Page 156 - Spin Transport and Spintronics
P. 156
6.1 การพัฒนาหัวอ่านข้อมูลในอนาคต 158
สภาพความต้านทานทางไฟฟ้าในชั้นวัสดุฉนวนที่ใช้คั่นกลางระหว่างชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร ทำให้เกิด
อัตราการใช้พลังงานที่สูงและส่งผลต่อการเพิ่มค่าความจุข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ
จากความต้องการเพิ่มความจุข้อมูลของฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟให้มีค่ามากกว่า 2 Tbit/in นำไปสู่ข้อ
2
จำกัดของหัวอ่านข้อมูลแบบ TMR ซึ่งมีค่า RA ที่สูง เนื่องจากหัวอ่านข้อมูลที่มีความเหมาะสมสำหรับ
2
ประยุกต์ใช้ในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟที่มีความจุข้อมูลมากกว่า 2 Tbit/in จำเป็นต้องมีค่าความต้านทาน
เชิงพื้นที่ RA < 100 mΩ · µm และค่าอัตราส่วน MR > 20% สังเกตได้จากพื้นที่ในบริเวณสีม่วง
2
ในรูปที่ 6.1 ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ของค่า RA และ MR ของหัวอ่านข้อมูลที่เหมาะสมและสามารถ
2
ประยุกต์ใช้กับฮาร์ดดิสไดร์ฟที่มีค่าความจุข้อมูล 2 Tbit/in จากปัญหาดังกล่าวพบว่าการออกแบบ
หัวอ่านข้อมูลให้มีประสิทธิภาพมีความสำคัญต่อการพัฒนาเพื่อเพิ่มค่าความจุข้อมูลเป็นอย่างมาก ดัง
นั้นหัวอ่านข้อมูลแบบ CPP-GMR จึงเป็นอีกหนึ่งทางเลือกสำหรับการเพิ่มค่าความจุของข้อมูล อย่างไร
ก็ตามการประยุกต์ใช้เซนเซอร์หัวอ่านข้อมูล CPP-GMR ที่ประกอบด้วยวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรทั่วไปซึ่ง
มีค่าพารามิเตอร์การส่งผ่านของสปินที่ไม่สูงมาก อาจมีประสิทธิภาพการทำงานที่ไม่ดีพอสำหรับการ
ประยุกต์ใช้กับฮาร์ดดิสไดร์ฟในอนาคต เพราะแม้ว่าจะให้ค่าความต้านทานเชิงพื้นที่ RA ที่ต่ำ แต่ก็ให้ค่า
อัตราส่วน MR ที่ไม่สูงพอ
ข้อจำกัดของหัวอ่านข้อมูลแบบ TMR ที่มีค่าความต้านทานเชิงพื้นที่ที่สูง และหัวอ่านข้อมูล
แบบ GMR ที่มีค่าอัตราส่วน MR ที่ต่ำ นำไปสู่การพัฒนาหัวอ่านข้อมูลแบบใหม่ซึ่งมีโครงสร้างแบบ
GMR และใช้วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรกึ่งโลหะหรือวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรฮอยเลอร์อัลลอยด์ (half-metallic
ferromagnet หรือ HMF) ที่มีค่าสปินโพลาไรเซชันที่สูง เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีการจัดเรียงโครงสร้าง
แถบพลังงานที่ระดับพลังงานเฟอร์มิ (Fermi level) ของสปินส่วนมาก (majority spin) และสปินส่วน
น้อย (minority spin) มีลักษณะเป็นโลหะและแบบสารกึ่งตัวนำ (semiconductor) ตามลำดับ ซึ่งส่ง
↑
ผลให้วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรกึ่งโลหะจะมีค่าสปินโพลาไรเซชันเท่ากับ P = N −N ↓ = 1 เมื่อนำโครงสร้าง
N +N ↓
↑
วัสดุ HM/NM/HM มาประยุกต์ใช้ในหัวอ่านข้อมูล พบว่าค่าพารามิเตอร์สปินโพลาไรซ์ของวัสดุ HM
ที่สูงจะทำให้กระแสสปินไหลผ่านโครงสร้างได้ง่าย ทำให้เกิดค่าความต้านทานเชิงพื้นที่ต่ำ และมีค่า
อัตราส่วน MR ที่เพิ่มสูงขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับหัวอ่านข้อมูล GMR ที่ใช้วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรทั่วไป หัว
อ่านข้อมูลแบบใหม่ที่มีค่า RA < 100 mΩ · µm และมีค่าอัตราส่วน MR > 20% จึงสามารถประยุกต์
2
ใช้ในฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟที่มีความจุข้อมูลสูงในอนาคตได้
