專利名稱：磁電阻元件、磁頭和磁記錄/再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁電阻元件、磁頭和磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于表現(xiàn)巨磁電阻效應(GMR)的磁電阻元件的發(fā)現(xiàn)，磁器件，具體地說磁頭的性能已經(jīng)被顯著增強。具體說來，由于自旋閥(spin-valve)(SV)薄膜具有一種可以被容易地應用于磁器件的結(jié)構(gòu)，它已經(jīng)對磁盤的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生巨大貢獻。
自旋閥薄膜包含兩鐵磁層和被插入兩鐵磁層之間的非磁性層。鐵磁層之一，稱作被釘扎層，具有方向被例如反鐵磁性層釘扎的磁化，而另一鐵磁層，稱作自由層，具有方向響應外部磁場的磁化。在這種結(jié)構(gòu)中，可以根據(jù)被釘扎和自由層的磁化方向所造成的相對角變化獲得巨磁電阻變化。理論上，如果當外部磁場為零時自由層的磁化方向平行于磁道寬度方向，并且如果當自由層的磁化方向根據(jù)外部磁場而變化時，自旋閥薄膜才能使有效的磁場檢測成為可能(見第5,206,590號美國專利)。
常規(guī)的自旋閥薄膜主要為感應電流平行于薄膜平面流動的面內(nèi)加電流(CIP)型。另一方面，現(xiàn)在正在研制垂直膜面加電流(CPP)型的自旋閥薄膜，在這種自旋閥薄膜中感應電流基本上垂直于薄膜平面流動，因為它們展現(xiàn)比CIP型大得多的GMR效應。在本階段，CPP自旋閥薄膜被認為是實現(xiàn)200Gbit/inch2(Gbpsi)或更高的面記錄密度的磁記錄/再現(xiàn)裝置的一種最有希望的技術(shù)。
為獲得高記錄密度，自旋閥薄膜的尺寸必須不可避免地被減小。換句話說，必須使被記錄在介質(zhì)上的磁道寬度變窄以獲得高記錄密度。因此，也必須減小作為自旋閥薄膜的感應層的自由層的尺寸。例如，如果面記錄密度為200Gbit/inch2，自旋閥薄膜的磁道寬度約為100nm，對500Gbit/inch2的面記錄密度而言約為50nm，對1Tbit/inch2的面記錄密度而言約為35nm。如果常規(guī)的CPP自旋閥薄膜尺寸按照500Gbit/inch2或更高的面記錄密度而減小，就會發(fā)生以下兩嚴重問題。
首先，可能在自由層產(chǎn)生渦流區(qū)(vortex domain)。假定與傳統(tǒng)情況中相同的感應電流被使得在垂直方向流動，自由層尺寸越小，自由層中的電流密度越高。這導致由電流磁場引起的自由層中的渦流區(qū)。當在自由層中產(chǎn)生渦流區(qū)時，自由層的磁化方向不能平行于磁道寬度方向，導致不滿意的磁場檢測。當電流密度約為108A/cm2或更大時產(chǎn)生這種渦流區(qū)。例如，如果記錄密度為500Gbit/inch2并且感應電流為3mA，電流密度為1.2×108A/cm2并因此產(chǎn)生渦流區(qū)。在這種情況下，降低電流密度至約1mA以避免渦流區(qū)的產(chǎn)生不是一種有效的對策。這是因為該對策涉及信號輸出電壓的下降(即，電流x電阻變化)。
其次，自旋傳送扭矩(spin transfer torque)現(xiàn)象的影響可能嚴重(見例如Journal of Magnetism and Magnetic Materials 159(1996)，L1-L7)。假定具有兩磁性層和被插入兩磁性層之間的非磁性層的元件的尺寸(一側(cè))被設(shè)定為100nm或更小，并且電流密度為107至108A/cm2的電流在垂直方向流經(jīng)該元件。在這種情況下，觀測到一種現(xiàn)象，其中一磁性層的自旋扭矩被傳送至另一磁性層，從而改變另一磁性層的磁化方向。在CPP自旋閥薄膜中這種自旋傳送扭矩現(xiàn)象的發(fā)生意味著即使來自介質(zhì)的外部磁場為零，感應電流也改變自由層的磁化方向。換句話說，該現(xiàn)象使得難以實現(xiàn)自由層的磁化方向被介質(zhì)磁場改變從而檢測磁電阻變化的自旋閥的操作原理。在對應于500Gbit/inch2或更高的記錄密度的CPP自旋閥薄膜中，元件尺寸和電流密度被自旋傳送扭矩現(xiàn)象顯著影響。因此，CPP自旋閥薄膜的操作被該現(xiàn)象抑制。
如上所述，在小元件尺寸的CPP自旋閥結(jié)構(gòu)中，可能發(fā)生兩個問題，即渦流區(qū)問題和自旋傳送扭矩問題，這使得難以實現(xiàn)具有500Gbit/inch2或更高的記錄密度的磁記錄/再現(xiàn)裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于500Gbit/inch2或更高的高密度記錄的新型磁電阻元件、使用該磁電阻元件的磁頭、和被裝備有該磁頭的磁記錄/再現(xiàn)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種磁電阻元件，該元件包括彼此分離的第一磁性層和第二磁性層，第一磁性層和第二磁性層分別具有方向基本上被釘扎的磁化；和與第一磁性層和第二磁性層接觸形成并電連接第一和第二磁性層的非磁性導電層，該非磁性導電層形成從一磁性層至另一磁性層的自旋極化電子的路徑，非磁性導電層包含位于第一磁性層和第二磁性層之間的部分，該部分為感應區(qū)。
在上述磁電阻元件中，位于第一磁性層和第二磁性層之間的非磁性導電層的感應區(qū)具有100nm或更小的長度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包含上述磁電阻元件的磁頭。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包含磁記錄介質(zhì)和上述磁頭的磁記錄/再現(xiàn)裝置。
圖1的剖面圖表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截取；圖2的剖面圖表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截取；圖3說明如本發(fā)明的一種實施方式的磁電阻元件與磁盤磁道之間的位置關(guān)系，磁電阻元件被通過剖面圖表示；圖4的剖面圖表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁電阻元件和被沿垂直于磁盤表面的平面的磁盤截面。
圖5表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁電阻元件的MR比率與元件的非磁性導電層的厚度t的相關(guān)性；圖6表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁電阻元件的MR比率與元件的非磁性導電層的寬度h的相關(guān)性，非磁性導電層的厚度t被設(shè)定為1nm；圖7表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁電阻元件的MR比率與元件的非磁性導電層的寬度h的相關(guān)性，非磁性導電層的厚度t被設(shè)定為5nm；圖8的剖面圖表示如本發(fā)明的另一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截??；圖9的剖面圖表示如本發(fā)明的另一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截?。粓D10的剖面圖表示如本發(fā)明的另一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截??；圖11的剖面圖表示如本發(fā)明的另一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截??；圖12的剖面圖表示如本發(fā)明的另一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截??；圖13的剖面圖表示如本發(fā)明的另一種實施方式的磁電阻元件，該剖面被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面的平面截??；圖14說明圖13的磁電阻元件與磁盤磁道之間的位置關(guān)系；圖15的剖面圖表示圖13的磁電阻元件和沿垂直于磁盤表面的平面的磁盤截面。
圖16的剖面圖表示如另一實施方式的磁電阻元件和沿垂直于磁盤表面的平面的磁盤截面。
圖17說明圖16的磁電阻元件與磁盤磁道之間的位置關(guān)系，磁電阻元件被以它的平行于磁盤表面的剖面圖表示；圖18的透視圖表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁頭組件；和圖19的透視圖表示如本發(fā)明的一種實施方式的磁記錄/再現(xiàn)裝置。
具體實施例方式
考慮到常規(guī)自旋閥薄膜的問題由于它們的軟磁自由層被提高的事實，本發(fā)明人已經(jīng)研究一種沒有自由層可以實現(xiàn)所需功能的磁電阻元件。只要采用磁化方向?qū)嵸|(zhì)上不改變的磁性層，就可以避免由渦流區(qū)和自旋傳送扭矩所引起的問題。本發(fā)明人已經(jīng)注意到以下事實對應于500Gbit/inch2或更高的高記錄密度的磁電阻元件的尺寸處于可以發(fā)生量子效應的物理區(qū)域中。此外，他們已經(jīng)研究一種感應外部磁場的導電電子可被用作感應區(qū)的非磁性導電層。期望流經(jīng)非磁性導電層的導電電子可以相比流經(jīng)磁性層的導電電子高得多的靈敏度感應外部磁場變化。這是因為從流入磁性層中的導電電子獲得的自旋信息受磁性層自身的磁化方向的影響比外部磁場對導電電子的影響程度高得多。換句話說，外部磁場的變化難以被由磁性層中的導電電子檢測。
使用非磁性導電層作為感應區(qū)的元件必須滿足以下結(jié)構(gòu)要求首先，導電電子必須具有上或下自旋信息，因為如果它們沒有自旋信息，它們就不能感應外部磁場變化。
第二，被用作感應區(qū)的非磁性導電層必須與磁性層接觸。這是由于以下原因通常，流經(jīng)非磁性層的導電電子具有它們的平均自旋信息，而不是偏離至上或下自旋信息。因此，需要將具有上或下自旋信息的導電電子注入非磁性導電層中。為此，必須使得非磁性導電層接觸包含具有相比下自旋較大數(shù)目的上自旋(或反之)的導電電子(即導電電子具有自旋信息)的磁性層。
第三，非磁性導電層必須接觸不同于上述磁性層(第一磁性層)的磁性層(第二磁性層)。這是因為即使非磁性層(感應區(qū))中的導電電子的自旋信息被外部磁場改變，也不容易產(chǎn)生電阻變化，因此需要再注入具有一定自旋信息的導電電子至具有自旋信息的磁性層。當具有自旋信息的導電電子被從非磁性導電層再注入至第二磁性層時，電阻隨自旋信息上或下而變化，從而產(chǎn)生磁電阻效應。
簡言之，如本發(fā)明的實施方式的磁電阻元件包括彼此分離的第一磁性層和第二磁性層，第一磁性層和第二磁性層分別具有方向基本上被釘扎的磁化，和與第一磁性層和第二磁性層接觸形成并電連接第一和第二磁性層的非磁性導電層，該非磁性導電層形成從一磁性層至另一磁性層的自旋極化電子的路徑，非磁性導電層包含位于第一磁性層和第二磁性層之間的部分，該部分為感應區(qū)。
參照圖1至4，將說明如本發(fā)明的一種實施方式的被用作讀取被記錄在磁記錄介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的讀磁頭的磁電阻元件。圖1和2為該磁電阻元件的剖面圖，剖面圖被沿平行于磁電阻元件的空氣支承表面(ABS)的平面截取。圖3說明圖1和2所示的磁電阻元件與磁記錄介質(zhì)(磁盤)上的磁道之間的位置關(guān)系。圖4的剖面圖表示本實施方式的磁電阻元件和沿垂直平面取截面的磁盤。
如圖1和2所示，Al2O3底層2被形成襯底1上，并且厚度為0.5至5nm的Cu非磁性導電層3被形成在底層2上。由例如Co90Fe10制成的第一和第二磁性層11和12被形成在非磁性層3上，以使層11和12被彼此分離但同時與層3接觸。第一和第二磁性層11和12的磁化方向基本上被釘扎。在這種實施方式中，層11和12的磁化方向被從ABS向上釘扎。非磁性導電層3起到允許自旋極化電子從第一磁性層11流至第二磁性層12的通道作用。電極21和22被分別提供在第一和第二磁性層11和12上。
底層2可由不同于Al2O3的材料形成。例如，其它氧化物，如SiO2，可以被用作一種絕緣材料。此外，可以在底層2和非磁性導電層3之間提供緩沖層或取向種子層。例如，種子層可由一種包含Ta、Ti、Cr、V、Zr、Nb、Mo或W的合金、氧化物或氮化物形成。該種子層也可以由一種具有fcc或hcp結(jié)構(gòu)的金屬形成。
如圖3和4所示，位于第一和第二磁性層11和12之間的非磁性導電層3的部分被定義為感應外部磁場的感應區(qū)，并被定位于磁盤101的磁道(寬度為TW)上。根據(jù)磁道寬度確定感應區(qū)的長度。具體說來，感應區(qū)的長度被設(shè)定為100nm或更小，并優(yōu)選10至100nm。在圖3和4中，“t”代表非磁性導電層3的厚度，而“h”代表垂直于感應區(qū)的長度的層3的寬度。非磁性導電層3的寬度h被設(shè)定為約10至300nm，優(yōu)選100nm或更小。應該注意除感應區(qū)之外的其它區(qū)域的尺寸不受如圖3和4所示的具體限制。
參照圖1和2，將說明本實施方式的磁電阻元件的操作。圖1表示外部磁場信息為(向上)的情況，而圖2表示外部磁場信息為“1”(向下)的情況。
感應電流被使得從電極21通過第一磁性層11流至非磁性導電層3。因此，自旋極化導電電子被從第一磁性層11注入非磁性導電層3。導電電子當通過非磁性導電層3的感應區(qū)時感應外部磁場。
在圖1的情況中，外部磁場信息為“0”，這指示外部磁場的磁化方向與第一磁性層11相同。因此，導電電子在通過非磁性導電層3的感應區(qū)時不遭受自旋信息變化。此外，由于第二磁性層的磁化方向與第一磁性層11相同，在導電電子的自旋信息不被改變的情況下，導電電子被從非磁性導電層3注入第二磁性層12。換句話說，自旋信息沒有變化，并且因此磁電阻元件的電阻較低。因此，外部磁場信息“0”被檢測為低電阻狀態(tài)。
在圖2的情況中，外部磁場信息為“1”，這指示外部磁場的磁化方向與第一磁性層11相反。因此，導電電子在通過非磁性導電層3的感應區(qū)時自旋方向被改變。在極端情況下，自旋方向被外部磁場完全反轉(zhuǎn)。也就是說，從非磁性導電層3注入的導電電子的自旋方向完全與包含在第二磁性層12中的導電電子的自旋方向相反。在這種狀態(tài)下，當導電電子被從非磁性導電層3注入第二磁性層12時，它們的自旋方向必須被在層3和12的界面處反轉(zhuǎn)，這增加電阻。因此，外部磁場信息“1”被檢測為高電阻狀態(tài)。
如以上參照圖1和2所述，盡管第一和第二磁性層11和12的磁化方向基本上不被外部磁場改變，但取決于外部磁場磁電阻元件的電阻在低電阻狀態(tài)和高電阻狀態(tài)之間改變。這是有關(guān)本實施方式的磁電阻元件的操作原理的特征，它實質(zhì)上不同于常規(guī)自旋閥薄膜。更具體地說，作為磁性層，本實施方式的磁電阻元件僅具有磁化方向被固定釘扎以使磁化方向基本上不被外部磁場改變的第一和第二磁性層11和12，并且不具有磁化方向被外部磁場改變的感應磁性層(自由層)。因此，本發(fā)明的磁電阻元件有利地沒有現(xiàn)有技術(shù)的前述問題，即自由層中渦流區(qū)和自旋傳送扭矩現(xiàn)象影響的發(fā)生。
如上所述，如本發(fā)明的實施方式的磁電阻元件可以使用圖1至4所示的簡單結(jié)構(gòu)檢測磁電阻效應。該元件不能容易地從常規(guī)自旋閥薄膜推論。
現(xiàn)在將說明如本發(fā)明的實施方式的磁電阻元件的尺寸。為提供本實施方式的磁電阻元件的優(yōu)點，圖3所示的非磁性導電層3的厚度t和圖4所示的層3的寬度h被認為是重要尺寸。
圖5表示磁電阻元件的MR比率與非磁性導電層3的厚度t的相關(guān)性。圖中所示的MR比率被利用非磁性導電層3由Cu形成的磁電阻元件測量，并且層3的寬度h被設(shè)定為80nm。如圖5所示，如果非磁性導電層3的厚度t大于5nm不能獲得有效的MR比率。由此，應理解作為感應區(qū)的非磁性導電層3的厚度t為關(guān)鍵參數(shù)。優(yōu)選地層3的厚度t小于層3的平均自由程。
圖6表示MR比率與非磁性導電層3的寬度h的相關(guān)性，層3的厚度t被設(shè)定為1nm。從圖6應理解當層3的厚度t被設(shè)定為使得能夠產(chǎn)生充分的磁電阻效應的值(在這種情況下為1nm)時，即使層3的寬度h(元件寬度)被擴大至約300nm也可獲得相當高的磁電阻效應。
圖7表示MR比率與非磁性導電層3的寬度h的相關(guān)性，層3的厚度t被設(shè)定為5nm。從圖7應理解即使非磁性導電層3的厚度t為5nm，通過降低層3的寬度h至小于80nm也可以獲得有效的MR比率。
將說明被用作如本發(fā)明的實施方式的磁電阻元件的材料。
非磁性導電層的材料包括Cu、Au、Ag、Ru、Rh和Al。
第一和第二磁性層11和12的材料包括Co、Fe或Ni，或包含這些元素至少之一的合金，例如CoFe合金、FeCo合金、CoNi合金或NiFe合金，典型地，Co90Fe10。優(yōu)選地第一和第二磁性層11和12具有約2至20nm的厚度。如果第一和第二磁性層11和12太薄，它們作為待被注入的自旋極化電子源的功能被降低，因此膜厚的下限約為2nm。
由于這些磁性層作為注入自旋極化電子至非磁性導電層的源，優(yōu)選地上電子(up-electrons)和下電子(down-electrons)的極化率較高。因此，優(yōu)選使用一種被稱為半金屬的材料，在這種材料中僅存在上電子或下電子。半金屬包括Fe3O4、Cr2O3、例如LaSrMnO之類的鈣鈦礦氧化物、和例如NiMnSb與CoMnGe之類的哈斯勒(Heusler)合金。
此外，由于自旋注入通過第一和第二磁性層11和12與非磁性導電層3的界面進行，優(yōu)選地層11、12和3的材料為能夠容易地形成明顯界面的組合。具體說來，優(yōu)選地第一和第二磁性層11和12與非磁性導電層3不互溶。例如，如果磁性層包含Co作為主要元素，優(yōu)選地非磁性導電層被由Cu、Au等形成。如果磁性層包含Ni作為主要元素，優(yōu)選地非磁性導電層被由Ru、Ag等形成。
為釘扎第一和第二磁性層11和12的磁化方向，舉例說來，反鐵磁性層可被提供分別與磁性層接觸。反鐵磁性層包括PtMn、IrMn等Mn基反鐵磁性層。反鐵磁性層的厚度被設(shè)定為約10-20nm。
在圖8所示的磁電阻元件中，反鐵磁性層31和32被分別插入第一和第二磁性層11和12與電極21和22之間。除反鐵磁性層之外，本元件具有圖1和2所示的元件的相同結(jié)構(gòu)。
第一和第二磁性層11和12的磁化方向可以由如圖9所示的所謂的合成AF結(jié)構(gòu)(磁性層/Ru層/磁性層/反鐵磁性層)釘扎。在圖9所示的磁電阻元件中，第一磁性層11具有磁性層11a、Ru層11b和磁性層11a的層疊結(jié)構(gòu)。類似地，第二磁性層12具有磁性層12a、Ru層12b和磁性層12a的層疊結(jié)構(gòu)。此外，反鐵磁性層31和32被分別插入第一和第二磁性層11和12與電極21和22之間。除這些結(jié)構(gòu)之外，圖9的元件具有與圖1和2所示的元件相同的結(jié)構(gòu)。
第一和第二磁性層11和12可由硬磁性層形成以釘扎磁化方向。在這種情況下，硬磁性層可由CoPt合金、CoCr合金、FePt合金等形成。
電極21和22可由Cu、Au、Al等形成。
為形成用于如本發(fā)明的實施方式的磁電阻元件中的薄膜，可以采用例如濺射、MBE、離子束濺射和CVD等多種方法。這些沉積方法可控制作為非磁性導電層的薄膜的厚度。此外，為限定除薄膜厚度之外的薄膜尺寸，可執(zhí)行光刻圖案化。具體說來，一種步進器(stepper)或電子束光刻設(shè)備可被用于限定例如非磁性導電層的寬度h，或?qū)诖诺缹挾鹊母袘獏^(qū)的長度。
現(xiàn)在將說明如本發(fā)明另一實施方式的磁電阻元件。
圖10所示的磁電阻元件與圖1至4所示的元件的差別在于磁性層11的磁化方向與磁性層12的磁化方向相反。在圖10的元件中，當應用方向與圖1至4的方向相反的外部(記錄介質(zhì))磁場時，分別獲得高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)。
釘扎垂直于ABS的第一和第二磁性層11和12的磁化方向不總是必要的。例如，在圖11所示的磁電阻元件中，第一和第二磁性層11和12的磁化平行于ABS并在同一方向釘扎。另一方面，在圖12所示的磁電阻元件中，第一和第二磁性層11和12的磁化平行于ABS但在相反方向被釘扎。圖11和12所示的磁電阻元件根據(jù)如上所述的相同原理操作。
在如本發(fā)明的另一實施方式的磁電阻元件中，襯底上的薄膜的層疊次序可能與圖1至4所示的磁電阻元件相反。也就是說，電極可被靠近襯底提供，而非磁性導電層可被遠離襯底提供。將參照圖13至15說明這種磁電阻元件。圖13為沿平行于磁電阻元件的ABS的平面所取的磁電阻元件的剖面圖。圖14說明圖13的磁電阻元件與磁盤磁道之間的位置關(guān)系。圖15的剖面圖表示沿垂直平面截取的圖13的磁電阻元件和磁盤。
在圖13至15中，電極21和22被提供在襯底1上并彼此分離。絕緣層15被放置在電極21和22之間。第一和第二磁性層11和12被分別在電極21和22上彼此分離提供。絕緣層15也被放置在第一和第二磁性層11和12之間。第一和第二磁性層11和12的磁化方向基本上被釘扎。非磁性導電層3被提供在第一和第二磁性層上。非磁性導電層3為允許自旋極化電子從第一磁性層11流至第二磁性層12的路徑。位于第一和第二磁性層11和12之間的非磁性導電層3的部分被定義為感應外部磁場的感應區(qū)，并被放置于磁盤101的磁道(寬度為TW)上。
電極位于靠近襯底、而非磁性導電層位于遠離襯底的磁電阻元件可被如圖16和17所示構(gòu)造，以使元件沿平行于磁盤101的表面的虛軸從圖14和15所示的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90度。更具體地說，在圖14和15中，薄膜在襯底上的層疊方向平行于ABS，而在圖16和17中，層疊方向垂直于ABS。但是，在后者的情況下，外表面?zhèn)壬系姆谴判詫щ妼?可與磁盤101相對。
將說明如本發(fā)明的實施方式的磁頭和磁記錄再現(xiàn)裝置。
圖18的從盤側(cè)觀察的透視圖，表示如本發(fā)明的實施方式被裝備有上述磁電阻元件的磁頭組件。磁頭組件50具有帶有保持驅(qū)動線圈的線軸部分的傳動臂51。懸臂52被耦合至傳動臂51的遠端。裝備有如本發(fā)明的實施方式的磁電阻元件的磁頭滑塊53被固定至懸臂52的遠端。用以讀和寫數(shù)據(jù)的引線61被提供在懸臂52上。引線61被電連接至被安裝在磁頭滑塊53上的磁頭的電極。此外，引線61被連接至磁頭組件50的電極焊盤62。
圖19為如本發(fā)明的實施方式的磁記錄/再現(xiàn)裝置100的透視圖。磁記錄/再現(xiàn)裝置100使用轉(zhuǎn)動裝置。磁盤101被安裝在軸102上，并通過電動機(未顯示)響應來自驅(qū)動控制器(未顯示)的控制信號輸出被轉(zhuǎn)動。多個磁盤101可被結(jié)合入裝置100中。圖18所示的磁頭組件50的傳動臂51被通過被提供在位于磁盤101附近的樞軸104的上部和下部上的滾珠軸承(未顯示)旋轉(zhuǎn)支撐。如圖18所示，懸臂52被連接至傳動臂51的遠端，而磁頭滑塊53被固定至懸臂52的遠端。音圈電動機105，一種線性電動機，被提供至傳動臂51的近端。音圈電動機105包含被傳動臂51的線軸部分纏繞的驅(qū)動線圈(未顯示)，和具有插入之間的線圈由互相相對的永磁鐵和磁軛形成的磁路。音圈電動機105被用于旋轉(zhuǎn)傳動臂51。當磁盤101被轉(zhuǎn)動時，滑塊53的ABS在磁盤101的表面上以預定量浮動，從而在和從磁盤101上記錄和再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
上述磁頭和磁記錄/再現(xiàn)裝置可以執(zhí)行500Gbit/inch2或更高的高密度記錄和再現(xiàn)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地想到附加優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明在其較寬的方面不限于本文所述的具體細節(jié)和實施例。因此，在不偏離由權(quán)利要求書及其等價物所限定的一般發(fā)明概念的精神和范圍的前提下，可以做出多種修改。
權(quán)利要求
1.一種磁電阻元件，該元件包括彼此分離的第一磁性層和第二磁性層，第一磁性層和第二磁性層各具有方向基本上被釘扎的磁化；和與第一磁性層和第二磁性層接觸形成并電連接第一和第二磁性層的非磁性導電層，該非磁性導電層形成從一磁性層至另一磁性層的自旋極化電子的路徑，非磁性導電層包含位于第一磁性層和第二磁性層之間的部分，該部分為感應區(qū)。
2.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，其中位于第一磁性層和第二磁性層之間的非磁性導電層的所述感應區(qū)的長度為100nm或更小。
3.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，其中所述非磁性導電層的厚度為0.5nm至5nm。
4.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，其中所述非磁性導電層的寬度為100nm或更小，該寬度垂直于非磁性導電層的感應區(qū)的長度。
5.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，其中所述非磁性導電層包含選自由Cu、Au、Ag、Ru、Al和Rh構(gòu)成的組中的至少一種元素。
6.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，其中所述第一磁性層和第二磁性層包含選自由Co、Fe和Ni構(gòu)成的組中的至少一種元素。
7.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，還包括分別與第一磁性層和第二磁性層接觸而提供的反鐵磁性層。
8.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，其中所述第一磁性層和所述第二磁性層由包含Co或Fe的硬磁層形成。
9.如權(quán)利要求1的磁電阻元件，其中所述第一磁性層和所述第二磁性層按限定磁電阻元件的磁道寬度的距離設(shè)置在非磁性導電層的相同表面上。
10.一種包含磁電阻元件的磁頭，該磁電阻元件包括彼此分離的第一磁性層和第二磁性層，第一磁性層和第二磁性層各具有方向基本上被釘扎的磁化；和與第一磁性層和第二磁性層接觸成并電連接第一和第二磁性層的非磁性導電層，該非磁性導電層形成從一磁性層至另一磁性層的自旋極化電子的路徑，非磁性導電層包含位于第一磁性層和第二磁性層之間的部分，該部分為感應區(qū)。
11.一種磁記錄/再現(xiàn)裝置，該裝置包含磁記錄介質(zhì)；和包含磁電阻元件的磁頭，該磁電阻元件包括彼此分離的第一磁性層和第二磁性層，第一磁性層和第二磁性層各具有方向?qū)嵸|(zhì)上被釘扎的磁化；和與第一磁性層和第二磁性層接觸形成并電連接第一和第二磁性層的非磁性導電層，該非磁性導電層形成從一磁性層至另一磁性層的自旋極化電子的路徑，非磁性導電層包含位于第一磁性層和第二磁性層之間的部分，該部分為感應區(qū)。
12.如權(quán)利要求11的磁記錄/再現(xiàn)裝置，其中所述非磁性導電層的所述部分被設(shè)置在磁記錄介質(zhì)的記錄磁道上。
全文摘要
一種磁電阻元件，具有彼此分離的第一磁性層和第二磁性層，第一磁性層和第二磁性層分別具有方向基本上被釘扎的磁化，和與第一磁性層和第二磁性層接觸形成并電連接第一和第二磁性層的非磁性導電層，該非磁性導電層形成從一磁性層至另一磁性層的自旋極化電子的路徑，非磁性導電層包含位于第一磁性層和第二磁性層之間的部分，該部分為感應區(qū)。
文檔編號H01L43/08GK1577495SQ20041005862
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者福澤英明, 湯淺裕美, 橋本進, 巖崎仁志 申請人:株式會社東芝