KR100253928B1 - 차동 스핀 밸브 센서 구조 - Google Patents

차동 스핀 밸브 센서 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR100253928B1
KR100253928B1 KR1019970034392A KR19970034392A KR100253928B1 KR 100253928 B1 KR100253928 B1 KR 100253928B1 KR 1019970034392 A KR1019970034392 A KR 1019970034392A KR 19970034392 A KR19970034392 A KR 19970034392A KR 100253928 B1 KR100253928 B1 KR 100253928B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
spin valve
head
free layer
layers
Prior art date
Application number
KR1019970034392A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980024100A (ko
Inventor
하다옐 싱 길
Original Assignee
포만 제프리 엘
인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포만 제프리 엘, 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 filed Critical 포만 제프리 엘
Publication of KR19980024100A publication Critical patent/KR19980024100A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100253928B1 publication Critical patent/KR100253928B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/02—Control of operating function, e.g. switching from recording to reproducing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

절연갭층(insulation gap layer)에 의해 분리되어 있는 제1 및 제2 스핀 밸브 센서(spin valve sensors)를 이용한 자기 판독 헤드(magnetic read head)의 스핀 밸브 센서 구조가 개시되어 있다. 각 스핀 밸브 센서는 고정층(pinned layer)과 자유층(free layer) 사이에 삽입된 스페이서층(spacer layer)을 포함한다. 고정층의 자기 방향은 제1 및 제2 반강자성층(antiferromagnetic layers)에 의해 같은 방향으로 고정된다(pinned). 적층된 제1 자유층(first laminated free layer)은 제1 및 제2 강자성 자유층(ferromagnetic free layers) 사이에 위치한 초박막 루테늄층(ruthenium layer)을 포함하고, 적층된 제2 자유층은 제3 및 제4 강자성 자유층 사이에 삽입된 초박막 루테늄층을 포함한다. 제2 강자성 자유층은 제1 강자성 자유층보다 두껍고, 제3 강자성 자유층은 제4 강자성 자유층보다 두껍다. 자기장을 인가하면 제2 및 제3 강자성층의 자기 모멘트(magnetic moment)가 회전하고 강한 교환 결합(exchange coupling)에 의해 제1 및 제4 강자성층의 자기 모멘트가 이를 따라 회전한다. 제1 스페이서층은 제1 고정층과 제2 강자성 자유층 사이에 삽입되어 스핀 밸브 효과를 발생시키고, 제2 스페이서층은 제2 고정층과 제4 강자성 자유층 사이에 삽입되어 스핀 밸브 효과를 발생시킨다. 제2 및 제4 강자성 자유층의 자기 모멘트가 서로 반대 방향이므로, 제2 및 제4 강자성 자기 모멘트가 고정층의 자기 모멘트의 방향에 대해 회전함으로써 한 극성의 자기장에 의해 여기될(excite) 때 반대 극성의 응답이 발생된다. 반대 극성의 응답은 차동 증폭기로 입력되어 출력신호가 향상되고 공통 모드 잡음(common mode noise)이 제거(rejection)된다.

Description

차동 스핀 밸브 센서 구조
본 발명은 차동 스핀 밸브 센서 구조(differential spin valve sensor structure)에 관한 것으로 특히, 차분 검출과 공통 모드 제거(common mode rejection)를 위하여 한 쌍의 스핀 밸브를 이용한 재생 헤드(playback head)에 관한 것이다.
판독 헤드(read head)는 자기 디스크나 자기 테입과 같은 가동성 자기 매체(moving magnetic media)로부터 자기장(magnetic field)을 검출하기 위해 스핀 밸브 센서를 이용한다. 그와 같은 센서는 제1 및 제2 강자성층(ferromagnetic layers)과 제1 및 제2 강자성층 사이에 샌드위치형으로 삽입된(sandwiched) 비자성 전도층(non-magnetic conduction layer)을 포함한다. 이하에서는, 제1 및 제2 강자성층과 비자성 전도층을 각각 고정층(pinned layer) 및 자유층(free layer), 스페이서층(spacer layer)이라 부르기로 한다. 제1 리드와 제2 리드가 스핀 밸브 센서에 연결되어 이 스핀 밸브 센서로 감지 전류(sense current)가 흐를 수 있도록 해준다. 고정층의 자화는 자유층의 자화에 대해 90도 방향으로 고정되어(pinned) 있고, 자유층의 자화는 외부의 자기장에 자유롭게 응답한다. 고정층의 자화는 전형적으로 반강자성층(antiferromagnetic layer)과의 교환 결합(exchange coupling)을 통해 고정된다. 스페이서층의 두께는 센서를 지나가는 전도 전자(conduction electron)의 평균 자유 경로(mean free path) 이하로 선택된다. 이러한 구성에 따르면, 전도 전자의 일부는 스페이서층이 고정층 및 자유층과 접하는 경계면(interfaces)에 의해 분산된다(scattered). 고정층과 자유층의 자화 방향이 서로 평행인 경우 분산(scattering)이 최소가 되고, 고정층과 자유층의 자화 방향이 서로 반대인(antiparallel) 경우 분산이 최대가 된다. 분산의 변화에 따라 스핀 밸브 센서의 저항이 cosθ-θ는 고정층과 자유층의 자화 방향 사이의 각- 에 비례하여 변한다. 스핀 밸브 센서는 이방성 자기저항(anisotropic magnetoresistive: AMR) 센서보다 자기 저항 계수(magnetoresistive coefficient)가 상당히 더 크다. 이런 이유로 대형 자기 저항(giant magnetoresistive: GMR) 센서라고 불리기도 한다.
스핀 밸브 센서를 이용한 판독 헤드 (이하에서 "스핀 밸브 판독 헤드"라 함)와 유도성 기록 헤드(inductive write head)를 결합하여 결합 헤드(combined head)를 구성할 수 있다. 결합 헤드는 병합 헤드(merged head) 또는 피기백 헤드(piggyback head)의 구조를 가질 수 있다. 병합 헤드에서는, 단일층이 판독 헤드에 대한 쉴드(shield)의 역할과 기록 헤드에 대한 제1 극편(first pole piece)의 역할을 한다. 피기백 헤드에서는, 기록 헤드에 대해 제1 극편의 역할을 하는 별도의 층이 있다. 자기 디스크 드라이브에서 결합 헤드의 공기 베어링 표면(air bearing surface: ABS)은 디스크에 정보를 기록하고 디스크로부터 정보를 판독하기 위해 회전 디스크(rotating disk)에 인접하도록 지지된다. 기록 헤드의 제1 극편과 제2 극편 사이의 갭을 가로지르는 자기장에 의해 회전 디스크에 정보가 기록된다. 판독 모드에서는, 스핀 밸브 센서의 저항은 회전 디스크로부터의 자기장 세기에 비례하여 변화한다. 감지 전류가 스핀 밸브 센서를 통해 흐르면, 저항 변화는 전위 변화를 일으키고 이 전위 변화가 검출되고 처리되어 재생 신호가 된다.
스핀 밸브 헤드의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 증가시키기 위한 방법으로서 공통 모드 잡음을 제거하기 위해 차분 성분을 검출하는 제1 스핀 밸브 센서 및 제2 스핀 밸브 센서를 이용하는 방법이 있다. 각 스핀 밸브 센서는 자유층과 고정층 사이에 삽입된 박막 비자성 전도층(thin non-magnetic conductive layer)을 포함한다. 이 방법이 효과를 거두기 위해서는, 고정층이 서로 반대 방향으로 고정되어야 한다. 이를 위하여, 고정층을 고정시키는 반강자성층들을 각기 다른 차단 온도(blocking temperatures)를 갖는 서로 다른 재료들로 구성하여야 한다. 가장 높은 차단 온도를 갖는 반강자성층을 먼저 구성하고 나서 먼저 구성된 반강자성층의 자화 방향을 변화시키지 않도록 낮은 차단 온도를 갖는 반강자성층을 구성한다. 그러나 이와 같은 방식을 구현할 만큼 차단 온도가 충분히 다른 다양한 재료들이 현재는 알려져 있지 않다.
본 발명은 하나의 극성(single polarity)의 자기장에 대한 반작용으로 서로 반대의 극성을 갖는 응답을 발생하는 제1 스핀 밸브 센서 및 제2 스핀 밸브 센서를 이용하는 스핀 밸브 구조를 제공한다. 차동 증폭기는 서로 반대 극성의 응답을 처리하여 공통 모드 잡음을 제거하고 향상된 합성 신호(combined signal)를 만들어 낸다. 제1 스핀 밸브 센서 및 제2 스핀 밸브 센서는 갭층(gap layer)에 의해 자기적으로(magnetically) 분리되어 있다. 제1 스핀 밸브 센서는 제1 리드 및 제2 리드와 직렬로 연결되어 있고, 제2 스핀 밸브 센서는 제3 리드 및 제4 리드와 직렬로 연결되어 있다. 제2 리드 및 제4 리드는 전기적으로 상호 연결되어 있고, 제1 리드 및 제3 리드는 차동 증폭기에 연결할 수 있도록 되어 있다. 제1 스핀 밸브 센서는 적층된 제1 자유층(first laminated free layer)과 제1 강자성 고정층(ferromagnetic pinned layer) 사이에 삽입된 제1 비자성 전기 전도 스페이서층(non-magnetic electrically conductive spacer layer)을 포함한다. 제2 스핀 밸브 센서는 적층된 제2 자유층과 제2 강자성 고정층 사이에 삽입된 제2 비자성 전기 전도 스페이서층을 포함한다. 제1 고정층 및 제2 고정층의 자기 모멘트(magnetic moment)의 방향은 각각 제1 반강자성층 및 제2 반강자성층에 의해 서로 평행하고 스핀 밸브 구조를 구비하는 판독 헤드의 공기 베어링 표면(ABS)과 직각으로 고정된다.
적층된 제1 자유층은 제1 강자성 자유층 및 제2 강자성 자유층 사이에 삽입된 초박막의 제1 루테늄(ruthenium: Ru)층을 포함하고, 적층된 제2 자유층은 제3 강자성 자유층 및 제4 강자성 자유층 사이에 삽입된 매우 얇은 제2 루테늄층을 포함한다. 제1 루테늄층 및 제2 루테늄층 각각은 4-10Å정도의 두께이고 따라서 제1 자유층 및 제2 자유층은 서로 반대 방향의 자기 모멘트를 가지며 서로 강하게 교환 결합되어(exchange coupling) 있고, 제3 자유층 및 제4 자유층은 서로 반대 방향의 자기 모멘트를 가지고 서로 강하게 교환 결합되어 있다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 강자성 자유층의 자기 모멘트는 ABS에 평행한 방향이다. 따라서, 자기장이 존재하는 경우, 제1 자유층 및 제2 자유층의 자기 모멘트는 같이 회전하고 제3 자유층 및 제4 자유층의 자기 모멘트는 같이 회전한다. 제2 강자성 자유층 및 제3 강자성 자유층은 각각 제1 강자성 자유층 및 제4 강자성 자유층보다 두껍고 따라서 제2 강자성 자유층 및 제3 강자성 자유층의 자기 모멘트는 자기장에 응답하여 회전하고, 제1 강자성 자유층 및 제4 강자성 자유층의 자기 모멘트도 이를 따라 회전한다.
제1 스페이서층은 제1 고정층과 제2 강자성 자유층 사이에 삽입되어 있고 제2 스페이서층은 제2 고정층과 제4 강자성 자유층 사이에 삽입되어 있으므로, 자기장이 인가된 경우 제1 스핀 밸브의 제1 고정층과 제2 강자성 자유층 사이에서 제1 스핀 밸브 효과가 일어나고 제2 스핀 밸브의 제2 고정층과 제4 강자성 자유층 사이에서 제2 스핀 밸브 효과가 일어난다. 제1 강자성 자유층 및 제3 강자성 자유층은 전도 전자의 평균 자유 경로의 범위 밖이고 스핀 밸브 효과에 기여하지 않는다. 전술한 바와 같이, 제1 고정층 및 제2 고정층의 자기 모멘트의 방향은 서로 평행하고 ABS에 대해 직각이다. 제2 강자성 자유층 및 제4 강자성 자유층의 자기 모멘트의 방향은 서로 반대 방향이고 ABS에 대해 평행이다. 따라서, 자기장이 존재하는 경우 제2 강자성 자유층의 자기 모멘트는 제1 고정층의 자기 모멘트에 대해 한 방향으로 회전하고, 제4 강자성 자유층의 자기 모멘트는 제2 고정층의 자기 모멘트에 대해 반대쪽으로 회전한다. 결과적으로, 제1 스핀 밸브는 한 극성의 응답 신호를 만들고, 제2 스핀 밸브는 상기 한 극성에 반대되는 극성의 응답 신호를 만든다. 이 응답 신호는 차동 증폭기에 의해 처리되어 공통 모드가 제거되고 신호 출력이 향상된다. 상기와 같은 구성에 있어서, 제1 반강자성층 및 제2 반강자성층은 같은 물질로 이루어지고 차단 온도가 같다. 적층된 제1 자유층 및 적층된 제2 자유층은 본 발명과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,408,377호에 충분히 기술되어 있다. 적층된 자유층은 흔히 "합성 페리마그네트(synthetic ferrimagnet)"라고 불리는데 이는 세기가 다르고 서로 다른 방향으로 자화된 층들이 합성된 것이기 때문이다.
본 발명의 목적은 인가된 자기장의 차분을 검출하기 위해 제1 스핀 밸브 센서 및 제2 스핀 밸브 센서를 이용하는 스핀 밸브 판독 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 차단 온도가 거의 같고 실제적으로 같은 물질로 구성된 제1 반강자성층 및 제2 반강자성층을 갖는 제1 스핀 밸브 및 제2 스핀 밸브를 이용하는 스핀 밸브 판독 헤드를 제공하는 것이다.
본발명의 또 다른 목적은 공통 모드를 제거하고 향상된 출력 신호를 제공하는 스핀 밸브 센서를 제공하는 것이다.
본발명의 또 다른 목적은 종래의 스핀 밸브 판독 헤드에 비해 재생 신호의 신호 대 잡음비가 상당히 향상된 스핀 밸브 판독 헤드를 제공하는 것이다.
본발명의 또 다른 목적은 공간 밀도(areal density)가 10Gb/in2이상인 경우에도 판독할 수 있는 스핀 밸브 판독 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 장점은 첨부하는 도면과 이하의 상세한 설명에 의해 더욱 자명해질 것이다.
도 1은 자기 디스크 드라이브의 평면도.
도 2는 도 1을 II-II면을 따라 절취하여 도시한 도면.
도 3은 도 1의 자기 디스크 드라이브의 측면도.
도 4는 도 2를 IV-IV면을 따라 절취하여 도시한 도면.
도 5는 도 4를 V-V면을 따라 절취하여 도시한 도 4의 판독 헤드의 ABS도.
도 6은 도 5의 스핀 밸브 판독 헤드 부분을 확대하여 ABS를 예시한 도면.
도 7은 종래의 스핀 밸브 센서의 ABS를 예시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
52 : 이중 스핀 밸브 MR 센서
58, 60 : 제1, 제2 쉴드층
64: 코일층
66, 68, 70 : 제1, 제2, 제3 절연층
72, 74: 제1, 제2 극편층
130, 132: 제1, 제2 스핀 밸브 센서
144: 차동 증폭기
150, 152: 제1, 제2 감지 전류원
154, 160: 제1, 제2 박막 스페이서층
156, 162: 제1, 제2 고정층
158: 적층된 제1 자유층
164: 적층된 제2 자유층
176, 178, 182, 184: 제1, 제2, 제3, 제4 강자성 자유층
도 1, 도 2, 및 도 3에는 자기 디스크 드라이브(30)가 도시되어 있는데, 도면에서 같은 참조 번호는 같은 또는 유사한 부분을 지칭하도록 사용되고 있다. 드라이브(30)는 자기 디스크(34)를 지지하고 회전시키는 스핀들(32)을 포함한다. 스핀들(32)은 모터(36)에 의해 회전되고, 모터(36)는 모터 제어기(38)에 의해 제어된다. 기록과 판독을 하기 위한 병합 MR 헤드인 자기 헤드(40)는 슬라이더(slider)(42) 상에 장착되어 있고, 슬라이더(42)는 서스펜션(suspension)(43)과 액츄에이터 아암(actuator arm)(44)에 의해 지지되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 대용량의 직접 액세스 기억 장치(direct access storage device: DASD)에서는 복수개의 디스크, 슬라이더, 서스펜션을 이용하기도 한다. 서스펜션(43)과 액츄에이터 아암(44)은 슬라이더(42)의 위치를 조정하여 자기 헤드(40)가 자기 디스크(34)의 표면에 대하여 변환 관계에 있도록(to place the magnetic head 40 in a transducing relationship with a surface of the magnetic disk 34) 한다. 디스크(34)가 모터(36)에 의해 회전될 때 슬라이더는 공기 베어링 표면(ABS)(46)에 의해 얇은(thin) (전형적으로 0.075μm) 공기 쿠션 (공기 베어링) 상에 지지되어 있다. 자기 헤드(40)는 디스크 표면의 다수의 원형 트랙에 정보를 기록하고 판독하는 데에 이용된다. 처리 회로(48)는 상기 정보를 나타내는 신호를 헤드(40)와 교환하고, 모터 구동 신호를 제공하고, 슬라이더(42)를 다양한 트랙으로 이동시키기 위한 제어 신호를 제공한다.
도 4에는 기록 헤드부(write head portion)와 판독 헤드부를 포함하는 병합 MR 헤드(50)의 측단면 입면도가 도시되어 있는데, 여기에서 사용되는 판독 헤드부는 본 발명에 따른 이중 스핀 밸브 MR 센서(dual spin valve MR sensor)(52)를 구비하는 센서 구조를 이용하고 있다. MR 센서(52)는 제1 갭층(54)과 제2 갭층(56) 사이에 삽입되어 있고, 제1 갭층(54) 및 제2 갭층(56)은 제1 쉴드층(58)과 제2 쉴드층(60) 사이에 삽입되어 있다. 외부 자기장에 응답하여 MR 센서(52)의 저항이 변화한다. 센서를 통해 흐르는 감지 전류로 인해 이 변화는 전위의 변화로 나타난다. 이 전위 변화는 도 3에 도시된 처리 회로(48)에 의해 처리된다.
헤드의 기록 헤드부는 제1 절연층과(66) 제2 절연층(68) 사이에 삽입되어 있는 코일층(64)을 포함한다. 제3 절연층(70)이 코일층(64)에 의해 야기된 제2 절연층 내의 리플(ripple)을 제거하기 위해 헤드를 평탄화(planarize)하는 데 이용될 수 있다. 코일층(64)과 제1, 제2, 및 제3 절연층(66, 68, 70)은 제1 극편층(72)과 제2 극편층(74) 사이에 삽입되어 있다. 제1 극편층(72) 및 제2 극편층(74)은 ABS에서 기록 갭층(76)에 의해 분리되어 있고 ABS로부터 떨어져 있는 후방갭(back gap, 도시되지 않음)에서 자기적으로 결합되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 땜납 접속부(solder connection)(80) 및 제2 땜납 접속부(82)는 MR 센서(52)로부터의 리드 (도시되지 않음)를 서스펜션(43) 상의 리드 (도시되지 않음)와 연결하고, 제3 솔더 연결(84) 및 제4 솔더 연결(86)은 코일(64)로부터의 리드 (도시되지 않음)를 서스펜션(43) 상의 리드 (도시되지 않음)와 연결한다.
도 7은, 후술할 본 발명의 이중 스핀 밸브 센서(52)를 설명하는데 기본이 되는 종래의 자기 저항(MR) 스핀 밸브 센서의 실시예(100)를 도시하고 있다. MR 센서(100)는 자유층(102)과 고정층(104)인 제1 강자성층 및 제2 강자성층을 포함한다. 비자성 전기 전도 스페이서층(106)이 자유층(102)과 고정층(112) 사이에 삽입되어 있다. 반강자성층(AFM 층)(108)의 필름 표면은 고정층의 필름 표면과 접하고 따라서 고정층(104)의 자화 방향(110)은 반강자성층(108)과의 교환 결합에 의해, 기 설정된 방향, 예를 들어 ABS에 수직인 방향으로 고정된다. 자유층(102)의 자화 방향(111)은 회전 디스크로부터의 필드 신호의 영향하에서 자유롭게 회전할 수 있다. 자유층(102)과 고정층(104)은 전형적으로 퍼말로이(permalloy: NiFe)로 제조되고 스페이서층(106)은 전형적으로 구리로 제조된다. 반강자성층(108)은 NiMn과 FeMn의 그룹 중에서 선택된 물질로 제조된다. 제1 리드(112) 및 제2 리드(114)는 적절한 수단 -예를 들어 연속 접합(contiguous junction)- 에 의해 센서(100)에 전기적으로 연결되어 있고 따라서 리드 사이의 공간에 의해 판독 헤드의 트랙 폭(track width)이 결정된다. 스핀 밸브 센서를 통해 흐르는 감지 전류(Is)를 제공하기 위해 감지 전류원(sense current source, 118)이 제1 리드(112) 및 제2 리드(114)에 연결되어 있다. 감지 전류원(118)과 병렬로 연결되어 있는 감지 회로(120)는 도 1의 회전 디스크(34)에 의해 스핀 밸브 센서 내로 필드 신호가 유도될 때 스핀 밸브 센서(100)를 가로지르는 전위차를 감지한다. 감지 전류원(118)과 감지 회로(120)는 도 3의 처리 회로(48)의 일부이다.
자유층, 고정층, 스페이서층 및 반강자성층(102, 104, 106, 108) 각각을 통해 제1 리드(112)와 제2 리드(114) 간의 감지 전류의 일부가 흐른다. 스핀 밸브 센서의 동작에서 중요한 요소는 스페이서층(106)의 두께가 제1 리드(112)와 제2 리드(14) 간에 흐르는 전도 전자의 평균 자유 경로보다 얇아야 된다는 것이다. 자유층(102)의 자화(111)와 고정층(104)의 자화(102) 간의 상대각에 따라 변하는 전자의 분산의 정도에 의해 감지 전류 Is에 대한 MR 센서의 저항을 결정된다.
두 층의 자화 방향(110, 111)이 반대일 때 분산이 최대이고 이에 따라 저항이 최대가 되고, 두 층의 자화(110, 111) 방향이 서로 평행일 때 분산이 최소이고 이에 따라 저항이 최소가 된다. 자유층(102)의 자화 방향(111)는 전형적으로 ABS에 평행인 방향이고 따라서 회전 디스크로부터 양의 필드 신호와 음의 필드 신호를 수신하면 자화(111)는 상방으로 또는 하방으로 회전하여 센서의 저항을 증가하거나 감소시킨다. 고정층(104)의 자화 방향(110)이 ABS를 향하는 방향이 아니라 ABS로부터 멀어지는 방향인 경우 이와는 반대가 된다.
스페이서층(106)이 얇고 고정층(104)과의 경계면이 거칠기(rough) 때문에 고정층(104)에 의해 자유층(102) 상에 강자성 결합(ferromagnetic coupling) HFC가 유도된다. 자유층(102)에 영향을 주는 또 다른 필드는 고정층(104)으로부터의 역자화 필드(demagnetization field)로써 자유층 상에 역자화 필드 HDEMAG를 유도한다. 이 필드는 도 4에 도시된 바와 같이 스핀 밸브 센서가 제1 쉴드층(58)과 제2 쉴드층(60) 사이의 중앙에 위치할 때 전형적으로 51 Oe정도의 크기이다. 자유층(102), 고정층(104) 및 스페이서층(106)의 두께와 감지 전류 IS를 적절히 조정함으로써 전술한 필드들이 서로 평형을 이루어서 도 7에 도시된 바와 같이 판독 헤드가 정지 상태(quiescent state) -감지 전류는 흐르지만 신호는 인가되지 않은 상태- 일 때 자유층의 자기 모멘트(111)가 ABS에 평행하도록 할 수 있다.
도 7의 종래 기술의 스핀 밸브 센서(100)의 문제점은 센서에 의해 감지된 잡음이 신호와 함께 처리된다는 점이다. 잡음을 줄이거나 제거하여 신호 대 잡음비(SNR)를 높히는 것이 바람직하다. 종래의 센서(100) 한 쌍을 적절히 이용하면, 공통 모드 잡음 제거에 의해 잡음을 소거하는 것이 가능하다. 하나의 극성의 자기장에 응답하여 서로 반대 방향의 극성을 갖는 신호들을 발생시키기 위해서는 종래의 센서가 한 쌍 필요하다. 이 응답 신호들을 차동 증폭기에서 처리하여 공통 모드 잡음을 제거하면 SNR이 증가한다. 도 7에 도시된 것(104)과 같은 고정층들은 서로 반대 방향으로 고정되어야 한다. 이 때 도 7에 참조 번호 108로 도시된 것과 같은 반강자성층들의 자화 방향은 서로 180도 위상차를 갖도록 설정되어야 한다.
제조 과정의 열처리 단계(heating phase)에서 원하는 방향으로 층에 자기장을 걸어줌으로써 자화 방향을 설정할 수 있다. 예를 들어, FeMn으로 이루어진 반강자성층의 경우 제조 과정에서 원하는 방향으로 자기장을 걸어 주면서 200oC로 가열함으로써 자화 방향이 결정된다. 이 200도 레벨을 FeMn의 차단 온도라고 부른다. 두 개의 반강자성층이 같은 재료로 구성되어 있다면 두 층이 서로 반대 방향으로 자화되도록 하는 것은 불가능하다. 쌍방의 반강자성층이 같은 온도에서 같은 자기장 하에 놓이게 된다. 따라서, 반강자성층의 차단 온도가 서로 충분히 달라서 서로 반대 방향으로 자화될 수 있다면 바람직하다. 그렇게 충분히 차단 온도가 다른 한 쌍의 반강자성층은 현재까지 알려져 있지 않다. 따라서, 스핀 밸브 판독 헤드에서 공통 모드 잡음 제거를 이용하는 것이 바람직하기는 하지만 반강자성층을 형성할 적절한 재로가 없기 때문에 실현이 불가능했다.
도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스핀 밸브 판독 헤드(52)는 예를 들어 Al2O3등의 물질로 된 갭층 또는 절연층(134)에 의해 분리된 제1 스핀 밸브 센서(130) 및 제2 스핀 밸브 센서(132)를 이용한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 스핀 밸브 센서(130)는 제1 리드(136) 및 제2 리드(138)와 직렬로 연결되어 있고, 제2 스핀 밸브 센서(132)는 제3 리드(142) 및 제4 리드(140)와 직렬로 연결되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연결 타입은 연속 접합이다. 제1 리드(138) 및 제3 리드(142)는 접지되어 있고 제2 리드(136) 및 제4 리드(140)는 제1 커패시터(146) 및 제2 커패시터(148)를 경유하여 차동 증폭기(144)를 가로질러 연결되어 있다. 제1 감지 전류원(150) 및 제2 감지 전류원(152)은 각각 제2 리드(136) 및 제4 리드(140)에 연결되어 감지 전류 Is가 스핀 밸브 센서(130, 132) 각각을 통해 그라운드(ground)로 흐른다. 바람직한 실시예에서, 감지 전류 Is는 서로 같고 정지 상태 (감지 전류가 없는 상태)에서 제1 센서(130) 및 제2 센서(132)의 저항은 서로 같다. 스핀 밸브 센서(130, 132)들은 서로 반대 방향 극성을 갖는 응답 신호를 발생시키도록 되어 있고 이에 따라 응답 신호들은 차동 증폭기에 의해 처리되어 공통 모드가 제거될 수 있다. 차동 증폭기(144)는 도 3에 도시된 처리 회로(48)의 일부이다. 스핀 밸브 센서(130, 132)에 의해 발생된 위상이 서로 180o다른 응답 신호들은 차동 증폭기(144)에서 가산되고 공통 모드 잡음은 제거된다.
스핀 밸브 센서(130)는 고정층(156)과 적층된 자유층(158)사이에 삽입된 제1 박막 스페이서층(thin spacer layer)(154)을 포함한다. 스핀 밸브 센서(132)는 고정층(162)과 적층된 자유층(164)사이에 삽입된 제2 박막 스페이서층(160)을 포함한다. 스핀 밸브 센서(130)는 화살표(168)로 표시된 것처럼 지면을 향하는 방향으로 교환 결합에 의해 자화 방향을 고정시키기 위해 고정층(156)과 접하고 있는 반강자성층(AFM)(166)을 더 포함한다. 마찬가지로, 스핀 밸브 센서(132)는 화살표(172)로 표시된 것처럼 지면을 향하는 방향으로 교환 결합에 의해 자화 방향을 고정시키기 위해 고정층(162)과 접하고 있는 반강자성층(AFM)(170)을 포함한다. 본 발명에서 반강자성층들(166, 170)은 동일한 차단 온도를 갖는 동일한 재료 -예를 들어 FeMn- 로 구성되고 이에 따라 자화 방향(168, 172)은 서로 평행하고 바람직하게는 ABS에 수직이다. 자화 방향(168, 172)은 원하는 경우 지면으로부터 돌출하는 방향으로 할 수도 있다. 이러한 구성에 따르면, 제조 과정중에 지면으로부터 돌출하는 방향의 자기장 하에서 온도를 200도로 유지함으로써 반강자성층(166, 170)의 자화 방향이 결정된다.
적층된 자유층(158)은 제1 강자성 자유층(176)과 제2 강자성 자유층(178) 사이에 삽입된 초박막 루테늄(Ru)층(174)을 포함한다. 루테늄층(174, 180)의 두께는 4Å에서10Å 정도이다. 제1 및 제2 강자성 자유층(176, 178) 간에 또한 제3 및 제4 강자성 자유층(182, 184) 간에 강한 교환 결합이 존재한다. 후술하는 바를 이루기 위해서는, 제2 강자성 자유층(178)이 제1 강자성 자유층(176)보다 두꺼워야 하고 제3 강자성 자유층(182)이 제4 강자성 자유층(184)보다 두꺼워야 한다는 점이 중요하다.
제조 과정중에, 제2 강자성 자유층(178) 및 제3 강자성 자유층(182)의 자기 모멘트의 방향은 자기 모멘트 방향 186과 188으로 도시된 바와 같이, 서로 평행하고 또한 ABS에도 평행하도록 정렬된다. 선택에 따라서는 이 자기 모멘트를 반대 방향으로 정렬하는 것도 가능하다. 제2 강자성 자유층(178)이 제1 강자성층(176)에 반강자석(antiferromagnet) 교환 결합되었으므로 제1 강자성 자유층(176)의 자기 모멘트(190)는 제2 강자성 자유층의 자기 모멘트(186)와 반대 방향이다. 마찬가지로 제3 강자성 자유층(182)이 제4 강자성 자유층(184)에 반강자석 교환 결합되었으므로 제4 강자성 자유층(184)의 자기 모멘트(192)는 제3 강자성 자유층의 자기 모멘트(188)와 반대 방향이다. 판독 헤드(52)가 정지 상태인 경우, 즉 감지 전류는 있지만 신호가 인가되지 않는 상태에서, 자유층들의 자화 방향은 참조 번호 186, 188, 190, 192로 도시된 것과 같다. 회전 디스크로부터 필드 신호가 여기(excitation)되면 이 자기 모멘트들은 고정층(156, 162)들의 고정된 자기장(168, 172)에 대해 회전한다. 제1 스핀 밸브(130)에 대한 스핀 밸브 효과는 제2 강자성 자유층(178)의 자기 모멘트(186)와 고정층(156)의 자기 모멘트(168) 사이의 상대적 회전 간에서만 일어나는 것이다. 제1 자유층(176)이 감지 전류의 전도 전자의 평균 자유 경로 외부에 위치하므로, 자기 모멘트(190)의 회전은 스핀 밸브 효과에 영향을 주지 못한다. 마찬가지로 고정층(162)의 자기 모멘트(172)에 대한 제4 강자성 자유층(184)의 자기 모멘트(192)의 회전이 제2 스핀 밸브(132)의 스핀 밸브 효과를 야기한다. 마찬가지로 제3 강자성 자유층(182)이 감지 전류의 전도 전자의 평균 자유 경로 외부에 위치하므로, 자기 모멘트(188)의 회전은 스핀 밸브 효과에 영향을 주지 못한다.
회전 디스크로부터 자기장이 인가되면, 두꺼운 자유층들(178, 182)이 서로 같은 방향으로 회전한다. 얇은 강자성 자유층들(176, 184)은 두꺼운 자유층들(178, 182)에 강하게 교환 결합되어 있으므로, 얇은 강자성 자유층들의 자기 모멘트(190, 192)는 각각 두꺼운 자유층들의 자기 모멘트 방향(186, 188)의 회전을 따라 회전한다. 각 스핀 밸브 센서에서 얇은 층과 두꺼은 층 간의 교환 결합의 강도는 10,000 Oe 정도이다. F1은 F2에 강하게(rigidly) 서로 반대 방향으로 결합되어 있고, F3은 F4에 강하게 서로 반대 방향으로 결합되어 있다. 이 층들은 자기장에 응답하는 한편 자화 방향을 서로 반대로 유지한다. 자기장이 지면으로 향하는 방향이라고 가정한다면, 제2 강자성 자유층(178)의 자기 모멘트(186)는 화살표(194)로 표시한 것처럼 지면 방향으로 포화(saturation)될 때까지 회전한다. 제2 강자성 자유층(178)의 자기 모멘트(194)가 고정층(156)의 자기 모멘트(168)와 평행한 경우 스핀 밸브 센서(130)의 저항이 최소이다. 제1 강자성 자유층(176)의 자기 모멘트(190)는 화살표(196)로 도시된 바와 같이 제2 강자성 자유층(178)의 자기 모멘트(186)와 반대 방향으로 회전한다. 마찬가지로 지면으로 향하는 자기장이 인가된 경우, 제3 강자성 자유층(182)의 자기 모멘트(188)는 화살표(198)로 표시한 것처럼 지면 방향으로 포화될 때까지 회전한다. 제4 강자성 자유층(184)의 자기 모멘트(192)는 화살표(200)로 도시된 바와 같이 지면으로부터 돌출하는 방향으로 회전한다. 제4 강자성 자유층의 자기 모멘트(200)는 지면으로부터 돌출하는 방향이고 고정층(162)의 자기 모멘트(172)는 지면을 향하는 방향이므로 서로 반대 방향이고 스핀 밸브 센서(132)의 저항은 감지 전류에 대해 최대이다. 회전 디스크로부터의 필드 신호가 지면을 향하는 방향이 아니라 지면으로부터 돌출하는 방향이라면 화살표(194, 196, 198, 200)의 방향은 도시된 방향과 반대가 된다.
따라서, 스핀 밸브 판독 해드(52)에 한 극성의 자기장이 인가되면, 스핀 밸브 센서(132)는 그 한 극성의 응답 신호를 발생하고 스핀 밸브 센서(132)는 그 한 극성과 반대 극성의 제2 신호를 발생한다. 응답 신호들의 위상차는 180도이고 차동 증폭기(144)에 의해 차분이 검출되며, 차동 증폭기는 공통 모드 잡음 제거를 이용하여 응답 신호들을 결합하여, 센서에 수신된 잡음이 없는 향상된 신호를 발생한다. 적층된 자유층(158, 164)은 본 발명과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제 "5,408,377"호에 기술되어 있다. 본 발명에서 반강자성층(166, 170)은 동일한 재료로 구성되고 제조 과정에서 자화 방향이 동시에 설정된다.
위와 같은 내용을 토대로 본 기술 분야의 당업자에 의해 본 발명의 다른 실시예와 변형이 가능하다는 것이 명백하다. 따라서, 본 발명은 이하의 청구 범위에 의해서만 한정되고, 명세서와 첨부한 도면을 참조하여 볼 때 위와 같은 다양한 실시예와 변형을 포함한다.
본 발명의 스핀 밸브 센서에서는 공통 모드가 제거되고 출력 신호가 향상된다. 또한 본발명의 스핀 밸브 판독 헤드는 종래의 스핀 밸브 판독 헤드에 비해 재생 신호의 신호 대 잡음비가 상당히 향상되고 공간 밀도(areal density)가 10Gb/in2이상인 경우에도 판독이 가능하다.

Claims (22)

  1. 공기 베어링 표면(air bearing surface: ABS)을 포함하는 MR 판독 헤드(read head)에 있어서,
    자기장에 대한 반작용으로 서로 반대 극성을 갖는 응답 신호들을 발생시키기 위한 제1 및 제2 스핀 밸브 센서(spin valve sensor)와,
    상기 제1 및 제2 스핀 밸브 센서 사이에 삽입된 갭층(gap layer)과,
    상기 제1 스핀 밸브 센서와 직렬로 연결된 제1 및 제2 리드 및 상기 제2 스핀 밸브 센서와 직렬로 연결된 제3 및 제4리드
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제3 리드는 전기적으로 상호 연결되어 있고,
    상기 제1 스핀 밸브 센서는 제1 고정층(pinned layer)과 제1 반강자성층(antiferromagnetic layer)을 포함하고, 상기 제1 고정층과 제1 반강자성층은 그 사이에 교환 결합(exchange coupling)을 형성하도록 서로 접하고 있으며, 상기 제2 스핀 밸브 센서는 제2 고정층과 제2 반강자성층을 포함하고, 상기 제2 고정층과 제2 반강자성층은 그 사이에 교환 결합을 형성하도록 서로 접하고 있으며,
    상기 제1 및 제2 반강자성층은 상기 제1 및 제2 고정층의 자기 모멘트를 같은 방향으로 고정시키는(pinning) MR 판독 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반강자성층은 거의 같은 재료로 되어 있고 그 차단 온도가 거의 같은 MR 판독 헤드.
  3. 제2항의 MR 판독 헤드를 포함하는, MR 판독 헤드와 유도 기록 헤드(inductive write head)의 결합 헤드로서,
    절연 스택(insulation stack)에 매립된(embedded) 유도 코일(inductive coil)을 포함하며,
    상기 절연 스택 및 상기 유도 코일은 제1 및 제2 극편(pole piece) 사이에 삽입되어 있으며,
    상기 제1 및 제2 극편은 공기 베어링 표면에서 기록 갭층(write gap layer)에 의해 이격되어 있는 결합 헤드(combined head).
  4. 제3항에 있어서,
    차동 증폭기(differential amplifier)를 더 포함하고
    상기 제2 리드 및 제4 리드는 상기 제1 스핀 밸브 센서 및 제2 스핀 밸브 센서를 상기 차동 증폭기를 가로질러 평행하게 연결하는 MR 판독 헤드.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 감지 전류원(sense current source) 및 제2 감지 전류원을 더 포함하고
    상기 제1 감지 전류원은 상기 제2 리드에 연결되어 있고, 상기 제2 감지 전류원은 상기 제4 리드에 연결되어 있는 MR 판독 헤드.
  6. 제5항의 결합 헤드를 포함하는 자기 디스크 드라이브에 있어서,
    프레임(frame)과,
    상기 프레임상에 회전가능하도록 지지되어 있는 자기 디스크와,
    상기 결합 헤드를 자기 디스크에 대하여 변환 관계로(in a transducing relationship with the magnetic disk)로 지지하기 위해 상기 프레임 상에 장착된 지지부(support)와,
    상기 자기 디스크를 회전시키기 위한 회전 수단과,
    상기 헤드를 상기 자기 디스크에 대해 다수의 위치로 이동시키기 위해 상기 지지부에 연결된 위치 결정 수단(positioning means)과,
    상기 결합 헤드와 신호를 교환하고, 상기 자기 디스크의 움직임을 제어하고, 상기 결합 헤드의 위치를 제어하기 위해 상기 헤드, 상기 회전 수단 및 상기 위치 결정 수단에 연결된 수단
    을 포함하는 자기 디스크 드라이브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스핀 밸브 센서는 제1 비자성 전도 스페이서층(non-magnetic conductive spacer layer)과 적층된 제1 자유층(first laminated free layer)을 포함하고, 상기 제2 스핀 밸브 센서는 제2 비자성 전도 스페이서층과 적층된 제2 자유층을 포함하고,
    상기 제1 스페이서층은 상기 적층된 제1 자유층과 상기 제1 고정층 사이에 삽입되어 있고, 상기 제2 스페이서층은 상기 적층된 제2 자유층과 상기 제2 고정층 사이에 삽입되어 있고,
    상기 적층된 제1 자유층은 제1 및 제2 강자성 자유층(ferromagnetic free layers) 사이에 삽입되어 있는 제1 루테늄층(ruthenium layer)을 포함하고, 상기 적층된 제2 자유층은 제3 및 제4 강자성 자유층 사이에 삽입되어 있는 제2 루테늄층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 루테늄층은 상기 제1 및 제2 강자성 자유층이 교환 결합되고 상기 제3 및 제4 강자성 자유층이 교환 결합될만큼 충분히 얇고,
    상기 제2 강자성 자유층은 상기 제1 강자성 자유층보다 강하게 자화되어 있고 상기 제3 강자성 자유층은 상기 제4 강자성 자유층보다 강하게 자화되어 있어, 상기 제1 강자성 자유층이 상기 제2 강자성 자유층의 자기 회전(magnetic rotation)을 따르고 상기 제4 강자성 자유층이 상기 제3 강자성 자유층의 자기 회전을 따르며,
    상기 제1 스페이서층은 상기 제1 고정층과 상기 제2 강자성 자유층 사이에 삽입되어 있고, 상기 제2 스페이서층은 상기 제2 고정층과 상기 제4 강자성 자유층 사이에 삽입되어 있는 MR 판독 헤드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반강자성층은 거의 같은 재료로 되어 있고 그 차단 온도가 거의 같은 MR 판독 헤드.
  9. 제8항의 MR 판독 헤드를 포함하는, MR 판독 헤드와 유도 기록 헤드의 결합 헤드에 있어서,
    절연 스택에 매립된 유도 코일을 포함하며,
    상기 절연 스택 및 유도 코일은 제1 및 제2 극편 사이에 삽입되어 있으며,
    상기 제1 및 제2 극편은 공기 베어링 표면에서 기록 갭층에 의해 이격되어 있는 결합 헤드.
  10. 제9항에 있어서,
    차동 증폭기를 더 포함하고
    상기 제2 리드 및 제4 리드는 상기 제1 스핀 밸브 센서 및 제2 스핀 밸브 센서를 상기 차동 증폭기를 가로질러 평행하게 연결하는 MR 판독 헤드.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 감지 전류원 및 제2 감지 전류원을 더 포함하고
    상기 제1 감지 전류원은 상기 제2 리드에 연결되어 있고, 상기 제2 감지 전류원은 상기 제4 리드에 연결되어 있는 MR 판독 헤드.
  12. 제11항의 결합 헤드를 포함하는 자기 디스크 드라이브에 있어서,
    프레임과,
    상기 프레임상에 회전 가능하도록 지지되어 있는 자기 디스크와,
    상기 결합 헤드를 자기 디스크에 대하여 변환 관계로 지지하기 위해 상기 프레임 상에 장착된 지지부와,
    상기 자기 디스크를 회전시키기 위한 회전 수단과,
    상기 헤드를 상기 자기 디스크에 대해 다수의 위치로 이동시키기 위해 상기 지지부에 연결된 위치 결정 수단과,
    상기 결합 헤드와 신호를 교환하고, 상기 자기 디스크의 움직임을 제어하고, 상기 결합 헤드의 위치를 제어하기 위해 상기 헤드, 상기 회전 수단 및 상기 위치 결정 수단에 연결된 수단
    을 포함하는 자기 디스크 드라이브.
  13. 제8항에 있어서, 상기 고정층의 자기 모멘트는 ABS에 직각인 방향이고 상기 제2 및 제3 강자성 자유층의 자기 모멘트는 ABS와 평행인, 서로 동일한 방향인 MR 판독 헤드.
  14. 제8항에 있어서, 각각의 강자성 자유층이 NiFe인 MR 판독 헤드.
  15. 제8항에 있어서, 각각의 루테늄층의 두께가 4-10Å인 MR 판독 헤드.
  16. 제8항에 있어서,
    제1 감지 전류원 및 제2 감지 전류원을 더 포함하고
    상기 제1 감지 전류원은 상기 제2 리드에 연결되어 있고, 상기 제2 감지 전류원은 상기 제4 리드에 연결되어 있는 MR 판독 헤드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 고정층의 자기 모멘트는 서로 동일한 방향이고 ABS에 직각이며 상기 제2 및 제3 강자성 자유층의 자기 모멘트는 ABS와 평행인, 서로 동일한 방향인 MR 판독 헤드.
  18. 제17항에 있어서, 각각의 강자성 자유층이 NiFe인 MR 판독 헤드.
  19. 제18항에 있어서, 각각의 루테늄층의 두께가 4-10Å인 MR 판독 헤드.
  20. 제19항의 MR 판독 헤드를 포함하는, MR 판독 헤드와 유도 기록 헤드의 결합 헤드로서,
    절연 스택에 매립된 유도 코일을 포함하며,
    상기 절연 스택과 유도 코일은 제1 및 제2 극편 사이에 삽입되어 있으며,
    상기 제1 및 제2 극편은 공기 베어링 표면에서 기록 갭층에 의해 이격되어 있는 결합 헤드.
  21. 제20항에 있어서,
    차동 증폭기를 더 포함하고
    상기 제2 리드 및 제4 리드는 상기 제1 스핀 밸브 센서 및 제2 스핀 밸브 센서를 상기 차동 증폭기를 가로질러 평행하게 연결하는 MR 판독 헤드.
  22. 제21항의 결합 헤드를 포함하는 자기 디스크 드라이브에 있어서,
    프레임과,
    상기 프레임상에 회전가능하도록 지지되어 있는 자기 디스크와,
    상기 결합 헤드를 자기 디스크에 대하여 변환 관계로 지지하기 위해 상기 프레임 상에 장착된 지지부와,
    상기 자기 디스크를 회전시키기 위한 회전 수단과,
    상기 헤드를 상기 자기 디스크에 대해 다수의 위치로 이동시키기 위해 상기 지지부에 연결된 위치 결정 수단과,
    상기 결합 헤드와 신호를 교환하고, 상기 자기 디스크의 움직임을 제어하고, 상기 결합 헤드의 위치를 제어하기 위해 상기 헤드, 상기 회전 수단 및 상기 위치 결정 수단에 연결된 수단
    을 포함하는 자기 디스크 드라이브.
KR1019970034392A 1996-09-23 1997-07-23 차동 스핀 밸브 센서 구조 KR100253928B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8/710,804 1996-09-23
US08/710,804 US5751521A (en) 1996-09-23 1996-09-23 Differential spin valve sensor structure
US08/710,804 1996-09-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980024100A KR19980024100A (ko) 1998-07-06
KR100253928B1 true KR100253928B1 (ko) 2000-04-15

Family

ID=24855614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970034392A KR100253928B1 (ko) 1996-09-23 1997-07-23 차동 스핀 밸브 센서 구조

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5751521A (ko)
JP (1) JP3266552B2 (ko)
KR (1) KR100253928B1 (ko)
IE (1) IE80878B1 (ko)
MY (1) MY117607A (ko)
SG (1) SG60098A1 (ko)

Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5768069A (en) * 1996-11-27 1998-06-16 International Business Machines Corporation Self-biased dual spin valve sensor
JPH10241123A (ja) * 1997-02-28 1998-09-11 Nec Corp 磁気抵抗効果ヘッド
US6064552A (en) * 1997-03-18 2000-05-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head having magnetic yoke and giant magnetoresistive element such that a first electrode is formed on the giant magnetoresistive element which in turn is formed on the magnetic yoke which acts as a second electrode
US6469873B1 (en) * 1997-04-25 2002-10-22 Hitachi, Ltd. Magnetic head and magnetic storage apparatus using the same
US6134090A (en) * 1998-03-20 2000-10-17 Seagate Technology Llc Enhanced spin-valve/GMR magnetic sensor with an insulating boundary layer
US6191926B1 (en) 1998-05-07 2001-02-20 Seagate Technology Llc Spin valve magnetoresistive sensor using permanent magnet biased artificial antiferromagnet layer
US6356420B1 (en) 1998-05-07 2002-03-12 Seagate Technology Llc Storage system having read head utilizing GMR and AMr effects
US6738236B1 (en) 1998-05-07 2004-05-18 Seagate Technology Llc Spin valve/GMR sensor using synthetic antiferromagnetic layer pinned by Mn-alloy having a high blocking temperature
US6169647B1 (en) 1998-06-11 2001-01-02 Seagate Technology Llc Giant magnetoresistive sensor having weakly pinned ferromagnetic layer
US6221172B1 (en) 1998-07-21 2001-04-24 Alps Electric Co., Inc. Manufacturing method of spin-valve magnetoresistive thin film element
US6185079B1 (en) * 1998-11-09 2001-02-06 International Business Machines Corporation Disk drive with thermal asperity reduction circuitry using a magnetic tunnel junction sensor
DE19983808T1 (de) * 1998-11-20 2002-01-10 Seagate Technology Llc Differenz-VGMR-Sensor
US6587315B1 (en) * 1999-01-20 2003-07-01 Alps Electric Co., Ltd. Magnetoresistive-effect device with a magnetic coupling junction
JP3212569B2 (ja) 1999-01-27 2001-09-25 アルプス電気株式会社 デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びデュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法
JP3703348B2 (ja) 1999-01-27 2005-10-05 アルプス電気株式会社 スピンバルブ型薄膜素子とそのスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッド
US6469878B1 (en) 1999-02-11 2002-10-22 Seagate Technology Llc Data head and method using a single antiferromagnetic material to pin multiple magnetic layers with differing orientation
US6268985B1 (en) * 1999-03-30 2001-07-31 International Business Machines Corporation Read head having spin valve sensor with improved capping layer
US6462919B1 (en) * 1999-04-28 2002-10-08 Seagate Technology Llc Spin valve sensor with exchange tabs
US7080070B1 (en) * 1999-07-02 2006-07-18 Amazon Technologies, Inc. System and methods for browsing a database of items and conducting associated transactions
JP3331397B2 (ja) * 1999-07-23 2002-10-07 ティーディーケイ株式会社 トンネル磁気抵抗効果素子
JP3421281B2 (ja) * 1999-08-11 2003-06-30 ティーディーケイ株式会社 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法
US6381105B1 (en) 1999-10-22 2002-04-30 Read-Rite Corporation Hybrid dual spin valve sensor and method for making same
US6271997B1 (en) * 1999-11-22 2001-08-07 International Business Machines Corporation Read head spin valve sensor with triple antiparallel coupled free layer structure
JP3623417B2 (ja) 1999-12-03 2005-02-23 アルプス電気株式会社 スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド
US6643103B1 (en) * 2000-01-05 2003-11-04 Seagate Technology Llc Very high linear resolution CPP differential dual spin valve magnetoresistive head
US6392853B1 (en) * 2000-01-24 2002-05-21 Headway Technologies, Inc. Spin valve structure design with laminated free layer
US6433965B1 (en) 2000-03-02 2002-08-13 Read-Rite Corporation Laminated carbon-containing overcoats for information storage system transducers
US6306266B1 (en) * 2000-05-17 2001-10-23 International Business Machines Corporation Method of making a top spin valve sensor with an in-situ formed seed layer structure for improving sensor performance
US6549382B1 (en) 2000-06-14 2003-04-15 International Business Machines Corporation Read head with asymmetric dual AP pinned spin valve sensor
AU2001255695A1 (en) * 2000-09-19 2002-04-02 Seagate Technology Llc Giant magnetoresistive sensor having self-consistent demagnetization fields
US6567244B1 (en) * 2000-10-10 2003-05-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Differential yoke type read head
US6764778B2 (en) 2000-11-01 2004-07-20 Alps Electric Co., Ltd. Thin film magnetic element with accurately controllable track width and method of manufacturing the same
JP3995072B2 (ja) * 2000-11-16 2007-10-24 富士通株式会社 Ｃｐｐ構造スピンバルブヘッド
US6620530B1 (en) 2001-01-26 2003-09-16 Headway Technologies, Inc. Synthetic anti-parallel spin valve, having improved robustness, and process to manufacture it
US6724587B2 (en) * 2001-06-11 2004-04-20 International Business Machines Corporation Low temperature yoke type tunnel valve sensor
JP2002367124A (ja) * 2001-06-13 2002-12-20 Hitachi Ltd スピンバルブ型磁気ヘッド
US20030002232A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-02 Storage Technology Corporation Apparatus and method of making a reduced sensitivity spin valve sensor apparatus in which a flux carrying capacity is increased
JP4780878B2 (ja) * 2001-08-02 2011-09-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 薄膜磁性体記憶装置
US6636389B2 (en) 2001-08-03 2003-10-21 International Business Machines Corporation GMR magnetic transducer with nano-oxide exchange coupled free layers
US6661620B2 (en) 2001-08-28 2003-12-09 Seagate Technology Llc Differential CPP sensor
JP3908557B2 (ja) 2001-10-09 2007-04-25 アルプス電気株式会社 磁気検出素子の製造方法
US20030214762A1 (en) * 2002-05-14 2003-11-20 Manish Sharma Magnetic field detection sensor
US6985338B2 (en) * 2002-10-21 2006-01-10 International Business Machines Corporation Insulative in-stack hard bias for GMR sensor stabilization
US6927948B2 (en) * 2003-01-23 2005-08-09 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Differential CPP GMR sensor with free layers separated by metal gap layer
US7239570B2 (en) * 2003-05-20 2007-07-03 Magsil Corporation Magnetic memory device and method for magnetic reading and writing
JP4079279B2 (ja) * 2003-08-26 2008-04-23 富士通株式会社 再生ヘッド及び磁気ディスク装置
US7298595B2 (en) * 2003-09-26 2007-11-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Differential GMR sensor with multi-layer bias structure between free layers of first and second self-pinned GMR sensors
US7116530B2 (en) * 2003-09-30 2006-10-03 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Thin differential spin valve sensor having both pinned and self pinned structures for reduced difficulty in AFM layer polarity setting
US7016160B2 (en) 2003-11-18 2006-03-21 Seagate Technology Llc Differential CPP reader for perpendicular magnetic recording
US7242556B2 (en) * 2004-06-21 2007-07-10 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. CPP differential GMR sensor having antiparallel stabilized free layers for perpendicular recording
US7477490B2 (en) * 2004-06-30 2009-01-13 Seagate Technology Llc Single sensor element that is naturally differentiated
US7573684B2 (en) * 2005-04-13 2009-08-11 Seagate Technology Llc Current-in-plane differential magnetic tri-layer sensor
JP2007218700A (ja) * 2006-02-15 2007-08-30 Tdk Corp 磁気センサおよび電流センサ
US7580229B2 (en) * 2006-04-27 2009-08-25 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current-perpendicular-to-the-plane (CPP) magnetoresistive sensor with antiparallel-free layer structure and low current-induced noise
US7957107B2 (en) * 2006-04-27 2011-06-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current-perpendicular-to-the-plane (CPP) magnetoresistive sensor with antiparallel-free layer structure and low current-induced noise
DE102007032867B4 (de) * 2007-07-13 2009-12-24 Infineon Technologies Ag Magnetoresistive Magnetfeldsensorstrukturen und Herstellungsverfahren
JP2009026400A (ja) * 2007-07-20 2009-02-05 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 差動磁気抵抗効果型磁気ヘッド
JP2010113782A (ja) * 2008-11-10 2010-05-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 出力をバランス化した差動型再生磁気ヘッド及びその製造方法
US9070381B1 (en) * 2013-04-12 2015-06-30 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording read transducer having a laminated free layer
US9190082B2 (en) 2013-08-28 2015-11-17 Seagate Technology, Llc Dual reader structure
US9190078B2 (en) 2013-08-30 2015-11-17 Seagate Technology Llc Dual reader structure
US10468055B1 (en) * 2017-11-01 2019-11-05 Seagate Technology Llc Multi-sensor reader having oppositely biased sensing layers
JP6383079B2 (ja) * 2017-11-22 2018-08-29 株式会社東芝 磁気ヘッド、磁気記録再生装置、および磁気ヘッドの製造方法
US11393495B2 (en) 2020-03-26 2022-07-19 Seagate Technology Llc Reader with a multi-layer synthetic ferrimagnet free layer
US11489108B2 (en) 2020-04-28 2022-11-01 Western Digital Technologies, Inc. BiSb topological insulator with seed layer or interlayer to prevent sb diffusion and promote BiSb (012) orientation
US11495741B2 (en) 2020-06-30 2022-11-08 Western Digital Technologies, Inc. Bismuth antimony alloys for use as topological insulators
US11100946B1 (en) 2020-07-01 2021-08-24 Western Digital Technologies, Inc. SOT differential reader and method of making same
US11094338B1 (en) 2020-07-09 2021-08-17 Western Digital Technologies, Inc. SOT film stack for differential reader
US11763973B2 (en) 2021-08-13 2023-09-19 Western Digital Technologies, Inc. Buffer layers and interlayers that promote BiSbx (012) alloy orientation for SOT and MRAM devices
US11532323B1 (en) 2021-08-18 2022-12-20 Western Digital Technologies, Inc. BiSbX (012) layers having increased operating temperatures for SOT and MRAM devices
US11875827B2 (en) 2022-03-25 2024-01-16 Western Digital Technologies, Inc. SOT reader using BiSb topological insulator
US11783853B1 (en) 2022-05-31 2023-10-10 Western Digital Technologies, Inc. Topological insulator based spin torque oscillator reader

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5576915A (en) * 1993-03-15 1996-11-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head with antiferromagnetic sublayers interposed between first and second spin-valve units to exchange bias inner magnetic films thereof
US5408377A (en) * 1993-10-15 1995-04-18 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor with improved ferromagnetic sensing layer and magnetic recording system using the sensor
US5442508A (en) * 1994-05-25 1995-08-15 Eastman Kodak Company Giant magnetoresistive reproduce head having dual magnetoresistive sensor
US5583725A (en) * 1994-06-15 1996-12-10 International Business Machines Corporation Spin valve magnetoresistive sensor with self-pinned laminated layer and magnetic recording system using the sensor

Also Published As

Publication number Publication date
MY117607A (en) 2004-07-31
SG60098A1 (en) 1999-02-22
IE970560A1 (en) 1998-03-25
JPH10105928A (ja) 1998-04-24
KR19980024100A (ko) 1998-07-06
IE80878B1 (en) 1999-05-05
JP3266552B2 (ja) 2002-03-18
US5751521A (en) 1998-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100253928B1 (ko) 차동 스핀 밸브 센서 구조
US6667861B2 (en) Dual/differential GMR head with a single AFM layer
US5828529A (en) Antiparallel pinned spin valve with read signal symmetry
KR100267438B1 (ko) 자기 저항 스핀 밸브 판독 센서 및 그를 포함한 자기 헤드 및자기 디스크 드라이브
KR100264637B1 (ko) 고도로민감한직교스핀밸브판독헤드
JP4074192B2 (ja) 自己無撞着減磁場を有する巨大磁気抵抗センサ
KR100426768B1 (ko) 자기저항효과헤드
US7697242B2 (en) Method for providing a self-pinned differential GMR sensor having a bias structure comprising layers of ferromagnetic and non-magnetic material selected to provide a net-zero magnetic moment
KR100336732B1 (ko) Ｇｍｒ 강화층을 가지는 ａｐ 고정 스핀 밸브 센서
US7116530B2 (en) Thin differential spin valve sensor having both pinned and self pinned structures for reduced difficulty in AFM layer polarity setting
KR100250960B1 (ko) 감지 전류장을 이용하여 고정층 및 자유층의 자화 방향을 설정하는 스핀 밸브 센서
US7466524B2 (en) Self-pinned spin valve sensor having its first AP pinned layer thicker than its second AP pinned layer to reduce the likelihood of amplitude flip
US6392849B2 (en) Magnetic head with dual spin valve element for differential operation
US5825595A (en) Spin valve sensor with two spun values separated by an insulated current conductor
US6738237B2 (en) AP-pinned spin valve design using very thin Pt-Mn AFM layer
KR100330524B1 (ko) 단일 반강자성 층을 채택한 이중 거대 자기저항 센서
US6061210A (en) Antiparallel pinned spin valve with high magnetic stability
US7038889B2 (en) Method and apparatus for enhanced dual spin valve giant magnetoresistance effects having second spin valve self-pinned composite layer
US6538856B1 (en) Read head with spin valve sensor having sense current in plane (CIP) thence sense current perpendicular to plane (CPP)
US6219209B1 (en) Spin valve head with multiple antiparallel coupling layers
US7180714B2 (en) Apparatus for providing a ballistic magnetoresistive sensor in a current perpendicular-to-plane mode
JP2000315305A (ja) 磁気再生ヘッド、磁気ヘッド組立体および磁気ディスク駆動装置並びに磁気ヘッド組立体の製造方法
JP2000076627A (ja) 情報再生ヘッド装置及び情報記録再生システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080117

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee