JP4841112B2 - Mtjセンサ及びディスク・ドライブ・システム - Google Patents

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Description

本発明は一般に、磁気媒体から情報信号を読み取るための磁気トンネル接合磁気抵抗センサ、特に、低モーメント、高飽和保磁力のピン層を有する磁気トンネル接合センサ、および該センサを組み込んだ磁気記憶システムに関する。
コンピュータはしばしば、後で使用するデータを書き込み読み取ることができる媒体を有する補助記憶装置を含んでいる。ディスク表面に磁気の形でデータを記憶する、回転磁気ディスクを組み込んだ直接アクセス記憶装置(ディスク・ドライブ)が一般に使用されている。データは、径方向に間隔を置いてディスク表面に配置された同心のトラックに記される。次いで、読取りセンサを含む磁気ヘッドを使用して、ディスク表面のトラックからデータを読み取る。
磁気抵抗(MR)読取りセンサは、MRセンサと一般に呼ばれ、薄膜誘導ヘッドの場合よりも大きなトラック密度及び線密度のディスク表面からデータを読み取ることができるため、高容量のディスク・ドライブでは、主流の読取りセンサとなっている。MRセンサは、それ自体のMRセンシング層(「MR素子」と呼ばれる)がセンスする磁束の強度および方向の関数であるMR層の抵抗の変化を通して磁界を検出する。
従来のMRセンサは、MR素子の抵抗が、MR素子の磁化とMR素子を流れるセンス電流の向きとの間の角度の余弦の2乗として変化する異方性磁気抵抗(AMR)効果に基づいて動作する。記録されたデータを磁気媒体から読み取ることができるのは、記録された磁気媒体からの外部磁界(信号磁界)が、MR素子の磁化の方向の変化を引き起こし、この磁化の方向の変化が、MR素子の抵抗の変化、およびこれに対応するセンス電流または電圧の変化を引き起こすからである。
他の種類のMRセンサに、巨大磁気抵抗(GMR)効果を示すGMRセンサがある。GMRセンサでは、MRセンシング層の抵抗が、非磁性層(スペーサ)によって分離された磁性層間の伝導電子のスピン依存伝送、および、これに付随して、磁性層と非磁性層との界面および磁性層の内部に生じるスピン依存散乱の関数として変化する。
非磁性体(例えば銅)の層で分離された強磁性体(例えばNi−Fe)の層2層のみを使用するGMRセンサは一般に、スピン・バルブ(SV)センサと呼ばれ、SV効果を示す。
図1に、中央領域102で分離された端領域104および106を含む、従来技術のSVセンサ100を示す。ピン層120と呼ばれる第1の強磁性層は、一般に反強磁性(AFM)層125との交換結合によって固定された(自由に動けなくされた)磁化を有する。フリー層110と呼ばれる第2の強磁性層の磁化は固定されておらず、記録された磁気媒体からの磁界(信号磁界)に応答して自由に回転することができる。フリー層110は、導電性の非磁性スペーサ層115でピン層120から分離される。端領域104および106に形成されたそれぞれの硬質(ハード)バイアス層130および135は、フリー層110に対して縦方向のバイアスをかける。硬質バイアス層130および135の上にそれぞれ形成されたリード140および145は、SVセンサ100の抵抗をセンスするための電気接続を提供する。参照によって本明細書に組み込まれる、ディーニ(Dieny)他に与えられたIBM社の米国特許第5206590号には、SV効果に基づいて動作するGMRセンサが開示されている。
磁気トンネル接合(MTJ)装置は、現在開発中の他の種類の磁気装置である。MTJ装置は、メモリ・セルおよび磁界センサとしての潜在的な用途を有する。MTJ装置は、薄い電気絶縁トンネル障壁層で分離された2層の強磁性層を含む。このトンネル障壁層は十分に薄く、これらの強磁性層間に、電荷担体の量子力学的トンネル伝送が生じる。このトンネル伝送プロセスは電子スピンに依存する。これは、接合を横切るトンネル電流が、強磁性体のスピン依存的な電子特性によって決まり、2層の強磁性層の磁気モーメントの相対的な方向、すなわち磁化方向の関数であることを意味する。MTJセンサでは、一方の強磁性層の磁気モーメントが固定、すなわち自由に動けなくされており、他方の強磁性層の磁気モーメントが、記録媒体からの外部磁界(信号磁界)に応答して自由に回転する。この2層の強磁性層間に電位を与えたとき、センサの抵抗は、強磁性層の間の絶縁層を横切るトンネル電流の関数となる。トンネル障壁層を通り抜けて垂直に流れるトンネル電流は、2層の強磁性層の相対的な磁化方向によって決まるため、記録されたデータを磁気媒体から読み取ることができる。これは、信号磁界が、フリー層の磁化方向の変化を引き起こし、この磁化方向の変化が、MTJセンサの抵抗の変化、およびこれに対応するセンス電流または電圧の変化を引き起こすからである。参照によってその全体が本明細書に組込まれる、ガラハー(Gallagher)他に与えられたIBM社の米国特許第5650958号には、磁気トンネル接合効果に基づいて動作するMTJセンサが開示されている。
図2に、第1の電極204、第2の電極202、およびトンネル障壁215を備える従来技術のMTJセンサ200を示す。第1の電極204は、ピン層(強磁性ピン層)220、反強磁性(AFM)層230、およびシード層240を含む。ピン層220の磁化は、AFM層230との交換結合によって固定されている。第2の電極202は、フリー層(強磁性フリー層)210およびキャップ層205を含む。フリー層210は、非磁性電気絶縁トンネル障壁層215でピン層220から分離される。外部磁界がない場合、フリー層210の磁化の方向は矢印212で示した向きであり、すなわち矢印222(矢印の尾部が紙面を指す)で示したピン層220の磁化方向とは一般に垂直である。第1の電極204および第2の電極202に接触してそれぞれ形成された第1のリード260および第2のリード265は、電流源270からMTJセンサ200へセンシング電流Iを流すための電気接続を提供する。第1および第2のリード260および265に接続された信号検出器280は、部分応答最尤(PRML)チャネルなどの記録チャネルを一般に含み、外部磁界によってフリー層210内に誘導された変化に起因する抵抗の変化をセンスする。
ピン層に交換結合させた反強磁性(AFM)層を使用することによって、MTJセンサのピン層の磁化方向を固定(自由に動けなく)することができる。ピン層の磁化を固定するのにAFM層を使用する利点は、ピン層とフリー層との静磁気的相互作用が小さくなりフリー層の磁気的柔軟性が保てることである。交換結合させたAFM層を使用することの欠点は、この反強磁性体のブロッキング温度が比較的低いときにこの交換結合がゼロになることである。望ましい高い耐食性を有する反強磁性体のブロッキング温度は約200℃である。このような低いブロッキング温度の場合、これらの反強磁性体は、多くのMRセンサの120℃の範囲内の動作温度で200Oe未満の絶対値を有するピン磁界を有する。このようにピン磁界が低い結果、高温で動作するMRセンサの耐熱性が不十分になる。
高飽和保磁力(硬質)磁性体をピン層に使用することによって、耐熱性を大幅に向上させることができる。このような材料を用いると、高いピン磁界が、約700℃にもなるキュリー温度近くまで維持される。しかし、高飽和保磁力材料のピン層は、フリー層と静磁気的に結合し、その結果、フリー層は、外部磁界に対する感度が低下したより硬磁性のものとなる。
したがって、耐熱性を向上させるための高飽和保磁力ピン層を使用しながらも、ピン層とフリー層の静磁気的な相互作用によるセンサ感度の低下がみられないMTJセンサが求められている。
本発明の目的は、高飽和保磁力磁性体を使用して逆平行(AP)ピンMTJセンサの磁化方向を固定する、改良型の磁気抵抗トンネル接合(MTJ)センサを開示することにある。
本発明の他の目的は、高飽和保磁力磁性体を使用して、ピン層の磁化方向を固定することに起因する高い耐熱性を有するMTJセンサ構造を開示することにある。
本発明の他の目的は、高飽和保磁力ピン層とフリー層の静磁気的結合が低減したMTJセンサ構造を開示することにある。
本発明の原理によれば、パーマロイの磁化(約800emu/cc)よりも大きな飽和磁化を有する材料から作られた第1の強磁性層と、高飽和保磁力の強磁性体から作られた第2の強磁性層(本明細書では高飽和保磁力を、150Oeを超える飽和保磁力と定義する)と、第1の強磁性層と第2の強磁性層の間に配置された逆平行結合(APC)層とを含む積層逆平行(AP)ピン層を有するMTJセンサを開示する。ほぼゼロの磁気ひずみ係数を有する軟質強磁性体製のインタフェースする第1の副層および第2の副層を含む強磁性フリー層は、絶縁体から形成され、フリー層の第1の副層に隣接したトンネル障壁層でAPピン層の第1の強磁性層から分離される。APピン層の第1の強磁性層と第2の強磁性層とを分離するAPC層が、強い逆平行結合を促し、その結果、高飽和保磁力の第2の強磁性層の磁化が、第1の強磁性層の磁化を逆平行に固定する。
本発明の好ましい実施形態では、正味の磁気モーメントがほぼゼロであるAPピン層構造を提供することによって、APピン層とフリー層の静磁気的な相互作用が最小限に抑えられる。APピン層を形成するそれぞれの層の厚さは、第1の強磁性層の磁気モーメントの絶対値と第2の強磁性層の磁気モーメントの絶対値がほぼ等しくなるように選択する。第1の強磁性層と第2の強磁性層は、これらの層の間にあるAPC層のためにその磁化の向きが逆平行であるため、APピン層の正味のモーメントはほぼゼロである。このようにして、APピン層とフリー層の静磁気的な相互作用を最小限に抑えることによって、フリー層の磁化は、加えられた磁界に応答して自由に回転することができ、その結果、高感度のMTJセンサが得られる。
本発明の前記および追加の目的、特徴および利点は、以下の詳細な記述の中で明らかとなろう。
次に図3を参照する。同図に、本発明を実施したディスク・ドライブ300を示した。図3に示すとおり、少なくとも1枚の回転可能な磁気ディスク312が、スピンドル314上に支持され、ディスク・ドライブ・モータ318によって回転する。それぞれのディスク上の磁気記録媒体は、ディスク312上の同心のデータ・トラック(図示せず)の環状パターンの形態をとる。
本発明のMTJセンサを組み込んだ1つまたは複数の磁気読取り/書込みヘッド321をそれぞれ支持する少なくとも1つのスライダ313が、ディスク312の上に置かれる。ディスクが回転すると、スライダ313が、ディスク表面322の上で径方向内側および外側に移動して、ヘッド321が、所望のデータが記録されているディスクの異なる部分にアクセスできるようになる。各スライダ313は、サスペンション315によってアクチュエータ・アーム319に取り付けられる。サスペンション315は、ディスク表面322にスライダ313を押しつけるごく小さなばね力を与える。各アクチュエータ・アーム319はアクチュエータ327に取り付けられる。図3に示すようにアクチュエータを、ボイス・コイル・モータ(VCM)とすることができる。VCMは、固定磁界中で可動のコイルを備え、このコイルの運動の方向および速度は、制御装置329が供給するモータ電流信号によって制御される。
このディスク記憶システムの動作中、ディスク312の回転によって、スライダ313(ヘッド321を含み、ディスク312の表面と向き合うスライダ313の表面をエア・ベアリング面(ABS)と呼ぶ)とディスク表面322の間にエア・ベアリングが生じ、スライダに上向きの力、すなわち揚力を加える。その結果、このエア・ベアリングが、サスペンション315のごく小さなばね力と釣り合い、正常動作時にはスライダ313を、ディスク表面のわずかに上方に、実質的に一定な小さな間隔をあけて支持する。
ディスク記憶システムのさまざまな構成部品は、動作時、制御装置329が生成する、アクセス制御信号、内部クロック信号などの制御信号によって制御される。制御装置329は一般に、論理制御回路、記憶チップ、およびマイクロプロセッサを含む。制御装置329は、さまざまなシステム動作を制御するために、線323上のドライブ・モータ制御信号、線328上のヘッド位置およびシーク制御信号などの制御信号を生成する。線328上の制御信号は、ディスク312上の所望のデータ・トラックにスライダ313を最適に移動させ、位置決めするための所望の電流プロファイルを提供する。読取り/書込み信号は、記録チャネル325によって読取り/書込みヘッド321との間でやり取りされる。
一般的な磁気ディスク記憶システムの前記説明および図3の添付図面は、例示のみを目的としたものである。ディスク記憶システムが、多数のディスクおよびアクチュエータを含むことができ、それぞれのアクチュエータが、複数のスライダを支持できることは明白である。
発明の好ましい実施形態に基づくMTJセンサを説明する。MTJセンサは、エア・ベアリング面(ABS)を有する。MTJセンサは、第1の電極と、第2の電極と、第1の電極と第2の電極の間に配置されたトンネル障壁層を含む。第1の電極は、積層APピン層とシード層を含み、積層APピン層は、シード層とトンネル障壁層の間に配置される。第2の電極は、フリー層とキャップ層を含み、フリー層は、キャップ層とトンネル障壁層の間に配置される。
積層APピン層は、 隣接する第1のインタフェース層を有する第1の強磁性層と、隣接する第2のインタフェース層を有する第2の強磁性層と、第1のインタフェース層と第2のインタフェース層の間に配置され、第1の強磁性層と第2の強磁性層の間に逆平行結合(APC)を提供するAPC層とを含むAP結合された多層構造である。別法として、第1のインタフェース層および第2のインタフェース層を使用しなくてもよい。第1の強磁性層は、第1の飽和保磁力を有する材料から形成され、第2の強磁性層は、第1の飽和保磁力よりも大きい第2の飽和保磁力を有する材料から形成される。第2の強磁性層は、APピン層の磁化方向をABSと垂直に固定(自由に動けなく)するピン磁界を提供する高い飽和保磁力(150Oe超)を有する。シード層は、後続の層の結晶テクスチャまたは粒子サイズを変更するために付着された層であり、必要でない場合もある。
フリー層は、第1の副層と第2の副層を含み、第1の副層は、第2の副層とトンネル障壁層の間に配置される。フリー層の磁化は、ABSに平行な向きになされ、信号磁界の存在下で自由に回転することができる。
第1の電極および第2の電極にそれぞれ隣接した2つのリード層は、電流源からMTJセンサへセンス電流Iを流すための電気接続を提供する。2つのリードに電気的に接続された信号検出器は、信号磁界(例えば、ディスク上に記憶されたデータ・ビットによって生成された磁界)によってフリー層内に誘導された変化に起因するトンネル電流の変化をセンスする。この信号磁界は、フリー層の磁化の方向を、ABSに垂直に固定されることが好ましいピン層の磁化方向に対して相対的に回転させる役割をする。信号検出器は、PRMLチャネルなど、当業者に周知のディジタル記録チャネルを含むことが好ましい。信号検出器はさらに、(センサとチャネルの間に電気的に配置された)前置増幅器など、センスされた抵抗の変化を調整するための当業者に周知のその他の支援回路を含む。
MTJセンサは前述の多層構造を順次付着させるため、マグネトロン・スパッタリングまたはイオン・ビーム・スパッタ・システム中で製作する。このスパッタによる付着は、全ての強磁性層の磁化容易軸の向きを合わせるため、約40Oeの縦または横方向の磁界の存在下で実施する。厚さ約100〜約500オングストロームの金(Au)から形成される下部リード層を、好ましくはAl2O3製の基板の上に付着させる。厚さ約50オングストロームのCrから形成されるシード層をリードの上に付着させる。第2の強磁性層、第2のインタフェース層、APC層、第1のインタフェース層、および第1の強磁性層を含むAPピン層を、シード層の上に順次付着させる。
厚さ約50オングストロームの第2の強磁性層は、硬質永久磁石の特性をそれに与える高い飽和保磁力を有する強磁性体Co80−Pt12−Cr8から形成される。第2のインタフェース層は、厚さ約5オングストロームのコバルト(Co)から形成される。APC層は、厚さ約6オングストロームのルテニウム(Ru)から形成される。第1のインタフェース層は厚さ約5オングストロームのCoから形成され、厚さ約25オングストロームの第1の強磁性層は、高い磁化を有し、したがって高いトンネル磁気抵抗係数を有することが期待される強磁性体Co30−Fe70から形成される。
8〜20オングストロームのアルミニウム(Al)層を第1の強磁性層の上に付着させ、その後、プラズマ酸化することによって、Al2O3のトンネル障壁層を形成する。
第1の副層と第2の副層を含むフリー層をトンネル障壁層の上に付着させる。第1の副層は、トンネル障壁層の上に付着させた厚さ約10オングストロームのCo90−Fe10から形成される。Co90−Fe10は、ゼロに近い磁気ひずみ係数を有する強磁性体である。第2の副層は、第1の副層の上に付着させた厚さ約20オングストロームのNi−Fe(パーマロイ)から形成される。厚さ約50オングストロームのTaから形成されるキャップ層を第2の副層の上に付着させると、MTJセンサの能動部分は完成する。
厚さ100〜500オングストロームの金(Au)から形成される上部リードを、キャップ層の上に付着させる。下部リードと上部リードの間に付着させたAl2O3から形成される絶縁層は、これらのリード間を電気絶縁し、MTJセンサを迂回したセンス電流の分流を防ぐ。
高飽和保磁力の強磁性体を第2の強磁性層に使用することによって、積層APピン層の磁化をABSに垂直に固定するピン磁界が得られる。このピン層の磁化を設定するには、MTJセンサを、ABSに垂直な向きの高い磁界(5000〜15000Oeの範囲)中に置く。Co80−Pt12−Cr8の高い飽和保磁力、および500℃程度であるそのキュリー温度の結果、500Oeを超えるピン磁界、および約120〜約140℃までの範囲の動作温度に対して優れた耐熱性が得られる。
高飽和保磁力の第2の強磁性層とフリー層の静磁気的な結合が、信号磁界に応答したフリー層の磁化の自由な回転を妨げるのを防止するために、積層APピン層の正味の磁気モーメントを、このAP結合された構造を形成する層の厚さを適当に選択することによって、ほぼゼロにまで低減させなければならない。構造内のそれぞれの強磁性層の磁気モーメントは、層材料の磁化と層厚の積に等しい。APC層があるため、第1の強磁性層および第1のインタフェース層の磁化の方向は、第2の強磁性層および第2のインタフェース層の磁化の方向に逆平行であるので、APC層の両側の全体の磁気モーメントをほぼ等しくすることによって、積層APピン層の正味の磁気モーメントをほぼゼロにすることができる。
Co80−Pt12−Cr8が、第2の強磁性層の好ましい組成であったが、Cox−Pty−Crz、68%≦x≦88%、8%≦y≦16%、4%≦z≦16%、x+y+z=100%で表される組成範囲を使用することもできる。
また、Co30−Fe70が、第1の強磁性層の好ましい組成であったが、Coa−Feb、20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%で表される組成範囲を使用することもできる。
トンネル磁気抵抗係数は、フリー層とピン層の磁束密度の積に比例する。したがって、MTJセンサのフリー層およびピン層として適用するには、より高い磁束密度(より高い磁化)の材料が望まれる。好ましい実施形態で第1の強磁性層に対して使用されるCo30−Fe70材料は、24000ガウスという非常に高い飽和磁束密度を有し、その結果、MTJセンサに対して高いトンネル磁気抵抗係数を生じるはずである。
Co−Ni、Co−Pt、Co−Smなどの第2の強磁性層の代替材料を使用して、本発明に基づくMTJセンサを製作することもできる。
従来技術のSVセンサのエア・ベアリング面を一律の縮尺によらずに示した図である。 従来技術の磁気トンネル接合センサのエア・ベアリング面を一律の縮尺によらずに示した図である。 磁気記録ディスク・ドライブ・システムの簡略図である。
符号の説明
100 スピン・バルブ(SV)センサ
102 中央領域
104 端領域
106 端領域
110 フリー層
115 スペーサ層
120 ピン層
125 反強磁性(AFM)層
130 硬質バイアス層
135 硬質バイアス層
140 リード
145 リード
200 磁気トンネル接合(MTJ)センサ
202 第2の電極
204 第1の電極
205 キャップ層
210 フリー層(強磁性フリー層)
215 トンネル障壁層
220 ピン層(強磁性ピン層)
230 反強磁性(AFM)層
240 シード層
260 第1のリード
265 第2のリード
270 電流源
280 信号検出器
300 ディスク・ドライブ
312 磁気ディスク
313 スライダ
314 スピンドル
315 サスペンション
318 ドライブ・モータ
319 アクチュエータ・アーム
321 磁気読取り/書込みヘッド
325 データ記録チャネル
327 アクチュエータ
329 制御装

Claims (22)

  1. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Cox−Pty−Crz(68%≦x≦88%、8%≦y≦16%、4%≦z≦16%、x+y+z=100%)の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであることを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  2. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Cox−Pty−Crz(68%≦x≦88%、8%≦y≦16%、4%≦z≦16%、x+y+z=100%)の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有することを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  3. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであることを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  4. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有することを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  5. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co80−Pt12−Cr8の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであることを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  6. 前記第1の強磁性層の厚さが、25オングストロームであり、前記第2の強磁性層の厚さが50オングストロームであることを特徴とする、請求項に記載のMTJセンサ。
  7. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co80−Pt12−Cr8の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有することを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  8. 前記第1の強磁性層の厚さが、25オングストロームであり、前記第2の強磁性層の厚さが50オングストロームであることを特徴とする、請求項に記載のMTJセンサ。
  9. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであることを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  10. 逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有することを特徴とする、磁気トンネル接合(MTJ)センサ。
  11. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Cox−Pty−Crz(68%≦x≦88%、8%≦y≦16%、4%≦z≦16%、x+y+z=100%)の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  12. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Cox−Pty−Crz(68%≦x≦88%、8%≦y≦16%、4%≦z≦16%、x+y+z=100%)の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有し、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  13. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  14. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Coa−Feb(20%≦a≦50%、50%≦b≦80%、a+b=100%)の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有し、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  15. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co80−Pt12−Cr8の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  16. 前記第1の強磁性層の厚さが、25オングストロームであり、前記第2の強磁性層の厚さが50オングストロームであることを特徴とする、請求項15に記載のディスク・ドライブ・システム。
  17. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co80−Pt12−Cr8の組成の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有し、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  18. 前記第1の強磁性層の厚さが、25オングストロームであり、前記第2の強磁性層の厚さが50オングストロームであることを特徴とする、請求項17に記載のディスク・ドライブ・システム。
  19. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  20. 磁気記録ディスクと、
    前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル接合(MTJ)センサと、
    前記MTJセンサが前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、前記磁気記録ディスクを横切って前記MTJセンサを移動させるアクチュエータと、
    前記MTJセンサに電気的に結合された記録チャネルとを含み、
    前記MTJセンサが、
    逆平行(AP)ピン層と、
    強磁性体のフリー層と、
    トンネル障壁層とを含み、
    前記逆平行(AP)ピン層が、
    Co30−Fe70の第1の強磁性層と、
    Co−Ni,Co−Pt及びCo−Smからなる群から選択された材料の強磁性体から作られ、前記第1の強磁性層の磁化方向を固定する第2の強磁性層と、
    前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に配置された、ルテニウムの逆平行結合(APC)層とを含み、
    前記トンネル障壁層が、前記第1の強磁性層と前記フリー層の間に配置され、前記逆平行(AP)ピン層の正味の磁気モーメントがゼロであり、
    前記強磁性のフリー層が、前記トンネル障壁層に接する、Co90−Fe10の第1の副層と、該第1の副層に接するNi−Feの第2の副層とを有し、
    前記記録チャネルが、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答した、前記逆平行(AP)ピン層の固定された磁化に対する前記フリー層の磁化軸の相対的な回転によって生じるMTJセンサの抵抗の変化を検出することを特徴とする、ディスク・ドライブ・システム。
  21. 前記第1の強磁性層と前記APC層との間に、Coの第1のインターフェイス層が設けられ、前記APC層と前記第2の強磁性層との間にCoの第2のインターフェイス層が設けられていることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,7,9又は10に記載のMTJセンサ。
  22. 前記第1の強磁性層と前記APC層との間に、Coの第1のインターフェイス層が設けられ、前記APC層と前記第2の強磁性層との間にCoの第2のインターフェイス層が設けられていることを特徴とする請求項11,12,13,14,15,17,19又は20に記載のディスク・ドライブ・システム。
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