Page 138 - Spin Transport and Spintronics

5.3 หัวอ่านข้อมูล 140

5.3.2.1 ปรากฏการณ์ไบอัสแลกเปลี่ยนภายในหัวอ่านข้อมูล

แมกนีไทเซชันของชั้นพินภายในโครงสร้างหัวอ่านข้อมูล AF/PL/SL/FL มีบทบาทสำคัญต่อการ

ทำงานของหัวอ่านข้อมูลเป็นอย่างมาก เนื่องจากถูกนำมาใช้เป็นทิศทางอ้างอิงของชั้นอิสระเพื่อตรวจ

จับทิศทางของบิตข้อมูล หัวอ่านข้อมูลที่ดีจำเป็นต้องมีชั้นพินที่แมกนีไทเซชันสามารถรักษาทิศทางได้

และมีเสถียรภาพทางความร้อน กล่าวคือไม่มีการเปลี่ยนแปลงทิศทางเนื่องจากผลของความร้อนหรือ
สปินทอร์คที่เกิดจากการป้อนกระแสไฟฟ้าภายนอก

รูปที่ 5.11 วงปิดฮิสเตอรีซีสของวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรและการเลื่อนออกจากแกนสมมาตรของวงปิดฮิส

เตอรีซีสในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กสองชั้น AF/PL

การกำหนดทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในชั้นพินจะอาศัยการเกิดปรากฏการณ์ไบอัสแลก
เปลี่ยนที่เกิดขึ้นจากปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนระหว่างสปินในบริเวณรอยต่อของชั้นแม่เหล็กแอนติเฟอร์โร

และชั้นแม่เหล็กเฟอร์โร AF/PL ดังแสดงในรูปที่ 5.11 สนามไบอัสแลกเปลี่ยนซึ่งเกิดจากปรากฏการณ์

ด้งกล่าวจะทำให้วงปิดฮิสเตอรีซีสเกิดการเลื่อนออกจากแกนสมมาตรและส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของค่า
สนามเคอเออร์ซิวิตี (coercivity field หรือ Hc) ซึ่งเป็นค่าสนามที่ใช้ในการกลับทิศทางของแมกนี

ไทเซชันภายในชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรหรือชั้นพิน การเพิ่มขึ้นของค่าสนาม Hc เกิดขึ้นเนื่องจากวัสดุ

แม่เหล็กแอนติเฟอร์โรซึ่งมีค่าแอนไอโซโทรปีที่สูงจะเหนี่ยวนำทิศทางของแมกนีไทเซชันในชั้นวัสดุแม่

เหล็กเฟอร์โร ทำให้การเปลี่ยนแปลงทิศทางของแมกนีไทเซชันในชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรจะต้องเหนี่ยว
นำด้วยสนามภายนอกที่สูงขึ้นเพื่อเอาชนะค่าสนามเคอเออร์ซิวิตี ดังนั้นในการออกแบบหัวอ่านข้อมูล

จำเป็นต้องเลือกใช้วัสดุแม่เหล็กแอนติเฟอร์โรที่ทำให้เกิดค่าสนามไบอัสแลกเปลี่ยนที่สูง เพื่อทำให้เกิด

เสถียรภาพของแมกนีไทเซชันในชั้นพินซึ่งมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพการทำงานของหัวอ่านข้อมูล

โดยกระบวนการเกิดปรากฏการณ์ไบอัสแลกเปลี่ยนสามารถพิจารณาได้เป็น 4 ขั้นตอนหลัก ดังแสดงใน