DE69503092T2

DE69503092T2 - Magnetoresistiver Kopf mit digitaler Ausgabe

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Publication number: DE69503092T2
Application number: DE69503092T
Authority: DE
Inventors: Xiaodong Sunnyvale California 94087 Che
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2015-05-05
Also published as: JP2908280B2; US5546253A; US5633770A; EP0682339A3; EP0682339B1; JPH0883410A; EP0682339A2; DE69503092D1

Description

Gebiet der Erfindung

Das Gebiet der Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Aufzeichnung und insbesondere auf einen magnetoresistiven Kopf mit zwei stabilen Zuständen (digitale Ausgabe) zum Rücklesen magnetischer Information und diesbezügliche Verfahren.

Hintergrund der Erfindung

In der Vergangenheit wurden magnetoresistive ("MR") Köpfe und Sensoren zum Lesen von auf sowohl Magnetplatten- als auch Bandspeichersystemen gespeicherter magnetischer Information verwendet. Magnetoresistive Köpfe können eine hohe Signalausgabe mit niedrigem Rauschen erzeugen, die von einer Mediengeschwindigkeit unabhängig ist, falls die Flughöhe konstant ist. Diese hohe Signalausgabe und das niedrige Rauschen, d.h. ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis, ermöglichen eine Gesamt- Systemleistung mit begrenztem Medienrauschen bei hohen Flächenspeicherdichten.
Magnetoresistive Köpfe detektieren magnetische Übergänge durch die Widerstandsänderung eines MR-Leseelements, die als eine Funktion der Stärke und Richtung des auf das Leseelement auf treffenden Magnetflusses variiert. Durch Anlegen eines elektrischen Lese- bzw. Abfühlstroms an die MR-Kopfstruktur kann eine Ausgangsspannung erzeugt werden, die dem Widerstand des Materials proportional und wiederum dem Magnetfeld von den Medien proportional ist.
Eine erste bekannte Klasse von MR-Köpfen nutzt typischerweise ein Permalloy-Sensorelement mit einem Einzeldomänen- Dünnfilm (mit einer Dicke von etwa 500 Angström) mit einer Achse einer kleinen inneren Kristallanisotropie, oder "Vorzugsachse", die typischerweise während einer Filmablagerung durch das Anlegen eines statischen Magnetfeldes induziert wird. Diese MR-Köpfe arbeiten gemäß dem anisotropen magnetoresistiven ("AMR") Effekt, bei dem der Widerstand des MR- Sensorelements als eine Funktion des Quadrats des Kosinus (cos²) des Winkels zwischen der Magnetisierungsrichtung des Sensorelements und der Abfühlstromrichtung variiert.
Vorspannungs- bzw. Vormagnetisierungsverfahren (engl. biasing techniques) werden typischerweise bei AMR-Köpfen verwendet, so daß das MR-Sensorelement im linearen Bereich seiner Transfer- bzw. Ubertragungskurve arbeitet und die quadratische Antwort der cos²-Funktion vermeidet. Ein Vormagnetisieren wird oft durch die Hinzufügung einer zweiten Permalloy-Schicht oder weichen benachbarten Schicht ("SAL") erreicht, die durch einen Abstandshalter vom MR-Sensorelement getrennt ist. Eine ausführlichere Beschreibung von MR-Käpfen, die gemäß dem AMR-Effekt arbeiten, findet sich in "Magnetoresistive Head Technology", D. Markham et al., Proc. of the Elect. Chem. Soc., Bd. 90-8, S. 185 (1995), die hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Kürzlich wurde eine zweite Klasse von gewöhnlich als Spinventile bezeichneten MR-Köpfen entwickelt, die einen ausgeprägteren MR-Effekt aufweisen. Spinventil-MR-Köpfe sind Mehrschichtstrukturen, die typischerweise zwei oder mehr magnetische Schichten aufweisen, die durch eine nicht-magne tische Schicht getrennt sind. Wie im US-Patent Nr. 5 287 238 von Baumgart et al. diskutiert ist, wird das mit der Änderung im Widerstand solcher geschichteter magnetischer Strukturen verbundene physikalische Phänomen verschiedentlich als der Riesenmagnetowiderstandseffekt ("GMR" -Effekt) (engl. giant magnetoresistive effect) oder der "Spin-Ventil"-Effekt bezeichnet. Dieser Effekt wurde der spinabhängigen übertragung der Leitungselektronen zwischen magnetischen Schichten durch eine nicht-magnetische Schicht und der damit verbundenen spinabhängigen Streuung an den Schichtgrenzflächen Zuge schrieben.
Im Gegensatz zu herkömmlichen AMR-Köpfen ändert sich der Widerstand eines Spinventil-MR-Kopfes nicht als Funktion einer angelegten Abfühlstromrichtung. Wie in "Giant Magnetoresistance in Soft Ferromagnetic Multilayers", Dieny et al., American Physical Society Bd. 43, Nr. 1, S. 1297 (1997) beschrieben ist, das hierin in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist, ändert sich der Widerstand in der Ebene zwischen einem Paar ferromagnetische Schichten, die durch eine nicht-magnetische Schicht getrennt sind, vielmehr als Funktion des Kosinus des Winkels zwischen der Magnetisierung in den beiden Schichten.
In Spinventil-MR-Köpfen ist typischerweise mindestens eine der magnetischen Schichten durch die Anwendung einer Austauschkopplung, wie in der Technik wohlbekannt ist, "festgelegt bzw. genau definiert" (engl. pinned), so daß ihre Magnetisierungsrichtung festgelegt ist, während sich die MR- Sensorelementschicht unter dem Einfluß der Rand- bzw. Streu felder von den auf den Medien gespeicherten magnetischen Ubergängen frei dreht bzw. drehen kann. Die Streufelder von den Medien bewirken, daß sich die Magnetisierungsrichtung des Sensorelements in bezug auf die festgelegte Magnetisierungsrichtung der genau definierten magnetischen Schicht oder Schichten dreht. Wie es bei herkömmlichen AMR-Köpfen der Fall ist, haben Spinventil-MR-Köpfe bekanntlich eine zur magnetischen Richtung des abzufühlenden Feldes senkrechte Vorzugsachse.
Das US-Patent Nr. 5 159 513 von Dieny et al. und das US- Patent Nr. 5 206 590 ebenfalls von Dieny et al. beschreiben einen Spinventil-MR-Kopf, der aus einer auf einem Substrat gebildeten Mehrfachschichtstruktur besteht. Die beiden oben erwähnten Patente beschreiben einen Spinventil-MR-Kopf mit einer ersten und einer zweiten Dünnfilmschicht aus magnetischem Material, die durch eine Dünnfilmschicht aus nichtmagnetischem Material getrennt sind. Die Magnetisierungsrichtung der ersten ferromagnetischen Schicht bei Abwesenheit eines angelegten Magnetfeldes muß im wesentlichen senkrecht zur Magnetisierungsrichtung der zweiten ferromagnetischen Schicht sein, die in ihrer Ausrichtung festgelegt ist.
EP-0 585 009 beschreibt ähnlich einen magnetoresistiven Sensor auf der Basis des Spinventileffekts, in dem zwei benachbarte ferromagnetische Schichten durch eine nicht-magnetische Metallschicht getrennt sind und Magnetisierungsrichtungen aufweisen, die zueinander senkrecht sind. Eine Schicht aus einem über einer der ferromagnetischen Schichten gebildeten antiferromagnetischen Material liefert ein Austauschvormagnetisierungsfeld, um die Magnetisierungsrichtung einer ferromagnetischen Schicht genau zu definieren, während sich die andere in extern angelegten Magnetfeldern drehen kann.
Das US-Patent Nr. 5 287 238 von Baumgart et al. beschreibt eine Änderung am Aufbau des in den Patenten von Dieny offenbarten Spinventil-MR-Kopfes. Baumgart et al. offenbart einen dualen Spinventil-MR-Kopf mit ersten, zweiten und dritten ferromagnetischen Schichten, die durch nichtmagnetische Schichten voneinander getrennt sind. Die magnetische Orientierung der äußeren ferromagnetischen Schichten in der Struktur ist festgelegt, während die mittlere Schicht aus einem weichen ferromagnetischen Material besteht, das sich im Zusammenwirken mit dem Feld von den Medien in einer magnetischen Richtung drehen kann. Wie bei den Patenten von Dieny ist, damit der beschriebene Spinventil-MR-Kopf arbeitet, die magnetische Richtung der mittleren drehenden Sensorelementschicht bei Baumgart et al. senkrecht zur Magnetisierungsrichtung der festgelegten äußeren Schichten orientiert, wenn das angelegte Feld Null ist.
In diesen bekannten Spinventil-MR-Köpfen, die nur einen stabilen Magnetisierungszustand haben, wird durch Anlegen eines kleinen Abfühlstroms an den Kopfaufbau ein analoges Ausgangssignal detektiert. Die Spannungsabgabe ist insofern ein analoges Signal, als sie als Funktion des Widerstands des MR- Kopfes stetig variiert. Die maximale Änderung in einer magnetischen Orientierung der Sensorelementschicht ist auf 90 Grad von ihrer Vorzugsachse begrenzt und muß typischerweise auf eine noch begrenztere Drehung eingeschränkt werden, um für eine Operation im linearen Bereich der übertragungskurve des MR-Materials zu sorgen. Während ein derartiger bekannter Spinventil-MR-Kopf einen magnetischen Übergang auf den Aufzeichnungsmedien passiert bzw. kreuzt, wird daher die Magnetisierungsrichtung des Sensorelements in zeitlich variierender Weise um maximal 90 Grad gedreht, was eine Änderung im Widerstand in dem Material und eine resultierende analoge Spannungsabgabewellenform bewirkt.
Um die tatsächlichen aufgezeichneten Benutzerdaten zurück- bzw. wiederzugewinnen, wird dieses analoge Ausgangssignal typischerweise während des Demodulationsprozesses, der typischerweise eine relativ komplexe Spitzendetektionsschaltungsanordnung beinhaltet, in ein digitales Signal umgewandelt. In Aufzeichnungskanälen, die eine Maximum-Likelihood Detektion mit partieller Antwort ("PRML") verwenden, wird ein Viterbi-Algorithmus genutzt, der noch komplexer als eine herkömmliche Spitzendetektion ist. Da in digitalen Aufzeichnungssystemen die auf den magnetischen Medien zu speichernden Benutzerdaten typischerweise in einem Format ohne Rückkehr nach Null ("NRZ") geschrieben werden, muß dann außerdem die NRZI-Datenausgabe von Spinventil-MR-Köpfen in ein NRZ-Format zurück umgewandelt werden, um die Benutzerdaten wiederzugewinnen.
Es w"ire dementsprechend w;inschenswert, einen MR-Kopf zu schaffen, der eine digitale Ausgabe erzeugen kann, um Detektionsschemata für Magnetflußübergänge zu vereinfachen. Es wäre auch wünschenswert, die Notwendigkeit einer Transformation der wiedergewonnenen Daten von einem NRZI- in ein NRZ-Format zu beseitigen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen magnetoresistiven Kopf mit digitaler Ausgabe zu schaffen, der Beschränkungen und Nachteile von früheren Strukturen, Ansätzen und Verfahren überwindet.
Eine konkretere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen bistabilen magnetoresistiven Datenwandlerkopf zu schaffen, der in einem Sättigungsbereich der übertragungskurve des MR-Materials arbeitet, um als Antwort auf das Vorhandensein eines nahen Magnetfeldes eine höhere Spannungsausgabe als herkömmliche MR-Köpfe zu erzeugen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen bistabilen magnetoresistiven Datenwandlerkopf zu schaffen, der eine magnetische Hysterese offenbart, um beim Treffen auf eine serielle Sequenz aufgezeichneter Magnetflußbereiche mit abwechselnder magnetischer Polarität eine Ausgabe ohne Rückkehr nach Null zu liefern.
Gemäß Grundlagen der Erfindung liefert ein magnetoresistiver Mehrschicht-Kopf mit digitaler Ausgabe ("DOMR") eine im wesentlichen digitale Ausgabe für eine Wiedergabe in magnetischen Datenspeichervorrichtungen, ob Platte oder Band. Die bevorzugte Vorrichtung weist eine oder mehr "genau definierte" magnetische Schichten auf. Die magnetische Richtung oder Orientierung dieser genau definierten Schichten dreht sich unter dem Einfluß eines externen Feldes von den Medien im wesentlichen nicht. Eine digitale magnetische Wechselbzw. Schaltschicht ist durch eine oder mehr Schichten aus nicht-magnetischem Material von der genau definierten Schicht oder den genau definierten Schichten getrennt. Die Magnetisierungsrichtung der genau definierten Schicht oder Schichten ist im wesentlichen parallel oder antiparallel zur Magnetisierungsrichtung der digitalen Schaitschicht festgelegt. Antiparallel, wie es hierin verwendet wird, ist so definiert, daß sich Magnetisierungsrichtungen um 180 Grad unterscheiden. Die digitale magnetische Schaltschicht wird unter Verwendung entweder einer Form- oder Kristallanisotropie gebildet, so daß sie eine zur magnetischen Richtung der genau definierten Schicht oder Schichten im wesentlichen parallele Vorzugsachse aufweist. Der DOMR-Kopf hat zwei stabile Zustände für die Magnetisierungsrichtung in der Schaltschicht; parallel oder antiparallel (d.h. in entgegengesetzte Richtungen) zur Magnetisierungsrichtung der genau definierten Schicht(en), was gemäß der Polarität der Magnetfelddomänen der Medien eine Ausgabe mit im wesentlichen zwei Zuständen oder eine digitale Ausgabe liefert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Lesen abwechselnder magnetischer Domänen von einem sich relativ bewegenden magnetischen Speichermedium unter Verwendung eines Kopfes mit digitaler Ausgabe löst auch viele der Probleme, auf die man durch Köpfe mit analoger Ausgabe verwendende Verfahren trifft. Da der DOMR-Kopf im (nicht linearen) Sättigungsbereich der Übertragungskurve des MR-Materials arbeitet, kann er eine höhere Spannungsausgabe als herkömmliche MR-Köpfe mit analoger Ausgabe erzeugen, die typischerweise darauf beschränkt sind, in ihrem linearen Bereich zu arbeiten. Die bistabile Operation der bevorzugten Vorrichtung erzeugt auch eine (digitale) Ausgabe mit im wesentlichen zwei Pegeln, die Aufzeichnungskanaldetektionsschemata vereinfacht. Ein zusätzlicher Nutzen ist, daß die Ausgabe der bevorzugten Vorrichtung im NRZ-Format vorliegt, dem gleichen Format, das typischerweise verwendet wird, um die Daten aufzuzeichnen, als vielmehr die NRZI-Ausgabe ist, die durch einen herkömmlichen analogen Lesekopf erzeugt wird. Weil die Ausgabe der bevorzugten Vorrichtung im gleichen Format wie die aufgezeichneten Daten vorliegt, ist es nicht notwendig, die Ausgabe von NRZI nach NRZ umzuwandeln, wie es bei einem herkömmlichen Lesekopf mit analoger Ausgabe der Fall ist, was somit eine Vereinfa chung der Aufzeichnungskanalschaltung zur Folge hat.
In einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren von Information geschaffen, die auf einer Magnetspeicherplatte oder einem Band als sequentielle magnetische Übergänge gespeichert ist. Das Verfahren weist die Schritte auf:
(a) Bewegen der magnetischen Auf zeichnungsplatte oder des Bandes in bezug auf einen DOMR-Kopf mit einer vorbestimmten Relativgeschwindigkeit;
(b) Positionieren einer Kopfarmanordnung, die den DOMR- Kopf enthält, in die Nähe der Platte oder des Bandes, so daß der Kopf in unmittelbarer Nähe zur Aufzeichnungsoberfläche gehalten wird;
(c) Positionieren des Kopfes über den zu lesenden magnetischen übergängen;
(d) Leiten eines Abfühlstroms durch den Kopf, um eine Spannung über ihn als Funktion seines elektrischen Widerstands zu erzeugen, wobei der Widerstand einen ersten Wert offenbart, nachdem der Kopf einen ersten magnetischen übergang mit magnetischem Fluß gekreuzt hat, der Widerstand einen zweiten Wert offenbart, nachdem der Kopf einen zweiten magnetischen übergang mit magnetischem Fluß gekreuzt hat, und worin der magnetische Fluß des zweiten übergangs in der Polarität zu dem des ersten übergangs entgegengesetzt ist; und
(e) Ausgeben eines dem Widerstand proportionalen Signals an einen Lesekanal mit einer Signaldetektionsschaltung.
Als ein damit verbundener Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren den weiteren Schritt eines Detektierens der Information aus dem Signal mit der Signaldetektionsschaltung auf, ohne eine Ableitung davon zu nehmen.
In einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines magnetoresistiven Kopfes gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung geschaffen. Das Verfahren weist die Schritte auf:
(a) Aufbringen einer ersten Schicht aus magnetischem Material auf einen Substrat, wobei die erste Schicht aus magnetischem Material eine Vorzugsachse hat, die im wesentlichen senkrecht zu einer Ebene einer magnetischen Aufzeichnungsfläche orientiert ist, über der der Kopf positioniert werden soll;
(b) Aufbringen einer Schicht aus nicht-magnetischem Material über der ersten Schicht aus magnetischem Material;
(c) Aufbringen einer zweiten Schicht aus magnetischem Material über der Schicht aus nicht-magnetischem Material; und
(d) Aufbringen einer antiferromagnetischen, genau definierenden Schicht über der zweiten Schicht, so daß die zweite Schicht aus magnetischem Material eine Magnetisierungsrichtung aufweist, die durch eine Austauschkopplung von der antiferromagnetischen, genau definierenden Schicht im wesentlichen parallel zur Vorzugsachse festgelegt ist.
In diesem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Schicht aus nicht-magnetischem Material vorzugsweise ein aus der aus Kupfer, Silber, Gold und Kupfer, Silber oder Gold enthaltenden Legierungen bestehenden Gruppe ausgewähltes Material auf; die erste Schicht aus magnetischem Material weist Kobalt oder eine Kobaltlegierung auf und hat eine unter Ver wendung einer Kristallanisotropie gebildete magnetische Vorzugsachse; und die zweite Schicht aus magnetischem Material weist NiFe auf.
In diesem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ferner der Schritt eines Aufbringens der ersten Schicht aus magnetischem Material den Schritt eines Bildens der ersten Schicht in einer rechtwinkeligen Form mit einer Längenabmessung (z.B. 2,1 um) senkrecht zur Ebene der magnetischen Aufzeichnungsfläche auf, über der der Kopf positioniert wird, die ungefähr doppelt so groß wie eine Breitenabmessung (z.B. 1 um) über eine Aufzeichnungsspur der magnetischen Aufzeichnungsfläche ist, der der Kopffolgt.
Diese und andere Aufgaben, Vorteile, Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform vollständiger verstanden und erkannt, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen präsentiert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigt/zeigen:
FIG. 1A einen stabilen Zustand der bistabilen Schaltoperation des DOMR-Kopf es gemäß der vorliegenden Erfindung und FIG. 1B dessen anderen stabilen Zustand;
FIG. 2a und 2b zusammengehörige graphische Darstellungen, die ideale Transfer- bzw. Ubertragungscharakteristiken in der Form Widerstand gegen externes Magnetfeld für einen Spinven til-MR-Kopf nach dem Stand der Technik bzw. für den DOMR-Kopf gemäß der Erfindung zeigen;
FIG. 3A eine erste (Fall 1) von zwei spezifischen Ausführungsformen der digitalen MR-Schaltschicht gemäß der Erfindung und FIG. 3B die andere (Fall 2) der beiden Ausführungsformen;
FIG. 4a eine graphische Darstellung der Ausgabe eines bevorzugten DOMR-Kopfes gemäß der Erfindung, während er eine Reihe magnetischer übergänge passiert bzw. kreuzt, wenn die digitale MR-Schaltschicht gemäß der im Fall 1 von FIG. 3 dargestellten Formanisotropie geformt ist;
FIG. 4b eine graphische Darstellung der Ausgabe eines bevorzugten DOMR-Kopfes gemäß der Erfindung, während er eine Reihe magnetischer übergänge kreuzt; wenn die digitale MR- Schaltschicht gemäß der Formanisotropie geformt ist, wie im Fall 2 von FIG. 3 gezeigt ist;
FIG. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines DOMR-Kopfes der vorliegenden Erfindung;
FIG. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines DOMR-Kopf es gemäß der vorliegenden Erfindung;
FIG. 7 einen DOMR-Kopf gemäß der Erfindung, wie er eine Reihe magnetisch aufgezeichneter übergänge kreuzt, und eine Reihe graphischer Darstellungen, die den Schreibstrom, der verwendet wird, um den Eingabedatenstrom zu schreiben, die durch den Schreibstrom verursachte Magnetisierung des Mediums, die herkömmliche Ausgangsspannung des Kopfes beim Rück lesen bzw. die Ausgabe des DOMR-Kopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
FIG. 8 einen DOMR-Kopf, der in einem Plattenlaufwerk verwendet wird; und
FIG. 9 einen DOMR-Kopf, der in einem Bandlaufwerk verwendet wird.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die Wirkungsweise des bistabilen DOMR-Kopfes gemäß der Erfindung ist in FIG. 1A und 1B dargestellt. Die Magnetisierungsrichtung der ersten magnetischen Schicht 2 (Schicht A) ist in der durch Pfeil 6 gezeigten Richtung "genau definiert" oder festgelegt, so daß sie sich unter dem Einfluß externer Rand- bzw. Streufelder in der magnetischen Richtung im wesentlichen nicht dreht. Falls das gesamte magnetische Feld von anderen Teilen des Kopfes relativ klein ist, kann eine digitale MR-Schaltschicht 4 (Schicht B), ebenfalls eine magnetische Schicht, unter Verwendung entweder einer Form- oder Kristallanisotropie, wie in der Technik wohlbekannt ist, so gebildet werden, daß sie eine vertikale Vorzugsachse aufweist, die im wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrich tung der genau definierten Schicht 2 ist. Es versteht sich natürlich, daß jeder Verweis hierin auf "vertikal", "horizontal", "oben", "unten", "aufwärts" oder "abwärts" sowie auch jeder andere derartige richtungsbezogene Ausdruck relativ ist und nur gemacht wird, um beim Beschreiben der Be ziehung zwischen verschiedenen Gesichtspunkten der bevorzugten Ausführungsformen zu helfen. Solche Ausdrücke schränken die Erfindung in keiner Weise auf diese speziellen Richtungen ein.
Mit dieser senkrechten Anisotropie und einer vertikalen Vorzugsachse kann die Magnetisierungsrichtung der digitalen MR-Schaltschicht 4 nur in einem von zwei stabilen Zuständen sein, wie durch Pfeil 7 dargestellt ist; sie kann im Zusammenwirken mit der Richtung des externen Feldes entweder nach oben (parallel zur genau definierten Schicht 2, FIG. 1A) oder nach unten (antiparallel zur genau definierten Schicht 2, FIG. lB, wobei antiparallel so definiert ist, daß sich Magnetisierungsrichtungen um 180 Grad unterscheiden, oder in entgegengesetzte Richtungen) weisen. Während der DOMR-Kopf einen magnetischen Übergang 8 in FIG. 1A kreuzt, ist somit die magnetische Richtung der digitalen MR-Schaltschicht 4, wie durch Pfeil 7 gezeigt ist, parallel zur magnetischen Richtung der genau definierten Schicht 2. Wenn der DOMR-Kopf den nächsten magnetischen übergang 9 in FIG. iB (mit einer entgegengesetzten Richtung im Sinne des Magnetflusses vom vorhergehenden übergang 8) kreuzt, wechselt bzw. schaltet die magnetische Richtung der digitalen MR-Schaltschicht 4 den Zustand so, daß er antiparallel zu dem der genau definierten Schicht 2 ist. Der Schwellenpegel des externen Feldes, das benötigt wird, um die Magnetisierungsrichtung der digitalen MR-Schaltschicht 4 von einem Zustand in den anderen zu schalten, ist durch die Form- oder Kristallanisotropie der digitalen Schaltschicht 4 bestimmt. Wie für den Fachmann offenkundig ist, ändert sich die Schwelle je nach der bestimmten Anwendung.
Die graphische Darstellung in FIG. 2a zeigt idealisierte Übertragungscharakteristiken für einen herkömmlichen Spinventil-MR-Kopf, wobei der Widerstand als eine Funktion des externen Feldes aufgetragen ist. In FIG. 2a kann man sehen, daß die Ausgabecharakteristiken des idealisierten herkömmlichen Spinventil-MR-Kopfes linear sind und keine Hysterese (oder kein magnetisches Gedächtnis) gezeigt wird. Gemäß dieser Ubertragungskurve ist wie im Fall eines induktiven Lesekopfes die Ausgabe des herkömmlichen Spinventil-MR-Kopfes eine analoge Wellenform, wie in FIG. 7 dargestellt ist.
Die übertragungscharakteristiken für einen idealisierten DOMR-Kopf der vorliegenden Erfindung sind in FIG. 2b dargestellt. Wegen der Konfiguration mit zwei stabilen Zuständen bleibt der DOMR-Kopf in einem der beiden Zustände, wenn das externe nahe magnetische Feld niedriger als die Schwelle ist. Während der Kopf einen aufgezeichneten Magnetflußübergang von einer magnetischen Domäne zur nächsten mit einer umgekehrten Feldpolarität kreuzt, bewirkt das externe Feld von dem übergang, daß der Kopf von einem Zustand in den anderen schaltet. Während das Magnetfeld der Medien die Richtung umkehrt, wie es der Fall ist, wenn benachbart aufgezeichnete magnetische Ubergänge gelesen werden sollen, wechselt bzw. schaltet der DOMR-Kopf seinen Zustand in koordinierter Weise. Falls ein Abfühlstrom Is angelegt wird, kann der Spannungspegel des hohen und niedrigen Zustandes geschrieben werden als:
Vhooch = Is (R&sub0; + ΔR) ,Vniedrig = Is (R&sub0; - ΔR)
worin R&sub0; der Widerstand ist, wenn die Magnetisierungsrichtung der digitalen MR-Schaltschicht 4 im wesentlichen senkrecht zu der der genau definierten Schicht 2 ist, und ΔR die Widerstandsänderung ist, wenn die Magnetisierungsrichtung der digitalen MR-Schaltschicht 4 parallel oder, was auch der Fall sein kann, antiparallel zu der der genau definierten Schicht 2 ist, was eine im wesentlichen digitale Ausgabe liefert.
In FIG. 3A und 3B sind zwei gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der digitalen MR-Schaltschicht gemäß der Erfindung dargestellt. Es sollte verstanden werden, daß, obgleich hier veranschaulichende Beispiele unter Verwendung einer Formanisotropie gegeben werden, um eine vertikale Vorzugsachse in der digitalen MR-Schaltschicht zu erzeugen, eine solche interne Vorzugsachse auch durch die Verwendung der Kristallanisotropie erzeugt werden kann, wie in der Technik bekannt ist.
In der ersten Ausführungsform (Fall 1 von FIG. 3A) hat die digitale MR-Schaltschicht z.B. eine Höhe von 2,1 um und eine Breite von 1 um. Die Ergebnisse einer Verwendung dieser bestimmten Formanisotropie sind in FIG. 4a für ein Rücklesen eines (Hochf requenz-) Musters magnetischer Übergänge mit lauter "1" dargestellt. Wie in FIG. 4a dargestellt ist, ist die normierte Ausgabe eines DOMR-Kopfes mit einer digitalen Schaltschicht mit der im Fall 1 von FIG. 3A gezeigten Formanisotropie eine im wesentlichen digitale Wellenform.
FIG. 4b zeigt ähnlich die Ausgabe für ein Rücklesen einer Folge isolierter magnetischer übergänge für einen DOMR-Kopf, dessen digitale Schaitschicht wie im Fall 2 von FIG. 3B gezeigt geformt ist. Wie aus einem Vergleich der FIG. 4a und 4b ersichtlich ist, liefert die Formanisotropie des Falls 1 in
FIG. 3A eine besser definierte digitale Ausgabewellenform als die mit Fall 2 von FIG. 3B gelieferte.
Die speziellen Ausgabecharakteristiken des DOMR-Kopf es sind eine Funktion der speziellen Form- oder Kristallanisotropie, die für die spezielle Anwendung für die digitale MR- Schaltschicht gewählt ist. Diese Faktoren hängen zusammen und können zusammen beim Erreichen der gewünschten bistabilen Schaltcharakteristiken des DOMR-Kopf es eingestellt werden.
Andere Faktoren, einschließlich einer magnetischen Remanenz der Medien, einer Filmdicke des Mediums, eines Abstandes zwischen Kopf und Medien und Geometrien einer magnetischen MR- Abschirmstruktur, werden ebenfalls beim Konstruieren des DOMR-Kopfes in Betracht gezogen. Aus den hierin angegebenen Beispielen erkennt der Fachmann, daß ein DOMR-Kopf mit der gewünschten, im wesentlichen digitalen Ausgabe unter Verwendung einer großen Vielfalt von Form- und/oder Kristallanisotropien der digitalen MR-Schaltschicht hergestellt werden kann.
Die Struktur einer bestimmten Ausführungsform des DOMR- Kopfes gemäß der vorliegenden Erfindung ist in FIG. 5 (und in FIG. 7) dargestellt. Ein gegenwärtig bevorzugter DOMR-Kopf besteht aus einer Folge von Schichten, die typischerweise durch Dünnfilmablagerung auf einem geeigneten Substrat 10, wie z.B. Glas, Keramik, Silizium oder einem geeigneten Material, aufgebracht werden. Auf dem Substrat 10 wird eine erste Dünnfilmschicht aus einem weichen magnetischen Material 12, eine Dünnfilmschicht aus nicht-magnetischem Material 14 und eine zweite Dünnf ilmschicht aus magnetischem Material 16 aufgebracht. Die Magnetisierungsrichtung der zweiten Schicht aus magnetischem Material 16 ist in der Ausrichtung in der Richtung genau definiert, wie durch den Pfeil 22 dargestellt ist. Die erste Schicht aus magnetischem Material 12, die digitale Schaltschicht, wird durch Verwenden entweder einer Formanistropie (wie in der Figur dargestellt) oder Kristallanisotropie gebildet, so daß sie eine (nicht dargestellte) Vorzugsachse in der vertikalen Richtung parallel zur Magnetisierungsrichtung der genau definierten Schicht 16 (und senkrecht zur Ebene einer dazu nahen magnetischen Speicherfläche) aufweist. Wie durch Pfeil 20 dargestellt ist, weist die digitale Schaltschicht 12 eine Magnetisierungsrichtung mit zwei stabilen Zuständen, parallel bzw. antiparallel (in entgegengesetzter Richtung) zur Magnetisierungsrichtung der genau definier ten Schicht 16, auf. Die digitale Schaltschicht 12 kann Zustände von parallel nach antiparallel und umgekehrt schalten, während das Feld von den Medien nach und nach die Richtung wechselt, wie wenn aufeinanderfolgend aufgezeichnete magnetische Domänen mit abwechselnder magnetischer Polarität gelesen werden.
Wie in der Technik bekannt und im US-Patent Nr. 5 159 513 von Dieny et al. diskutiert ist, kann die zweite magnetische Schicht 16, die genau definierte Schicht, auf mehrere verschiedene Arten in einer magnetischen Richtung festgelegt werden. In der spezifischen Ausführungsform der Erfindung, die in FIG. 5 gezeigt ist, ist eine Dünnfilmschicht aus einem Austauschvormagnetisierungsmaterial 18 mit einem mindestens mehrfach höheren Widerstand als das Material der zweiten magnetischen Schicht in direktem Kontakt mit der zweiten magnetischen Schicht 16 so aufgebracht, daß ein Vormagnetisierungsfeld durch eine Austauschkopplung erzeugt werden kann. Die Dünnfilmschicht für eine Austauschvormagnetisierung ist typischerweise extrem dünn, wie z.B. mehrere Atomlagen dick (8 - 10 Angström). Eine Schicht 18 kann eine antiferromagnetische Schicht, wie z.B. FeMn, oder alternativ dazu eine ferromagnetische Schicht mit ausreichend hoher Rechteckigkeit (engl. squareness), hoher Koerzitivkraft und hohem Widerstand sein. Die Struktur von FIG. 5 kann auch invertiert werden, so daß zuerst die Schicht 18 aufgebracht wird, gefolgt von der Schicht 16, 14 und 12. Alternativ dazu kann die Magnetisierung der zweiten magnetischen Schicht 16 durch Bilden der Schicht aus einem magnetischen Material mit einer höheren Koerzitivkraft (d.h. permanenten Magnetismus offenbarend) als der der ersten Schicht aus magnetischem Material 12 in der Ausrichtung festgelegt werden. Die Verwendung dieser permanent magnetisierten Struktur würde die Notwendigkeit einer Austauschvormagnetisierungsschicht 18 beseitigen.
Der DOMR-Kopf ist in FIG. 6 in einer anderen Ausführungsform gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in FIG. 5 gezeigten Ausführungsform insofern, als sie erste, zweite und dritte Dünnfilmschichten aus magnetischem Ma terial, Schichten 24, 28 bzw. 32, aufweist, die auf einem (nicht dargestellten) geeigneten Substrat aufgebracht sind, wie z.B. Silizium, Glas oder Keramik. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetischen Schichten 24 und 32 sind durch eines der mit Verweis auf FIG. 5 diskutierten Verfahren in Richtung, wie durch Pfeile 34 bzw. 38 dargestellt, in der Ausrichtung festgelegt. Die digitale Schaltschicht 28 ist von der genau definierten Schicht 24 durch die nicht-magnetische Schicht 26 und von der genau definierten Schicht 32 durch eine nicht-magnetische Schicht 30 getrennt. Die digitale Schaltschicht 28 weist eine Magnetisierungsrichtung mit zwei Zuständen auf, die durch einen Doppelpfeil 36 dargestellt ist, d.h. je nach der Richtung des Feldes von den Medien entweder parallel oder antiparallel zur magnetischen Richtung der genau definierten Schichten 24 und 32.
Spezielle Materialien, die die verschiedenen Schichten eines Spinventil-MR-Kopfes umfassen können, sind in dem US- Patent Nr. 5 287 238 von Baumgart et al., dem US-Patent Nr. 5 159 513 von Dieny et al. und dem US-Patent Nr. 5 206 590 ebenfalls von Dieny et al. offenbart, die hierdurch in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Kurz gesagt können wie bei den im Patent von Baumgart et al. in Spalte 4, Zeilen 51 - 59 beschriebenen Schichten die verschiedenen Schichten, die die Ausführungsformen des mit Verweis auf FIG.
5 und 6 offenbarten DOMR-Kopfes aufweisen, folgendermaßen hergestellt werden. Die (genau definierten und schaltenden) magnetischen Schichten des DOMR-Kopfes können aus jedem geeigneten magnetischen Material hergestellt werden, wie z.B. Kobalt (Co), Eisen (Fe), Nickel (Ni) und deren Legierungen, wie z.B. Nickeleisen (NiFe) und Eisenkobalt (FeCo) . Die nicht-magnetische Abstandshalterschicht oder -schichten des DOMR-Kopfes können als sehr dünne Filmablagerungen aus Kupfer (CU) oder geeigneten Edelmetallen gebildet werden, wie z.B. Silber (Ag) oder Gold (Au) oder deren Legierungen. Die Austauschvormagnetisierungsschicht oder -schichten des DOMR Kopfes können ein antiferromagnetisches Material aufweisen, wie z.B. Eisenmangan (FeMn) oder Nickelmangan (NiMn). Schließlich kann eine (nicht dargestellte) Deckschicht des DOMR-Kopfes aus einem Material mit einem relativ höheren spezifischen Widerstand als die magnetischen Schichten 28 und 32 hergestellt sein, wie z.B. Tantal (Ta) oder Zirkonium (Zr), und die Deckschicht kann über der obersten Schicht der geschichteten Struktur des DOMR-Kopfes aufgebracht werden.
In FIG. 7 ist ein den DOMR-Kopf nutzendes Wiedergabeverfahren veranschaulicht. Ein Schreibstrom, ein Magnetisierungspegel des Mediums, eine herkömmliche Kopfausgabe und die digitale Kopfausgabe sind für eine beliebige Datensequenz gegen die Zeit aufgetragen. Wie aus FIG. 7 ersichtlich ist, folgt die Ausgabe des DOMR-Kopfes eng der des Schreibstroms, der verwendet wurde, um die Datensequenz aufzuzeichnen. Der DOMR-Kopf gewinnt natürlich NRZ-Daten wieder. Dies kann die Decodierschaltung ein wenig vereinfachen, da die Daten nicht von NRZI nach NRZ umgewandelt werden müssen, um die Eingabedaten wiederzugewinnen, wie es mit einem herkömmlichen MRoder induktiven Kopf im allgemeinen der Fall ist. Da der DOMR-Kopf eine im wesentlichen digitale Ausgabe liefert, können Demodulationsschemata, d.h. eine Spitzendetektion, vereinfacht werden. Wenn der DOMR-Kopf in Verbindung mit gleichstromfreien Codes (engl. DC free codes) verwendet wird, wie in Technik wohlbekannt ist, kann eine Demodulation einfach durch Abtasten des Ausgangssignals erreicht werden, um zu bestimmen, ob es oberhalb oder unterhalb eines Gleichstrompegels liegt. Falls die Ausgabe des DOMR-Kopfes oberhalb des Gleichstrompegels liegt, ist in diesem Fall das Datenbit ein NRZ "1"; und falls die Ausgabe unterhalb eines Gleichstrompegels liegt, ist das Bit ein NRZ "0". Ohne gleichstromfreie Codes kann der Gleichstrompegel in Abhängigkeit von den Daten variieren, die durch den DOMR-Kopf von dem sich relativ bewe genden Medium gerade gelesen werden.
In FIG. 8 ist ein Beispiel der Verwendung eines DOMR- Kopfes in einem Plattenlaufwerkgerät veranschaulicht. Das Plattenlaufwerk hat zumindest eine Datenspeicherplatte 100, die sich mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit in der Richtung des gebogenen Pfeils dreht und magnetische übergänge aufweist, die auf z.B. einer Vielzahl konzentrischer Aufzeichnungsspuren gespeichert sind. Die Platte 100 wird durch eine Spindel in der richtigen Lage gehalten, die einen nicht dargestellten Spindelmotor enthält oder daran befestigt ist, der Steuersignale von der Elektronik 110 des Plattenlaufwerks empfängt. über der magnetischen Aufzeichnungsplatte 100 ist ein Gleiter 102 positioniert und trägt einen oder mehr magnetische Meßwandler, der oder die einen ebenfalls nicht darge stellten DOMR-Kopf enthalten. Der Gleiter 102 ist an einer Aufhängung 104 angebracht, die wiederum mit einem Stellgliedarm 106 verbunden ist. Eine mechanische Bewegungseinrichtung, wie z.B. ein Schwingspulenstellglied 108, steuert das Positionieren des Stellgliedarms 106. Auf der Basis der von der Elektronik 110 des Plattenlaufwerks empfangenen Positionssignale bewegt das Schwingspulenstellglied 108 den Stellgliedarm 106 und daher den den DOMR-Kopf enthaltenden Gleiter 102 über die Oberfläche der Platte 100 radial nach innen und außen, was erlaubt, daß der DOMR-Kopf über der zu lesenden magnetischen Information positioniert wird.
Da sich die Platte 100 während des Betriebs dreht, wird zwischen der Oberfläche der Platte 9100 und dem Gleiter 102 ein Luftpolster bzw. Luftlager gebildet, so daß der Gleiter 102 und daher der DOMR-Kopf über der Oberfläche der Platte 100 "fliegt", während sie gedreht wird. Es sollte besonders erwähnt werden, daß der DOMR-Kopf auch in einer Kontaktkopf anwendung, wie z.B. einem "Diskettenlaufwerk" und/oder einem Magnetbandlaufwerk, verwendet werden könnte.
Es sei daran erinnert, daß einer der Hauptvorteile eines DOMR-Kopfes darin besteht, daß die Lesekanalelektronik 103 insofern vereinfacht werden kann, als vereinfachte serielle Datendetektionsschemata verwendet werden können, weil der DOMR-Kopf digital Daten ohne Rückkehr nach Null ("NRZ") wiedergewinnt. Dementsprechend wird ein serieller Datenstrom digitaler elektrischer Signalübergänge, wie sie durch das DOMR- Kopfelement des Gleiters 102 gelesen werden, innerhalb des digitalen Lesekanals 103 aufbereitet und verarbeitet, der den Datenstrom in bezug auf ein Lesedatentaktsignal "wiederge winnt". Der serielle Datenstrom, am ehesten vorzugsweise in einem codierten Format, wird dann zu den Datenbearbeitungsabschnitten der Elektronik des Plattenlaufwerks zum Decodieren und Rahmenbilden in Benutzerdatenblöcke weitergeleitet, als Vorbereitung auf eine Abgabe der Benutzerdatenblöcke an das Host-Computersystem in gewöhnlicher Weise. In diesem speziellen Beispiel weist der Kopfgleiter 102 auch am ehesten bevorzugt ein induktives Schreibelement zum Schreiben von Daten in ausgewählte Datenstellen auf den konzentrischen Speicherspu ren auf. Ein herkömmliche Dünnfilm-Lese/Schreibköpfe verwendendes Plattenlaufwerk, das ohne weiteres angepaßt und durch Einschluß des DOMR-Kopfes der vorliegenden Erfindung verbessert wird, ist in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5 255 136 mit dem Titel: "High Capacity Submicro-Winchester Fixed Disk Drive" beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
FIG. 9 veranschaulicht die Verwendung eines DOMR-Kopfes in einem Bandlaufwerk-Speichersystem. Ein magnetisches Aufzeichnungsband 118 ist auf der Vorratsspule 120 untergebracht. Das Band 118 wird in einer beliebigen gewöhnlichen Weise über den DOMR-Kopfaufbau 126 geführt und auf eine Aufnahmespule 122 aufgewickelt. Räder 124 positionieren das Band gegen den Kopf aufbau 126, so daß das Band mit dem Kopf 126 in Kontakt steht. Der DOMR-Kopfaufbau 126 kann mehrere DOMR- Köpfe umfassen, kann durch irgendeine geeignete Einrichtung in Eingriff gebracht werden und kann z.B. einen Kontaktkopf für ein Spiralband aufweisen.
Obgleich der Ausdruck "Schicht" hierin verwendet wird, um die geschaltete Schicht, die nicht-magnetische Schicht und die genau definierte Schicht zu beschreiben, erkennt und versteht der Fachmann, daß eine bestimmte Schicht als eine Reihe von Ablagerungen geeigneter Materialien gebildet werden kann und daß eine solche Reihe eine Vielfalt an ebenen Formen und Dicken aufweisen kann.
Nach der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung erkennt man nun, daß die Aufgaben der Erfindung vollständig gelöst wurden, und für den Fachmann versteht es sich, daß viele Änderungen im Aufbau und sehr verschiedene Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung naheliegen, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Die Offenbarung und die Beschreibung hierin sind rein veranschaulichend und sollen in keinem Sinn beschränkend sein.

Claims

1. Magnetoresistiver Kopf zum Lesen einer auf einem magnetischen Speichermedium (100, 118) digital aufgezeichneten magnetischen Information, wobei der Kopf eine durch eine nicht-magnetische Schicht (14, 26, 30) von einer genau definierten (engl. pinned) magnetischen Schicht (16, 24, 32) getrennte magnetische digitale Schaltschicht (12, 28) aufweist, wobei die genau definierte Schicht eine festgelegte Magnetisierungsrichtung (22, 34, 38) derart aufweist, daß sie sich unter dem Einfluß externer Streufelder in der magnetischen Richtung im wesentlichen nicht dreht, die digitale Schaltschicht (12, 28) eine im wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung (22, 34, 38) der genau definierten Schicht (16, 24, 32) orientierte Vorzugsachse und eine Magnetisierungsrichtung mit zwei stabilen Magnetisie rungsrichtungen (20, 36) aufweist, so daß eine parallel und eine antiparallel zur Magnetisierungsrichtung der genau definierten Schicht ist, worin die Magnetisierungsrichtung der digitalen Schaltschicht von der parallelen Richtung zur antiparallelen Richtung wechselt bzw. schaltet, wenn sie durch Magnetfelder mit verschiedenen Polaritäten beeinflußt wird, die auf dem magnetischen Speichermedium gespeichert sind, wenn der Kopf über einen aufgezeichneten Magnetfluß übergang von einer magnetischen Domäne zu einer nächsten mit einer umgekehrten Feldpolarität hinweggeht.

2. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 11 mit einer geschichteten Struktur (12-18, 24-32), die auf einem Substrat (10) gebildet ist, worin ein Widerstand der geschichteten Struktur einen ersten Wert (R&sub0;+ΔR) offenbart, wenn die Magnetisierungsrichtung der digitalen Schaltschicht in der parallelen Richtung verläuft, und einen zweiten Wert (R&sub0;- ΔR), wenn die Magnetisierungsrichtung der digitalen Schaltschicht in der antiparallelen Richtung verläuft.

3. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 1, worin ein Mechanismus zum Schalten von Magnetisierungsrichtungen der Schaltschicht (12, 28) eine Form-Anisotropie aufweist und worin die digitale Schaltschicht eine rechtwinkelige Form mit einer zum Medium im wesentlichen senkrechten Längenabmessung (h) aufweist, die ungefähr das Doppelte ihrer Breitenabmessung (W) ist.

4. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 3, worin die nicht-magnetische Schicht (14, 26, 30) einen Dünnfilm, der im wesentlichen nicht dicker als einige Atomlagen ist, aus einem Material umfaßt, das aus der aus Kupfer, Silber, Gold und Kupfer, Silber oder Gold enthaltenden Legierungen be stehenden Gruppe ausgewählt ist.

5. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 2, worin ein Mechanismus zum Schalten von Magnetisierungsrichtungen der Schaltschicht (12, 28) eine kristalline Anisotropie aufweist und worin eine Vorzugsachse der Schaltschicht während ihrer Bildung durch Steuern ihrer kristallinen Anisotropie eingerichtet wird.

6. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 2, worin die Reihenfolge von auf dem Substrat (10) gebildeten Schichten wie folgt lautet: die genau definierte Schicht (16), die nicht-magnetische Schicht (14) und die Schaltschicht (12).

7. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 2, worin die Reihenfolge von auf dem Substrat (10) gebildeten Schichten wie folgt lautet: die Schaltschicht (12), die nicht-magnetische Schicht (14) und die genau definierte Schicht (16).

8. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 2, ferner mit einer genau definierenden Schicht (18), die der nichtmagnetischen Schicht (14) gegenüberliegend und der genau definierten Schicht (16) benachbart gebildet ist, um die Magnetisierungsrichtung der genau definierten Schicht festzulegen.

9. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 2, ferner mit einer Austauschvorspannungsschicht (18), die der nichtmagnetischen Schicht (14) gegenüberliegend der genau definierten Schicht (16) benachbart ist und mit ihr in Kontakt steht, um die Magnetisierungsrichtung der genau definierten Schicht festzulegen.

10. Magnetoresistiver Kopf nach Anspruch 2, worin die genau definierte Schicht (16) eine im wesentlichen höhere Koerzitivkraft als eine Koerzitivkraft der Schaltschicht (12) aufweist.

11. Massenspeichervorrichtung mit: einem magnetischen Auf zeichnungsmedium (100, 118) mit darauf gespeicherten magnetischen übergängen; einem magnetoresistiven Kopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und

einer digitalen Lesekanalelektronik (103) mit einem mit dem Kopf verbundenen Eingang zum Empfangen und Verarbeiten eines seriellen Datenstroms, der durch den Kopf während einer relativen Bewegung zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und dem Kopf ausgegeben wird.

12. Massenspeichervorrichtung nach Anspruch 11, worin eine Ausgabe vom Kopf aus seiner Bewegung in bezug auf das magnetische Auf zeichnungsmedium eine Funktion der Stärke und Richtung des magnetischen Flusses von den magnetischen Domänen ist, die gelesen werden, und eine im wesentlichen digitale Wellenform aufweist.

13. Massenspeichervorrichtung nach Anspruch 12, worin die im wesentlichen digitale Wellenform, die vom Kopf ausgegeben wird, einem Format ohne Rückkehr nach Null (NRZ- Format) folgt.

14. Massenspeichervorrichtung nach Anspruch 11, worin die Massenspeichervorrichtung ein Plattenlaufwerk ist und das magnetische Aufzeichnungsmedium eine sich drehende magnetische Datenspeicherplatte ist.

15. Verfahren zum Detektieren von auf einer Magnetspei cherplatte als sequentielle magnetische übergänge gespeicherter Information mit den Schritten eines:

a) schnellen Rotierens, mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit, der magnetischen Auf zeichnungsplatte mit zumindest einer Auf zeichnungsoberfläche mit darauf aufgezeichneten magnetischen übergängen;

b) Positionierens einer Kopf armanordnung mit einem DOMR-Kopf nach Anspruch 1, der Platte benachbart, worin der Kopf in unmittelbarer Nähe zur Auf zeichnungsoberfläche gehalten wird;

c) Positionierens des Kopfes über den zu lesenden magnetischen übergängen;

d) Leitens eines Abfühlstroms durch den Kopf, um eine Spannung über den Kopf als eine Funktion seines elektrischen Widerstands zu erzeugen, wobei der Widerstand einen ersten Wert offenbart, nachdem der Kopf einen auf der Aufzeichnungsplatte definierten ersten magnetischen übergang passiert, der Widerstand einen zweiten Wert offenbart, nachdem der Kopf einen zweiten magnetischen übergang passiert, der auf der Aufzeichnungsplatte definiert ist und eine Magnetfeldpolarität mit einer zu der des ersten magnetischen übergangs entgegengesetzten Richtung aufweist; und

e) Ausgebens eines dem Widerstand proportionalen Signals an einen Lesekanal mit einer Signaldetektionsschaltung.

16. Verfahren nach Anspruch 15, mit dem weiteren Schritt eines Detektierens der Information aus dem Signal mit der Signaldetektionsschaltung, ohne die Ableitung des Signals zu nehmen.

17. Verfahren zum Lesen von als sequentielle magnetische übergänge auf einem Magnetbandmedium gespeicherter Information mit den Schritten eines:

a) Ladens des die magnetischen übergänge enthaltenden Bandes in ein Bandlaufwerk;

b) Positionierens einer Bandkopfanordnung mit zumindest einem DOMR-Kopf nach Anspruch 1 nahe dem Band;

c) Bewegens des Bandes bezüglich des DOMR-Kopfes;

d) Leitens eines Abfühlstroms durch den DOMR-Kopf, um eine Spannung über den DOMR-Kopf als eine Funktion seines elektrischen Widerstands zu erzeugen, wobei der Widerstand einen ersten Wert offenbart, nachdem der DOMR-Kopf über einen ersten magnetischen übergang mit einem Magnetfluß mit einer ersten Polarität hinweggegangen ist, und der Widerstand einen zweiten Wert offenbart, nachdem der DOMR-Kopf über einen zweiten magnetischen übergang mit einer zu der des ersten übergangs entgegengesetzten Magnetflußpolarität hinweggegangen ist; und

e) Ausgebens eines dem Widerstand proportionalen Signals an einen Lesekanal mit einer Detektionsschaltung.

18. Verfahren zum Herstellen eines magnetoresistiven Kopfes mit den Schritten eines:

a) Aufbringens einer Schaltschicht (12) aus einem magnetischen Material auf ein Substrat (10);

b) Aufbringens einer Schicht (14) aus einem nichtmagnetischen Material über der Schaltschicht;

c) Aufbringens einer genau definierten Schicht (16) aus einem magnetischen Material über der Schicht aus einem nicht-magnetischen Material;

wobei die genau definierte Schicht eine festgelegte Magnetisierungsrichtung (22, 34, 38) derart aufweist, daß sie sich unter dem Einfluß externer Streufelder in der magnetischen Richtung im wesentlichen nicht dreht,

wobei die Schaltschicht (12, 28) eine im wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung (22, 34, 38) der genau definierten Schicht (16, 24, 32) orientierte Vorzugsachse und eine Magnetisierungsrichtung mit zwei stabilen Magnetisierungsrichtungen (20, 36) aufweist, so daß eine parallel und eine antiparallel zur Magnetisierungsrichtung der genau definierten Schicht ist, worin die Magnetisierungsrichtung der Schaltschicht angepaßt ist, um von der parallelen Rich tung zur antiparallelen Richtung zu schalten, wenn sie durch Magnetfelder mit verschiedenen Polaritäten, wie sie auf einem magnetischen Speichermedium gespeichert sind, beeinflußt wird, wenn der Kopf über einen aufgezeichneten Magnetflußübergang von einer magnetischen Domäne zu einer nächsten mit einer umgekehrten Feldpolarität hinweggeht.

19. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Schicht (14) aus einem nicht-magnetischen Material ein Material aufweist, das aus der aus Kupfer, Silber, Gold und Kupfer, Silber oder Gold enthaltenden Legierungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Schaltschicht (12) aus einem magnetischen Material Kobalt oder eine Kobaltlegierung aufweist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, worin die genau definierte Schicht (16) aus einem magnetischen Material eine Nickel enthaltende Legierung aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 18, worin der Schritt eines Aufbringens der Schaltschicht (12) aus einem magnetischen Material den Schritt eines Bildens der Schicht in einer rechtwinkeligen Form mit einer Längenabmessung (h) aufweist, die ungefähr das Doppelte ihrer Breitenabmessung (W) ist.

23. Verfahren nach Anspruch 18, mit dem weiteren Schritt eines Bildens der Schaltschicht aus einem magnetischen Material durch Verwenden einer kristallinen Anisotropie, um die Vorzugsachse einzuschließen.

24. Verfahren zum Herstellen eines magnetoresistiven Kopfes mit den Schritten eines:

a) Aufbringens einer ersten genau definierten Schicht (16, 24) aus einem magnetischen Material auf ein Substrat (10);

b) Aufbringens einer ersten Schicht (14, 26) aus einem nicht-magnetischen Material über der ersten genau definierten Schicht;

c) Aufbringens einer Schaltschicht (12, 28) aus einem magnetischen Material über der ersten Schicht aus einem nicht-magnetischen Material;

wobei die erste genau definierte Schicht (16, 24) eine festgelegte Magnetisierungsrichtung (22, 34, 38) derart aufweist, daß sie sich unter dem Einfluß externer Streu felder in der magnetischen Richtung im wesentlichen nicht dreht,

wobei die Schaltschicht (12, 28) eine im wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung (22, 34) der ersten genau definierten Schicht (16, 24) orientierte Vorzugsachse und eine Magnetisierungsrichtung mit zwei stabilen Magnetisierungsrichtungen (20, 36) aufweist, so daß eine parallel und eine antiparallel zur Magnetisierungsrichtung der ersten genau definierten Schicht ist, worin die Magnetisierungsrichtung der Schaltschicht angepaßt ist, um von der parallelen Richtung zur antiparallelen Richtung zu schalten, wenn sie durch Magnetfelder mit verschiedenen Polantäten beeinflußt wird, wie sie auf einem magnetischen Speichermedium gespeichert sind, wenn der Kopf über einen aufgezeichneten Magnetflußübergang von einer magnetischen Do mäne zu einer nächsten mit einer umgekehrten Feldpolarität hinweggeht.

25. Verfahren nach Anspruch 24, ferner mit den Schritten eines:

Aufbringens einer zweiten Schicht (30) aus einem nichtmagnetischen Material über der Schaltschicht (28); und Aufbringens einer zweiten genau definierten Schicht (32) aus einem magnetischen Material mit einer im wesentlichen festgelegten Magnetisierungsrichtung (38).

26. Verfahren nach Anspruch 25, worin die zweite genau definierte Schicht (32) eine Magnetisierungsrichtung (38) aufweist, die im wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der ersten Schicht aus einem magnetischen Material festgelegt ist, und worin der Riesenmagnetowiderstandseffekt zwischen der ersten genau definierten Schicht (24) und der Schaltschicht (28) der gleiche wie zwischen der Schaltschicht und der zweiten genau definierten Schicht (32) ist.

27. Verfahren nach Anspruch 25, worin die zweite genau definierte Schicht eine Magnetisierungsrichtung aufweist, die im wesentlichen antiparallel zur Magnetisierungsrichtung der ersten genau definierten Schicht (24) festgelegt ist, und worin der Riesenmagnetowiderstandseffekt zwischen der ersten genau definierten Schicht und der Schaltschicht (28) zum Riesenmagnetowiderstandseffekt zwischen der Schaltschicht und der zweiten genau definierten Schicht (32) entgegengesetzt ist.