CN111052349B - 磁畴壁移动型磁记录元件和磁记录阵列 - Google Patents

磁畴壁移动型磁记录元件和磁记录阵列 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种该磁畴壁移动型磁记录元件，其具有：含有铁磁性体的第一铁磁性层；磁记录层，其在与所述第一铁磁性层的层叠方向交叉的第一方向上延伸，包含磁畴壁；非磁性层，其被夹在所述第一铁磁性层与所述磁记录层之间，所述磁记录层在侧面具有用于约束磁畴壁的凹部或凸部，在从所述层叠方向俯视时的与所述第一方向正交的第二方向上，所述第一铁磁性层的宽度比所述磁记录层的最小宽度窄。

Description

磁畴壁移动型磁记录元件和磁记录阵列
技术领域
本发明涉及磁畴壁移动型磁记录元件及磁记录阵列。
背景技术
作为代替在微细化上达到了极限的闪存器等的下一代非易失性存储器，利用电阻变化型元件来存储数据的电阻变化型的磁记录装置备受关注。作为磁记录装置之一例，有MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory，磁性随机存储器)、ReRAM(ResistanceRandome Access Memory，电阻式记忆存储器)、PCRAM(Phase Change Random AccessMemory，相变存储器)等。
作为存储器的高密度化(大容量化)的方法，除了减小构成存储器的元件自身的方法以外，还有一种将构成存储器的每一个元件的记录位进行多值化的方法。
专利文献1中记载有通过使磁记录层内的磁畴壁移动，能够记录多值的数据的磁畴壁移动型磁记录元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/101827号。
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1记载的磁畴壁移动型磁记录元件通过在磁性体的侧面设置凹凸作为磁畴壁的约束部位，从而控制磁畴壁的位置。但是，当在磁性体的侧面设置凹凸等不均匀的形状时，有时会在从磁畴壁移动型磁记录元件读出的数据(磁畴壁移动型磁记录元件的电阻值)上产生噪音。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种磁畴壁移动型磁记录元件及磁记录阵列，其能够实现数据的稳定化。
用于解决问题的技术方案
(1)第一方面的磁畴壁移动型磁记录元件具有：含有铁磁性体的第一铁磁性层；磁记录层，其在与所述第一铁磁性层的层叠方向交叉的第一方向上延伸，包含磁畴壁；和非磁性层，其被夹在所述第一铁磁性层与所述磁记录层之间，所述磁记录层在侧面具有用于约束磁畴壁的凹部或凸部，在从所述层叠方向俯视时的与所述第一方向正交的第二方向上，所述第一铁磁性层的宽度比所述磁记录层的最小宽度窄。
(2)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，所述第一铁磁性层的从所述层叠方向俯视时的俯视形状也可以为长方形。
(3)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，所述第一铁磁性层也可以在侧面具有凹部或凸部。
(4)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，所述第一方向上的所述磁记录层的凹部或凸部的位置与所述第一方向上的所述第一铁磁性层的凹部或凸部的位置也可以一致。
(5)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，在从所述层叠方向俯视时，所述磁记录层的沿所述第一方向的第一边与所述第一铁磁性层的最靠近所述第一边的沿所述第一方向的第二边也可以平行。
(6)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，也可以为如下结构，即，在从所述层叠方向俯视时，所述磁记录层的不与所述第一铁磁性层重叠的第一部分具有薄层部，所述薄层部的厚度比所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最小的位置上的所述层叠方向的厚度薄，所述薄层部位于所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最大的位置。
(7)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，在从所述层叠方向俯视时，在所述磁记录层的不与所述第一铁磁性层重叠的第一部分中，所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最小的位置上的所述层叠方向的厚度d1，也可以比所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最大的位置上的所述层叠方向的厚度d2厚。
(8)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，所述第一铁磁性层及所述磁记录层的易磁化轴也可以为所述层叠方向。
(9)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，所述第一铁磁性层及所述磁记录层的易磁化轴也可以为与所述层叠方向正交的面内方向。
(10)在上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件中，所述磁记录层的侧面中的凹部或凸部的数量也可以为10个以上。
(11)在上述方面的磁畴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也可以具有反映所述磁记录层的磁化状态的第二铁磁性层。
(12)第二方面的磁记录阵列具备多个上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件。
发明效果
根据上述方面的磁畴壁移动型磁记录元件，能够将可使用的磁阻范围制成最大，能够增大各个模拟值。由此，能够使被读出的数据稳定化。
附图说明
图1是示意地表示第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的立体图。
图2是示意地表示第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的俯视图。
图3是示意地表示第二实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的俯视图。
图4是示意地表示磁畴壁移动型磁记录元件相对于磁畴壁的位置的电阻值变化的图。
图5是示意地表示图2所示的磁畴壁移动型磁记录元件相对于磁畴壁的位置的电阻值变化的图。
图6是示意地表示第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的俯视图。
图7是沿着y方向剖切第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件102所得的剖面图。
图8是沿着y方向剖切第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的另一例所得的剖面图。
图9是沿着y方向剖切第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的另一例所得的剖面图。
图10是第四实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的立体示意图。
图11是示意地表示第一铁磁性层及磁记录层的易磁化轴为与z方向正交的面内方向的磁畴壁移动型磁记录元件的立体图。
图12是第五实施方式的磁记录阵列的俯视图。
具体实施方式
下面，适当参照附图对本实施方式进行详细说明。为了便于理解本发明的特征，以下说明中使用的附图有时放大表示出了特征部分，各构成要素的尺寸比率等往往与实际尺寸不同。以下说明中例示的材料、尺寸等都只是一例而已，本发明不限定于那些示例，可在实现本发明效果的范围内适当变更而实施。
(磁畴壁移动型磁记录元件)
「第一实施方式」
图1是示意地表示第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100的立体图。图2是示意地表示第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100的俯视图。磁畴壁移动型磁记录元件100具有第一铁磁性层10、磁记录层20、非磁性层30。在俯视时，图1所示的磁畴壁移动型磁记录元件100在夹着第一铁磁性层10的位置具有第一电极41和第二电极42。
下面，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所示的磁畴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是从z方向俯视时的俯视形状为长方形，且厚度方向的宽度及长度均为一定尺寸的长方体。
第一铁磁性层10含有铁磁性体。作为构成第一铁磁性层10的铁磁性材料，例如可使用选自由Cr、Mn、Co、Fe及Ni构成的组中的金属、含有一种以上这些金属的合金、含有这些金属和B、C、及N中的至少一种以上的元素的合金等。具体地可举出Co－Fe、Co－Fe－B、Ni－Fe。
另外，构成第一铁磁性层10的材料也可以为哈斯勒合金。哈斯勒合金是半金属，具有较高的自旋极化率。哈斯勒合金是具有X2YZ的化学组成的金属间化合物，X是周期表上的Co、Fe、Ni、或Cu族的过渡金属元素或贵金属元素，Y是Mn、V、Cr或Ti族的过渡金属或X的元素类型，Z是III族至V族的典型元素。作为哈斯勒合金，例如可举出Co2FeSi、Co2FeGe、Co2FeGa、Co2MnSi、Co2Mn1－aFeaAlbSi1－b、Co2FeGe1－cGac等。
第一铁磁性层10的膜厚在将第一铁磁性层10的易磁化轴设为z方向(制成垂直磁化膜)的情况下，优选设为1.5nm以下，更优选设为1.0nm以下。当第一铁磁性层10的膜厚较薄时，能够在第一铁磁性层10与其他层(非磁性层30)的界面上对第一铁磁性层10附加垂直磁各向异性(界面垂直磁各向异性)。即，能够使第一铁磁性层10的磁化方向朝向z方向。
＜磁记录层＞
磁记录层20沿x方向延伸。磁记录层20在内部具有磁畴壁21。磁畴壁21是彼此具有相反方向的磁化的第一磁区22和第二磁区23的边界。图1所示的磁畴壁移动型磁记录元件100的第一磁区22具有沿－z方向取向的磁化，第二磁区23具有沿+z方向取向的磁化。
磁畴壁移动型磁记录元件100通过磁记录层20的磁畴壁21的位置，以多值来记录数据。磁记录层20所记录的数据被作为第一铁磁性层10及磁记录层20的层叠方向的电阻值变化而读出。当磁畴壁21移动时，磁记录层20中的第一磁区22和第二磁区23的比率就会发生变化。第一铁磁性层10的磁化方向与第一磁区22的磁化方向相反(反向平行)，且与第二磁区23的磁化方向相同(平行)。当磁畴壁21向x方向移动且在从z方向观察时与第一铁磁性层10重叠的部分的第一磁区22的面积扩大时，磁畴壁移动型磁记录元件100的电阻值就会升高。相反，当磁畴壁21向－x方向移动，且在从z方向观察时与第一铁磁性层10重叠的部分的第二磁区23的面积扩大时，磁畴壁移动型磁记录元件100的电阻值就会降低。
磁畴壁21通过沿磁记录层20的延伸方向通以电流或附加外部磁场而移动。例如，当从第一电极41对第二电极42附加电流脉冲时，第一磁区22就向第二磁区23的方向扩大，磁畴壁21向第二磁区23的方向移动。即，通过设定通以第一电极41及第二电极42的电流的方向、强度，控制磁畴壁21的位置，向磁畴壁移动型磁记录元件100写入数据。
磁记录层20在侧面具有凹部或凸部。磁记录层的侧面中的凹部或凸部的数量优选为10个以上。如果凹部或凸部的数量为10个以上，则能够在一个磁畴壁移动型磁记录元件100上记录大量信息(十进制法以上)。
图2所示的磁畴壁移动型磁记录元件100的磁记录层20具有相对于基准面B凹陷的多个凹部20A。在图2中，将基准面B设为穿过磁记录层20的±y方向的端部，且平行于x方向的面。可以说是通过基准面B的取法，磁记录层20具有相对于基准面B突出的多个凸部。因为在磁记录层20在侧面具有凹部的情况和具有凸部的情况下，约束磁畴壁的原理不变，所以下面以磁记录层20具有凹部20A的情况为例进行说明。
在图2中，多个凹部20A约束磁畴壁21。磁畴壁21在磁记录层20内稳定地停留在磁畴壁21感受到的动势分布低的场所。凹部20A在磁记录层20内产生磁动势分布的差异。
在从磁畴壁移动型磁记录元件100读出数据时，从第一铁磁性层10向第一电极41或第二电极42中的任一方通以读出电流。该读出电流有时在磁记录层20内向与磁畴壁21垂直的方向流动，使磁畴壁21移动。当磁畴壁21的位置因读出电流而变化时，不能正确地提取数据。当磁畴壁21由凹部20A约束时，能够抑制磁畴壁21的位置因读出电流而变化(改写数据)。
第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100的磁记录层20的最小宽度w20比第一铁磁性层10的宽度w10宽。即，第一铁磁性层10的宽度w10比磁记录层20的最小宽度w20窄。这里，宽度w10及最小宽度w20是指向z方向投影时的投影图中的宽度及最小宽度。例如，在用yz平面剖切时的截面为下底的长度比上底的长度长的梯形的情况下，是指梯形的下面的宽度。
当磁记录层20的最小宽度w20比第一铁磁性层10的宽度w10宽时，凹部20A和第一铁磁性层10在从z方向俯视时不重叠。磁畴壁移动型磁记录元件100的MR比通过夹着非磁性层30的两个磁性体(第一铁磁性层10和磁记录层20)的磁化状态的变化而产生。即，当磁记录层20的从z方向俯视时的与第一铁磁性层10重叠的部分的磁化状态稳定时，能够得到较大的MR比。
磁记录层20的凹部20A附近的磁化的磁化状态因受界面(侧面)的效应而紊乱。如果凹部20A和第一铁磁性层10在从z方向俯视时重叠，则因凹部20A而紊乱的磁化状态就会成为噪音，会降价磁畴壁移动型磁记录元件100的MR比。与此相反，如果凹部20A和第一铁磁性层10在从z方向俯视时不重叠，则磁化状态紊乱后的凹部20A不会影响磁畴壁移动型磁记录元件100的MR比。
磁记录层20由磁性体构成。构成磁记录层20的磁性体可使用与第一铁磁性层10同样的材料。另外，磁记录层20优选具有选自由Co、Ni、Pt、Pd、Gd、Tb、Mn、Ge、Ga构成的组中的至少一种元素。例如可举出：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因饱和磁化小而能够降低为使磁畴壁移动所需要的阈值电流。另外，Co和Ni的层叠膜、Co和Pt的层叠膜、Co和Pd的层叠膜因矫顽力大而能够抑制磁畴壁的移动速度。
＜非磁性层＞
作为非磁性层30，可使用公知的材料。例如，在非磁性层30由绝缘体构成的情况(为隧道阻挡层的情况)下，作为其材料，可使用Al2O3、SiO2、MgO和MgAl2O4等。另外，除了这些材料以外，也可使用Al、Si、Mg的一部分被替换为Zn、Be等的材料等。其中，因为MgO或MgAl2O4是能够实现相干隧道的材料，所以能够高效地注入自旋。在非磁性层30由金属构成的情况下，作为其材料，可使用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，可使用Si、Ge、CuInSe2、CuGaSe2、Cu(In，Ga)Se2等。
如上所述，第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100在y方向上第一铁磁性层10的宽度w10比磁记录层20的最小宽度w20窄。因此，能够抑制磁化状态紊乱的凹部20A附近的磁化给磁畴壁移动型磁记录元件100的电阻值变化(MR比)造成的影响。即，第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100能够抑制噪音的发生。
「第二实施方式」
图3所示的第二实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件101的第一铁磁性层11在y方向的侧面上具有多个凹部11A。也可以通过使基准面位于某种位置，来看作是第一铁磁性层11具有多个凸部。第二实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件101在具有多个凹部11A方面与第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100不同，对同样的结构标注同样的符号，省略说明。
在图3所示的第二实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件101中也如此，在从z方向俯视时的y方向上，第一铁磁性层11的宽度w11在任何位置都比磁记录层20的最小宽度w20窄。即，第一铁磁性层11的最大宽度比磁记录层20的最小宽度w20窄。
图4是示意地表示磁畴壁移动型磁记录元件101相对于磁畴壁21的位置的电阻值变化的图。图4所示的曲线图的纵轴表示第一铁磁性层11与磁记录层20之间的层叠方向的电阻值，曲线图的横轴是从第一电极41向第二电极42附加脉冲电流的次数。从第一电极41向第二电极42附加脉冲电流的次数越多，磁畴壁21越向第二磁区23侧移动。
如图4所示，当磁记录层20具有凹部20A时，磁畴壁移动型磁记录元件101的电阻值变化就会变成阶梯状。这是因为凹部20A作为磁畴壁21的约束部位发挥功能，且磁畴壁21的移动是阶梯性的。
如图3及图4所示，第一铁磁性层11的凹部11A的x方向的位置优选与磁记录层20的凹部20A的x方向的位置一致。当凹部11A与凹部20A的x方向的位置一致时，阶梯状变化的电阻值的变化量固定不变(图4的各台阶的高度变化固定不变)。另外，被测量的电阻值成为磁畴壁21移动到了凹部20A时的电阻值。因此，如图4所示，被测量的电阻值变化量固定不变，能够稳定地读出多值的数据。
另外，在从z方向俯视时，磁记录层20的沿着x方向的第一边20a与最靠近第一边20a的第一铁磁性层11的沿着x方向的第二边11a优选为平行。当满足该关系时，被测量的电阻值变化量就会更加固定不变，能够更稳定地读出多值的数据。
另一方面，如图2所示的磁畴壁移动型磁记录元件100那样，在要求更连续的(模拟的)响应(电阻值变化)时，俯视形状为长方形的第一铁磁性层10较为优选。图5是示意地表示图2所示的磁畴壁移动型磁记录元件100相对于磁畴壁21的位置的电阻值变化的图。图5所示的曲线图的纵轴表示第一铁磁性层10与磁记录层20之间的层叠方向的电阻值，曲线图的横轴是从第一电极41向第二电极42附加脉冲电流的次数。
如图5所示，在相邻凹部20A的间隔狭窄的情况下，磁畴壁21有时形成为相对于y方向倾斜。在这种情况下，磁畴壁21的移动与无凹部20A的情况相比是阶梯性的，但与凹部20A的间隔充分大的情况相比是连续性的。如果第一铁磁性层10的俯视形状为长方形，则不需要考虑第一铁磁性层10的面积率的变化，能够稳定地读出数据。
如上所述，第二实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件101在y方向上第一铁磁性层10的宽度w10比磁记录层20的最小宽度w20窄。因此，第二实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件101能够抑制噪音的发生。另外，通过使第一铁磁性层11具有与磁记录层20对应的凹部11A，能够稳定地读出阶梯性变化的电阻值。
「第三实施方式」
就图6所示的第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件102而言，从z方向俯视时的形状与第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100相同，但用沿着y方向的规定的面剖切的磁记录层25的截面形状与第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100不同。与第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100不同，对同样的结构标注同样的符号，省略说明。
图6所示的第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件102具有第一铁磁性层10、磁记录层25、非磁性层30。磁记录层25在侧面具有多个凹部25A。另外，在从z方向俯视时的y方向上，第一铁磁性层10的宽度w10在任何位置都比磁记录层25的最小宽度w25窄。
图7是沿着y方向剖切第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件102所得的剖面图。图7的(a)是沿着A－A面剖切所得的剖面，图7的(b)是沿着B－B面剖切所得的剖面。A－A面是磁记录层25的y方向的宽度为最小宽度w25的位置的yz平面，B－B面是磁记录层25的y方向的宽度为最大宽度的位置的yz平面。
如图7的(a)所示的A－A所示，在从z方向俯视时，磁记录层25的不与第一铁磁性层10重叠的第一部分25a的形状因剖切面而不同。A－A面的剖切面中的第一部分25a的宽度w1(最靠近的第一铁磁性层10和磁记录层25的端部间距离，参照图7的(a))比B－B面的剖切面中的第一部分25a的宽度w2(参照图7的(b))短。
与此相对，A－A面的剖切面中的第一部分25a的厚度d1比B－B面的剖切面中的第一部分25a的厚度d2厚。当制成这种结构时，能够减小每剖切面的第一部分25a的面积差(|w1×d1－w2×d2|)，能够使通以磁记录层25的电流的电流密度均匀。当通以磁记录层25的电流的电流密度均匀时，磁畴壁移动型磁记录元件102的动作就会稳定。
在图7中，通过使剖切面中的第一部分25a的厚度发生变化，来抑制每剖切面的第一部分25a的面积差，但如果能够抑制每剖切面的第一部分25a的面积差，则不限于该结构。
图8是沿着y方向剖切第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的另一例所得的剖面图。图8的(a)是沿着A－A面剖切所得的剖面，图8的(b)是沿着B－B面剖切所得的剖面。A－A面是磁记录层25的y方向的宽度为最小宽度w25的位置的yz平面，B－B面是磁记录层25的y方向的宽度为最大宽度的位置的yz平面。
图8所示的磁畴壁移动型磁记录元件103在磁记录层25的y方向上的宽度为最大的位置的第一部分25a具有薄层部25b。当在第一部分25a具有薄层部25b时，就能够减小每剖切面的第一部分25a的面积差，能够抑制通以磁记录层25的电流的电流密度的不均匀。
另外，图9是沿着y方向剖切第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件的另一例所得的剖面图。图9的(a)是沿着A－A面剖切所得的剖面，图9的(b)是沿着B－B面剖切所得的剖面。A－A面是磁记录层25的y方向的宽度为最小宽度w25的位置的yz平面，B－B面是磁记录层25的y方向的宽度为最大宽度的位置的yz平面。
图9所示的磁畴壁移动型磁记录元件104的第一部分25a的上表面为倾斜面。用A－A面剖切所得的剖面中的第一部分25a的y方向端部的高度h1比用B－B面剖切所得的剖面中的第一部分25a的y方向端部的高度h2高。因此，各剖切面中的第一部分25a的面积的面积差较小。即使是这种结构，也能够抑制通以磁记录层25的电流的电流密度的不均匀。
如上所述，第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件102、103、104在y方向上第一铁磁性层10的宽度w10比磁记录层25的最小宽度w25窄。因此，在第三实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件102、103、104中，也能够抑制噪音的发生。另外，能够减小每剖切面的第一部分25a的面积差，能够抑制通以磁记录层25的电流的电流密度的不均匀。
「第四实施方式」
图10是第四实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件105的立体示意图。图10所示的磁畴壁移动型磁记录元件105在磁记录层20和非磁性层30之间具有第二铁磁性层50这一方面，与第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100不同。对与第一实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件100同样的结构标注同样的符号，省略说明。
第二铁磁性层50含有磁性体。构成第二铁磁性层50的磁性体可使用与第一铁磁性层10同样的材料。
第二铁磁性层50与磁记录层20相邻。第二铁磁性层50的磁化与磁记录层20的磁化进行磁耦合。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与磁记录层20进行铁磁性耦联的情况下，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与磁记录层20进行反铁磁性耦联的情况下，第二铁磁性层50的磁状态与磁记录层20的磁状态相反。
当将第二铁磁性层50插入磁记录层20与非磁性层30之间时，第二铁磁性层50和磁记录层20能够将磁畴壁移动型磁记录元件105内呈现的功能分开。磁畴壁移动型磁记录元件105的MR比通过夹着非磁性层30的两个磁性体(第一铁磁性层10和第二铁磁性层50)的磁化状态的变化而产生。因此，能够由第二铁磁性层50主要承担提高MR比的功能，且由磁记录层20主要承担使磁畴壁21移动的功能。
当将第二铁磁性层50和磁记录层20的功能分开时，构成各层的磁性体的自由度就会升高。作为第二铁磁性层50，可选择会得到与第一铁磁性层10的相干隧道效应的材料，作为磁记录层20，可选择磁畴壁的移动速度变慢的材料。
如上所述，在第四实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件105中，y方向上的第一铁磁性层10的宽度w10也比磁记录层20的最小宽度w25窄。因此，在第四实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件105中，也能够抑制噪音的发生。另外，通过将第二铁磁性层50插入，能够提高用于这些层的材料选择的自由度。另外，通过提高材料选择的自由度，能够进一步提高磁畴壁移动型磁记录元件105的MR比。
以上，参照附图对第一实施方式至第四实施方式的磁畴壁移动型磁记录元件进行了详细描述，但各实施方式的各结构及它们的组合等都只是一例而已，在有脱离本发明的主旨的范围内，可进行结构的附加、省略、替换、及其他变更。
例如，在上述的实施方式中，以第一铁磁性层和磁记录层的易磁化轴沿着z方向的垂直磁化膜的情况为例进行了说明，但也可以如图11所示的磁畴壁移动型磁记录元件106那样，是第一铁磁性层10和磁记录层20的易磁化轴沿着与z方向正交的面内方向的面内磁化膜。
另外，例如，在上述的实施方式中，将第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层及磁记录层的y方向的宽度在厚度方向上设为固定不变，但它们的宽度也可以不设为固定不变。例如，用yz平面剖切所得的剖切面也可以为梯形形状。
「第五实施方式」
图12是第五实施方式的磁记录阵列200的俯视图。关于图12所示的磁记录阵列200，磁畴壁移动型磁记录元件100进行3×3的矩阵配置。图12只是磁记录阵列之一例而已，磁畴壁移动型磁记录元件100的种类、数量及配置是任意的。
在磁畴壁移动型磁记录元件100上分别连接有一条字线WL1～3、一条源极线SL1～3、一条读取线RL1～3。
通过选择附加电流的字线WL1～3及源极线SL1～3，向任意的磁畴壁移动型磁记录元件100的磁记录层20通以脉冲电流，进行写入动作。另外，通过选择附加电流的读取线RL1～3及源极线SL1～3，向任意的磁畴壁移动型磁记录元件100的层叠方向通以电流，进行读入动作。附加电流的字线WL1～3、源极线SL1～3、及读取线RL1～3都能够通过晶体管等来选择。通过在分别能够以多值记录信息的多个磁畴壁移动型磁记录元件100上记录数据，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，在权利要求书所述的本发明的主旨范围内，可进行种种变形、变更。
符号说明
10、11 第一铁磁性层
20、25 磁记录层
11A、20A、25A 凹部
25a 第一部分
25b 薄层部
21 磁畴壁
22 第一磁区
23 第二磁区
30 非磁性层
41 第一电极
42 第二电极
50 第二铁磁性层
100、101、102、103、104、105 磁畴壁移动型磁记录元件
200 磁记录阵列。

Claims (11)

1.一种磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于，具有：
含有铁磁性体的第一铁磁性层；
磁记录层，其在与所述第一铁磁性层的层叠方向交叉的第一方向上延伸，包含磁畴壁；和
非磁性层，其被夹在所述第一铁磁性层与所述磁记录层之间，
所述磁记录层在侧面具有用于约束磁畴壁的凹部或凸部，
所述第一铁磁性层在侧面具有凹部或凸部，
在从所述层叠方向俯视时的与所述第一方向正交的第二方向上，所述第一铁磁性层的宽度比所述磁记录层的最小宽度窄。
2.根据权利要求1所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
所述第一铁磁性层的从所述层叠方向俯视时的俯视形状为长方形。
3.根据权利要求1所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
所述第一方向上的所述磁记录层的凹部或凸部的位置与所述第一方向上的所述第一铁磁性层的凹部或凸部的位置一致。
4.根据权利要求3所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
在从所述层叠方向俯视时，所述磁记录层的沿所述第一方向的第一边与所述第一铁磁性层的最靠近所述第一边的沿所述第一方向的第二边平行。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
在从所述层叠方向俯视时，所述磁记录层的不与所述第一铁磁性层重叠的第一部分具有薄层部，所述薄层部的厚度比所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最小的位置上的所述层叠方向的厚度薄，
所述薄层部位于所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最大的位置。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
在从所述层叠方向俯视时，在所述磁记录层的不与所述第一铁磁性层重叠的第一部分中，所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最小的位置上的所述层叠方向的厚度d1，比所述磁记录层的所述第二方向的宽度为最大的位置上的所述层叠方向的厚度d2厚。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
所述第一铁磁性层和所述磁记录层的易磁化轴为所述层叠方向。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
所述第一铁磁性层和所述磁记录层的易磁化轴为与所述层叠方向正交的面内方向。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
所述磁记录层的侧面中的凹部或凸部的数量为10个以上。
10.根据权利要求1～4中任一项所述的磁畴壁移动型磁记录元件，其特征在于：
在所述磁记录层与所述非磁性层之间具有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，其特征在于，具有多个权利要求1～10中任一项所述的磁畴壁移动型磁记录元件。
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