專利名稱：利用電子自旋相關(guān)的散射讀取數(shù)據(jù)的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁記錄介質(zhì)、和一種從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置及方法，具體涉及一種磁記錄介質(zhì)、和一種利用電子的自旋相關(guān)的散射從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置及方法。
背景技術(shù)：
一般地，存在兩種用于讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方法。一種涉及檢測從磁記錄介質(zhì)產(chǎn)生的磁場，另一種涉及利用磁光效應(yīng)。但是，由于記錄在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的密度提高、和作為記錄在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的最小單位比特的大小的降低，這兩種方法變得更容易受到技術(shù)問題的影響。例如，在通過檢測從磁記錄介質(zhì)產(chǎn)生的磁場來從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的方法的情況中，雖然對降低比特的大小進(jìn)行了積極的研究，但是仍然對磁場傳感器的大小有限制。另外，比特大小的降低伴隨著輸出信號的強(qiáng)度的降低，當(dāng)前的技術(shù)不能放大在某個電平以外的輸出信號。在利用磁光效應(yīng)從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的方法的情況中，由所用的光波長來確定分辨率的事實，對于可以施加到磁記錄介質(zhì)的記錄密度強(qiáng)加了限制。
為了解決傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)再現(xiàn)方法的技術(shù)問題，美國專利第6,304,481號公開了一種利用自旋極化的電子來存儲數(shù)據(jù)的裝置和方法。
圖1是由6,304,481專利所提供的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的剖面圖。參見圖1，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括控制單元1，具有尖端2b的自旋極化的電子源40，提取器4，準(zhǔn)直儀6、7、9，靜電透鏡10、11和12，絕緣元件5和8。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備也包括消隱元件13，粗和細(xì)微偏轉(zhuǎn)板14和15，電子檢測器1，數(shù)據(jù)存儲層17，和基底18。
控制單元1經(jīng)由端口ADDRESS IN(地址輸入)、DATA IN(數(shù)據(jù)輸入)和DATA OUT(數(shù)據(jù)輸出)，從外部設(shè)備接收控制信號和數(shù)據(jù)，利用必要的協(xié)議，來解譯控制信號和數(shù)據(jù)，并且，將控制響應(yīng)和數(shù)據(jù)返回外部設(shè)備。
電子源40提供自旋極化的電子3，然后尖端2b收集自旋極化的電子3。提取器4從尖端2b提取自旋極化的電子3，準(zhǔn)直儀6、7、9將自旋極化的電子3校準(zhǔn)到自旋極化的電子束19。靜電透鏡10、11和12聚焦自旋極化的電子束19，微偏轉(zhuǎn)板14和15將自旋極化的電子束19向一個磁場偏轉(zhuǎn)，該磁場是數(shù)據(jù)存儲層17的一部分產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)將存儲在所述的數(shù)據(jù)存儲層17上。
數(shù)據(jù)存儲層17包括多個調(diào)整區(qū)域22、和通過絕緣元件28與數(shù)據(jù)存儲層17絕緣的導(dǎo)電元件27。
控制單元1向電子源40施加電壓V1，并且，分別向提取器4和準(zhǔn)直儀6、7、9施加電壓V2到V5，以便獲得自旋極化的電子束19的所期望的特性?？刂茊卧?分別向靜電透鏡10、11和12施加電壓V6到V8，以便通過透鏡孔徑建立靜電場?？刂茊卧?向象散校正裝置25的一端施加電壓V12到V19?？刂茊卧?向自旋極化的電子源40施加信號S19，以便確定自旋極化的電子3的極化方向，并且，分別向粗和細(xì)微偏轉(zhuǎn)板14和15施加信號S2到S17，以便偏轉(zhuǎn)自旋極化的電子束19。另外，控制單元1向消隱元件13提供信號S1，并且，通過交替檢測信號S18和S20而讀取數(shù)據(jù)。
按照在6,304,481專利中公開的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和方法，有必要、但不容易精密地控制電壓，以便將電子束集中到具體的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域上。另外，為了將電子束注入到數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上，必須有在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上提供的非導(dǎo)電空間，它導(dǎo)致低效率，并且，使得難于精確地輸出用于從數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)再現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢測信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用電子的自旋相關(guān)的散射的高密度的磁記錄介質(zhì)、和一種利用向磁記錄介質(zhì)注入電子的探針，從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置和方法。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種磁記錄介質(zhì)。所述磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的非磁層、在非磁層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向。
最好是，第一和第二磁層具有平面內(nèi)的或垂直的磁各向異性。
最好是，第一和第二磁層是連續(xù)的薄膜層。
最好是，第一和第二磁層部分或整個地形成圖案。
最好是，第一和第二磁層的比特由毫微米的粒子組成。
最好是，第一和第二磁層的每一個由磁多層組成。
最好是，非磁層是金屬層。
最好是，磁記錄介質(zhì)還包括在磁層上的氧化層，電子穿過該氧化層。
最好是，非磁層是氧化層。
最好是，磁記錄介質(zhì)還包括在第一磁層下的非磁金屬層。
最好是，磁記錄介質(zhì)還包括在第二磁層上的非磁金屬層。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于讀取數(shù)據(jù)的裝置。該裝置包括探針、磁記錄介質(zhì)、控制單元、和測量單元。探針利用肖特基結(jié)發(fā)射熱電子，肖特基結(jié)由敷有非磁金屬層的半導(dǎo)體尖端組成。磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的非磁層、和在非磁層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向?？刂茊卧蛱结樖┘与妷?，以便探針可以發(fā)射熱電子。測量單元通過檢測在基底的輸出電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，所述輸出電流按照第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)而變化。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于讀取數(shù)據(jù)的裝置。這種裝置包括探針、磁記錄介質(zhì)、控制單元、和測量單元。探針包括半導(dǎo)體尖端并發(fā)射熱電子。磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的非磁層、和在非磁層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向。控制單元向探針施加電壓，以便尖端可以發(fā)射熱電子。測量單元通過檢測在基底的輸出電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，所述輸出電流按照第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)而變化。
最好是，所述裝置還包括在第一磁層下的非磁金屬層。
最好是，所述裝置還包括在第二磁層上的非磁金屬層。
最好是，第一和第二磁層具有平面內(nèi)的或垂直的磁各向異性。
最好是，第一和第二磁層是連續(xù)的薄膜層。
最好是，第一和第二磁層部分或整個地形成圖案。
最好是，第一和第二磁層的比特由毫微米的粒子組成。
最好是，第一和第二磁層的每一個由磁多層組成。
最好是，非磁層是金屬層。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于讀取數(shù)據(jù)的裝置。該裝置包括探針、磁記錄介質(zhì)、控制單元、和測量單元。探針包括敷有氧化層的半導(dǎo)體尖端，該氧化層將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子。磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的非磁層、和在非磁層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向?？刂茊卧蛱结樖┘与妷?，以便探針可以發(fā)射熱電子。測量單元通過檢測在基底的輸出電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，所述輸出電流按照第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)而變化。
最好是，所述裝置還包括在第一磁層下的非磁金屬層。
最好是，所述裝置還包括在第二磁層上的非磁金屬層。
最好是，第一和第二磁層具有平面內(nèi)的或垂直的磁各向異性。
最好是，第一和第二磁層是連續(xù)的薄膜層。
最好是，第一和第二磁層部分或整個地形成圖案。
最好是，第一和第二磁層的比特由毫微米的粒子組成。
最好是，第一和第二磁層的每一個由磁多層組成。
最好是，非磁層是金屬層。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于讀取數(shù)據(jù)的裝置。該裝置包括探針、磁記錄介質(zhì)、控制單元、和測量單元。探針包括發(fā)射電子的導(dǎo)電尖端。磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的非磁層、在非磁層上的第二磁層、在第二磁層上的氧化層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向，所述氧化層將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子。控制單元向探針施加電壓，以便尖端可以發(fā)射電子。測量單元通過檢測在基底的輸出電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，所述輸出電流按照第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)而變化。
最好是，所述裝置還包括在第一磁層下的非磁金屬層。
最好是，所述裝置還包括在第二磁層上的非磁金屬層。
最好是，第一和第二磁層具有平面內(nèi)的或垂直的磁各向異性。
最好是，第一和第二磁層是連續(xù)的薄膜層。
最好是，第一和第二磁層部分或整個地形成圖案。
最好是，第一和第二磁層的比特由毫微米的粒子組成。
最好是，第一和第二磁層的每一個由磁多層組成。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于讀取數(shù)據(jù)的裝置，包括探針、磁記錄介質(zhì)、控制單元、和測量單元。探針包括發(fā)射電子的導(dǎo)電尖端。磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的氧化層、在氧化層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向，所述氧化層將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子?？刂茊卧蛱结樖┘与妷?，以便尖端可以發(fā)射電子。測量單元通過檢測在基底的輸出電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，所述輸出電流按照第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)而變化。
最好是，所述裝置還包括在第一磁層下的非磁金屬層。
最好是，所述裝置還包括在第二磁層上的非磁金屬層。
最好是，第一和第二磁層具有平面內(nèi)的或垂直的磁各向異性。
最好是，第一和第二磁層是連續(xù)的薄膜層。
最好是，第一和第二磁層部分或整個地形成圖案。
最好是，第一和第二磁層的比特由毫微米的粒子組成。
最好是，第一和第二磁層的每一個由磁多層組成。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種讀取數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括利用探針向磁記錄介質(zhì)注入熱電子；在基底檢測輸出電流，該輸出電流由依賴于第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)的電子的散射確定；當(dāng)所述電流超過預(yù)定的參考值的時候，通過識別一個數(shù)據(jù)比特的值作為第一二進(jìn)制值，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，并且，當(dāng)所述電流不超過所述預(yù)定參考值的時候，識別所述數(shù)據(jù)比特的值作為第二二進(jìn)制值。
最好是，磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的非磁層、在非磁層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向。
最好是，磁記錄介質(zhì)還包括在第一磁層下的非磁金屬層。
最好是，磁記錄介質(zhì)還包括在第二磁層上的非磁金屬層。
最好是，探針包括敷有非磁金屬層的半導(dǎo)體尖端，以便于形成肖特基結(jié)。
最好是，探針包括敷由氧化層的半導(dǎo)體尖端，該氧化層將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子。
最好是，探針包括發(fā)射熱電子的半導(dǎo)體尖端。
最好是，磁記錄介質(zhì)還包括在第二磁層上的氧化層，該氧化層將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子。
最好是，探針包括導(dǎo)電尖端。
最好是，非磁層是將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子的氧化層。
最好是，探針包括導(dǎo)電尖端。


通過參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的典型實施例，本發(fā)明的上述的和其它特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是在美國專利第6,304,481號中公開的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的剖面圖；圖2是說明按照本發(fā)明的第一實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖；圖3是說明按照本發(fā)明的第二實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖；圖4是說明按照本發(fā)明的第三實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖；圖5是說明按照本發(fā)明的第四實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖；圖6是說明按照本發(fā)明的第五實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖；具體實施方式
以下，參照附圖來更全面地說明本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選圖2是說明按照本發(fā)明的第一實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖。參見圖2，按照本發(fā)明的第一實施例的磁記錄介質(zhì)115包括基底115d；第一磁層115c，位于基底115d的上表面上，并且，由具有平面內(nèi)的磁各向異性的連續(xù)比特組成；非磁金屬層115b，位于第一磁層115c的上表面上；第二磁層115a，位于非磁金屬層115b的上表面上，并且，由具有平面內(nèi)的磁各向異性的連續(xù)比特組成。在此，第二磁層115a的磁化方向與第一磁層115c的磁化方向平行、或反向平行，非磁金屬層115b被接地。第一和第二磁層115c和115a的全部或部分可以形成圖案。基底115d是半導(dǎo)體基底。
參見圖2，按照本發(fā)明的第一實施例的用于從磁記錄介質(zhì)115讀取數(shù)據(jù)的裝置包括探針111，它由敷有非磁層113的尖端111a組成，并且，在其間形成肖特基結(jié)；控制單元117，它向探針111施加合適的電壓，以使得探針111發(fā)射熱電子；測量單元119，它通過檢測由注入到磁記錄介質(zhì)115中的熱電子的流動產(chǎn)生的電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)115上的數(shù)據(jù)。在圖2中，附圖標(biāo)號111b表示懸臂，尖端111a位于它的端點。懸臂111b用于響應(yīng)于從控制單元117輸出的信號而移動探針111。
如果探針111連接到陰極，則從陰極發(fā)射的電子被注入到探針111的尖端111a。由于在尖端111a與覆蓋尖端111a的非磁層113之間形成的肖特基結(jié)，在尖端111a與非磁層113之間的接口形成能量勢壘、即肖特基勢壘。由于要求從尖端111a發(fā)射的電子穿過肖特基勢壘，因此它們被作為比費米能級高大約1電子伏特的能量的非平衡的熱電子而產(chǎn)生。從探針111發(fā)射的熱電子被注入磁記錄介質(zhì)115中。在穿過磁記錄介質(zhì)115的時候，熱電子依賴于第一和第二磁層115c和115a的磁化方向而散射。
在穿過第一和第二磁層115c和115a的時候，熱電子經(jīng)過彈性或非彈性散射，這使得熱電子的動量和能量改變。如果熱電子的自旋方向與磁記錄介質(zhì)115的磁化方向相同，則預(yù)期熱電子散射得少。另一方面，如果熱電子的自旋方向與磁記錄介質(zhì)115的磁化方向不同，則預(yù)期熱電子散射得多，并且，丟失相當(dāng)大數(shù)量的能量。從散射中丟失很多能量的熱電子不能越過在第二磁層115a和基底115d之間的接口形成的能量勢壘，同時經(jīng)過僅僅中度的散射的熱電子可以容易地越過所述能量勢壘。因此，電流可以依賴于熱電子散射的程度而改變。
如果第一磁層115c的預(yù)定比特的磁化方向、與第二磁層115a的預(yù)定比特的磁化方向平行，則具有一個自旋方向的熱電子可以穿過第一和第二磁層115c和115a，這樣，由測量單元119測量大電流。另一方面，如果第一磁層115c的預(yù)定比特的磁化方向、與第二磁層115a的預(yù)定比特的磁化方向反向平行，則預(yù)期熱電子在穿過具有與它們的自旋方向相反的磁化方向的磁層時散射很多，這樣，由測量單元119測量的電流減少。如果由測量單元119測量的電流大于預(yù)定的參考值，則識別二進(jìn)制值“1”，否則，識別二進(jìn)制值“0”(或反之亦然)。以這種方式，可以讀取記錄在磁記錄介質(zhì)115上的數(shù)據(jù)。在此，即使當(dāng)磁記錄介質(zhì)115中的電流的方向相反的時候，也可以從磁記錄介質(zhì)115讀取數(shù)據(jù)。
圖3是說明按照本發(fā)明的第二實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖。參見圖3，按照本發(fā)明的第二實施例的磁記錄介質(zhì)125包括基底125d；依序布置在基底125d上的第一磁層125c、非磁金屬層125b、第二磁層125a。第一和第二磁層125c和125a是具有垂直的磁各向異性的連續(xù)薄膜層。在此，第一和第二磁層125c和125a的全部或部分可以形成圖案。
參見圖3，按照本發(fā)明的第二實施例的用于從磁記錄介質(zhì)125讀取數(shù)據(jù)的裝置，像圖2所示的裝置那樣，包括探針121；控制單元117，它向探針121施加電壓，以便輸出用于移動懸臂121b的信號；測量單元119，它檢測按照穿過磁記錄介質(zhì)125的熱電子的散射程度變化的電流，并且，根據(jù)所檢測的電流讀取記錄在磁記錄介質(zhì)125上的數(shù)據(jù)。探針121，與圖2所示的探針111不同，它通過將電子穿過薄薄地敷在尖端121a上的氧化層123來產(chǎn)生熱電子，而不是穿過肖特基結(jié)。
按照本發(fā)明的第二實施例的、從磁記錄介質(zhì)125讀取數(shù)據(jù)的方法如下。在本實施例中，如圖2中所示的第一實施例中那樣，可以通過檢測熱電子的電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)125上的數(shù)據(jù)，所述熱電子的電流根據(jù)是否第一磁層125c的磁化與第二磁層125a的磁化方向平行、或反向平行而改變。換句話說，當(dāng)?shù)谝淮艑?25c的磁化方向與第二磁層125a的平行的時候，在具體自旋狀態(tài)中的熱電子僅僅散射一點，而當(dāng)?shù)谝淮艑?25c的磁化方向與第二磁層125a的反向平行的時候，它們散射很多。電流可以根據(jù)熱電子的散射程度變化。根據(jù)由測量單元119測量的電流，所記錄的數(shù)據(jù)比特被識別為“1”或“0”。以這種方式，可以再現(xiàn)記錄在磁記錄介質(zhì)125上的數(shù)據(jù)。在此，即使當(dāng)在磁記錄介質(zhì)125中的電流的方向相反的時候也可以從磁記錄介質(zhì)125再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
圖4是說明按照本發(fā)明的第三實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖。參見圖4，按照本發(fā)明的第三實施例的磁記錄介質(zhì)135包括基底135d和在基底135d上依序布置的第一磁層135c、非磁金屬層135b、第二磁層135a。在本實施例中，與本發(fā)明的第一和第二實施例中不同，構(gòu)成第一和第二磁層135c和135a的比特由毫微米粒子組成，而不是由連續(xù)的薄膜層組成，并且，具有垂直的磁各向異性?？梢岳谜婵粘恋矸椒ɑ蚧瘜W(xué)方法來形成由毫微米粒子構(gòu)成的第一和第二磁層135c和135a。具體地說，可以利用這樣的化學(xué)方法來形成第一和第二磁層135c和135a，即所述方法包括將Pt(acac)2(acac＝acetylacetonate，CH3COCHCOCH3)還原為二醇，通過高溫分解Fe(CO)5來形成毫微米粒子，并利用加溫退火來形成FePt磁層。
可以在第一磁層115c、125c和135c下、或在第二磁層115a、125a和135a上另外地形成非磁金屬層。另外，在按照本發(fā)明的第一到第三實施例的磁記錄介質(zhì)115、125和135中，第一磁層115c、125c和135c的每一個、或第二磁層115a、125a和135a的每一個可以由磁多層形成。
按照本發(fā)明的第三實施例的、從磁記錄介質(zhì)135讀取數(shù)據(jù)的裝置包括探針131，它具有懸臂131b，半導(dǎo)體尖端131a在它的端點?？刂茊卧?17和測量單元119，與本發(fā)明的第一和第二實施例中的對應(yīng)部分相同，因此，在此不再重復(fù)對它們的說明。在此，即使當(dāng)磁記錄介質(zhì)135中的電流的方向相反的時候，也可以從磁記錄介質(zhì)135再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
當(dāng)控制單元117向探針131施加預(yù)定的電壓的時候，從尖端131a發(fā)射具有高于費米能級的能量的熱電子。熱電子散射的程度依賴于是否第一磁層135c的比特的磁化方向與第二磁層135a的比特的磁化方向平行、或反向平行而改變。按照本發(fā)明的第三實施例的從磁記錄介質(zhì)135讀取數(shù)據(jù)的方法，與發(fā)明的第一和第二實施例中的相同。
圖5是說明按照本發(fā)明的第四實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖。參見圖5，按照本發(fā)明的第四實施例的磁記錄介質(zhì)145包括基底145d和在基底145d上依序布置的第一磁層145c、非磁金屬層145b、第二磁層145a和氧化層144。第一和第二磁層145c和145a具有平面內(nèi)的磁各向異性，并且，部分地形成圖案。穿過氧化層144的電子被轉(zhuǎn)換為熱電子。
按照本發(fā)明的第四實施例的、用于從磁記錄介質(zhì)145讀取數(shù)據(jù)的裝置包括探針141，它由導(dǎo)電尖端141a和懸臂141b組成。在穿過氧化層144時，從導(dǎo)電尖端141a發(fā)射的電子被轉(zhuǎn)換為具有增加的能量的熱電子?？刂茊卧?17和測量單元119，具有與本發(fā)明的第一和第二實施例中的、它們的對應(yīng)部分相同的功能，按照本發(fā)明的第四實施例的從磁記錄介質(zhì)145讀取數(shù)據(jù)的方法，與本發(fā)明的第一和第二實施例中的相同。
圖6是說明按照本發(fā)明的第五實施例的磁記錄介質(zhì)、和從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的示意圖。參見圖6，按照本發(fā)明的第五實施例的磁記錄介質(zhì)155包括基底155a，在基底155d上的第一磁層155c，在第一磁層155c上的氧化層154和在氧化層154上的第二磁層155a。第一和第二磁層155c和155a具有垂直的磁各向異性，并且，部分地形成圖案。
按照本發(fā)明第五實施例的用于從磁記錄介質(zhì)155讀取數(shù)據(jù)的裝置，與按照本發(fā)明第四實施例的相同。并且，按照本發(fā)明的第五實施例的從磁記錄介質(zhì)155讀取數(shù)據(jù)的方法，與按照本發(fā)明的第四實施例的相同。換句話說，在本發(fā)明的第五實施例中，同樣，在穿過氧化層154的時候，電子被轉(zhuǎn)換為具有提高的能量的熱電子?？刂茊卧?17和測量單元119，具有與本發(fā)明的第一和第二實施例中的它們的對應(yīng)部分相同的功能，按照本發(fā)明的第五實施例的從磁記錄介質(zhì)155讀取數(shù)據(jù)的方法，與本發(fā)明的第一和第二實施例中的相同。
按照本發(fā)明的第一到第四實施例，第一磁層和第二磁層可以由磁多層形成，并且，可以通過當(dāng)所測量的電流超過預(yù)定參考值的時候?qū)⒁粋€比特的值識別為1(或0)，而當(dāng)所測量的電流未超過預(yù)定參考值的時候?qū)⒃摫忍氐闹底R別為0(或1)，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)，可以通過形成磁層，使得一個磁層的磁化方向與另一個磁層的磁化方向平行、或反向平行，而制造成具有大存儲容量。利用探針從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置的分辨率是由探針的尺寸決定的。按照本發(fā)明的、用于從磁記錄介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的裝置和方法，測量由注入到磁記錄介質(zhì)中的熱電子的自旋相關(guān)的散射所引起的電流的變化。相應(yīng)地，可以通過制造具有幾個納米大小的探針，來讀取具有這樣大小的比特信息。另外，容易制造這樣的探針，因為僅僅需要探針具有向磁記錄介質(zhì)內(nèi)注入電子的功能。而且，按照本發(fā)明，可以通過檢測電流，從磁記錄介質(zhì)高速再現(xiàn)數(shù)據(jù)，并且，容易構(gòu)造具有外圍電路的系統(tǒng)。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的實施例，具體示出、并說明了本發(fā)明，本領(lǐng)域那些技術(shù)人員會明白，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的前提下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種讀取數(shù)據(jù)的方法，包括利用探針向磁記錄介質(zhì)注入熱電子；在基底檢測輸出電流，該輸出電流由依賴于第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)的熱電子的散射確定；以及當(dāng)所述電流超過預(yù)定的參考值的時候，通過識別一個數(shù)據(jù)比特的值作為第一二進(jìn)制值，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，并且，當(dāng)所述電流不超過所述預(yù)定參考值的時候識別所述數(shù)據(jù)比特的值作為第二二進(jìn)制值。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，磁記錄介質(zhì)包括基底；在基底上的第一磁層；在第一磁層上的非磁層；以及在非磁層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中，磁記錄介質(zhì)還包括在第一磁層下的非磁金屬層。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其中，磁記錄介質(zhì)還包括在第二磁層上的非磁金屬層。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中，探針包括敷有非磁金屬層的半導(dǎo)體尖端，以便可以形成肖特基結(jié)。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中，探針包括敷有氧化層的半導(dǎo)體尖端，該氧化層將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子。
7.一種讀取數(shù)據(jù)的方法，包括利用探針向磁記錄介質(zhì)注入熱電子，所述探針包括半導(dǎo)體尖端；在基底檢測輸出電流，該輸出電流由依賴于第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)的熱電子的散射確定；以及當(dāng)所述電流超過預(yù)定的參考值的時候，通過識別一個數(shù)據(jù)比特的值作為第一二進(jìn)制值，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，并且，當(dāng)所述電流不超過所述預(yù)定參考值的時候識別所述數(shù)據(jù)比特的值作為第二二進(jìn)制值。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其中，磁記錄介質(zhì)還包括在第二磁層上的氧化層，該氧化層將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子。
9.按照權(quán)利要求7的方法，其中，非磁層是將穿過它的電子轉(zhuǎn)換為熱電子的氧化層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磁記錄介質(zhì)、和一種利用電子的自旋相關(guān)的散射讀取數(shù)據(jù)的裝置和方法。該裝置包括探針、磁記錄介質(zhì)、控制單元和測量單元。探針通過肖特基結(jié)、或隧道勢壘發(fā)射熱電子。磁記錄介質(zhì)包括基底、在基底上的第一磁層、在第一磁層上的非磁層、和在非磁層上的第二磁層，所述第二磁層具有與第一磁層的磁化方向平行、或反向平行的磁化方向?？刂茊卧蛱结樖┘与妷海员闾结樋梢园l(fā)射熱電子。測量單元通過檢測在基底的輸出電流，來讀取記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，所述輸出電流按照第一和第二磁層的磁化的平行、或反向平行狀態(tài)而變化。
文檔編號G11B11/26GK1831943SQ20061005911
公開日2006年9月13日 申請日期2003年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月14日
發(fā)明者金成棟 申請人:三星電子株式會社