SOT差分读取器及其制造方法与流程

本公开的实施方案总体涉及数据存储设备的读磁头。相关领域的描述计算机的功能和能力的核心是将数据存储和写入到数据存储设备（诸如硬盘驱动器(hdd)）。计算机所处理的数据量在迅速增加。需要磁记录介质的更高记录密度来提高计算机的功能和能力。为了实现磁记录介质的更高记录密度（诸如超过2太比特/英寸2的记录密度），使写磁道的宽度和间距变窄，因此每个写磁道中编码的对应磁记录位变窄。已经提出了利用具有由高饱和磁化材料构成的自由层的磁阻传感器来实现读磁头的高级窄间隙读取器传感器实现更高记录密度的读取的日益增加的要求的尝试。典型的读磁头包括夹在两个屏蔽件之间的读传感器。两个屏蔽件的屏蔽件-屏蔽件间距在读传感器的分辨率中起关键作用。然而，常规读传感器已经最小化到约25nm，并且不能在大小上进一步减小以减小屏蔽件-屏蔽件间距。因此，本领域需要改进的磁读磁头。

背景技术：

1、

技术实现思路

1、本公开总体涉及自旋轨道扭矩（sot）差分读取器设计。该sot差分读取器是多端子设备，该多端子设备包括第一屏蔽件、第一自旋霍尔效应层、第一自由层、间隙层、第二自旋霍尔效应层、第二自由层和第二屏蔽件。该间隙层设置在该第一自旋霍尔效应层与该第二自旋霍尔效应层之间。电引线连接位于该第一自旋霍尔效应层、该第二自旋霍尔效应层、该间隙层、该第一屏蔽件和/或该第二屏蔽件周围。这些电引线连接有利于电流从负极引线流动到正极引线和/或从该负极引线到该正极引线的电压。这些电引线连接的定位和这些sot差分层的定位提高了读取器分辨率，而不会减小屏蔽件-屏蔽件间距（即，读取间隙）。

2、在一个实施方案中，磁记录头包括第一屏蔽件、第二屏蔽件、第一偏置层、第二偏置层和自旋轨道扭矩（sot）差分读取器，该sot差分读取器设置在第一屏蔽件与第二屏蔽件之间并且在第一偏置层与第二偏置层之间。sot差分读取器包括：第一自由层；第二自由层；第一自旋霍尔效应层；第二自旋霍尔效应层，该第二自旋霍尔效应层与第一偏置层和第二偏置层接触；和一个或多个绝缘层，其中第一绝缘层设置在第一自旋霍尔效应层与第一偏置层之间，并且第二绝缘层设置在第一自旋霍尔效应层与第二偏置层之间。

3、在另一个实施方案中，磁记录头包括第一屏蔽件、第二屏蔽件、sot差分读取器，该sot差分读取器设置在第一屏蔽件与第二屏蔽件之间面向介质的表面处。sot差分读取器包括第一自由层、第二自由层、间隙层、第一自旋霍尔效应层和第二自旋霍尔效应层，其中第一自旋霍尔效应层的正端子电连接到第二自旋霍尔效应层的正端子，并且从sot差分读取器读出的信号基于跨第一自旋霍尔效应层的负端子到第二自旋霍尔效应层的负端子的电压差。

4、在另一个实施方案中，一种形成sot差分读取器的方法包括：在第一屏蔽件上方沉积第一自旋霍尔效应层，在第一自旋霍尔效应层上沉积第一自由层，在第一自由层上沉积间隙层，在间隙层上沉积第二自由层，在第二自由层上沉积第二自旋霍尔效应层，并且在第二自旋霍尔效应层上沉积第一绝缘层，以形成堆叠；移除第一自旋霍尔效应层的一部分、第一自由层的一部分、间隙层的一部分、第二自由层的一部分、第二自旋霍尔效应层的一部分和第一绝缘层的一部分以限定堆叠的磁道宽度；沉积第二绝缘层，该第二绝缘层接触堆叠的第一表面、第二表面和第三表面，其中堆叠的第四表面是面向介质的表面；移除第二绝缘层的与第二自旋霍尔效应层接触的部分；在堆叠的第一表面和第二表面上沉积第一偏置层和第二偏置层，该第一偏置层和该第二偏置层与第二自旋霍尔效应层和第一绝缘层接触；以及在堆叠上方沉积第二屏蔽件。

5、在另一个实施方案中，一种形成sot差分读取器的方法包括：在第一屏蔽件上方沉积第一自由层，在第一自由层上沉积第一自旋霍尔效应层，并且在第一自旋霍尔效应层上沉积间隙层，以形成第一堆叠；移除第一自由层的一部分、第一自旋霍尔效应层的一部分和间隙层的一部分以限定第一堆叠的第一磁道宽度；沉积第一绝缘层，该第一绝缘层接触第一堆叠的第一表面、第二表面和第三表面，其中第一堆叠的第四表面设置在面向介质的表面处；移除第一绝缘层的与第一自旋霍尔效应层和间隙层接触的部分；沉积第一偏置层，该第一偏置层与第一自旋霍尔效应层、间隙层和第一绝缘层接触；在间隙层上沉积第二自旋霍尔效应层，并且在第二自旋霍尔效应层上沉积第二自由层，以在第一堆叠上形成第二堆叠；移除第二自旋霍尔效应层的一部分和第二自由层的一部分以限定第二堆叠的第二磁道宽度；沉积第二绝缘层，该第二绝缘层接触第二堆叠的第一表面、第二表面和第三表面，其中第二堆叠的第四表面设置在面向介质的表面处；以及在第二堆叠上方沉积第二屏蔽件。

1.一种传感元件，所述传感元件包括：

2.根据权利要求1所述的传感元件，其中，所述第一自由层和所述第二自由层具有与磁介质的磁场方向平行的磁场方向。

3.根据权利要求1所述的传感元件，其中所述第一自由层和所述第二自由层包括相同的材料。

4.根据权利要求3所述的传感元件，其中所述相同材料包括多层堆叠。

5.根据权利要求4所述的传感元件，其中所述多层堆叠包括cofe/cofeb/ta/nife。

6.根据权利要求1所述的传感元件，其中所述第一自由层和所述第二自由层具有相同的厚度。

7.根据权利要求6所述的传感元件，其中所述相同厚度大于所述第一自旋霍尔效应层的厚度。

8.根据权利要求1所述的传感元件，其中，所述间隙层包括非磁性导电材料。

9.根据权利要求8所述的传感元件，其中，所述非磁性导电材料包括cr。

10.一种磁记录设备，所述磁记录设备包括根据权利要求1所述的传感元件。

11.一种传感元件，所述传感元件包括：

12.根据权利要求11所述的传感元件，其中所述第一自旋霍尔效应层具有比所述第二自旋霍尔效应层、所述第一自由层和所述第二自由层更大的宽度。

13.根据权利要求11所述的传感元件，其中，所述第一自由层和所述第二自由层各自单独地具有比所述第一自旋霍尔效应层和所述第二自旋霍尔效应层更大的厚度。

14.根据权利要求11所述的传感元件，其中所述第一自旋霍尔效应层和所述第二自旋霍尔效应层各自单独地具有比所述间隙层更大的厚度。

15.一种磁记录设备，所述磁记录设备包括根据权利要求11所述的传感元件。

16.一种传感元件，所述传感元件包括：

17.根据权利要求16所述的传感元件，其中，所述第二自旋霍尔效应层设置成与所述软偏置侧屏蔽件接触。

18.根据权利要求16所述的传感元件，还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述软偏置侧屏蔽件与所述第一自由层、所述间隙层、所述第二自由层和所述第一自旋霍尔效应层之间。

19.根据权利要求18所述的传感元件，还包括设置在所述软偏置侧屏蔽件上的抗铁磁性封盖层。

20.一种磁记录设备，所述磁记录设备包括根据权利要求16所述的传感元件。