Page 140 - Spin Transport and Spintronics
P. 140
5.3 หัวอ่านข้อมูล 142
ตำแหน่งที่ 3 ⃝ ค่าสนามไบอัสแลกเปลี่ยนสามารถพิจารณาได้จากวงปิดฮิสเตอรีซีส โดยจะมี
ค่าเท่ากับระยะเลื่อนของวงปิดฮิสเตอรีซีสซึ่งเคลื่อนที่ออกจากแกนสมมาตร ขั้นตอนนี้จะทำการป้อน
สนามแม่เหล็กภายนอกในทิศตรงกันข้ามกับทิศแกนง่าย (-H) โดยปกติแมกนีไทเซชันในชั้นวัสดุแม่เหล็ก
เฟอร์โรมีแนวโน้มเปลี่ยนแปลงทิศทางไปตามทิศของสนามแม่เหล็กภายนอก แต่สนามไบอัสแลกเปลี่ยน
ที่บริเวณรอยต่อระหว่างชั้นวัสดุ AF/FM ทำให้วงปิดฮิสเตอรีซีสเกิดการเลื่อนออกจากแกนสมมาตรและ
ส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของค่าสนามเคอเออซีวิตี้ ดังนั้นที่ตำแหน่งนี้แมกนีไทเซชันของวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร
จะยังไม่สามารถกลับทิศทางได้ และแมกนีไทเซชันที่บริเวณรอยต่อของชั้นวัสดุแม่เหล็กแอนติเฟอร์โรซึ่ง
มีค่าพลังงานแอนไอโซโทรปีที่สูง จะยังคงสามารถรักษาทิศทางเดิมไว้ได้
ตำแหน่งที่ 4 ⃝ ในการกลับทิศทางของแมกนีไทเซชันของวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรจำเป็นต้องอาศัย
สนามแม่เหล็กภายนอกที่สูงมากพอเพื่อเอาชนะค่าสนามเคอร์เออซิวิตี้ ดังนั้นในขั้นตอนนี้จะทำการ
ป้อนสนามแม่เหล็กที่มีค่าสูงในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศแกนง่ายเพื่อทำให้แมกนีไทเซชันเกิดการกลับ
ทิศทาง
ตำแหน่งที่ 5 ⃝ จากนั้นจะทำการป้อนสนามแม่เหล็กภายนอกในตามแนวแกนง่าย +H อีกครั้ง
เพื่อทำการวัดวงปิดฮิสเตอรีซีสให้ครบลูป แมกนีไทเซชันในชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรจะมีแนวโน้มการ
จัดเรียงตัวไปตามทิศของสนามแม่เหล็กภายนอกได้ง่ายขึ้น เนื่องจากแมกนีไทเซชันที่บริเวณรอยต่อ
ของชั้นวัสดุแม่เหล็กแอนติเฟอร์โรมีการเรียงตัวไปในทิศทางเดียวกันกับสนามแม่เหล็กภายนอก ทำให้
เกิดสนามไบอัสแลกเปลี่ยนที่เกิดจากปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนระหว่างชั้นวัสดุ AF/FM เสริมกับสนามแม่
เหล็กภายนอก ส่งผลต่อการผันกลับทิศทางของแมกนีไทเซชันในชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร และนำไปสู่
การเลื่อนของวงปิดฮิสเตอรีซีสออกจากแกนสมมาตรหรือทำให้เกิดปรากฏการณ์ไบอัสแลกเปลี่ยนนั้น
เอง
ปรากฏการณ์ไบอัสแลกเปลี่ยนที่เกิดจากการประกบติดระหว่างชั้นวัสดุ AF/FM มีความสำคัญ
ต่อการออกแบบหัวอ่านข้อมูลเป็นอย่างมาก เนื่องจากสนามไบอัสแลกเปลี่ยนจะเหนี่ยวนำทิศทางของ
แมกนีไทเซชันภายในชั้นพินซึ่งทำหน้าที่เป็นทิศทางอ้างอิงของเซนเซอร์หัวอ่านข้อมูลในการตรวจจับ
ทิศทางของบิตข้อมูล ถ้าแมกนีไทเซชันของชั้นพินไม่มีเสถียรภาพในการรักษาทิศทางที่ดีพอ จะส่งผล
ทำให้การอ่านสัญญาณอ่านกลับมีความผิดพลาด ดังนั้นการออกแบบหัวอ่านข้อมูลที่ดีจึงต้องหาวัสดุ
ที่เหมาะสมเพื่อทำให้เกิดสนามไบอัสแลกเปลี่ยนที่มากพอ ซึ่งค่าความแรงของสนามจะมีค่าขึ้นอยู่กับ
ความแรงของปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนระหว่างชั้นวัสดุแม่เหล็กแอนติเฟอร์โรและวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร
โดยทั่วไปวัสดุแม่เหล็กแอนติเฟอร์โรที่ใช้ในโครงสร้างหัวอ่านข้อมูลคือวัสดุแม่เหล็กอิริเดียมแมงกานีส
(IrMn) ซึ่งมีค่าปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนระหว่างชั้น (Jex) ที่สูง
