Page 135 - Spin Transport and Spintronics
P. 135
5.3 หัวอ่านข้อมูล 137
อิสระตอนเริ่มต้นก่อนมีการอ่านข้อมูล ฟลักซ์แม่เหล็กของชั้นป้องกันด้านข้างจะทำให้เกิดการก่อตัว
ของโดเมนแม่เหล็กที่บริเวณขอบของชั้นอิสระ ทำให้การจัดเรียงตัวของแมกนีไทเซชันในชั้นอิสระไม่เป็น
โดเมนเดี่ยว และถูกเหนี่ยวนำจากบิตข้อมูลภายในแผ่นบันทึกข้อมูลได้ยากขึ้น ส่งผลต่อประสิทธิภาพ
และความสามารถของหัวอ่านข้อมูลในการตรวจวัดสัญญาณจากแผ่นบันทึกข้อมูล นอกจากนี้ยังพบ
ว่าการก่อตัวของโดเมนแม่เหล็กภายในชั้นอิสระจะทำให้แมกนีไทเซชันในชั้นอิสระมีทิศทางเบี่ยงเบน
ออกจากแนวตั้งฉากกับทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในชั้นพิน และเกิดความไม่สมมาตรของสัญญาณ
อ่านกลับหรือเส้นโค้งถ่ายโอนดังแสดงในรูปที่ 5.10 (b) ซึ่งนำไปสู่ปัญหาต่างๆ ในกระบวนการอ่าน
ข้อมูล เช่น สัญญาณอ่านกลับมีการตอบสนองแบบไม่เป็นเชิงเส้น และขนาดของสัญญาณอ่านกลับมี
ค่าลดลง เป็นต้น เส้นโค้งถ่ายโอนเป็นการตอบสนองของสัญญาณอ่านกลับจากสนามที่เหนี่ยวนำแมก
นีไทเซชันของชั้นอิสระที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนทิศทางและทำมุมค่าต่างๆ กับแมกนีไทเซชันของชั้น
พิน โดยพบว่าการตอบสนองแบบเชิงเส้นจะไม่เกิดเป็นวงลูปปิด และการตอบสนองแบบไม่เป็นเชิงเส้น
บ่งชี้ให้เห็นถึงการกลับทิศทางของแมกนีไทเซชันในชั้นอิสระเมื่อมีการเหนี่ยวนำจากบิตข้อมูล ซึ่งทำให้
กระบวนการอ่านข้อมูลเกิดความผิดพลาด อย่างไรก็ตามหัวอ่านข้อมูลที่ดีควรมีเส้นโค้งถ่ายโอนที่มีการ
ตอบสนองแบบเชิงเส้นและมีความสมมาตรดังแสดงในรูปที่ 5.10 (c) ซึ่งความสมมาตรของเส้นโค้งถ่าย
โอนแสดงถึงความสามารถในการยึดแมกนีไทเซชันในชั้นอิสระให้มีทิศทางตั้งฉากกับชั้นพิน (θ = 90 )
◦
ในขณะที่ยังไม่มีการเหนี่ยวนำจากบิตข้อมูล (H = 0)
จากปัญหาซึ่งเกิดจากการลดขนาดของชั้นป้องกันด้านข้างดังที่ได้กล่าวมาข้างต้น นำไปสู่การ
พัฒนาและออกแบบชั้นป้องกันด้านข้างรูปแบบใหม่ที่เลือกใช้วัสดุแม่เหล็กแบบไม่ถาวรและมีค่าแมกนี
โทสตริคชันที่ต่ำ เช่น NiFe ซึ่งเป็นวัสดุแม่เหล็กแบบอ่อนที่มีการเหนี่ยวนำได้ง่าย มีค่าแมกนีโทสตริคชัน
ที่ต่ำ และมีค่าความซึมซาบแม่เหล็กที่สูง จากการศึกษาพบว่าโครงสร้างหัวอ่านข้อมูลที่มีชั้นป้องกัน
ด้านข้างทำจากวัสดุแม่เหล็กแบบอ่อนจะเกิดปริมาณสนามแม่เหล็กที่เหมาะสมต่อการยึดทิศทางของ
แมกนีไทเซชันภายในชั้นอิสระ ให้อยู่ในแนวตั้งฉากกับทิศทางของชั้นพินและไม่ทำให้เกิดการก่อตัวของ
โดเมนแม่เหล็กที่บริเวณขอบของชั้นอิสระ ทำให้เกิดการตอบสนองของเส้นโค้งุถ่ายโอนแบบสมมาตร
และสามารถวัดค่าขนาดของสัญญาณอ่านกลับได้สูงขึ้น แม้ว่าอุปกรณ์จะถูกจำกัดให้มีขนาดที่เล็กลง
2. ชั้นป้องกันด้านบนและด้านล่าง (top and bottom shields) เป็นชั้นวัสดุที่ทำหน้าที่
ป้องกันฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากบิตข้อมูลข้างเคียงเข้ามารบกวนแมกนีไทเซชันในชั้นอิสระ ซึ่งจะส่ง
ผลต่อประสิทธิภาพของการอ่านข้อมูล ดังแสดงในรูปที่ 5.9 เซนเซอร์หัวอ่านข้อมูลจะวางอยู่ระหว่าง
ชั้นป้องกันด้านบนและด้านล่างซึ่งเรียกระยะห่างนี้ว่า ช่องว่างการอ่านข้อมูล (read gap) โดยใน
กระบวนการอ่านข้อมูลชั้นป้องกันด้านบนและด้านล่างจะป้องกันฟลักซ์แม่เหล็กจากบิตข้อมูลที่อยู่
นอกขอบเขตของช่องว่างการอ่านข้อมูล ซึ่งจะทำให้เซนเซอร์หัวอ่านถูกเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กที่
เกิดขึ้นจากบิตข้อมูลภายในช่องว่างการอ่านข้อมูลเท่านั้น ซึ่งโดยทั่วไปช่องว่างการอ่านข้อมูลจะมีค่าไม่
