Page 176 - Spin Transport and Spintronics

6.3 หัวอ่านข้อมูลประสิทธิภาพสูง 178

วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรแบบผสมฮอยเลอร์อัลลอยด์ซึ่งมีค่าพารามิเตอร์ β ที่สูง กระแสสสปินจะถูกโพลา

ไรซ์และเกิดการจัดเรียงตัวไปในทิศทางของแมกนีไทเซชันได้ง่ายและมีค่าสูงกว่าวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร
ชนิดอื่น และในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร CFS กระแสสปินจะเข้าสู่ค่าอิ่มตัวได้เร็วที่สุด เนื่องจาก

วัสดุ CFS มีระยะการแพร่ของสปินเท่ากับ λ sdl = 1.7 nm ซึ่งน้อยกว่าวัสดุแม่เหล็กชนิดอื่น

400 16
P
350 AP 14
MR ratio
300 12
RA [mΩ⋅µm 2 ] 250 10 MR ratio [%]

200
8
6
150
100 4
50 2
0 0
CoFe NiFe Co CFA CFAS CFS

รูปที่ 6.7 ค่าความต้านทาน RA ของโครงสร้างวัสดุ Co(5nm)/Cu(5nm)/FMs(5nm) กรณีที่แมกนีไท
เซชันจัดเรียงตัวแบบ P และ AP และค่าอัตราส่วน MR [76]

การพิจารณาชนิดวัสดุที่เหมาะสมเพื่อนำไปประยุกต์ใช้กับหัวอ่านข้อมูลแบบ CPP-GMR จำเป็น

ต้องทำการคำนวณค่า RA และอัตราส่วน MR ซึ่งเป็นค่าที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของหัวอ่านข้อมูล
โดยสามารถคำนวณได้โดยตรงจากอัตราการเปลี่ยนแปลงการสะสมสปิน (∆m) และขนาดของกระแส

สปินดังรายละเอียดที่ได้กล่าวในหัวข้อที่ 6.2.3 จากผลการคำนวณค่าอัตราส่วน GMR ของโครงสร้าง

สปินวาล์วที่ใช้วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรชนิดต่างๆ พบว่ากลุ่มวัสดุแม่เหล็ก Co NiFe และ CoFe จะให้ค่า

ความต้านทาน RA ที่สูงและมีค่าอัตราส่วน MR ที่ต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงสร้างสปินวาล์วที่ใช้วัสดุ
แม่เหล็ก CoFe เป็นชั้นอิสระจะมีค่า RA ที่สูงกว่าวัสดุแม่เหล็กชนิดอื่นอย่างชัดเจน เนื่องจากวัสดุแม่

เหล็ก CoFe มีค่าสปินโพลาไรเซชันที่ต่ำและมีค่าการสะสมสปินที่สภาวะสมดุลที่สูง ซึ่งทำให้เกิดค่า

อัตราการเปลี่ยนแปลงของการสะสมสปิน ∆m สูงและส่งผลทำให้ RA มีค่าที่สูง ในขณะที่โครงสร้าง
วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรฮอยเลอร์อัลลอยด์ซึ่งมีค่าสปินโพลาไรเซชันที่สูงทำให้กระแสสปินโพลาไรซ์มีค่าสูง

และเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างได้ง่าย ทำให้เกิดค่า RA ที่ต่ำและค่าอัตราส่วน MR ที่สูงกว่าวัสดุแม่เหล็ก

เฟอร์โรบริสุทธิ์และแม่เหล็กเฟอร์โรผสม โดยโครงสร้างหัวอ่านข้อมูล CPP-GMR ที่ทำจากวัสดุ CFA
CFS และ CFAS จะมีค่าความต้านทาน RA เท่ากับ 64 62 และ 54 mΩ · µm ตามลำดับ ซึ่งโครงสร้าง
2
วัสดุดังกล่าวสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟในอนาคต ที่มีความหนาแน่นของพื้นที่การจัด

เก็บข้อมูลที่มากกว่า 2 Tb/in โดยหัวอ่านข้อมูลจะต้องมีค่า RA < 100 mΩ · µm จากผลการศึกษา
2
2
ข้างต้นแสดงให้เห็นว่าวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรฮอยเลอร์อัลลอยด์มีความเหมาะสมในการนำมาประยุกต์ใช้
ในโครงสร้างหัวอ่านข้อมูลเพื่อรองรับการพัฒนาฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟให้มีค่าความจุข้อมูลที่สูงขึ้น