KR100445375B1 - 역평행-결합된 낮은 이방성의 자유층을 갖는 거대 자기 저항 센서 - Google Patents

역평행-결합된 낮은 이방성의 자유층을 갖는 거대 자기 저항 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명의 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서는 AP-고정층과, AP-결합 자유층과, 그 AP-고정층 및 AP-결합 자유층 사이에 삽입된 비자성의 전기 전도성 스페이서층을 포함한다. AP-고정층은 역평행 결합(APC)층에 의해 분리된 제1 및 제2 강자성층을 포함한다. AP-결합 자유층은 스페이서층에 인접한 Co-Fe로 형성된 제3 강자성층과, Co-Fe-Hf-O로 형성된 제4 강자성층과, 그 제3 및 제4 강자성층 사이에 삽입된 역평행 결합(APC)층을 포함한다. AP-결합 자유층에서는, Co-Fe로 형성된 제3 강자성층의 자화 용이축(easy axis)이 횡방향으로 되는 반면, Co-Fe-Hf-O로 형성된 제4 강자성층의 자화 용이축은 높은 열적 안정도로 인해 종방향을 유지하여, 전체적으로 고유 저항 단축 이방성(net intrinsic unaxial anisotropy)의 값 Hk이 낮아지게 된다. 제4 강자성층의 Co-Fe-Hf-O 재료는 고저항율을 가지므로 자유층에 의한 감지 전류 분로가 감소된다. 또한, 제4 강자성층의 금속 산화물 재료가 전자의 거울 반사를 일으키는 것이 알려져 있다. 감지 전류 분로의 감소 및 전자의 거울 반사 모두에 의해 SV 센서의 GMR 계수가 개선된다.

Description

역평행-결합된 낮은 이방성의 자유층을 갖는 거대 자기 저항 센서{GIANT MAGNETORESISTIVE SENSOR WITH AN AP-COUPLED LOW ANISOTROPY(Ｈｋ) FREE LAYER}
"GIANT MAGNETORESISTIVE SENSOR WITH A HIGH RESISTIVITY FREE LAYER(고저항율 자유층을 지니는 거대 자기 저항 센서)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제09/629779호(등록 번호: 제6,473,278호, 대리인 정리 번호 제SJ09-1999-0208US1호)는 본 발명과 동일자로 출원되고, 본 발명과 동일한 공동 양수인에게 양도되고 같은 발명자에 의해 발명된 것이다.
본 발명은 일반적으로 자기 매체로부터 정보 신호를 판독하는 거대 자기 저항(GMR) 센서에 관한 것으로, 특히 고유 단축 이방성(low intrinsic uniaxial anisotropy)의 값이 낮고 역평행(antiparallel) 결합 자유층을 갖는 스핀 밸브 센서 및 그 센서를 조립한 자기 기억 시스템에 관한 것이다.
컴퓨터에는 데이터를 기록할 수 있고 나중에 사용하기 위해 판독할 수 있는 매체를 구비하는 보조 메모리 기억 장치가 흔히 있다. 회전형 자기 디스크를 내장하는 직접 액세스 기억 장치(디스크 드라이브)는 일반적으로 디스크 표면에 데이터를 자기 형태로 기억하는 데 사용되고 있다. 데이터는 디스크 표면상의 반경 방향으로 이격된 동심 트랙에 기록된다. 따라서, 데이터를 디스크 표면 상의 트랙으로부터 판독하기 위해서는 판독 센서를 구비하는 자기 헤드가 사용된다.
대용량의 디스크 드라이브에 있어서, 일반적으로 MR 센서라고 불리는 자기 저항(MR) 판독 센서가 널리 사용된다. 왜냐하면, MR 센서는 박막 유도 헤드보다 큰 트랙 밀도와 선밀도의 디스크 표면으로부터 데이터를 판독할 수 있기 때문이다. MR 센서는 MR층에서 감지된 자속의 강도와 방향의 함수로서 그 MR 감지층(「MR 소자」라고도 함)의 저항 변화를 통해서 자기장을 검출한다.
종래의 MR 센서는 이방성 자기 저항(AMR) 효과에 기초하여 동작한다. 이방성 자기 저항 효과에서, MR 소자의 저항은 MR 소자의 자화와 MR 소자를 흐르는 감지 전류의 방향 사이 각도의 코사인 제곱으로 변화한다. 기록된 자기 매체로부터의 외부 자기장[신호장(signal field)]에 의해 MR 소자의 자화 방향이 변화되고, 그것에 의해 이번에는 MR 소자의 저항이 변화하고, 다시 그에 대응하여 감지 전류 또는 전압이 변화하게 되기 때문에, 자기 매체로부터 기록된 데이터를 판독할 수 있는 것이다.
다른 형태의 MR 센서는 GMR 효과를 나타내는 거대 자기 저항(GMR) 센서이다. GMR 센서에서, 비자성층(스페이서층)에 의해 분리된 자성층들간의 전도 전자의 스핀-의존 전도 및, 자성층과 비자성층의 계면 및 자성층 내부에서 발생하는 부속 스핀-의존 산란의 함수로서 MR 감지층의 저항이 변화한다.
비자성 재료(예컨대, 동)로 된 층에 의해 분리되고 2층만으로 된 강자성 재료(예컨대, Ni-Fe)를 사용하는 GMR 센서는 일반적으로 스핀 밸브(SV) 효과를 나타내는 SV 센서라고도 불린다. 도 1은 중앙 영역(102)에 의해 분리된 단부 영역(104 및 106)을 구비하는 종래의 SV 센서(100)를 도시한다. 고정층(120)이라고 불리는 제1 강자성층의 자화는 일반적으로 반강자성(AFM)층(125)과의 교환 결합(exchange coupling)에 의해 고정된다(핀 고정된다). 자유층(110)이라고 불리는 제2 강자성층의 자화는 고정되어 있지 않고, 기록된 자기 매체로부터의 자기장(신호장)에 응답하여 자유롭게 회전한다. 자유층(110)은 비자성의 전기 전도성 스페이서층(115)에 의해 상기 고정층(120)으로부터 분리된다. 단부 영역(104 및 106)에 각각 형성된 리드선(140 및 145)은 SV 센서(100)의 저항을 감지하는 전기 접속을 제공한다. 본 명세서에 전체로서 인용하는 디니(Dieny) 등의 IBM 미국 특허 제5,206,590호는 GMR 효과를 기초로 동작하는 SV 센서를 개시하고 있다.
다른 형태의 SV 센서는 역평행(AP) 고정된 SV 센서이다. AP-고정 SV 센서에서 고정층이 비-자성 결합층에 의해 분리된 2개의 강자성층으로 구성된 적층 구조이고 2개의 강자성층의 자화가 역평행 방향으로 반강자성적으로 함께 강하게 결합된다. 도 1의 SV 센서의 고정층 구조로 달성되는 교환 결합에 비하여, AP-고정 SV 센서는 적층 고정층 구조와의 반강자성(AFM)층의 개선된 교환 결합을 제공한다. 그 개선된 교환 결합에 의해 고온에서의 AP-고정 SV 센서의 안정도가 향상되고, NiO 등과 같은 내부식성이 있는 전기 절연 반강자성 재료를 AFM층에 사용 가능하게 한다.
도 2에서 AP-고정 SV 센서(200)가 비-자성의 전기 전도성 스페이서층(215)에 의해 적층 AP-고정층 구조(220)로부터 분리된 자유층(210)을 포함한다. 적층 AP-고정층 구조(220)의 자화가 AFM층(230)에 의해 고정된다. 적층 AP-고정층 구조(220)가 비자성 재료(보통, 루테늄(Ru))의 역평행 결합(APC)층(224)에 의해 분리된 제1 강자성층(226) 및 제2 강자성층(222)을 포함한다. 적층 AP-고정층 구조(220)에서의 2개의 강자성층(226, 222)(FM1 및 FM2)이 화살표(227, 223)로 표시(화살표는 각각 지면으로부터 나오는 방향과 지면으로 들어가는 방향을 나타냄)하는 바와 같이 역평행 방향으로 향하는 자화 방향을 갖는다.
높은 기억 용량의 디스크 드라이브에 관한 요구를 충족시키기 위하여 자기 기억 밀도가 증가함에 따라, 신호 리드백(readback) 시스템의 감도 및 신호대잡음 특성을 개선시키기 위하여, 그리고 자유층의 두께를 감소시킴으로써 높은 면적 밀도에 대한 요구를 충족시키기 위하여, SV 센서의 GMR 계수를 크게 하는 것이 점차 중요해지고 있다. 스페이서층과 그 스페이서층과 고정층 계면 및 스페이서층 계면 주위의 감지 전류 분로(shunting)에 의해, GMR 계수가 감소하게 된다. 왜냐하면, GMR 효과를 일으키는 스핀 의존 산란의 대부분이 이 영역에서 발생하기 때문이다. SV 센서의 자유층은 통상 Co-Fe층 및 Ni-Fe층으로 구성된다. Co-Fe는 높은 GMR 계수를 얻기 위해 사용되고, Ni-Fe는 연자성(軟磁性) 특성을 지니는 자유층을 달성하기 위하여 사용된다. 그러나, Ni-Fe는 낮은 전기 저항을 가지므로 감지 전류 분로에 기여하게 되고, 결과적으로 GMR 계수를 감소시킨다. 높은 면적 밀도의 적용을 위해서 자유층 두께를 감소시키는 것은 자기 특성의 저하 및 GMR 계수의 감소를 가져온다. 자기 특성의 저하 및 GMR 계수를 저하시키지 않고 자유층의 자기적 두께를 감소시키는 방법으로 자유층에 역평행 결합된 구조를 사용하는 것이 있다. 그러나, 자유층의 고유 단축 이방성 Hk이 역평행 결합에 의해 증가하게 되기 때문에, 그 구조를 자유층에 적용하는 것은 적절치 않다.
따라서, 자유층의 Hk값을 매우 낮게 유지하면서, 자유층의 두께를 감소시키고, 감지 전류 분로를 감소시키고, 스핀 밸브 센서의 GMR 계수를 증가시킬 수 있도록 역평행 결합 자유층을 개선시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 낮은 고유의 단축 이방성 Hk을 갖는 역평행(AP) 결합 자유층을 구비한 스핀 밸브 센서를 개시하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 전기 저항율의 연강자성 재료의 자유층을 갖는 스핀 밸브 센서를 개시하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 강자성 자유층에서 전류 분로를 감소시킴으로써 GMR 계수가 개선된 스핀 밸브 센서를 개시하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 루테늄(Ru)의 반강자성 결합층에 의해 분리되는 Co-Fe의 제3 강자성층 및 Co-Fe-Hf-O의 제4 강자성층을 포함하는 AP-결합 자유층을 갖는 스핀 밸브 센서를 개시하는 것이다.
본 발명의 원리에 따르면, AP-고정층, 적층 AP-결합 자유층, 및 AP-고정층 및 자유층간에 삽입된 비자성의 전기 전도성 스페이서층을 갖는 스핀 밸브(SV) 센서가 개시된다. AP-고정층은 역평행 결합(APC)층에 의해 분리된 제1 및 제2 강자성층을 포함한다. AP-결합 자유층은 스페이서층에 인접한 Co-Fe의 제3 강자성층 및 그 제3 강자성층으로부터 역평행 결합(APC)층에 의해 분리된 Co-Fe-Hf-O의 제4 강자성층을 포함한다. 센서의 AFM 어닐링 처리 단계에서, Co-Fe층의 자화 용이축이 횡방향으로 되는 반면, Co-Fe-Hf-O의 자화 용이축은 나노-결정 재료의 높은 열안정성으로 인하여 종방향을 유지한다. Co-Fe층의 자화 용이축과 Co-Fe-Hf-O 재료의 자화 용이축 사이의 각도가 90도이기 때문에, 결과적으로 AP- 결합 자유층의 Hk가 매우 낮게 된다. 제4 강자성층의 Co-Fe-Hf-O 재료는 높은 저항을 지니고, 자유층에 의한 감지 전류 분로가 감소하는 결과가 된다. 또한, 제4 강자성층의 금속 산화막 재료가 전자의 거울 반사를 일으킨다는 것은 이미 알려져 있다. 감지 전류 분로 감소 및 전자의 거울 반사 모두 SV 센서의 GMR 계수를 개선하는데 기여한다.
본 발명의 상기 목적, 부가적인 목적, 특성 및 장점은 다음의 상세한 설명으로 명백해질 것이다.
양호한 사용 방법 뿐만 아니라 본 발명의 특성 및 장점을 충분히 이해하기 위해서는, 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명이 참고로 된다. 도면에서 같은 도면 부호는 같거나 비슷한 부분을 표시한다.
도 1은 종래 기술에 따른 SV 센서의 공기 베어링 표면을 비례 확대하지 않은 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 AP-고정(pinned) SV 센서의 공기 베어링 표면을 비례 확대하지 않은 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스핀 밸브 센서를 사용한 자기 기록 디스크 드라이브 시스템을 간단하게 나타낸 도면이다.
도 4는 "피기백(piggyback)" 형 판독/기록 자기 헤드를 비례 확대하지 않은 종방향 단면도이다.
도 5는 "병합형" 판독/기록 자기 헤드를 비례 확대하지 않은 종방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스핀 밸브 센서의 공기 베어링 표면을 비례 확대하지 않은 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300: 디스크 드라이브
312: 회전형 자기 디스크
313: 스핀들
318: 구동 모터
630: 스페이서층
650: 전류원
660: 신호 검출기
다음의 설명은 본 발명을 실행하기에 가장 양호한 실시예이다. 그 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 설명하는 것을 목적으로 하는 것이고, 본원에 청구된 발명의 개념을 제한하려는 것이 아니다.
도 3에는 본 발명을 구체화한 디스크 드라이브(300)가 도시된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 적어도 하나의 회전형 자기 디스크(312)는 스핀들(313) 상에 지지되고 디스크 구동 모터(318)에 의해 회전된다. 각 디스크 상의 자기 기록 매체는 디스크(312) 상의 환상 패턴형으로 된 동심 데이터 트랙(도시되지 않음)으로 되어 있다.
디스크(312) 상에는 적어도 하나의 슬라이더(313)가 배치되어 있고, 각 슬라이더(313)는 하나 이상의 자기 판독/기록 헤드(321)를 지지하며, 헤드(321)가 본 발명의 SV 센서를 내장하고 있다. 디스크가 회전함에 따라, 슬라이더(313)는 디스크 표면(322) 위에서 반경 방향 안쪽으로 그리고 바깥쪽으로 이동되어, 헤드(321)는 원하는 데이터를 기록하게 되는 디스크의 여러 부분들을 액세스할 수 있다. 각 슬라이더(313)는 서스펜션(315)에 의해 액추에이터 아암(319)에 부착되어 있다. 서스펜션(315)은 디스크 표면(322)에 대해 슬라이더(313)를 바이어스하는 미세 스프링력을 제공한다. 각 액추에이터 아암(319)은 액추에이터(327)에 부착되어 있다. 도 3에 도시한 액추에이터는 보이스 코일 모터(VCM)일 수 있다. VCM은 고정된 자기장 내에서 이동 가능한 코일을 구비하고 있고, 코일 움직임의 방향과 속도는 제어기(329)에 의해 공급된 모터 전류 신호에 의해 제어된다.
디스크 기억 시스템의 동작 중에, 디스크(312)의 회전에 의해 슬라이더 (313)[헤드(321)를 포함하고 디스크(312)의 표면에 접하는 슬라이더(313)의 표면을 공기 베어링 표면(ABS)이라고 칭한다] 및 디스크 표면(322) 사이에 공기 베어링이 생성되고, 이 공기 베어링은 슬라이더에 상향력 또는 부력(浮力)을 제공한다. 이렇게 해서, 공기 베어링은 서스펜션(315)의 미세 스프링력의 균형을 맞추고, 정상 동작 중에 실질적으로 일정한 작은 간격만큼 디스크 표면에서 떨어진 약간 위에 슬라이더(313)를 유지하게 된다.
디스크 기억 시스템의 여러 구성 요소는 액세스 제어 신호 및 내부 클럭 신호와 같은, 제어 장치(329)에 의해 발생한 제어 신호에 의해 동작 제어된다. 통상, 제어부(329)는 논리 제어 회로, 기억 칩 및 마이크로프로세서를 구비하고 있다. 제어부(329)는 선(323) 상의 구동 모터 제어 신호와 선(328) 상의 헤드 위치 제어 신호 및 탐색(seek) 제어 신호와 같은 다양한 시스템 동작을 제어하는 제어 신호를 생성한다. 선(328) 상의 제어 신호는 소정의 전류 프로파일을 제공하여, 슬라이더(313)를 디스크(312) 상의 소정의 데이터 트랙에 최적으로 이동 및 위치시킨다. 판독 및 기록 신호는 기록 채널부(325)에 의해 판독/기록 헤드(321)로 또는 판독/기록 헤드로부터 전달된다. 기록 채널부(325)는 부분 응답 최대 가능성(PMRL) 채널 또는 피크 검출 채널일 수 있다. 양 채널의 설계와 실행은 당해 기술 분야 및 당해 기술 분야의 숙련자에게 공지되어 있다. 양호한 실시예에서, 기록 채널부(325)는 PMRL 채널이다.
통상의 자기 디스크 기억 시스템에 관한 전술의 설명과 도 3의 부가 설명은 단지 개시만을 목적으로 한다. 디스크 기억 시스템이 복수 개의 디스크와 액추에이터 아암을 포함하고 각 액추에이터 아암이 복수 개의 슬라이더를 지지할 수 있음은 자명하다.
도 4는 기록 헤드부(402) 및 판독 헤드부(404)를 포함하는 "피기백" 자기 판독/기록 헤드(400)의 측면 횡단 정면도이고, 상기 판독 헤드부가 본 발명에 따라 스핀 밸브(SV) 센서(406)를 사용한다. 비자성 절연성의 제1 및 제2 판독 간극층(408 및 410)간에 SV 센서(406)가 삽입되고, 이들 판독 간극층은 강자성의 제1 및 제2 차폐층(412 및 414) 사이에 삽입된다. 외부 자기장에 응답해서, SV 센서(406)의 저항이 변화한다. 전위 변화에 따라, 센서를 통해 전도된 감지 전류(IS)가 그 저항 변화를 나타낸다. 그 후 전위 변화는 도 3에 도시된 데이터 기록 채널부(325)의 처리 회로에 의해 판독 신호로서 처리된다.
자기 판독/기록 헤드(400)의 기록 헤드부(402)는 제1 및 제2 절연층(418, 420)간에 삽입된 코일층(416)을 포함하고 있다. 제3 절연층(422)은 코일층(416)에 의해 발생된, 제2 절연층(420)에서의 리플을 제거하도록 헤드를 평탄화하기 위해 사용된다. 당해 기술 분야에서 제1, 제2 및 제3 절연층은 절연 스택으로 알려져 있다. 코일층(416)과, 제1, 제2 및 제3 절연층(418, 420, 422)은 제1 및 제2 자극편층(pole piece layer)(424, 426) 사이에 삽입된다. 제1 및 제2 자극편층(424, 426)은 후면 간극(428)에서 자기적으로 결합되고 ABS(440)에서 기록 간극층(434)에 의해 분리된 제1 및 제2 자극단(pole tips)(430, 432)을 갖는다. 제2 차폐층(414) 및 제1 자극편층(424)간에는 절연층(436)이 위치된다. 제2 차폐층(414) 및 제1 자극편층(424)이 별개의 층이기 때문에, 그 판독/기록 헤드가 "피기백" 헤드로 알려져 있다.
제2 차폐층(514) 및 제1 자극편층(524)가 공동의 층인 것을 제외하고, 도 5는 도 4와 같다. 이런 형태의 판독/기록 헤드가 "병합형" 헤드(500)로 알려져 있다. 도 4에서 피기백 헤드의 절연층(436)이 도 5의 병합된 헤드(500)에서 생략된다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 역평행(AP)-고정된 스핀 밸브(SV)센서(600)의 공기 베어링 표면(ABS)을 비례 확대하지 않은 도면이다. SV 센서(600)는 중앙 영역(606)에 의해 서로 분리된 단부 영역(602, 604)을 구비하고 있다. 기판(608)은 유리, 반도체 재료 또는 알루미나(AL2O3)와 같은 세라믹 재료를 포함하는 알맞은 물질일 수 있다. 시드층(610)은 다음에 오는 층의 결정 구조 또는 그레인(grain) 크기를 변형하기 위해 증착된 층이고, 다음에 오는 층의 재료에 따라 필요없을 수도 있다. SV 센서(600)의 실시예에서 시드층(610)은 기판에 증착된 3층의 시드층 구조을 포함하고 있다. 기판(608)상에는 제1, 제2 및 제3 부분층(sublayer)(612, 614, 616)이 순차 증착된다. 반강자성(AFM)층(620)은 통상적으로 소정의 교환 특성을 이루는 두께인 100-500 Å이고, 제3 부분층(612) 위에 전체적으로 증착된다. 중앙 영역(606)의 AFM 층(620)상에는 적층 AP-고정층(622)이 형성된다. AP-고정층(622)에는 제1 강자성층(FM1)(624), 제2 강자성층(FM2)(628)과, 그 제1 강자성층(FM1) (624)과 제2 강자성층(FM2)(628) 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층(626)이 포함된다. APC 층은, FM1층(624) 및 FM2층(628)이 반강자성적으로 강하게 결합되게 하는 비자성 재료, 양호하게는 루테늄(Ru)으로 형성된다. 적층 AP-결합 자유층(자유 강자성층)(632)은 제3 강자성층(FM3)(634), 제4 강자성층(FM4)(636), 및 제3 및 제4 강자성층(634, 636) 사이에 배치된 APC층(635)을 포함하고, 비자성의 전도성 스페이서층(630)에 의해 AP-고정층(622)에서 분리된다. 외부 자기장이 없는 경우, 자유층(632)의 자화는 AP-결합된 제3 및 제4 강자성층(634, 636) 각각의 자화를 나타내는 화살표(633 및 637)로 표시하는 바와 같이, ABS에 평행한 것이 바람직하다. 자유층(632)상에 형성된 캡층(638)에 의해, SV 센서(600)의 중앙 영역(606)이 완성된다.
본 실시예에서 캡층(638)이 탄탈(Ta)로 형성된다. 또는, 캡층(638)은 자유층(632)상에 구리(Cu)로 형성된 제1 부분층 및 그 구리로 된 제1 부분층상에 탄탈(Ta)로 형성된 제2 부분층으로 형성된 2층 캡층으로 될 수 있다. 자유층 위에 구리층이 형성되면 스핀 필터 효과를 통해 SV 센서의 자기 저항을 향상시킨다.
SV 센서(600)는 단부 영역(602, 604) 각각에 형성된 바이어스층(640, 642)을 포함하고, 이것에 의해 자유층 내에 단일 자기 도메인 상태를 보장할 수 있도록 자유층(632)에 종방향 바이어스 필드를 제공한다. 전류원(650)으로부터 감지 전류(IS)가 SV 센서로 흐를 수 있도록 전기 접속을 제공하기 위해 단부 영역(602, 604)상에 리드선(644, 646)이 증착된다. 리드선(644, 646)에 전기적으로 접속된 신호 검출기 (660)는 외부 자기장(예를 들어, 디스크에 기억된 데이터 비트에 의해 발생된 자기장)에 의해 자유층(632)에서 유도된 변화로 인해 저항이 변하는 것을 감지한다. 외부 자기장에 의해 ABS에 수직으로 고정되는 것이 바람직한 고정층(622)의 자화 방향에 대해 자유층(632)의 자화 방향을 회전시키도록 작용한다. 신호 검출기(660)에는 SV 센서(600)에 의해 검출된 신호를 처리하는 부분 응답 최대 가능성(PMRL)의 기록 채널이 포함되어 있다. 다른 방법으로, 피크 검출 채널 또는 최대 가능성 채널(예를 들어, 1,7 ML)을 사용할 수 있다. 그 채널들의 설계 및 실행은 당업자에게 공지되어 있다. 신호 검출기(660)는 당업자에게 공지된 바와 같이, 감지된 저항 변화를 조절하는 전치증폭기(센서 및 채널간에 전기적으로 설치된)와 같은 다른 지원 회로도 포함한다.
도 6에 도시된 다층 구조를 순차 증착시키기 위해 SV 센서(600)는 마그네트론 스퍼터링 시스템 또는 이온 빔 스퍼터링 시스템에서 형성된다. 약 40 Oe인 종방향 자기장이 존재하는 상황에서, 스퍼터 증착 처리가 실행된다. 두께 약 30 Å의 Al2O3로 형성된 제1 부분층(612), 두께 약 30 Å의 NiMnO으로 형성된 제2 부분층(614) 및 두께 약 35 Å의 탄탈(Ta)로 형성된 제3 부분층(616)을 순차 증착시킨, 시드층(610)이 기판(608)상에 형성된다. 시드층(610)의 제3 부분층(616)상에 두께 약 200 Å의 Pt-Mn으로 형성된 AFM층(620)이 증착된다.
AP-고정층(622), 스페이서층(630), 적층 AP-결합 자유층(632) 및 캡층(638)이 중앙 영역(606) 내의 AFM층(620)상에 순차 증착된다. 두께 약 17 Å의 Co-Fe로 형성된 FM1층(624)이 AFM층(620)상에 증착된다. 두께 약 8 Å의 루테늄으로 형성된 APC층(626)이 FM1층(624)상에 증착된다. 두께 약 26 Å의 Co-Fe로 형성된 FM2층(628)이 APC층(626)상에 증착된다.
비자성의 전도성 스페이서층(630)이 FM2층(628)상에 증착되어 두께 약 21 Å의 구리(Cu)로 형성된다. 다른 방법에 따르면, 스페이서층(630)은 은(Ag), 금(Au) 또는 Cu, Ag 및 Au의 합금으로 형성될 수 있다. 적층 AP-결합 자유층(632)은, 스페이서층(630)상에 증착된 두께 약 10-20 Å의 범위, 바람직하게는 두께 약 15 Å의 Co-Fe로 형성된 FM3층(634), 그 FM3층(634) 상에 증착된 두께 약 8 Å의 루테늄으로 형성된 APC층(635), 및 그 APC층(635)상에 증착된 두께 약 10-20 Å의 범위, 바람직하게는 두께 약 15 Å의 Co-Fe-Hf-O로 형성된 FM4층(636)을 포함하고 있다. 캡층(638)은 자유층(632)의 FM4층 (638)상에 두께 약 50 Å 의 Ta로 적층 형성된다.
중앙부(606)의 증착이 완성된 후, ABS에 대하여 횡방향으로 배향된 약 800 Oe의 자기장이 존재하는 상황에서 센서를 어닐링한 후, 그 자기장 내에 있는 동안 냉각하고, ABS에 대하여 횡방향의 적층 AP-고정층(622)과 AFM층(620)의 교환 결합을 설정한다. FM1층(624)은 AFM층(620)의 표면과 접속(인터페이스)하는 표면을 지닌다. 그 결과, AFM층은 ABS에 대하여 수직 방향이고 ABS로부터 멀어지는 방향으로 FM1층(624)의 자기 모멘트(625)를 고정시킨다(도 6에서 지면 안으로 들어가는 방향, 즉 화살표 꼬리 부분으로 표시됨.) FM1층(624)의 자화는, AFM층(620)과의 교환 결합에 의해 상기 방향으로 고정된다. APC층(626)은 매우 얇기(약 8Å) 때문에 FM1층(624) 및 FM2층(628) 간에 반강자성 교환 결합을 가능하게 한다. 따라서, FM2층(628)의 자화 방향(629)(지면으로부터 나오는 방향, 즉 화살표 머리 부분으로 표시됨)은 FM1층(624)의 자화 방향(625)에 대하여 반대 방향으로, 즉 ABS에 수직 방향으로 ABS를 향해 있다. 다른 방법에 따르면, FM1층(624)의 자화 방향(625)은 반대 방향(ABS에 대하여 수직이고, ABS로부터 멀어지는 방향)으로 설정될 가능성이 있다. 그 결과 자화 방향(625)이 지면으로부터 나오는 방향으로 향한다. 이 때 FM2층(628)의 자화 방향(629)은 APC층(626)을 횡단하는 역평행 결합으로 인해 지면을 향해 들어가는 방향이 된다.
본 발명의 새로운 특징은 AP-결합 자유층(632)의 FM4층(636)을 형성하기 위해서 Co-Fe-Hf-O를 사용한다는 것이다. Co-Fe-Hf-O 재료는 나노 결정 구조 때문에 높은 열안정성을 유지할 수 있다. 그 결과 ABS에 대하여 횡방향의 AP-고정층과 Pt-Mn으로 형성된 AFM층(620)의 교환 결합을 설정하는데 사용되는 횡방향용 어닐링 처리에서 FM4층(636)의 Co-Fe-Hf-O 재료의 자화 용이축은 종방향을 유지하고 회전하지 않게 된다. 그러나, 횡방향 어닐링 처리에서 FM3층(634)의 낮은 열적 안정도를 갖는 Co-Fe 재료의 자화 용이축은 횡방향으로 된다. 결과적으로, AP-결합 자유층(632)의 FM3층 및 FM4층의 전체적인 고유 단축 이방성 Hk은 감소된다. 강자성 Co-Fe-Hf-O 재료는 매우 높은 전기 고유 저항율(>400 μohm-cm)을 갖고 연자성 특성(보자력 HC<5 Oe 및 고유의 단축 이방성 Hk<10 Oe)을 갖는다. 연자성 특성은 자유층(632)이 신호 자기장에 응답해서 자유롭게 회전할 수 있도록 하는데 중요하다. FM4층(636)이 고저항으로 될 때, 자유층(632)의 부분층을 흐르는 감지 전류 흐름이 감소하고, 결과적으로 스페이서층(630) 및 그 스페이서층과 접속하는 강자성층의 감지 전류 흐름이 증가하게 된다. 그 스페이서층과 접속하는 강자성층에서 GMR 효과를 발생하는 스핀 의존 산란 처리가 가장 효과적으로 된다. 고저항율 외에도, Co-Fe-Hf-O 재료는 전자의 거울 반사를 일으키는 금속 산화물이다. 전자는 금속 산화물 재료에 의해 거울 반사되고, 자유층으로 되돌아와, 자유층의 GMR 효과를 증대시킨다. 감지 전류 분로의 감소와 금속 산화물 내에 산란된 전자의 거울 반사의 결합 효과에 의해, 스핀 밸브 센서(600)의 GMR 효과가 증가하게 되는 것이다.
Co-Fe-Hf-O 재료의 고저항율 및 낮은 단축 이방성은 나노-그레인 결정 구조에 따른 것이다. 바람직한 재료의 조성 범위는 원자 퍼센트로 (Coa-Feb)x-Hfy-Oz로 표시될 수 있다. 여기에서, 40% ≤x ≤70%, 5% ≤y ≤25%, 20% ≤z ≤40%, 70% ≤a ≤95%, 5% ≤b ≤30%, x + y + z =100%, a + b =100% 이다. 바람직한 조성은 (Co90-Fe10)60-Hf10-O30이다.
적층 자유층(632)의 FM3층(634)은, 원자 퍼센트에서 Coa-Feb로 표시되는 조성 범위를 갖는 Co-Fe로 형성된다. 여기에서, 70% ≤a ≤95%, 5% ≤b ≤30%, a + b =100% 이다. 바람직한 조성은 Co90-Fe10이다.
본 발명의 AP-결합 자유층은 자기 터널 접합(MTJ) 센서 자기 저항 장치의 자유층으로 사용하고 AP-결합으로부터 얻어지는 자유층의 자기적인 두께를 감소시키고 본 발명의 자유층 재료 및 구조에 따른 감도 향상의 이점을 얻을 수 있는 가능성이 있다.
본 발명이 양호한 실시예를 참고로 도시 및 설명되었지만, 형태 및 상세한 내용에서의 다양한 변화가 본 발명의 정신, 범위 및 교시를 벗어남이 없이 이루어짐이 당업자에게는 이해될 것이다. 따라서, 그 개시된 발명이 예시만을 위한 것이고 첨부된 청구항에서 특정되는 범위로 제한된다.

Claims (20)

  1. 반강자성(AFM)층과,
    상기 AFM층에 인접하고, 상기 AFM층에 의해 자화 방향이 고정되는 고정층과,
    역평행 결합(antiparallel(AP)-coupled) 자유층을 포함하는 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서에 있어서,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    400 μohm-cm 보다 높은 전기 저항율을 지니는 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 고정층과 상기 제3 강자성층 사이에 비자성 전기 전도 재료로 형성된 스페이서층이 배치되는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 APC층이 루테늄으로 형성된 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    상기 스페이서층에 접한 제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층
    을 더 포함하는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  4. 반강자성(AFM)층과,
    상기 AFM층에 인접하고, 상기 AFM층에 의해 자화 방향이 고정되는 고정층과,
    역평행 결합(antiparallel(AP)-coupled) 자유층을 포함하는 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서에 있어서,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    Co-Fe-Hf-O의 고저항율 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 고정층과 상기 제3 강자성층 사이에 비자성 전기 전도 재료로 형성된 스페이서층이 배치되는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  5. 반강자성(AFM)층과,
    상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과,
    역평행(AP) 결합 자유층과,
    스페이서층을 포함하는 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서에 있어서,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    (Co90-Fe10)60-Hf10-O30의 고저항율 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성된 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  6. 반강자성(AFM)층과,
    상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과,
    역평행(AP) 결합 자유층과,
    스페이서층을 포함하는 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서에 있어서,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    원자 퍼센트 (Coa-Feb)x-Hfy-Oz로 표시되고, 40% ≤x ≤70%, 5% ≤y ≤25%, 20% ≤z ≤40%, 70% ≤a ≤95%, 5% ≤b ≤30%, x + y + z =100%, a + b =100% 인 고저항율 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성된 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  7. 반강자성(AFM)층과,
    상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과,
    역평행(AP) 결합 자유층과,
    스페이서층을 포함하는 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서에 있어서,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    400 μohm-cm 보다 높은 전기 저항율을 지니는 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성된 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  8. 제1항, 제3항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 강자성층은 Co-Fe로 형성되는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  9. 제1항, 제3항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 강자성층은 원자 퍼센트 Coa-Feb로 표시되는 조성 범위를 갖고, 70% ≤a ≤95%, 5% ≤b ≤30%, a + b =100% 인 재료로 형성되는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  10. 제3항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제4 강자성층이 상기 제3 강자성층과 동일한 두께를 지니는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  11. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제3 강자성층의 자화 용이축이 상기 제4 강자성층의 자화 용이축에 대하여 실질적으로 수직인 방향을 지니는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  12. 제1항, 제3항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 AFM층은 Pt-Mn으로 형성되는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  13. 제7항에 있어서, 상기 스페이서층은 구리(Cu)로 형성되는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  14. 기록 헤드 및 판독 헤드를 포함하는 자기 판독/기록 헤드에 있어서,
    상기 기록 헤드는,
    적어도 하나의 코일층과 그 코일층이 매립된 절연 스택과,
    후면 갭에 접속되고, 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 에지를 지니는 자극단을 포함하고, 상기 절연 스택이 삽입된 제1 및 제2 자극편층과,
    상기 제1 및 제2 자극편층에 상기 자극단 사이에 삽입되고, 상기 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 기록 갭 층을 포함하고,
    상기 판독 헤드는 제1 및 제2 차폐층 사이에 배치된 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서를 포함하고,
    상기 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서는, 반강자성(AFM)층과, 상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과, 역평행(AP) 결합 자유층과, 스페이서층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    400 μohm-cm 보다 높은 전기 저항율을 지니는 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성되고,
    상기 판독 헤드의 제2 차폐층과 상기 기록 헤드의 상기 제1 자극편층 사이에 절연층이 배치된 것인 자기 판독/기록 헤드.
  15. 자기 기록 디스크와, 상기 자기 기록 디스크에 데이터를 자기적으로 기록하고, 상기 자기 기록 디스크에 기록된 데이터를 자기적으로 감지하기 위한 자기 판독/기록 헤드와 엑츄에이터와 기록 채널을 포함하는 디스크 구동 시스템에 있어서,
    상기 자기 판독/기록 헤드는 기록 헤드와 판독 헤드를 포함하고,
    상기 기록 헤드는,
    적어도 하나의 코일층과 그 코일층이 매립된 절연 스택과,
    후면 갭에 접속되고, 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 에지를 지니는 자극단을 포함하고, 상기 절연 스택이 삽입된 제1 및 제2 자극편층과,
    상기 제1 및 제2 자극편층에 상기 자극단 사이에 삽입되고, 상기 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 기록 갭 층을 포함하고,
    상기 판독 헤드는 제1 및 제2 차폐층 사이에 배치된 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서를 포함하고,
    상기 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서는, 반강자성(AFM)층과, 상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과, 강자성 자유층과, 스페이서층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 강자성 자유층은,
    제3 강자성층과,
    400 μohm-cm 보다 높은 전기 저항율을 지니는 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성되고,
    상기 판독 헤드의 제2 차폐층과 상기 기록 헤드의 상기 제1 자극편층 사이에 절연층이 배치되고,
    상기 액츄에이터는 상기 판독/기록 헤드가 상기 자기 기록 디스크의 상이한 상이한 영역에 접근할 수 있도록, 상기 자기 디스크를 횡단하여 상기 자기 판독/기록 헤드를 이동시키기 위한 것이고,
    상기 기록 채널은 상기 자기 기록 디스크에 데이터를 자기적으로 기록하기 위하여 상기 기록 헤드에 전기적으로 결합되고, 상기 자기적으로 기록된 데이터로부터의 자기장에 응답하여 상기 제1 및 제2 고정층의 고정된 자화에 대한 상기 AP 자유층의 결합 자화 용이축의 회전에 의해 생성되는 스핀 밸브(SV) 센서의 저항의 변화를 검출하기 위하여 상기 판독 헤드의 스핀 밸브(SV) 센서에 전기적으로 결합된 것인 디스크 구동 시스템.
  16. 반강자성(AFM)층과,
    상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과,
    역평행(AP) 결합 자유층과,
    스페이서층을 포함하는 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서에 있어서,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    Co-Fe-Hf-O의 고저항율 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성된 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  17. 제4항 또는 제16항에 있어서,
    상기 Co-Fe-Hf-O로 형성된 제4 강자성층은 원자 퍼센트 (Co90-Fe10)60-Hf10-O30로 표시되는 조성을 지니는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  18. 제4항 또는 제16항에 있어서,
    상기 Co-Fe-Hf-O로 형성된 제4 강자성층은 원자 퍼센트 (Coa-Feb)x-Hfy-Oz로 표시되고, 40% ≤x ≤70%, 5% ≤y ≤25%, 20% ≤z ≤40%, 70% ≤a ≤95%, 5% ≤b ≤30%, x + y + z =100%, a + b =100% 인 조성을 지니는 것인 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서.
  19. 기록 헤드 및 판독 헤드를 포함하는 자기 판독/기록 헤드에 있어서,
    상기 기록 헤드는,
    적어도 하나의 코일층과 그 코일층이 매립된 절연 스택과,
    후면 갭에 접속되고, 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 에지를 지니는 자극단을 포함하고, 상기 절연 스택이 삽입된 제1 및 제2 자극편층과,
    상기 제1 및 제2 자극편층에 상기 자극단 사이에 삽입되고, 상기 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 기록 갭 층을 포함하고,
    상기 판독 헤드는 제1 및 제2 차폐층 사이에 배치된 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서를 포함하고,
    상기 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서는, 반강자성(AFM)층과, 상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과, 역평행(AP) 결합 자유층과, 스페이서층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 결합 자유층은,
    제3 강자성층과,
    Co-Fe-Hf-O의 고저항율 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성되고,
    상기 판독 헤드의 제2 차폐층과 상기 기록 헤드의 상기 제1 자극편층 사이에 절연층이 배치된 것인 자기 판독/기록 헤드.
  20. 자기 기록 디스크와, 상기 자기 기록 디스크에 데이터를 자기적으로 기록하고, 상기 자기 기록 디스크에 기록된 데이터를 자기적으로 감지하기 위한 자기 판독/기록 헤드와 엑츄에이터와 기록 채널을 포함하는 디스크 구동 시스템에 있어서,
    상기 자기 판독/기록 헤드는 기록 헤드와 판독 헤드를 포함하고,
    상기 기록 헤드는,
    적어도 하나의 코일층과 그 코일층이 매립된 절연 스택과,
    후면 갭에 접속되고, 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 에지를 지니는 자극단을 포함하고, 상기 절연 스택이 삽입된 제1 및 제2 자극편층과,
    상기 제1 및 제2 자극편층에 상기 자극단 사이에 삽입되고, 상기 공기 베어링 표면(ABS)의 일부를 형성하는 기록 갭 층을 포함하고,
    상기 판독 헤드는 제1 및 제2 차폐층 사이에 배치된 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서를 포함하고,
    상기 스핀 밸브(SV) 자기 저항 센서는, 반강자성(AFM)층과, 상기 AFM층에 인접한 역평행(AP) 고정층과, 강자성 자유층과, 스페이서층을 포함하고,
    상기 역평행(AP) 고정층은,
    상기 AFM층에 인접한 제1 강자성층과,
    제2 강자성층과,
    상기 제1 강자성층 및 상기 제2 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 강자성 자유층은,
    제3 강자성층과,
    Co-Fe-Hf-O의 고저항율 재료로 형성된 제4 강자성층과,
    상기 제3 강자성층 및 상기 제4 강자성층 사이에 배치된 역평행 결합(APC)층을 포함하고,
    상기 스페이스층은 상기 제2 강자성층과 상기 제3 강자성층 사이에 배치되고, 비자성 전기 전도 재료로 형성되고,
    상기 판독 헤드의 제2 차폐층과 상기 기록 헤드의 상기 제1 자극편층 사이에 절연층이 배치되고,
    상기 액츄에이터는 상기 판독/기록 헤드가 상기 자기 기록 디스크의 상이한 상이한 영역에 접근할 수 있도록, 상기 자기 디스크를 횡단하여 상기 자기 판독/기록 헤드를 이동시키기 위한 것이고,
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