[发明专利]具有一对由屏蔽层控制其磁化的磁性层的薄膜磁头

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜磁头。具体地，本发明涉及配置有一对磁性层的薄膜磁头的器件结构，所述一对磁性层响应外部磁场而改变磁化方向。 

背景技术

随着硬盘驱动器(HDD)的高密度记录的开发，需要高灵敏性和高输出的磁头。作为满足上述要求的磁头，发明了一种自旋阀磁头(spin valvehead)。自旋阀磁头在非磁性中间层的两侧配置有一对铁磁性层。设置反铁磁性层与一个铁磁性层接触，并且通过与反铁磁性层的交换耦合将铁磁性层中的磁化方向固定在一个方向上。另外一个铁磁性层中的磁化方向响应外部磁场而自由地旋转。这种铁磁性层被称为自由层。在自旋阀磁头中，这两个铁磁性层内自旋相对角的变化引起磁阻的变化。将一对上述铁磁性层安置在一对屏蔽层之间，从而屏蔽从记录介质的同一磁轨上的相邻比特(bit)施加的外部磁场。 

反铁磁性层和铁磁性层之间的交换耦合是自旋阀磁头中的一个重要特征。然而，随着高密度记录的进一步发展，如果读取间隔(read gap)(即，当磁头读取信号的时候，介质信号在介质中的传播方向上的宽度，其与安置在屏蔽体之间的膜的厚度相关)接近约20nm，则不能将反铁磁性层容纳在读取间隔内。因此，我们需要这样的技术，其通过以某些方式控制铁磁性层中的磁化方向，使两个铁磁性层中磁化方向之间的相对角响应外部磁场变化。美国专利7,035,062公开了包含两个自由层和非磁性中间层的薄膜磁头，所述两个自由层响应外部磁场改变磁化方向，所述非磁性中间层安置在上述两个自由层之间。两个自由层经由非磁性中间层通过RKKY(Rudermann，Kittel，Kasuya，Yoshida)相互作用交换耦合，并且在没有施加磁场的时候(即，如在本文中所使用的，无磁场状态)，在彼此反平行的方向上被磁化。在从记录介质的相对面(或气垫表面，下面表示为 ABS)看的两个自由层和非磁性中间层的背面设置偏磁性层，并且在垂直于ABS的方向上施加偏磁场。 

从偏磁性层施加的磁场导致在两个自由层中的磁化方向具有特定的相对角。如果在垂直于ABS的方向上从记录介质施加外部磁场，则此时两个自由层中的磁化方向之间的相对角将改变，这导致感应电流(sensecurrent)的电阻的变化。从而可以检测外部磁场。因此，在膜构造中使用两个自由层消除了反铁磁性层，从而简化了膜构造并且容易地减小了读取间隔。如在此使用的，术语“平行”表示磁化方向在相同的方向上彼此平行的状态，而术语“反平行”表示磁化方向在相反的方向上彼此平行的状态。 

然而，在使用通过RKKY相互作用将两个自由层磁性连接的方法的薄膜磁头中，可以用作非磁性中间层的材料类型是有限的。也不能预期磁阻变化率的任何改善。因此，需要另一种技术，用于使两个自由层在彼此反平行的方向上磁化。 

发明内容

本发明涉及薄膜磁头，所述薄膜磁头包含：MR(磁阻)层压体和为MR层压体设置的偏磁场施加层，所述MR层压体由依次相互接触的其磁化方向响应外部磁场而变化的第一MR磁性层(自由层)、非磁性中间层和其磁化方向响应外部磁场而变化的第二MR磁性层(自由层)组成，所述偏磁场施加层被设置在ABS的相对侧上，以施加垂直于ABS的偏磁场。本发明的目的是提供这样的薄膜磁头，该薄膜磁头不仅允许在不依赖于MR磁性层之间的磁性相互作用的情况下，通过将无磁场状态下的两个MR磁性层中的磁化方向控制成彼此反平行方向，从而产生高的磁阻变化率，还允许容易地减小读取间隔。 

根据本发明的一个实施方案的薄膜磁头包含MR层压体，所述MR层压体由其磁化方向响应外部磁场而变化的第一MR磁性层、非磁性中间层和其磁化方向响应外部磁场而变化的第二MR磁性层组成，其中第一MR磁性层、非磁性中间层和第二MR磁性层依次互相接触，设置分别面向第一MR磁性层和第二MR磁性层的第一和第二屏蔽层，并且它们被设置为在垂直于MR层压体的膜表面的方向上将MR层压体夹在中间，并且它们 还起到电极的作用，用于使感应电流在垂直于MR层压体的膜表面的方向上流动，在MR层压体的气垫表面(ABS)的相对侧上设置偏磁场施加层，以施加垂直于ABS的偏磁场。