CN1707617A - 磁阻效应元件 - Google Patents
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Abstract
本磁阻效应元件可以通过传统的工艺制造，并且能够限制噪音或泄漏的磁信号的影响，从而可以大大提高磁记录密度。该磁阻效应元件包括：包含自由层的磁阻薄膜；和在磁道宽度方向上分别在自由层的两侧提供的屏蔽部件，该屏蔽部件是软磁薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及磁阻效应元件。
背景技术
通常，自旋阀型磁阻效应元件主要用于磁记录，磁阻效应元件通过与自旋相关的散射获得磁阻效应。它们主要组装在CIP(电流在平面内)型磁阻效应磁头中，在每个CIP型磁阻效应磁头中，读出电流平行于元件平面流动。在CIP型磁阻效应磁头中，如果它们的磁道宽度小于或等于0.1μm，则检测磁阻变化的灵敏度就降低。为了解决该问题，有人提出了CPP(电流垂直于平面)型磁阻效应磁头和利用隧道现象的隧道型磁阻效应磁头，在每个CPP型磁阻效应磁头中，读出电流垂直于元件平面流动。注意，传统的磁阻效应元件在例如日本专利公报No.2000-195018和No.2003-77107中公开了。
图3是CIP型磁阻效应元件的局部截面图。标记10表示下屏蔽层；标记20表示上屏蔽层；标记12表示包括被钉扎磁性层的磁芯部件；标记14表示自由层(自由磁性层)。标记16a和16b表示用于磁畴控制自由层14的硬磁偏置薄膜。在形成了磁阻效应薄膜后，在磁阻效应薄膜的两个倾斜面上分别形成硬磁偏置薄膜16a和16b。标记17a和17b表示在硬磁偏置薄膜16a和16b与上屏蔽层20之间提供的电极。在硬磁偏置薄膜16a和16b与下屏蔽层10之间形成绝缘层18，而在电极17a和17b与上屏蔽层20之间形成另一绝缘层18。读出电流平行于磁阻效应薄膜的平面流动，可以检测磁信号。
图4是CPP型磁阻效应元件的局部截面图。注意，图3中所示的元件使用同样的标记。在CPP型元件中，磁芯部件12的两侧都没有形成电极17a和17b；在其两侧只分别形成硬磁偏置薄膜16a和16b。在硬磁偏置薄膜16a和16b与下屏蔽层10和磁芯部件12之间形成一个绝缘层18，在电极17a和17b与磁芯部件12和上屏蔽层20之间形成另一绝缘层18。读出电流从上屏蔽层20流向下屏蔽层10。也就是说，电流垂直于磁阻效应薄膜的平面流动，而且可以检测磁信号。注意，隧道型磁阻效应元件的结构类似于图4所示结构。
如果记录介质的磁道宽度和磁道间距变窄以提高记录密度，磁头会读出从相邻磁道漏出的数据。这种现象称为“侧读(side reading)”。当磁道宽度和磁道间距比磁阻效应元件的磁芯宽度更窄时，就会发生侧读。因此，磁道宽度和磁道间距不能比磁芯宽度更窄，因此，记录密度的提高会受到限制。
为了解决该问题，有人提出一种具有细磁芯的小磁阻效应元件，但是，很难通过传统工艺制造这种元件。换句话说，使磁阻效应元件小型化受到了限制。
发明内容
为了解决上述问题而提出本发明。
本发明的一个目的是提供一种磁阻效应元件，该元件可以通过传统工艺制造，而且在再现记录信号时可以减小噪音或相邻磁道泄漏的磁信号的影响，从而大幅提高记录密度。
为了达到该目的，本发明具有以下结构。
即，该磁阻效应元件包括含自由层的磁阻薄膜，其特征在于，在磁道宽度方向上分别在自由层的两侧提供屏蔽部件，该屏蔽部件是软磁薄膜。
在该磁阻效应元件中，该自由层可以具有复合铁磁结构，其包括第一自由层、反铁磁耦合层和第二自由层，该自由层的矫顽力可以是小于或等于30Oe。
在该磁阻效应元件中，该磁阻效应元件可以是其中读出电流平行于磁阻薄膜的薄膜平面流动的CIP型元件。
在该磁阻效应元件中，该磁阻效应元件可以是其中屏蔽部件和下屏蔽层由绝缘层隔开的CPP型自旋阀元件或隧道磁阻(MR)元件。
在该磁阻效应元件中，该磁阻效应元件可以是其中屏蔽部件和上屏蔽层由绝缘层隔开的CPP型自旋阀元件或隧道磁阻元件。
在该磁阻效应元件中，该屏蔽部件的厚度可以实际上比自由层的厚度更厚。
通过使用本发明的磁阻效应元件，可以读取细磁道中记录的数据而不发生侧读，从而可以防止噪音或相邻磁道泄漏的信号的影响。因此可以大幅提高记录密度。
附图说明
通过实施例并参考附图将说明本发明的实施方式，其中：
图1是本发明CIP型磁阻效应元件的局部截面图；
图2是本发明CPP型磁阻效应元件的局部截面图；
图3是传统CIP型磁阻效应元件的局部截面图；
图4是传统CPP型磁阻效应元件的局部截面图；
具体实施方式
现在将参考附图说明本发明的优选实施方式。
图1显示本发明实施方式的CIP型磁阻效应元件。
和图3中所示传统的CIP型磁阻效应元件一样，该CIP型磁阻效应元件包括下屏蔽层10、上屏蔽层20、磁芯部件12和电极17a与17b。本实施方式独有的特征在于：(1)在磁芯部分12的自由层两侧提供软磁材料制成的屏蔽部件30a和30b，代替图3中所示的硬磁偏置薄膜16a和16b；和(2)具有包括第一自由层14a和第二自由层14b的两层结构的自由层被反铁磁耦合层15耦合。
提供屏蔽部件30a和30b，从而不从相邻磁道泄漏磁通，因此没有泄漏的磁通作用于磁芯部件12。该硬磁偏置薄膜16a和16b(见图3)由铁磁性材料制成，如CoCrPt、CoPt；本实施方式的屏蔽部件30a和30b由能够较好地屏蔽磁力的软磁材料制成，如NiFe、FeSiB、Mn-Zn铁氧体。
在磁阻效应元件的情况中，磁阻效应薄膜暴露在空气负载表面(airbearing suface)中，当磁芯部件12面对目标磁道时，屏蔽部件30a和30b分别面对相邻的磁道。因此，从相邻磁道泄漏并作用于磁芯部件12的磁通可以被屏蔽部件30a和30b有效地屏蔽。即使磁芯部件12的宽度等于传统磁芯部件的宽度，也能限制作用于磁芯部件12的泄漏的磁通，从而减少检测磁信号时的噪音。
在图1中，第一自由层14a、反铁磁耦合层15和第二自由层14b按照该顺序堆叠。该层叠结构是复合的铁磁结构，其中第一和第二自由层14a和14b自给偏压进行磁畴控制。
例如，CoFe、NiFe/CoFe、CoFeB、NiFeCo或Co可以用作第一自由层14a；Ru、Ir、Rh或Cu可以用作反铁磁耦合层15；以及CoFe、NiFe/CoFe、CoFeB、NiFeCo或Co可以用作第二自由层14b。
通过采用该复合铁磁结构，第一和第二自由层14a和14b与反铁磁耦合层15之间的相互作用使自由层14a和14b的磁矩反向平行并使每个自由层的磁矩处于一个方向。因此，单方向的磁各向异性作用于每个自由层14a和14b，并且自由层14a和14b自给偏压进行磁畴控制。
注意，优选包括自由层14a和14b的该复合铁磁结构的矫顽力小于或等于30Oe。如果矫顽力大于30Oe，则自由层从磁记录介质检测信号的灵敏度必定会降低。
在传统的CIP型磁阻效应元件中，单一自由层14(见图3)是由硬磁偏置薄膜16a和16b进行磁畴控制的。但是，在本发明中，在不提供硬磁偏置薄膜16a和16b的情况下，对第一和第二自由层14a和14b进行磁畴控制，因此可以以几乎等于传统元件的灵敏度检测磁信号。此外，提供屏蔽部件30a和30b代替硬磁偏置薄膜16a和16b，从而可以限制噪音或相邻磁道泄漏的磁通。因此，可以较大地提高检测磁信号的灵敏度。
图2示出另一实施方式的CPP型磁阻效应元件。该CPP型磁阻效应元件的结构类似于图1所示CIP磁阻效应元件的结构。在传统的CPP型磁阻效应元件中，分别在磁芯部件12的自由层两侧提供硬磁偏置薄膜16a和16b(见图4)。但是，在图2所示的实施方式中，提供了由能够较好地屏蔽磁力的软磁材料制成的屏蔽部件30a和30b，代替硬磁偏置薄膜16a和16b。此外，该磁芯部件12的自由层具有复合铁磁结构，其包括第一自由层14a、反铁磁耦合层15和第二自由层14b。
还是在图2所示的实施方式中，屏蔽部件30a和30b屏蔽从相邻磁道泄漏的磁通。通过采用包括第一和第二自由层14a和14b以及反铁磁耦合层15的复合铁磁结构，该自由层14a和14b自给偏压进行磁畴控制，从而可以检测磁信号。通过用屏蔽部件30a和30b屏蔽从相邻磁道泄漏的磁通，可以减少噪音，从而可以提高磁阻效应元件的灵敏度。
本发明可以在不脱离其实质特点和精神的情况下，以其它特定形式体现出来。因此，本发明实施方式均应该看成是解释性的，而不是限制性的，因此，本发明包括由附带的权利要求(而非上述说明书)表述的本发明的范围以及符合该权利要求的含义和等同范围的所有变化形式。
Claims (8)
1、一种磁阻效应元件，该元件包括：
包含自由层的磁阻薄膜；和
在磁道宽度方向上分别在自由层两侧提供的屏蔽部件，该屏蔽部件是软磁薄膜。
2、根据权利要求1所述的磁阻效应元件，
其中，所述自由层具有复合铁磁结构，该复合铁磁结构包括第一自由层、反铁磁耦合层和第二自由层，并且
其中，该自由层的矫顽力小于或等于30Oe。
3、根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其中，该磁阻效应元件是其中读出电流平行于磁阻薄膜的薄膜平面流动的CIP型元件。
4、根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其中，该磁阻效应元件是其中所述屏蔽部件和下屏蔽层由绝缘层隔开的CPP型自旋阀元件。
5、根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其中，该磁阻效应元件是其中所述屏蔽部件和下屏蔽层由绝缘层隔开的CPP型隧道磁阻元件。
6、根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其中，该磁阻效应元件是其中所述屏蔽部件和上屏蔽层由绝缘层隔开的CPP型自旋阀元件。
7、根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其中，该磁阻效应元件是其中所述屏蔽部件和上屏蔽层由绝缘层隔开的CPP型隧道磁阻元件。
8、根据权利要求1的磁阻效应元件，其中，所述屏蔽部件的厚度实际上比自由层的厚度更厚。
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