[发明专利]磁阻装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁阻装置，特别是用于但不专用于磁场传感器或者硬盘 驱动器中的读出磁头(read head)。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)广泛用于高密度信息存储。硬盘驱动器通常可以在 与这类存储器传统地相连的计算机系统(如服务器和台式机)中被找到。然 而，具有较小外形因素的硬盘驱动器如1英寸的驱动器也可以在便携式电子 装置(如音乐播放器和数码相机)中被发现。

在硬盘驱动器中更高的存储容量可以通过提高储存密度来实现。目前， 存储密度大约每年翻一番，并且使用常规技术如通过在磁记录介质上纵向排 列的存储单元中记录数据和用所谓的“自旋值(spin value)”的读出磁头来读 取数据，当前可以获得的最高存储密度为100Gb/in²。

然而，由于在硬盘驱动器中的存储密度持续增加，所以记录介质和读出 磁头遇到超顺磁性效应的问题。

当铁磁材料晶粒的尺寸充分地减小至改变晶粒的磁化方向所需要的能量 比得上热能时，就会发生超顺磁性效应。因此，晶粒的磁化强度容易波动， 所以导致数据被破坏。

对于记录媒介，已经证明了解决该问题的一种方法，该方法包括设置存 储单元垂直于(而不是纵向的)记录介质的表面，这样允许每个存储单元足 够大以避免超顺磁效应。

为了解决在读出磁头上的这种问题，已经建议避免使用任何铁磁材料， 并且利用所谓的异常磁阻(extraordinary magnetoresistance，EMR)效应。

显示出异常磁阻效应的一种装置在S.A.Solin，T.Thio，D.R.Hines and J. J.Heremans的文章中得到描述：“在非均相的窄带半导体中增加的室温几何 磁阻(Enhanced Room-Temperature Geometric Magnetoresistance in Inhomogeneous Narrow-Gap Semiconductors)”，科学(Science)，2000年，第 289卷，第1530页。该装置设置为范德堡(van der Pauw)结构，包括集中地 植入到非磁性锑化铟(InSb)盘中的高导电性的金非均相。在零应用磁场(H＝0) 条件下，电流流经金非均相。然而，在非零应用磁场(H≠0)条件下，电流 偏离垂直于磁力线分布的方向，而在金非均相周围，并通过环面。这导致电 导率的降低。

然而，该装置有几个缺点，所以不适合于用作磁头。例如，该装置具有 不适合于成比例地缩小至更小尺寸的结构，而且该装置消耗严重并显示出很 强的晶界和界面散射。而且，锑化铟是很昂贵的材料，它的机械性能差，这 使它难以被处理和提供可靠、持续时间长的传感器。

目前，具有低载流子密度的高迁移性窄带半导体如锑化铟(μ_n＝7×10⁴cm²V^-1s^-1，在300°K下)、砷化铟(μn＝3×10⁴cm²V^-1s^-1，在300°K下)以及砷 化镓(μ_n＝8.5×10³cm²V^-1s^-1，在300°K下)似乎是EMR基读出磁头的最佳候 选。然而，这些材料往往也是很昂贵的材料，并且机械性能差。

发明内容

本发明寻求提供一种改进的磁阻装置。

根据本发明的第一个方面，提供一种包括含有非铁磁性半导体材料的沟 道(channel)的磁阻装置；沟道从第一端延伸到第二端；导体含有比半导体 材料具有更高电导率的非铁磁性材料，并且连接至少沟道和多个引线两个部 分，该引线连接沟道并且沿着沟道间隔开来。

该装置外形更适合于成比例地缩小至更小尺寸如缩小沟道宽度为少于 100nm，而仍然能使沟道与引线连接。