(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気抵抗読み取りセンサーの非線形性を減少させる磁気記録読み取りヘッドのセンサー構造を提供する。【解決手段】磁気記録読み取りヘッド１０４は、クロストラック容易軸異方性を有する自由層１３２を備える磁気抵抗読み取りセンサー１３０を含む。センサー１３０の自由層１３２のクロストラック異方性は、自由層の一部の斜方蒸着で導入される磁気結晶異方性、あるいは磁気歪みが導入された自由層、自由層堆積前に異方性の粗さを発生させることなどで導入される。【選択図】図１
2015041403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由層が（ＦＬ）クロストラック容易軸異方性を有する、センサースタックを備える、装置。
【請求項２】
前記クロストラック異方性が、クロストラック方向に沿って双方向性である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記クロストラック異方性が、（１）永久磁石（ＰＭ）および（２）側面シールドのうちの少なくとも１つからの前記ＦＬの静磁バイアスを部分的に置換する、クロストラック異方性場を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ＦＬ内の前記クロストラック異方性が、前記ＦＬを堆積する前にセンサー層上に異方性の粗さを生成することによって導入される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ＦＬ内の前記クロストラック異方性が、（１）磁気歪および（２）前記ＦＬの部分少なくとも一部の斜方蒸着のうちの少なくとも１つによって導入される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記クロストラック異方性場によって前記ＦＬの磁気モーメントにもたらされるトルクが、出力信号Ｖの振幅と媒体場との間の増幅特性曲線の線形性を、ＰＭからくる前記ＦＬの静磁バイアスによって前記ＦＬの前記磁気モーメントにもたらされるトルクから生じる前記増幅特性曲線と比較して、増加させる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記クロストラック異方性場によって前記ＦＬの前記磁気モーメントにもたらされるトルクが、−０．５ＭＨｋ  ｓｉｎ（２θ）に実質的に等しく、ＭＨｋが、前記クロストラック異方性場によって生成される実質的に最大のトルクであり、θが、前記ＦＬの前記磁気モーメントと前記装置の空気軸受表面（ＡＢＳ）に平行な方向との間の角度である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記クロストラック異方性場が、前記クロストラック方向に沿って前記ＦＬ内で実質的に一様である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
センサースタックと、
クロストラック方向に前記センサースタックの周りに位置する複数の永久磁石（ＰＭ）と、を備え、 
前記センサースタックの自由層（ＦＬ）が、クロストラック異方性層を含むように構成される、装置。
【請求項１０】
前記ＰＭが、前記ＦＬ内に静磁バイアスを生成する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記クロストラック異方性層の前記クロストラック異方性が、クロストラック方向に前記ＦＬにわたって実質的に一様である、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記クロストラック異方性が、前記ＰＭからの前記ＦＬの静磁バイアスを部分的に置換するクロストラック異方性場を生成する、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＦＬ内の前記クロストラック異方性が、前記ＦＬを堆積する前に、センサースタック上に異方性の粗さを生成することによって導入される、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記ＦＬ内の前記クロストラック異方性が、クロストラック方向に沿って実質的に双方向性のクロストラック異方性場を生成する、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記クロストラック異方性場によって前記磁気モーメントにもたらされるトルクが、−０．５ＭＨｋ  ｓｉｎ（２θ）に実質的に等しく、ＭＨｋが、前記クロストラック異方性場によって生成される実質的に最大のトルクであり、θが、前記ＦＬの前記磁気モーメントと前記装置の空気軸受表面（ＡＢＳ）に平行な方向との間の角度である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置のＭＴ１０／ＭＴ５０値が、実質的に１．５１を下回る、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
データ記憶システムであって、
クロストラック容易軸異方性を備える自由層（ＦＬ）を有するセンサースタックと、 
磁気媒体であって、その磁場が、前記センサースタックの空気軸受表面（ＡＢＳ）に直交する方向で前記ＦＬの磁気モーメントへトルクをもたらす、磁気媒体と、を備える、データ記憶システム。
【請求項１８】
前記クロストラック異方性が、１）永久磁石（ＰＭ）および（２）クロストラック方向で前記センサースタックの隣に位置する側面シールドのうちの少なくとも１つからの前記ＦＬの静磁バイアスを部分的に置換する、クロストラック異方性場を生成する、請求項１７に記載のデータ記憶システム。
【請求項１９】
前記クロストラック異方性場によって前記ＦＬの前記磁気モーメントにもたらされるトルクが、ＰＭからくる前記ＦＬの静磁バイアスによって前記ＦＬの前記磁気モーメントにもたらされるトルクよりも、低いθでより線形であり、θが、前記ＦＬの前記磁気モーメントと前記ＡＢＳに平行な方向との間の角度である、請求項１８に記載のデータ記憶システム。
【請求項２０】
前記クロストラック異方性が、前記磁気媒体によってもたらされる前記トルクに直交するクロストラック異方性場を生成する、請求項１７に記載のデータ記憶システム。
【請求項２１】
前記ＦＬ内の前記クロストラック異方性が、前記ＦＬの少なくとも一部の斜方蒸着によって導入される、請求項１７に記載のデータ記憶システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
磁気データ記憶および検索システムにおいて、磁気読み取り／書き込みヘッドは、磁気ディスクに記憶された磁気的に符号化された情報を検索するための磁気抵抗（ＭＲ）センサーを有するリーダー部分を含む。ディスクの表面からの磁束がＭＲセンサーの感知層の磁化ベクトルを回転させ、それが次いでＭＲセンサーの電気抵抗率を変化させる。ＭＲセンサーの抵抗率の変化は、ＭＲセンサーに電流を通し、ＭＲセンサーの両端の電圧を測定することによって検出することができる。その後、外部回路が電圧情報を適切な形式に変換し、その情報を操作して、ディスク上に符号化された情報を回復する。 
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
この発明の概要は、発明を実施するための形態においてさらに詳述されるいくつかの概念を簡略化された形で紹介するために提供される。この発明の概要は、特許請求される主題の重要な特徴または必須の特徴を特定するよう意図されず、また特許請求される主題の範囲を限定するために使用されるようにも意図されない。特許請求される主題の他の特徴、詳細、有用性、および利点は、種々の実装例を以下により具体的に記載する発明を実施するための形態の項、ならびに添付の図面にさらに説明され、添付の特許請求の範囲で定義される実装例から明らかとなる。
【０００３】
本明細書に記載され、特許請求される実装例は、少なくとも自由層の一部が、クロストラック容易軸異方性であるセンサーを含むリーダー構造を提供する。これらおよび種々の他の特徴および利点は、以下の発明を実施するための形態を読むことによって明らかとなる。
【０００４】
記載される技術は、添付の図面に関連して読まれる種々の実装例について記載する以下の発明を実施するための形態の項から、最良に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本明細書に開示されるリーダーを使用する例示的な記録装置の斜視図を示す。
【図２】本明細書に開示される例示的なリーダー構造の概略３次元図を示す。
【図３】本明細書に開示される例示的なＦＬの概略側面図を示す。
【図４】本明細書に開示されるセンサーのためのＡＢＳに平行な角度と比較して、種々の場によってもたらされるトルクとＦＬ磁気モーメントの角度との間の関連性の例示的なグラフを示す。
【図５】センサーによって生成される媒体からの場と信号振幅との間の関係性の比較グラフを示す。
【図６】媒体からの場によって生成される磁気モーメントとセンサーによって生成される信号振幅との間の関係性の代替的な比較グラフを示す。
【図７】媒体からの場によって生成される磁気モーメントとセンサーによって生成される信号振幅との間の関係性の代替的な比較グラフを示す。
【図８】本明細書に開示されるセンサーのためのセンサー領域を超える信号分布の例示的な地図を示す。
【図９】クロストラック方向にセンサーを超えるマイクロトラックリードバック信号分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
磁気ディスクドライブは、一般的に、回転磁気ディスク、読み書きヘッドを有する摺動子、回転ディスクより上のサスペンションアーム、および回転ディスク上の選択される環状トラックを超える読み書きヘッドを位置付けるための作動アームを含む。サスペンションアームは、ディスクが回転していないとディスクの表面と接触するように摺動子を付勢するが、ディスクが回転すると、空気が、回転するディスクからわずかな距離の空気軸受上に摺動子を乗せるようにする摺動子の空気軸受表面（ＡＢＳ）に隣接する、回転するディスクによって旋廻される。摺動子が、空気軸受上に乗ると、書き読みヘッドは、回転するディスクに磁気印加を書き込む、および回転するディスクから磁気信号場を読み取るために用いられる。読み書きヘッドは、コンピュータプログラムに従って書き込みおよび読み取りを実装するように動作する処理回路に接続される。
【０００７】
磁気抵抗（ＭＲ）読み取りセンサーは、通常、ＭＲセンサーと称され、高性能ディスクドライブで使用される。ＭＲセンサーは、ＭＲ層によって感知される磁束の強度および方向の機能として、その抵抗での変化を通じて磁場を検出する。今日製造されるディスクドライブのＭＲセンサーの標準的な型は、抵抗が、絶縁の非磁気のトンネル障壁によって分離される２つ以上のより強磁性の層の間の伝導電子の、スピン依存の量子力学的トンネル送信の機能として変形するように、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を用いる。これらセンサーの抵抗は、異なる磁気層の磁化の相対配向による。
【０００８】
ＭＲ読み取りセンサーは、反強磁性（ＡＦＭ）層、合成反強磁性（ＳＡＦ）層、および自由層（ＦＬ）等のいくつかの磁気層を含み得る。ＳＡＦおよびＦＬは、トンネル障壁によって分離されてもよく、ＳＡＦは、ルテニウム（Ｒｕ）層によって分離されるピン止め層（ＰＬ）およびレファレンス層（ＲＬ）を含んでもよい。ＰＬは、ＰＬの磁化のモーメントが、読み取りセンサーの空気軸受表面（ＡＢＳ）に直交するように、ピン止めされる。同様に、ＲＬは、ＲＬの磁化のモーメントもまたＡＢＳに直交するように、ピン止めされる。しかしながら、ＲＬおよびＰＬの磁化の方向は、反する、または互いに１８０度離れている。
【０００９】
一方で、ＦＬは、ＦＬの磁化のモーメントが、ＰＬおよびＲＬのピン止めから垂直であるように、付勢される。言い換えると、ＦＬの磁化の方向は、ＡＢＳの表面に平行な方向にある。具体的には、ＦＬの磁化の方向は、概して、磁化された媒体を超えて、ＡＢＳの表面に平行な方向にあり、およびにクロストラック方向にあり、および読み取りセンサーの移動に垂直な方向にある。読み取りセンサーの動作中、センサーは、陽から陰の場へ、記録媒体から磁場の範囲へ暴露される。場が変化するにつれ、スタック、具体的にはＦＬの種々の磁気層の磁気モーメントの方向は、回転し、よって、信号を発生する。
【００１０】
読み取りセンサーが、磁気記録媒体の表面上を移動すると、ＦＬの磁化が、磁気記録媒体トラックでの遷移のため、変化する。読み取りセンサーが、これらの遷移を過越すると、遷移の磁場が、読み取りセンサーの抵抗を変調する。読み取りセンサーの抵抗の変化は、センス電流を読み取りセンサーに通過させ、次いで、読み取りセンサーの両端の電圧の変化を測定することによって検出される。生じる抵抗に基づく電圧信号は、ディスクのトラック上に符号化されるデータを復元するように使用される。
【００１１】
磁気媒体からの場が増加すると、電圧信号が増加し、その逆もまた起こる。しかしながら、センサーに適用される磁場の振幅とセンサーによって生成される電圧信号の振幅との間の関係性は、線形ではない。言い換えると、磁場の振幅が、電圧信号の振幅に対してプロットされる場合、グラフの少なくともいくつかの部分において（一般的に高い磁場信号の振幅で）は、磁場の振幅と電圧信号の振幅との間の関係性は、非線形になる。かかる非線形の関係性は、信号歪および非対称のシグマにおいて増加を生み得、信号対雑音比（ＳＮＲ）の減少を生じ得る。さらに、かかる線形性はまた、媒体からのデータを読み取るために使用されることができる電圧信号の振幅を制限する。
【００１２】
本明細書に開示されるセンサーの実装例は、ＦＬのクロストラック異方性場を備える永久磁石（ＰＭ）（または側面シールド）からくるセンサーの自由層（ＦＬ）の静磁バイアスを部分的に置換することによって、リーダーの非線形性を減少させる。クロストラック異方性は、例えば、ＦＬの少なくとも一部の斜方蒸着によって導入される磁気結晶異方性であり得る。あるいは、クロストラック異方性は、磁気歪を行使して自由層に導入されてもよい。さらにあるいは、クロストラック異方性は、ＦＬが堆積する前にセンサー上に異方性の粗さを発生することによって導入されてもよい。
【００１３】
図１は、アクチュエータアセンブリの端部に実装される例示的なブロック図１００を示す。具体的には、図１は、アクチュエータアセンブリ１０６の端部上に備え付けられるトランスデューサヘッド１０４を備えるディスク１０２の実装例の平面図を示す。ディスク１０２は、動作中、回転ディスク軸１０８に対して回転する。さらに、ディスク１０２は外径１１０および内径１１２を含み、環状の点線によって示される、いくつかのデータトラック１１４がそれらの間にある。データトラック１１４は、実質的に環状であり、規則的に間隔を置かれるパターン化されたビットで作られる。
【００１４】
情報は、データトラック１１４がディスク１０２に隣接して位置付けされた回転アクチュエータ軸１１６に対して作動をシークする間回転する、アクチュエータアセンブリ１０６の使用を通してデータトラック１１４上にあるパターン化されたビットへ、およびパターン化されたビットから、書き込まれ得るまたは読み取られ得る。回転アクチュエータ軸１１６から遠位端部でアクチュエータアセンブリ１０６上に載置されるトランスデューサヘッド１０４は、ディスク動作中、ディスク１０２の表面より上に近接して進む。トランスデューサヘッド１０４は、トラック１１４からデータを読み取るための読み取りセンサーおよびトラック１１４へデータを書き込むための書き込み極を含む記録ヘッドを含む。
【００１５】
磁気ディスク１０２からデータを読み取るように、ディスク１０２のトラック１１４の遷移が、磁場を発生させる。読み取りセンサーが遷移を過越すると、遷移の磁場は、読み取りセンサーの抵抗を変調する。読み取りセンサーの抵抗の変化は、センス電流を読み取りセンサーに通過させ、次いで、読み取りセンサー全体の両端の電圧の変化を測定することによって検出される。生じる抵抗に基づく信号は、ディスク１０２のトラック上に符号化されるデータを復元するように使用される。
【００１６】
図１はまた、読み取りセンサーがトランスデューサヘッド１０４上に位置し得る、読み取りセンサー１３０のセンサースタックの部分的な断面の構成の拡大された図を示す。センサースタック１３０は、センサースタック１３０の上部（ダウントラック方向に）に位置するＦＬ１３２を含むように示される。ＦＬ１３２は、トンネル障壁１４０によってＲＬ１３４から分離される。ＲＬ１３４は、ＰＬ１３６の上部に位置し、ルテニウム（Ｒｕ）層１４２によってＰＬ１３６から分離される。センサースタック１３０の底部は、ＡＦＭ層１３８を含む。ＲＬ１３４、ＰＬ１３６、およびＲｕ層１４２の組み合わせはまた、ＳＡＦ構造としても称される。センサースタック１３０の種々の層は、センサースタック１３０のＡＢＳ層１４４に関連して開示される。
【００１７】
ＦＬ１３２はまた、ＡＢＳ１５４に関連してグラフ表示１５０を介して示される。具体的には、表示１５０は、ＦＬ１５２のクロストラック図を開示する。トランスデューサヘッド１０４が媒体上で移動するにつれ、ＦＬ１５２は、いくつかの異なる磁場およびそれらから生じるトルクによって影響される。例えば、ＦＬ１５２が、磁気媒体上の情報の記録されたビットの付近にくると、媒体場１６０は、ＦＬ１５２に影響する。垂直記録を有する磁気媒体にとって、媒体場１６２は、ＡＢＳに直交する。さらに、ＦＬ１５２は、クロストラック方向に永久磁石（ＰＭ）の間または側面シールド（図示されず）の間に位置する。かかるＰＭまたは側面シールドは、ＰＭバイアス１６４を提供する。ＰＭバイアス１６４は、概して、ＡＢＳに一方向性であり垂直である。 
【００１８】
ＦＬ１５２の磁気モーメントは、ＡＢＳに平行であるが、媒体場１６０等の外部の磁場に応答して自由に回転する。媒体場１６０の存在において、ＦＬ磁気モーメント１６２は、媒体場１６０からのトルクのため、上方向に傾いている。言い換えると、媒体場１６０は、ＡＢＳに直交する方向に向かってＦＬ磁気モーメント１６２を傾斜させる媒体トルクＴｍを提供する。一方で、ＰＭバイアス１６４は、ＦＬモーメント１６２をＡＢＳに平行に留まらせるＰＭバイアストルクＴＰＭを生成する。 
【００１９】
本明細書に開示される読み取りセンサーの実装例において、ＦＬ１５２はまた、クロストラック異方性を含む。かかるクロストラック異方性は、例えば、磁気歪等のＦＬの少なくとも一部の斜方蒸着によってＦＬ１５２に導入され得る。ＦＬのクロストラック異方性は、クロストラック異方性場１６６を生成する。クロストラック異方性場１６６は、ＡＢＳに単軸（双方向性）および平行である。クロストラック異方性場１６６はまた、ＦＬ磁気モーメント１６２へトルクＴｋを提供する。 
【００２０】
ＦＬ磁気モーメント１６２とＡＢＳに平行な方向との間の角度θの機能としてのＦＬ磁気モーメント１６２に影響する種々のトルクの値は、以下の等式１〜３によって提供されることができる。
【００２１】
【数１】
2015041403.tif 000003
【００２２】
クロストラック異方性を有する提案された設計は、一方向性の場ＨｍおよびＨＰＭからのトルクＴｍおよびＴＰＭ、および単軸場ＨｋからのトルクＴｋの角度依存における違いから利点を得る。具体的には、低い角度θで、単軸場ＨｋからのトルクＴｋは、一方向性の場ＨＰＭからのトルクＴＰＭよりもより速く発達する。よって、低い角度θで、単軸のトルクＴｋは、ＦＬ磁気モーメント１６２によって生成される振幅を、双方向性トルクＴＰＭによる振幅の抑止よりもより抑止する。一方で、高い角度θで、単軸のトルクＴｋは、ＦＬ磁気モーメント１６２によって生成される振幅を、双方向性トルクＴＰＭによる振幅の抑止よりもより少なく抑止する。よって、ＦＬ１５２のクロストラック異方性の導入の組み合わされる効果は、媒体場Ｈ媒体の機能としてより線形になるように出力信号Ｖの振幅の増幅特性曲線を作ることである。
【００２３】
出力信号Ｖの振幅と媒体場Ｈ媒体との間の増幅特性曲線は、トルクＴｋ、Ｔｍ、およびＴＰＭの合計をゼロと同等とみなすこと、および増幅特性曲線Ｖ  ＝  Ｖ  ｍａｘ  ｓｉｎ（θ）のための表示を含むことによって得られることができ、以下の通りである。
【００２４】
【数２】
2015041403.tif 000004
【００２５】
ＦＬ内のクロストラック異方性から生じる単軸の場Ｈｋの追加は、場Ｈ媒体と信号振幅Ｖとの間の増幅特性曲線での減少された非線形性を生じる。言い換えると、増幅特性曲線は、付与の信号振幅Ｖのために、より高い線形性を有する。あるいは、センサーの使用のために受容可能であり得る付与の線形性のために、より高い信号振幅Ｖが使用され得る。よって、信号振幅Ｖのより高い範囲が、使用のために利用可能になる。
【００２６】
図２は、本明細書の開示されるリーダー２００の例示的な実装例の３次元の概略ブロック図を示す。リーダー２００は、ダウントラック方向２４２において、基部シールド２０８と上部シールド２１０との間にセンサースタック２０２を含む。基部シールド２０８および上部シールド２１０は、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｕ、ＮｉＣｏＦｅ等の磁気材料で作られてもよい。センサースタック２０２は、クロストラック方向２４０において、ＰＭ２０４および２０６によって境界付けられる。センサースタック２０２は、ＦＬ２１２、ＲＬ、ＰＬ、およびＡＦＭ層を含む、種々の層を含む。 
【００２７】
ＦＬ２１２の磁気モーメント２２８は、ＡＢＳに平行であるが、媒体場２２０等の外部の磁場に応答して自由に回転する。媒体場２２０の存在において、ＦＬ磁気モーメント２２８は、媒体場２２０からのトルクのため、上方向に傾いている。言い換えると、媒体場２２０は、ＡＢＳに直交する方向に向かってＦＬ磁気モーメント２２８を傾斜させる媒体トルクを提供する。一方で、（ＰＭ２０４および２０６によって生成される）ＰＭバイアス２２４は、ＦＬ磁気モーメント２２８をＡＢＳに平行に留まらせるＰＭバイアストルクを生成する。 
【００２８】
本明細書に開示される読み取りセンサーの実装例において、ＦＬ２１２はまた、クロストラック異方性を含む。かかるクロストラック異方性は、例えば、磁気歪等のＦＬの少なくとも一部の斜方蒸着によってＦＬ２１２に導入され得る。ＦＬ２１２のクロストラック異方性は、アクロストラック異方性場２２６を生成する。かかるクロストラック異方性場２２６は、単軸（双方向性）であり、ＡＢＳに平行であり、それは、ＦＬ磁気モーメント２２８にトルクを提供する。ＦＬ２１２のクロストラック異方性から生じる単軸の場の追加は、センサー２００によって生成される媒体場２２０と信号の振幅との間の増幅特性曲線に減少された非線形性を生じる。
【００２９】
図３は、本明細書に開示される例示的なＦＬ３００の概略側面図を示す。上で論議されたように、ＦＬ３００の磁気モーメント３０８は、媒体場３０４、単軸ＰＭバイアス３０６、および双方向性異方性場３１０によって影響される。具体的には、媒体場３０４によって生成されるトルクは、磁気モーメント３０８を、ＡＢＳに直交する方向に向かって傾かせる。よって、磁気モーメント３０８を生じる媒体場３０４によって生成されるトルクの効果は、角度θを減少させることである。一方で、磁気モーメント３０８に単軸ＰＭバイアス３０６によって生成されるトルクの効果は、角度θを増加させることである。
【００３０】
双方向性異方性場３１０の非存在において、磁気モーメント３０８にＰＭバイアス３０６によって生成されるトルクの効果は、センサー３００によって生成される媒体場３０４と信号の振幅との間の増幅特性曲線が、非線形性であるための、効果である。双方向性異方性場３１０の導入および対応するＰＭ場の減少は、センサー３００によって生成される信号の低い値で磁気モーメント３０８にＰＭバイアス３０６によって生成されるトルクの衝撃を減少させ、それによって、センサー３００によって生成される媒体場３０４と信号の振幅との間の関係性における非線形性が、低い振幅で減少される。かかる非線形性の減少は、信号振幅のより高い範囲の使用を可能にし、よって、センサー３００の信号対雑音比（ＳＮＲ）を増加させる。
【００３１】
図４は、本明細書に開示されるセンサーのためのＡＢＳに平行な角度と比較される、種々の場によってもたらされるトルク（０〜１の間で標準化される）とＦＬ磁気モーメントの角度との間の関連性のグラフ４００を示す。実線４０２は、ＦＬに適用される一方向性ＰＭバイアス場のため、ＰＭバイアストルクＴＰＭ（０〜１の間）を示す。ＰＭバイアストルクＴＰＭは、標準的な正弦曲線の形態である。一方で、実線４０４は、ＦＬの双方向性異方性場のため、異方性場トルクＴｋを示す。異方性場トルクＴｋは、２θのための正弦等式の等式によって付与され得る。 
【００３２】
示されるように、トルクＴｋの異方性場のための増幅特性曲線は、ＰＭバイアストルクＴＰＭのための曲線よりもより線形である。非線形性におけるこの効果の違いは、４５度を下回るとき、より低い角度で特に明白である。よって、より低い角度でのＰＭバイアストルクＴＰＭの効果が、センサーによって生成される信号において非線形性を生成する一方で、異方性場トルクＴｋの追加が、かかる非線形性を減少させる。結果として、より広い範囲の出力信号振幅が、媒体からのデータを読み取るために使用されることができ、出力信号振幅でのかかる増加が、センサーのＳＮＲを増加させる。
【００３３】
図５は、センサーによって生成される媒体からの場と信号振幅との間の関係性の比較グラフ５００を示す。具体的には、実線５０２は、陰のクロストラック異方性場Ｈｋの存在における増幅特性曲線を示し、実線５０４は、クロストラック異方性場Ｈｋの非存在における増幅特性曲線を示し、実線５０６は、陽のクロストラック異方性場Ｈｋの存在における増幅特性曲線を示す。よりさらに、ＰＭバイアス場ＨＰＭの振幅は、実線５０２（７００Ｏｅ）から実線５０４（５００Ｏｅ）実線５０２（３００Ｏｅ）へ減少される。グラフ５００から理解されるように、陽の異方性場Ｈｋ（実線５０６）の追加およびＰＭバイアス場ＨＰＭの減少は、異方性場Ｈｋ（実線５０４）がない増幅特性曲線、および陰の異方性場Ｈｋ（実線５０２）の存在での増幅特性曲線と比較される増幅特性曲線の線形を改善する。
【００３４】
図６は、媒体からの場によって生成される磁気モーメント（ＭｒＴ）とセンサーによって生成される信号振幅との間の関係性の代替的な比較グラフ６００を示す。具体的には、グラフ６００のそれぞれは、クロストラック異方性場Ｈｋを適用することが、より線形の増幅特性曲線を作ることを示す、マイクロ磁気モデル化の結果を示す。実線６０２は、ＡＢＳに垂直の陽の容易軸異方性場Ｈｋ（陰のクロストラック異方性場Ｈｋに類似である）の存在における増幅特性曲線を示し、実線６０４は、クロストラック異方性場Ｈｋの非存在における増幅特性曲線を示し、実線６０６は、陽のクロストラック異方性場Ｈｋの存在における増幅特性曲線を表す。よりさらに、ＰＭ磁気モーメント（ＰＭ‐Ｍｒ）により制御されるＰＭバイアス強度は、３つの事例間の振幅を保存するように、実線６０２用に１２００Ｏｅから、実線６０４用に８００Ｏｅへ、実線６０６用に５００Ｏｅへ減少される。
【００３５】
図６はまた、各曲線のための非線形性の測定である、１‐Ｒ２を使用して、６０２、６０４、および６０６の増幅特性曲線の直線（線形関係）への近似の接近性を提供する。示されるように、１‐Ｒ２は、クロストラック異方性場Ｈｋが、−５００Ｏｅから５００Ｏｅへ増加するにつれて、０．０３４から０．０１５へ減少する。よって、クロストラック異方性場Ｈｋを備えるセンサー設計は、クロストラック異方性場Ｈｋなしの（または陰のクロストラック異方性場Ｈｋを備える）実装例よりも、より良好な線形性を有する。これは、許容限度内での非線形性および非対称のシグマを維持する間に、ＰＭ場バイアスがより高い信号振幅を可能にすることを減少させることを可能にし、よって、センサーのＳＮＲを増加させる。
【００３６】
図７は、媒体からの場によって生成される磁気モーメント（ＭｒＴ）とセンサーによって生成される信号振幅との間の関係性の代替的な比較グラフ７００を示す。具体的には、実線７０２および７０４は、非線形性が（１‐Ｒ２によって表されるように）同一に維持される２つの実装例を示す。グラフ７００は、同一の非線形性にとって、約２０パーセント（２０％）振幅の利得が、５００Ｏｅのクロストラック異方性場を導入することと、ＰＭバイアス磁気モーメントＰＭ‐Ｍｒを８００Ｏｅから２７０Ｏｅへ減少させることとによって（付与のＭｒＴのためのｍＶでの違いによって表されるように）達され得ることを示す。よって、より高いＳＮＲが、任意の付与の媒体場のために達され得る。
【００３７】
図８は、本明細書に開示されるセンサーのためのセンサー領域を超える信号分布の例示的な地図８００を示す。具体的には、分布８０２は、さらなる信号が、横断（ＡＢＳに垂直である）異方性場Ｈｋ（陰のクロストラック異方性場）の存在において、ＦＬの中央（８１２）で生成されることを示す。分布８０４は、ＦＬで生成される信号が、異方性場Ｈｋの非存在において、実質的に一様にクロストラック方向に分布されることを示す。一方で、分布８０６は、さらなる信号が、陽のクロストラック異方性場Ｈｋの存在において、ＦＬの端部（８２２、８２４）で、またはＰＭを備えるＦＬのクロストラック分岐付近で生成される。
【００３８】
図９は、クロストラック方向のマイクロトラックリードバック信号プロファイルのグラフ９００を示す。示されたグラフで、ＦＬのクロストラック異方性場は、クロストラック方向に沿って実質的に一様である。具体的には、各実線９０２（クロストラック異方性場Ｈｋがない）、９０４（陰のクロストラック異方性場Ｈｋ）、および９０６（陽のクロストラック異方性場Ｈｋ）は、マイクロトラックとリーダー中央との間のクロストラック距離（ｎｍ）の機能としての信号振幅を示す。グラフ９００はまた、ＭＴ５０、ＭＴ１０、およびセンサーの種々の実装例の各々のためのＭＴ１０／ＭＴ５０の割合を示す。示されるように、陽のクロストラック異方性場Ｈｋを備える実装例は、他の実装例に比較して、より低い１．５０７のＭＴ１０／ＭＴ５０を実質的に提供し、より高いｋＢＰＩ（キロ  ビット／インチ）能力を備えるリーダーを結果的にもたらす。
【００３９】
上記の明細書、実施例、およびデータは、本発明の例示的な実装例の構造および使用の完全な説明を提供する。本発明の多くの実装例は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行うことができるため、本発明は、以下に添付の特許請求の範囲内に存在する。さらに、異なる実装例の構造上の特徴は、記載の特許請求の範囲から逸脱することなく、さらに別の実装例に組み合わせることができる。上記の実装例および他の実装例は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図１】
2015041403.tif 000005
【図２】
2015041403.tif 000006
【図３】
2015041403.tif 000007
【図４】
2015041403.tif 000008
【図５】
2015041403.tif 000009
【図６】
2015041403.tif 000010
【図７】
2015041403.tif 000011
【図９】
2015041403.tif 000012
【図８】
2015041403.tif 000013