Brevet FR2786909A1 — publié le 20000609

1. TETE MAGNETIQUE DE LECTURE A MAGNETORESISTANCE GEANTE POUR HAUTES DENSITES D'INFORMATIONS. DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet une tête magnétique de lecture à magnétorésistance géante pour hautes densités d'informations. Elle trouve une application dans la lecture d'informations enregistrées magnétiquement sur un support (disque, bande, etc...) Etat de l'art antérieure On connaît des têtes de lecture utilisant la magnétorésistance comme moyen de lecture. Dans le brevet n WO 90/11594, il est décrit et revendiqué une tête de lecture pour enregistrement perpendiculaire, qui est illustrée sur la figure lA. On voit sur la figure I A une vue schématique d'une telle tête représentée en coupe. La tête comprend une couche magnétique (50,51,52), interrompue par deux intervalles disposés symétriquement par rapport au plan d'une couche mince magnétique (56). Un élément magnétorésistant, constitué de deux rubans (34,35), sont disposés respectivement dans les deux intervalles de la couche magnétique. Le flux de lecture issu de la couche support d'informations, est capté par la couche mince (56), souvent appelée monopole ou en terme anglosaxon " flux gate ", bien connue de l'homme de l'art. Le flux de lecture se dissipe ensuite dans le pied (50) du monopole, et se referme en partie au travers des deux rubans magnétorésistants (34,35) dans les deux extrémités (51,52) de la couche (50,51,52). Ainsi, le flux de lecture capté par la couche mince (56), se dilue dans la couche (50) qui est plus volumique que la couche mince (56). Cette dilution du flux est d'autant plus forte, que la séparation entre les deux rubans magnétorésistants (34,35) est grande. Il apparaît donc une perte importante du flux entre celui qui est capté par la couche mince (56), et celui qui traverse les rubans magnétorésistants (34,35). Cette perte de flux est encore plus importante pour la tête illustrée sur la figure lB qui montre une vue schématique de la tête représentée en coupe. La tête comprend une couche mince magnétique (2), prolongée par un pied (3). Un élément magnétorésistant à deux rubans (4a, 4b), encadre le pied (3). Deux blindages (6,8) recouvrent le plan de vol (10) et sont séparés par un intervalle (7) de la couche mince magnétique (2), cette dernière affleurant le plan de vol (10). Le pied (3) est plus large et massif que la couche mince (2), ce qui éloignent l'un de l'autre les rubans magnétorésistants (4a,4b). Le même phénomène de perte de flux que celui de la tête représentée par la figure I A se produit dans la tête représentée par la figure 1 B. Cette tête utilise deux blindages (6,8), séparés de la couche (2) par un intervalle (7). Ces blindages ont pour but de permettre à la tête, de ne lire que le flux de lecture produit par l'information située en face de la couche (2). En effet, les flux de lecture qui ne sont pas en face de la couche (2), sont absorbéspar les blindages (6,8), et ne sont que peu détectés par la couche (2), donc n'exciteront pas les rubans magnétorésistants (4a,4b). Ces deux blindages, s'ils ont le mérite d'accroître d'une certaine manière la résolution de la tête, augmentent par contre considérablement les pertes de flux de lecture. En effet, pour bien lire chaque flux produit par la couche support d'informations, il faut que la séparation (7) soit la plus petite possible. Malheureusement, plus cette séparation est petite, plus le flux de lecture sera dévié, et capté par les blindages (6,8), ce qui diminuera d'autant le flux disponible dans le bas de la couche (2). Le flux ainsi disponible au niveau des deux rubans magnétorésistants, est inférieur à I Oe, alors qu'en haut de la couche ( 2), il peut atteindre plus de 300 Oe. Notons par ailleurs, que la tête décrite dans le premier brevet, a pour but de lire des informations enregistrées sur un support pour enregistrement perpendiculaire. Pour ce type de lecture d'enregistrement en mode perpendiculaire, les blindages (6,8) décrit par la figure lB, sont moins nécessaire que pour la lecture d'informations enregistrées en mode longitudinal. Notons enfin que les pieds (50) et (3) respectivement liés aux figures 1A et lB, étant relativement volumniques par rapport aux couches minces (56) et (2), génèrent du bruit magnétique. Les blindages (6,8) de la figure lB ayant une grande surface, captent les perturbations magnétiques environnantes, et les concentrent vers le haut de la couche mince (2), qui en capte une bonne partie. Un bruit important est généré par les pieds (50,3), et par les blindages, ce qui diminue considérablement le rapport signal sur bruit de la tête de lecture. Bien que donnant satisfaction à certains égards, ces structures de têtes de lecture magnétorésistantes, ont un faible rendement magnétique, et génèrent des bruits qui réduisent d'autant leurs performances. Le but de l'invention est d'augmenter le rendement magnétique de la tête selon l'invention, d'éliminer les bruits magnétiques, et d'offrir une grande résolution de lecture, afin de lire des fortes densités d'enregistrement. Exposé de l'invention La tête selon l'invention, comprend mun monopole, directement couplé magnétiquement à deux rubans à magnétorésistance géante, souvent appelés >, connus de l'homme de l'art, sans l'intermédiaire du pied du monopole, d'une part, et ne comportant pas de blindage d'autre part. De ce fait, les rubans à magnétorésistance géante, sont très proches les un des autres, et reçoivent la presque totalité du flux entrant dans le monopole. De plus, selon l'invention, la tête ne comprend pas de blindage. Afin d'offrir une grande résolution, sans avoir recours à un blindage, selon l'invention, la hauteur du monopole ainsi que la largeur des rubans à magnétorésistance géante, ont des dimensions du même ordre de grandeur que celles des informations enregistrées sur le support d'information, les rubans à magnétorésistance géante étant utilisés en mode différentiel. De façon plus précise, la présente invention a pour objet, une tête de lecture à magnétorésistance géante, comprenant un monopole de lecture directement couplé magnétiquement à deux rubans à magnétorésistance géante, sans intermédiaire d'un pied de monopole. La séparation entre les deux rubans magnétorésistifs géants est égale à l'épaisseur du monopole, à laquelle il faut ajouter l'épaisseur de deux couches fines isolantes de part et d'autre du monopole. La largeur de chaque ruban à magnétorésistance géante, ainsi que la hauteur du monopole ont une dimension du même ordre de grandeur que celle de la taille de l'information enregistrée dans le support d'information. Les deux rubans à magnétorésistance géante sont utilisés en mode différentiel. L'épaisseur du monopole est de quelques dizaines de nanomètres. Les caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Brève description des dessins. + les figures 1A et lB déjà décrites, montrent des têtes magnétorésistantes selon la technique antérieure. * la figure 2 montre la coupe d'un ruban à magnétorésistance géante + la figure 3 montre la tête selon l'invention vue en coupe * la figure 4 montre la forme du signal de lecture, en relation avec la largeur des rubans magnétiques, et de la distance qui les sépare. Il s'agit du signal lu aux bornes des rubans à magnétorésistance géante connectés en mode différentiel. + la figure 5 montre les champs magnétiques de lecture en différents points de la tête. Exposé détaillé de modes de réalisation La figure 2 montre la coupe d'un ruban à magnétorésistance géante du type " valve de spin ". La couche libre ( 1) a une épaisseur de l'ordre de 4 nm, la couche conductrice ( c) de 3nm, la couche piégée ( p) de 4 nm, et enfin la couche piégeante (P) de 12nm. Les champs démagnétisants apparaissant aux bords de la couche libre ( 1) sont environ égaux à 4nm multiplié par l'aimantation de la couche libre divisé par ( L nm). L'aimantation de la couche libre est typiquement égale à 10000 Gauss. Ainsi, les champs démagnétisants apparaissant aux bords de la couche libre ( 1) sont de 400 Oe pour L = 100 nm, de 200 Oe pour L = 200 nm. Pour saturer à la lecture la couche libre ( 1), il faudra qu'elle soit traversée par un champ de lecture de 400 Oe ( L = 100 nm,) ou de 200 Oe, si L = 200 nm. On voit donc que la sensibilité de la tête selon l'invention, est environ inversement proportionnelle à la largeur (L). La figure 3 montre la tête selon l'invention vue en coupe. Les deux rubans à magnétorésistance géante (202,203) sont accolés au monopole (201) bien qu'isolés électriquement par deux couches minces diélectriques (207,208) dont l'épaisseur est égale à une ou plusieurs dizaines de nanomètres. Afin de fournir aux deux rubans a magnétorésistance géante un champ suffisant, la distance ( H) qui sépare les rubans (202,203) du plan de vol de la tête (204), est sensiblement égale à (L) et du même ordre de grandeur (M) des bits enregistrés dans la couche d'information. Ainsi le champ fourni par la couche d'enregistrement, traversant les rubans (202, 203) sera du même ordre de grandeur que les champs démagnétisants apparaissant sur les cotés de la couche libre (1) de la figure 2. Pour capter le maximum de flux de la couche d'enregistrement, l'épaisseur (e) de la couche (201) constituant le monopole, est inférieure ou égale à la largeur de transition (206) entre deux aimantations enregistrées dans la couche (205). La figure 4 montre la forme du signal de lecture d'une transition (206) isolée, entre deux aimantations opposées du support d'enregistrement (205), se déplaçant de la droite vers la gauche de la figure. Ce signal est fourni par les deux rubans connectés en mode différentiel. Si on suppose que la séparation (S) entre le support d'information (205), et le plan de vol (204) de la tête est faible devant la largeur de transition (206), alors, la largeur du signal de lecture à mi hauteur, sera environ égale à (D). Si l'épaisseur du monopole (201) est de 60 nanomètres, et les couches isolantes de chaque coté du monopole de 20 nanomètres, alors la largeur (D) sera environ égale à 100 nanomètres. La figure 5 est un schéma qui donne les ordres de grandeur du champ magnétique de lecture, à différents points de la tête. Si l'on choisit une couche support d'information ayant un MrT qui est le produit de son aimantation rémanente par l'épaisseur de la couche de 0,8 emu/cm2 (unité electromagnétique par centimètre carré), avec un champ coercitif de 2900 Oe, alors le champ situé au point (A) est de l'ordre de 480 oe. Au point (B) situé au bas du monopole (201), et proche des rubans (202, 203), on trouve un champ magnétique de l'ordre de 350 Oe. Enfin, à l'extrémité de chaque ruban, au point ( C), on trouve un champ de l'ordre de 100 oe. On voit qu'en moyenne le champ dans chaque ruban est de l'ordre de 225 Oe. REVENDICATIONS 1. Tête de lecture à magnétorésistance géante, comprenant un monopole (201) et deux rubans à magnétorésistance géante du type " valve de spin " (202,203), situés de part et d'autre du monopole, caractérisée par le fait que la séparation entre les deux rubans (202, 203) est égale à l'épaisseur du monopole (201), plus l'épaisseur de deux couche minces diélectriques (207,208) qui les isolent du monopole. 2. Tête de lecture à magnétorésistance géante, selon la revendication 1, dont la largeur (L) des rubans magnétorésistifs géants, ainsi que la distance (H) qui les sépare du plan de vol, ont des dimensions sensiblement égales à celle (M) des bits d'information enregistrées dans la couche support d'information (205). 3. Tête de lecture à magnétorésistance géante, selon la revendication 1, dont l'épaisseur du monopole (201) est sensiblement égale à la largeur de transition (206) enregistrée dans la couche support d'information (205) 4. Tête de lecture à magnétorésistance géante, selon la revendication 2, produisant un signal de lecture d'une transition isolée, dont la largeur (D) à mi hauteur, est environ égale la distance qui sépare les deux rubans, (202, 203)