Brevet FR2743183A1 — publié le 19970704

DISPOSITIF D 'ENREGISTREMENT A MICROPOINTE MAGNETORESISTIVE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un dispositif d'enregistrement à micropointe magnétorésistive. L'invention trouve des applications dans l'enregistrement d'informations sur un support, ce qui peut être utilisé en télévision ou dans les mémoires d'ordina:eur. Etat de la technique antérieure L'enregistrement d'informations au moyen d'une micropointe agissant sur un support approprié est déjà -- connu. Par micropointe, on entend ici une pointe mecanique (et non optique) dont la taille est n:erieure à environ un micromeère. Ces pointes sont en genéral conductrices de l'êlect icité. Un courant circulan- entre une telle pointe et un support provoque un echauement local de cel ui-c p ieu - entra ner une modification de sa strucrure, et, par exemple, le faire passer d'un éta: cristal!in à un éeat amorphe. C'est!'opération d'écriture. La mesure ultérieure de la caractéristique du mazériau, par exemple sa conductivité, constitue l'opération de lecture. Cette technique est baptisée "enregistrement à changement de phase". La pointe utilisée est alors une pointe du genre de celles qu'on Erouve dans les sondes de microscopie atomique ("Atomic Force Microscope" en anglais, ou AFM en abrégé). Une autre technique consiste à utiliser un support d'enregistrement avec un film magnéeiaue et une sonde du genre de celles qu'on trouve dans les microscopes à balayage par effet tunnel ("Scanning Tunneling Microscope" en anglais ou STM). Une impulsion de courant passe encore dans la pointe et à travers le film magnétique. Le matériau magnétique s'échauffe par effet Joule. Un champ magnétique permanent est appliqué par des moyens extérieurs et permet de créer une aimantation ayant une certaine direction. Si l'on chauffe le film au- dessus de la température de Curie du matériau, l'aimantation initiale est détruite. A la lecture, le point ainsi traité se distingue de ses voisins par la direction de son aimantation. Selon encore un autre mécanisme, on peut employer une micropointe magnétique et utiliser le champ magnétique de fuite de la pointe, en combinaison avec un champ extérieur, pour produire dans le film magnétique un champ supérieur au champ coercitif du matériau et imposer- ainsi une nouvelle orientation de l'aimantation. La lecture consiste alors à détecter l'orientation du champ magnétique dans le film. Cette détection peut s'effectuer de manière optique, en mesurant la rotation du plan de polarisation d'un faisceau laser. La présente invention a trait à cette dernière catégorie de dispositifs. Bien que donnant satisfaction à certains égards, les dispositifs de l'art antérieur utilisant des micropointes magnétiques présentent des inconvénients, notamment en raison des difficultés de réalisation et du manque de sensibilité. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. Exposé de l'invention A cette fin, l'invention propose un dispositif d'enregistrement dans lequel la micropointe est d'un type particulier, simple à réaliser et d'une grande sensibilité. Selon l'invention, la micropointe est recouverte d'une couche magnétorésistive. Une telle couche possède une résistance R dont la valeur change d'une quantité AR pour toute variation du champ magnétique. Il est donc possible de mesurer les variations du champ magnétique lorsque la micropointe parcourt la surface du support d'enregistrement et cela par la mesure de la variation AR de la résistance de la micropointe. Cette mesure est classique et ne nécessite que des moyens ordinaires (générateur de courant ou de tension, moyen de mesure de tension ou de courant). De façon précise, la présente invention a pour objet un dispositif d'enregistrement comprenant: - au moins une micropointe, - un support d'enregistrement possédant un film magnétique ayant localement une certaine aimantation, - des moyens de déplacement relatif de la micropointe et du support, - des moyens d'écriture aptes à modifier la direction de l'aimantation d'une zone du film placée en regard d'une pointe, - des moyens de lecture aptes à déterminer le sens de l'aimantation de la zone située en regard de la micropointe, ce dispositif étant caractérisé par le fait que la micropointe est recouverte d'une couche magnétorésistive et que les moyens de lecture sont aptes à mesurer la variation (AR/R) de résistance de la couche magnétorésistive. De préférence, la couche magnétorésistive est une multicouche. Brève description des dessins - la figure 1 rappelle la structure d'un dispositif d'enregistrement à micropointe, - la figure 2A illustre schématiquement l'opération d'écriture et la figure 2B l'opération de lecture, - la figure 3 montre, en coupe, une micropointe selon l'invention, - la figure 4A montre un exemple de multicouche magnétorésistive et la figure 4B un diagramme de variation relative de la résistance en fonction du champ magnétique appliqué. Exposé détaillé de modes de réalisation La figure 1 montre un dispositif d'enregistrement comprenant, à l'extrémité d'un bras flexible 10, une micropointe 12, l'ensemble pouvant se déplacer dans une ou deux directions grâce à des moyens 14. Un circuit d'alimentation et de mesure 20 est relié au bras 10. Un support d'enregistrement 30 est placé sous la micropointe 12. L'écriture s'effectue point par point sur le support, en déplaçant la pointe après chaque écriture. La lecture s'effectue elle aussi point par point avec déplacement latéral. Les figures 2A et 2B illustrent les opérations d'écriture et de lecture. Sur la figure 2A, on voit la pointe 12 en regard d'un support d'enregistrement 30 constitué par un substrat 32 recouvert d'un film magnétique 35. Un champ magnétique extérieur H est constamment appliqué. L'aimantation de la couche 35 peut être soit parallèle au champ magnétique H, soit antiparallèle. Cette aimantation a été obtenue par l'un ou l'autre des moyens d'écriture décrits plus haut. Pour lire un tel support, on détecte, selon une caractéristique de l'invention, le champ de fuite du support d'enregistrement. A cette fin, la micropointe 12 est au moins en partie magnétorésistive. Sa variation de résistance relative, soit AR/R est positive ou négative, selon que l'aimantation du film en regard de la pointe est orientée dans un sens ou dans l'autre. Sur la figure 2B, on voit ainsi deux zones 37 et 39 o les aimantations sont de sens opposés et o les variations de AR/R sont elles aussi opposées. La figure 3 montre de manière plus détaillée la structure de la pointe avec sa couche magnétorésistive. Dans l'exemple illustré, le bras 10 peut être par exemple, en partie, en silicium avec une partie gravée selon les plans cristallographiques du silicium pour former une micropointe pyramidale 42. Sur cette micropointe a été déposée une couche isolante 44 par exemple en SiO2 ou en Si3N4, cette couche étant elle- même recouverte d'une couche magnétorésistive 46. A la base de chaque micropointe se trouve un plot de contact 48 pour une connexion électrique. De préférence, la couche magnétorésistive 46 est du type multicouche et en particulier du type vanne de spin ("spin-valve") dite aussi magnétorésistance géante. Les couches peuvent être, par exemple, un empilement de NiFe/Cu/NiFe/FeMn/Fe. Les figures 4A et 4B permettent de mieux comprendre le fonctionnement d'une telle micropointe à magnétorésistance multicouche. La magnétorésistance est représentée fonctionnellement sur la figure 4A avec un substrat 80, une couche 81 en un premier matériau magnétique doux, une deuxième couche 85 isolante, une troisième couche 82 en deuxième matériau magnétique doux et, enfin, une couche 83 en un troisième matériau magnétique de type antiferromagnétique. Les variations de résistance relative AR/R sont représentées sur la figure 4B en fonction du champ magnétique H appliqué, lequel provient du support d'enregistrement. Les flèches référencées 1, 2 et 3 correspondent aux aimantations dans les couches 81, 82 et 83 représentées sur la ligne 4A. Lorsque le champ est fort ou négatif, les trois aimantations sont parallèles (plage ferromagnétique FM). Dans la plage médiane, l'aimantation de la couche 81 est antiparallèle à celle des autres (plage antiferromagnétique AFM). Le cycle de AR/R en fonction de H présente alors une forme en marche d'escalier avec un AR/R qui bascule brusquement d'une valeur RFM à une autre RAFM autour j'un champ critique Hc1 faible et légèrement positif, (0 micropointes réparties en lignes ou en matrice. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'enregistrement comprenant: - au moins une micropointe (12), - un support d'enregistrement (30) possédant un film magnétique (35) ayant une certaine aimantation, - des moyens de déplacement relatif (14) de la micropointe (12) et du support (30), - des moyens d'écriture (20) aptes à modifier la direction de l'aimantation d'une zone (37, 39) du film (35) placée en regard d'une pointe, - des moyens de lecture (20) aptes à déterminer le sens de l'aimantation de la zone (37, 39) située en regard de la micropointe (12), ce dispositif étant caractérisé par le fait que la micropointe (12) est recouverte d'une couche magnétorésistive (4.) et que les moyens de lecture sont aptes à mesurer la variation (AR/R) de résistance de la couche magnétorésistive. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche magnétorésistive (46) est une multicouche. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la multicouche magnétorésistive est du type à vanne de spin.