JP2014120197A - 軟磁性側面シールドを備えたスピントルク発振器（ｓｔｏ）リーダ - Google Patents
軟磁性側面シールドを備えたスピントルク発振器（ｓｔｏ）リーダ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】軟磁性側面シールドを備えたスピントルク発振器（ＳＴＯ）リーダを提供する。
【解決手段】一実施形態では、磁気ヘッドは、第１のシールドと、第１のシールドの上方に位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）センサであって、基準層と、基準層の上方に位置付けされた自由層とを含むＳＴＯセンサと、ＳＴＯセンサの媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサと交差する面に位置付けされた、少なくとも１つのシールドとを含み、少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。他の磁気ヘッド、システム及び磁気ヘッドを製造するための方法は、より多くの実施形態に従って記述される。
【選択図】図８
【解決手段】一実施形態では、磁気ヘッドは、第１のシールドと、第１のシールドの上方に位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）センサであって、基準層と、基準層の上方に位置付けされた自由層とを含むＳＴＯセンサと、ＳＴＯセンサの媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサと交差する面に位置付けされた、少なくとも１つのシールドとを含み、少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。他の磁気ヘッド、システム及び磁気ヘッドを製造するための方法は、より多くの実施形態に従って記述される。
【選択図】図８
Description
本発明はデータ記憶システムに関し、より詳細には、本発明は磁気ヘッドで使用するための軟磁性側面シールドを備えたスピントルク発振器（ＳＴＯ）リーダに関する。
コンピュータの心臓部は、回転する磁気ディスクと、読取及び書込ヘッドを有するスライダと、回転するディスク上方のサスペンションアームと、回転するディスク上の選択された円形トラック上に読取及び／または書込ヘッドを配置するためにサスペンションアームを揺動させるアクチュエータアームとを典型的に含む磁気ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。ディスクが回転していない場合、サスペンションアームはスライダを付勢してディスクの表面と接触させるが、ディスクが回転する場合には、スライダの浮上面（ＡＢＳ）に隣接する回転するディスクによって空気が渦を巻き、回転するディスクの表面からわずかな距離だけ離れた浮上面上にスライダが乗る。スライダが浮上面上に乗っている場合、書込及び読取ヘッドは、回転するディスクに磁気痕跡を書き込み、かつ、回転するディスクから磁気信号磁界を読み取るために用いられる。読取及び書込ヘッドは、コンピュータプログラムに従って動作する処理回路に接続され、書込及び読取機能を実行する。
情報化時代における情報処理量は、急激に増加している。特に、ＨＤＤは、その限られた面積及び容量に、より多くの情報を記憶することが望まれている。この要望に対する技術的な手法は、ＨＤＤの記憶密度を高めることによって容量を増加させることである。より高い記憶密度を達成するためには、記録ビットの更なる小型化が効果的であるが、これには、今度は、典型的に、ますます小さい構成要素を設計する必要がある。
しかしながら、様々な構成要素を更に小型化するには、それ自体の一連の難題及び障害がある。ＨＤＤ面密度が増加するにつれ、ビット及びリードバックセンサの両方の寸法は、ますます小さくならなくてはならない。しかしながら、媒体オーバーコート及び潤滑油の要求により、リーダ寸法の減少に比例してスライダの飛行高さを縮小することは困難になっており、書き込まれたトラックに隣接するトラックからの浮遊磁束と読取ヘッドとが相互作用するために、物理的なリーダトラック幅と有効な「磁気読取幅」との間に不一致が生じる。
この問題を解決するための１つの提案される解決策は、読取ヘッドの側面に高透磁率材料を堆積させ、側面シールドの役割を果たして、隣接するトラックからの浮遊磁束を吸収し、かつ、磁気読取幅を物理的なトラック幅により近づけることである。これにより、物理的なトラック幅を大きくすることにより、全体的な信号対雑音比（ＳＮＲ）に役立つとともに、ヘッド製造時の制約のいくつかを減らすのに役立ち得る（例えば、自由層の磁気容量がより大きければ、読取装置内の磁気ノイズが減少するであろう）。
この戦略を実施する１つの問題は、側面シールドが、標準的なセンサ動作に必要とされる、読取ヘッド内の従来のハードバイアス材料に置き換わるであろうことである。シールド材料は、ハードバイアス源も兼ねるが、良好なシールド特性を備えた材料は、保磁力及び異方性がより低く、センサを安定させるために利用できる磁界が少ない傾向がある。別の選択肢は、ハードバイアスを読取センサの後部エッジ上に配置することであるが、ハードバイアスはセンサの面から離れて位置決めされるであろうから、これもまた安定化のために利用できる磁界が減少するであろう。
従って、１つの解決策は、従来の（すなわち、トラック幅を画定するセンサエッジに隣接する）場所にハードバイアスを必要としない読取センサを使用することである。そのような１つのセンサはシザーセンサと呼ばれ、ハードバイアスをセンサの後部エッジに配置し、ハードバイアスを横方向に（従来のセンサについての長手方向と対照的に）配向させることにより、互いに対して約４５°で配向する２つの自由磁性層を含む。これにより、センサの性能に影響を与えることなく、側面シールドを製造することができる（例えば、（特許文献１）及び（特許文献２）参照）。
Ｐ．Ｂｒａｇａｎｃａ，ｅｔ ａｌ．，"Ｎａｎｏｓｃａｌｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｓｐｉｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，"Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２１ ２３５２０２（２０１０）
一実施形態では、磁気ヘッドは、第１のシールドと、第１のシールドの上方に位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）センサであって、基準層と、基準層の上方に位置付けされた自由層とを含むＳＴＯセンサと、ＳＴＯセンサの媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサと交差する面に位置付けされた、少なくとも１つのシールドとを含み、少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。
別の実施形態では、磁気ヘッドを形成する方法は、第１のシールドを形成するステップと、第１のシールドの上方に、自由層の下方に位置付けされた基準層を含むＳＴＯセンサスタックを形成するステップと、ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサスタックと交差する面に、少なくとも１つのシールドを形成するステップとを含み、少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、ＳＴＯセンサスタックから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。
これらの実施形態のいずれをディスクドライブシステムなどの磁気データ記憶システム内で実施してもよく、磁気データ記憶システムは磁気ヘッドと、磁気ヘッド上を磁気媒体（例えばハードディスク）に通過させるためのドライブ機構と、磁気ヘッドに電気的に接続された制御部とを含んでもよい。
本発明の他の態様及び利点は、図面と併せて、例として本発明の原理を示す以下の詳細な説明から明白になるであろう。
本発明の性質及び利点、並びに好ましい使用形態をより十分に理解するため、添付図面と併せて読まれる以下の詳細な説明を参照すべきである。
以下の記述は、本発明の一般的な原理を例証する目的でなされるものであり、本明細書で請求する発明概念を限定することは意図されていない。更に、本明細書で記述する特定の特徴は、様々な可能な組合せ及び置換のそれぞれにおいて、他の記述された特徴と組み合わせて使用することができる。
本明細書で特記しない限り、全ての用語は、当業者によって理解される意味、及び／または、辞書、論文などで定義されるような意味と同様に、明細書から示唆される意味を含み、最も広く解釈することができる。
明細書及び添付の請求項で使用するように、単数形「１つの（ａ，ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、特記しない限り、複数の指示対象を含むことも留意しなければならない。
以下の記述は、ディスクベースの記憶システム並びに／または関連するシステム及び方法と、それらの動作及び／または構成部品についてのいくつかの好ましい実施形態を開示する。
一般的な一実施形態では、磁気ヘッドは、第１のシールドと、第１のシールドの上方に位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）センサであって、基準層と、基準層の上方に位置付けされた自由層とを含むＳＴＯセンサと、ＳＴＯセンサの媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサと交差する面に位置付けされた、少なくとも１つのシールドとを含み、少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。
別の一般的な実施形態では、磁気ヘッドを形成する方法は、第１のシールドを形成するステップと、第１のシールドの上方に、自由層の下方に位置付けされた基準層を含むＳＴＯセンサスタックを形成するステップと、ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサスタックと交差する面に、少なくとも１つのシールドを形成するステップとを含み、少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、ＳＴＯセンサスタックから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。
ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態によるディスクドライブ１００が示される。図１に示すように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２はスピンドル１１４に支持され、ディスクドライブモータ１１８を含み得るドライブ機構によって回転する。各ディスク上への磁気記録は、典型的にはディスク１１２上における同心データトラック（図示せず）の環状パターンの形状をとる。
少なくとも１つのスライダ１１３がディスク１１２の近くに位置付けされ、各スライダ１１３は、１つまたは複数の磁気読取／書込ヘッド１２１を支持する。ディスクが回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２上を半径方向内向き及び外向きに移動し、その結果、ヘッド１２１が所望のデータが記録及び／または書き込まれるディスクの異なるトラックに接近し得る。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によって、アクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、ディスク表面１２２に対してスライダ１１３に付勢するわずかなばね力を提供する。各アクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ１２７に取り付けられる。図１に示すようなアクチュエータ１２７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定の磁界内で移動可能なコイルを含み、コイルの移動方向及び移動速度は、制御部１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
ディスク記憶システムの動作中、ディスク１１２の回転により、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に、スライダに上向きの力または揚力を及ぼす空気ベアリングが生成される。このように空気ベアリングは、サスペンション１１５のわずかなばね力を平衡させて、通常動作中、小さくかつ実質的に一定の間隔だけ、スライダ１１３をディスク表面から離して、その僅かに上方で支持する。実施形態によっては、スライダ１１３はディスク表面１２２に沿って摺動してもよいことに留意されたい。
ディスク記憶システムの様々な構成要素は、動作中、アクセス制御信号及び内部クロック信号などの、制御部１２９で生成される制御信号によって制御される。典型的には、制御ユニット１２９は論理制御回路、記憶装置（例えばメモリ）、及びマイクロプロセッサを含む。制御ユニット１２９は、ドライブモータ制御信号などの様々なシステム動作を制御するための制御信号を電力線１２３上に、またヘッド位置制御信号及びシーク制御信号を電力線１２８上に生成する。電力線１２８上の制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置付けするための所望の電流プロファイルを提供する。読取信号及び書込信号は、記録チャンネル１２５を介して読取／書込ヘッド１２１間で通信される。
典型的な磁気ディスク記憶システムの上記記述及び図１の添付図は、説明するためだけのものである。ディスク記憶システムは多数のディスク及びアクチュエータを含んでもよく、各アクチュエータは多数のスライダを支持してもよいことは明白であるはずである。
インターフェースもまた、全て当業者によって理解されるように、ディスクドライブと（一体化または外部の）ホストとの間で通信して、データを送受信するために、かつ、ディスクドライブの動作を制御してディスクドライブの状態をホストに通信するために設けてもよい。
典型的なヘッドでは、誘導性書込ヘッドは、１つまたは複数の絶縁層（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を含み、絶縁スタックは第１及び第２の磁極片層の間に位置決めされる。書込ヘッドの浮上面（ＡＢＳ）において、ギャップ層によって第１及び第２の磁極片層の間にギャップが形成される。両磁極片層は、バックギャップにおいて接続されてもよい。電流はコイル層の中を流れ、これにより両磁極片内に磁界が生成される。回転している磁気ディスク上の円形トラックなどの移動している媒体上のトラックに磁界情報のビットを書き込む目的で、ＡＢＳにおいて磁界がギャップの両端を取り巻く。
第２の磁極片層は、ＡＢＳからフレアポイントまで延在する極先端部分、及びフレアポイントからバックギャップまで延在するヨーク部分を有する。フレアポイントは、ヨークを形成するように第２の磁極片が広がり始める場所である。フレアポイントの配置は、情報を記録媒体上に書き込むために生成される磁界の大きさに直接影響を与える。
図２Ａは、図１に示したような磁気ディスク記録システムと共に使用されるなどの従来の記録媒体を概略的に示す。この媒体は、媒体自体の面内またはその面に平行に、磁気インパルスを記録するために使用される。記録媒体、この場合記録ディスクは、適切で従来の磁性層のオーバーレイコーティング２０２を備えた、ガラスなどの適切な非磁性材料の支持基板２００を基本的に含む。
図２Ｂは、好ましくは薄膜ヘッドであってもよい従来の記録／再生ヘッド２０４と、図２Ａのような従来の記録媒体との動作関係を示す。
図２Ｃは、図１に示すような磁気ディスク記録システムと共に使用されるような記録媒体の表面に実質的に垂直な磁気インパルスの配向を概略的に示す。そのように垂直に記録するために、媒体は高透磁率を有する材料の下地層２１２を典型的に含む。次いで、好ましくはこの下地層２１２に対して高い保磁力を有する、磁性材料のオーバーレイコーティング２１４が下地層２１２に設けられる。
図２Ｄは、垂直ヘッド２１８と記録媒体との動作関係を示す。図２Ｄに示した記録媒体は、上記図２Ｃに関して記載した高透磁率の下地層２１２と、磁性材料のオーバーレイコーティング２１４との両方を含む。しかしながら、これらの層２１２及び２１４の両方は、適切な基板２１６に適用されていることを示す。典型的には、層２１２と２１４との間には「交換ブレーク」層または「中間層」と呼ばれる付加的な層（図示せず）も存在する。
この構造では、垂直ヘッド２１８の極間に延在する磁束線が、記録媒体の高透磁率下地層２１２を有する記録媒体のオーバーレイコーティング２１４の内外に向かって輪を作る。記録媒体は、媒体の表面に略垂直な方向にオーバーレイコーティング２１４内に磁束線を通過させ、媒体表面に実質的に垂直な磁化軸を有する磁気インパルスの形で、下地層２１２に対して高い保磁力を有することが好ましい磁性材料のオーバーレイコーティング２１４内に情報を記録する。磁束は、軟下地層２１２によって導かれ、ヘッド２１８の戻り層（Ｐ１）に戻る。
図２Ｅは、媒体の各面上の磁性コーティング２１４の外表面に隣接して位置付けされた適切な記録ヘッド２１８を備えた、その２つの対向面それぞれの上に基板２１６が層２１２及び２１４を担持し、媒体の各面への記録を可能にする類似の構造を示す。
図３Ａは、垂直磁気ヘッドの断面図である。図３Ａでは、螺旋コイル３１０及び３１２が、ステッチ磁極３０８内に磁束を生成するために使用され、次いで、その磁束を主磁極３０６に送る。コイル３１０はページの外へ延在するコイルを示し、一方コイル３１２はページの中へ延在するコイルを示す。ステッチ磁極３０８は、ＡＢＳ３１８から凹んでいてもよい。絶縁体３１６はコイルを囲み、要素のうちのいくつかを支持してもよい。構造の右にある矢印で示すように、媒体の進行方向はまず、媒体に下部戻り磁極３１４を通過させ、次いでステッチ磁極３０８、主磁極３０６、シールド（図示せず）の周りのラップに接続してもよいトレーリングシールド３０４を過ぎて、最後に上部戻り磁極３０２を通過させる。これらの構成要素の各々は、ＡＢＳ３１８に接触する部分を有してもよい。ＡＢＳ３１８は、構造の右側にわたって示される。
垂直書込みは、磁束を、ステッチ磁極３０８を通って、主磁極３０６へ、次いでＡＢＳ３１８の方へ位置付けされたディスクの表面へ強制的に向かわせることにより達成される。
図３Ｂは、図３Ａのヘッドに類似した特徴を有するピギーバック磁気ヘッドを示す。２つのシールド３０４及び３１４は、ステッチ磁極３０８及び主磁極３０６の側面に位置する。更に、センサシールド３２２、３２４を示す。センサ３２６は、典型的にはセンサシールド３２２と３２４との間に位置付けされる。
図４Ａは、ステッチ磁極４０８に磁束を供給するための、パンケーキ構造とも呼ばれるループコイル４１０を使用する一実施形態の概略図である。次いで、ステッチ磁極は主磁極４０６にこの磁束を供給する。この配向では、下部戻り磁極は任意である。絶縁体４１６はコイル４１０を囲み、ステッチ磁極４０８及び主磁極４０６を支持してもよい。ステッチ磁極は、ＡＢＳ４１８から凹んでいてもよい。構造の右にある矢印で示すように、媒体の進行方向は、媒体にステッチ磁極４０８、主磁極４０６、シールド（図示せず）の周りのラップに接続してもよいトレーリングシールド４０４を過ぎて、最後に上部戻り磁極４０２を通過させる（それら全ては、ＡＢＳ４１８に接触する部分を有してもよく、有さなくてもよい）。ＡＢＳ４１８は、構造の右側にわたって示される。トレーリングシールド４０４は、実施形態によっては主磁極４０６に接触してもよい。
図４Ｂは、パンケーキコイルを形成するように周りに巻き付けたループコイル４１０を含む図４Ａのヘッドに類似した特徴を有する別の種類のピギーバック磁気ヘッドを示す。更に、センサシールド４２２、４２４を示す。センサ４２６は、典型的にはセンサシールド４２２と４２４との間に位置付けされる。
図３Ｂ及び図４Ｂには、任意の加熱器を磁気ヘッドのＡＢＳでない側の近くに示す。加熱器（ヒータ）もまた、図３Ａ及び図４Ａに示した磁気ヘッド内に含まれてもよい。この加熱器の位置は、突出部が所望される場所、周囲層の熱膨張率などの設計パラメータに基づいて変更されてもよい。
従来のスピントルク発振器（ＳＴＯ）センサの例が（特許文献３）及び（特許文献４）に記載されており、参照により本明細書に援用される。また、（非特許文献１）にも記載されている。ＳＴＯは、全金属スピンバルブ構造、または、２つの強磁性電極の間に挟まれた絶縁トンネル障壁を有する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）のいずれであってもよい。ＳＴＯセンサスタック向けに、いくつかの選択肢が提案されている。
図５に示すような、そのような１つの従来のＳＴＯセンサ５００では、自由層５０２及び基準層５０６は、本技術分野で知られているように、上方に適切なキャップ層及び下方に下地層（図示せず）を備えたスペーサ層５０４によって分離される。基準層５０６は、反強磁性（ＡＦＭ）層５０８の上方に位置付けされる。このＳＴＯセンサ５００は、単純な固定基準層５０６、または、（Ｒｕスペーサなどの）薄い中間層によって結合された２つの強磁性体を有する逆平行（ＡＰ）固定基準層を含んでもよい。
図６に示すような別の例によれば、合成反強磁性（ＳＡＦ）ＳＴＯセンサ６００は、自由に振動自在で、本技術分野で知られているように、上方に適切なキャップ層及び下方に下地層を備えたスペーサ層６０４によって分離された、２つの固定されていない強磁性層６０２、６０６を含んでもよい。この種のＳＴＯセンサの一例が、（特許文献５）に提供されており、参照により本明細書に援用される。強磁性層６０２、６０６の磁気モーメントは、層間結合及び／または双極子磁場結合のいくつかの組合せを使用することによってなど、互いに逆平行（ＡＰ）に配向する。
別の適切なＳＴＯセンサの配向を図７に示す。ここで、一般的な自由強磁性層７０２を共有するスピンバルブとＭＴＪとを有するＳＴＯセンサを備えた移行モードの三端子ＳＴＯセンサ構造７００を示す。三端子ＳＴＯセンサ構造７００は、スタックのどちらかの側面上のシールド７１２及び７１４と、トンネル障壁７０４と、第１の基準層７０６と、金属導体層７１０と、第２の基準層７０８と、接点７２０と、絶縁体７１６、７１８とを含む。このＳＴＯセンサ構造７００を用いて、振動用の励磁電流（Ｉｅ）７２２は検出に使用されるセンス電流（Ｉｓ）７２４から分離される。この分離によって、全面的に検出するための増加した信号振幅とシステムのＳＮＲとを維持しながら、各ＳＴＯ構造のいかなるマイナスの態様も最小になる。
この種のＳＴＯセンサの例は、２０１２年１１月２７日に発行された（特許文献６）に見出してもよく、参照により本明細書に援用される。
ここで図８を参照すると、例示的熱マグノンＳＴＯセンサ構造８００が示される。このセンサは、図７に示した三端子構造７００に類似した構造を有するが、図８に示すように、熱マグノンＳＴＯセンサ構造８００では、第２の基準層７０６の中を流れるスピン偏極電流７２８を使用して生成されたスピン電流７３４が、磁性酸化物７０８によって生成されたスピン電流７３２に置き換わる。熱マグノンＳＴＯセンサ構造８００はまた、自由強磁性層７０２と、スペーサ層７３６と、固定構造７２６と、シールド７１２及び７１４（後者は温度Ｔ０）と、金属導体７１０と、磁性金属層７３０と、温度Ｔ１での接点７２０と、絶縁体７１６及び７１８とを含む。この種のセンサの一例は、２０１１年９月８日に出願された（特許文献７）に見出してもよく、参照により本明細書に援用される。
従来のトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサ、及び自由層と基準層との間の直交構造を引き起こすことにより動作する膜面垂直電流（ＣＰＰ）巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサと異なり、ＳＴＯセンサの好ましい配列は、自由層及び基準層（またはＳＡＦ−ＳＴＯの場合、２つの自由層）を略逆平行（ＡＰ）にさせることである。これにより、センサの側面上にハードバイアス材料を必要とせず、具体的にはセンサの後部エッジに、ハードバイアスを配置するためのより好ましい位置を設ける。従って、一手法では、従来位置決めされた、典型的に、磁気的に非常に硬質であるハードバイアス材料が、ＮｉＦｅまたは高透磁率を有する他の知られている軟磁性材料などの高透磁率を有する軟磁性材料（高磁性透過材料）と置き換えられ、磁気シールドの役割を果たす。
軟磁性材料として他の適切な材料の例には、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、Ｃｏ及びそれらの合金、ＣｏＺｒ、ＣｏＴａ、ＣｏＮｂ、ＣｏＦｅ及びそれらの合金、Ｆｅフェライト、Ｃｏフェライト、Ｎｉフェライトなどのフェライト及びそれらの複合材料、並びに／または、異方性磁界Ｈｋが５Ｏｅ＜Ｈｋ＝Ｍｓ／Ｋ＜５００Ｏｅの条件を満たす任意の他の軟磁性材料がある。ここで、Ｍｓは飽和磁化＞０．１ｅｍｕ／ｃｃ、及び、Ｋは磁気異方性エネルギー密度である。
この手法では、本明細書で記述されるような任意の種類のＳＴＯセンサまたはＳＴＯセンサ変形例、または具体的には記載されていないが本技術分野で知られているＳＴＯセンサまたはＳＴＯセンサ変形例が、磁気ヘッド内のＳＴＯ読取センサを形成するために使用されてもよい。
ここで図９Ａ〜９Ｄを参照すると、いくつかの実施形態による、ＳＴＯセンサ９０２を含み、ハードバイアスがない構造９００が示される。図９Ａは上面図を示し、一方、図９Ｂ〜９ＤはＳＴＯセンサ構造９００の媒体に面する表面での、図９Ａの線Ａにおける図を示す。一実施形態では、構造９００を形成するために、ＳＴＯセンサ９０２（ＳＴＯセンサスタックまたは単にセンサスタックとも呼ばれる）は、下部電極として役割を果たしてもよい第１のシールド（Ｓ１）９１２の上方に、従来のセンサ形成プロセスを経てパターン化されてもよい。センサスタック９０２は、本技術分野で知られるように、スペーサ層、キャップ層及び／または下地層を含んでもよい。次いで、センサスタック９０２は、センサスタック９０２によって覆われていない第１のシールド９１２の部分と共にＳＴＯセンサ９０２の側壁を絶縁するために、原子層堆積（ＡＬＤ）によってなどで、センサスタック９０２の対向する側面に堆積されたＳｉＮまたはアルミナなどの薄い絶縁材料９０４を有してもよい。次いで、２つの側面シールド（ＳＳ１ ９０６及びＳＳ２ ９０８）は、トラック横断方向のセンサスタック９０２の側面上の絶縁材料９０４の上方及び隣接して堆積されてもよい。一選択肢として、頂部電極の役割を果たしてもよい第２のシールド（Ｓ２）９１０は、次いで、側面シールド９０６、９０８と交換結合するように堆積されてもよい。
図９Ｂを再び参照すると、単一の厚い層として堆積されてもよい、単一層の第２のシールド９１０が示される。図９Ｃでは、１つまたは複数の結合層９１６によって分離された２つ以上の薄いシールド層９１４を含む、積層された第２のシールド９１０が示され、第２のシールド９１０は、Ｒｕまたはいくつかの他の適切な材料を含んでもよい。頂部シールド層は、厚い層または、他のシールド層９１４と類似した厚さを有する層であってもよい。１つまたは複数のシールド層９１４は、反強磁性的に結合され、これにより安定性が改善し得る。図９Ｄは、反強磁性（ＡＦＭ）層９１８を使用して固定された２つ以上のシールド層９１４を含む、固定された第２のシールド層９１０を示す。この構造は積層されてもよい（この構造を、複数のシールド層９１４を分離する複数のＡＦＭ層９１８で繰り返させる）。これはまず、より薄いシールド層９１４、次いで、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎまたは本技術分野で知られているいくつかの他の適切な材料を含んでもよいＡＦＭ層９１８、次いで、それらの上方に、より厚いシールド層９１４を堆積さすることにより行ってもよい。また、積層と固定とを組み合わせて使用し、シールド安定性の改善に役立ててもよい。
別の手法では、側面シールドＳＳ１ ９０６及びＳＳ２ ９０８はまた、ＳＴＯセンサ９０２の自由層９０１の磁化を僅かに、ＳＴＯ性能を改善するのに示された、例えば基準層９０３の磁化の方向から＜１０°傾けてもよい小さいバイアス磁界を付与するために使用されてもよい。参照により本明細書に援用される（特許文献４）は、改善についてより詳細に記載している。
一実施形態では、シールド層（例えば、第１のシールド９１２、第２のシールド９１０、側面シールドＳＳ１ ９０６、及び／または側面シールドＳＳ２ ９０８）のうちのいくつかまたは全ては同じ材料を含んでもよい。代替の実施形態では、第２のシールド９１０は、側面シールド９０６、９０８と異なる材料を含む。
ここで図１０Ａ〜１０Ｂを参照すると、一実施形態による、ＳＴＯセンサ９０２と、ハードバイアス１００２とを含む構造１０００が示される。図１０Ａは上面図を示し、一方、図１０Ｂは、図１０Ａの線Ｂにおける図を示す。側面シールド９０６、９０８は、図９Ａ〜９Ｄに関して記載したように、しかし図１０Ａ〜１０Ｂに示したようにパターン化及び／または形成されてもよい。しかしながら、センサ形成処理後に追加のステップを行い、ＳＴＯセンサスタック９０２の後部エッジでハードバイアス材料１００２を堆積してもよい。ハードバイアス１００２は、後部エッジの絶縁体９２０を圧延し、ＡＬＤによってなど、アルミナまたはＳｉＮの薄層を堆積し、次いで、ハードバイアス１００２を堆積することによって形成してもよい。
一実施形態では、基準層９０３と逆平行の構造内の自由層９０１を安定させることが望ましいため、ハードバイアス１００２は、基準層９０３の磁化方向９０５に平行な方向１００４（例えば、必ずしも同じ方向ではないが、基準層９０３の磁化方向９０５にほぼ平行な方向）に磁化されてもよい。図１０Ａに示すように、磁化方向１００４は、センサスタック９０２から離れた方向を指す。しかしながら代替の実施形態では、磁化方向１００４は、センサスタック９０２へ向かう方向を指してもよい。
別の実施形態では、ハードバイアス１００２は、基準層９０３の磁化方向９０５に対して横方向に向かって傾けられた方向１００６（例えば、一成分は基準層９０３の磁化方向９０５に対向し、一成分は基準層９０３の磁化方向９０５に対して横向きの二成分を有する方向）に磁化されてもよい。この実施形態では、ハードバイアス１００２は、基準層９０３の磁化方向９０５との逆平行から僅かに傾けられている磁化を有し、基準層９０３の磁化方向９０５から僅かに離れた自由層９０１の磁化方向を傾ける。この実施形態、または本明細書で記載した任意の他の実施形態では、ＳＴＯスペーサ層９０７は、金属または金属合金を含んでもよい。例えば、それは金属層である。または、トンネル接合構造におけるように、ＳＴＯスペーサ層９０７は、いくらかの電気量を通す絶縁材料を含んでもよい。別の実施形態では、ＳＴＯスペーサ層９０７は、１つまたは複数の金属導電性チャンネルが中を通る絶縁層を含んでもよい。
この傾斜は、図の中へ延在する面にあるため、傾けられた磁化方向は、図１０Ｂに示されていない。これは発振器性能を改善するのに示されている。改善に関するより詳細については、（特許文献４）を参照されたい。
図９Ａ〜１０Ｂに記載したこれらの実施形態のうちのいずれによっても、磁気記録システム内の磁界センサとして動作するＳＴＯセンサ９０２は、いくつかの異なるスタック構造を有してもよいが、本開示を知っていると、例えばモデリングによって、不必要な実験なく当業者によって容易に決定することができるであろうように、一般に、自由層９０１及び基準層９０３は、ハードバイアス、双極子結合、交換バイアス及び／または異方性を適切に組み合わせることよって、互いに殆ど逆平行（ＡＰ）に配向する。自由層９０１の近くに位置付けされた磁気媒体の中の移行により、ＳＴＯセンサ９０２にわたってバイアスされる磁界が変動し、ＳＴＯセンサ９０２の共振周波数が変わる。共振周波数は、適切な電子機器、論理、回路類などを使用して測定可能である。このＳＴＯセンサ９０２は、９０°の配向に対向するような磁性層のＡＰ構造を有するため、センサスタック９０２の側面上に位置決めされたハードバイアスは、省略されたり、ＮｉＦｅなどの高透磁率材料と置き換えられたりして、センサスタック９０２の側面上のシールドＳＳ１ ９０６及びＳＳ２ ９０８の役割を果たし、隣接するトラックからの磁束を吸収して、センサ９０２の分解能を改善するようにしてもよい。所望の場合、ハードバイアス１００２は、センサスタック９０２の後部エッジに位置決めし、磁性層の平衡ＡＰ構造を確立に役立ててもよい。側面シールドＳＳ１ ９０６及びＳＳ２ ９０８、または後部エッジのハードバイアス１００２の傾斜からのいくつかの小さい磁界は、（特許文献４）で検討された小さい異方性の相当物として使用されてもよく、小さい磁界は発振器位相ノイズの低減に役立てることができるであろう。側面シールドはまた、シザーセンサ設計に適合する。しかしながらＳＴＯセンサは、磁気ノイズまたはスピントルクノイズ限定でもなく、単なる位相ノイズ限定であるため、熱変動にそれほど敏感でなくてもよい。
図９Ｂを参照する一実施形態によると、磁気ヘッドは、第１のシールド９１２と、第１のシールド９１２の上方に位置付けされたＳＴＯセンサ９０２であって、基準層９０３と、基準層９０３の上方に位置付けされた自由層９０１とを含むＳＴＯセンサ９０２と、ＳＴＯセンサ９０２の媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサ９０２を横断する面に、位置付けされた少なくとも１つのシールド９０６、９０８及び／または９１０とを含む。少なくとも１つのシールド９０６、９０８及び／または９１０は、ＳＴＯセンサ９０２から交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。いずれの高磁性透過材料を用いてもよく、例えば、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、Ｃｏ及びそれらの合金、ＣｏＺｒ、ＣｏＴａ、ＣｏＮｂ、ＣｏＦｅ及びそれらの合金、Ｆｅフェライト、Ｃｏフェライト、Ｎｉフェライトなどのフェライト及びそれらの複合材料、並びに／または、異方性磁界Ｈｋが５Ｏｅ＜Ｈｋ＝Ｍｓ／Ｋ＜５００Ｏｅの条件を満たす任意の他の軟磁性材料である。ここで、Ｍｓは飽和磁化＞０．１ｅｍｕ／ｃｃ、及び、Ｋは磁気異方性エネルギー密度である。
様々な更なる実施形態では、少なくとも１つのシールドが、ＳＴＯセンサ９０２に対してトラック横断方向のＳＴＯセンサ９０２の１つの側面に位置付けされた側面シールド９０６または９０８を含み、側面シールド９０６または９０８が、ＳＴＯセンサ９０２から交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含んでもよい。別の実施形態では、少なくとも１つのシールドが、トラック横断方向のＳＴＯセンサ９０２の対向する側面に位置付けされた２つの側面シールド９０６及び９０８を含み、側面シールド９０６及び９０８の１つまたは両方が、ＳＴＯセンサ９０２から交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含んでもよい。更なる実施形態によれば、少なくとも１つのシールドが、ＳＴＯセンサ９０２及び、場合によっては２つの側面シールド９０６、９０８の上方に位置付けされた第２のシールド９１０を含み、第２のシールド９１０がＳＴＯセンサ９０２から交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含んでもよい。ＳＴＯセンサ９０２から交換分離かつ、電気的分離されている同じまたは異なる高磁性透過材料を含む、側面シールド及び第２のシールドが任意に配置されてもよい。
図９Ｂに示すような一実施形態によれば、少なくとも１つのシールドは、高磁性透過材料９１０の単一層を含んでもよい。図９Ｃに示すような別の実施形態では、少なくとも１つのシールドが、高磁性透過材料９１４の２つ以上の層及び、それらの間に位置付けされた１つまたは複数の逆平行結合スペーサ層９１６を有する多層構造を含んでもよく、高磁性透過材料９１４の層の各々が、１つまたは複数の逆平行結合スペーサ層９１６にわたって実質的に逆平行結合されている。図９Ｄを参照して、更に別の実施形態によれば、磁気ヘッドは、反強磁性体９１８を含んでもよく、少なくとも１つのシールド９１４の高磁性透過材料が、反強磁性体９１８に交換固定される。当然これらの構造は、ＳＴＯセンサ９０２の上方の第２のシールド９１０の位置に示されるが、それらは、ＳＴＯセンサ９０２の１つ若しくは複数の側面上の、側面シールド９０６及び９０８のうちの１つまたは両方の位置に位置されてもよい。
従って、少なくとも１つのシールドは、トラック横断方向のＳＴＯセンサ９０２からオフセットされる磁界源から発するいかなる磁界も減少するように構成される。更に、少なくとも１つのシールドの磁化が、ＳＴＯセンサ９０２に磁気バイアスを供給してもよい。
図１０Ｂに示すような別の実施形態によれば、磁気ヘッドは、ＳＴＯセンサ９０２の媒体に面する表面１００８に対向するＳＴＯセンサ９０２の側面の後ろに位置付けされたハードバイアス材料１００２を含んでもよい。図１０Ａ〜１０Ｂに示すように、この実施形態では、ハードバイアス材料１００２のハードバイアス磁化１００４は、ＳＴＯセンサ９０２の媒体に面する表面１００８に対してある角度で傾けられ（傾斜はページの中へ延在する面であるため示さない）、安定化横磁界及び縦バイアスを付与して、基準層９０３の磁化９０５に対して自由層９０１の磁化を傾けてもよい。他の実施形態では、ハードバイアス材料１００２のハードバイアス磁化１００４は、ＳＴＯセンサスタック９０２の媒体に面する表面に対して横方向にあり、安定化横磁界を付与してもよい。
様々な実施形態によれば、ＳＴＯセンサ９０２は、（一実施形態による図６に記載したような）２つの実質的に逆平行の結合振動層、（一実施形態による図７に記載したような）三端子ＳＴＯセンサ構造、及び／または（一実施形態による図８に記載したような）熱マグノンＳＴＯセンサ構造のうちのいずれかを含んでもよい。
図９Ｄを再び参照すると、別の実施形態では、ＳＴＯセンサ９０２は、自由層９０１と基準層９０３との間に位置付けされたＳＴＯスペーサ層９０７を含み、ＳＴＯスペーサ層９０７は、金属層と、いくらかの電気量を通すように構成された絶縁層、及び／または１つ若しくは複数の金属導電性チャンネルが中を通る絶縁層とのうちの少なくとも１つを含んでもよい。
手法によっては、図９Ａ〜９Ｄに示すようなＳＴＯセンサ構造９００を含む磁気ヘッド及び／または図１０Ａ〜１０Ｂに示すようなＳＴＯセンサ構造１０００は、磁気データ記憶システム内で使用されてもよい。磁気データ記憶システムは、図１に示した磁気データ記憶システムに類似してもよい。例えば、磁気データ記憶システム１００は、本明細書の任意の実施形態によって記載したような少なくとも１つの磁気ヘッド１２１と、磁気媒体１１２と、少なくとも１つの磁気ヘッド１２１上を磁気媒体１１２に通過させるためのドライブ機構１１８と、少なくとも１つの磁気ヘッド１２１の動作を制御するための、少なくとも１つの磁気ヘッド１２１に電気的に接続された制御部１２９とを含んでもよい。
図１１は、一実施形態による、磁気ヘッドを形成するための方法１１００を示す。一選択肢として、本方法１１００は、図１〜１０Ｂに示した構造などの構造を構築するために実施されてもよい。しかしながら当然、本方法１１００及び本明細書で提示した他の方法を用いて、磁気記録に関連してもよい、または関連してはならない多種多様な装置及び／若しくは目的のための磁気構造を形成してもよい。更に、本明細書で提示した方法は、任意の所望の環境で実行されてもよい。更に、任意の前述の特徴が、様々な方法による記述された実施形態において使用されてもよいことに留意すべきである。
動作１１０２では、第１のシールドが形成される。第１のシールドは、磁性材料、高磁性透過材料、導体材料、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、それらの組合せなどの、本技術分野で知られている任意の適切な材料を含んでもよい。第１のシールドを形成するために、めっき、原子層堆積（ＡＬＤ）、スパッタリングなど、いかなる従来技術が用いられてもよい。
一実施形態では、高磁性透過材料は、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、Ｃｏ及びそれらの合金と、ＣｏＺｒ、ＣｏＴａ、ＣｏＮｂ、ＣｏＦｅ及びそれらの合金と、Ｆｅフェライト、Ｃｏフェライト、Ｎｉフェライト及びそれらの複合材料と、異方性磁界Ｈｋが５Ｏｅ＜Ｈｋ＝Ｍｓ／Ｋ＜５００Ｏｅの条件を満たす軟磁性材料であって、Ｍｓは飽和磁化＞０．１ｅｍｕ／ｃｃ、及び、Ｋは磁気異方性エネルギー密度である軟磁性材料とからなる群から選択されてもよい。
動作１１０４では、ＳＴＯスタックは、第１のシールドの上方に形成される。ＳＴＯスタックは、本技術分野で知られているように、少なくとも基準層と、基準層の上方に位置付けされた自由層とを含む。また下地層及び／またはキャップ層などのいくつかの付加的な層が形成されてもよい。ＳＴＯセンサスタックの材料は、本技術分野で知られているような任意の適切な材料を含んでもよい。
一実施形態では、ＳＴＯセンサスタックは、第１のシールド上に直接形成されてもよく、または、それらの間に形成された１つ若しくは複数の層を有してもよい。
動作１１０６では、少なくとも１つのシールドは、ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する表面に平行かつＳＴＯセンサスタックと交差する面に形成される。これによって意味されることは、少なくとも１つのシールドが形成される面が、ＡＢＳに平行で、ＡＢＳ上にあってもよく、または、ＡＢＳから離れているが、まだセンサスタックと交差することができる位置にあるということである。例えば、面は素子高さ方向のセンサスタックの上方に位置付けされていないということである。一実施形態では、側面シールドは、絶縁層を介してＳＴＯセンサスタックの１つの側面上に形成される。別の実施形態では、側面シールドは、トラック横断方向のＳＴＯセンサスタックの対向する側面上に形成される。更に別の実施形態では、第２のシールドは、１つ若しくは複数の側面シールドを備えて、または備えずに、ＳＴＯセンサスタックの上方に形成されてもよい。
少なくとも１つのシールドは、めっき、ＡＬＤ、スパッタリングなどの任意の従来技術を用いて形成されてもよく、磁性材料、高磁性透過材料、導体材料、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、それらの組合せなどの、本技術分野で知られている任意の適切な材料を含んでもよい。一実施形態では、少なくとも１つのシールドは、ＳＴＯセンサスタックから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む。
更なる実施形態では、方法１１００は、第１のシールドの上方、及び、ＳＴＯセンサスタックと少なくとも１つのシールドとの間のＳＴＯセンサスタックの側面上に、絶縁層を形成するステップ更に含んでもよい。
別の実施形態では、少なくとも１つのシールドは、高磁性透過材料の単一層、または、高磁性透過材料の２つ以上の層と、それらの間に位置付けされた１つ若しくは複数の逆平行結合スペーサ層とを有する多層構造のいずれかを含み、高磁性透過材料の層の各々が、１つ若しくは複数の逆平行結合スペーサ層にわたって実質的に結合されている。
別の手法では、方法１１００は、ＳＴＯセンサスタックの後ろ、及び／またはセンサスタックの側面に反強磁性体を形成するステップを更に含んでもよい。少なくとも１つの側面シールドの高磁性透過材料は、本実施形態では反強磁性体に交換固定される。
更に別の手法では、方法１１００は、ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する表面に対向するＳＴＯセンサスタックの側面の後ろに位置付けされたハードバイアス材料を形成するステップを更に含んでもよい。ハードバイアス材料のハードバイアス磁化は、ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する表面に対して横方向にあり、安定化横磁界を付与してもよく、または代替の実施形態では、ハードバイアス材料のハードバイアス磁化が、ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する表面に対してある角度で傾けられ、安定化横磁界及び縦バイアスを付与して、基準層の磁化に対して自由層の磁化を傾けてもよい。
別の手法では、ＳＴＯセンサスタックは、自由層と基準層との間に位置付けされたＳＴＯスペーサ層を含み、ＳＴＯスペーサ層が、金属層と、いくらかの電気量を通すように構成された絶縁層と、１つまたは複数の金属導電性チャンネルが中を通る絶縁層とのうちの少なくとも１つを更に含んでもよい。
実施形態のうちのいずれかによる、本明細書で記載したセンサ構造のうちの１つを使用することは有益であり、それらセンサ構造は、増加したＳＮＲ及びより大きい物理的なトラック幅の利点の維持しながら製造を単純化するために、ハードバイアスの配置の点でより柔軟性がある。
様々な実施形態のうちの少なくともいくつかに対する本明細書で提示した方法論は、全体的または部分的に、コンピュータのハードウェア、ソフトウェアにおいて、手作業によって、専門装置を使用してなど、及びそれらを組み合わせて実施されてもよいことを留意すべきである。
様々な実施形態を上記に記述してきたが、それらは例としてのみ示したものであり、限定するものではないことを理解すべきである。このように、本発明の実施形態の広がり及び範囲は、上記の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の請求項及びそれらの等価物によってのみ定義されるべきである。
１００ ディスクドライブ
１１２ 磁気ディスク
１１３ スライダ
１１４ スピンドル
１１５ サスペンション
１１８ ディスクドライブモータ
１１９ アクチュエータアーム
１２１ 磁気読取／書込ヘッド
１２２ ディスク表面
１２３、１２８ 電力線
１２５ 記録チャンネル
１２７ アクチュエータ
１２９ 制御ユニット
２００ 支持基板
２０２、２１４ オーバーレイコーティング
２０４ 記録／再生ヘッド
２１２ 下地層
２１６ 基板
２１８ 垂直ヘッド
３０２、４０２ 上部戻り磁極
３０４、４０４ トレーリングシールド
３０６、４０６ 主磁極
３０８、４０８ ステッチ磁極
３１０、３１２ 螺旋コイル
３１４ 下側戻り磁極
３１６、４１６、７１６、７１８、９２０ 絶縁体
３１８、４１８ ＡＢＳ
３２２、３２４、４２２、４２４ センサシールド
３２６、４２６ センサ
４１０ ループコイル
５００、９０２ ＳＴＯセンサ
５０２、９０１ 自由層
５０４、６０４、７３６、９０７ スペーサ層
５０６、７０６、７０８、９０３ 基準層
５０８、９１８ 反強磁性（ＡＦＭ）層
６００ 合成強磁性（ＳＡＦ）ＳＴＯセンサ
６０２、６０６ 強磁性層
７００、８００、９００、１０００ ＳＴＯセンサ構造
７０２ 自由強磁性層
７０４ トンネル障壁
７０８ 磁性酸化物
７１０ 金属導体層
７１２、７１４、９１０、９１２、９１４ シールド層
７２０ 接点
７２２ 励磁電流
７２４ センス電流
７２６ 固定構造
７２８ スピン偏極電流
７３０ 磁性金属層
７３２、７３４ スピン電流
９０４ 絶縁材料
９０５、１００４、１００６ 磁化方向
９０６、９０８ 側面シールド
９１６ 結合層
１００２ ハードバイアス
１００８ 媒体に面する表面
１１００ 方法
１１０２、１１０４、１１０６ 動作
１１２ 磁気ディスク
１１３ スライダ
１１４ スピンドル
１１５ サスペンション
１１８ ディスクドライブモータ
１１９ アクチュエータアーム
１２１ 磁気読取／書込ヘッド
１２２ ディスク表面
１２３、１２８ 電力線
１２５ 記録チャンネル
１２７ アクチュエータ
１２９ 制御ユニット
２００ 支持基板
２０２、２１４ オーバーレイコーティング
２０４ 記録／再生ヘッド
２１２ 下地層
２１６ 基板
２１８ 垂直ヘッド
３０２、４０２ 上部戻り磁極
３０４、４０４ トレーリングシールド
３０６、４０６ 主磁極
３０８、４０８ ステッチ磁極
３１０、３１２ 螺旋コイル
３１４ 下側戻り磁極
３１６、４１６、７１６、７１８、９２０ 絶縁体
３１８、４１８ ＡＢＳ
３２２、３２４、４２２、４２４ センサシールド
３２６、４２６ センサ
４１０ ループコイル
５００、９０２ ＳＴＯセンサ
５０２、９０１ 自由層
５０４、６０４、７３６、９０７ スペーサ層
５０６、７０６、７０８、９０３ 基準層
５０８、９１８ 反強磁性（ＡＦＭ）層
６００ 合成強磁性（ＳＡＦ）ＳＴＯセンサ
６０２、６０６ 強磁性層
７００、８００、９００、１０００ ＳＴＯセンサ構造
７０２ 自由強磁性層
７０４ トンネル障壁
７０８ 磁性酸化物
７１０ 金属導体層
７１２、７１４、９１０、９１２、９１４ シールド層
７２０ 接点
７２２ 励磁電流
７２４ センス電流
７２６ 固定構造
７２８ スピン偏極電流
７３０ 磁性金属層
７３２、７３４ スピン電流
９０４ 絶縁材料
９０５、１００４、１００６ 磁化方向
９０６、９０８ 側面シールド
９１６ 結合層
１００２ ハードバイアス
１００８ 媒体に面する表面
１１００ 方法
１１０２、１１０４、１１０６ 動作
Claims (25)
- 第１のシールドと、
前記第１のシールドの上方に位置付けされたスピントルク発振器（ＳＴＯ）センサであって、基準層と、前記基準層の上方に位置付けされた自由層とを含むＳＴＯセンサと、
前記ＳＴＯセンサの媒体に面する表面に平行かつ前記ＳＴＯセンサと交差する面に位置付けされた少なくとも１つのシールドと
を含み、
前記少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、前記ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む
磁気ヘッド。 - 前記少なくとも１つのシールドが、前記ＳＴＯセンサに対してトラック横断方向の前記ＳＴＯセンサの１つの側面に位置付けされた側面シールドを含み、前記側面シールドが、前記ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのシールドが、トラック横断方向の前記ＳＴＯセンサの対向する側面に位置付けされた２つの側面シールドを含み、各側面シールドが、前記ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのシールドが、前記ＳＴＯセンサ及び前記２つの側面シールドの上方に位置付けされた第２のシールドを更に含み、前記第２のシールドが前記ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む、請求項３に記載の磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのシールドが、前記ＳＴＯセンサの上方に位置付けされた第２のシールドを含み、前記第２のシールドが、前記ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのシールドが、高磁性透過材料の単一層を含み、前記高磁性透過材料が、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、Ｃｏ及びそれらの合金と、ＣｏＺｒ、ＣｏＴａ、ＣｏＮｂ、ＣｏＦｅ及びそれらの合金と、Ｆｅフェライト、Ｃｏフェライト、Ｎｉフェライト及びそれらの複合材料と、異方性磁界Ｈｋが５Ｏｅ＜Ｈｋ＝Ｍｓ／Ｋ＜５００Ｏｅの条件を満たす軟磁性材料であって、Ｍｓは飽和磁化＞０．１ｅｍｕ／ｃｃ、及び、Ｋは磁気異方性エネルギー密度である軟磁性材料とからなる群から選択される、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのシールドが、高磁性透過材料の２つ以上の層と、それらの間に位置付けされた１つまたは複数の逆平行結合スペーサ層とを有する多層構造を含み、高磁性透過材料の前記層の各々が、前記１つまたは複数の逆平行結合スペーサ層にわたって実質的に逆平行結合されている、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 反強磁性体を更に含み、前記少なくとも１つのシールドの前記高磁性透過材料が、前記反強磁性体に交換固定される、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのシールドが、トラック横断方向の前記ＳＴＯセンサからオフセットされる磁界源から発するいかなる磁界も減少するように構成される、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのシールドの磁化が、前記ＳＴＯセンサに磁気バイアスを供給し、前記ＳＴＯセンサが、２つの実質的に逆平行の結合振動層と、三端子ＳＴＯセンサ構造と、熱マグノンＳＴＯセンサ構造とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記ＳＴＯセンサの媒体に面する前記表面に対向する前記ＳＴＯセンサの側面の後ろに位置付けされたハードバイアス材料を更に含む、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 前記ハードバイアス材料のハードバイアス磁化が、前記ＳＴＯセンサの媒体に面する表面に対して横方向にあり、安定化横磁界を付与する、請求項１１に記載の磁気ヘッド。
- 前記ハードバイアス材料のハードバイアス磁化が、前記ＳＴＯセンサの媒体に面する前記表面に対してある角度で傾けられ、安定化横磁界及び縦バイアスを付与して、前記基準層の磁化に対して前記自由層の磁化を傾ける、請求項１１に記載の磁気ヘッド。
- 前記ＳＴＯセンサが、前記自由層と前記基準層との間に位置付けされたＳＴＯスペーサ層を含み、前記ＳＴＯスペーサ層が、金属層と、いくらかの電気量を通すように構成された絶縁層と、１つまたは複数の金属導電性チャンネルが中を通る絶縁層とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の磁気ヘッド。
- 請求項１に記載の少なくとも１つの磁気ヘッドと、
磁気媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッド上を磁気媒体に通過させるためのドライブ機構と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するための、前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に接続された制御部と
を含む磁気データ記憶システム。 - 第１のシールドを形成するステップと、
前記第１のシールドの上方に、自由層の下方に位置付けされた基準層を含むスピントルク発振器（ＳＴＯ）センサスタックを形成するステップと、
前記ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する表面に平行かつ前記ＳＴＯセンサスタックと交差する面に、少なくとも１つのシールドを形成するステップと
を含み、
前記少なくとも１つのシールドのうちの１つまたは複数が、前記ＳＴＯセンサスタックから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む、
磁気ヘッドを形成するための方法。 - 前記第１のシールドの上方、及び、前記ＳＴＯセンサスタックと前記少なくとも１つのシールドとの間の前記ＳＴＯセンサスタックの側面上に、絶縁層を形成するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのシールドが、トラック横断方向の前記ＳＴＯセンサの対向する側面に位置付けされた２つの側面シールドを含み、各側面シールドが、前記ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む、請求項１６に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのシールドが、前記ＳＴＯセンサ及び前記２つの側面シールドの上方に位置付けされた第２のシールドを更に含み、前記第２のシールドが前記ＳＴＯセンサから交換分離かつ、電気的分離されている高磁性透過材料を含む、請求項１８に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのシールドが、高磁性透過材料の単一層、または、高磁性透過材料の２つ以上の層と、それらの間に位置付けされた１つ若しくは複数の逆平行結合スペーサ層とを有する多層構造のどちらかを含み、高磁性透過材料の前記層の各々が、前記１つまたは複数の逆平行結合スペーサ層にわたって実質的に逆平行結合されており、前記高磁性透過材料が、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、Ｃｏ及びそれらの合金と、ＣｏＺｒ、ＣｏＴａ、ＣｏＮｂ、ＣｏＦｅ及びそれらの合金と、Ｆｅフェライト、Ｃｏフェライト、Ｎｉフェライト及びそれらの複合材料と、異方性磁界Ｈｋが５Ｏｅ＜Ｈｋ＝Ｍｓ／Ｋ＜５００Ｏｅの条件を満たす軟磁性材料であって、Ｍｓは飽和磁化＞０．１ｅｍｕ／ｃｃ、及び、Ｋは磁気異方性エネルギー密度である軟磁性材料とからなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
- 反強磁性体を形成するステップを更に含み、前記少なくとも１つのシールドの前記高磁性透過材料が、前記反強磁性体に交換固定される、請求項１６に記載の方法。
- 前記ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する前記表面に対向する前記ＳＴＯセンサスタックの側面の後ろに位置付けされたハードバイアス材料を形成するステップ更に含む、請求項１６に記載の方法。
- 前記ハードバイアス材料のハードバイアス磁化が、前記ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する前記表面に対して横方向にあり、安定化横磁界を付与する、請求項２２に記載の方法。
- 前記ハードバイアス材料のハードバイアス磁化が、前記ＳＴＯセンサスタックの媒体に面する前記表面に対してある角度で傾けられ、安定化横磁界及び縦バイアスを付与して、前記基準層の磁化に対して前記自由層の磁化を傾ける、請求項２２に記載の方法。
- 前記ＳＴＯセンサスタックが、前記自由層と前記基準層との間に位置付けされたＳＴＯスペーサ層を更に含み、前記ＳＴＯスペーサ層が、金属層と、いくらかの電気量を通すように構成された絶縁層と、１つまたは複数の金属導電性チャンネルが中を通る絶縁層とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
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