[发明专利]磁盘记录系统和双磁电阻读传感器

说明书

本申请是1996年8月20日递交的名称为“具有锁定层逆平行磁化的旋转阀传感器”的第96111157.7号专利申请的分案申请。

本发明一般地涉及用于读出存储在磁介质上的信息信号的磁传感器，尤其涉及一种采用双自旋阀(spin valve)结构的改进型磁电阻读传感器。

现有技术公开称为磁电阻(MR)传感器或磁头的磁读出传感器表现出从磁表面上以大线密度读出数据的能力。通过磁性材料制成的读出元件的磁电阻变化MR传感器检测磁场信号，该磁电阻变化是读出元件感测的磁通强度和方向的函数。新近，一种不同的、更显著的磁电阻效应已见诸描述，在这种效应中层状磁传感器的磁电阻变化归因于磁性层之间经过非磁性层的与旋转有关的传导电子的发射以及伴随的与旋转有关的散射。这种磁电阻效应有时称为“巨磁电阻”效应，或者简称为“巨磁电阻”。

共同转让的美国专利5,206,590号公开一种MR传感器，其中由一层非磁性层隔开的二层不耦合铁磁体层之间的磁电阻观察为按这两层磁化的夹角的余弦变化并且在其中一层铁磁体层的磁化方向是固定的。这种MR传感器称为“自旋阀”并且基于巨磁电阻效应。

共同转让的美国专利5,287,238号说明一种具有多层双自旋阀结构的MR传感器。这种结构包括两层其磁性具有固定方向的外铁磁体材料层和一层其磁性响应外部施加的磁场自由转动的中间铁磁体材料层。

本发明的主要目的是提供一种双元件磁电阻(MR)传感器，它在共模激励下产生相反极性的信号，从而排除共模噪音。

按照本发明，一种双MR传感器包括第一和第二分层结构。每个分层结构由被一层非磁性材料薄膜层隔开的第一和第二铁磁体材料薄膜层构成。第一层中的磁化方向响应外加磁场自由转动。第二层中的磁化方向保持固定的位置并且在向该MR传感器施加外磁场时其方向不转动。各个分层结构进而包括在各分层结构中固定第二铁磁体材料层(“钉扎层”)的磁化方向的装置。第一分层结构中铁磁体材料钉扎层的磁化方向固定为在方向上和第二分层结构中铁磁体材料钉扎层的磁化方向逆平行。通过提供通过MR传感器的感测电流，由于各分层结构中第一铁磁体材料层(“自由层”)磁化的转动可以感测出MR传感器响应外磁场时电阻率的变化。

第一和第二分层结构各包括自旋阀结构，并且，在第一实施方式中，各自旋阀中的铁磁体材料的自由层是MR结构的外层。在备择的实施方式中，铁磁体材料的自由层是MR传感器的中央部分。两个自旋阀结构由一层相对厚的非磁性隔离层隔开，该隔离层还用作为双MR传感器的读出间隙。

图1是包含本发明的磁盘存储系统的简化方块图；

图2是按照本发明的原理的双磁电阻传感器的透视分解图；

图3a、3b和3c是从图2中所示的双磁电阻传感器的最佳实施方式的传感器空气轴承表面看过去的端面图；

图4是一个方块图，表示采用图3a、3b和3c中所示的双磁电阻传感器的差分检测电路；

图5是按照本发明的原理的另一种双磁电阻传感器的实施方式的透视分解图；

图6是从图5中所示的双磁电阻传感器的实施方式的传感器空气轴承表面看过去的端面图；

图7是一组三个相关的曲线图，表示图5和图6中所示的双磁电阻传感器中的计算出的传感器电流密度与传感器上位置之间的函数关系；

图8是图7中所示的曲线图的一部分的放大图；

图9是按照本发明的原理的双磁电阻传感器的另一种实施方式的透视分解图；

图10是从图9中所示的双磁电阻传感器的实施方式的传感器空气轴承看过去的端面图；以及

图11是一组三条相关的曲线图，表示图9和图10所示的双磁电阻传感器中计算出的传感器电流密度和传感器的位置之间的函数关系。

现参见图1，尽管本发明被描述成实施于如图1所示的磁盘存储系统中，很清楚本发明还可应用于其它的例如象磁带记录系统的磁记录系统，或者可用于其它采用传感器检测磁场的应用中。一个磁盘存储系统包括至少一个可旋转的磁盘12，磁盘12由主轴14支承并由盘驱动马达18旋转。各盘上磁记录介质的形式为盘12上同心数据磁道(未示出)构成的环状模式。