CN110268515B - 磁壁移动型磁记录元件及磁记录阵列 - Google Patents

磁壁移动型磁记录元件及磁记录阵列 Download PDF

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Abstract

一种磁壁移动型磁记录元件，其中，具备：第一铁磁性层，其包含铁磁性体；磁记录层，其沿与所述第一铁磁性层的层叠方向交叉的第一方向延伸，并且包含磁壁；非磁性层，其夹持于所述第一铁磁性层和所述磁记录层之间，所述第一铁磁性层在所述第一方向的至少第一端部具有磁通供给区域。

Description

磁壁移动型磁记录元件及磁记录阵列
技术领域
本发明涉及磁壁移动型磁记录元件及磁记录阵列。
背景技术
作为代替能够微细地观察界限的闪存存储器等下一代的非易失性存储器，利用变阻型元件来存储数据的变阻型的磁记录装置备受关注。作为磁记录装置的一例，具有MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、ReRAM(Resistance Randome AccessMemory)、PCRAM(Phase Change Random Access Memory)等。另外，已经尝试使用这种变阻元件实现模仿人脑的组织的装置(仿神经装置)(非专利文献1)。
作为存储器的高密度化(大容量化)的方法，有减小构成存储器的元件本身的方法。除此之外，有将构成存储器的每一个元件的记录位进行多值化的方法。另外，作为利用变阻元件的仿神经装置，有通过利用变阻元件的电阻值连续地变化，并构成列阵，从而进行模拟的积和运算。
专利文献1中记载有通过控制磁记录层内的磁壁的位置，能够记录多值的数据的磁壁移动型磁记录元件。专利文献2中记载有根据磁记录层内的磁壁的位置，利用电阻值连续地变化的、磁壁利用型模拟存储器元件及利用其的磁神经元元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/050287号
专利文献2：国际公开第2017/183573号
非专利文献
非专利文献1：Zhe Chen et al,IEEE,2015,p.17.7.1-p17.7.4.
发明内容
发明所要解决的课题
在磁壁移动型记录元件中，在磁壁在不能期待电阻变化的区域移动的情况下，相对于输入产生元件未响应的不敏感状态。因此，要求将磁壁的移动范围根据磁壁位置限定于电阻变化的范围，在不能期待电阻变化的区域导入磁壁不移动的组织，使变阻元件的动作稳定。
专利文献1所述的磁壁移动型磁记录元件中，在磁记录层的侧面设置有凹凸。凹凸作为磁壁的阱侧起作用，控制磁壁可移动的范围。但是，有时在磁记录层中设置物理的凹凸和凹部产生电流集中。电流集中成为发热的原因，使元件的动作不稳定，降低数据的可靠性。
本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于，提供一种能够将磁壁的移动稳定地控制在规定的范围内的磁壁移动型磁记录元件及磁记录阵列。
用于解决课题的技术方案
(1)第一方式提供一种磁壁移动型磁记录元件，具备：第一铁磁性层，其包含铁磁性体；磁记录层，其沿与所述第一铁磁性层的层叠方向交叉的第一方向延伸，并且包含磁壁；非磁性层，其夹持于所述第一铁磁性层和所述磁记录层之间，所述第一铁磁性层在所述第一方向的至少第一端部具有磁通供给区域。
(2)也可以是，在上述方式的磁壁移动型磁记录元件中，所述第一铁磁性层在所述第一端部及与所述第一端部相反侧的第二端部具有磁通供给区域。
(3)也可以是，上述方式的磁壁移动型磁记录元件中的所述磁通供给区域包含与位于所述第一铁磁性层的所述第一方向的中央的主要区域不同的材料。
(4)也可以是，上述方式的磁壁移动型磁记录元件中的所述第一铁磁性层具备：由铁磁性体构成且磁化方向相互不同的第一层及第二层；和夹持于所述第一层和所述第二层之间的中间层，在穿过所述第一铁磁性层的重心沿着所述第一方向切断所述磁通供给区域的切断面上，所述第一层所占的面积和所述第二层所占的面积不同。
(5)也可以是，上述方式的磁壁移动型磁记录元件中的所述第一层位于比所述第二层靠所述磁记录层侧，所述第一层的长度比所述第二层长。
(6)也可以是，上述方式的磁壁移动型磁记录元件中的所述第一层位于比所述第二层靠所述磁记录层侧，所述第二层的长度比所述第一层长。
(7)也可以是，在上述方式的磁壁移动型磁记录元件中，所述第一层及所述第二层沿所述第一方向阶段性突出，所述第一铁磁性层的所述第一方向的侧面为台阶状。
(8)也可以是，在上述方式的磁壁移动型磁记录元件中，所述第一铁磁性层的所述第一方向的侧面为倾斜面。
(9)也可以是，上述方式的磁壁移动型磁记录元件的所述第一铁磁性层及所述磁记录层在所述层叠方向上具有磁各向异性。
(10)也可以是，上述方式的磁壁移动型磁记录元件的所述第一铁磁性层及所述磁记录层在这些层的面内方向上具有磁各向异性。
(11)也可以是，上述方式的磁壁移动型磁记录元件中，在所述磁记录层和所述非磁性层之间具备反映所述磁记录层的磁化状态的第二铁磁性层。
(12)第二方式的磁记录阵列具备多个上述方式的磁壁移动型磁记录元件。
发明效果
根据上述方式的磁壁移动型磁记录元件，能够稳定地控制磁壁的移动范围。
附图说明
图1是示意性表示第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的剖视图。
图2是放大图1所示的磁壁移动型磁记录元件的两端的示意图。
图3是示意性表示第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的其它例的剖视图。
图4是示意性表示第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的其它例的剖视图。
图5是示意性表示第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的其它例的剖视图。
图6是示意性表示第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的其它例的剖视图。
图7是示意性表示第二实施方式的磁壁移动型磁记录元件的剖视图。
图8是示意性表示第二实施方式的磁壁移动型磁记录元件的其它例的剖视图。
图9是示意性表示第三实施方式的磁壁移动型磁记录元件的剖视图。
图10是仅在第一端部具备磁通供给区域的磁壁移动型磁记录元件的剖面示意图。
图11是第四实施方式的磁记录阵列的俯视图。
符号说明
1 第一层
2 第二层
3 中间层
10、11 第一铁磁性层
10a 第一端部
10b 第二端部
11A 主要区域
11B 端部区域
20 磁记录层
21 磁壁
22 第一磁区
23 第二磁区
25、26 区域
30 非磁性层
41 第一通孔配线
42 第二通孔配线
50 第二铁磁性层
100、101、102、103、104、105、106、107、108
磁壁移动型磁记录元件
200 磁记录阵列
B 磁通供给区域
具体实施方式
以下，适当参照附图对本实施方式进行详细说明。以下的说明中使用的附图中，为了容易理解本发明的特征，有时方便上放大成为特征的部分进行表示，各结构要素的尺寸比率等与实际不同。在以下的说明中例示的材料、尺寸等是一例，本发明不限定于此，在实现本发明的效果的范围内可实施适当变更。
(磁壁移动型磁记录元件)
“第一实施方式”
图1是示意性表示第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件100的剖视图。磁壁移动型磁记录元件100具备第一铁磁性层10、磁记录层20、非磁性层30。图1所示的磁壁移动型磁记录元件100在俯视时夹持第一铁磁性层10的位置具备第一通孔配线41和第二通孔配线42。
以下，将磁记录层20延伸的第一方向设为x方向，将在磁记录层20延伸的面内与x方向正交的第二方向设为y方向，将与x方向及y方向正交的方向设为z方向。图1所示的磁壁移动型磁记录元件100的层叠方向与z方向一致。
＜第一铁磁性层＞图1所示的第一铁磁性层10具备第一层1、第二层2、中间层3。第一层1及第二层2均由铁磁性体构成，并且磁化方向相互不同。中间层3夹持于第一层1和第二层2之间。
第一层1处于比中间层3靠磁记录层20侧，第二层2处于比中间层3靠远离磁记录层20的侧。第一层1的x方向的长度比第二层2的x方向的长度长。第一层1和第二层2沿着x方向阶段性突出，第一铁磁性层10的x方向的侧面成为台阶状。第一层1及第二层2是在x方向上具有易磁化轴的面内磁化膜。图1所示的第一层1沿着+x方向取向，第二层2沿着-x方向取向，并且相互反铁磁性耦合。
第一层1及第二层2使用铁磁性材料。能够将例如选自Cr、Mn、Co、Fe及Ni中的金属、包含1种以上这些金属的合金、包含这些金属与B、C、及N中的至少1种以上的元素的合金等用于第一层1及第二层2。具体而言，可举出Co-Fe、Co-Fe-B、Ni-Fe。另外，第一层1及第二层2可以是具有垂直磁各向异性的垂直磁化膜。该情况下，优选使用Co/Ni层叠膜、Co/Pt层叠膜等。例如，[Co(0.24nm)/Pt(0.16nm)]x(X为层叠次数)成为垂直磁化膜。
中间层3使用非磁性材料。例如，能够使用Ru、Ta、W、Os等。中间层3的膜厚优选为0.3nm以上2.0nm以下。只要中间层3的膜厚在该范围即可，就能使第一层1和第二层2磁耦合。
图1所示的第一铁磁性层10是x方向的长度比y方向的长度长的长方形。第一铁磁性层10的x方向的长度优选为60nm以上1μm以下。第一铁磁性层10的俯视时形状不局限于长方形，也可以是在x方向上具有长轴的椭圆形等。第一铁磁性层10的x方向的一端为第一端部10a，相反侧的另一端为第二端部10b。
图1所示的第一铁磁性层10在第一端部10a及第二端部10b具有磁通供给区域B。磁通供给区域B生出磁场。从磁通供给区域B产生的磁通量进入磁记录层20。
图1所示的磁通供给区域B是第一层1和第二层2经由中间层3未相对的部分。磁通供给区域B中的第二层2的面积为0，占据磁通供给区域B的第一层1的面积和占据磁通供给区域B的第二层2的面积不同。
在位于第一铁磁性层10的中央的主要区域，第一层1的磁化和第二层2的磁化反铁磁性耦合。因此，几乎不会从第一铁磁性层10的主要区域产生漏磁场。与此相对，在磁通供给区域B中，第一层1的磁化比第二层2的磁化过量地存在。因此，从磁通供给区域B产生漏磁场。
磁通供给区域B的x方向的宽度(在图1中，第一层1相对于第二层2沿着x方向突出的宽度)优选为第一铁磁性层10的x方向的长度的0.1％以上30％以下，更优选为1％以上10％以下。
作为具体的数值，磁通供给区域B的x方向的宽度优选为1nm以上100nm以下，更优选为5nm以上50nm以下。
当磁通供给区域B的x方向的宽度窄时，在磁通供给区域B中产生的磁场的强度变弱。另一方面，当磁通供给区域B的x方向的宽度宽时，不与磁壁移动型磁记录元件100的数据存储所干预的部分的面积变宽，且元件大型化。
在磁通供给区域B中，优选的是，中间层3的x方向的端面的位置与第一层1或第二层2的x方向的端面的位置一致。第一层1的磁化受界面的影响较大。通过与第一层1的磁记录层20相反侧的面为被中间层3完全被覆的状态或没有完全被覆的状态中的任意两状态，使第一层1的磁化的方向稳定。
＜磁记录层＞
磁记录层20沿着x方向延伸。磁记录层20在内部具有磁壁21。磁壁21为具有相互相反方向的磁化的第一磁区22和第二磁区23的境界。图1所示的磁记录层20为第一磁区22具有沿着+x方向取向的磁化，第二磁区23具有沿着-x方向取向的磁化的面内磁化膜。
磁壁移动型磁记录元件100根据磁记录层20的磁壁21的位置以多值记录数据。读出磁记录层20中所记录的数据作为第一铁磁性层10及磁记录层20的层叠方向的电阻值变化。这里输出的电阻值依赖于夹持非磁性层30的2个铁磁性层的磁化的相对角。因此，图1中，严格地说，读出依赖于磁记录层20的磁化和第一层1的磁化的相对角的电阻值作为数据。
当磁壁21移动时，磁记录层20中的第一磁区22和第二磁区23的比率变化。第一层1的磁化与第一磁区22的磁化为同方向(平行)，与第二磁区23的磁化为相反方向(反平行)。当磁壁21沿着x方向移动，并从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分的第一磁区22的面积变宽时，磁壁移动型磁记录元件100的电阻值变低。相反，当磁壁21沿着-x方向移动，并从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分的第二磁区23的面积变宽时，磁壁移动型磁记录元件100的电阻值变高。
磁壁21通过向磁记录层20的延伸方向流通电流或施加外部磁场进行移动。例如，当从第一通孔配线41向第二通孔配线42施加电流脉冲时，第一磁区22向第二磁区23的方向扩大，磁壁21向第二磁区23的方向移动。即，通过设定在第一通孔配线41及第二通孔配线42中流动的电流的方向、强度，控制磁壁21的位置，并在磁壁移动型磁记录元件100中写入数据。
从磁壁移动型磁记录元件100中读出数据时，从第一铁磁性层10朝向第一通孔配线41或第二通孔配线42流出读出电流。
对磁记录层20施加在磁通供给区域B产生的磁场。磁场在磁记录层20内生出磁势分布。磁壁21在磁记录层20内磁壁21感受到磁势分布低的部位稳定。通过从位于第一铁磁性层10的端部的磁通供给区域B向磁记录层20施加磁场，能够将磁壁21的移动范围限定在从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分。
即使磁壁21在从z方向观察与第一铁磁性层10未重叠的部分移动，与第一层1相对的磁记录层20的磁化状态也不变化。即，即使磁壁21在该部分移动，在输出的数据中也不产生变化。通过限制磁壁21的移动范围，能够提高相对于向磁壁移动型磁记录元件100中输入的信号的灵敏度。
图2是放大图1所示的磁壁移动型磁记录元件100的两端的示意图。基于图2，对能够将磁壁21的移动范围限定在从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分的理由进行说明。
图2(a)是放大磁壁移动型磁记录元件100的第一端部10a侧的要部的示意图。图2(a)中，将通过磁通供给区域B的-x方向的端部的yz平面设为第一平面S1，将通过磁通供给区域B的+x方向的端部的yz平面设为第二平面S2。
当磁壁21到达至第一平面S1时，夹持于磁记录层20的第一平面S1和第二平面S2的区域25的磁化沿着-x方向取向。与此相对，磁通供给区域B中的第一层1的磁化沿着+x方向取向。即，区域25的磁化和磁通供给区域B的磁化向相互相反方向(静磁耦合)，相互的磁化状态稳定。
另一方面，图2(b)是放大磁壁移动型磁记录元件100的第二端部10b侧的要部的示意图。图2(b)中，将通过磁通供给区域B的-x方向的端部的yz平面设为第三平面S3，将通过磁通供给区域B的+x方向的端部的yz平面设为第四平面S4。
当磁壁21到达至第三平面S3时，夹持于磁记录层20的第三平面S3和第四平面S4的区域26的磁化沿着-x方向取向。与此相对，磁通供给区域B中的第一层1的磁化沿着+x方向取向。即，区域26的磁化和磁通供给区域B的磁化向相互相反方向(静磁耦合)，相互的磁化状态稳定。
这样，在磁记录层20内磁壁21感受的磁势分布在磁壁21位于第一平面S1及第三平面S3的位置的情况下变低。因此，能够将磁壁21的移动范围限制在第一平面S1和第三平面S3之间。第一平面S1和第三平面S3之间的区域是从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分。
磁记录层20由磁性体构成。构成磁记录层20的磁性体能够使用与第一层1及第二层2同样的磁性体。另外，磁记录层20优选具有选自Co、Ni、Pt、Pd、Gd、Tb、Mn、Ge、Ga中的至少一个元素。可举出例如，Co和Ni的层叠膜、Co和Pt的层叠膜、Co和Pd的层叠膜、MnGa系材料、GdCo系材料、TbCo系材料。MnGa系材料、GdCo系材料、TbCo系材料等亚铁磁性体的饱和磁化小，为了使磁壁移动，能够降低需要的阈值电流。另外，Co和Ni的层叠膜、Co和Pt的层叠膜、Co和Pd的层叠膜的矫顽力大，能够抑制磁壁的移动速度。
＜非磁性层＞
在非磁性层30中能够使用公知的材料。例如，在非磁性层30由绝缘体构成的情况下(为隧道势垒层的情况)，作为其材料，能够使用Al2O3、SiO2、MgO、及MgAl2O4等。另外，除了这些，还能够使用将Al、Si、Mg的一部分替换为Zn、Be等而成的材料等。其中，MgO及MgAl2O4是能够实现相干隧道的材料，因此，能够有效地注入自旋。在非磁性层30由金属构成的情况下，作为其材料，能够使用Cu、Au、Ag等。进而，在非磁性层30由半导体构成的情况下，作为其材料，能够使用Si、Ge、CuInSe2、CuGaSe2、Cu(In，Ga)Se2等。
非磁性层30的厚度优选为0.5nm以上5nm以下，更优选为1nm以上4nm以下。当非磁性层30的厚度足够薄时，能够在磁记录层20中充分施加在磁通供给区域B中产生的磁场。
如上所述，根据第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件100，能够将磁壁21的移动范围限定于从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分。因此，磁壁21的移动和从磁壁移动型磁记录元件100中输出的数据的变化的关系性增强，并能够提高相对于磁壁移动型磁记录元件100的输入信号的灵敏度。
另外，第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件100中，通过从设置于第一铁磁性层10的端部的磁通供给区域B中产生的磁场限制磁壁21的移动。由于在磁记录层20未设置凹部等物理的(结构的)形状变化，因此，能够避免在磁记录层20的特定的部分产生电流集中。另外，通过夹持非磁性层30，能够在与磁记录层20十分接近的位置容易形成磁通供给区域B。例如，从加工精度的观点考虑，难以在磁记录层20的面内方向上形成磁通供给区域B。另外，通过磁通供给区域B存在于与磁记录层20十分接近的位置，能够在磁记录层20内充分地生出磁势分布。
以上，参照附图对第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件进行了详细描述，但各实施方式中的各结构及这些组合等为一例，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行结构的追加、省略、替换、及其它的变更。
例如，图3是第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的另外的例的剖面示意图。图3所示的磁壁移动型磁记录元件101在第一铁磁性层10的x方向的侧面为倾斜面的点上与图1所示的磁壁移动型磁记录元件100不同。其它结构与图1相同，并附加相同的符号。
使用侧铣等方法，能够容易地将第一铁磁性层10的侧面形成为倾斜面。因此，不使用光刻等方法，能够容易地形成磁通供给区域B。
在图3所示的磁壁移动型磁记录元件101的磁通供给区域B，占据磁通供给区域B的第一层1的面积和占据磁通供给区域B的第二层2的面积也不同。第一层1的面积比第二层的面积大。当第一层1的磁化生出的磁场和第二层2的磁化生出的磁场的差额的磁场作为漏磁场施加到磁记录层20。即，即使在图3所示的磁壁移动型磁记录元件101中，也能够限制磁壁21的移动范围，能够提高相对于磁壁移动型磁记录元件101的输入信号的灵敏度。
另外，图4是第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的另外的例的剖面示意图。如图4所示的磁壁移动型磁记录元件102那样，构成第一铁磁性层10的x方向的侧面的倾斜面可以延伸至磁记录层20。通过从z方向观察不与第一铁磁性层10重叠的部分的磁记录层20的厚度渐渐变薄，能够根据从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分限定磁壁21的移动范围。
此外，当磁记录层20的厚度变动时，担心由于电流集中而发热。但是，磁壁移动型磁记录元件102中，由于磁记录层20的厚度缓慢变化，因此，能够充分抑制由于电流集中而发热。这里，厚度缓慢变化是指每单位长度(1nm)的厚度变化量为0.05nm以下。
另外，图5是第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的另外的例的剖面示意图。图5所示的磁壁移动型磁记录元件103在第一铁磁性层10及磁记录层20在层叠方向上具有磁各向异性的点上与图1所示的磁壁移动型磁记录元件101不同。即使构成第一铁磁性层10的第一层1及第二层2与磁记录层20为垂直磁化膜，也能够利用磁通供给区域B充分控制磁壁21的移动范围。
另外，图6是第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件的另外的例的剖面示意图。图6所示的磁壁移动型磁记录元件104的第一铁磁性层10、磁记录层20及非磁性层30的层叠顺序与图1所示的磁壁移动型磁记录元件100不同。如图6所示，第一通孔配线41及第二通孔配线42也可以位于形成有磁记录层20的非磁性层30等的面。
在图6所示的磁壁移动型磁记录元件104中，第一层1位于比第二层2靠磁记录层20侧，第二层2的长度比第一层1长。磁通供给区域B的第一层1和第二层2经由中间层3没有相对，且磁不稳定。由于该磁不稳定的部分不与非磁性层30相接，从而磁记录层20的磁化稳定。即使在图6所示的磁壁移动型磁记录元件104中，第一铁磁性层10的侧面也为倾斜面。
“第二实施方式”
图7是第二实施方式的磁壁移动型磁记录元件105的剖面示意图。图7所示的磁壁移动型磁记录元件105的第一铁磁性层11的结构与图1所示的磁壁移动型磁记录元件100不同。其它结构与图1所示的磁壁移动型磁记录元件100相同，在相同的结构中标注相同的符号。
图7所示的第一铁磁性层11具有位于第一铁磁性层10的x方向的中央的主要区域11A和位于端部的端部区域11B。端部区域11B和主要区域11A由不同的材料构成。因此，在主要区域11A产生的磁场的强度和在端部区域11B产生的磁场的强度不同。端部区域11B成为磁通供给区域B。
构成主要区域11A和端部区域11B的材料能够使用与第一层1及第二层2同样的材料。以端部区域11B生出的磁场强度比主要区域11A生出的磁场强度增大的方式，选择主要区域11A及端部区域11B的材料。
当主要区域11A和端部区域11B产生的磁场的强度不同时，在磁记录层20内产生磁势分布。磁势的分布容易改变磁壁21的移动，并控制磁壁21的移动范围。
另外，图8是第二实施方式的磁壁移动型磁记录元件的另外的例的剖面示意图。如图8所示的磁壁移动型磁记录元件106那样，主要区域11A也可以为由第一层1、第二层2及中间层3构成的3层结构。
另外，即使在第二实施方式的磁壁移动型磁记录元件中，第一铁磁性层10及磁记录层20也可以是垂直磁化膜，第一铁磁性层10、磁记录层20及非磁性层30的层叠顺序也可以相反。
如上述那样，根据第二实施方式的磁壁移动型磁记录元件105、106，能够在磁记录层20内产生磁势分布。其结果，将磁壁21的移动范围限定在规定的范围，并能够提高相对于磁壁移动型磁记录元件105、106的输入信号的灵敏度。
“第三实施方式”
图9是第三实施方式的磁壁移动型磁记录元件107的剖面示意图。图9所示的磁壁移动型磁记录元件107在磁记录层20和非磁性层30之间具备第二铁磁性层50的点上与第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件100不同。在与第一实施方式的磁壁移动型磁记录元件100相同的结构中标注相同的符号，并省略说明。
这里，作为一例，以在磁壁移动型磁记录元件100的磁记录层20和非磁性层30之间具备第二铁磁性层50的例为基础进行说明。但是，不限定于该结构，在第一实施方式的其它磁壁移动型磁记录元件或第二实施方式的磁壁移动型磁记录元件中可以作为相同的结构。
第二铁磁性层50包含磁性体。构成第二铁磁性层50的磁性体能够使用与第一铁磁性层10的第一层1及第二层2相同的磁性体。
第二铁磁性层50与磁记录层20邻接。第二铁磁性层50的磁化与磁记录层20的磁化磁耦合。因此，第二铁磁性层50反映磁记录层20的磁状态。在第二铁磁性层50和磁记录层20铁磁性耦合的情况下，第二铁磁性层50的磁状态与磁记录层20的磁状态相同，在第二铁磁性层50和磁记录层20反铁磁性耦合的情况下，第二铁磁性层50的磁状态成为与磁记录层20的磁状态相反。
当在磁记录层20和非磁性层30之间插入第二铁磁性层50时，第二铁磁性层50和磁记录层20能够分开在磁壁移动型磁记录元件107内所示的功能。磁壁移动型磁记录元件107的MR比通过夹持非磁性层30的2个磁性体(第一层1和第二铁磁性层50)的磁化状态的变化而产生。因此，能够使第二铁磁性层50主要承担MR比提高的功能，并使磁记录层20主要承担使磁壁21移动的功能。
当分开第二铁磁性层50和磁记录层20的功能时，构成各个的磁性体的自由度提高。能够在第二铁磁性层50中选择获得与第一铁磁性层10的相干隧道効果的材料，在磁记录层20中选择磁壁的移动速度变慢的材料。
如上述那样，即使在第三实施方式的磁壁移动型磁记录元件107中，也能够将磁壁21的移动范围限定于从z方向观察与第一铁磁性层10重叠的部分。因此，能够使磁壁21的移动和从磁壁移动型磁记录元件107输出的数据的变化的关系性增强，提高相对于磁壁移动型磁记录元件107的输入信号的灵敏度。
另外，通过第二铁磁性层50和磁记录层20分开在磁壁移动型磁记录元件107内承担的功能，能够提高磁性体材料等选择自由度。另外，通过提高材料选择的自由度，能够进一步提高磁壁移动型磁记录元件107的MR比。
以上，在第一实施方式～第三实施方式中，例示了在第一铁磁性层10的两端具备磁通供给区域B的情况，但磁通供给区域B也可以仅设置于任一方的端部。图10是仅在第一端部10a具备磁通供给区域B的磁壁移动型磁记录元件108的剖面示意图。如果在任一方的端部具备磁通供给区域B，则与不具备磁通供给区域B的情况比较，能够将磁壁21的移动限制在规定的范围内。
“第四实施方式”
图11是第四实施方式的磁记录阵列200的俯视图。图11所示的磁记录阵列200的磁壁移动型磁记录元件100形成3x3的矩阵配置。图11是磁记录阵列的一例，磁壁移动型磁记录元件的种类、数量及配置是任意的。
在磁壁移动型磁记录元件100上分别连接有1根字线WL1～3、1根位线BL1～3、1根引线RL1～3。
通过选择施加电流的字线WL1～3及位线BL1～3，向任意的磁壁移动型磁记录元件100的磁记录层20流动脉冲电流，进行写入动作。另外，通过选择施加电流的引线RL1～3及位线BL1～3，向任意的磁壁移动型磁记录元件100的层叠方向流动电流，进行写入动作。施加电流的字线WL1～3、位线BL1～3、及引线RL1～3能够由晶体管等进行选择。通过在分别以多值记录信息的多个磁壁移动型磁记录元件100中记录数据，能够实现磁记录阵列的高容量化。
以上，对本发明优选的实施方式进行了详细描述，但本发明不限定于特定的实施方式，在权利要求的范围内所述的本发明的要旨的范围内可进行各种变形、变更。

Claims (11)

1.一种磁壁移动型磁记录元件，其中，
具备：
第一铁磁性层，其包含铁磁性体；
磁记录层，其沿与所述第一铁磁性层的层叠方向交叉的第一方向延伸，并且包含磁壁；和
非磁性层，其夹持于所述第一铁磁性层和所述磁记录层之间，
所述第一铁磁性层在所述第一方向的至少第一端部具有磁通供给区域，
所述第一铁磁性层具备：由铁磁性体构成且磁化方向相互不同的第一层及第二层；和夹持于所述第一层和所述第二层之间的中间层，
所述第一层和所述第二层反铁磁性耦合，第一层的磁化和第二层的磁化分别沿着相反的方向取向，
在穿过所述第一铁磁性层的重心沿着所述第一方向切断所述磁通供给区域的切断面上，所述第一层所占的面积和所述第二层所占的面积不同。
2.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述第一铁磁性层在所述第一端部及与所述第一端部相反侧的第二端部具有磁通供给区域。
3.根据权利要求1或2所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述磁通供给区域包含与位于所述第一铁磁性层的所述第一方向的中央的主要区域不同的材料。
4.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述第一层位于比所述第二层靠所述磁记录层侧，
所述第一层的长度比所述第二层长。
5.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述第一层位于比所述第二层靠所述磁记录层侧，
所述第二层的长度比所述第一层长。
6.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述第一层及所述第二层沿所述第一方向阶段性突出，所述第一铁磁性层的所述第一方向的侧面为台阶状。
7.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述第一铁磁性层的所述第一方向的侧面为倾斜面。
8.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述第一铁磁性层及所述磁记录层在所述层叠方向上具有磁各向异性。
9.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
所述第一铁磁性层及所述磁记录层在这些层的面内方向上具有磁各向异性。
10.根据权利要求1所述的磁壁移动型磁记录元件，其中，
在所述磁记录层和所述非磁性层之间具备反映所述磁记录层的磁化状态的第二铁磁性层。
11.一种磁记录阵列，其中，
具备多个权利要求1～10中任一项所述的磁壁移动型磁记录元件。
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