Zawory spinowe jako elementy głowic odczytu i pamięci M-RAM

Zjawiska magnetorezystancyjne w magnetycznie oddziaływających układach wielowarstwowych są w ostatnim czasie przedmiotem intensywnych prac badawczych i rozwojowych w związku z ich zastosowaniem w zakresie magnetycznego zapisu i techniki sensorowej. Na elementy odczytujące głowic współpracujących z dyskami o dużej gęstości upakowania informacji stosuje się zawory spinowe, wykazujące nieparzystą względem polaryzacji pola magnetycznego względną zmianę gigantycznej magnetorezystancji (GMR) dochodzącą do 14%. Struktury takie składają się z warstw: antyferromagnetycznej - podmagnesowującej, ferromagnetycznej zamocowanej, nieferromagnetycznej przekładki i ferromagnetycznej warstwy swobodnej. Natomiast struktury wielowarstwowe typu PSV, wykazujące parzystą względem polaryzacji pola magnetycznego zmianę magnetorezystancji, złożone są z warstwy magnetycznie twardej rozdzielonej nieferromagnetyczną przekładką od warstwy magnetycznie miękkiej. W pracy przedyskutowano koncepcję zastosowania struktur PSV jako komórek pamięciowych w nowej generacji pamięciach nieulotnych RAM, zwanych Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM). Ponadto przedstawiono modele fizyczne i elektryczne struktur SV i PSV.

---

Magnetoresistivity effects in ferromagnetically coupled multilayer systems are recently a subject of basic and practical research, due to their new interesting applications in magnetic recording and sensor technique. In this paper the structure, principle of operation, magnetisation and resistance characteristics of the so called "Spin Valve" (SV) and "Pseudo Spin Valve" (PSV) magnetic multilayer structures, prepared by sputtering technique, are reported. The SV structure consisting of exchangebiased antiferromagnetic layer, ferromagnetic pinned layer, non ferromagnetic spacer and free ferromagnetic layer, is characterised by giant magnetoresistivity and twostages antisymmetrical around zero field magnetoresistivity loop. On the other hand, PSV consisting of hard magnetic layer separated by nonferromagnetic spacer and soft magnetic layer, shows symmetrical twostages magnetoresistivity hysteresis loop. Application of PSV structures as cells in new conception of nonvolatile RAM, called Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM), is discussed. The magnetisation reversal process of SV and PSV structures is analysed in respect to the model of the coherent rotation of magnetisation vector. The electrical model of magnetoresistance characteristic for SPICE program is proposed. Numerically simulated characteristics are compared with examples of the measured ones.