[发明专利]用于差分读取器的SOT膜堆叠

说明书

本公开总体涉及自旋轨道扭矩(SOT)差分读取器设计。该SOT差分读取器是多端子设备，该多端子设备包括第一种子层、第一自旋霍尔效应(SHE)层、第一中间层、第一自由层、间隙层、第二种子层、第二SHE层、第二自由层和第二中间层。间隙层设置在第一SHE层与第二SHE层之间。用于第一种子层和第二种子层、第一中间层和第二中间层以及第一SHE层和第二SHE层的材料和尺寸会影响由从第一自由层和第二自由层注入的自旋电流转换所得的自旋霍尔电压，并且会影响调谐第一SHE层和第二SHE层的能力。此外，SOT差分读取器提高了读取器分辨率，而不会减小屏蔽件‑屏蔽件间距(即，读取间隙)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年9月23日提交的美国专利申请号17/029,833的优先权，该专利申请要求2020年7月9日提交的美国临时专利申请序列号63/050,020的权益，这两个专利申请均以引用方式并入本文。

背景技术

技术领域

本公开的实施方案总体涉及数据存储设备的读磁头。

相关领域的描述

计算机的功能和能力的核心是将数据存储和写入到数据存储设备(诸如硬盘驱动器(HDD))。计算机所处理的数据量在迅速增加。需要磁记录介质的更高记录密度来提高计算机的功能和能力。

为了实现磁记录介质的更高记录密度(诸如超过2太比特/英寸²的记录密度)，使写磁道的宽度和间距变窄，因此每个写磁道中编码的对应磁记录位变窄。已经提出了利用具有由高饱和磁化材料构成的自由层的磁阻传感器来实现读磁头的高级窄间隙读取器传感器实现更高记录密度的读取的日益增加的要求的尝试。

典型的读磁头包括夹在两个屏蔽件之间的读传感器。两个屏蔽件的屏蔽件-屏蔽件间距在读传感器的分辨率中起关键作用。然而，常规读传感器已经最小化到约25nm，并且不能在大小上进一步减小以减小屏蔽件-屏蔽件间距。在两个屏蔽件之间使用两个读磁头的不同读取器配置可提高读取器分辨率，而不会减小屏蔽件-屏蔽件间距(即，读取间隙)。对于差分读取器配置，夹在两个屏蔽件之间的读传感器中所使用的材料可能会由于不同的自旋霍尔角特性而导致不对称响应，从而导致基线偏移。

因此，本领域需要改进的磁读磁头。

发明内容

本公开总体涉及自旋轨道扭矩(SOT)差分读取器设计。该SOT差分读取器是多端子设备，该多端子设备包括第一种子层、第一自旋霍尔效应(SHE)层、第一中间层、第一自由层、间隙层、第二种子层、第二SHE层、第二自由层和第二中间层。间隙层设置在第一SHE层与第二SHE层之间。用于第一种子层和第二种子层、第一中间层和第二中间层以及第一SHE层和第二SHE层的材料和尺寸会影响由从第一自由层和第二自由层注入的自旋电流转换所得的自旋霍尔电压，并且会影响调谐第一SHE层和第二SHE层的能力。此外，SOT差分读取器提高了读取器分辨率，而不会减小屏蔽件-屏蔽件间距(即，读取间隙)。

在一个实施方案中，磁记录头包括第一屏蔽件、第二屏蔽件和设置在第一屏蔽件与第二屏蔽件之间的自旋轨道扭矩(SOT)差分读取器。SOT差分读取器包括：硅化物种子多层，该硅化物种子多层设置在第一屏蔽件上方；第一自旋霍尔效应层，该第一自旋霍尔效应层设置在硅化物种子多层上方，该第一自旋霍尔效应层包括BiSb或其合金，具有晶体结构(012)；第一中间层层，该第一中间层层设置在第一自旋霍尔效应层上方；第一自由层，该第一自由层设置在第一中间层层上方；种子层，该种子层设置在第一自由层上方；第二自由层，该第二自由层设置在种子层上方；第二中间层，该第二中间层设置在第二自由层上方；第二自旋霍尔效应层，该第二自旋霍尔效应层设置在第二中间层层上方，该第二自旋霍尔效应层包括BiSb或其合金，具有晶体结构(001)；和盖层，该盖层设置在第二自旋霍尔效应层上方。