[发明专利]测量隧道磁电阻传感器中纵向偏磁场的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试磁头性能的方法，尤其涉及一种测量磁头的隧道磁电阻传感器中的纵向偏磁场的方法。

背景技术

包含多个旋转磁盘的硬盘驱动器被普遍用来将数据存储在其磁盘表面的磁性媒介上，而包含读传感器的可移动磁头用作从磁盘表面的磁轨上读取数据。

当前，磁阻(magnetoresistive，MR)读传感器，一般称为MR传感器，因其相较薄膜诱导型磁头具有能够以更大磁轨和线性密度从磁盘表面上读取数据的能力，而成为主流的读传感器。目前，不同类型的MR传感器已接二连三被磁盘驱动器开发商有效投入使用。其中一种传统的MR传感器为各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistive，AMR)，其会使磁化方向与流经MR元件的感应偏流方向之间的夹角发生改变，继而使MR元件的电阻和感应偏流或偏压发生相应的变化。另一种典型类型为巨磁电阻(giant magnetoresistive，GMR)传感器，其表现为GMR效应。GMR效应是一种磁阻比率(magnetoresistive ratio，MRR)在外部磁场下发生变化的现象。GMR传感器由两铁磁层和层压于该两铁磁层之间的非铁磁层组成。该非铁磁层的电阻会随两铁磁层的磁矩、载流电子及自旋相关散射而变化。再一种MR传感器类型为隧道磁电阻(tunnel magnetoresistive，TMR)传感器，其包括产生隧道磁阻效应的磁隧道结(magnetic tunnel junction，MTJ)。由于其磁阻比率的变化比GMR显著得多，故此TMR传感器能够取代AMR和GMR而成为当前的主流技术。

如图1所示，所述TMR传感器包括两衬底120，两硬磁铁130及夹设于所述衬底120和所述硬磁铁130之间的磁隧道结110。参照图2，该磁隧道结110包括第一铁磁层111、第二铁磁层112及反铁磁层113，该反铁磁层113与第二铁磁层112在物理上相接触以在其交界面上形成交换耦合而提供交换偏磁场。所述第二铁磁层112中的磁化方向受所述交换耦合的约束和控制，因此，所述第二铁磁层112也称为“扎层”。通常，所述第一铁磁层111的磁化方向受控于所述硬磁铁130所产生的纵向偏磁场。而当施加到TMR传感器的外部磁场强度足以抵消该纵向偏磁场，则第一铁磁层111的磁化方向可响应外部施加的磁场而自由旋转，因此，该第一铁磁层111也被称为“自由层”。自由层111的磁化方向可在平行和反平行于扎层112的磁化方向之间变化，而因此隧道磁电阻效应的特性可以被获取。

在TMR传感器中，为了压制由磁畴界壁的波动或转移产生的非连续磁化而引起的巴克豪森噪声，用于控制磁畴的偏磁场(纵向偏磁场)朝着纵向方向(磁迹宽度的方向)被施加。如果该施加到自由层的纵向偏磁场太小，巴克豪森噪声将会容易产生。而如果该纵向偏磁场太大，则自由层的磁化方向的变化将变得很困难，导致TMR传感器的敏感度降低。因此，需要在TMR传感器中施加一个合适的纵向偏磁场。为了实现该目的，得出TMR传感器中的纵向偏磁场的强度是很重要的。

目前，有一种普遍使用的测量TMR传感器中纵向偏磁场的方法。该方法包括施加偏电流或外部加热源到TMR传感器以解除扎层和AFM层之间的交换耦合的步骤。而由于TMR传感器中的交换耦合较强，施加的偏电流或加热源需要较大强度。然而，众所周知，较高的偏电流或加热源将会带来较高的温度上升，而在高温度下，纵向偏磁场的强度将会变得较低而导致纵向偏磁场不能被准确测量出来。此外，高温还会带来高温度噪声，从而损害TMR传感器的性能。

因此，急需提供一种改良的方法以准确测量磁头的TMR传感器中的纵向偏磁场。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量隧道磁电阻传感器中的纵向偏磁场的方法，以确定何种隧道磁电阻传感器的设计由于具有合适的偏磁场而可提供更为稳定及可靠的性能。