▲MR磁頭橫截面圖

巨磁阻磁頭

對(duì)不斷增大的密度需求下，IBM在1997年推出了新的MR磁頭，也就是所謂的巨磁阻磁頭(GMR)，它們比標(biāo)準(zhǔn)的MR磁頭更小，但是設(shè)計(jì)原理基于 MR。不過(guò)傳統(tǒng)MR磁頭單層NiFe薄膜被多層薄膜取代。在MR磁頭中，單層NiFe薄膜會(huì)隨著磁盤上通量逆轉(zhuǎn)來(lái)改變電阻。而在GMR磁頭中，有兩層薄膜來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。

GMR效應(yīng)在1988年的水晶樣本中被發(fā)現(xiàn)，隨即被應(yīng)用到高能磁場(chǎng)中。德國(guó)科學(xué)家Peter Gruenberg和法國(guó)科學(xué)家Albert Fert發(fā)現(xiàn)，在各種金屬元素薄層組成的材料中會(huì)出現(xiàn)較大的電阻改變。GMR材料的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是在兩個(gè)磁性金屬層之間有一個(gè)非金屬隔離層。其中一個(gè)磁性層被固定住，也就是說(shuō)它具備固定的磁性取向。另一個(gè)磁性層的磁性取向則隨意。磁性物質(zhì)傾向于指向同一方向 。因此如果隔離層足夠薄，那么任意磁性層就會(huì)與固定磁性層方向一致。任意磁性層的取向也會(huì)周期性的來(lái)回變動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)磁性層取向一致時(shí)，總電阻較低，而取向相反時(shí)，總電阻較高。

下圖展示了GMR磁頭的讀取元件：

▲GMR磁頭橫截面圖

如果是較弱的磁場(chǎng)，如硬盤上的某個(gè)部分，通過(guò)GMR磁頭，那么任意磁性層的磁性取向會(huì)相應(yīng)改變并出現(xiàn)顯著的電阻改變。由于電阻改變的物理屬性是由其他層電子元件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)造成的，所以GMR磁頭通常也稱作自旋閥磁頭。

1997年12月，IBM推出了自己的第一款GMR磁頭商用驅(qū)動(dòng)。此后GMR磁頭的標(biāo)準(zhǔn)基本定位在3.5英寸和2.5英寸驅(qū)動(dòng)。

2007年，日立公司開(kāi)發(fā)出了直流電GMR磁頭，它的平面密度可達(dá)1Tb/平方英寸甚至更大。這種可稱為直流平面GMR或是CPP-GMR，預(yù)計(jì)這種磁頭可于2011年起應(yīng)用到驅(qū)動(dòng)中。

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