是因为(Co90Fe10)100-xBx薄膜不是直接沉积在厚的衬底11上，上面几层膜是隔着钽膜底层12和NiFe膜13a介质迭放在一起。由于加进了硼，(Co90Fe10)100-xBx薄膜的d间隔小于Co90Fe10合金的d间隔。
图3A和图3B中所示的试验结果表明，本实例改进了(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a和15阻挡铜的性质，并使MR效应换能器有更高的耐热性。
(第二个实例)
把上述的迭层结构倒置，钽膜底层12、FeMn薄膜反铁磁性层16、(Co90Fe10)100-xBx薄膜钉扎磁性层15(第四软磁性层)、铜膜非磁性金属层14、(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a、NiFe薄膜(第五软磁性层)13b和顶层17按所述的顺序相继地层叠到厚的衬底11上，如图11A所示。然后，引导读出电流的输出电极18a和18b分别在顶层17相对的两端部形成。
在上述结构中，由于FeMn薄膜反铁磁性层16是直接迭放到钽膜底层12上，而中间并不介入诸如NiFe膜等膜层，所以FeMn薄膜16和(Co90Fe10)100-xBx薄膜15的结晶度是不确定的。这不确定的结晶度并不造成麻烦，因为这些薄膜是钉扎磁性层。由于自由磁性层13的(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a是沉积在铜膜14上，它具有很好的结晶度，其本身组成fcc晶格结构。为提高(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a和15的结晶度，并保证一定具有fcc晶格结构，有下面可供选择办法，或者把NiFe薄膜插入到钽膜底层12与FeMn薄膜反磁性层16之间，或者插入到反铁磁性层16与(Co90Fe10)100-xBx薄膜15之间。
(第三个实例)
如图11B所示，FeMn合金反磁性层19a和19b可以分别地在自由磁性层13的NiFe膜13b相对的端部上形成，其作用是改变图11A结构中最高层的磁化方向。有了这种配置，自由磁性层13的磁化方向在无信号磁场下是一致的，并能获得线性良好的磁致电阻率。在图中，20表示复盖输出区域的绝缘保护层。
在图11A和图11B任一个MR换能器中，(Co90Fe10)100-xBx薄膜具有很好的结晶度，并有fcc晶格结构，因为(Co90Fe10)100-xBx薄膜不是直接沉积在厚的衬底11之上，上部几层是隔着钽膜底层12介质才层叠的。此外，由于加入了硼，(Co90Fe10)100-xBx薄膜的d间隔小于Co90Fe10合金的d间隔。
所以，此实例改善了(Co90Fe10)100-xBx薄膜阻挡铜的性质，并使MR效应换能器有高的耐热性。
上面提到的第二个和第三个实例是利用FeMn薄膜作为反铁磁性层16的例子。然而，可以用NiO薄膜、α-Fe2O3薄膜、NiMn薄膜、PtMn薄膜、PdMn薄膜、PdPtMn薄膜、CrMn薄膜或IrMn薄膜来替代。但是，在使用NiO薄膜或α-Fe2O3薄膜的情况中，NiO薄膜或α-Fe2O3薄膜是隔着铝膜12a介质沉积在厚的衬底11上，这样做才是合适的，如图11C所说明的。另外，NiO薄膜或α-Fe2O3薄膜可能直接沉积在厚的衬底11上。钉扎磁性层15最好是由包括(Co90Fe10)100-xBx薄膜15a和NiFe薄膜15b的双层结构形成，如图11D所说明的。在此情况中，(Co90Fe10)100-xBx薄膜15a配置在非磁性层14一侧。
第三个实例是利用FeM薄膜作为另外的反铁磁性层19a和19b的情况。然而，也可以用NiMn薄膜、PtMn薄膜、PdMn薄膜、PdPtMn薄膜、CrMn薄膜或InMn薄膜来替代。
(第四个实例)
图12A是一断面图，它表明了根据此发明第四个实例的一个MR换能器。
第四个实例包括一个图2B所示的迭层结构30a和一个迭层结构30b，迭层结构30a是由NiFe薄膜13b、(Co90Fe10)100-xBx薄膜13a、铜膜14、(Co90Fe10)100-xBx薄膜15和FeMn薄膜16组成，反铁磁性层16作为中心层，迭层结构30b是相对于中心层与迭层结构30a对称的。这种配置能提高灵敏度。在图12A中，图2B中见到的同类部分用相同的参考数字来表示。
在此情况中，如同第一个实例情况一样，(Co90Fe10)100-xBx薄膜有很好的结晶度，并具有fcc晶格结构，因为(Co90Fe10)100-xBx薄膜不是直接沉积在厚的衬底11上，上部几层是隔着钽膜底层12介质迭在一起。由于加进了硼，(Co90Fe10)100-xBx薄膜的d间隔小于Co90Fe10合金的d间隔。
图3A和图3B中所示的研究结果表明，本实例改进了阻挡铜的性质，并提高了耐热性。
(第五个实例)
图12B是一断面图，它表示根据此发明第五个实例的一个MR换能器。
此实例与第四个实例的区别在于，多个迭层结构30隔着三层介质重迭在一起，此三层介质是(Co90Fe10)100-xBx薄膜(钴铁型合金膜)、13C、铜膜的非磁性金属层19和(Co90Fe10)100-xBx薄膜13C，而每一迭层结构30是由一组迭层结构30a和30b所组成。
在此情况中，又同第一个实例中情况一样，(Co90Fe10)100-xBx薄膜有很好的结晶度，并具有fcc晶格结构，因为(Co90Fe10)100-xBx薄膜不是直接沉积在厚的衬底11上，上部几层是隔着钽膜底层12介质重迭在一起。由于加进了硼，(Co90Fe10)100-xBx薄膜的d间隔小于Co90Fe10合金的d间隔。
图3A和图3B中所示研究的结果表明，本实例改善了(Co90Fe10)100-xBx薄膜阻挡铜的性质，并使它具有高的耐热性。
在第四个和第五个实例中，NiMn薄膜、PtMn薄膜、PdMn薄膜、PdPtMn薄膜、CrMn薄膜或IrMn薄膜可以用作反铁磁性层16。然而，不能使用NiO薄膜或α-Fe2O3薄膜，因为它们具有绝缘性。
(第六个实例)
图13A是一断面图，它表示根据此发明第六个实例的一个MR效应变送器。这个MR效应换能器具有磁电阻人工晶格薄膜的结构。
约5nm厚的钽膜底层22沉积在厚的衬底21上，如图13A所示。软磁性薄膜25与23和约3.2nm厚的铜膜非磁性金属薄膜24互相交替地迭放在底层22上。钽膜顶层27沉积在迭层的最高部分。输出电极28a和28b形成在顶层27之上。
软磁性层23可以由单个(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第三钴铁型合金层)组成，约4nm厚，包含钴、铁或其他元素。另外，它可以是一个三层结构，包含约4nm厚的(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第一钴铁型合金层)23a，此薄膜含有钴、铁和其他元素，还包含约1nm厚的NiFe薄膜(第三软磁性层)23b，以及约4nm厚的(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第二钴铁型合金层)23c，此薄膜含有钴、铁和其他元素，如图13B所示。在三层结构的情况中，第一和第二钴铁型合金层23a和23c中任一个都紧靠铜膜24。
与底层22和顶层27相接触的软磁性层25可以是一个单层结构，它由约4nm厚的(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第三钴铁型合金层)组成，此薄膜包含钴、铁和其他元素。
另外，它也可以是一个双层结构，它由约4nm厚的(Co90Fe10)100-xBx薄膜(钴铁型合金层)25a和约1nm厚的NiFe薄膜(第三软磁性层)25b组成，此(Co90Fe10)100-xBx薄膜包含钴、铁和其他元素，如图13C所示。在图13C中，上面的断面图表明插入顶层17与铜膜24之间的软磁性层25，下面的断面图表明插入底层22与铜膜24之间的软磁性层。
(第七个实例)
图14A是一断面图，它说明根据此发明第七个实例中的一个MR效应换能器。此MR效应换能器具有磁电阻人工晶格薄膜的结构。
第七个实例与第六个实例的区别在于，厚约10nm的两个反铁磁性层26a和26b分别在软磁性薄膜23和25中任一个的相对端部之上形成，如图14A所说明。给软磁性层23的两个相对端部上加了这些反铁磁性层26a和26b，就能在无信号磁场下使软磁性层23的磁化方向一致，并使其磁致电阻特性线性化。
此外，输出电极28a和28b分别在两个反铁磁性层26a和26b之上的最上部形成，保护输出区域(SA)的绝缘薄膜29两个反铁磁性层26a和26b之间的软磁性薄膜23上形成。
在图14A中，图13A至图13C中见到的同类部分用相同的参考数字来表示。软磁性层23和25中每一个都可以是一单层结构，它由(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第三钴铁型合金层)组成。另外，它可以是一多层结构，含有(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第三钴铁型合金层)，如图13B和图13C所示。
(第八个实例)
图14B是一断面图，它表明根据此发明第八个实例中的一个MR效应换能器。此MR效应换能器具有磁电阻人工晶格薄膜的结构，如同第七个实例中一样。
第八个实例与第七个实例的区别在于，软磁性层23和非磁性金属层24是交替地迭放，而反铁磁性层26a和26b是在紧靠软磁性层23的表面并在每隔一个软磁性层23两相对的端部上形成。
在图14B中，图14A和图13A至图13C中见到的同类部分用相同的数字来表示。软磁性层23和25中每一个可以是一单层结构，它由(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第三钴铁型合金层)组成。另外，这可以是一多层结构，包含(Co90Fe10)100-xBx薄膜(第三钴铁型合金层)，如图13B和图13C中所示。
在多个重迭的软磁性层23中，每三个或更多外软磁性层23可以在其相对的两端部与反铁磁性层26a和26b相邻。
在上述第六个至第八个实例中，第一和第二钴铁型合金层23a，23c和25a的d间隔小于钴铁合金铁d间隔，因为钴铁型合金层都含硼。而且，第三和第四钴铁型合金层23a，23c和25a都有良好的结晶度，并具有面心立方晶格结构，因为它们是隔着底层22与NiFe薄膜25b介质才迭在一起。
图3A和图3B中所示研究的结果表明，本实例改善了(Co90Fe10)100-xBx薄膜阻挡铜的性质，并使MR效应换能器有高的耐热性。
顺便提一下，在上述第六至第八个实例中，NiFe薄膜必须插入在底层22与(Co90Fe10)100-xBx薄膜之间，为的是使(Co90Fe10)100-xBx薄膜23a，23c和25能具有fcc晶格结构。
可以使用NiMn薄膜、PtMn薄膜、PdMn薄膜、PdPtMn薄膜、CrMn薄膜或IrMn薄膜来代替FeMn薄膜用作反铁磁性层26a和26b。然而，不能使用NiO薄膜和α-Fe2O3薄膜，因为它们有绝缘性。
(第九个实例)
钴铁是用作自旋阀磁电阻型重放磁头(以后称之为“SVMR磁头”)的自由磁性层材料。将诸如硼、碳或氮的一种元素结合到钴铁中去，就可以抑制自由磁性层的各向异性磁致电阻，说明如下。
图15A是一透视图，它表明SVMR磁头的主要部分。
Al2O3第一非磁性绝支52形成在NiFe第一磁屏蔽层51上，而自由磁性层53形成在第一非磁性绝缘层52上。自由磁性层52具有双层结构，由NiFe层和(Co90Fe10)90B10层组成。在(Co90Fe10)90B10中的下标表示原子百分数(原子百分数或at％)。
然后，铜制成的非磁性中间层54、(Co90Fe10)90B10钉扎磁性层55和FeMn反铁磁性层56按所述顺序相继地迭放到自由磁性层53上。
从自由磁性层53到反铁磁性层56的各分层在电路上是连在一起的，并共同地成矩形放在第一非磁性绝缘层52上。一对由金或钨制成的引线(输出电极)57a和57b在反铁磁性层56的相对两端上形成。
第一非磁性绝缘层52上的反铁磁性层56、引线57a和57b等等都复盖上Al2O3制成的第二非磁性绝缘层58。NiFe制成的第二磁屏蔽层59在第二非磁性绝缘层58上形成。
自由磁性层53的厚度为7.5nm，非磁性中间层54的厚度为3nm，钉扎磁性层55的厚度为3nm，反铁磁性层56的厚度为10nm。
在上述结构的SVMR磁头中，自由磁性层53的易磁化强度M1的轴平行于磁记录介质50的反面，且与磁道芯子宽度D的方向一致，如图15B中所示。读出电流J在两个引线57a与57b之间区域通过时，自由磁性层53的磁化强度M10方向从易磁化强度M1轴倾斜-4°角。通过交换耦合力，钉扎磁性层55的磁化强度M2的方向可以与相对磁道芯子宽度D的方向形成+90°角，此交换耦合力是由钉扎磁性层55和反铁磁性层56产生的。当磁化强度M10和M2的方向是从磁道芯子宽度D的方向朝磁记录介质50倾斜时，它们与磁道芯子宽度D方向的夹角取负值，当磁化强度M10和M2的方向朝相反一边倾斜时，其夹角取正值。
自由磁性层53有电阻值，其值随读出电流J方向与磁化强度M10方向之间夹角的改变而变化。这个电阻值的变化称之为“各向异性的磁电阻效应(AMR效应)”。
当自由磁性层53磁化强度M10方向相对于钉扎磁性层55磁化强度M2方向的非平行分量增加时，此电阻值按比例增加，当其平行分量增加时，此电阻值按比例减少。这个电阻值的变化称之为“自旋阀磁电阻效应(SV效应)”。
当朝上方向的信号磁场和朝下方向的信号磁场各自被SVMR磁头从磁记录介质50上重放时，这两个重放信号相对某一值是对称的。虽然这个对称性的对称程度是随其完善程度而增加，但实际上此对称性受AMR效应而减弱。
当CoFe层用于上述双层结构的自由磁性层53中时，不仅SV效应而且SVMR磁头的AMR效应不可避免地增加了。然而，把诸如硼、碳或氮元素结合到合金CoFe中去，发现导致AMR效应减少，说明如下。
首先，NiFe层和CoFeB层组成固定的总厚度为75的双层结构，改变其厚度双以研究此变化对双层AMR比率的影响。研究的结果如图16中一连续线所示。从曲线图上可注意到，当CoFeB层的厚度增加时，AMR比率按比例减小。CoFeB是由Co的81at％，Fe的9at％和硼的10at％所组成。此双层结构以下称之为“第一磁性层”。
然后，NiFe层和CoFe层组成固定的总厚度为75的双层结构，改变其厚度比以研究此变化对双层AMR比率的影响。此研究结果如图16中一虚线所示。从曲线图上可注意到，当CoFe层的厚度增加时，AMR比率按比例增加。此双层结构以下称之为“第二磁性层”。
术语“AMR比率”指的是电阻值的比率，当外磁场按一设定值改变时，电阻值因AMR效应而改变。当AMR比率减小时，SV效应对称性的削弱程度按比例增加。
从图16注意到，第一磁性层的AMR比率小于第二磁性层的AMR比率，第一磁性层的AMR比率随CoFeB层厚度的增加而按比例减小以及当第一磁性层完全由CoFeB层构成时，其AMR比率极小，约0.2％。
其次，将图15A中所述结构的SVMR磁头做试验，研究其在外加磁场下电阻值的变化。结果如图17中所示。从图17注意到，AMR效应导至电阻值的变化是极其小的。
通过利用感应磁头，把磁测数据写入到圆盘形磁记录介质50的第一比特中，为的是产生一个朝上方向的磁场，把磁测数据写入到其第二比特中，为的是产生一个朝下方向的磁场。如此写入到磁记录介质50的磁测数据借助于图15A中所示的SVMR磁头重放出来。
在第一比特磁测数据的重放输出波形中，由电阻变化产生的第一重放输出具有如面18中一连续线所指出的沟槽形状。此电阻变化是由SVMR效应和AMR效应带来的。然后，在第二比特磁测数据的重放输出波形中，由电阻变化产生的第二重放输出具有如图18中一连续线所指出的屋脊形状。此电阻变化是由SVMR效应和AMR效应带来的。
由于AMR效应引起的重放输出中变化部分很小，第一重放输出波形和第二重放输出波形相对于设定的重放输出值基本上是对称的，且非对称性比常规的有较小的系数，为-4.6％。
构成磁头的各个磁性分层按照图15A中所示的相反顺序迭放，且钉扎磁性层的磁化强度M2的方向和自由磁性层的易磁化强度M1的轴都区别于图15B中所示的情况，参照图19A和图19B，对这样结构的SVMR磁头描述如下。
在图19A中，Al2O3制成的第一非磁性绝缘层62在NiFe制成的第一磁屏蔽层61之上形成。然后，NiO制成的反铁磁性层66、(Co90Fe10)90B10制成的钉扎磁性层65、Cu制成的非磁性中间层64和自由磁性层63在第一非磁性绝缘层62之上形成。
自由磁性层63具有双层结构，由NiFe层和(Co90Fe10)90B10层组成。
从反铁磁性层66直到自由磁性层63的各分层在电路上连在一起，且共同地成矩形放在第一非磁性绝缘层62上。一对由金制成的引线67a和67b在反铁磁性层66相对的两端形成。
在第一非磁性绝缘层62上的自由磁性层63、引线67a和67b等等都复盖上Al2O3制成的第二非磁性绝缘层68。NiFe制成的第二磁屏蔽层69在第二非磁性绝缘层68上形成。
自由磁性层63的厚度为7.5nm，非磁性中间层64的厚度为3nm，钉扎磁性层65的厚度为3nm，反铁磁性层66的厚度为10nm。
在上述结构的SVMR磁头中，自由磁性层63的易磁化强度M1的轴平行于磁道芯子宽度D的方向，如图19B中所示。读出电流J在两个引线67a与67b之间区域通过时，自由磁性层63的磁化强度M10的方向从易磁化强度M1轴倾斜-17°角。通过与反铁磁性层66产生的交换耦合力，使钉扎磁性层65的磁化强度M2方向相对于磁道芯子宽度D的方向成一+75°角。
然后，对SVMR磁头做试验，研究在外加磁场下电阻值的变化。其结果如图20中所示。从图20注意到，AMR效应导至电阻值的变化是极小的。
其次，对图19A中所述结构的SVMR磁头做试验，研究在外加磁场下其电阻的变化。结果如图20所示。从图20注意到，AMR效应导至电阻值的变化是极小的。
通过利用感应磁头，把磁测数据写入到圆盘形磁记录介质60的第一比特中，为的是产生一个朝上方向的磁场，而磁测数据写入到其第二比特中，为的是产生一个朝下方向的磁场。如此写入到磁记录介质60的磁测数据借助于图18中所示SVMR磁头重放出来。
在第一比特磁测数据的重放输出波形中，由电阻变化产生的第一重放输出具有如图21中一连续线所指出的沟槽形状。此电阻变化是由SVMR效应和AMR效应带来的。然后，在第二比特磁测数据的重放输出波形中，由电阻变化产生的第二重放输出具有如图21中一连续线所指出的屋脊形状，此电阻变化是由SVMR效应和AMR效应导致的。
由于AMR效应引起的重放输出中变化部分很小，第一重放输出波形和第二重放输出波形相对于设定的重放输出值基本上是对称的，且非对称性比常规的有较小的系数，为-4.6％。
(3)第十个实例
现在，参照图22和图23A至图23C，根据第十个实例并使用上面列举的第一至第九个实例中任一个磁电阻(MR)换能器的磁记录重放驱动器描述如下。
图22是一平面视图，它说明磁记录重放驱动器的整个结构，而图23A至23C是断面图，说明磁记录重放驱动器的局部，即其磁记录介质和磁头。
如图22中所述的磁记录重放驱动器41包括一个备有MR磁头的浮动块43、磁盘(磁记录介质)44和引导浮动块43的弹簧臂42。把第一个至第七个实例中任一个MR效应换能器接到MR磁头上。
图23A表明一个组合MR磁头。A部分是重放磁头，B部分是记录磁头。软磁性层102同时用作重放磁头的磁屏蔽和记录磁头的磁极。
在重放磁头部分，用作磁屏蔽的软磁性层101和102放在一间隙相对的两侧，而上述的MR效应换能器是夹在磁记录介质106及其相对部分的间隙中，如图23A所示。从磁记录介质106中出来的漏磁场是由MR效应换能器直接检测。
在记录磁头部分，用作磁极的软磁性层102和104放在一间隙相对的两侧，而产生通过软磁性层102和104磁通的线圈103是插入在软磁性层102与104的间隙中。此磁通引起一个漏磁场，它是从相对部分105的间隙中产生并被磁记录介质106所记录。
图23B表明一个备有磁通导引器的隙内型MR磁头。如在此图中所表明的，用作磁极的软磁性层111和114是放在一间隙的两侧，上述的MR效应换能器是夹在磁记录介质116及其相对部分115的间隙中，而产生通过软磁性层111和114的磁通的线圈113是在软磁性层111与114的间隙中。
MR效应换能器并不暴露在与磁记录介质116相对的部分115处，而是在磁头的隐蔽处，为的是避免腐蚀或避免与磁记录介质直接接触。与MR效应换能器在电路上绝缘而在磁路上相通的磁通导引器112a暴露在相对部分115处。来自磁记录介质116的漏磁场被引入到磁通导引器112a，并被MR效应换能器所检测。在MR效应换能器的另一端，有与MR效应换能器在电路上绝缘而在磁路上相通的另一个磁通导引器112b。磁通导引器112b的用途是引导磁通，此磁通已通过MR效应换能器进入到软磁性层111和114。
图23C表明一个轭状型MR磁头，如在此图中所表明的，用作磁极的软磁性层121、123a和123b是放在一间隙相对的两侧，产生通过软磁性层121和软磁性层123a与123b的磁通的线圈122是在软磁性层121与软磁性层123a和123b之间的间隙中。MR效应换能器放置在与软磁性层123a和123b分隔开的部分，在这里，电路上是互相绝缘而在磁路上是互相连通的。在线圈122中产生并通过软磁性层121和软磁性层123a与123b的磁通引起一个漏磁场，它是从相对部分124的间隙中产生并记录在磁记录介质125中。
由于使用了根据刚才所述实例的MR效应换能器，就使图22和图23A至图23C中所示的磁记录重放驱动器获得高的耐热性，消除磁致电阻特性的下降并表明其性能更可靠。
图23A至图23C一律省略说明这样的元件，诸如在其上面形成磁头的衬底和插入在软磁性层间的绝缘膜。根据此发明中本实例的MR效应换能器并不限于以上描述的磁记录重放驱动器，还可用于各种具有写入部分与读出部分的磁记录重放驱动器。
也可以把上述MR效应换能器用于诸如重放专用的这种磁记录重放驱动器中。
如前所述，自由磁性层和钉扎磁性层是隔着非磁性金属层介质迭在一起的，自由磁性层和钉扎磁性层在其一侧都有一个钴铁型合金层(含有硼或碳)，用于与非磁性金属层相接触。
钴铁型合金层由于含有硼或碳，就可以使其d间隔减小到钴铁合金的d间隔以下。
此外，钴铁型合金层，尤其是在自由磁性层一侧的钴铁型合金层有很好的结晶度且获得面心立方晶格结构，举例来说，因为此种合金层是隔着底层才与自由磁性层或隔着底层才与非磁性金属层介质而迭在一起的，
根据所做试验的结果，钴铁型金属层能有更好的阻挡铜的性质，而磁电阻换能器和磁记录重放驱动器能有增强的耐热性。

Claims (14)

1.一种磁电阻变换器，包括：
一个多层膜，它含有顺序迭加的第一软磁性层、非磁性层、第二软磁性层和反铁磁性层，该第一软磁性层含有由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的一个合金层，其中x和y表示原子百分数(at％)，y的范围是85-95at％，而x的范围是2-9at％，该合金层紧靠所述的非磁性层，该合金层具有面心立方晶格结构，其晶格常数小于CoyFe100-y合金的晶格常数；以及
一对电极，它形成在所述的多层膜上，允许读出电流通过所述的多层膜。
2.根据权利要求1的磁电阻变换器，其中所述反铁磁性层是至少选自薄膜组中的一个所制成，此薄膜组是由FeMn薄膜、NiO薄膜、α-Fe2O3薄膜、NiMn薄膜、PtMn薄膜、PdMn薄膜、PdPtMn薄膜、CrMn薄膜和InMn薄膜构成的。
3.根据权利要求1的磁电阻变换器，其中所述反铁磁性层是由NiO薄膜和α-Fe2O3薄膜构成，且直接地或通过铝膜介质层叠到厚的衬底上。
4.根据权利要求1的磁电阻变换器，其中所述第二软磁性层是包含由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的一个合金层的单层结构。
5.根据权利要求1的磁电阻变换器，其中所述第二软磁性层是多层迭放结构，此结构是由紧靠所述非磁性层的(CoyFe100-y)100-xZx合金层和至少含有Ni与Fe的合金层所构成。
6.根据权利要求1的磁电阻变换器，其中所述非磁性层是由铜膜制成。
7.根据权利要求1、4或5的磁电阻变换器，其中所述由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的合金层的厚度不小于3nm。
8.一种磁电阻变换器，包括：
一个多层膜，它至少有一个软磁性层与非磁性层交替地重迭，其中所述软磁性层至少含有由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的一个合金层，其中x和y表示原子百分数(at％)，y的范围是85-95at％，而x的范围是2-9at％，该合金层紧靠所述的非磁性层，该合金层具有面心立方晶格结构，其晶格常数小于CoyFe100-y合金的晶格常数；以及
一对电极，它形成在所述的多层膜上，允许读出电流通过所述的多层膜。
9.根据权利要求8的磁电阻变换器，它还包括反铁磁性层，此反铁磁性层形成在所述电极下面且在所述非磁性层之一的相对两端部。
10.根据权利要求9的磁电阻变换器，其中所述反铁磁性层都是至少选自薄膜组中的一个所制成，此薄膜组是由FeMn薄膜、NiMn薄膜、PtMn薄膜、PdMn薄膜、PdPtMn薄膜、CrMn薄膜和IrMn薄膜构成的。
11.根据权利要求8的磁电阻变换器，其中所述非磁性层是由铜膜制成的。
12.根据权利要求8的磁电阻变换器，其中所述由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的合金层的厚度不小于3nm。
13.一种磁记录重放驱动器备，具有：
磁记录介质；以及
磁电阻变换器，它包括：
一个多层膜，它含有第一软磁性层、非磁性层、第二软磁性层和反铁磁性层，且以那个顺序迭在一起，其中所述第一软磁性层含有由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的一个合金层，其中x和y表示原子百分数(at％)，y的范围是85-95at％，而x的范围是2-9at％，该合金层紧靠所述的非磁性层，该合金层具有面心立方晶格结构，其晶格常数小于CoyFe100-y合金的晶格常数；以及
一对电极，它形成在所述的多层膜上，允许读出电流通过所述的多层膜。
14.一种磁记录重放驱动器备，具有：
磁记录介质；以及
磁电阻变换器，它包括：
一个多层膜，它至少有一个软磁性层与一个非磁性层交替地重迭，其中所述软磁性层至少含有由(CoyFe100-y)100-xBx合金层和(CoyFe100-y)100-xCx合金层之一构成的一个合金层，其中x和y表示原子百分数(at％)，y的范围是85-95at％，而x的范围是2-9at％，该合金层紧靠所述的非磁性层，该合金层具有面心立方晶格结构，其晶格常数小于CoyFe100-y合金的晶格常数；以及
一对电极，它形成在所述的多层膜上，允许读出电流通过所述的多层膜。
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