[发明专利]利用自旋转矩二极管效应的磁场检测系统

权利要求书

1.一种磁场检测系统，包括：

磁场传感器，包括：

衬底；

被钉扎铁磁层，具有面内磁化方向；

自由铁磁层，具有在存在待检测外磁场时自由转动的面内磁化方 向，其中所述铁磁层具有响应于交流电流的磁化振荡共振频率；以及

非磁间隔层，在所述被钉扎铁磁层和自由铁磁层之间；

电流源，耦接到所述磁场传感器，用于基本以所述共振频率引导交流电 流垂直通过所述磁场传感器的层，所述交流电流导致跨所述磁场传感器的直 流电压；

施加到所述自由铁磁层的外偏置磁场的源；以及

电压检测器，耦接到所述磁场传感器，用于检测施加所述交流电流期间 存在外磁场时跨所述磁场传感器的直流电压。

2.如权利要求1所述的磁场检测系统，其中所述自由铁磁层具有特征临 界电流值，在该特征临界电流值之上所述自由铁磁层的磁化方向的振荡被引 发，且其中所述电流源引导比所述特征临界电流值更大的电流到所述磁场传 感器。

3.如权利要求1所述的磁场检测系统，其中所述非磁间隔层由电绝缘材 料形成。

4.如权利要求3所述的磁场检测系统，其中在没有交流电流施加到所述 磁场传感器的层且在没有外磁场时，所述自由铁磁层和所述被钉扎铁磁层的 所述面内磁化方向基本彼此正交。

5.如权利要求1所述的磁场检测系统，其中所述非磁间隔层由导电材料 形成。

6.如权利要求5所述的磁场检测系统，其中在没有交流电流施加到所述 磁场传感器的层且在没有外磁场时，所述自由铁磁层和所述被钉扎铁磁层的 所述面内磁化方向相对于彼此更趋向于反平行而不是平行。

7.如权利要求1所述的磁场检测系统，其中所述自由铁磁层具有成分 (Co_xFe_100-x)_(100-y)M_y，其中M是选自由Al、Ge和Si构成的组的元素，x在40 和60之间，且y在20和40之间。

8.如权利要求1所述的磁场检测系统，其中所述自由铁磁层包括铁磁赫 斯勒合金，所述铁磁赫斯勒合金选自由Co₂MnX、NiMnSb、PtMnSb、Co₂FeSi 和Co₂Fe_xCr_(1-x)Al构成的组，其中X选自由Al、Sb、Si、Sn、Ga和Ge构成 的组，x在0和1之间。

9.如权利要求1所述的磁场检测系统，其中所述自由铁磁层的磁化基本 垂直于气垫面。

10.如权利要求1所述的磁场检测系统，还包括：

反平行被钉扎结构，包括具有面内磁化方向的第一反平行被钉扎铁磁 层、具有与该第一反平行被钉扎铁磁层的磁化方向基本反平行的面内磁化方 向的第二反平行被钉扎铁磁层、以及在该第一反平行被钉扎铁磁层和该第二 反平行被钉扎铁磁层之间且与该第一反平行被钉扎铁磁层和该第二反平行 被钉扎铁磁层接触的反平行耦合层，其中所述第二反平行被钉扎铁磁层包括 所述被钉扎铁磁层。

11.如权利要求1所述的磁场检测系统，还包括具有记录磁化区域的磁 记录介质，所述记录磁化区域向所述磁场传感器提供外磁场。