隧穿磁阻磁头中CoPt硬磁偏置层的可靠性研究

摘要

隧穿式磁阻磁头最重要的特性是隧穿电流与其中的两层铁磁体磁化方向有关，而铁磁体磁化方向会随外加磁场方向变化。隧穿式磁头电流方向垂直于隧道结，导致其呈现较高的单位面积电阻以及磁阻率。单位面积电阻的增加有助于磁记录密度的提高。
　　本课题主要研究隧穿磁阻磁头中的CoPt硬磁偏置层。该层使用CoPt永磁材料提供一定强度的稳定化磁场作用于自由层，可以减小巴克豪森噪音和提高磁头性能的输出稳定性。但随着磁头体积的逐渐变小，内部结构尺寸也逐渐减小，结构对外界条件的变化变得敏感，尤其是外界热和磁场的变化，因此硬磁层在外界变化条件中的可靠性将变得重要。
　　本文通过设计在外界变化的磁场和温度下硬磁偏置层性能可靠性的评估实验，来研究温度因素与硬磁偏置层性能可靠性的关系，外界磁场因素与硬磁偏置层性能可靠性的关系和复合场因素与硬磁偏置层性能可靠性的关系。本文首先简要介绍了硬盘磁记录方式的发展历史，并且对隧穿式磁头的原理进行了说明；然后陈述了本次实验的实验方法及实验数据；最后对实验的数据进行分析。本文的研究内容主要包括以下几个方面：
　　(1)通过设计不同温度对硬磁偏置层性能的评估试验，来研究温度与硬磁偏置层性能可靠性的关系，得出硬磁偏置层可靠工作的温度条件为：温度低于140℃，当高于140℃时，硬磁偏置层的剩磁场将会急剧下降，从而硬磁层对自由层的作用变弱。
　　(2)通过设计不同的外界磁场对硬磁偏置层性能的评估实验，来研究外界磁场与硬磁偏置层性能可靠性的关系，得出硬磁偏置层在外界磁场中可靠工作的条件为：要获得磁头较好的线性输出，期望自由层的翻转强度M0满足M0≥0.8kOe；当不能满足该条件时，硬磁偏置层要在低于其矫顽场的外场作用后稳定工作，必须满足关系式M0≥3.3×105/Hc。
　　(3)通过设计复合场对硬磁偏置层性能的评估试验，来研究复合场与硬磁偏置层性能可靠性关系，得出结论：磁场退火条件温度120℃，外磁场0.8kOe已经能对硬磁偏置层的磁矩钉扎。
　　(4)通过分析硬磁偏置层缺陷对其性能的影响，得出硬磁偏置层的缺陷导致硬磁偏置层的矫顽力增大，剩磁减小。
　　本文的研究成果具有良好的通用性，为磁记录传感器硬磁层的磁学性能稳定性分析提供了理论依据；同时，也可以作为失效分析技术参考。本文的结论对于确保硬盘中磁头工作的可靠性具有重要的理论价值和实际价值。

目录

隧穿磁阻磁头中CoPt硬磁偏置层的可靠性研究

CoPt HARD BIAS RELIABILITY INVESTIGATION IN TMR (TUNNELING- MAGNETO-RESISTANCE) HEAD

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 国内外磁记录磁头的类别及其发展

1.4 隧穿磁阻记录头的原理及应用

1.5 硬磁层在磁头结构中的作用

1.6 本课题主要研究内容

第2章 实验方法与测试原理

2.1 引言

2.2 试样选择

2.3 实验方法与内容

2.4 实验采用的设备与数据记录

2.5 本章小结

第3章 CoPt硬磁偏置层的性能可靠性研究

3.1 引言

3.2 温度因素与硬磁偏置层性能可靠性的关系

3.3 外界磁场因素与硬磁偏置层性能可靠性的关系

3.4 本章小结

第4章 CoPt硬磁偏置层的可靠性研究

4.1 引言

4.2 复合场与硬磁偏置层性能可靠性的关系

4.3 硬磁偏置层缺陷对其性能的影响

4.4 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢