Page 136 - Spin Transport and Spintronics
P. 136
5.3 หัวอ่านข้อมูล 138
เกินขนาดสองบิตข้อมูล ชั้นป้องกันด้านบนและด้านล่างควรทำจากวัสดุแม่เหล็กที่มีค่าความซึมซาบแม่
เหล็กที่สูงได้แก่ NiFe และ CoFe เป็นต้น นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นชั้นพินเพื่อกำหนดทิศทางแมกนีไท
เซชันในชั้นป้องกันด้านข้างผ่านปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนระหว่างชั้นป้องกันด้านบนกับด้านข้าง อย่างไร
ก็ตามพบว่าชั้นป้องกันด้านบนและด้านข้างเป็นวัสดุแม่เหล็กแบบอ่อนซึ่งถูกเหนี่ยวนำทิศทางแมกนีไท
เซชันได้ง่ายจากผลของสนามจากแผ่นบันทึกข้อมูลและความร้อน จึงมีความจำเป็นที่ต้องมีชั้นวัสดุแม่
เหล็กแอนติเฟอร์โรเพื่อการกำหนดทิศทางของแมกนีไทเซชันในชั้นนี้และปรับปรุงเสถียรภาพทางความ
ร้อน โดยอาศัยปรากฎการณ์ไบอัสแลกเปลี่ยนเช่นเดียวกับชั้นพินในเซนเซอร์หัวอ่านข้อมูล
3. ชั้นฉนวน (insulator) เป็นชั้นที่อยู่ระหว่างชั้นป้องกันด้านข้างและเซนเซอร์หัวอ่านข้อมูล
ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสที่ใช้การในตรวจจับสัญญาณของบิตข้อมูลให้ไหลผ่านโครงสร้าง
ของเซนเซอร์ โดยไม่ให้เกิดการไหลของกระแสออกมาด้านข้างของเซนเซอร์หัวอ่านข้อมูล
ตัวอย่างที่ 5.4 ชั้นป้องกันด้านข้างควรทำจากวัสดุที่มีค่าแมกนีโทสตริคชันที่ต่ำเพราะเหตุใด
วิธีทำ แมกนีโทสตริคชันเป็นคุณสมบัติการเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือขนาดของวัสดุเมื่อเกิดการ
เหนี่ยวนำด้วยสนามแม่เหล็ก ดังนั้นชั้นป้องกันด้านข้างควรทำจากวัสดุที่มีค่าแมกนีโทสตริ
คชันที่ต่ำเนื่องจากหัวอ่านข้อมูลที่ดีควรมีการเปลี่ยนแปลงขนาดหรือรูปร่างน้อยที่สุดเมื่อมี
การเหนี่ยวนำด้วยสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะส่งผลต่อสถียรภาพของแมกนีไทเซชันในชั้นอิสระและ
ความถูกต้องของการอ่านข้อมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่หัวอ่านข้อมูลมีขนาดเล็กมาก
5.3.2 หลักการทำงานของหัวอ่านข้อมูล
หัวอ่านข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟในปัจจุบันเป็นหัวอ่านข้อมูลแบบ CPP-TMR ซึ่งถูกพัฒนามา
จากหัวอ่านข้อมูลแบบ CPP-GMR เพื่อรองรับความต้องการของการเพิ่มค่าความจุในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ
และแก้ปัญหาข้อจำกัดของหัวอ่านแบบเดิมที่มีค่าอัตราส่วน MR ที่น้อยเกินไปทำให้หัวอ่านข้อมูลไม่มี
ประสิทธิภาพในการจำแนกสัญญาณของบิตข้อมูล เซนเซอร์หัวอ่านข้อมูลแบบ CPP-TMR ในยุคแรก
เป็นโครงสร้างวัสดุหลายชั้นประกอบด้วย AF/PL/SL/FL ดังแสดงในรูปที่ 5.13 (บน) โดยชนิดของวัสดุ
ที่นำมาใช้เป็นชั้นสเปสเซอร์จะเป็นตัวกำหนดลักษณะปรากฎการณ์เชิงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในโครงสร้าง
วัสดุ ชั้นสเปสเซอร์ของหัวอ่านข้อมูลแบบ TMR จะทำจากวัสดุที่เป็นฉนวน (insulator หรือ IS) เมื่อ
กระแสไหลผ่านโครงสร้างวัสดุจะเกิดปรากฎการณ์การทะลุผ่านส่งผลให้หัวอ่านดังกล่าวมีค่าอัตราส่วน
MR ที่สูงกว่าการใช้วัสดุนอนแมกเนตเป็นชั้นสเปสเซอร์ซึ่งจะเกิดปรากฎการณ์แมเ่หล็กขนาดใหญ่ ต่อ
