專利名稱：磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及到磁場(chǎng)檢測(cè)。本發(fā)明具體涉及到用至少兩個(gè)磁性傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
磁場(chǎng)檢測(cè)可以用來檢測(cè)存儲(chǔ)在諸如磁盤或磁帶等磁性介質(zhì)表面上的信息。磁性傳感器必須物理地接近磁性介質(zhì)設(shè)置才能檢測(cè)到磁存儲(chǔ)的信息。
可以用來檢測(cè)是否存在磁場(chǎng)的一種設(shè)備是磁性隧道結(jié)傳感器。圖1表示磁性隧道結(jié)傳感器100的一個(gè)實(shí)施例。磁性隧道結(jié)傳感器100包括一個(gè)被釘軋(pinned)層110、一個(gè)檢測(cè)層120和一個(gè)絕緣層130。
被釘軋層110具有固定的磁化取向，即使在有效范圍內(nèi)施加磁場(chǎng)也不會(huì)旋轉(zhuǎn)。檢測(cè)層120的磁化可以在兩個(gè)方向上取向。檢測(cè)層120的第一磁化取向是在與被釘軋層110的固定磁化相同的方向上。檢測(cè)層120的第二磁化取向是在與被釘軋層110的固定磁化相反的方向上。
檢測(cè)層120的磁性取向所對(duì)準(zhǔn)的方向一般是對(duì)應(yīng)著最后出現(xiàn)在檢測(cè)層120附近的檢測(cè)層120外部磁場(chǎng)的那一方向。為了檢測(cè)磁場(chǎng)，外部磁場(chǎng)必須有足夠的場(chǎng)強(qiáng)來改變檢測(cè)層120的取向。
跨越磁性隧道結(jié)傳感器100的電阻量值會(huì)隨著檢測(cè)層120相對(duì)于被釘軋層110的磁性取向而改變。一般來說，如果檢測(cè)層120的磁性取向與被釘軋層110的取向相反，跨越磁性隧道結(jié)傳感器100的電阻就會(huì)很大。如果檢測(cè)層120的磁性取向與被釘軋層110的取向相同，跨越磁性隧道結(jié)傳感器100的電阻就小。因此就可以用跨越磁性隧道結(jié)傳感器100的電阻來檢測(cè)磁場(chǎng)方向，因?yàn)榇艌?chǎng)方向決定了檢測(cè)層120相對(duì)于被釘軋層110的磁性取向，也就是確定了跨越磁性傳感器100的電阻。
圖1的磁性傳感器100的靈敏度有限。磁性傳感器的電阻狀態(tài)是通過將檢測(cè)到的電阻與預(yù)定的電阻閾值相比較而確定的，并且根據(jù)比較來確定磁性傳感器狀態(tài)。也就是說，如果檢測(cè)到的電阻小于預(yù)定閾值，磁性傳感器的狀態(tài)就是第一狀態(tài)。如果檢測(cè)到的電阻大于預(yù)定閾值，磁性傳感器的狀態(tài)就是第二狀態(tài)。
理想的磁場(chǎng)檢測(cè)裝置和方法應(yīng)該具有更高靈敏度，非易失性和低功耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括具有更高靈敏度、非易失性和低功耗的磁場(chǎng)檢測(cè)裝置和系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一實(shí)施例包括磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器。磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器包括具有第一檢測(cè)層和第一基準(zhǔn)層的第一磁性傳感器。磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器還包括具有第二檢測(cè)層和第二基準(zhǔn)層的第二磁性傳感器。第一磁性傳感器相對(duì)于第二磁性傳感器的物理取向使得由磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的外部磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致第一檢測(cè)層到第一基準(zhǔn)層的相對(duì)磁性取向與第二檢測(cè)層到第二基準(zhǔn)層的相對(duì)磁性取向相反。
通過以下結(jié)合著用來舉例說明本發(fā)明原理的附圖的詳細(xì)說明能明顯看出本發(fā)明的其他方面及其優(yōu)點(diǎn)。


圖1表示一個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器。
圖2表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖3表示本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖4表示本發(fā)明的再一實(shí)施例。
圖5表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器和一個(gè)差分放大器。
圖6表示按照本發(fā)明另一實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器和一個(gè)差分放大器。
圖7表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器。
圖8表示按照本發(fā)明另一實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器。
圖9表示按照本發(fā)明再一實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器。
圖10表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁性傳感器陣列。
圖11表示一個(gè)包括讀出頭的盤驅(qū)動(dòng)器，其中讀出頭包括本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁性傳感器。
具體實(shí)施例方式
如示意性的附圖所示，本發(fā)明體現(xiàn)為具有更高靈敏度、非易失性和低功耗的一種磁場(chǎng)檢測(cè)裝置和系統(tǒng)。
圖2表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。這一實(shí)施例包括物理上位置彼此接近的兩個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器200、202。第一隧道結(jié)傳感器200的第一參考(被釘軋)層210包括一個(gè)預(yù)置的磁性取向，它與第二隧道結(jié)傳感器202的第二參考(被釘軋)層212的預(yù)置的磁性取向相反。
第一隧道結(jié)傳感器200還包括第一檢測(cè)層220及用來隔離第一基準(zhǔn)層210和第一檢測(cè)層220的第一絕緣隧道阻擋層230。第二隧道結(jié)傳感器202還包括第二檢測(cè)層222及用來隔離第二基準(zhǔn)層212和第二檢測(cè)層222的第二絕緣隧道阻擋層232。
基準(zhǔn)層210，212和檢測(cè)層220，222可以用鐵磁性材料制成。
如果一個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器的檢測(cè)層和基準(zhǔn)層的磁化方向相同，就可以認(rèn)為磁性隧道結(jié)傳感器的取向是“平行”。如果一個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器的檢測(cè)層和基準(zhǔn)層的磁化方向相反，就可以認(rèn)為磁性隧道結(jié)傳感器的取向是“反向平行”。平行和反向平行這兩種取向?qū)?yīng)著磁性傳感器的低電阻和高電阻。
絕緣隧道阻擋層230，232容許在基準(zhǔn)層210，212和檢測(cè)層220，222之間產(chǎn)生量子機(jī)械隧道效應(yīng)(quantum mechanical tunneling)。隧道依賴于電子自旋，致使磁性隧道結(jié)傳感器200，202的電阻成為基準(zhǔn)層210，212和檢測(cè)層200，222的磁化方向的相對(duì)取向的函數(shù)。建立基準(zhǔn)層210，212和檢測(cè)層220，222的磁化取向就能檢測(cè)出有無磁場(chǎng)。
如果磁性隧道結(jié)傳感器200，202的磁化取向是平行，各個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器200，202的電阻就是第一值(R)，如果磁化取向是反向平行，就是第二值(R+δ)。然而本發(fā)明不僅限于兩層或僅僅兩層的磁化取向。
絕緣隧道阻擋層230，232可以用氧化鋁，二氧化硅，氧化鉭，氮化硅，氮化鋁或氧化鎂制成。然而，其他介質(zhì)和某些半導(dǎo)體材料也可以用作絕緣隧道阻擋層230，232。絕緣隧道阻擋層230，232的厚度范圍是0.5納米到3納米。然而本發(fā)明并非僅限于這一范圍。
檢測(cè)層220，222可以用鐵磁材料制成。下述的基準(zhǔn)層210，212可以用合成鐵磁體(SF)也稱為合成反鐵磁體制成。
第一隧道結(jié)傳感器200的第一檢測(cè)層220的排列方向大致對(duì)應(yīng)著外部施加磁場(chǎng)的方向。第二隧道結(jié)傳感器202的第二檢測(cè)層222的排列方向也大致對(duì)應(yīng)著外部施加磁場(chǎng)的方向。由于第一隧道結(jié)傳感器200和第二隧道結(jié)傳感器202的配置和物理取向，第一檢測(cè)層220和第二檢測(cè)層222在承受外部磁場(chǎng)之后一般都包括同方向的磁化取向。
如上所述，跨越磁性隧道結(jié)傳感器200，202的電阻直接取決于檢測(cè)層220，222相對(duì)于參考(被釘軋)層210，212磁化取向的磁化取向。同樣如上所述，第一基準(zhǔn)層210的磁化取向與第二基準(zhǔn)層212的磁化取向是相反方向。因此，在第一磁性隧道結(jié)傳感器200和第二磁性隧道結(jié)傳感器202暴露于外部磁場(chǎng)之后，跨越第一磁性隧道結(jié)傳感器200的電阻和跨越第二磁性隧道結(jié)傳感器202的電阻會(huì)有很大差別。一個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器會(huì)具有高電阻(R+δ+R)，而另一磁性隧道結(jié)傳感器會(huì)具有低電阻(R)。
第一磁性隧道結(jié)傳感器200相對(duì)于第二磁性隧道結(jié)傳感器202的物理取向使得第一檢測(cè)層220對(duì)第一基準(zhǔn)層210的相對(duì)磁性取向與第二檢測(cè)層222對(duì)第二基準(zhǔn)層212的相對(duì)磁性取向相反，這樣就能用磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器200，202檢測(cè)到外部磁場(chǎng)。
可以用差分放大器檢測(cè)第一磁性隧道結(jié)傳感器200和第二磁性隧道結(jié)傳感器202的相對(duì)磁性取向。也就是用差分放大器檢測(cè)第一磁性隧道結(jié)傳感器200和第二磁性隧道結(jié)傳感器202之間的電阻差。
圖3表示本發(fā)明另一實(shí)施例。在圖3中，每個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器被表示成一個(gè)單元(單元1和單元2)。各單元可以被物理取向成并排配置。如下文所述，本發(fā)明的某些實(shí)施例可以采用這種并排配置方式。符號(hào)A，B和C表示與外部電子電路的接觸點(diǎn)。
圖4表示本發(fā)明的再一實(shí)施例。各個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器同樣被表示成一個(gè)單元。單元(單元1和單元2)的物理取向可以是端對(duì)端配置。如下文所述，本發(fā)明的某些實(shí)施例可以采用這種端對(duì)端配置方式。符號(hào)A，B和C表示與外部電子電路的接觸點(diǎn)。
圖5表示按照本發(fā)明實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器(單元1和單元2)和差分放大器510。差分放大器510檢測(cè)第一磁性傳感器(單元1)和第二磁性傳感器(單元2)的相對(duì)磁性取向。如上所述，磁性傳感器(單元1和單元2)的磁性取向決定了跨越磁性傳感器的電阻。
第一電流源520使電流通過第一磁性傳感器(單元1)，產(chǎn)生的第一電壓電位V1取決于第一磁性傳感器(單元1)的電阻狀態(tài)。第二電流源530使電流通過第二磁性傳感器(單元2)，產(chǎn)生的第二電壓電位V2取決于第二磁性傳感器(單元2)的電阻狀態(tài)。第一和第二電流源520，530的量值基本上相同。
第一電壓電位V1和第二電壓電位V2的量值取決于第一磁性傳感器(單元1)和第二磁性傳感器(單元2)的電阻。差分放大器510檢測(cè)第一磁性傳感器(單元1)和第二磁性傳感器(單元2)之間的電阻差別的相對(duì)程度，產(chǎn)生一個(gè)幅值為A(V2-V1)的輸出，A是差分放大器510的增益。
這樣，由差分放大器510的輸出就能確定有無外部磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)的方向。檢測(cè)到的外部磁場(chǎng)會(huì)使磁性傳感器(單元1和單元2)的檢測(cè)層的磁化隨外部磁場(chǎng)取向。由于磁性傳感器(單元1和單元2)的基準(zhǔn)層的磁化方向被固定為反方向，第一磁性傳感器(單元1)的電阻會(huì)大于或小于第二磁性傳感器(單元2)的電阻，這取決于外部磁場(chǎng)的方向。這樣，差分放大器的輸出就能提供外部磁場(chǎng)的有無和方向的指示。
圖6表示按照本發(fā)明另一實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器(單元1和單元2)和差分放大器610。差分放大器610檢測(cè)第一磁性傳感器(單元1)和第二磁性傳感器(單元2)的相對(duì)磁性取向。差分放大器610包括一個(gè)交叉耦合的差分成對(duì)晶體管T1，T2，它們檢測(cè)是第一磁性傳感器還是第二磁性傳感器具有較大的電阻。
在接觸點(diǎn)C施加一個(gè)正電壓電位(例如是通過一個(gè)時(shí)鐘SCLOCK)來檢測(cè)磁性傳感器的狀態(tài)。然后在VSENSE處通過一選擇線(SELECT)檢測(cè)該狀態(tài)。
如果第一磁性傳感器(單元1)的電阻比第二磁性傳感器(單元2)大，接觸點(diǎn)A處的電壓電位就會(huì)低于接觸點(diǎn)B處的電壓電位。這樣，晶體管T1就會(huì)比晶體管T2更多地導(dǎo)通。流經(jīng)電阻R1，晶體管T1和第一磁性傳感器(單元1)的電流會(huì)比流經(jīng)電阻R2，晶體管T2和第二磁性傳感器(單元2)的電流大。這樣就會(huì)迫使晶體管T2完全關(guān)斷，而晶體管T1會(huì)飽和。其結(jié)果是VSENSE處于低電壓電位。
如果第二磁性傳感器(單元2)的電阻比第一磁性傳感器(單元1)大，接觸點(diǎn)B處的電壓電位就會(huì)低于接觸點(diǎn)A處的電壓電位。這樣，晶體管T2就會(huì)比晶體管T1更多地導(dǎo)通。流經(jīng)電阻R2，晶體管T2和第二磁性傳感器(單元2)的電流會(huì)比流經(jīng)電阻R1，晶體管T1和第一磁性傳感器(單元1)的電流大。這樣就會(huì)迫使晶體管T1完全關(guān)斷，而晶體管T2會(huì)飽和。其結(jié)果是VSENSE處于高電壓電位。
用差分放大器610的輸出就能確定有無外部磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)的方向。檢測(cè)到的外部磁場(chǎng)會(huì)使磁性傳感器(單元1和單元2)的檢測(cè)層的磁化隨外部磁場(chǎng)取向。由于磁性傳感器(單元1和單元2)的基準(zhǔn)層的磁化方向被固定為反方向，第一磁性傳感器(單元1)的電阻會(huì)大于或小于第二磁性傳感器(單元2)的電阻，取決于外部磁場(chǎng)的方向。這樣，差分放大器的輸出就能提供外部磁場(chǎng)的有無和方向的指示。
圖7表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器700，702。本實(shí)施例的各個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器700，702包括一個(gè)參考(被釘軋)層710，712。基準(zhǔn)層710，712的固定磁化取向處在相同的方向。這一磁性取向是理想的，因?yàn)槿菀字瞥删哂型较蚬潭ù判匀∠虻幕鶞?zhǔn)層710，712。
磁性隧道結(jié)傳感器700，702還包括絕緣隧道阻擋層744，754。
本實(shí)施例的各個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器700，702包括合成鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層。即第一磁性隧道結(jié)傳感器700包括的第一鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層又包括第一鐵磁層722和第二鐵磁層724。第一鐵磁層722和第二鐵磁層724被一個(gè)非磁性間隔層726隔開。第二磁性隧道結(jié)傳感器702包括的第二鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層又包括第一鐵磁層732和第二鐵磁層734。第一鐵磁層732和第二鐵磁層734被一個(gè)非磁性間隔層736隔開。
制作鐵磁層722，724，732，734的材料可以是CoFe，NiFe或Co。間隔層726，736可以用諸如Ru，Re，Rh或Cu等非磁性傳導(dǎo)材料制成。
在第一磁性傳感器700的第一鐵磁層722和第二鐵磁層724之間有一種強(qiáng)大的層間交換耦合。在第二磁性傳感器702的第一鐵磁層732和第二鐵磁層734之間有一種強(qiáng)大的層間交換耦合。這一耦合的量值及其符號(hào)(也就是耦合的正、負(fù))是間隔層726，736厚度和材料以及鐵磁層722，724，732，734厚度和材料的函數(shù)。如果第一鐵磁層的磁化方向與第二鐵磁層的磁化方向是反向平行的，這種耦合就是負(fù)的。如果第一鐵磁層的磁化方向與第二鐵磁層的磁化方向是平行的，這種耦合就是正的。
第一鐵磁層722，732的矯頑力與第二鐵磁層724，734的矯頑力可能稍有不同。例如，第一鐵磁層722，732的矯頑力可以大約是10Oe，而第二鐵磁層724，734的矯頑力可以大約是50Oe。基準(zhǔn)層710，712的矯頑力一般要高于鐵磁層722，724，732，734的矯頑力。
由于第一鐵磁層722，732的磁化取向與第二鐵磁層724，734的方向相反，它們的力矩趨于相互抵消。
間隔層726，736的厚度大約在.2nm到2nm之間。
各個(gè)鐵磁層722，724，732，734包括具有一定磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁化矢量。各個(gè)鐵磁層722，724，732，734的磁場(chǎng)強(qiáng)度通常取決于鐵磁層722，724，732，734的厚度。
在第一磁性隧道結(jié)傳感器700的第一鐵磁層722內(nèi)部表示的矢量比第一磁性隧道結(jié)傳感器700的第二鐵磁層724內(nèi)部表示的矢量要長(zhǎng)。矢量的長(zhǎng)度代表第一鐵磁層722的磁化強(qiáng)度和第二鐵磁層724的磁化強(qiáng)度。如圖所示，代表第一鐵磁層722磁化強(qiáng)度的矢量要大于代表第二鐵磁層724磁化強(qiáng)度的矢量。
磁化量值一般取決于鐵磁層的厚度。厚度t1代表第一磁性隧道結(jié)傳感器700的第一鐵磁層722的厚度。厚度t2代表第一磁性隧道結(jié)傳感器700的第二鐵磁層724的厚度。對(duì)于圖7的實(shí)施例，第一鐵磁層722的厚度t1要大于第二鐵磁層724的厚度。因此，第一鐵磁層722的磁化要大于第二鐵磁層724的磁化。在暴露于外部磁場(chǎng)時(shí)，第一鐵磁層722的磁化會(huì)與外部磁場(chǎng)取向一致。
厚度t3代表第二磁性隧道結(jié)傳感器702的第一鐵磁層732的厚度。厚度t4代表第二磁性隧道結(jié)傳感器702的第二鐵磁層734的厚度。對(duì)于圖7的實(shí)施例，第一鐵磁層732的厚度t3要小于第二鐵磁層734的厚度。因此，第一鐵磁層732的磁化要小于第二鐵磁層734的磁化。在暴露于外部磁場(chǎng)時(shí)，第二鐵磁層734的磁化會(huì)與外部磁場(chǎng)取向一致。
第一鐵磁層722，732，第二鐵磁層724，734和間隔層726，736的可行厚度及材料類型的例子如下。

絕緣隧道阻擋層744，754容許在基準(zhǔn)層710，712和第一鐵磁層722，732之間形成量子機(jī)械隧道。隧道依賴于電子自旋，致使磁性隧道結(jié)傳感器700，702的電阻成為基準(zhǔn)層710，712和第一鐵磁層722，732的磁化方向的相對(duì)取向的函數(shù)。
建立基準(zhǔn)層710，712和第一鐵磁層722，732的磁化取向就能檢測(cè)出有無磁場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)的方式例如是通過將磁性隧道結(jié)傳感器700，702結(jié)合到圖5和圖6所示的本發(fā)明的實(shí)施例中。也就是可以用跨越磁性隧道結(jié)傳感器700，702的電阻差異來檢測(cè)有無外部磁場(chǎng)。
圖8表示按照本發(fā)明另一實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器。這一實(shí)施例包括由第一磁性傳感器830和第二磁性傳感器820共享的一個(gè)公共檢測(cè)層結(jié)構(gòu)810。第一磁性傳感器820還包括第一絕緣隧道阻擋層824和第一基準(zhǔn)層822。第二磁性傳感器830還包括第二絕緣隧道阻擋層834和第二基準(zhǔn)層832。
第一基準(zhǔn)層822和第二基準(zhǔn)層832的預(yù)置磁化取向方向相同。
公共檢測(cè)層結(jié)構(gòu)810包括一個(gè)合成鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層，檢測(cè)層又包括第一鐵磁層812和第二鐵磁層814。對(duì)于本實(shí)施例，一個(gè)鐵磁層812，814的厚度應(yīng)該大于另一個(gè)鐵磁層812，814的厚度。如圖8所示，第一鐵磁層812比第二鐵磁層814厚。因此，第一鐵磁層812的磁化強(qiáng)度要大于第二鐵磁層814的磁化強(qiáng)度。
第一鐵磁層812和第二鐵磁層814被一個(gè)非磁性間隔層860隔開。
第一鐵磁層812的磁化方向會(huì)與外部施加的磁場(chǎng)取向一致。第二鐵磁層814的磁化方向會(huì)與外部施加的磁場(chǎng)反向平行。
第一絕緣隧道阻擋層824容許在第一基準(zhǔn)層822和第一鐵磁層812之間形成量子機(jī)械隧道。第二絕緣隧道阻擋層834容許在第二基準(zhǔn)層832和第二鐵磁層814之間形成量子機(jī)械隧道。隧道依賴于電子自旋，致使磁性隧道結(jié)傳感器820，830的電阻成為基準(zhǔn)層822，832和鐵磁層812，814的磁化方向的相對(duì)取向的函數(shù)。
建立基準(zhǔn)層822，832和鐵磁層812，814的磁化取向就能檢測(cè)出有無磁場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)的方式例如是通過將磁性隧道結(jié)傳感器820，830結(jié)合到圖5和圖6所示的本發(fā)明的實(shí)施例中。也就是可以用跨越磁性隧道結(jié)傳感器820，830的電阻差異來檢測(cè)有無外部磁場(chǎng)。
圖9表示按照本發(fā)明再一實(shí)施例的一對(duì)磁性隧道結(jié)傳感器。這一實(shí)施例包括由第一磁性傳感器920和第二磁性傳感器930共享的一個(gè)公共參考(被釘軋)層結(jié)構(gòu)910。
這種并排的合成鐵磁結(jié)構(gòu)構(gòu)造與圖7所示的鐵磁結(jié)構(gòu)相似。然而，公共基準(zhǔn)層是在兩個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器920，930之間共享的。
磁性隧道結(jié)傳感器920，930包括絕緣隧道阻擋層944，954。
本實(shí)施例的各個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器920，930包括合成鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層。即第一磁性隧道結(jié)傳感器920包括第一磁性結(jié)構(gòu)檢測(cè)層，該檢測(cè)層又包括第一鐵磁層922和第二鐵磁層924。第一鐵磁層922和第二鐵磁層924被一個(gè)非磁性間隔層926隔開。第二磁性隧道結(jié)傳感器930包括第二磁性結(jié)構(gòu)檢測(cè)層，該檢測(cè)層又包括第一鐵磁層932和第二鐵磁層934。第一鐵磁層932和第二鐵磁層934被一個(gè)非磁性間隔層936隔開。
圖10表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁性傳感器陣列1010。磁性傳感器陣列1010包括按一定圖形布置的本發(fā)明實(shí)施例的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器。
磁性傳感器陣列可以用來檢測(cè)和感知各種強(qiáng)度的磁場(chǎng)。也就是說，檢測(cè)到外部磁場(chǎng)能夠?qū)⒋判詡鞲衅髟O(shè)置成變化的電阻狀態(tài)。如果預(yù)先將傳感器陣列暴露于第一磁場(chǎng)，后來的磁場(chǎng)就會(huì)改變所有或是某些傳感器的狀態(tài)，這取決于后來磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向。
圖11表示一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器1120的讀出頭1110。讀出頭1110包括本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁場(chǎng)傳感器1130。磁盤驅(qū)動(dòng)器1120主要包括磁盤1140，磁盤又包括存儲(chǔ)在磁盤1142表面上的信息。用磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器1130檢測(cè)存儲(chǔ)在磁盤1140的表面1142上的信息。
盡管已經(jīng)描述并示出了本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明并非僅限于所描述和示出的具體形式或安排。本發(fā)明僅僅由后附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器包括具有第一檢測(cè)層(220)和第一基準(zhǔn)層(210)的第一磁性傳感器(200)；具有第二檢測(cè)層(222)和第二基準(zhǔn)層(212)的第二磁性傳感器(202)；第一磁性傳感器(200)相對(duì)于第二磁性傳感器(202)物理地取向成使得由磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的外部磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致第一檢測(cè)層(220)對(duì)第一基準(zhǔn)層(210)的相對(duì)磁性取向與第二檢測(cè)層(222)對(duì)第二基準(zhǔn)層(212)的相對(duì)磁性取向相反；以及用來檢測(cè)第一磁性傳感器(200)和第二磁性傳感器(202)的相對(duì)磁性取向的一個(gè)差分放大器。
2.按照權(quán)利要求1的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，第一磁性傳感器(200)和第二磁性傳感器(202)各是一個(gè)磁性隧道結(jié)傳感器。
3.按照權(quán)利要求1的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，第一檢測(cè)層(220)對(duì)第一基準(zhǔn)層(210)的磁性取向決定了第一磁性傳感器(200)的電阻。
4.按照權(quán)利要求1的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，第二檢測(cè)層(222)對(duì)第二基準(zhǔn)層(212)的磁性取向決定了第二磁性傳感器(202)的電阻。
5.按照權(quán)利要求1的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，第一基準(zhǔn)層(710)和第二基準(zhǔn)層(712)具有同方向的固定磁性取向。
6.按照權(quán)利要求5的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，第一檢測(cè)層包括第一合成鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層，而第二檢測(cè)層包括第二合成鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層。
7.按照權(quán)利要求6的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，每個(gè)合成鐵磁結(jié)構(gòu)檢測(cè)層包括被一非磁性間隔材料(726，736)隔開的第一鐵磁層(722，732)和第二鐵磁層(724，734)，每個(gè)鐵磁層具有的厚度和材料類型使得第一鐵磁層(722，7 32)和第二鐵磁層(724，734)能夠?qū)崿F(xiàn)反鐵磁性耦合。
8.按照權(quán)利要求7的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，第一鐵磁層的第一厚度不同于第二鐵磁層的第二厚度，因而第一鐵磁層的第一磁化僅會(huì)部分抵消第二鐵磁層的第二磁化。
9.按照權(quán)利要求7的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，各個(gè)鐵磁層包括軟磁性材料。
10.按照權(quán)利要求1的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，其特征在于，第一基準(zhǔn)層(210)和第二基準(zhǔn)層(212)具有反方向的固定磁性取向。
全文摘要
本發(fā)明包括一種磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器。磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器包括具有第一檢測(cè)層(220)和第一基準(zhǔn)層(210)的第一磁性傳感器(200)。具有第二檢測(cè)層(222)和第二基準(zhǔn)層(212)的第二磁性傳感器(202)。第一磁性傳感器(200)相對(duì)于第二磁性傳感器(202)的物理取向使得由磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的外部磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致第一檢測(cè)層(220)對(duì)第一基準(zhǔn)層(210)的相對(duì)磁性取向與第二檢測(cè)層(222)對(duì)第二基準(zhǔn)層(212)的相對(duì)磁性取向相反?？梢杂靡粋€(gè)差分放大器檢測(cè)第一結(jié)傳感器和第二結(jié)傳感器的相對(duì)磁性取向。
文檔編號(hào)G01R33/09GK1487501SQ0312014
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者M·沙馬, F·佩爾納, M 沙馬 申請(qǐng)人:惠普公司