[发明专利]磁电阻效应装置、磁头、磁记录设备和存储装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种热稳性磁电阻效应装置，以及磁头、磁记录设备和使用该热稳性磁电阻效应装置的存储装置。

(二)背景技术

近年来，在包括铁磁层(自由层)/非磁性层/铁磁层(被钉扎层)的分层结构的磁电阻效应装置中，对在该非磁性层中使用诸如Cu之类金属膜的GRM(巨磁电阻)装置的研究和对在该非磁性层中使用诸如Al₂O₃之类绝缘层的所谓TMR装置的沟道型磁电阻效应装置的研究已成为热门(Journal of Magnetism and Magnetic Materials，139(1995)，L231)。已研究了将该GMR装置和该TMR装置应用于磁头和存储装置上(2000 IEEE ISSCC TA7.2，TA7.3)。已有一种该GMR装置在磁头上的应用。TMR装置在室温下呈现约40％的磁电阻变化率，并被期望实现更高输出。

然而，这种磁电阻效应装置是厚度为几纳米的分层膜。在250℃-300℃或更高温度下，在该磁电阻效应装置中会引起界面扩散，并且该磁电阻效应装置的特性恶化。特别是，在一包括反铁磁性层和铁磁层的磁电阻效应装置中，其中，反铁磁性层中的被钉扎层包含Mn，例如FeMn、IrMn等，铁磁层是通过反铁磁性层交换耦合的，在250℃或更高的温度下，Mn被扩散，其结果是，磁电阻效应装置的特性恶化。

为了消除这种问题，尝试形成一被钉扎层以具有铁磁层/用于交换耦合的非磁性层/铁磁层的结构，其中，两个铁磁层通过包含Ru、Ir、Rh等用于交换耦合的非磁性层进行反铁磁性交换耦合。在这种结构中，由Ru、Ir、Rh等来防止Mn的扩散。

然而，在这种情况下，交换耦合的非磁性层的厚度约为0.6-0.8nm，这样，在300℃或更高温度下，在该交换耦合非磁性层的界面中产生扩散，因而这种磁电阻效应装置的特性恶化。即不能消除上述问题。

(三)发明内容

根据本发明的一个方面，一种磁电阻效应装置，包括：一自由层，其磁化方向可容易地被一外部磁场旋转；一非磁性层；和一被钉扎层，其磁化方向不能容易地被一外部磁场旋转，该被钉扎层位于与形成自由层的表面相对的非磁性层的表面上，其中该被钉扎层包括：用于交换耦合的第一非磁性膜；和通过第一非磁性膜彼此反铁磁性交换耦合的第一和第二磁性膜，第一非磁性膜包含Ru、Ir、Rh和Re的氧化物之一。

在本发明的一个实施例中，该磁电阻效应装置为沟道型磁电阻效应装置。

在本发明的另一实施例中，该磁电阻效应装置进一步包括一与被钉扎层磁性交换耦合的反铁磁性膜。

在本发明的再一实施例中，自由层包括用于交换耦合的第二非磁性层，和通过第二非磁性膜彼此反铁磁性交换耦合的第三和第四磁性膜；用于交换耦合的第二非磁性膜包含Ru、Ir、Rh和Re的氧化物之一；以及第三磁性膜的磁化密度为M1，厚度为t1，而第四磁性膜的磁化密度为M2，厚度为t2，积(M1×t1)基本上不同于积(M2×t2)。

在本发明的又一实施例中，第一至第四磁性膜中的至少一个主要包含钴(Co)并包含硼(B)。

在本发明的又一实施例中，第一和第二磁性膜中的至少一个主要包含钴(Co)并包含硼(B)。

在本发明的又一实施例中，磁电阻效应装置进一步包括：一与被钉扎层磁性交换耦合的反铁磁性层；和主要包含NiFeCr的底层，该底层位于与形成被钉扎层的表面相对的反铁磁性层的表面上。

根据本发明的另一方面，一种磁电阻效应装置，包括：一自由层，其磁化方向可容易地被一外部磁场旋转；一非磁性层；和一被钉扎层，其磁化方向不能容易地被一外部磁场旋转，该被钉扎层位于与形成自由层的表面相对的非磁性层的表面上，其中被钉扎层包括：一用于交换耦合的第一非磁性膜；和通过第一非磁性膜彼此反铁磁性交换耦合的第一和第二磁性膜，第一非磁性膜包含Ru、Ir、Rh和Re的氧化物之一，第一磁性膜的磁化密度为M1，厚度为t1，第二磁性膜的磁化密度为M2，厚度为t2，积(M1×t1)基本上不同于积(M2×t2)。

在本发明的一个实施例中，该磁电阻效应装置为沟道型磁电阻效应装置。

在本发明的另一实施例中，该磁电阻效应装置进一步包括：一与被钉扎层磁性交换耦合的反铁磁性层；和主要包含NiFeCr的底层，该底层位于与形成被钉扎层的表面相对的反铁磁性层的表面上。

根据本发明的再一方面，一种磁头，用于检测来自记录介质的信号磁场，包括：分别包括一种磁性物质的两个屏蔽(shield)部；和位于该两个屏蔽部之间的间隙中的本发明的磁电阻效应装置。