專利名稱：具有可靠的單軸各向異性的鐵磁疊層材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括以下層的磁電阻膜受釘扎鐵磁層；自由鐵磁層；置于受釘扎和自由鐵磁層之間的中間層；以及接觸受釘扎鐵磁層的釘扎層，例如反鐵磁層。
背景技術(shù)：
磁電阻元件通常用于從磁記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器或如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)的存儲(chǔ)裝置中的磁記錄盤(pán)中讀出信息數(shù)據(jù)。例如自旋閥膜之類的磁電阻膜用在磁電阻元件中。自旋閥膜的電阻隨自由鐵磁層中磁化方向改變而改變。電阻中的這種變化能夠辨別磁記錄盤(pán)上的磁位數(shù)據(jù)。
一般來(lái)說(shuō)，自旋閥膜的自由鐵磁層包括鎳鐵(NiFe)合金層和疊置在鎳鐵合金層上的鈷鐵(CoFe)合金層。疊置鎳鐵合金層有助于建立起鈷鐵合金層中的單軸磁各向異性。鈷鐵合金層中單軸磁各向異性的建立導(dǎo)致從磁記錄盤(pán)接收磁場(chǎng)的自由鐵磁層中磁化的可靠轉(zhuǎn)動(dòng)。以此方式可以可靠地辨別磁位數(shù)據(jù)。
較高密度的磁記錄需要磁電阻元件進(jìn)一步提高輸出。磁電阻元件的輸出取決于例如自由鐵磁層的厚度。疊置較小厚度的自由鐵磁層可以象所需要的那樣提高磁電阻元件的輸出。然而，如果自由鐵磁層中鎳鐵合金層的厚度減小，那么很難在自由鐵磁層中建立單軸各向異性。喪失單軸各向異性往往妨礙了磁位數(shù)據(jù)的可靠辨別。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種即使厚度減少也能夠可靠地建立單軸各向異性的鐵磁疊層材料。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種鐵磁疊層材料，包括鈷鎳鐵合金層；以及設(shè)置在鈷鎳鐵合金層上的鈷鐵合金層。
現(xiàn)已證明鈷鎳鐵合金層用于可靠地在鈷鐵合金層中建立單軸磁各向異性。此外，即使鈷鎳鐵合金層以及鈷鐵合金層的厚度減小，單軸磁各向異性可以可靠地保持在鐵磁疊層材料中。
鐵磁疊層材料可以用做磁電阻膜中的自由鐵磁層，設(shè)計(jì)用于辨別如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)的磁記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器中磁記錄盤(pán)上的磁位數(shù)據(jù)。磁電阻膜可以包括例如，受釘扎鐵磁層；包括以上提到的鐵磁疊層材料的自由鐵磁層；置于受釘扎和自由鐵磁層之間的中間層；以及接觸受釘扎鐵磁層的釘扎層。中間層可以導(dǎo)電或絕緣。釘扎層可以是反鐵磁層或特定的硬磁材料層。
這里，鈷鎳鐵合金層含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z41≤x≤72z＝y(tǒng)+10即使自由鐵磁層的厚度減小，這種類型的鈷鎳鐵合金層也能可靠地在自由鐵磁層中建立單軸磁各向異性。類似地，鈷鎳鐵合金層含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z40≤x≤5035≤z≤36此時(shí)，設(shè)置鈷鐵合金層的厚度小于1.0[nm]。
具體地，優(yōu)選易磁化方向上鈷鎳鐵合金層中的矯頑力等于或小于800[A/m]。此外，優(yōu)選在鈷鎳鐵合金層中難磁化方向上的矯頑力Hc(hard)與易磁化方向上的矯頑力Hc(easy)的比值Hc(hard)/Hc(easy)等于或小于0.7。此外，鈷鎳鐵合金層優(yōu)選具有等于或大于1.7[T]的飽和磁化強(qiáng)度Bs。當(dāng)三個(gè)條件都滿足時(shí)，鈷鎳鐵合金層非常有利于進(jìn)一步減小自由鐵磁層的厚度。
應(yīng)該注意除了磁電阻膜中的自由鐵磁層之外，以上提到的鐵磁疊層材料可以應(yīng)用于任何用途。


從下面結(jié)合附圖優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明中，本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯，其中圖1示意性地示出了硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2示意性地示出了根據(jù)具體例子浮動(dòng)磁頭滑塊結(jié)構(gòu)的放大透視圖；圖3示意性地示出了在空氣支撐表面觀察到的讀/寫(xiě)電磁轉(zhuǎn)換器的前視圖；圖4為磁電阻(MR)讀出元件的放大平面圖；圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的自旋閥膜結(jié)構(gòu)的放大前視圖；圖6A示出了根據(jù)實(shí)施例的第一例子的自旋閥膜的BH特性的曲線圖；圖6B示出了根據(jù)比較例的自旋閥膜的BH特性的曲線圖；圖7示出了鈷鎳鐵(CoNiFe)合金的組分與良好磁特性的關(guān)系曲線圖；圖8為電流垂直于平面(CPP)結(jié)構(gòu)MR讀出元件的放大平面圖；以及圖9為隧道結(jié)磁電阻(TMR)膜的放大前視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了作為記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器或存儲(chǔ)裝置一個(gè)例子的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。HDD 11包括盒形主外殼12，限定出例如平坦的平行六面體內(nèi)部空間。在主外殼12的內(nèi)部空間內(nèi)引入至少一個(gè)磁記錄盤(pán)13。磁記錄盤(pán)13安裝在主軸電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)軸上。主軸電動(dòng)機(jī)14能夠驅(qū)動(dòng)磁記錄盤(pán)13以例如4,200rpm和7,200rpm或10,000rpm之間范圍內(nèi)的較高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。未示出的蓋和主外殼12結(jié)合以限定主外殼12和它自身之間的封閉內(nèi)部空間。
支架16也設(shè)置主外殼12的內(nèi)部空間內(nèi)。將支架16設(shè)計(jì)成可以繞垂直的支撐軸15擺動(dòng)。支架16包括在垂直的支撐軸15的水平方向上延伸的剛性擺臂17，彈性磁頭懸架18固定到擺臂17的頂端。彈性磁頭懸架18從擺臂17向前延伸。通常，浮動(dòng)磁頭滑塊19通過(guò)未示出的平衡彈簧(gimbal spring)懸掛在磁頭懸架18上。磁頭懸架18用于朝磁記錄盤(pán)13的表面推進(jìn)浮動(dòng)磁頭滑塊19。當(dāng)磁記錄盤(pán)13旋轉(zhuǎn)時(shí)，浮動(dòng)磁頭滑塊19能夠接收沿旋轉(zhuǎn)的磁記錄盤(pán)13產(chǎn)生的氣流。氣流用于在浮動(dòng)磁頭滑塊19上產(chǎn)生升力。從而通過(guò)升力和磁頭懸架18的推動(dòng)力之間平衡建立起較高穩(wěn)定性，在磁記錄盤(pán)13以此較高穩(wěn)定性旋轉(zhuǎn)期間，浮動(dòng)磁頭滑塊19能夠保持在磁記錄盤(pán)13的表面上浮動(dòng)。
在浮動(dòng)磁頭滑塊19浮動(dòng)期間，當(dāng)驅(qū)動(dòng)支架16被驅(qū)動(dòng)繞支撐軸15擺動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)磁頭滑塊19能夠橫越磁記錄盤(pán)13的徑向在磁記錄盤(pán)13上限定的記錄磁軌。這種徑向移動(dòng)可以將浮動(dòng)磁頭滑塊19正好設(shè)置在磁記錄盤(pán)13上的目標(biāo)記錄磁軌上。此時(shí)，例如可以使用如音圈電機(jī)(VCM)等的電磁致動(dòng)器21實(shí)現(xiàn)支架16的擺動(dòng)。通常，當(dāng)兩個(gè)或更多磁記錄盤(pán)13設(shè)置在主外殼12的內(nèi)部空間內(nèi)，在相鄰的磁記錄盤(pán)13之間設(shè)置一對(duì)彈性磁頭懸架18和擺臂17。
圖2示出了浮動(dòng)磁頭滑塊19的一個(gè)具體例子。這種類型的浮動(dòng)磁頭滑塊19包括由Al2O3-TiC制成平坦的平行六面體的滑動(dòng)體22，以及結(jié)合到滑動(dòng)體22尾部或滑出端出端的磁頭保護(hù)層24。磁頭保護(hù)層24可以由Al2O3制成。讀出/寫(xiě)入電磁轉(zhuǎn)換器23嵌在磁頭保護(hù)層24中。介質(zhì)相對(duì)表面或底面25連續(xù)延伸地限定在滑動(dòng)體22和磁頭保護(hù)層24上，以一定距離面對(duì)磁記錄盤(pán)13的表面。底面25設(shè)計(jì)成接收沿旋轉(zhuǎn)磁記錄盤(pán)13的表面產(chǎn)生的氣流26。
形成一對(duì)導(dǎo)軌27在底面25上從導(dǎo)向或流入端朝尾部或流出端延伸。各導(dǎo)軌27設(shè)計(jì)成在它的頂面限定空氣支撐表面28。具體地，氣流26在各空氣支撐表面28產(chǎn)生以上提到的升力。嵌在磁頭保護(hù)層24中的讀出/寫(xiě)入電磁轉(zhuǎn)換器23設(shè)計(jì)成在空氣支撐表面28露出前端，以后將具體介紹。可以額外形成類金剛石碳(DLC)保護(hù)層在空氣支撐表面28延伸，以覆蓋電磁轉(zhuǎn)換器23的前端。浮動(dòng)磁頭滑塊19可以采用除以上介紹之外的任何形狀或形式。
如圖3詳細(xì)所示，電磁轉(zhuǎn)換器23形成所謂的復(fù)合型薄膜磁頭。具體地，電磁轉(zhuǎn)換器23包括磁電阻(MR)讀出元件31和薄膜磁性或感應(yīng)寫(xiě)入磁頭32。MR讀出元件31設(shè)計(jì)成能響應(yīng)來(lái)自磁記錄盤(pán)13的施加磁場(chǎng)電阻中的變化辨別磁位數(shù)據(jù)。薄膜磁頭32設(shè)計(jì)成利用未示出的的導(dǎo)電渦旋形線圈圖形感應(yīng)的磁場(chǎng)，由此將磁位數(shù)據(jù)記錄到磁記錄盤(pán)13內(nèi)。
MR讀出元件31位于上和非非磁間隙層33，34之間。上和下非磁間隙層33，34可以由例如Al2O3(氧化鋁)制成。插入MR讀出元件31的上和下非磁間隙層33，34位于上和下屏蔽層35，36之間。上和下屏蔽層35，36可以由FeN、NiFe等制成。下屏蔽層36可以在Al2O3(氧化鋁)層37表面上延伸。氧化鋁層37用作以上提到的磁頭保護(hù)層24的下半層，即，里襯層。
薄膜磁頭32包括在上屏蔽層35的表面上延伸的非磁間隙層38。非磁間隙層38可以由例如Al2O3(氧化鋁)制成。上磁極層39與上屏蔽層35相對(duì)。非磁間隙層38設(shè)置在上屏蔽層35和上磁極層39之間。上磁極層39可以由例如NiFe制成。上磁極層39由在非磁間隙層38上延伸的Al2O3(氧化鋁)層40覆蓋。氧化鋁層40設(shè)計(jì)成在以上提到的氧化鋁層37和它自身之間插入MR讀出元件31和薄膜磁頭32。具體地，氧化鋁層40設(shè)計(jì)成磁頭保護(hù)層24的上半層，即，外罩層。
上磁極層39和上屏蔽層35一起用于確定薄膜磁頭32的磁芯。具體地，MR讀出元件31的上屏蔽層35設(shè)計(jì)成額外作為薄膜磁頭32的下磁極層的功能。當(dāng)在導(dǎo)電渦旋形線圈圖形感應(yīng)出磁場(chǎng)時(shí)，在上磁極層39和上屏蔽層35之間交換磁通量。非磁間隙層38使交換的磁通量從空氣支撐表面28泄露。如此泄露的磁通量形成用于記錄的磁場(chǎng)，即，寫(xiě)間隙磁場(chǎng)。MR讀出元件31的上屏蔽層35由薄膜磁頭32的下磁極層決定。
同樣參考圖4，MR讀出元件31包括磁電阻(MR)膜，即，在非磁間隙層34的平坦表面上沿空氣支撐表面2 8延伸的自旋閥膜41。一對(duì)端面定義在自旋閥膜41上，由此與非磁間隙層34的平坦表面交叉傾斜角θ。
類似地，形成一對(duì)磁疇控制硬磁膜42在非磁間隙層34的平坦表面上沿空氣支撐表面28延伸。磁疇控制硬磁膜42設(shè)計(jì)成在非磁間隙層34的平坦表面上沿空氣支撐表面28插入自旋閥膜41。磁疇控制硬磁膜42的前端分別連接到自旋閥膜41的端面。磁疇控制硬磁膜42可以由如CoPt、CoCrPt等硬磁材料制成。
形成引線層43在磁疇控制硬磁膜42的表面上延伸。引線層43介于磁疇控制硬磁膜42和上屏蔽層35之間。引線層43的導(dǎo)向或前端通過(guò)磁疇控制硬磁膜42連接到自旋閥膜41的端面。讀出電流通過(guò)引線層43提供到自旋閥膜41。引線層43可以由具有較高導(dǎo)電性的材料制成，例如Cu。
如圖4所示，引線層43設(shè)計(jì)成從空氣支撐表面28露出的前端沿非磁間隙層34的平坦表面向后延伸。端子焊盤(pán)44分別連接到引線層43的后端。端子焊盤(pán)44可以在引線層43的表面上延伸。當(dāng)浮動(dòng)磁頭滑塊19固定在彈性磁頭懸架18上時(shí)，端子焊盤(pán)44通過(guò)例如未示出的Au球連接到彈性磁頭懸架18上未示出的端子焊盤(pán)。
如圖5所示，自旋閥膜41包括設(shè)置在非磁間隙層34表面上的基底層51?；讓?1可以由例如鎳鉻(NiCr)合金層制成。
釘扎層52設(shè)置在基底層51的表面上。釘扎層52可以由如PdPtMn、FeMn等的反鐵磁合金材料制成。此外，釘扎層52可以由硬磁性材料制成。受釘扎鐵磁層53設(shè)置在釘扎層52的表面上。受釘扎鐵磁層53包括依次疊置在釘扎層52表面上的第一、第二和第三鈷鐵(CoFe)合金鐵磁層53a、53b、53c。釕(Ru)結(jié)合層54介于第一和第二CoFe合金鐵磁層53a、53b之間。反射膜或氧化層55插在第二和第三CoFe合金鐵磁層53b、53c之間。此外，受釘扎鐵磁層53可以具有除以上介紹的之外的結(jié)構(gòu)。釘扎層52用于在預(yù)定的方向上固定受釘扎鐵磁層53中的磁化。
非磁性中間層56設(shè)置在受釘扎鐵磁層53的表面上。非磁性中間層56可以由例如Cu等的導(dǎo)電材料制成。自由鐵磁層57設(shè)置在非磁性中間層56的表面上。自由鐵磁層57包括在非磁性中間層56的表面上延伸的鈷鐵(CoFe)合金層57a，以及在鈷鐵合金層57a上延伸的鈷鎳鐵(CoNiFe)合金層57b。自由鐵磁層57的表面上覆蓋有保護(hù)層58。保護(hù)層58包括銅(Cu)層58a和設(shè)置在Cu層58a上表面上的蓋或鉭(Ta)層58b。
當(dāng)MR讀出元件31與磁記錄盤(pán)13相對(duì)，用于讀出磁信息數(shù)據(jù)時(shí)，自由鐵磁層57的磁化能夠響應(yīng)磁記錄盤(pán)13施加的磁極性翻轉(zhuǎn)在自旋閥膜41中旋轉(zhuǎn)。自由鐵磁層57中磁化的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致自旋閥膜41中電阻的變化。當(dāng)讀出電流通過(guò)引線層43施加到自旋閥膜41時(shí)，響應(yīng)磁電阻中的變化，如電壓等的任何參數(shù)大小的變化出現(xiàn)在由端子焊盤(pán)44輸出的讀出電流輸出中。大小變化可用于辨別記錄在磁記錄盤(pán)13上的磁位數(shù)據(jù)。
此時(shí)，以上提到的鈷鎳鐵合金層57b用于在自旋閥膜41中可靠地確定自由鐵磁層57中的單軸磁各向異性。當(dāng)磁場(chǎng)由磁記錄盤(pán)作用在自由鐵磁層57上時(shí)，單軸磁各向異性的建立導(dǎo)致自由鐵磁層57中的磁化可靠旋轉(zhuǎn)。可以可靠地辨別磁位數(shù)據(jù)。此外，即使鈷鐵合金層57a以及鈷鎳鐵合金層57b的厚度減小，也可以在自由鐵磁層57中可靠地確定單軸磁各向異性。自旋閥膜41顯示出較大的電阻變化，由此端子焊盤(pán)44輸出電壓出現(xiàn)較大的幅值變化。以此方式可以得到提高的輸出。
本發(fā)明人已觀察到了以上提到的自旋閥膜41的特性。在觀察中，本發(fā)明人在真空氣氛中在晶片上沉積層疊材料。層疊材料依次包括厚度約6.0nm的NiCr、厚度約15.0nm的PdPtMn層，厚度約1.5nm的第一CoFe合金鐵磁層53a，厚度約0,85nm的Ru結(jié)合層54，以及厚度約1.0nm的第二CoFe合金鐵磁層53b。使用濺射沉積層疊材料。第二CoFe合金鐵磁層53b沉積之后，氧氣引入到真空氣氛中。氧氣的引入保持70秒。引入的氧氣用于在第二CoFe合金鐵磁層53b的表面上形成氧化層55。形成氧化層55之后再次形成真空氣氛。本發(fā)明人隨后在晶片上依次沉積厚度1.5nm的第三CoFe合金鐵磁層53c、厚度約2.1nm的Cu層、厚度約0.5nm的鈷鐵合金層57a、厚度約1.7nm的鈷鎳鐵合金層57b、厚度約1.2nm的Cu層、以及厚度約3.0nm的鉭層。也可采用濺射進(jìn)行沉積。Co90Fe10合金(atom％)用做CoFe合金鐵磁層53a，53b，53c，57a。Co41Fe24Ni35合金(atom％)用做CoNiFe合金鐵磁層。沉積完成之后，在熱處理的基礎(chǔ)上調(diào)整PdPtMn層。以此方式制備第一例的自旋閥膜41。本發(fā)明人測(cè)量了制備的自旋閥膜41的磁電阻(MR)比例[％]、表面電阻ρ/t[Ω]、電阻變化Δρ/t[Ω]、磁耦合場(chǎng)Hin[A/m]以及磁耦合或釘扎場(chǎng)Hua[kA/m]。
本發(fā)明人還制備了對(duì)比例的自旋閥膜。除了用厚度約1.0nm的CoFe合金層與自由鐵磁層57中厚度約2.0nm的NiFe層組合代替鈷鐵合金層57a和鈷鎳鐵合金層57b之外，按上面提到的方式形成自旋閥膜。在熱處理的基礎(chǔ)上調(diào)整PdPtMn層之后，本發(fā)明人測(cè)量了對(duì)比例的自旋閥膜的磁電阻(MR)比例[％]、表面電阻ρ/t[Ω]、電阻變化Δρ/t[Ω]、磁耦合場(chǎng)Hin[A/m]以及磁耦合或釘扎場(chǎng)Hua[kA/m]。


從表1中可以看出，與比較例的自旋閥膜相比，第一例的自旋閥膜41中的MR比顯著提高。第一例的自旋閥膜41顯示出較大的電阻變化幅值Δρ/t。此外，如圖6A所示，已證實(shí)第一例的自旋閥膜41中的單軸磁各向異性，而與厚度減少無(wú)關(guān)。另一方面，圖6B所示的自旋閥膜中可以觀察到單軸磁各向異性損耗。
本發(fā)明人類似地制備了第二例的自旋閥膜。本發(fā)明人再次在真空氣氛中在晶片上沉積層疊材料。層疊材料依次包括厚度約6.0nm的NiCr層、厚度約15.0nm的PdPtMn、厚度約1.2nm的第一CoFe合金鐵磁層53a、厚度約0.85nm的Ru結(jié)合層54，以及厚度約1.2nm的第二CoFe合金鐵磁層53b。使用濺射沉積層疊材料。沉積第二CoFe合金鐵磁層53b之后將氧氣引入到真空氣氛內(nèi)。氧氣的引入保持90秒。引入的氧氣用于在第二CoFe合金鐵磁層53b的表面上形成氧化層55。形成氧化層55之后再次形成真空氣氛。本發(fā)明人隨后在晶片上依次沉積厚度1.7nm的第三CoFe合金鐵磁層53c、厚度約2.1nm的Cu層、厚度約0.5nm的鈷鐵合金層57a、厚度約1.7nm的CoNiFe合金層57b、厚度約0.6nm的Au層。也可采用濺射進(jìn)行沉積。Co60Fe40合金(atom％)用做CoFe合金鐵磁層53a，53b，53c，57a。Co41Fe24Ni35合金(atom％)用做CoNiFe合金鐵磁層57b。沉積完成之后，在熱處理的基礎(chǔ)上調(diào)整PdPtMn層。以此方式制備第二例的自旋閥膜41。本發(fā)明人測(cè)量了制備的自旋閥膜41的磁電阻(MR)比例[％]、表面電阻ρ/t[Ω]、電阻變化Δρ/t[Ω]、磁耦合場(chǎng)Hin[A/m]以及磁耦合或釘扎場(chǎng)Hua[kA/m]。
本發(fā)明人還以上面提到的方式制備了對(duì)比例的自旋閥膜。除了用厚度約1.0nm的CoFe合金層與自由鐵磁層57中厚度約2.0nm的NiFe層組合代替鈷鐵合金層57a和鈷鎳鐵合金層57b之外，以上面提到的方式形成自旋閥膜。在熱處理的基礎(chǔ)上調(diào)整PdPtMn層之后，本發(fā)明人測(cè)量了對(duì)比例的自旋閥膜的磁電阻(MR)比例[％]、表面電阻ρ/t[Ω]、電阻變化Δρ/t[Ω]、磁耦合場(chǎng)Hin[A/m]以及磁耦合或釘扎場(chǎng)Hua[kA/m]。


從表2中可以看出，與比較例的自旋閥膜相比，第二例的自旋閥膜41中的MR比顯著提高。第二例的自旋閥膜41顯示出較大的電阻變化幅值Δρ/t。此外，已證實(shí)第二例的自旋閥膜41中的單軸磁各向異性，而與厚度減少無(wú)關(guān)。
本發(fā)明人觀察了CoNiFe合金層57b的磁特性。本發(fā)明人測(cè)量了CoNiFe合金層的各種組合物的飽和磁密度Bs[T]、易磁化方向上的矯頑力Hc(easy)[A/m]，以及矯頑力Hc(hard)[A/m]。如表3所示，在特定組分的CoNiFe合金層中觀察到了單軸各向異性。


可以根據(jù)圖7中所示的結(jié)構(gòu)確定CoNiFe合金層的組分以確定單軸各向異性。具體地，CoNiFe層應(yīng)含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z41≤x≤72z＝y(tǒng)+10此外，CoNiFe層含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z40≤x≤5035≤z≤36應(yīng)該注意在CoNiFe合金的組分中可以接受±2[atom％]的余量。具體地，自由鐵磁層57的厚度在以下條件下可以減小在易磁化方向上CoNiFe合金層的矯頑力等于或小于800[A/m]，和/或在鈷鎳鐵合金層中設(shè)置難磁化方向上的矯頑力Hc(hard)與易磁化方向上的矯頑力Hc(easy)的比值等于或小于0.7，和/或CoNiFe合金層具有例如等于或大于1.7[T]的飽和磁化強(qiáng)度Bs。
如圖8所示，自旋閥膜41設(shè)置在例如所謂的電流垂直于平面(CPP)結(jié)構(gòu)MR讀出元件31a中。自旋閥膜41基于CPP結(jié)構(gòu)MR讀出元件31a的上和下電極層43a，43b之間。自旋閥膜41僅能具有以上提到的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，如果電極層43a，43b由導(dǎo)電磁性材料制成，那么電極層43a，43b能夠附加地起CPP結(jié)構(gòu)MR讀出元件31a的上和下屏蔽層的作用。此外，類似的參考數(shù)字屬于等效于以上提到的MR讀出元件31的結(jié)構(gòu)或部件。自由鐵磁層57減小厚度導(dǎo)致CPP結(jié)構(gòu)MR讀出元件31a的上和下屏蔽層之間的空間減少。由此沿磁記錄盤(pán)13的記錄軌道可以提高磁記錄的線性分辨率。
以上提到的自旋閥膜41可以用CPP結(jié)構(gòu)MR讀出元件31a中的隧道結(jié)磁電阻(TMR)膜代替。如圖9所示，以上介紹的自由鐵磁層57可以設(shè)置在例如TMR膜41b。設(shè)置絕緣非磁性中間層61代替以上提到的TMR膜41b中的導(dǎo)電非磁性中間層56。此外，類似的參考數(shù)字屬于等效于以上提到的自旋閥膜41的結(jié)構(gòu)或部件。如果以此方式在TMR膜41b中設(shè)置自由鐵磁層57，那么如上所述自由鐵磁層57減小厚度導(dǎo)致CPP結(jié)構(gòu)MR讀出元件31a的上和下屏蔽層之間的空間減少。由此沿磁記錄盤(pán)13的記錄軌道可以提高磁記錄的線性分辨率。
應(yīng)該注意自旋閥膜41和TMR膜41b可以形成為在受釘扎鐵磁層53下面包括自由鐵磁層57。
權(quán)利要求
1.一種磁電阻膜，包括受釘扎鐵磁層；由鈷鎳鐵合金層和鈷鐵合金層制成的自由鐵磁層；置于受釘扎和自由鐵磁層之間的中間層；以及接觸受釘扎鐵磁層的釘扎層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的磁電阻膜，其中所述中間層由導(dǎo)電材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的磁電阻膜，其中所述釘扎層可以是反鐵磁層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的磁電阻膜，其中鈷鎳鐵合金層中易磁化方向上的矯頑力等于或小于800[A/m]。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的磁電阻膜，其中在鈷鎳鐵合金層中難磁化方向上的矯頑力Hc(hard)與易磁化方向上的矯頑力Hc(easy)的比值Hc(hard)/Hc(easy)等于或小于0.7。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的磁電阻膜，其中鈷鎳鐵合金層具有等于或大于1.7[T]的飽和磁化強(qiáng)度(Bs)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的磁電阻膜，其中鈷鎳鐵合金層含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z41≤x≤72z＝y(tǒng)+10
8.根據(jù)權(quán)利要求7的磁電阻膜，其中鈷鐵合金層的厚度設(shè)定為小于1.0[nm]。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的磁電阻膜，其中鈷鎳鐵合金層含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z40≤x≤5035≤z≤36
10.根據(jù)權(quán)利要求9的磁電阻膜，其中鈷鐵合金層的厚度設(shè)定為小于1.0[nm]。
11.一種鐵磁疊層材料，包括鈷鎳鐵合金層；以及設(shè)置在鈷鎳鐵合金層上的鈷鐵合金層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的鐵磁疊層材料，其中鈷鎳鐵合金層中易磁化方向上的矯頑力等于或小于800[A/m]。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的鐵磁疊層材料，其中在鈷鎳鐵合金層中難磁化方向上的矯頑力Hc(hard)與易磁化方向上的矯頑力Hc(easy)的比值Hc(hard)/Hc(easy)等于或小于0.7。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的鐵磁疊層材料，其中鈷鎳鐵合金層具有等于或大于1.7[T]的飽和磁化強(qiáng)度(Bs)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的鐵磁疊層材料，其中鈷鎳鐵合金層含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z41≤x≤72z＝y(tǒng)+10
16.根據(jù)權(quán)利要求15的鐵磁疊層材料，其中鈷鐵合金層的厚度設(shè)定為小于1.0[nm]。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的鐵磁疊層材料，其中鈷鎳鐵合金層含有基于以下表達(dá)式的x[atom％]的鈷、y[atom％]的鎳以及z[atom％]的鐵100＝x+y+z40≤x≤5035≤z≤36
18.根據(jù)權(quán)利要求17的鐵磁疊層材料，其中鈷鐵合金層的厚度設(shè)定為小于1.0[nm]。
全文摘要
一種磁電阻膜包括受釘扎鐵磁層；自由鐵磁層；置于受釘扎和自由鐵磁層之間的中間層；以及接觸受釘扎鐵磁層的釘扎層。自由鐵磁材料層由鐵磁疊層材料制成，包括鈷鎳鐵合金層以及設(shè)置在鈷鎳鐵合金層上的鈷鐵合金層?，F(xiàn)已證明鈷鎳鐵合金層用于在鈷鐵合金層中可靠建立單軸磁各向異性。此外，即使鈷鎳鐵合金層以及鈷鐵合金層的厚度減小，單軸磁各向異性仍能可靠地保持在鐵磁疊層材料中。
文檔編號(hào)G11B5/39GK1430205SQ0215883
公開(kāi)日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2002年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者野間賢二 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社