[发明专利]具有位于空气承载表面远端的偏置结构的磁性元件

说明书

发明内容

磁性元件可被构造为具有位于空气承载表面(ABS)上的磁性自由层的磁性叠层。各实施例可通过与磁性自由层耦合并位于ABS远端的偏置结构使磁性自由层偏移至预定的磁化。

附图说明

图1是能够用于本文各实施例中的示例性数据存储设备的框图表示。

图2示出能在图1的数据存储设备中使用的示例性磁性元件的框图表示。

图3示出根据本发明的各个实施例构造和操作的磁性传感器。

图4总地示出在各实施例中能使不想要的磁通转向的磁屏蔽。

图5给出能被用于图1的数据存储设备中的磁性传感器。

图6示出能在图2各实施例中用作磁屏蔽的材料的结构特征。

图7展示出根据本发明各实施例的示例磁性传感器配置。

图8给出根据本发明的各实施例实现的磁性传感器制造例程的流程图。

具体实施方式

对数据存储设备正不断强调提高的数据容量和更快的数据传输速度。提供这种提高的数据存储性能的能力可对应于减小的数据存取元件尺寸，例如数据换能元件和数据介质磁道。然而，减小磁性元件的屏蔽-屏蔽间距可引发若干操作和结构问题，比如对诸如数据读取器宽度和长度的工艺和设计变量增加的敏感性。尽管比如三层磁性叠层之类的数据读取元件已朝向对设计和工艺变量更保守的敏感性方向发展，然而对于具有可靠的磁性和热稳定性以及设计和工艺敏感性的形状因数减小的磁性元件的发展仍然存在困难。因此，业内越来越需要发展形状因数减小的数据存取元件。

形状因数减小的磁性元件当前面临的一些困难中的一个示例是，具有多个磁性自由层的三层磁性元件至少部分地由于缺乏使元件厚度增加的钉扎的磁性基准结构而具有减小的屏蔽-屏蔽间距，但可能容易受到稳定性以及对工艺和设计变量的不稳定敏感性的影响。

三层磁性元件的各种配置可能在高于18nm的元件宽度上增加稳定性和敏感性问题。如今为止，将元件宽度减至低于18nm阈值可能引发一些难题，即提供足够的退磁能量以将三层元件的磁性自由层中的一个或多个带入到静止状态。这种退磁能量行为可能造成高的负元件不对称性，其中负磁场产生很大的响应而正磁场产生最小的响应。因此，业内一直特别强调控制退磁能量和元件不对称性的宽度小于18nm的元件。

在提供这种磁性元件的努力中，磁性叠层可配置有位于空气承载表面(ABS)上并通过偏置结构偏置至预定磁化的磁性自由层。尽管不限于特定设计，但偏置结构可从ABS凹进并在ABS远端耦合至磁性自由层。偏置结构与磁性自由层在从ABS凹进的位置处进行耦合可维持减小的屏蔽-屏蔽间距，同时提供帮助使磁性叠层趋于静止状态的磁偏置。

尽管利用偏置结构的磁性元件可用于无限数量的环境，然而图1总地示出数据存储设备100的一个实施例的框图表示。设备100可具有至少一控制器102，该控制器102与主机104、换能装置106和数据介质108通信以将数据编程至数据介质108和从数据介质108检索数据。作为示例，控制器102可控制主轴电机方面以使数据介质108旋转并同时将换能装置106定位在数据介质108的至少一个数据位部分上以将数据读取至主机104和从主机104写入。

应当注意，控制器102、主机104、换能装置106和数据介质108能各自配置为多个不同的组件。例如，换能装置可以是一个或多个数据换能器(读/写头)，它们各自由头万向（head gimbal）组件(HGA)支持并适配成在通过介质本身的旋转产生的空气承载上在数据介质108之上飞行。图2中给出换能装置的另一示例性配置，它给出了能用于图1的数据存储设备中的磁性元件120的一个实施例。

如图所示，传感器可构造有设置在第一和第二磁屏蔽124、126之间 的磁性叠层122。磁性叠层122的结构不受限制并可以是具有磁响应的任何磁化方向的任意数量的层的层压。一种这样的结构具有被设置在各自直接附连于电极132的磁性自由层130之间的非磁性间隔层128(例如MgO)，电极132可以是多种不同取向和材料，例如被覆层和籽晶层。

磁性叠层122的结构具有无固定磁化的多个磁性自由层130被用作基准，偏置磁体134可与接触空气承载表面(ABS)136的部分相对地位于叠层122附近以在自由层130上施加磁偏置力而不增加屏蔽-屏蔽间距或影响自由层130的ABS侧的工作特性。也就是说，每个自由层130可通过高磁矫顽性偏置磁体134偏置至共同或不同的默认磁化，这些默认磁化允许横跨ABS136的数据位的准确感测。