CN1177795A - 自旋阀磁阻头、其制造方法以及磁记录/重放装置 - Google Patents

Abstract

在一种自旋阀磁阻头中,包括一个用软磁材料制成的自由磁性层,一个与自由磁性层重叠的非磁性中间层,以及一个与非磁性中间层重叠并由软磁材料制成的牵制磁性层;自由磁性层和牵制磁性层的磁化角相对于磁道软芯宽度方向被设定得使电阻－磁场曲线变为线性,从而能够改善重放输出的对称性。

Description

自旋阀磁阻头、其制造方法以及磁记录/重放装置

本发明涉及自旋阀(Spinvalve)磁阻头和它的制造方法以及一种使用自旋阀磁阻头的磁记录/重放装置。

随着用作计算机外存装置的磁盘驱动器容量的增加，需要一种高性能的磁头。作为满足这一要求的磁头，已经有一种能够得到不依赖于磁记录介质的转换速度的高输出的磁阻头。作为磁阻头，已经有一种各向异性的磁阻头(下文称为AMR头)和一种自旋阀磁阻头(下文称为SV磁阻头)。AMR头已经作为一种产品实际并入到磁记录/重放装置中，而SV磁阻头则还处在被人们怀着兴趣地看作是下一代磁头这样一个阶段。

普通的SV磁阻头具有图lA所示的结构。更具体地说，第一非磁性绝缘层102形成在第一磁性屏蔽层101上。由NiFe制成的自由磁性层103，由Cu制成的非磁性中间层104，由Nife制成的牵制磁性层105，以及由FeMn制成的反铁磁层106依次分别形成在第一非磁性绝缘层102上。由自由磁性层103至反铁磁层106的各层互相连接并在第一非磁性绝缘层102上构成一个平面矩形形状的图案。

如图1B所示，自由磁性层103的易磁化轴M₁顺着纵轴方向(图1B中的y方向)，而牵制磁性层105的磁化方向M₂则受到反铁磁层106和牵制磁性层105之间的交互耦合力作用而指向与磁道轨芯宽度方向D(图1B中的y方向)成90°角的方向。

自由磁性层103被牵制磁性层105的磁荷产生的磁场以及感测电流J产生的磁场置偏。自由磁性层103的磁化方向M_l0与磁道轨芯宽度方向D成0°角，也就是说平行于磁道轨芯宽度方向D。

一对用黄金或钨制成的引线107、108连接到反铁磁层106的磁道轨芯宽度方向D的两端。从自由磁性层103到反铁磁层106的各层和引线107、108均用一个第二非磁性绝缘层109覆盖起来。另外，一个第二磁性屏蔽层110形成在第二非磁性绝缘层109之上。形成在第一磁性屏蔽层101和第二磁性屏蔽层110之间的间隙相当于一个重放缝隙。

图1A中的x，y，z方向构成一个正交座标系。这一点同样适合于其他的附图。

由于自由磁性层103的磁化方向M₁₀随外加磁场而变化得偏离易磁化轴M₁，因此两个引线107、108之间的电阻产生与磁化方向M₁₀的变化相对应的变化。由于磁化方向的变化而引起的电阻变化叫做磁阻效应。自旋阀磁阻效应(在下文中称为“SVMR效应”)，各向异性磁阻效应(下文中称为“AMR效应”)等等都可被认为是磁阻效应。

SVMR效应是这样一种磁阻效应，其电阻的变化是由自由磁性层103和牵制磁性层105的磁化方向之间的相对角度的变化造成的。另一方面，AMR效应则是这样一种磁阻效应，其电阻的变化是由流过磁性层的感测电流J的方向和磁性层的磁化方向之间的相对角度的变化造成的。感测电流J是一个恒定电流。

换句话说，如在图1A和1B中所示，不仅由SVMR效应引起的磁阻而且由AMR效应引起的磁阻均根据自由磁性层103的磁化方向的变化而变化。

假设牵制磁性层的磁化角定为与磁道轨芯宽度方向D成90°并且自由磁性层的磁化方向与磁道轨芯宽度方向成θ_f角，则由SVMR效应引起的电阻值的改变按Sinθ_f的函数变化，而由AMR引起的电阻值的改变按Coαθ_f的函数变化。电阻值的这种变化可以在改变引线107、108之间的感测区电压的情形下通过在引线107、108之间流过感测电流J而检测出来。

根据具有上述结构的SV磁阻头，由AMR效应和SVMR效应产生的电阻p与外加磁场H之间的关系示于图2。另外，例如说由相对于磁记录介质111的表面的上下两个磁场产生的SV磁阻头的重放输出孤立波形分别示于图3。

正如图2的虚线明显表示的一样，如果(例如说)自由磁性层103的磁化方向相对于磁记录介质111的表面朝上或朝下改变，则由SVMR效应引起的电阻变化成线性连续增加或减少。而且，如果将自由磁性层103的磁化方向朝上变化的情形和自由磁性层103的磁化方向朝下变化的情形互相比较，如图3的虚线所示，则由于SVMR效应产生的重放输出呈现对称性。

根据AMR效应，即使如图2的点划线所示那样自由磁性层的磁化方向相对于磁记录介质的表面朝上或朝下变化，这样的磁化方向也可以提供相同的电阻变化和相同的重放输出，因而呈现如图3的点划线所示的那样的不对称性。

在SV磁阻头中，由于SVMR效应引起的电阻变化大，而由于AMR效应引起的电阻变化小，但总的磁阻效应则表现为电阻的变化之和。因此，如图3的实线所示，由磁头检出的重放信号因AMR效应的非线性而变得不对称。不对称的允许范围一般公认为±10％。因而，出现超出-10％到+10％范围的不对称性即使在各种参数都被优化的情况下，也会使得信号解调电路进行信号解调非常困难，这样就存在一个降低误差率的问题。

但是，如图3所示，现有技术中的SV磁阻头造成的不对称性几乎等于-14％，它大于±10％。

本发明是考虑到上述问题而提出来的，本发明的一个目的是提供一种能将重放信号的不对称性抑制在-10％到+10％的范围之内的自旋阀磁阻头，其制造方法以及一种使用自旋阀磁阻头的磁记录/重放装置。

下面，将说明本发明的工作过程。

根据本发明，电阻-磁场曲线(ρ-H曲线)可以通过调整构成自旋阀磁阻头的自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向而做成在实用范围内是线性的。换句话说，通过调整磁化方向提高自旋阀磁阻效应，或者通过降低自由磁性层中的各向异性磁阻效应而把总的ρ-H曲线作成线性。

降低各向异性磁阻效应通过将诸如硼、碳、氮之类的元素加入构成自由磁性层和牵制磁性层的CoFe和NiFe中而成为可能。

如果ρ-H曲线变为线性，则重放输出的不对称性可以进一步改善。于是，不对称性可以降低到-10％至+10％的范围之内，使解调能变得容易具有良好的精确度。

此外，自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向的调整通过在形成这些磁性层的薄膜时改变外磁场的施加方向或者通过在形成薄膜之后在加热环境中改变外磁场的磁化方向而成为可能。

本发明的其他进一步的目的和特性，在弄明白即将结合附图叙述的说明性实施例之后将变得显而易见，或者将在附权利要求书中指出，本文未曾涉及的各种优点，对于熟悉这一技术的人员来说，在把本发明应用于实际之后将会得到。

图1A是一个透视图，示出一个现有技术的自旋阀磁阻头；

图1B是一个透视图，示出图1A中磁阻头的自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向；

图2是一个特性曲线图，示出图1A中自旋阀磁阻头的ρ-H曲线；

图3是一个示意图，示出图1A中自旋阀磁阻头的重放输出波形；

图4A是一个透视图，示出根据本发明一个实施例的自旋阀磁阻头；

图4B是一个透视图，示出图4A中磁阻头的自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向；

图5是一个特性曲线图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头重放输出中出现的不对称磁化角依从关系的第一个例子；

图6是一个特性曲线图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头重放输出中出现的不对称磁化角依从关系的第二个例子；

图7是一个特性曲线图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头重放输出中出现的不对称磁化角依从关系的第三个例子；

图8是一个特性曲线图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头中AMR效应与SVMR效应之比和不对称性之间的关系；

图9是一个特性曲线图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁性头中不对称性和自由磁性层单膜的AMR效应之间的关系；

图10是一个特性曲线图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头中不对称性和SVMR效应之间的关系；

图11A是一个透视图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头的第一具体例子；

图11B是一个透视图，示出图11A中磁阻头的自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向；

图12是一个特性曲线图，示出图11A中的自旋阀磁阻头的ρ-H曲线；

图13是一个示意图，示出用图11A中的自旋阀磁阻头重放的输出波形；

图14是一个透视图，示出用于制造根据本发明实施例的自旋阀磁阻头的溅射设备的一个适当部分；

图15A至15D是截面视图，说明图11A中根据本发明实施例的自旋阀磁阻头的制造步骤；

图16A是一个透视图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头的第二具体例子；

图16B是一个透视图，示出图16A中磁阻头的自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向；

图17是一个特性曲线图，示出NiFe/CoFe双层结构中AMR效应的薄膜厚度依从关系，以及NiFe/CoFeB双层结构中AMR效应的薄膜厚度依从关系；

图18是一个特性曲线图，示出图16A中自旋阀磁阻头的ρ-H曲线；

图19是一个示意图，示出用图16A中自旋阀磁阻头重放的输出波形；

图20A是一个透视图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头的第三个具体例子；

图20B是一个透视图，示出图20A中的磁头的自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向；

图21是一个特性曲线图，示出图20A中自旋阀磁阻头的ρ-H曲线；

图22是一个示意图，示出用图20A中自旋阀磁阻头重放的输出波形；

图23A至23C是截面视图，说明图20A中根据本发明实施例的自旋磁阻头的制造步骤；

图24是一个平面视图，示出图20A中根据本发明实施例的自旋阀磁阻头中牵制磁性层的磁化方向的变例；

图25是一个断面图，示出根据本发明的一个记录/重放磁头；和

图26是一个平面图，说明根据本发明的装有重放磁头的磁盘驱动器的内部结构。

图25将参照附图叙述本发明的各种实施例。应当指出，同样或者类似的标号在所有的附图中均适用于同样或者类似的部件或元件，并将省略或简化对同样或类似部件或元件的叙述。

图4A和4B是透视图，示出根据本发明实施例的自旋阀磁阻头。

在图4A中，第一非磁性绝缘层2形成在第一磁性屏蔽层1之上。一个自由磁性层3，一个非磁性中间层4，一个牵制磁性层5以及一个反铁磁层6按顺序分别形成在第一非磁性绝缘层2上。自由磁性层3至反铁磁层6在第一非磁性绝缘层2之上构成具有平面矩形形状的图案。自由磁性层3和牵制磁性层5分别用软磁材料制成。

如图4B所示，自由磁性层3的磁化方向M₀₁指向与磁道轨芯宽度方向D(图4B中的y方向)或θ_f角度的方向。牵制磁性层5的磁化方向M₂由于反铁磁层6和牵制磁性层5之间的交互耦合力作用而指向与磁道轨芯宽度方向D成θ_ρ角度的方向。

一对用黄金或钨制成的引线7a、7b形成在紧靠反铁磁层6的磁道轨芯宽度方向D的两端处。从自由磁性层3至反铁磁层6的各层以及引线7a、7b均用一个第二非磁性绝缘层8覆盖起来。一个第二磁性屏蔽层9形成在第二非磁性缘层8上。形成在第一磁性屏蔽层1和第二磁性屏蔽层9之间的间隙充当重放缝隙。

下文将说明图3所示的不对称性是怎样根据这种SV磁阻头中的自由磁性层3的磁化角度θ_f和牵制磁性层5的磁化角度θ_ρ的变化而改变的。

首先，假设使用二次方程分析图2所示SV磁阻头的ρ-H曲线，就会给出下面的方程(1)。使用二次方程分析的理由是角度θ_f和θ_ρ局部不同。其中ρ(H)是一个表示ρ-H曲线的函数，SV磁阻头的SVMR效应和AMR效应在曲线上叠加，并且ρ(H)是在磁场为零时得到的一个函数。 $\mathrm{\ρ}\left(H\right)=\mathrm{\ρ}\left(0\right)+H{\mathrm{\ρ}}^{\′}\left(0\right)+\frac{1}{2}{H}^2{\mathrm{\ρ}}^{\′\′}\left(0\right)---\left(1\right)$

假设当磁场H稍稍变成正方向时引起的电阻改变量表示为V(+)，当磁场H稍稍变成负方向时产生的电阻改变量表示为V(-)，则这些V(+)和V(-)被分别表示为

V₍₊₎＝ρ(ΔH)-ρ(0)＝ $=\mathrm{\ΔH}{\mathrm{\ρ}}^{\′}\left(0\right)+\frac{1}{2}\mathrm{\Δ}{H}^2{\mathrm{\ρ}}^{\′\′}\left(0\right)---\left(2\right)$ V_(-)＝ρ(0)-ρ(-ΔH)＝ $=\mathrm{\ΔH}{\mathrm{\ρ}}^{\′}\left(0\right)-\frac{1}{2}\mathrm{\Δ}{H}^2{\mathrm{\ρ}}^{\′\′}\left(0\right)---\left(3\right)$ 其中用SV磁阻头重放的输出的不对称性定义为 $\mathrm{Asym}=\frac{V(+)-V(-)}{V(+)+V(-)}=\frac{{\mathrm{\ρ}}^{\′\′}\left(0\right)}{{\mathrm{\ρ}}^{\′}\left(0\right)}\frac{\mathrm{\ΔH}}{2}---\left(4\right)$

如果ρ(0)对磁场H求二次微分的结果与ρ(0)对磁场H求一次微分的结果之比乘以外加磁场ΔH，就能导出方程(4)所示的不对称性。

下一步，假定把方程(1)表示成自由磁性层3的磁化角θ_f和牵制磁性层5的磁化角θ_ρ的函数，则可导出 $\mathrm{\ρ}=\mathrm{\ρ}\left(0\right)+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{SV}}(\frac{1}{2}\cos ({\mathrm{\θ}}_p-{\mathrm{\θ}}_f)+\mathrm{amr}.\mathrm{co}{s}^2{\mathrm{\θ}}_f)---\left(5\right)$ 式中amr等于由SVMR效应引起的电阻变化和由AMR效应引起的电阻变化之比。换句话说，如果假定由SVMR效应引起的电阻变化为Δρ_sV，，则由AMR效应引起的电阻变化可表示为Δρ_A＝amrΔρ_sV。另外，ρ(0)是一个电阻函数，其中已去掉由磁阻效应引起的电阻变化。

如果通过牵制磁性层5和反铁磁层6之间的交互耦合力作用来固定牵制磁性层5的磁化角θ_ρ，则将输出ρ(0)对磁场H的一次微分为 ${{\mathrm{\ρ}}^{\′}}_{\left(0\right)}=\frac{\∂\mathrm{\ρ}}{\∂H}=\left(\frac{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}{\∂H}\right)\frac{\∂\mathrm{\ρ}}{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}---\left(6\right)$

并且给出ρ(0)对磁场H的二次微分为 ${{\mathrm{\ρ}}^{\′\′}}_{\left(0\right)}=\frac{{\∂}^2\mathrm{\ρ}}{\∂H^2}={\left(\frac{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}{\∂H}\right)}^2\frac{{\∂}^2\mathrm{\ρ}}{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f^2}+\left(\frac{{\∂}^2\sin {\mathrm{\θ}}_f}{\∂H^2}\right)\frac{\∂\mathrm{\ρ}}{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}---\left(7\right)$

此外，ρ对Sinθ_f的一次微分结果可以给出为 $\frac{\∂\mathrm{\ρ}}{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}=\frac{1}{2}{\mathrm{\Δ\ρ}}_{\mathrm{sv}}((\cos {\mathrm{\θ}}_p\tan {\mathrm{\θ}}_f-\sin {\mathrm{\θ}}_p)-4\mathrm{amr}\·\sin {\mathrm{\θ}}_f)---\left(8\right)$

且ρ对Sinθ_f的二次微分也可给出为 $\frac{{\∂}^2\mathrm{\ρ}}{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f^2}=\frac{1}{2}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sv}}(\frac{\cos {\mathrm{\θ}}_p}{{\cos }^3{\mathrm{\θ}}_f}-4\mathrm{amr})---\left(9\right)$

将方程(6)至(9)代入表示不对称性场的函数Asym的方程(4)得到 $\mathrm{Asym}=\{\frac{\frac{\cos {\mathrm{\θ}}_p}{{\cos }^3{\mathrm{\θ}}_f}-4\mathrm{amr}}{\cos {\mathrm{\θ}}_p\tan {\mathrm{\θ}}_f-\sin {\mathrm{\θ}}_p-4\mathrm{amr}\·\sin {\mathrm{\θ}}_f}\left(\frac{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}{\∂H}\right)+\frac{\left(\frac{{\∂}^2\sin {\mathrm{\θ}}_f}{{\∂H}^2}\right)}{\left(\frac{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}{\∂H}\right)}\}\frac{\mathrm{\ΔH}}{2}--\left(10\right)$

方程(10)的第一项表示SVMR效应与AMR效应之和里面的不对称性。方程(10)的第二项表示自由磁性层3中Sinθ_f的外加磁场引起的不对称性。

如果根据方程(10)计算不对称性，就能得到图5至7所示的结果。图中使用一个座标系来说明不对称性的分布。在座标系中以自由磁性层3的磁化角θ_f为横轴，以牵制磁性层5的磁化角θ_ρ作垂直轴。

图5示出当SV磁阻头的amr设定为25％时的不对称性分布。图6也示出当SV磁阻头的amr设定为15％时的不对称性分布，并且图7也示出当SV磁阻头的amr设定为5％时的不对称性分布。

在图5至7中，由虚线示出的七边形区域内部可实际用到产品上。这是因为不对称性的等值线在七边形区域之外非常浓密，以致难以确定不对称值。结果，造成信号解调困难。再者，如果自由磁性层3的磁化角θ_f超出-40°至+40°的范围，不对称性会上升。

图5至7中七边形的各顶点(θ_f，θ_ρ)的坐标值为(-10°，0°)，(-40°，60°)，(-40°，100°)，(10°，130°)，(40°，100°)，(40°，60°)，和(10°，0°)。

一般，在普通的重放磁头中，方程(10)的第二项中Sinθ_f对外加磁场H的响应满足线性要求，并且还比第一项足够小。为此，可认为主要影响不对称性的仅有第一项。于是，不对称性可表示为 $\mathrm{Asym}\≈\frac{\frac{\cos {\mathrm{\θ}}_p}{{\cos }^3{\mathrm{\θ}}_f}-4\mathrm{amr}}{\cos {\mathrm{\θ}}_p\tan {\mathrm{\θ}}_f-\sin {\mathrm{\θ}}_p-4\mathrm{amr}\·\sin {\mathrm{\θ}}_f}\left(\frac{\∂\sin {\mathrm{\θ}}_f}{\∂H}\right)\frac{\mathrm{\ΔH}}{2}--\left(11\right)$

为了将不对称降低到0％，重要的是使方程(11)中的分子〔(COSθ_ρ/COS³θ_f)-4amr〕等于零。于是，最好通过选择除90°以外的一个角度作为牵制磁性层5的磁化角θ_ρ来使方程(11)接近于零。

在图1A所示常规的SV磁阻头中，牵制磁性层5的磁化角θ_ρ选为90°，而自由磁性层3的磁化角则选为0°。

但是，正如可由图5至7所看到的，用这样的磁化角θ_f，θ_ρ，不对称性并不驻留在0％等值线上。例如，在图5中θ_ρ角等于90°和θ_f等于0°的点上不对称性变为15％左右。理由是，由于COSθ_ρ包含在方程(11)分子的第一项中，仅留下第二项中由AMR效应得出的-4amr，因而不对称性正比于-4amr。

尽管偏置位置即自由磁性层3的磁化角度化，也只是方程(11)的分母相应改变，结果分子的-4amr基本不变。于是，在牵制层5的磁化角θ_ρ等于90°的自旋阀磁阻头中，从根本上说，不对称性从不变成0％而是总为负值。这一情况示于图5至7中。如果角度θ_f，θ_ρ从磁道轨芯宽度方向D朝着磁记录介质10-侧倾斜，它们就变成负值，而如果角度θ_f，θ_ρ从磁道轨芯宽度方向D朝着另一侧倾斜，则它们变为正值。

为了将不对称性抑制在+10％以内，由AMR效应引起的不对称性可以通过倾斜牵制磁性层5的磁化角来消除。

由图5至7能够看出，如果把牵制磁性层5的磁化角θ_p与自由磁性层3的磁化角θ_f相结合，不对称性就能够降低到0。这是因为，如果将角θ_p设置为不等于90°的一个角，就一定存在这样的牵制磁性层5和自由磁性层3的磁化角θ_p，θ_f，使方程(11)分子的第一项因COSθ_p而变为正值，且被根据AMR效应得出的第二项中的-4amr所抵消，从而把方程(11)的分子变为零。

牵制磁性层5和自由磁性层3的这些磁化角θ_p，θ_f随着SV磁阻头中的amr值而定。这样一来，如果牵制磁性层5的磁化角θ_p和偏置位置即自由磁性层3的磁化角θ_f选择得与amr相适应，就有可能将不对称性降低到0％或者在小于足可允许的范围±10％以内。这里amr定义为由AMR效应和SVMR效应引起的电阻变化之比。

甚至在牵制磁性层5的磁化角等于90°的情形，不对称性也能做得足以在允许的范围之内。在这一情况下，要求减少amr。

由以上所述，我们知道，通过使用具有小amr的自旋阀磁阻头可以把不对称性做得很小。

图8是一个曲线图，示出自旋阀磁阻头中的amr和不对称性之间的关系。正像这条曲线一样，通过将amr降到小于15％，不对称性可改善到小于可允许的范围-10％。amr表示SV磁阻头中的AMR效应和SVMR效应引起的电阻变化之比。因此，可以考虑两种方法作为降低amr的手段。

第一种方法是降低自由磁性层3本身的AMR效应，而第二种方法则是增加SVMR效应。

首先，说明降低AMR效应。图9是一个曲线图，示出自由磁性层3单薄膜的不对称性和AMR效应之间的关系。在这一方法中，不对称性随着AMR效应的减低而均匀地改善。这说明不对称性是由AMR效应造成的这样一个事实。

因此，不言而喻，降低AMR效应对抑制不对称性大有作用。为了把不对称性降低到-10％以内或更少些，自由磁性层3单薄膜的AMR效应必须小于1％。在图9中，沿横轴的AMR比率表示由AMR效应引起的最大和最小电阻值。

下面，将参照图10说明增加SVMR效应的功用。

图10是一个曲线图，示出不对称性和SVMR效应之间的关系。在这一方法中，可以体会到不对称性的降低与SVMR效应的增加或反比例。这使人联想到不对称性的原因不是来自SVMR效应。也就是说，不对称性随着重放输出的增加(由SVMR效应的增加造成)而相对降低。为了把不对称性改善得降低到小于可允许的范围-10％，不用说，SVMR效应必须增加到超过4％。

图10中的SV比率表示由SVMR效应引起的最大和最小电阻值的比率。

考虑到上面的说明，下文将说明SV磁阻头的一个例子，在例子中不对称性可以通过设定自由磁性层3和牵制磁性层5的相应磁化角(不同于常规的磁化角)而得到改善。

(第一个例子)

图11A是一个透视图，示出SV磁阻头的一个适当部分。

一个用A1203制成的非磁性绝缘层12形成在用NiFe制成的第一磁性屏蔽层11之上。一个用NiFe制成的自由磁性层13，一个用Cu制成的非磁性中间层14，一个用NiFe制成的牵制磁性层15，以及一个用FeMn制成的反铁磁层16按顺序分别形成在第一非磁性绝缘层12上。在这一情形下，自由磁性层13的薄膜厚度为7.5nm，非磁性中间层14的薄膜厚度为3nm，牵制磁性层15的薄膜厚度为3nm，以及反铁磁层16的薄膜厚度为10nm。

自由磁性层13至反铁磁层16相互电连接，并在第一非磁性绝缘层12上构成具有平面矩形的图案。而且，一对用黄金或钨制成的引线17a，17b形成在反铁磁层16的两端。

第一非磁性绝缘层12之上的反铁磁层16以及引线17a，17b等等均被用A1203制成的第二非磁性绝缘层18覆盖。一个由NiFe制成的第二磁性屏蔽层19形成在第二非磁性绝缘层18上。

在这样的SV磁阻头中，如图11B所示，自由磁性层13的易磁化轴M₁基本与磁记录介质20的表面平行并具有与磁道轨芯宽度方向D一样的方向。此外，当感测电流J流过两个引线17a，17b之间的感测区时，自由磁性层13的磁化方向M₁₀从易磁化轴方向倾斜+7°。

借助牵制磁性层15和反铁磁层16之间的交互耦合力作用，牵制磁性层15的磁化方向M₂指向与磁道轨芯宽度方向D成+35°的方向。如果磁化方向从磁道轨芯宽度方向D朝磁记录介质一侧倾斜，则磁化方向相对于磁道轨芯宽度方向D的角度变为负值，而如果它们从磁道轨芯宽度方向D朝另一侧倾斜，它们就变为正值。

如果感测电流J的方向和磁化方向M₁₀之间的夹角由于AMR效应而变化，则自由磁性层13中的电阻值变化。随着因AMR效应而引起磁化方向M₁₀和磁化方向M₂的不平行分量增加，自由磁性层13和牵制磁性20的层15的电阻值增加。反之，随着磁化方向的平行分量增加，其电阻值减少。

同时，已经叙述过，如果用SV磁阻头重放以正方向由磁记录介质20输出的信号磁场和它的反方向的信号磁场，则这两个重放信号相对于某一数值形成对称。比较完美的对称当然是所希望的，但是实际上，对称性会由于自由磁性层13的AMR效应而恶化。

在图11A和11B所示的SV磁阻头中，由SVMR效应引起的电阻变化为3％，由AMR效应引起的自由磁性层13的电阻变化为1.5％。而且，表示由SVMR效应引起的电阻变化和由AMR效应引起的电阻变化之比的amr等于20％。

下面，考虑由图11A所示SV磁阻头的磁阻效应而得出的ρ-H曲线之后，得到图12所示的结果。在图12中，很明显，由于SVMR效应的非线性与AMR效应的非线性显得互相相反，因而作为这两个磁阻效应之和得出的SV磁阻头的磁阻效应的线性变得非常好。

通过使用一个电感磁头，磁数据被写入圆盘型磁记录介质20的一个磁道的第一存储单元，以生成一个朝上方向的磁场，并且磁数据还被写入一个第二存储单元以生成一个朝下方向的磁场。然后，这些磁数据被图11A所示的SV磁阻头重放。

对于存放在第一存储单元的磁数据重放输出波形，得出一个基于由SVMR效应和AMR效应两者引起的电阻变化的第一重放输出波形，如同图13中用实线示出的低谷形状。对于存放在第二存储单元的磁数据重放输出波形，得出一个基于由SVMR效应和AMR效应两者引起的电阻变化的第二重放输出波形，如同图13中用实线示出的高山形状。重放输出是电压输出形式的输出，它正比于电阻变化。

结果，正如由图12所能看到的，在第一重放输出的波形和第二重放输出的波形中，不对称性被抑制在1％以下，小于现有技术中的不对称性。这个不对称性由方程(4)导出的数值组成，并且根据图19中的实验结果，这些数值基本上与方程(10)或方程(11)导出的数值一致。

下面，再说明图11A所示的SV磁阻头的制造步骤。构成SV磁阻头的诸薄膜借助图14所示的溅射设备生长而成。

基片固定部件22(基片装载于其一个面上)被装入溅射设备的腔室21内。用于在基片固定区域的一方向上生成磁场H₁₀的磁场发生装置23放置在基片固定部件22的两侧。靶24放置在离基片固定部件22上的基片固定区一定距离的地方。腔室21中的压力在溅射时降到5×10^-5巴(4×10^-7乇)的反压力，然后将氩气引入腔室21内，再在0、3巴(2×10^-3乇)下形成薄膜。可以使用一个永久磁铁或者一个电磁铁作为磁场发生装置23。

使用溅射设备，如图15A所示，首先在由铝、钛、碳等等制成的基片SVB上形成由NiFe制成的第一磁性屏蔽层11和由A1203制成的第一非磁性绝缘层12。然后，在第一非磁性绝缘层12上形成由FiFe制成的7.5nm厚自由磁性层13和由Cu制成的3nm厚非磁性中间层14。

在这一情形，自由磁性层13和非磁性中间层14形成于磁场发生装置23产生的在室温条件下沿一个方向具有100奥斯特的磁场H₁₁中。磁场H₁₁的方向与自由磁性层13的易磁化轴一致。

在这以后，将基片固定部件22以及位于固定部件22下方的基片SUB从易磁化轴转动35°。

接着，如图15B所示，在非磁性中间层14上形成由NiFe制成的3nm厚牵制磁性层15，再在牵制磁性层15上形成由FeMn制成的10nm厚反铁磁层16。牵制磁性层15和反铁磁层16形成于磁场发生装置23生成的100奥斯特的磁场H₁₂中。然后，从溅射设备中取出基片SUB。

如图15C所示，自由磁性层13至反铁磁层16构成一个如同矩形的图案。矩形的长边指向顺着与自由磁性层13的易磁化轴一致的方向。接着，在反铁磁层16的两端形成由黄金或钨制成的一对引线17a，17b。

然后，如图15D所示，通过溅射形成第二非磁性绝缘层以将引线17a，17b，反铁磁层16等等覆盖起来。在第二非磁性层18上形成由NiFe制成的第二磁性屏蔽层19。

这样，图11A和11B所示的SV磁阻头的基本结构就被完成了。

从自由磁性层13至反铁磁层16各层可按上面的正顺序叠置或者以相反的顺序叠置。

(第二个例子)

建议使用铁钴合金(CoFe)作为SV磁阻头中自由磁性层的材料。通过将诸如硼、碳或氮之类的一种元素掺入到铁钴合金中，能够抑制自由磁性层的各向异性磁阻效应。下文将说明一个使用铁钴合金的例子。

图16A是一个透视图，示出SV磁阻头的一个适当部分。

在用NiFe制成的第一磁性屏蔽层31上形成一个用A1203制成的第一非磁性绝缘层32。在第一非磁性绝缘层32上形成一个用NiFe制成的自由磁性层33。自由磁性层具有一个由NiFe层和(CO₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀层构成的双层结构。(CO₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀中的下标表示构成比例(原子含量百分数)。

由Cu制成的非磁性中间层34，由(CO₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀制成的牵制磁性层35，以及由FeMn制成的反铁磁层36按顺序分别形成在自由磁性层33上。

在这一情形，自由磁性层33的薄膜厚度为7.5nm，非磁性中间层34的薄膜厚度为3nm，牵制磁性层35的薄膜厚度为3nm，以及反铁磁层36的薄膜厚度为10nm。

自由磁性层33至反铁磁层36互相电连接，并在第一非磁性绝缘层32上构成一个具有平面矩形形状的图案。还有，一对由黄金或钨制成的引线37a，37b形成在反铁磁层36的两端。

第一非磁性绝缘层32上的反铁磁层36以及引线37a，37b等等用A1203制成的第二非磁性绝缘层38覆盖起来。由NiFe制成的第二磁性屏蔽层39形成在第二非磁性绝缘层38上。

在这种SV磁阻头中，如图16B所示，自由磁性层33的易磁化轴M₁基本上平行于磁记录介质30的表面30，并且具有与磁道轨芯宽度方向D同样的方向。而且，通过两条引线37a，37b供给感测电流J(5mA)时，自由磁性层33的磁化方向M₁₀从易磁化轴M₁倾斜-47°。

借助牵制磁性层35与反铁磁层36之间的交互耦合力作用，牵制磁性层35的磁化方向M₂指向与轨芯宽度方向D成90°的方向。

自由磁性层33的易磁化轴和牵制磁性层35的磁化角均在第一个例子所示的薄膜形成过程期间设定好。

在图13A和13B所示的SV磁阻头中，由SVMR效应引起的电阻变化等于5％，由AMR效应引起的自由磁性层33的电阻变化等于0.9％。此外，表示SVMR效应引起的电阻变化与AMR效应引起的电阻变化之比的amr变成为7％。

同时，已经叙述过，如果用SV磁阻头重放以正方向从磁记录介质30输出的信号磁场和它的反方向的信号磁场，则这两个重放信号相对于某一数值形成对称。更完美的对称性当然是所希望的，但实际上对称性会由于AMR效应而恶化。

但是，使用CoFe层作为双层结构中的自由磁性层33，不仅增加了SV磁阻头的SVMR效应，而且也增加了AMR效应。另一方面，如果CoFe中含有硼，则发现可以像如下所说那样降低AMR效应。

首先，形成由NiFe层和CoFeB层构成并具有厚度75埃的双层结构作为第一磁性层。如果通过改变NiFe层和CoFeB层薄膜厚度的比例研究AMR比率，就会像图17中实线所指出的那样，体会到AMR比率随着CoFeB层厚度的增加而变小。至于CoFeB的成分，Co为81个原子百分数Fe为9个原子百分数，硼为10个原子百分数。

再者，形成由NiFe层和CoFe层构成并具75埃厚度的双层结构作为第二磁性层。如果通过改变NiFe层和CoFe层薄膜厚度的比例研究AMR比率，就会像图17的虚线所指出的那样，体会到AMR比率随着CoFe层厚度的增加而变大。

根据图17，发现是第一磁性层而不是第二磁性层具有较小的AMR比率。第一磁性层的AMR比率随着CoFeB层变厚而下降多得多。在第一磁性层仅由CoFeB组成的情形，AMR比率降至大约0.2％的极限。在第二磁性层仅由CoFeB层组成的情形，AMR比率虽可以做得很小，但由于它有较大的矫顽磁力而最好不用作自由磁性层。

下面，如果根据外加磁场研究图16A所示磁阻头中的电阻变化，则由AMR效应引起的电阻变化可以做得像图17所示那样极小。而且由总的磁阻效应(SVMR+AMR)所得出的ρ-H曲线的线性区域可以扩宽，从而改善了线性度。

使用一个电感磁头，将磁数据写入圆盘型磁记录介质30的一个磁道的第一存储单元以产生一个朝上方向的磁场，并且还将磁数据写入第二存储单元以产生一个朝下方向的磁场。然后，通过图16A所示的SV磁阻头重放这些磁数据。

对于存放在第一存储单元的磁数据的重放输出波形，得出一个基于由SVMR效应和AMR效应两者引起的电阻变化的第一重放输出波形，如同图19中以实线示出的低谷形状。对于存放在第二存储单元的磁数据重放输出波形，得出一个基于由SVMR效应和AMR效应两者引起的电阻变化的第二重放输出波形，如同图19中以实线示出的高山形状。

结果，由于重放输出中由AMR效应引起的变化很小，故在第一重放输出的波形和第二重放输出的波形中相对于一个作为中心的预定重放输出数值的对称性就被改善了。在第一重放输出的波形中和第二重放输出的波形中的不对称性被抑制到-4.6％，它小于现有技术中的不对称性。

(第三个例子)

将说明一种磁头结构，其中构成SV磁阻头的磁性层以和第二例中相反的顺序叠置并且牵制磁性层的磁化方向M₂和自由磁性层的易磁化轴M₁安排得与第二个例子中的不同。

在图20A中，在由NiFe制成的第一磁性屏蔽层41上形成一上用A1203制成的第一非磁性绝缘层42。

一个由FeMn制成的反铁磁层46，一个用(Co₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀制成的牵制磁性层45，一个用Cu制成的非磁性中间层44，以及一个用NiFe制成的自由磁性层43按顺序分别形成在第一非磁性绝缘层42上。

自由磁性层43具有一个由NiFe层和(Co₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀层构成的双层结构。

反磁性层46至自由磁性层43互相电连接并且在第一非磁性绝缘层42上构成具有平面矩形形状的图案。另外，一对由黄金制成的引线47a，47b形成在自由磁性层43的两端。

用一个第二非磁性绝缘层48将形成在第一非磁性绝缘层42上的自由磁性层43，引线47a，47b等等覆盖起来。一个由NiFe制成的第二磁性屏蔽层49形成在第二非磁性绝缘层48之上。

自由磁性层43的厚度为7.5nm，非磁性中间层44的厚度为3nm，牵制磁性层45的厚度为2nm，以及反铁磁层46的厚度为50nm。

在这样的SV磁阻头中，如图20B所示，自由磁性层43的易磁化轴M₁基本上与磁道轨芯宽度方向D平行。而且，在通过两个引线47a，47b之间的感测区提供感测电流J时，自由磁性层43的磁化方向从易磁化轴倾斜-17°。借助牵制磁性层45与反铁磁层46之间的交互耦合力作用，牵制磁性层45的磁化方向M₂指向与磁道轨芯宽度方向D成75°的方向。

在SV磁阻头中，由SVMR效应引起的电阻变化为5％，由AMR效应引起的自由磁性层43的电阻变化为0.9％。此外，表示SVMR效应引起的电阻变化和AMR效应引起的电阻变化的比率的amr变为7％。

下面，如果研究图21所示的SV磁阻头的ρ-H曲线，则由AMR效应引起的电阻变化可以做得极小，并且ρ-H曲线的线性区域可以扩宽，从而可以得到一个线性特性曲线。

利用电感磁头，把磁数据写入圆盘形磁记录介质40的一个磁道上的第一存储单元中以产生一个朝上方向的磁场，并且磁数据也写入第二存储单元中以产生一个朝下方向的磁场。然后，通过图20A所示的SV磁阻头重放这些磁数据。

对于存放在第一存储单元的磁数据的重放输出波形，得出一个基于由SVMR效应和AMR效应两者引起的电阻变化的第一重放输出波形，如同图22中用实线示出的低谷形状。对于存放在第二存储单元的磁数据的重放输出波形。得出一个基于由SVMR效应和AMR效应两者引起的电阻变化的第二重放输出波形，如同图22中用实线示出的高山形状。

结果，因为在重放输出中由AMR效应引起的变化不大，所以在第一重放输出的波形中和在第二重放输出的波形中相对于一个作为中心的预定重放输出数值的对称性就被改善了。第一重放输出的波形和第二重放输出的波形中的不对称性被抑制到0.7％。

下面，将在下文中说明设置自由磁性层和牵磁性层的与第一个例子不同的磁化角的方法。

借助使用具有图14所示结构的溅射设备，在一个基片SUB上形成诸薄膜。换句话说，如图23A所示，在基片SUB上形成第一磁性屏蔽层41和第一非慈生绝缘层42。然后，利用磁场发生装置23生成在一个方向上具有100奥斯特的磁场H₃。借助在磁场H₃的环境中溅射，在第一非磁性绝缘层42上按顺序形成反铁磁层46，牵制磁性层45，非磁性中间层44，以及自由磁性层43。自由磁怀层43和牵制磁性层45借助磁场H₃而具有同一方向的易磁化轴。这些易磁化轴与磁道轨芯宽度D成0°角。

这些层43至46的材料和厚度以和前面所述相同的方法选择。

接着，在基片SUB从溅射设备中取出之后，如图23B所示，自由磁性层43至反铁磁层46构成如像矩形的图案。矩形的长边指向与自由磁性层43的易磁化轴一致的方向。随后，在自由磁性层43的两端形成用黄金或钨制成的一对引线47a，47b。

随后，如图24所示，将牵制磁性层45和反铁磁层46放在2500奥斯特的磁场H₄中，同时用加热器将基片SUB加热到超过反铁磁层46的阻塞温度即230℃。这个磁场H₄由磁场发生装置52产生。磁场发生装置52被放置得产生一个与磁道轨芯宽度D成75°的磁场H₄。磁场H₄的强度设置得大于牵制磁性层45或各向异异性磁场的矫顽磁力。

在这样的加热条件下，如果把牵制磁性层45和反铁磁层46放在磁场中，则牵制磁性层的磁化角M₂借助于反铁磁层46和牵制磁性层45之间的交互耦合力作用而变到磁场H₄的方向，使它变得如图20B所示。在这以后，如图23C所示，通过溅射形成第二非磁性绝缘层48，把引线47a，47b，自由磁性层43等等覆盖起来。在第二非磁性绝缘层48上形成由NiFe构成的第二磁性屏蔽层49。

这样，图20A和20B所示的SV磁阻头的基本结构就被完成了。

在上述第一至第三个例子中，虽然使用FeMn，NiO作反铁磁层，但其他如pdptMn反铁磁材料也可以使用。虽然硼被用作加入用于反铁磁层或自由磁性层的CoFe中的材料，但诸如碳、氮之类的一种元素都可掺入CoFe中。这些元素都能抑制自由磁性层的AMR效应。

此外，如果硼、碳、氮之类的一种元素掺入到用于反铁磁层或自由磁性层的NiFe中，也能获得降低AMR效应的同样优点。

再者，作为控制自由磁性层朝着一个预定方向磁化的手段，与牵制磁性层交互耦合的磁场，感测电流磁场，牵制磁性层的静电磁场，磁性屏蔽层产生的镜像磁场等等都可以使用。当然，因为磁化角会受附近的磁体或上述以外的其他电流产生的磁场影响，故这些方法也都可以使用。

在第三个例子中，在图案形成步骤之后，在磁场中进行热处理以固定牵制磁性层的磁化角。但是，如果牵制磁性层和反铁磁层被形成，则放在磁场中的热处理可以在图案形成步骤之前进行，或者可以结合到图案形成步骤中进行。

在上面叙述的实施例中，虽然选择了将不对称降至-10％到+10％范围以内作为设计目标，但如果要求和这种方法不同的特殊不对称性的话，也可以设计出满足这种特殊不对称性的磁化角状态。

如上所述，根据本发明，由于可以通过调整构成自旋阀磁阻头的自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向而把电阻-磁场曲线(ρ-H曲线)做成在实用范围内是线性的，自旋阀磁阻效应能得到提高，或者说自由磁性层的各向异性磁阻效应能做得很小。这样如果ρ-H曲线变为直线，重放输出的对称性就能晚进一步改善，并且不对称性能降低到-10％至+10％的范围以内，从而使解调变得容易。通过将诸如硼、碳、氮一类的元素掺入构成自由磁性层和牵制磁性层的CoFe和NiFe，降低各向异性磁阻效应就变成可能了。

此外，通过在自由磁性层和牵制磁性层的形成中改变外加磁场的方向或者在形成薄膜之后改变加热环境中的外磁场磁化方向，就使得调整自由磁性层和牵制磁性层的磁化方向变为可能了。

对于接受本发明的透露的理论之后的那些熟悉这一技术的人员，各种修改都是可能的，不需要脱离本发明的范围。

下面，参照图25和图26叙述根据本发明应用自旋阀磁阻效应器件的磁盘驱动器的磁头和磁记录介质。

如图25所示，磁盘驱动器的磁头包括一个基片(或滑动块)61，一个置于基片61上的重放头62，以及一个紧靠重放头62的记录头63。重放头62包括一个第一磁性屏蔽层64，通过一个绝缘薄膜(未示出)置于第一磁性屏蔽层64上的自旋阀MR效应器件65，一个由自旋阀MR效应器件65引出的电极端子(或引线端子)66，一个用于覆盖自旋阀MR效应器件65和电极端子66的绝缘薄膜67，以及一个置于绝缘薄膜67上的第二磁性屏蔽层68。

自旋阀MR效应器件65的结构示于图4A、11A、16A和20A。

记录头63包括一个位于第二磁性屏蔽层68上的第三磁性屏蔽层69，一个装填于被第二和第三磁屏蔽层68和69包围的空间中的绝缘层70，以及一个埋藏在绝缘层70之中的线圈71。

第一，第二和第三磁性屏蔽层64、68和69分别由软磁体构成。在磁记录介质72与第一、第二和第三磁性屏蔽层64、68和69之间的空间形成一个缝隙。

如图26所示，一个磁盘驱动器80包括磁盘10，具有自旋阀MR头62和记录头63的滑动块61，以及支撑滑动块61的弹簧臂73。

Claims (22)

1.一种自旋阀磁阻头，包括：

一个用软磁材料制成的自由磁性层；

一个与所述自由磁性层重叠的非磁性中间层；以及

一个与所述非磁性中间层重叠并由软磁材料制成的牵制磁性层；

其中所述自由磁性层的磁化角和所述牵制磁性层的磁化角相对于磁道轨芯宽度方向被设定得使根据自旋阀磁阻效应(由所述自由磁性层和所述牵制磁性层之间的相对角度变化引起)与各向异性磁阻效应(由所述自由磁性层的磁化和流过所述自由磁性层的电流之间的相对角度引起)之总和而得出的电阻-磁场曲线变为线性。

2.根据权利要求1所述的自旋阀磁阻头，其中一个反铁磁层被形成得与所述牵制磁性层相接触，并且通过所述反铁磁层与所述牵制磁性层之间的交互耦合固定所述牵制磁性层的磁化方向。

3.根据权利要求1所述的自旋阀磁阻头，其中所述牵制磁性层的磁化方向从垂直方向相对于所述磁道轨芯宽度方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的自旋阀磁阻头，其中所述自由磁性层的磁化方向从所述磁道轨芯宽度方向倾斜。

5.根据权利要求3所述的自旋阀磁阻头，其中所述自由磁性层的磁化方向和所述牵制磁性层的磁化方向分别在由一个座标系中具有坐标值(-10°，0°)，(-40°，60°)，(-40°，100°)，(10°，130°)，(40°，100°)，(40°，60°)，以及(10°，0°)的顶点所围成的区域内倾斜，这里将相对于所述磁道轨芯宽度的第一个角画在横轴上，并将相对于所述磁道轨芯宽度的所述牵制磁性层磁化的第二个角画在垂直轴上。

6.根据权利要求3所述的自旋阀磁阻头，其中反铁磁层被形成得与所述牵制磁性层相接触，并且通过所述反铁磁层与所述牵制磁性层之间的交互耦合来固定所述牵制磁性层的磁化方向。

7.一种自旋阀磁阻头，包括：

一个用软磁材料制成的自由磁性层；

一个重叠在所述自由磁性层上的非磁性中间层；以及

一个重叠在所述非磁性中间层上并由软磁材料制成的牵制磁性层；

其中由各向异性磁阻效应引起的电阻变化相对于由一种磁阻效应(由所述牵制磁性层和所述自由磁性层之间的磁化角之差造成)引起的电阻变化之比小于15％。

8.根据权利要求7所述的自旋阀磁阻头，其中由所述自由磁性层的所述各向异性磁阻效应引起的电阻变化率小于1％。

9.根据权利要求8所述的自旋阀磁阻头，其中所述自由磁性层系由CoFe合金、掺入一种元素x的CoFex基合金、NiFe合金、或掺入一种元素Y的NiFeY基合金制成的单层或多层结构组成。

10.根据权利要求9所述的自旋阀磁阻头，其中所述CoFe合金的原子分部比例为Co等于85到95原子百分数，Fe等于5到15原子百分数。

11.根据权利要求9所述的自旋阀磁阻头，其中所述CoFeX合金的原子分部比例为Co等于85到95原子百分数，Fe等于5到15原子百分数。

12.根据权利要求9所述的自旋阀磁阻头，其中所述X为硼、碳或氮。

13.根据权利要求7所述的自旋阀磁阻头，其中由所述磁阻效应(由所述自由磁性层和所述牵制磁性层之间的相应磁化角的差造成)引起的电阻变化率大于6％。

14.一种磁盘驱动器，包括：

(a)一个自旋阀磁阻头，包括：

一个由软磁材料制成的自由磁性层；

一个与所述自由磁性层重叠的非磁性中间层；以及

一个与所述非磁性中间层重叠并由软磁材料制成的牵制磁性层；

其中所述自由磁性层的磁化角和所述牵制磁性层的磁化角相对于磁道轨芯宽度方向被设定得使根据自旋阀磁阻效应(由所述自由磁性层和所述牵制磁性层之间的相对角度变化引起)与各向异性磁阻效应(由所述自由磁性层磁化和流过所述自由磁性层的电流之间的相对角度变化引起)之总和而得出的电阻-磁场曲线变为线性；以及

(b)一个磁记录介质，安放在所述自旋阀磁阻头的对面。

15.一种制造自旋阀磁阻头的方法，包括的步骤为：

按前向顺序或反向顺序形成一个用软磁材料制成的自由磁性层，一个用非磁性材料制成的中间层，一个用软磁材料制成的牵制磁性层；

其中所述自由磁性层的磁化角和所述牵制磁性层的磁化角相对于磁道轨芯宽度方向被调整到这样的数值，使根据自旋阀磁阻效应(由所述自由磁性层如所述牵制磁性层之间的相对角度变化引起)与各向异性磁阻效应(由所述自由磁性层磁化和流过所述自由磁性层的电流之间的相对角度变化引起)之总和而得出的电阻-磁场曲线变为线性。

16.根据权利要求15所述的制造自旋阀磁阻头的方法，还包括形成一个与所述牵制磁性层重叠的反磁性层的步骤。

17.根据权利要求15所述的制造自旋阀磁阻头的方法，其中所述牵制磁性层的磁化方向从垂直方向相对于所述磁道轨芯宽度方向倾斜。

18.根据权利要求15所述的制造自旋阀磁阻头的方法，其中确定所述牵制磁性层的磁化角通过在形成所述牵制磁性层或所述仅铁磁层时加上一个外磁场来执行。

19.根据权利要求18所述的制造自旋阀磁阻头的方法，其中所述外磁场的强度被设置得至少大于所述牵制磁性层的矫顽磁力或各向异性磁场。

20.根据权利要求15所述的制造自旋阀磁阻头的方法，其中确定所述牵制磁性层的磁化角是通过在所述牵制磁性层或所述反铁磁层形成之后将一个磁场加到所述牵制磁性层或所述反铁磁层上同时以一个第一温度加热来执行的。

21.根据权利要求20所述的制造自旋阀磁阻头的方法，其中所述第一温度至少是所述反铁磁层的阻塞温度。

22.根据权利要求20所述的制造自旋阀磁阻头的方法，其中所述外磁场的强度被设定得至少大于所述牵制磁性层的矫顽磁力或各向异性磁场。

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