CN117998968A - 包括双fgl和双spl以减小写入位置处的垂直场的自旋电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开整体涉及包括磁记录头的磁记录设备。该磁记录头包括主极、热晶种层以及设置在该主极和该热晶种层之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括两个场生成层(FGL)、两个自旋极化层(SPL)和两个自旋抑制层。该自旋电子设备的该第二SPL驱动该第二FGL。该自旋电子设备还包括被设置成与该自旋抑制层中的至少一者接触的一个或多个任选薄负β材料层，诸如包括FeCr的层。当施加电流时，该自旋抑制层和任选负β材料层消除或减小该FGL与该SPL之间的任何自旋转矩。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月1日提交的美国临时专利申请序列号63/421,487的权益，该美国临时专利申请以引用方式并入本文。
背景技术
技术领域
本公开的实施方案整体涉及包括自旋电子设备的磁记录头，诸如数据存储设备(例如磁介质驱动器)的写入头。
相关领域的描述
在过去几年中，已研究各种磁记录方法以便改善磁介质设备(诸如硬盘驱动器(HDD))的面密度。HDD中的磁记录头或写入头可对记录设备的总体性能和可靠性具有显著影响。磁记录头可被设计成实现特定的优点，诸如改善的性能，但因此可能对其他特性具有负面影响，诸如降低的可靠性。
例如，微波辅助磁记录(MAMR)是一种类型的用于改善磁记录介质(诸如HDD)的记录密度的能量辅助记录技术。在MAMR中，自旋转矩振荡器(STO)设备或自旋电子设备位于写入元件旁边或附近，使得在操作中STO增强写极的写入场。此外，STO产生高频AC场(诸如在微波频带中)，该高频AC场减小了用于存储数据的磁记录介质的有效矫顽力并且允许在从写极发出的较低磁写场处进行磁记录介质的写入。因此，可通过MAMR技术实现磁记录介质的更高记录密度。
然而，为了增强在此类STO或自旋电子设备中产生的AC场，需要增加STO设备内的各种层诸如场生成层(FGL)的厚度。增加FGL的厚度也会在写入时增加垂直AC成分(Hpac)，这对总体记录设备造成不良影响并且致使将生成不需要的串扰或自旋转矩。
因此，在本领域中需要一种改善的STO或自旋电子设备，其被配置为增强所产生的AC场而不增加垂直AC分量。
发明内容
本公开整体涉及包括磁记录头的磁记录设备。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括两个场生成层(FGL)、两个自旋极化层(SPL)和两个自旋抑制层。该自旋电子设备的该第二SPL驱动该第二FGL。该自旋电子设备还包括被设置成与该自旋抑制层中的至少一者接触的一个或多个任选薄负β材料层，诸如包括FeCr的层。当施加电流时，该自旋抑制层和任选负β材料层消除或减小该FGL与该SPL之间的任何自旋转矩。
在一个实施方案中，磁记录设备包括磁记录头。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括第一自旋抑制层、第一自旋极化层、第一场生成层、第一负β材料层、第二自旋抑制层、第二自旋极化层和第二场生成层，其中该第二场生成层设置在该主极上方，该第二自旋极化层设置在该第二场生成层上方，该第二自旋抑制层设置在该第二自旋极化层上，该第一负β材料层被设置成与该第二自旋抑制层接触，该第一场生成层设置在该第一负β材料层上方，该第一自旋极化层设置在该第一场生成层上方，并且该第一自旋抑制层设置在该第一自旋极化层上方。
在另一个实施方案中，磁记录设备包括磁记录头。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括：第一自旋抑制层，该第一自旋抑制层设置在该主极上；第一自旋极化层，该第一自旋极化层设置在该第一自旋抑制层上；第一场生成层，该第一场生成层设置在该第一自旋极化层上；第二自旋抑制层，该第二自旋抑制层设置在该第一场生成层上；第二自旋极化层，该第二自旋极化层设置在该第二自旋抑制层上；和第二场生成层，该第二场生成层设置在该第二自旋极化层和该屏蔽件之间。
在又一个实施方案中，磁记录设备包括磁记录头。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括：第一自旋抑制层；第一自旋极化层，该第一自旋极化层设置在该第一自旋抑制层上；第一场生成层，该第一场生成层在该第一自旋极化层上方；第二自旋抑制层，该第二自旋抑制层设置在该第一场生成层上方；第二自旋极化层；第二场生成层；和一个或多个负β材料层，该一个或多个负β材料层包括设置在该主极和该第二场生成层之间的FeCr。该磁记录设备还包括用于使电流从该主极通过该自旋电子设备流动到该屏蔽件的装置。
附图说明
因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。
图1示出了体现本公开的磁盘驱动器。
图2为根据一个实施方案的通过面向磁介质的读/写头的中心的分段横截面侧视图。
图3A至图3D示出了根据各种实施方案的反向自旋电子设备。
图4A至图4E示出了根据各种实施方案的正向自旋电子设备。
图5示出了根据各种实施方案的示出在包括至少一个自旋抑制层的自旋电子设备中生成的自旋转矩的影响的曲线图。
为了有助于理解，在可能的情况下，使用相同的参考标号来表示附图中共有的相同元件。可以设想，在一个实施方案中公开的元件可有利地用于其他实施方案而无需具体叙述。
具体实施方式
在下文中，参考本公开的实施方案。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施方案。相反，思考以下特征和元件的任何组合(无论是否与不同实施方案相关)以实现和实践本公开。此外，尽管本公开的实施方案可以实现优于其他可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方案来实现特定优点不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施方案和优点仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。同样地，对“本公开”的引用不应当被解释为本文公开的任何发明主题的概括，并且不应当被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。
本公开整体涉及包括磁记录头的磁记录设备。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括两个场生成层(FGL)、两个自旋极化层(SPL)和两个自旋抑制层。该自旋电子设备的该第二SPL驱动该第二FGL。该自旋电子设备还包括被设置成与该自旋抑制层中的至少一者接触的一个或多个任选薄负β材料层，诸如包括FeCr的层。当施加电流时，该自旋抑制层和任选负β材料层消除或减小该FGL与该SPL之间的任何自旋转矩。
图1是根据一个具体实施的磁记录设备100的示意图。磁记录设备100包括磁记录头(诸如写入头)。磁记录设备100是磁介质驱动器，诸如硬盘驱动器(HDD)。此类磁介质驱动器可为单个驱动器/设备或包括多个驱动器/设备。为了便于说明，在图1所示的具体实施中，将单个磁盘驱动器示为磁记录设备100。磁体记录设备100(例如，磁盘驱动器)包括至少一个可旋转磁盘112，该至少一个可旋转磁盘支撑在主轴114上并且由驱动马达118旋转。每个可旋转磁盘112上的磁记录呈数据磁道的任何合适图案的形式，诸如可旋转磁盘112上的同心数据磁道的环形图案。
至少一个滑块113定位在可旋转磁盘112附近。每个滑块113支撑头组件121。头组件121包括一个或多个磁记录头(诸如读/写头)，诸如包括自旋电子设备的写入头。当可旋转磁盘112旋转时，滑块113在磁盘表面122上方径向地移入和移出，使得头组件121可访问可旋转磁盘112的写入期望数据的不同磁道。每个滑块113通过悬架115附接到致动器臂119。悬架115提供轻微的弹簧力，该弹簧力朝向磁盘表面122偏置滑块113。每个致动器臂119附接到致动器127。如图1所示的致动器127可以是音圈马达(VCM)。VCM包括能够在固定磁场内移动的线圈，线圈移动的方向和速度通过由控制单元129供应的马达电流信号来控制。
头组件121(诸如头组件121的写入头)包括面向介质的表面(MFS)，诸如面向磁盘表面122的空气轴承表面(ABS)。在磁记录设备100的操作期间，可旋转磁盘112的旋转在滑块113与磁盘表面122之间产生空气或气体轴承，该空气或气体轴承在滑块113上施加向上的力或升力。因此，在操作期间，空气或气体轴承抗衡悬架115的轻微弹簧力，并且将滑块113撑离且稍微高于磁盘表面122较小基本上恒定的间距。
磁记录设备100的各种部件在操作中通过由控制单元129产生的控制信号诸如访问控制信号和内部时钟信号来控制。控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。控制单元129生成用于控制各种系统操作的控制信号，诸如线123上的驱动马达控制信号以及线128上的头位置和寻道控制信号。线128上的控制信号提供期望的电流分布以最佳地将滑块113移动和定位到可旋转磁盘112上的期望数据磁道。写入信号和读取信号通过记录通道125传送到头组件121和从头组件传送。在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，磁记录设备100还可包括多个介质或盘、多个致动器和/或多个滑块。
图2是根据一个具体实施的面向图1所示的可旋转磁盘112或其他磁存储介质的头组件200的剖面侧视图的示意图。头组件200可对应于图1中所述的头组件121。头组件200包括面向介质的表面(MFS)212，诸如面向可旋转磁盘112的空气轴承表面(ABS)。如图2所示，可旋转磁盘112沿箭头232所指示的方向相对地移动，并且头组件200沿箭头233所指示的方向相对地移动。
在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，头组件200包括磁读取头211。磁读取头211可包括设置在屏蔽件S1与S2之间的感测元件204。感测元件204为磁阻(MR)感测元件，诸如运用穿隧磁阻(TMR)效应、磁阻(GMR)效应、异常磁阻(EMR)效应或自旋转矩振荡器(STO)效应的元件。可旋转磁盘112中的磁化区域的磁场(诸如垂直记录的位或纵向记录的位)可由感测元件204检测为记录的位。
头组件200包括写入头210。在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，写入头210包括主极220、前屏蔽件206、后屏蔽件(TS)240，以及设置在主极220和TS240之间的自旋电子设备230。主极220用作第一电极。主极220、自旋电子设备230、前屏蔽件206和后屏蔽件(TS)240中的每一者在MFS处具有前部部分。
主极220包括磁性材料，诸如CoFe、CoFeNi或FeNi、其他合适的磁性材料。在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，主极220包括呈随机纹理的磁性材料的小晶粒，诸如以随机纹理形成的体心立方(BCC)材料。例如，通过电沉积来形成主极220的随机纹理。写入头210包括围绕主极220的线圈218，该线圈激励主极220以产生写入磁场以便影响可旋转磁盘112的磁记录介质。线圈218可为螺旋结构或者一组或多组扁平结构。
在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，主极220包括尾端锥体242和前端锥体244。尾端锥体242从MFS212中凹进的位置延伸到MFS 212。前端锥体244从MFS212中凹进的位置延伸到MFS212。尾端锥体242和前端锥体244可具有相对于主极220的纵向轴线260的相同或不同锥度。在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，主极220不包括尾端锥体242和前端锥体244。在此类实施方案中，主极220包括尾端侧面和前端侧面，其中尾端侧面和前端侧面基本上平行。
TS240包括磁性材料，诸如FeNi或其他合适的磁性材料，用作第二电极和主极220的返回极。前屏蔽件206可提供电磁屏蔽，并且与主极220分开前间隙254。
在一些实施方案中，自旋电子设备230被定位成靠近主极220并且减小磁记录介质的矫顽力，使得可使用更小的写入场来记录数据。在此类实施方案中，从电流源270向自旋电子设备230施加电子电流以产生微波场。电子电流可包括直流(DC)波形、脉冲DC波形和/或转向正电压和负电压的脉冲电流波形或其他合适的波形。在其他实施方案中，将电子电流从电流源270施加到自旋电子设备230以向介质产生高频交流电(AC)场。
在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，自旋电子设备230电耦接到主极220和TS240。主极220和TS240在区域中由绝缘层272分开。电流源270可通过主极220和TS240向自旋电子设备230提供电子电流。对于直流或脉冲电流而言，电流源270可使电子电流从主极220穿过自旋电子设备230流动到TS240，或者可使电子电流从TS240穿过自旋电子设备230流动到主极220，具体取决于自旋电子设备230的取向。在可与其他实施方案组合的一个实施方案中，自旋电子设备230耦接到提供除来自主极220和/或TS240之外的电流的电引线。
图3A至图3D示出了根据各种实施方案的反向自旋电子设备300、325、350、375。每个自旋电子设备300、325、350和375可独立地是图2的自旋电子设备230，并且每个自旋电子设备300、325、350和375被设置在主极(诸如图2的主极220)与屏蔽件(诸如图2的后屏蔽件240、图2的前屏蔽件206或侧屏蔽件(未示出))之间的间隙中。每个自旋电子设备300、325、350、375可分别是图1的磁盘驱动器100的一部分，或者是图2的读/写头200的一部分。每个自旋电子设备300、325、350、375在本文中可被称为自旋转矩振荡器(STO)或STO堆叠。
图3A的自旋电子设备300包括邻近屏蔽件(未示出)设置的热屏蔽件(HS)或HS凹口302、第一自旋抑制层(SK1)304、第一自旋极化层(SPL1)306、第一间隔层308、第一场生成层(FGL1)310、第一负β材料(NBM)层318、第二SK层(SK2)316、第二SPL(SPL2)314、第二间隔层312、第二FGL(FGL2)320、第三间隔层322和主极(MP)或MP凹口324。第三间隔层322设置在MP或MP凹口324上，FGL2 320设置在第三间隔层322上，第二间隔层312设置在FGL2 320上，SPL2 314设置在第二间隔层312上，SK2 316设置在SPL2 314上，第一NBM层318设置在SK2316上，FGL1 310设置在第一NBM层318上，第一间隔层308设置在FGL1 310上，SPL1 306设置在第一间隔层308上，SK1 304设置在SPL1306上，并且SK1 304设置在HS或HS凹口302上。HS或HS凹口302可设置在后屏蔽件、前屏蔽件或侧屏蔽件上。SPL1 306驱动FGL1 310，并且SK1304将SPL1 306与HS或HS凹口302隔离。FGL2 320由MP或MP凹口324和SPL2 314驱动。SK2316隔离SPL2 314和FGL1 310。
图3B的自旋电子设备325与图3A的自旋电子设备300相同；然而，自旋电子设备325还包括设置在SPL2 314和SK2 316之间的第二NBM层326，使得SK2 316夹在第一NBM层318和第二NBM层326之间。
图3C的自旋电子设备350与图3B的自旋电子设备325相同；然而，自旋电子设备325还包括设置在HS或HS凹口302与SK1 304之间的第三NBM层328。
图3D的自旋电子设备375与图3C的自旋电子设备350相同；然而，自旋电子设备375还包括设置在SPL1 306和SK1 304之间的第四NBM层330，使得SK1 304夹在第三NBM层328和第四NBM层330之间。
在每个自旋电子设备300、325、350、375中，HS或HS凹口302可包括具有高磁矩(Bs)的材料。SPL1 306和SPL2 316可各自单独地包括具有介于约0.5T至约1.6T之间的Bs的材料(例如，NiFe)的单层或多层组合。第一间隔层308、第二间隔层312和第三间隔层322可各自单独地包括在y方向上具有约2nm至约8nm的厚度的长自旋-扩散长度材料，诸如Cu、Ag、或Cu与Ag合金、或它们的组合。在一些实施方案中，第三间隔层308为包括非磁性材料(诸如Ni、Cr、Ta、Ru、NiTa、NiCr等)的晶种层。FGL1 310和FGL2 320可各自单独地包括具有介于约2T至约2.5T之间的Bs和约0.5T至约1.5T的各向异性磁场(Hk)的材料的单层或多层组合，诸如CoFe的多层结构。当施加电流时，电流可在-y方向上从HS或HS凹口302通过STO 300、325、350或375流动到MP或MP凹口324，如标记为e-流的箭头所示。
SK1 304和SK2 316可各自单独地包括具有高电阻率(例如，大于约100nano-Ohm.m)的非磁性材料，诸如Cr、Ta、NiCr、NiTa或它们的组合。第一NBM层318包括FeCr并且具有约1nm的厚度。第一NBM层318设置在FGL2 320和SK2 316之间以消除在施加电流时可能生成的在FGL1 310和FGL2 320之间的任何转矩。
SK1 304和SK2 316可各自单独地在y方向上具有约2nm至约5nm的厚度。在每个自旋电子设备300、325、350、375中，SK2 316设置在FGL1310和SPL2 314之间以消除当施加电流时可能生成的在FGL1 310和SPL2314之间的任何自旋转矩，并且SK1 304设置在SPL1 306和HS或HS凹口302之间以消除当施加电流时可能生成的在SPL1 306和HS或HS凹口302之间的任何自旋转矩。
第一NBM层318、第二NBM层326、第三NBM层328和第四NBM层330各自单独地包括FeCr并且在y方向上具有约1nm的厚度。第一NBM层318、第二NBM层326、第三NBM层328和第四NBM层330在各层之间的界面处提供负极化(-P)。例如，MP或MP凹口324与第三间隔层322之间的界面处的极化为正(+P2)，并且第三间隔层322与FGL2 320之间的极化为正(+P1)。类似地，FGL2 320与第二间隔层312之间、第二间隔层312与SPL2 314之间、第一间隔层308与FGL1 310之间以及第一间隔层308与SPL1 306之间的极化都为正。
然而，在STO 300、325、350和375中，第一NBM层318和SK2层316之间的界面为负。在包括第二NBM层326的STO 325、350和375中，在第二NBM层326和SPL2 314之间的界面处的极化为负。在STO 350和375中，在HS或HS凹口302与第三NBM层326之间的界面处的极化为负。在STO 375中，在SPL1 306和第四NBM层330之间的界面处的极化为负。即使在操作期间发生串扰，由各种NBM层318、326、328、330引入的负极化也增强了自旋电子设备300、325、350和375的性能。因此，NBM层318、326、328和/或330进一步消除或减小当施加电流时可能生成的在FGL2 320与SPL2 314之间的任何自旋转矩，并且进一步消除或减小当施加电流时可能生成的SPL1 306与HS或HS凹口302之间的任何自旋转矩。
图4A至图4E示出了根据各种实施方案的正向STO堆叠400、425、450、475、485。每个自旋电子设备400、425、450、475和485可独立地是图2的自旋电子设备230，并且每个自旋电子设备400、425、450、475和485被设置在主极(诸如图2的主极220)与屏蔽件(诸如图2的后屏蔽件240、图2的前屏蔽件206或侧屏蔽件(未示出))之间的间隙中。每个自旋电子设备400、425、450、475、485可分别是图1的磁盘驱动器100的一部分，或者是图2的读/写头200的一部分。每个自旋电子设备400、425、450、475、485在本文中可被称为STO或STO堆叠。
图4A的自旋电子设备400包括设置在MP 324上的SK1 304、设置在SK1 304上的SPL1 306、设置在SPL1 306上的第一间隔层308、设置在第一间隔层308上的FGL1 310、设置在FGL1 310上的SK2 316、设置在SK2316上的SPL2 314、设置在SPL2 314上的第二间隔层312、设置在第二间隔层312上的FGL2 320、设置在FGL2 320上的第三间隔层322以及设置在第三间隔层322上的HS 302。HS或HS凹口302可设置在后屏蔽件、前屏蔽件或侧屏蔽件上。SPL2 314和HS或HS凹口302驱动FGL2 320，而SPL1306驱动FGL1 310。
图4B的自旋电子设备425与图4A的自旋电子设备400相同；然而，自旋电子设备425还包括设置在SK1 304和MP 324之间的第一NBM层418。
图4C的自旋电子设备450与图4B的自旋电子设备425相同；然而，自旋电子设备450还包括设置在SK1 304和SPL1 306之间的第二NBM层426，使得SK1 304夹在第一NBM层418和第二NBM层426之间。
图4D的自旋电子设备475与图4C的自旋电子设备450相同；然而，自旋电子设备475还包括设置在FGL1 310和SK2 316之间的第三NBM层428。
图4E的自旋电子设备485与图4D的自旋电子设备475相同；然而，自旋电子设备485还包括设置在SK2 316和SPL2 314之间的第四NBM层430，使得SK2 316夹在第三NBM层428和第四NBM层430之间。
当施加电流时，电流可在y方向上从MP 324通过STO 400、425、450、475或485流动到HS 302，如标记为e-流的箭头所示。在每个自旋电子设备400、425、450、475、485中，SK1304设置在SPL1 306和主极324之间以消除当施加电流时可能生成的在SPL1 306和主极324之间的任何自旋转矩，并且SK2 316设置在SPL2 314和FGL1 310之间以消除当施加电流时可能生成的在SPL2 314和FGL1 310之间的任何自旋转矩。
第一NBM层418、第二NBM层426、第三NBM层428和第四NBM层430各自单独地包括FeCr并且在y方向上具有约1nm的厚度。第一NBM层418、第二NBM层426、第三NBM层428和第四NBM层430在各层之间的界面处提供负极化(-P)。例如，在SPL1 306和第一间隔层308之间的界面处的极化为正(+P1)，并且在第一间隔层308和FGL1 310之间的界面处的极化为正(+P2)。类似地，在SPL2 314与第二间隔层312之间、第二间隔层312与FGL2 320之间、FGL2 320与第三间隔层322之间以及第三间隔层322与HS 302之间的界面处的极化都为正。
然而，在STO 425、450、475和485中，第一NBM层418和SK1层304之间的界面为负。在包括第二NBM层426的STO 450、475和485中，在第二NBM层426和SK1层304之间的界面处的极化为负。在STO 475和485中，在第三NBM层428与SK2 316之间的界面处的极化为负。在STO485中，在第四NBM层430和SK2 316之间的界面处的极化为负。即使在操作期间发生串扰，由各种NBM层418、426、428、430引入的负极化也增强了自旋电子设备425、450、475和485的性能。因此，NBM层418、426、428和/或430进一步消除或减小当施加电流时可能生成的在SPL1306与主极324之间的任何自旋转矩，并且处于SPL2 314和FGL2 320之间以消除或减小当施加电流时可能生成的在SPL2 314与FGL2 320之间的任何自旋转矩。
图5示出了根据各种实施方案的示出在包括至少一个自旋抑制层的自旋电子设备中生成的自旋转矩的影响的曲线图500、510、520、530、540、550、560、570。每个曲线图500至570可应用于图3A至图3D的自旋电子设备300、325、350、375中的任一者，或应用于图4A至图4E的自旋电子设备400、425、450、475、485中的任一者。
曲线图500和510示出了FGL1 310的频率相对所施加的电流，曲线图520和530示出了SPL1 306的频率相对所施加的电流，曲线图540和550示出了FGL2 320的频率相对所施加的电流，并且曲线图560和570示出了SPL2 314的频率相对所施加的电流。
在每个曲线图500、510、520、530、540、550、560、570中，线580表示零自旋转矩，线582表示当施加电流时生成的20％自旋转矩，并且线584示出了当施加电流时生成的40％自旋转矩。如由线580、582和584在每个曲线图中所示，相对于FGL1 310、SPL1 304、FGL2 320或SPL2 314的进动的偏置，任何生成的自旋转矩对于频率具有很少影响或没有影响。这样，在FGL2 320和SPL2 314之间至少包括第二自旋抑制层316有效地消除了在自旋电子设备的操作期间生成的任何转矩或串扰的影响。
因此，通过在包括双FGL和双SPL的自旋电子设备中包括两个自旋抑制层，以及包括一个或多个负β材料层，当施加电流时在各种FGL和SPL之间生成的任何自旋转矩可被减小或消除。此外，通过包括一个或多个负β材料层，改善了包括自旋电子设备的磁记录头或磁记录设备的总体性能，即使在操作期间发生串扰。
在一个实施方案中，磁记录设备包括磁记录头。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括第一自旋抑制层、第一自旋极化层、第一场生成层、第一负β材料层、第二自旋抑制层、第二自旋极化层和第二场生成层，其中该第二场生成层设置在该主极上方，该第二自旋极化层设置在该第二场生成层上方，该第二自旋抑制层设置在该第二自旋极化层上，该第一负β材料层被设置成与该第二自旋抑制层接触，该第一场生成层设置在该第一负β材料层上方，该第一自旋极化层设置在该第一场生成层上方，并且该第一自旋抑制层设置在该第一自旋极化层上方。
该自旋电子设备还包括第二负β材料层，该第二负β材料层设置在该第二自旋极化层和该第二自旋抑制层之间并与其接触。该自旋电子设备还包括第三负β材料层，该第三负β材料层被设置成与该第一自旋抑制层接触。该自旋电子设备还包括第四负β材料层，该第四负β材料层设置在该第一自旋抑制层和该第一自旋极化层之间。该第一负β材料层、第二负β材料层、第三负β材料层和第四负β材料层各自单独地包括FeCr并且具有约1nm的厚度。该自旋电子设备还包括：第一间隔层，该第一间隔层设置在该第一自旋极化层和该第一场生成层之间并与其接触；第二间隔层，该第二间隔层设置在该第二场生成层和该第二自旋极化层之间并与其接触；和第三间隔层，该第三间隔层设置在该第二场生成层和该主极之间。该第一自旋抑制层和第二自旋抑制层各自包括具有大于约100nano-Ohm.m的电阻率的非磁性材料。磁记录设备包括该磁记录头，该磁记录设备被配置为使电流从该屏蔽件通过该自旋电子设备流动到该主极。
在另一个实施方案中，磁记录设备包括磁记录头。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括：第一自旋抑制层，该第一自旋抑制层设置在该主极上；第一自旋极化层，该第一自旋极化层设置在该第一自旋抑制层上；第一场生成层，该第一场生成层设置在该第一自旋极化层上；第二自旋抑制层，该第二自旋抑制层设置在该第一场生成层上；第二自旋极化层，该第二自旋极化层设置在该第二自旋抑制层上；和第二场生成层，该第二场生成层设置在该第二自旋极化层和该屏蔽件之间。
该自旋电子设备还包括第一负β材料层，该第一负β材料层设置在该主极和该第一自旋抑制层之间。该自旋电子设备还包括第二负β材料层，该第二负β材料层设置在该第一自旋抑制层和该第一自旋极化层之间。该自旋电子设备还包括：第三负β材料层，该第三负β材料层设置在该第一场生成层和该第二自旋抑制层之间；和第四负β材料层，该第四负β材料层设置在该第二自旋极化层和该第二自旋抑制层之间，其中该第一负β材料层、第二负β材料层、第三负β材料层和第四负β材料层各自单独地具有约1nm的厚度。该第一负β材料层、第二负β材料层、第三负β材料层和第四负β材料层各自单独地包括FeCr，并且其中该第一自旋抑制层和第二自旋抑制层各自单独地包括具有大于约100nano-Ohm.m的电阻率的非磁性材料。该自旋电子设备还包括：第一间隔层，该第一间隔层设置在该第一场生成层和该第一自旋极化层之间；第二间隔层，该第二间隔层设置在该第二场生成层和该第二自旋极化层之间；和第三间隔层，该第三间隔层设置在该第二场生成层和该屏蔽件之间。该第三间隔层被设置成与热晶种层或热晶种凹口接触，其中该热晶种层设置在该屏蔽件上，并且其中该热晶种凹口设置在该热晶种层上。磁记录设备包括该磁记录头，该磁记录设备被配置为使电流从该主极通过该自旋电子设备流动到该屏蔽件。
在又一个实施方案中，磁记录设备包括磁记录头。该磁记录头包括主极、屏蔽件以及设置在该主极和该屏蔽件之间的自旋电子设备。该自旋电子设备包括：第一自旋抑制层；第一自旋极化层，该第一自旋极化层设置在该第一自旋抑制层上；第一场生成层，该第一场生成层在该第一自旋极化层上方；第二自旋抑制层，该第二自旋抑制层设置在该第一场生成层上方；第二自旋极化层；第二场生成层；和一个或多个负β材料层，该一个或多个负β材料层包括设置在该主极和该第二场生成层之间的FeCr。该磁记录设备还包括用于使电流从该主极通过该自旋电子设备流动到该屏蔽件的装置。
该一个或多个负β材料层被设置成与该第一自旋抑制层或该第二自旋抑制层接触。该自旋电子设备还包括：第一间隔层，该第一间隔层设置在该第一自旋极化层和该第一场生成层之间；第二间隔层，该第二间隔层设置在该第二自旋极化层和该第二场生成层之间；和第三间隔层，该第三间隔层设置在该第二场生成层和该屏蔽件之间，该第三间隔层包括晶种材料。该一个或多个负β材料层各自具有约1nm的厚度，并且其中该第一自旋抑制层和该第二自旋抑制层各自单独地包括具有大于约100nano-Ohm.m的电阻率的非磁性材料。该第一自旋抑制层设置在该主极上，该第二自旋极化层设置在该第二自旋抑制层上，并且该第二场生成层设置在该第二自旋极化层和该屏蔽件之间。
虽然前述内容针对本公开的实施方案，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设想本公开的其他和另外的实施方案，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。
Claims (21)
1.一种磁记录头，包括：
屏蔽件；
主极；和
自旋电子设备，所述自旋电子设备设置在所述屏蔽件和所述主极之间，所述自旋电子设备包括：
第一自旋抑制层；
第一自旋极化层；
第一场生成层；
第一负β材料层；
第二自旋抑制层；
第二自旋极化层；和
第二场生成层，
其中所述第二场生成层设置在所述主极上方，所述第二自旋极化层设置在所述第二场生成层上方，所述第二自旋抑制层设置在所述第二自旋极化层上，所述第一负β材料层被设置成与所述第二自旋抑制层接触，所述第一场生成层设置在所述第一负β材料层上方，所述第一自旋极化层设置在所述第一场生成层上方，并且所述第一自旋抑制层设置在所述第一自旋极化层上方。
2.根据权利要求1所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括第二负β材料层，所述第二负β材料层设置在所述第二自旋极化层和所述第二自旋抑制层之间并与其接触。
3.根据权利要求2所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括第三负β材料层，所述第三负β材料层被设置成与所述第一自旋抑制层接触。
4.根据权利要求3所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括第四负β材料层，所述第四负β材料层设置在所述第一自旋抑制层和所述第一自旋极化层之间。
5.根据权利要求4所述的磁记录头，其中所述第一负β材料层、第二负β材料层、第三负β材料层和第四负β材料层各自单独地包括FeCr并且具有约1nm的厚度。
6.根据权利要求1所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括：
第一间隔层，所述第一间隔层设置在所述第一自旋极化层和所述第一场生成层之间并与其接触；
第二间隔层，所述第二间隔层设置在所述第二场生成层和所述第二自旋极化层之间并与其接触；和
第三间隔层，所述第三间隔层设置在所述第二场生成层和所述主极之间。
7.根据权利要求1所述的磁记录头，其中所述第一自旋抑制层和第二自旋抑制层各自包括具有大于约100nano-Ohm.m的电阻率的非磁性材料。
8.一种包括根据权利要求1所述的磁记录头的磁记录设备，所述磁记录设备被配置为使电流从所述屏蔽件通过所述自旋电子设备流动到所述主极。
9.一种磁记录头，包括：
屏蔽件；
主极；和
自旋电子设备，所述自旋电子设备设置在所述屏蔽件和所述主极之间，所述自旋电子设备包括：
第一自旋抑制层，所述第一自旋抑制层设置在所述主极上；
第一自旋极化层，所述第一自旋极化层设置在所述第一自旋抑制层上；
第一场生成层，所述第一场生成层设置在所述第一自旋极化层上方；
第二自旋抑制层，所述第二自旋抑制层设置在所述第一场生成层上；
第二自旋极化层，所述第二自旋极化层设置在所述第二自旋抑制层上；和
第二场生成层，所述第二场生成层设置在所述第二自旋极化层和所述屏蔽件之间。
10.根据权利要求9所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括第一负β材料层，所述第一负β材料层设置在所述主极和所述第一自旋抑制层之间。
11.根据权利要求10所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括第二负β材料层，所述第二负β材料层设置在所述第一自旋抑制层和所述第一自旋极化层之间。
12.根据权利要求11所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括：
第三负β材料层，所述第三负β材料层设置在所述第一场生成层和所述第二自旋抑制层之间；和
第四负β材料层，所述第四负β材料层设置在所述第二自旋极化层和所述第二自旋抑制层之间，其中所述第一负β材料层、第二负β材料层、第三负β材料层和第四负β材料层各自单独地具有约1nm的厚度。
13.根据权利要求12所述的磁记录头，其中所述第一负β材料层、第二负β材料层、第三负β材料层和第四负β材料层各自单独地包括FeCr，并且其中所述第一自旋抑制层和第二自旋抑制层各自单独地包括具有大于约100nano-Ohm.m的电阻率的非磁性材料。
14.根据权利要求9所述的磁记录头，其中所述自旋电子设备还包括：
第一间隔层，所述第一间隔层设置在所述第一场生成层和所述第一自旋极化层之间；
第二间隔层，所述第二间隔层设置在所述第二场生成层和所述第二自旋极化层之间；和
第三间隔层，所述第三间隔层设置在所述第二场生成层和所述屏蔽件之间。
15.根据权利要求14所述的磁记录头，其中所述第三间隔层被设置成与热晶种层或热晶种凹口接触，其中所述热晶种层设置在所述屏蔽件上，并且其中所述热晶种凹口设置在所述热晶种层上。
16.一种包括根据权利要求9所述的磁记录头的磁记录设备，所述磁记录设备被配置为使电流从所述主极通过所述自旋电子设备流动到所述屏蔽件。
17.一种磁记录设备，包括：
磁记录头，所述磁记录头包括：
主极；
屏蔽件；和
自旋电子设备，所述自旋电子设备设置在所述主极和所述屏蔽件之间，所述自旋电子设备包括：
第一自旋抑制层；
第一自旋极化层，所述第一自旋极化层设置在所述第一自旋抑制层上；
第一场生成层，所述第一场生成层在所述第一自旋极化层上方；
第二自旋抑制层，所述第二自旋抑制层设置在所述第一场生成层上方；
第二自旋极化层；
第二场生成层；和
一个或多个负β材料层，所述一个或多个负β材料层包括设置在所述主极和所述第二场生成层之间的FeCr；和
用于使电流从所述主极通过所述自旋电子设备流动到所述屏蔽件的装置。
18.根据权利要求17所述的磁记录设备，其中所述一个或多个负β材料层被设置成与所述第一自旋抑制层或所述第二自旋抑制层接触。
19.根据权利要求17所述的磁记录设备，其中所述自旋电子设备还包括：
第一间隔层，所述第一间隔层设置在所述第一自旋极化层和所述第一场生成层之间；
第二间隔层，所述第二间隔层设置在所述第二自旋极化层和所述第二场生成层之间；和
第三间隔层，所述第三间隔层设置在所述第二场生成层和所述屏蔽件之间，所述第三间隔层包括晶种材料。
20.根据权利要求17所述的磁记录设备，其中所述一个或多个负β材料层各自具有约1nm的厚度，并且其中所述第一自旋抑制层和所述第二自旋抑制层各自单独地包括具有大于约100nano-Ohm.m的电阻率的非磁性材料。
21.根据权利要求17所述的磁记录设备，其中所述第一自旋抑制层设置在所述主极上，所述第二自旋极化层设置在所述第二自旋抑制层上，并且所述第二场生成层设置在所述第二自旋极化层和所述屏蔽件之间。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202263421487P | 2022-11-01 | 2022-11-01 | |
| US63/421,487 | 2022-11-01 | ||
| US18/226,111 US20240144963A1 (en) | 2022-11-01 | 2023-07-25 | Spintronic device comprising dual fgl and dual spl to reduce perpendicular field at writing location |
| US18/226,111 | 2023-07-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117998968A true CN117998968A (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=90834159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311339944.7A Pending CN117998968A (zh) | 2022-11-01 | 2023-10-17 | 包括双fgl和双spl以减小写入位置处的垂直场的自旋电子设备 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240144963A1 (zh) |
| CN (1) | CN117998968A (zh) |
-
2023
- 2023-07-25 US US18/226,111 patent/US20240144963A1/en active Pending
- 2023-10-17 CN CN202311339944.7A patent/CN117998968A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240144963A1 (en) | 2024-05-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |