JP2015156247A

JP2015156247A - 合成反強磁性構造を含む装置およびセンサスタックのｐｗ５０を制御する方法

Info

Publication number: JP2015156247A
Application number: JP2015015515A
Authority: JP
Inventors: ビクター・ボリス・サポツニコフ; Boris Sapozhnikov Victor; タラス・グレゴリエビッチ・ポヒル; Grigoryevich Pokhil Taras; モハメド・シャリア・ウッラー・パトワリ; Shariat Ullah Patwari Mohammed
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-08-27
Also published as: KR20150099408A; US20150213815A1; KR101763741B1

Abstract

【課題】磁気抵抗性センサの信号対ノイズ比を増加させるアプローチを提供する。
【解決手段】合成反強磁性（ＳＡＦ）構造１１７を含み、ＳＡＦ構造１１７中のピン層１１８の全モーメント（ＭｒＴ）が基準層１２２の全モーメント（ＭｒＴ）より実質的に大きい装置である。ピン層１１８の磁気モーメント（Ｍｒ）は、基準層１２２の磁気モーメント（Ｍｒ）と比較して実質的により大きく、ピン層１１８の厚さは、基準層１２２の厚さと同様であるか又はピン層１１８の厚さは、基準層１２２の厚さと比較して実質的により大きく、ピン層１１８の磁気モーメント（Ｍｒ）は、基準層１２２の磁気モーメント（Ｍｒ）と同様である。ピン層１１８のピン固定強度は、実質的に減少される。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明
背景
電子データ記憶装置において、磁気ハードディスクドライブは、有形磁気記憶媒体に符号化されたデータを読出しおよび書込む磁気記録ヘッドを含む。磁気記録ヘッドは、磁気抵抗を示す薄膜多層構造を含み得る。磁気記憶媒体の表面から検出される磁束は、磁気記録ヘッド内の磁気抵抗性（ＭＲ）センサ内の１つ以上の検知層の磁化ベクトルの回転を招き、これは、ＭＲセンサの電気抵抗率の変化を招く。このＭＲセンサの抵抗率の変化は、ＭＲセンサに電流を流し、ＭＲセンサの両端の電圧に生じる変化を測定することによって検出することができる。関連する回路は、測定された電圧変化情報を適当な形式に変換することができ、その情報を操作して、磁気記憶媒体に符号化されたデータを回復することができる。

概要
本明細書中に開示される実施形態は、合成反強磁性構造を含み、ピン層の全モーメントは、基準層の全モーメントよりも実質的に大きい、装置を提供する。一実施形態では、ピン層のピン固定強度が実質的に減少される。

本概要は、詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を簡略化した形式で紹介するために設けられる。本概要は、クレームされる主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図せず、またクレームされる主題の範囲を限定するように用いられることも意図しない。クレームされる主題の他の特徴、詳細、有用性、および利点は、さまざまな実施形態および、付随の図面にさらに図示され、添付の請求項に規定される実施形態の、以下により具体的に記載される詳細な説明から明らかになるであろう。

本明細書中に開示されるリーダを含むディスクドライブアセンブリの一例の平面図である。リーダにおける磁化および磁化回転の三次元図の一例を示す図である。媒体遷移のダウントラック逆読み中の図２に示すリーダの自由層角度導関数を示すグラフの一例の図である。媒体遷移のダウントラック逆読み中の図２に示すリーダの基準層角度導関数を示すグラフの一例の図である。媒体遷移のダウントラック逆読み中のリーダの一例における信号導関数を示すグラフの一例の図である。異なるＳＡＦ比を有するリーダについてＰＷ５０対ＳＡＦピン固定を示すグラフの一例の図である。

詳細な説明
高データ密度および感度センサが磁気記憶媒体からデータを読み出すことに対する需要が高まっている。磁気記憶媒体のデータ密度が増加するにつれて、増加した感度を有する巨大磁気抵抗性（ＧＭＲ）センサは、銅などの薄い導電性非磁性スペーサ層により分離された２つの軟磁性層からなる。トンネル磁気抵抗性（ＴＭＲ）センサは、ＧＭＲに延長部を設け、ここで電子が、スピンが薄い絶縁トンネルバリアにわたって磁性層に垂直に配向された状態で移動する。

ＴＭＲセンサにおいて、センサスタックは、上面シールドと底面シールドとの間に配置されてもよい。これらのシールドは、センサスタックを望ましくない電磁干渉から隔離しながらも、センサスタックがセンサ直下のデータビットの磁界により影響を受けれるようにする。

磁気抵抗性（ＭＲ）センサ（「リードセンサ」とも呼ぶ）の一実施形態では、センサスタックは、シード層、反強磁性（ＡＦＭ）層、合成反強磁性（ＳＡＦ）構造、トンネリングバリア層、自由層（ＦＬ）、およびキャッピング層を含み得る。ＳＡＦ構造は、多数の薄い強磁性層からなり、１つ以上の層対は、薄い非磁性層により分離されてもよい。たとえば、ＳＡＦ構造は、ピン層（ＰＬ）、結合スペーサ層、および基準層（ＲＬ）を含み得る。結合スペーサ層は、ルテニウムなどの材料からなり得る。ＰＬは、回転が阻止された第１の軟磁性層である。ＳＡＦ構造の一方側には、ＡＦＭ層がＳＡＦ構造のＰＬに隣接して配置され、ＰＬが回転するのを防止してもよい。ＳＡＦ構造の他方側には、ＦＬ（外部磁界に応じて自由に回転する第２の軟磁性層）がＲＬの近傍に配置されてもよい。

一実施形態では、ＰＬは、ＰＬの磁化のモーメントがセンサスタックの空気軸受面（ＡＢＳ）に垂直となるようにピン固定される。同様に、ＲＬは、ＲＬの磁化のモーメントもＡＢＳに垂直となるようにピン固定される。しかしながら、ＲＬとＰＬとの磁化の方向は逆である、すなわち、互いから１８０度離れている。

一方、ＦＬは、ＦＬの磁化のモーメントがＰＬおよびＲＬのピン固定から実質的に９０度となるようにバイアスを掛けられる。言い換えると、ＦＬの磁化の方向は、ＡＢＳの表面に平行である。具体的には、ＦＬの磁化の方向は、概ね、ＡＢＳの表面に平行であり、かつ、磁化された媒体にわたるＭＲセンサの動作に垂直な方向におけるクロストラック方向にある。ＲＬの磁気モーメントの方向およびＦＬの磁気モーメントの方向は、記録媒体からの磁界の変化中に逆方向に回転する。具体的には、ＭＲセンサの動作中、ＭＲセンサは、正から負の磁界に、記録媒体からのある範囲の磁界に曝露される。磁界が変わるにつれて、スタックのさまざまな磁性層の磁気モーメントの方向が回転し、これにより信号が生成される。

ＭＲセンサが磁気記録媒体の表面上を移動するとき、ＰＬのピン固定は、一般的に、ＭＲセンサのＡＢＳに対して実質的に９０度近くのままである。しかしながら、磁気記録媒体の磁化に依存して、ＦＬの磁化が変化することにより、ＲＬとＦＬとの磁化間の角度が変化し、これにより、記録媒体により生成されるトンネリング磁気抵抗に比例して信号が生じる。

ＭＲセンサを適切に動作させるためには、ＭＲセンサは、エッジドメインの形成に対して安定化されなければならない。なぜなら、ドメイン壁の動きは、電気ノイズを生じ、データ回復を困難にするためである。安定化を得る方法の１つは、クロストラック方向に沿ったＭＲセンサの各側に、高い抗電場を有する永久磁石（ＰＭ）（すなわち、硬質磁石）などのバイアシング構造を配置することによる。ＰＭからの磁界は、センサを安定化させ、エッジドメイン形成を防止するとともに、適切なバイアスを与える。たとえば、ＭＲセンサは、ＰＭがＲＬおよびＰＬのピン固定を逆方向に押すようにＰＭ間に配置される。

上記に開示されるようなＭＲセンサにおけるＡＦＭ／ＳＡＦ構造を用いることにより、リーダのシールド対シールド間隔（ＳＳＳ）が増加する。記録システムにおいて信号対ノイズ（ＳＮＲ）比を決定するＭＲセンサのパルス幅変動ＰＷ５０は、ヘッダのＳＳＳに依存するため、より低いＳＳＳを達成すると、結果的により低いＰＷ５０および増加したＳＮＲが生じる。しかしながら、ＳＳＳを減少させることによりＳＮＲを減少させるアプローチは、ほとんど底を尽いている。本明細書中に開示される実施形態は、ＭＲセンサのＳＮＲを増加する代替的なアプローチを提供する。具体的には、本明細書中に開示される実施形態は、ＳＡＦ構造を含み、ピン層のモーメントが基準層のモーメントより大きいＭＲセンサを提供する。記載される設計により、ＳＡＦは、ＰＬを優先して大きく不平衡化される。さらに、ピン固定強度が実質的に弱められ、逆読み中のＰＬ磁化回転を実質的に可能にする。

ＳＡＦ構造の磁気モーメントは、逆読み動作中に複合ＳＡＦ構造モーメントの移動ができるだけ少なくなるように平衡化され得る。このような実施形態では、ＳＡＦ構造におけるＰＬおよびＲＬの磁気モーメント厚さＭｒＴにより付与されるような全モーメント（これは、強磁性材料の単位体積当たりの磁気モーメント（Ｍｒ）と強磁性材料の物理的厚さ（Ｔ）との積である）は、実質的に同じまたは同様であり、ＰＬおよびＲＬの磁気モーメントの方向は、互いに実質的に逆である。その結果、逆読み動作中のＰＬおよびＲＬの磁気モーメントに加えられるトルクは、互いに打ち消し合い、その結果、実質的に０に近いトルクの全体所望値が得られる。

開示される実施形態では、ＳＡＦ構造は、ＰＬの磁気モーメントがＲＬの磁気モーメントよりも実質的に高くなるように、ＰＬを優先して不平衡化される。ＳＡＦがＰＬを優先して不平衡化されたとき、ＰＬのＭｒＴが増加され、その結果、媒体磁界の存在下でのＰＬにおける磁気トルクは、媒体磁界の存在下でのＲＬにおける磁気トルクより高くなる。ＭｒＴは磁気モーメントと厚さとの積であるため、ＳＡＦ構造は、ＰＬの厚さまたは磁気モーメントのいずれかを変更することにより不平衡化され得る。したがって、一実施形態では、ＰＬの磁気モーメントをＲＬのモーメントと比較して増加して、ＳＡＦ構造を不平衡化し得る。別の実施形態では、ＰＬの厚さをＲＬの厚さと比較して増加して、ＳＡＦ構造を不平衡化し得る。

本明細書中に開示されるＳＡＦ構造の代替的な実施形態では、媒体磁界の存在下で増加されたＳＡＦ回転を達成するために、ＰＬのピン固定強度が実質的に減少される。ＲＬは、ＰＬに結合されており、その結果、ＰＬのピン固定強度が減少されると、ＰＬの減少されたピン固定強度により、所定の媒体磁界強度がＲＬをより回転させることができる。ＳＡＦ構造の不平衡化および／または減少されたピン固定強度の結果、パルス幅ＰＷ５０が減少される。したがって、本明細書中に開示される実施形態は、ＭＲセンサのＳＳＳを減少させることなく、記録システムについてＰＷ５０を減少させ、ＳＮＲを増加させることができる。さらに別の実施形態では、不平衡化されたＳＡＦ構造に加えて、ＰＬのピン固定強度がともに実質的に減少される。さらに別の代替的な実施形態では、不平衡化されたＳＡＦ構造に加えて、ＰＬのピン固定強度がともに実質的に減少される。

ＭｒＴの不平衡は、ＳＡＦ比（ＳＡＦ＿Ｒ）＝ＰＬのＭｒＴ／ＲＬのＭｒＴによって定量化される。一般的に、ＳＡＦ構造は、ＳＡＦ＿Ｒが１．０におおよそ近くなるように平衡化される。ＳＡＦ＿Ｒがやや１．０辺りで変化し得る一方で、１．１を超えるＳＡＦ＿Ｒを有するＳＡＦ構造は、実質的に不平衡であると見なされる。たとえば、ＳＡＦ＿Ｒが２である場合、ＰＬのＭｒＴはＲＬのＭｒＴの量の２倍であるため、ＳＡＦ構造中のピン層の全モーメントＭｒＴは、該ＳＡＦ構造における基準層の全モーメントＭｒＴよりも実質的に大きい。

一実施形態では、ＳＡＦ＿Ｒは、０．８５〜１．０の範囲から１．１以上になるまで増加され得る。ＳＡＦ＿Ｒは、ピン層および基準層の厚さを同様に保ちつつ、ピン層の磁気モーメント（Ｍｒ）と基準層の磁気モーメント（Ｍｒ）との比が１．１を超えるように増加させることにより、１．１以上に増加され得る。代替的な実施形態では、ＳＡＦ＿Ｒは、ピン層および基準層の磁気モーメント（Ｍｒ）を同様に保ちつつ、ピン層の厚さと基準層の厚さとの比が１．１を超えるように増加させることにより、１．１以上に増加され得る。さらに、一実施形態におけるピン固定強度（単位ｅｒｇ／ｃｍ²で測定）は、３〜１０倍にまで減少され得る。

本明細書に開示される実施形態は、さまざまな異なる種類のＭＲセンサ（たとえば、異方性磁気抵抗性（ＡＭＲ）センサ、ＴＭＲセンサ、ＧＭＲセンサなど）とともに用いられ得る。そのため、記載される実施形態は、面内スピンバルブ（ＬＳＶ）、スピンホール効果（ＳＨＥ）、スピントルク振動（ＳＴＯ）などの新しい物理現象に基づく新しいＭＲセンサ設計にも適用可能である。

図１は、ディスクドライブアセンブリ１００の一例の平面図を図示する。ディスクドライブアセンブリ１００の一例は、媒体ディスク１０８にわたって配置されるアクチュエータアーム１１０の遠位端にスライダ１２０を含む。アクチュエータ回転軸１０６を中心として回転する回転式ボイスコイルモータは、スライダ１２０をデータトラック（たとえば、データトラック１４０）上に配置するために用いられ、ディスク回転軸１１１を中心として回転するスピンドルモータは、媒体ディスク１０８を回転させるために用いられる。特に図Ａを参照して、媒体ディスク１０８は、外径１０２および内径１０４を含み、これらの間には、円形の点線で示されるデータトラック１４０等の多数のデータトラックが存在する。フレックスケーブル１３０は、動作時にアクチュエータアーム１１０の回動動作を可能にしつつ、スライダ１２０に必要な電気的接続経路を設ける。

スライダ１２０は、さまざまな機能を行うさまざまな層を有する積層構造である。スライダ１２０は、書き込み部（図示せず）と、媒体ディスク１０８からデータを読み出すための１つ以上のＭＲセンサとを含む。図Ｂは、ディスクドライブアセンブリ１００の使用中に、媒体ディスク１０８のＡＢＳに面するＭＲセンサ１３０の一例の側面を図示する。したがって、図Ｂに示されるＭＲセンサ１３０は、図Ａに示されるスライダ１２０に動作的に取り付けられたとき、約１８０度で（たとえば、ｚ軸を中心として）回転し得る。

ＭＲセンサ１３０は、磁気抵抗性を利用して媒体ディスク１０８からデータを読み出す。ＭＲセンサ１３０の正確な性質は広く異なり得るが、ＴＭＲセンサは、本明細書中に開示される技術とともに利用することのできるＭＲセンサの一例として記載される。

ＭＲセンサ１３０は、上面シールド１１４と底面シールド１１２との間に配置されたセンサスタック１３２を含む。上面シールド１１４および底面シールド１１２は、センサスタック１３２を電磁干渉、主にｚ−方向（ダウントラック）の干渉から隔離し、処理電子機器（図示せず）に接続される導電性の第１および第２の電気リードとして作用する。一実施形態では、底面シールド１１２および上面シールド１１４は、データビットに隣接する他方の磁界干渉を減少または阻止しつつ、センサスタック１３０がＭＲセンサ１３０の直下のデータビットの磁界により影響を受けれるようにする。したがって、ビットの物理的サイズが減少し続けるにつれて、底面シールド１１２と上面シールド１１４との間のシールド対シールド間隔（ＳＳＳ）も減少されるべきである。ＳＳＳが減少するにつれて、ＰＷ５０も減少する。

センサスタック１３２は、センサスタック１３２の他の層において所望の結晶構造を開始させるシード層１３８を含んでもよい。センサスタック１３２は、ＡＦＭ層１１６およびＳＡＦ構造１１７も含む。ＳＡＦ構造１１７は、ピン層（ＰＬ）１１８、結合スペーサ層１３４、および基準層（ＲＬ）１２２を含む。ＰＬ１１８は、ＡＦＭ層１１６により所定の方向にバイアスを掛けられた磁気配向を有する軟磁性層である。結合スペーサ層１３４は、ＰＬ１１８に隣接し、ＰＬ１１８をＲＬ１２２から分離する。ＲＬ１２２は、少なくとも２つの軟磁性層を含み、これらはともに積層され、結合スペーサ層１３４により反強磁性的にＰＬ１１８に結合される。この結合により、ＲＬ１２２およびＰＬ１１８の磁気モーメントは、概ね、図１の面に対して直角に、かつ互いに逆平行に配向される。

ＭＲセンサ１００は自由層（ＦＬ）１２４をさらに含み、自由層１２４は、関心の範囲内の印加磁界の影響下で自由に回転する磁気モーメントを有する。別の実施形態によれば、ＦＬ１２４の２つ以上の軟磁性層は、アモルファス磁性材料の薄い層によりともに積層される。アモルファス磁性材料は、軟磁性層の結合強度を増加させ、ＭＲセンサ１００の安定性を向上させる。

トンネリングバリア層１２６は、ＦＬスタック１２４からＲＬ１２２を分離する。トンネリングバリア層１２６は、ＲＬ１２２とＦＬ１２４との間に量子力学的電子トンネリングを可能にするのに十分な程度薄い。電子トンネリングは電子スピン依存性であり、これにより、リードヘッド１３０の磁気応答は、ＦＬ１２４とＳＡＦ構造１１７（すなわち、ＲＬ１２２、ＰＬ１１８、および結合スペーサ層１３４を含む構造）との相対的配向およびスピン偏極の関数となる。ＳＡＦ構造１１７および自由層スタック１２４の磁気モーメントが逆平行であるとき、電子トンネリングの最低確率が起きる。したがって、センサスタック１３２の電気抵抗は、印加磁界に応じて変化する。

センサスタック１３２はキャッピング層１２８をさらに含む。キャッピング層１２８は、上面シールド１１４から自由層スタック１２４を磁気的に分離する。キャッピング層１２８は、複数の個々の層（図示せず）を含み得る。さらに、センサスタック１３２は、クロストラック方向に沿って（ｘ−軸に沿って）センサスタック１３２の２つの側の２つの永久磁石（ＰＭ）（図示せず）間に位置付けられ得る。

媒体ディスク１０８のデータビットは、図１の面に直角の方向に、図の面内または図の面外のいずれかに磁化される。したがって、ＭＲセンサ１３０がデータビット上を通過するとき、自由層の磁気モーメントは、図１の面内または図１の面外のいずれかに回転され、これにより、ＭＲセンサ１３０の電気抵抗が変化する。したがって、ＭＲセンサ１３０により検知されているビットの値（たとえば、１または０のいずれか）は、ＡＦＭ層１１６に結合された第１の電極からキャッピング層１２８に結合された第２の電極に流れる電流に基づいて決定され得る。

一実施形態によれば、ＳＡＦ構造１１７におけるＰＬ１１８のＭｒＴは、ＳＡＦ構造１１７におけるＲＬ１２２のＭｒＴより大きい。上に示したように、開示される設計により、ＳＡＦはＰＬ１１８を優先して大きく不平衡化される。ＰＬ１１８の増加したＭｒＴは、ＲＬ１２２のモーメントもしくはＲＬ１２２の厚さとそれぞれ比較して、ＰＬ１１８のモーメントを増加させることにより、または、ＰＬ１１８の厚さを増加させることのいずれかにより達成され得る。さらに、ＰＬ１１８のピン固定強度も、媒体磁界の存在下で大きなＳＡＦ回転を達成するために、大きく減少されてもよい。ＳＡＦ構造１１７の不平衡化および／または減少されたピン固定強度の結果、ＭＲセンサ１３０のパルス幅変動ＰＷ５０が減少され、その結果、ＭＲセンサ１１７を用いた記録システムにおける減少された信号対ノイズ（ＳＮＲ）比が得られる。したがって、ＭＲセンサ１３０は、センサスタック１１７のＳＳＳを減少させることなく、記録システムに増加したＳＮＲを与える。

図２は、本明細書中に開示される一実施形態のリーダにおける磁化および磁化回転の二次元図２００を図示する。センサスタックにおけるＳＡＦ構造のＰＬおよびＲＬの磁化は、実線の矢印により示され、磁化の回転は、点線の矢印により示される。具体的には、ＲＬの磁化は２０２により示され、ＰＬの磁化２０２は２０４により開示され、ＲＬ磁化の回転は２０６により示され、ＰＬ磁化２０４の回転は２０８により示される。図示するように、ＲＬの磁化２０２およびＰＬの磁化２０４は、（完全に逆または１８０度ではないものの）実質的に互いに逆の方向である。一方、センサ構造のＦＬは、ＦＬ磁化２１８がＰＬ磁界２０４およびＲＬ磁化２０２から実質的に９０度となるようにバイアスを掛けられる。媒体磁界２１２は、回転の方向２２０により図示されるように、ＦＬ磁化２１８を回転させる。

一実施形態では、ＳＡＦ構造がＰＬを優先して不平衡化される場合、ＰＬ磁化２０４は、ＲＬ磁化２０２と比較してより高いモーメントを有する。さらに、ＰＬのピン固定強度は、媒体磁界２１２の存在下では、ＰＬ磁化２０４が方向２０８により自由に回転するように減少される。ＰＬは、ＰＬを含むＳＡＦ構造の底面でＡＦＭ層によりピン固定される。

ＳＡＦ構造は、ＰＭ磁界２１０を生じるＰＭの間でクロストラック方向に沿って位置付けられ得る。ＰＭ磁界２１０は、図の面に平行で、概ね水平方向に配向された磁気モーメントによりＦＬにバイアスを掛ける。このバイアスは、ＦＬ磁化２１８がずれることを防止する（このようなずれは、データ内にノイズを導入するおそれがある）。しかしながら、ＰＭ磁界２１０バイアスは十分に小さく、ＦＬ磁化２１８は、データディスクに蓄積されたデータビットの印加媒体磁界２１２に応じて変化することができる。

媒体磁界２１２は、ＰＬ磁化２０４に反時計回り方向の力を及ぼし、ＲＬ磁化２０２に時計回り方向の力を及ぼす。一実施形態では、ＳＡＦ構造は、ＰＬを優先して大きく不平衡化され、ＰＬのピン固定強度は大きく減少される。たとえば、ＳＡＦ構造は、ＲＬより厚いＰＬを設けることにより不平衡化され得る。その結果、ＰＬ磁化２０４およびＲＬ磁化２０２上の有効合体トルクは、反時計回りである。さらに、減少されたピン固定強度の結果、ＦＬ磁化２１８の回転２２０と同じ方向に、位相シフトを伴って、媒体磁界２１２の存在下でＲＬ磁化２０２の増加した回転が生じる。

センサスタックにより形成されたデータ信号は、ＲＬおよびＡＦＭにわたり生成されるパルス（ＲＬパルス）ならびにＦＬおよびＡＦＭにわたって生成されるパルス（ＦＬパルス）に依存する。ＳＡＦおよびＦＬの異なるダウントラック位置の結果、ＲＬパルスは、ＦＬパルスに対して位相シフトされ、データ磁界の形成において、ＲＬパルスは、ほとんど一方側でＦＬパルスから引かれる。これは、ＲＬ側でのデータ信号パルスの縮小につながり、その結果、減少されたＰＷ５０が生じる。

図３は、本明細書中に開示されるような不平衡化されたＳＡＦ構造を有するリーダにおける、ダウントラック方向のリーダ位置の関数としてのＦＬ角度導関数（すなわち、ΔＦＬ角度／Δ位置）のグラフ３００を図示する。具体的には、グラフ３００は、媒体がリーダに対して移動するときの、媒体に書込まれたデータビット上でのリーダの１回の遷移中のリーダの位置の変化（単位ｎｍ）の関数としてのＦＬ角度導関数の変化を図示する。リーダが遷移を越えると、ＦＬ磁化の角度により反映されるように、ＦＬ磁化の位置が変化する。リーダが遷移を越えるときのＦＬピーク位置は、およそ−５７ｎｍに点線Ａとして示され、ＦＬ磁化角度導関数は、この実施形態では、およそ４．８度／５ｎｍにある。

図４は、本明細書中に開示されるような不平衡化されたＳＡＦ構造を有するリーダにおける、ダウントラック方向のリーダ一位置の関数としてのリーダのＲＬ角度導関数のグラフ４００を図示する。具体的には、グラフ４００は、媒体がリーダに対して移動するときの、媒体に書込まれたデータビット上でのリーダの１回の遷移中のリーダの位置の変化（単位ｎｍ）の関数としてのＲＬ角度導関数の変化を図示する。グラフ４００は、さまざまな異なるピン固定強度（１．１、０．５、０．２、および０．１ｅｒｇ／ｃｍ²）について、１．８のＳＡＦ比（ＰＬのＭｒＴ／ＲＬのＭｒＴ）についてのＲＬ角度導関数とリーダの位置との間のこのような関係を図示する。

ＲＬ磁化の移動は、ＳＡＦ構造のピン固定強度に依存し、より低いピン固定強度は、図４に図示するように、曲線のより高い移動を生じる。本明細書中に開示されるような、ＳＡＦピン固定減少およびＰＬを優先したＳＡＦの再平衡化は、ＲＬ磁化のより高い移動につながり、ひいては、媒体磁界の存在下におけるＲＬ角度導関数についてのより高い振幅につながる。図４に図示されるように、ＲＬ磁化の移動は、ＦＬ磁化の方向における。

信号形成において、ＲＬパルスは、主に一方側のＦＬパルスに対してシフトされる。この結果、信号パルスは、ＲＬ側で縮小される。ＲＬ磁化角度導関数の最大値は、点線Ｂにより示される。点線Ａは、最大ＦＬ磁化角度導関数の位置である。ＲＬパルスはＦＬパルスと同じ方向に移動するため、この設計は、主にＲＬ側で、ＦＬ磁化とＲＬ磁化との間の相対角度の変化を減少させる。

図５は、本明細書中に開示されるような不平衡化されたＳＡＦ構造を有するリーダにおける、ダウントラック方向のリーダ位置の関数としての遷移逆読み導関数（ＦＬ−ＲＬ角度導関数に概ね平行な、パルス形状）の一例のグラフ５００を図示する。グラフ５００は、さまざまな異なるピン固定強度（１．１、０．５、０．２、および０．１ｅｒｇ／ｃｍ²）について、１．８のＳＡＦ比（ＰＬのＭｒＴ／ＲＬのＭｒＴ）についての遷移逆読み導関数とリーダの位置との間のこのような関係を図示する。図示されるように、ＰＬを優先して不平衡化されたＳＡＦ構造を有するリーダにおけるＲＬ磁化回転は、ＳＡＦ側でリーダパルスを縮小し、その結果、より狭いＰＷ５０が得られる。

図６は、さまざまなＳＡＦ比（０．８５、１．２、１．５、および１．８）について、本明細書中に開示されるような不平衡化されたＳＡＦ構造を有するリーダにおけるＰＷ５０対ＳＡＦピン固定のグラフ６００を図示する。図示されるように、より低いピン固定強度の場合、より高いＳＡＦ比を有するリーダは、より低いＰＷ５０を生じる。たとえば、１．８のＳＡＦ比および０．２ｅｒｇ／ｃｍ²より低いＳＡＦピン固定強度の場合、ＰＷ５０は、およそ２２.５〜２３ｎｍと低い。それと比較して、１．２のＳＡＦ比および同様のピン固定強度の場合、ＰＷ５０は、およそ２５〜２５．５ｎｍである。したがって、増加したＳＡＦ比を有する開示される実施形態は、ＰＷ５０を２〜３ｎｍだけ減少させることができる。このようなＰＷ５０の減少は、達成することが困難となり得るおよそ５〜１０ｎｍのＳＳＳの減少と同等である。言い換えると、１．１よりも実質的に大きいＳＡＦ比の値（１．２、１．５、１．８などのＳＡＦ比）については、開示される実施形態は、ＰＷ５０の大きな減少を与える。

上記の明細書、例、およびデータは、発明の構造および実施形態の例の使用の完全な説明を示す。発明の多くの実施形態は、発明の要旨および範囲から逸脱することなく行なわれることができるため、発明は、以下に添付される請求項の範囲内にある。さらに、異なる実施形態の構造特徴は、記載される請求項から逸脱することなくさらに別の実施形態において組合され得る。上記の実施形態および他の実施形態は、以下の請求項の範囲内にある。

１００ディスクドライブアセンブリ、１０２外径、１０４内径、１０６アクチュエータ回転軸、１０８媒体ディスク、１１０アクチュエータアーム、１１１ディスク回転軸、１１２底面シールド、１１４上面シールド、１１６ＡＦＭ層、１１７ＳＡＦ構造、１１８ピン層（ＰＬ）、１２０スライダ、１２２基準層（ＲＬ）、１２４自由層（ＦＬ）、１２６トンネリングバリア層、１２８キャッピング層、１３０フレックスケーブル、１３２センサスタック、１３４結合スペーサ層、１３８シード層、１４０データトラック。

Claims

装置であって、前記装置は、
合成反強磁性（ＳＡＦ）構造を含み、前記ＳＡＦ構造中のピン層の全モーメントＭｒＴは、前記ＳＡＦ構造中の基準層の全モーメントＭｒＴよりも実質的に大きい、装置。
前記ピン層の磁気モーメント（Ｍｒ）は、前記基準層の磁気モーメント（Ｍｒ）と比較して実質的により大きく、前記ピン層の厚さは、前記基準層の厚さと同様である、請求項１に記載の装置。
前記ピン層の厚さは、前記基準層の厚さと比較して実質的により大きく、前記ピン層の磁気モーメント（Ｍｒ）は、前記基準層の磁気モーメント（Ｍｒ）と同様である、請求項１に記載の装置。
前記ピン層のＭｒＴと前記基準層のＭｒＴとの比は、実質的に１．１よりも大きい、請求項１に記載の装置。
前記ピン層のピン固定強度は、０．９ｅｒｇ／ｃｍ²よりも実質的に低い、請求項１に記載の装置。
前記ＳＡＦ構造は、ＭＲセンサのセンサスタックに用いられる、請求項１に記載の装置。
前記ＳＡＦ構造は、ピン底面シールドに用いられる、請求項１に記載の装置。
前記ピン層の磁気モーメント（Ｍｒ）と前記基準層との磁気モーメント（Ｍｒ）の比は、１．１よりも実質的に大きく、前記ピン層の厚さは、前記基準層の厚さと同様である、請求項１に記載の装置。
前記ＳＡＦ構造のピン固定強度は、０．５ｅｒｇ／ｃｍ²よりも実質的に小さい、請求項１に記載の装置。
センサスタックのＰＷ５０を制御する方法であって、前記方法は、前記センサスタックの合成反強磁性（ＳＡＦ）構造におけるピン層の全モーメントＭｒＴと基準層の全モーメントＭｒＴとの比を制御することによる、方法。
前記ピン層のＭｒＴのモーメントと前記基準層のＭｒＴとの比は、１．１よりも実質的に高くなるように増加される、請求項１０に記載の方法。
前記ＳＡＦ構造のピン固定強度を実質的に０．９ｅｒｇ／ｃｍ²未満に減少させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記ピン層の全モーメントＭｒＴと前記基準層の全ＭｒＴモーメントとの比を制御することは、前記基準層のモーメントと比較した前記ピン層の相対的モーメントを制御することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記ピン層の全モーメントＭｒＴと前記基準層の全ＭｒＴモーメントとの比を制御することは、前記基準層の厚さと比較した前記ピン層の相対的厚さを制御することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
センサスタックのＰＷ５０を制御する方法であって、前記方法は、前記センサスタックの合成反強磁性（ＳＡＦ）構造を不平衡化することによる、方法。
前記ＳＡＦ構造を不平衡化することは、ピン層を優先して、基準層の全モーメントと比較してより高い全モーメントを有するように前記ＳＡＦ構造を不平衡化することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
前記ＳＡＦ構造のピン層のピン固定強度を減少させることにより前記センサスタックのＰＷ５０を制御することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
前記ピン層のピン固定強度は、０．９ｅｒｇ／ｃｍ²よりも低い、請求項１７に記載の方法。
前記ＳＡＦ構造を不平衡化することは、１．１を超えるＳＡＦ比を有するように前記ＳＡＦ構造を不平衡化することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
前記ＳＡＦ構造を不平衡化することは、前記ピン層の磁気モーメント（Ｍｒ）と前記基準層の磁気モーメント（Ｍｒ）との比を１．２を超えるように増加させることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。