Page 155 - Spin Transport and Spintronics

6.1 การพัฒนาหัวอ่านข้อมูลในอนาคต 157

ข้อมูลแบบค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กแบบทะลุผ่าน (TMR) ซึ่งชั้นสเปสเซอร์ทำจากวัสดุฉนวน หัว

อ่านข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟที่ใช้ในปัจจุบันเป็นหัวอ่านข้อมูลชนิด TMR ซึ่งมีโครงสร้างวัสดุแบบหลาย
ชั้น FM/IS/FM มีหลักการทำงานโดยอาศัยปรากฏการณ์ค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กแบบทะลุผ่าน

เพื่อแสดงค่าสัญญาณข้อมูลอ่านกลับ ชั้นวัสดุฉนวนไฟฟ้าจะถูกนำมาใช้เป็นชั้นคั่นกลางระหว่างชั้น

อ้างอิงและชั้นอิสระซึ่งจะทำให้เกิดค่าอัตราส่วน MR ที่สูง ทำให้หัวอ่านข้อมูลมีประสิทธิภาพในการ
ทำงานที่ดี แม้ว่าหัวอ่านข้อมูลแบบ TMR จะมีความสามารถในการจำแนกความแตกต่างระหว่างบิต

ข้อมูล 0 และ 1 ได้ดี แต่พบว่าหัวอ่านข้อมูลชนิดนี้มีค่าความต้านทานเชิงพื้นที่ RA ที่สูง เนื่องจาก

กระบวนการทะลุผ่านที่เกิดขึ้นในชั้นวัสดุฉนวนในหัวอ่านข้อมูล นอกจากนี้ยังมีสัญญาณรบกวนที่มีค่า
สูงและอัตราการส่งผ่านข้อมูลที่ต่ำ

รูปที่ 6.1 ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วน MR กับความต้านทานเชิงพื้นที่ของโครงสร้างวัสดุหลายชั้นที่
ทำจากวัสดุต่างชนิดกัน [70]

การออกแบบหัวอ่านข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูงจะต้องคำนึงถึงค่าปัจจัย4ด้านซึ่งมีความสัมพันธ์

กับค่าความจุข้อมูลของหน่วยความจำเชิงแม่เหล็ก ได้แก่ ขนาดของหัวอ่านข้อมูล อัตราส่วน SNR (sig-
nal to noise ratio) ค่าความต้านทานไฟฟ้าเชิงพื้นที่ และค่าอัตราส่วน MR โดยการออกแบบฮาร์ดดิสก์

ไดร์ฟประสิทธิภาพสูงจำเป็นต้องมีค่า SNR และอัตราการส่งผ่านข้อมูลที่สูง นอกจากนี้ยังต้องออกแบบ

หัวอ่านข้อมูลให้มีค่า RA ที่ต่ำและมีค่าอัตราส่วน MR ที่สูงด้วย เพื่อให้ได้สัญญาณอ่านกลับที่ดี เกิด
สัญญาณรบกวนต่ำ และมีเกิดการใช้พลังงานที่ต่ำ อย่างไรก็ตามหัวอ่านข้อมูลแบบ TMR ที่ใช้ในปัจจุบัน

ซึ่งเป็นโครงสร้างวัสดุ CoFeB/MgO/CoFeB จะมีค่า RA > 1000 mΩ · µm เนื่องจากคุณสมบัติของ
2