DE69629264T2

DE69629264T2 - Ferromagnetisches GMR Material

Info

Publication number: DE69629264T2
Application number: DE69629264T
Authority: DE
Inventors: Eugene Gilbert Chen; Saied N. Tempe Tehrani
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: KR970029372A; KR100397246B1; JPH09148131A; EP0772250A1; DE69629264D1; JP3673347B2; US6177204B1; US5702831A; EP0772250B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung, bezieht sich im Allgemeinen auf magnetische Materialien und genauer auf ein neues magnetoresistives Material.
Früher wurde eine Vielzahl magnetischer Materialien und Strukturen verwendet, um magnetoresistive Materialien für nichtflüchtige Speicherelemente, Lese/Schreib-Köpfe für Plattenlaufwerke und andere Anwendungen magnetischer Art zu bilden. Ein magnetoresistives Element. des Standes der Technik verwendete ein magnetoresistives Material, das zwei magnetische Schichten aufweist, die durch eine Leiterschicht getrennt sind. Die Magnetisierungsvektoren der zwei magnetischen Schichten sind typischerweise in Abwesenheit eines magnetischen Feldes zueinander parallel angeordnet. Die Magnetisierungsvektoren von einer der Schichten zeigt in eine Richtung; und der Magnetisierungsvektor der anderen Schicht zeigt stets in die entgegengesetzte Richtung. Die magnetischen Eigenschaften solcher magnetischen Materialien erfordern, um die Orientierung der magnetischen Vektoren entlang der Breite der Zelle zu erhalten, typischerweise eine Breite, die größer als ein Mikrometer ist. Das Erfordernis einer großen Breite beschränkt die Dichte der Speicher, die solche Materialien verwenden. Zusätzlich erfordert das Lesen des Zustandes solcher Speicher typischerweise eine Zweiphasenleseoperation, was zu sehr langen Lesezyklen führt. Außerdem erfordert die zweiphasige Leseoperation zusätzliche Schalttechnik, um den Zustand des Speichers zu bestimmen, wodurch die Kosten solcher Speicher erhöht werden. Ein Beispiel eines solches magnetischen Materials und Speichers wird in US-Patent Nr. 4,780,848, eingereicht am 25. Oktober 1988 von Daughton et al., offenbart.
Ein anderes Material des Standes der Technik verwendet mehrschichtige Materialien mit Riesenmagnetowiderstand (GMR) und Breiten unterhalb eines Mikrometers, um die Dichte zu erhöhen. In dieser Struktur sind die magnetischen Vektoren parallel zu der Länge des magnetischen Materials, statt zu dessen Breite. Der magnetische Vektor einer Schicht magnetischen Materials bleibt stets in einer Richtung erhalten, während der magnetische Vektor der zweiten magnetischen Schicht zwischen parallel und antiparallel bezüglich des ersten Vektors umschaltet, um sowohl den logischen Zustand "0" als auch "1" darzustellen. Um den logischen Zustand einer Speicherzelle, die dieses Material verwendet, zu bestimmen, weist die Speicherzelle eine Bezugszelle und eine aktive Zelle auf. Die Bezugszelle stellt immer eine Spannung bereit, die einem Zustand entspricht (entweder immer eine "1" oder immer eine "0"). Der Ausgang der Bezugszelle wird mit dem Ausgang der aktiven Zelle ver glichen, um den Zustand der Speicherzelle zu bestimmen. Das Erfordernis einer aktiven Zelle und einer Bezugszelle reduziert die Dichte eines Speichers, der solche Elemente verwendet. Zusätzlich erfordert jede Speicherzelle Transistoren, um die aktiven und die Referenzzellen zu geeigneten Zeiten zu schalten, um die Zellen zu lesen. Dies erhöht weiterhin die Kosten des Speichers. Ein Beispiel eines solchen mehrschichtigen Materials mit Riesenmagnetowiderstand wird in dem US-Patent Nr. 5,343,422 offenbart.
Folglich ist es wünschenswert, ein GMR-Material zu haben, das eine Breite unterhalb eines Mikrometers aufweist, das keine mehrfachen Leseoperationen erfordert, um den logischen Zustand der Speicherzelle zu bestimmen, das zu einer Speicheranordnung hoher Dichte führt, und das die Kosten eines Speichers, der das Material verwendet, reduziert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem mehrschichtigen ferromagnetisch gekoppelten GMR-Material in Übereinstimmung mit dem beigefügten Anspruch 1.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt einen vergrößerten Querschnitt eines GMR-Materials dar, entsprechend der vorliegenden Erfindung; 2 ist eine vergrößerte Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten GMR-Materials, entsprechend der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine andere vergrößerte Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten GMR-Materials, entsprechend der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Graph, der Eigenschaften des in 1 gezeigten GMR-Materials darstellt, entsprechend der vorliegenden Erfindung; und
5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils eines Speichers, der das in 1 gezeigte GMR-Material verwendet, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt einen vergrößerten Querschnitt eines Riesenmagnetowiderstandsmaterials (GMR-Materials) 10 dar, das mehrere Schichten, die ferromagnetisch gekoppelt werden; aufweist. Das Material 10 umfasst eine Mehrzahl magnetischer Schichten, einschließlich einer ersten magnetischen Schicht 11 und einer zweiten magnetischen Schicht 13. Die Schichten 11 und 13 werden durch eine erste leitende Abstandsschicht 12 getrennt. Die magnetischen Schichten 11 und 13 können jeweils einzelne Schichten eines magnetischen Materials sein, wie zum Beispiel eine Schicht aus Nickel oder Eisen oder Kobalt oder Legierungen daraus, einschließlich Legierungen mit Palladium oder Platin. Irgendeine der Schichten 11 und 13 kann alternativ auch eine zusammengesetzte magnetische Schicht sein, wie zum Beispiel eine Schicht aus Nickel-Eisen-Kobalt, die eine Schicht von Kobalt-Eisen bedeckt oder drei Schichtenstrukturen, ein- schließlich Schichten aus Kobalt-Eisen und Nickel-Eisen-Kobalt und Kobalt-Eisen mit Kobalt-Eisen an der Schnittstelle zu benachbarten Schichten. Materialien, die für die Schicht 12 geeignet sind, enthalten die meisten leitenden Materialien, einschließlich Kupfer, Kupferlegierungen, Chrom und Chromlegierungen. Zusätzlich weist die Schicht 11 eine erste Dicke oder Dicke 23 auf, und die Schicht 13 weist eine zweite Dicke oder Dicke 24 auf, die größer als die Dicke 23 ist. Die verschiedenen Dicken werden hier unten in der Erläuterung der 2 und 3 erklärt.
Obgleich gezeigt wird, dass das Material zwei magnetische Schichten aufweist, kann das Material mehr als zwei magnetische Schichten einschließlich einer dritten magnetischen Schicht 16 und einer vierten magnetischen Schicht 18 aufweisen, die typischerweise ähnlich wie die Schichten 1,1 und 13 sind, jedoch verschiedene Dicken aufweisen können und von einer zweiten leitenden Abstandsschicht 14 und einer dritten leitenden Abstandsschicht 17 getrennt werden, die ähnlich wie die Schicht 12 ist. Wegen der Einfachheit folgender Erklärungen, werden die Schichten 14, 16, 17 und 18 weggelassen und folglich gestrichelt gezeigt.
2 und 3 sind vergrößerte Explosionsdarstellungen des in 1 gezeigten Materials 10. Bei den Teilen der 2 und der 3, welche dieselben Bezugszahlen wie 1 aufweisen, handelt es sich um die- selben Elemente wie die entsprechenden der 1. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Schicht 11 und 13 rechtwinklig und werden mit der Easy-Axis der Magnetisierung entlang einer Länge 27 und nicht entlang einer Breite 26 gebildet. In anderen Ausführungsformen kann die Easy-Axis entlang der Breite 26 liegen. Die Schichten 11 und 13 weisen jeweils Magnetisierungsvektoren 21 und 22 auf, die im Wesentlichen entlang der Länge 27, das heißt, im Wesent- 1ichen parallel zu der Länge 27, angeordnet sind. Die Schichten 11 und 13 werden durch eine ferromagnetische Kopplung gekoppelt, die ermöglicht, dass sich die Vektoren 21 und 22 in der Abwesenheit eines äußeren Magnetfeldes in derselben Richtung ausrichten. Diese Kopplung ist eine Funktion des Materials und der Dicke der Schicht 12.
Zusätzlich wird die Breite 26 derart gebildet, dass sie kleiner ist als die Breite der Wände der magnetischen Domäne oder die Übergangsbreite innerhalb der Schichten 11 und 13. Folglich können die Vektoren 21 und 22 nicht parallel zu der Breite 26 sein. Typischerweise resultieren Bre- ten von weniger als 1,0 bis 1,2 μm in solch einer. Einschränkung. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Breite 26 kleiner als 1 μm und so klein, wie durch die Herstellungstechnologie möglich, und die Länge 27 beträgt annähernd 5 mal Breite 26. Je größer der Wert der Länge 27, desto höher ist die Ausgangsspannung des Materials 10. Weiterhin beträgt, in der bevorzugten Ausführungsform; die Dicke 23 annähernd 3 bis 6 nm, und die Dicke 24 beträgt annähernd 4 bis 10 nm. Wie im Folgenden deutlich werden wird, beeinflusst der Unterschied in der Dicke 23 und 24 die Schaltpunkte der Schichten 11 und 13. In der bevorzugten Ausführungsform stellen die Schichten 11 und 13 jeweils eine Zweischichtstruktur dar, welche eine Schicht aus Kobalt-Eisen und Nickel-Eisen-Kobalt umfassen, so dass sich Kobalt-Eisen an der Schnittstelle zu der leitenden Schicht befindet.
Die Vektoren 21 und 22 stellen zwei verschiedenen Zustände der Magnetisierungsvektoren innerhalb des Materials 10 dar. Ein Zustand wird als logisch "0" und der andere Zustand als logisch "1" bezeichnet. Für jeden Zustand zeigen alle Vektoren in den beiden Schichten 11 und 13 in eine erste Richtung, und für die anderen Zustände zeigen alle Vektoren in den beiden Schichten 11 und 13 in die entgegengesetzte oder zweite Richtung.
Weil die Dicke 24 größer als die Dicke 23 ist, weist das Material 10 eine magnetoresistive charakteristische Kurve auf, die einen breiten Arbeitsbereich hat. Der Widerstand kann bestimmt werden, indem eine Spannungsausgabe des Materials 10 gemessen wird. Die Spannungsausgabe ist der Spannungsabfall entlang der Länge des Materials 10, wenn ein konstanter Strom entlang der Länge des Materials 10 und während des Anliegens eines magnetischen Feldes angelegt wird. Ein Verfahren, um den Zustand des Materials 10 zu bestimmen, besteht darin, ein Gesamtmagnetfeld anzulegen, das nicht ausreicht, um die magnetischen Vektoren entweder der Schicht 11 oder 13 umzuschalten: Wenn das Gesamtmagnetfeld in einer Richtung liegt, welche die magnetischen Vektoren unterstützt, das heißt in derselben Richtung entlang der Länge 27, wie die magnetischen Vektoren, rotieren die magnetischen Vektoren nicht beträchtlich, so dass der Widerstand des Materials 10 sich nicht beträchtlich ändert. Folglich ändert sich auch die Ausgangsspannung nicht beträchtlich.
Wenn jedoch das Gesamtmagnetfeld den Vektoren entgegenwirkt, rotieren die magnetischen Vektoren. Wenn das Feld stärker wird, beginnen die Vektoren der Schicht 11 auf das gegenüberliegende Ende der Schicht hin zu rotieren (die Vektoren der Schicht 13 können schwach rotieren). wenn das Feld weiterhin stärker wird, rotieren die Vektoren der Schicht 11 weiter, und der Widerstand wächst, bis die Vektoren in die entgegengesetzt Richtung umklappen. Sei weite rem Anwachsen bleibt der Widerstand im Wesentlichen konstant, bis die Vektoren der Schicht 13 auch umklappen. Danach verringert sich der Widerstand wenn das Feld wächst.
Um den Zustand des Materials 10 festzulegen oder zu ändern, wird ein Gesamtmagnetfeld angelegt, das ausreicht, um die Richtungen der magnetischen Vektoren beider Schichten 11 und 13 von entlang einer Richtung der Länge 27 zu der entgegengesetzten Richtung der Länge umzuschalten. Das heißt, von dem Zustand der Vektoren 21 zu dem der Vektoren 22 oder umgekehrt umzuschalten.
4 ist ein Graph 31, der den Widerstand oder die Spannungsausgabe des Materials 10 (1) gegen das angelegte Magnetfeld oder Gesamtmagnetfeld darstellt. Die Abszisse zeigt die Magnetfeldrichtung und -stärke an, das heißt, die Stärke unterstützt entweder die magnetischen Vektoren des Materials 10 oder wirkt ihnen entgegen. Die Ordinate stellt die Spannungsausgabe des Materials 10 dar. Eine Kurve 32 zeigt die Eigenschaften des Magnetowiderstandes über die Ausgangsspannung für verschiedene Intensitäten des magnetischen Feldes für eine Richtung der Magnetisierungsvektoren an. Eine Kurve 33 zeigt die Eigenschaften des Magnetowiderstandes über die Ausgangsspannung für dieselbe Intentsität des magnetischen Feldes für die entgegengesetzte Richtung der magnetischen Vektoren an. Rechts der Null zeigen die Kurven 32 und 33 die Ausgangsspannung für Magnetfelder an, welche die Vektoren der Kurve 32 unterstützen und den Vektoren der Kurve 33 entgegenwirken, und die magnetischen Felder links der Null unterstützen die Vektoren der. Kurve 33 und wirken den Vektoren der Kurve 32 entgegen. Typischerweise schneiden die Kurven 32 und 33 die Spannungsachse in demselben Punkt und weisen dieselben Minimal werte auf. Der Erklärung wegen, wird die Kurve 33 um einen kleinen Betrag senkrecht versetzt, um die Unterschiede zwischen den Kurven zu zeigen.
Ohne angelegtes Feld ist der Spannungsausgang des Materials 10, ungeachtet der Richtung der magnetischen Vectoren, annähernd derselbe. Wenn das Feld von Null auf H₁ anwächst, zeigt die Kurve 33 die Spannungsausgabe des Materials 10 an, das Vektoren aufweist, denen das Gesamtmagnetfeld entgegenwirkt, und die Kurve 32 zeigt die Spannung des Materia1s 10, das Vektoren aufweist, die von dem magnetischen Feld unterstützt werden. Bei einer magnetischen Feldstärke von H₁ beginnen die Vektoren der Schicht 11 zu rotieren und die Ausgangsspannung zu erhöhen. Wenn die Gesamtmagnetfeldstärke zwischen H₁ und H₃ wächst, fahren die magnetischen Vektoren fort zu rotieren und klappen in der Nähe einer Feldstärke von H₃ in die andere Richtung um. In der Nähe von H₄ klappen die Vektoren der dickeren Schicht 13 in die entgegengesetzte Richtung, und der Widerstand fällt für Werte von H₄ und darüber. In einer ähnlichen Weise wird die Ausgangsspannung eines Gesamtmagnetfeldes entgegengesetzter Richtung zwischen Null und H₅ bis H₈ gezeigt.
Weil die Schichten 11 und 13 (1) verschiedene Dicken aufweisen, rotieren die magnetischen Vektoren bei verschiedenen Intensitäten des Gesamtmagnetfeldes. Diese Eigenschaft führt zu den Kurven 32 und 33, die einen breiten Arbeitsbereich aufweisen. Das heißt, das angelegte magnetische Feld kann von H₂ bis H₄ oder von H₆ bis H₈ ohne eine wesentliche Änderung in der Ausgangsspannung schwanken. Dies ermöglicht dem Gesamtmagnetfeld zu schwanken oder zu driften und verringert die Erfordernis, strenge Kontrollen der magnetischen Feldstärke zu haben, wodurch die Schalttechnik verringert wird, welche benötigt wird, um das magnetische Feld zu kontrollieren/steuern, und die Kosten der Speicher und einer anderen Vorrichtung, welche das Material 10 verwenden, reduziert werden.
Unter Verwendung der magnetoresitiven Eigenschaften des Materials 10 kann eine einzelne magnetische Feldrichtung und -stärke angelegt werden, um den Zustand oder die Ausgangsspannung des Materials 10 (in 1) zu bestimmen. Es kann ein magnetisches Feld mit einer Richtung und einem Wert von annähernd H₂ oder zwischen H₃ und H₄ angelegt werden. Wenn eine hohe Ausgangsspannung erfasst wird, wird das Material 10 in einem ersten Zustand oder "0"-Zustand magnetisiert, und wenn eine geringe Leistungsausgabe erfasst wird, liegt das Material 10 in einem zweiten Zustand oder "1"-Zustand vor. Alternativ kann ein Magnetfeld in einer entgegengesetzten Richtung mit einem äquivalenten Wert angelegt werden, so dass das Material 10 in der Nähe des Punktes H₆ zwischen den Punkten H₇ und H₈ arbeitet. wenn eine hohe Ausgabespannung erfasst wird, liegt das Material 10 in dem "1"-Zustand vor, und wenn eine geringe Spannung erfasst wird, ist das Material 10 in dem "0"-Zustand magnetisiert.
5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils einer Speicheranordnung des Speichers 36, welcher das Material 10 (1) für jede einzelne Speicherzelle des Speichers 36 verwendet. Elemente von, 5, die dasselbe Bezugszeichen wie in 1 aufweisen, sind dieselben wie die entsprechenden Elemente der 1. Der Speicher 36 umfasst eine Mehrzahl von Speicherzellen einsehließlich einer ersten Zelle 37, einer zweiten Zelle 38, einer dritten Zelle 39 und einer vierten Zelle 41, die durch die gestrichelten Kästen gezeigt werden. Der Speicher 36 umfasst weiterhin ein Substrat 42, zum Beispiel ein Halbleitersubstrat, auf welchem eine Mehrzahl von Material-10-Elemente (1) oder magnetische Materialien gebildet werden, welche die Zellen 37, 38, 39 und 41 darstellen. Das Substrat 42 kann weiterhin andere Schalttechnik einschließlich Leseverstärker und digitale Schalttechnik umfassen.
Ein Dielektrikum 43 wird angebracht, um die freigelegten Abschnitte des Substrates 42 sowie jedes Material 10, das auf dem Substrat 42 gebildet wird, zu bedecken. Typischerweise werden Material-lO-Elemente auf dem Substrat 4,2 mit einem Abstand zwischen jedem einzelnen Material-10-Element gebildet. Dann wird ein Leiter angebracht, um die Material-l0-Elemente in einzelnen Reihen zu verbinden. Zum Beispiel wird ein Leiter zwischen den Zellen 37 und 38 angebracht, um eine erste Reihe oder Abfrageleitung zu bilden, und ein weiterer Leiter wird zwischen der Zelle 41 und 39 angebracht, um eine zweite Reihe oder Abfrageleitung zu bilden. Eine Mehrzahl diagonaler Leiter oder Wortleitungen werden auf der Oberfläche des Dielektrikums 43, welches über den Speicherzellen liegt, angebracht: Ein erster Leiter oder eine erste Wortleitung 44 liegt über dem Material 10 der Zellen 37 und 41, und ein zweiter Leiter oder eine zweite Wortleitung 46 liegt über dem Material 10 der Zellen 38 und 39.
Um den Status der Zellen 37, 38, 39 oder 41 zu lesen, wird ein Wortstrom an eine Wortleitung angelegt, und eine Spannung wird von einer Abfrageleitung abgefragt. Zum Beispiel kann ein erster Wortstrom 47 an die Leitung 44 angelegt werden, um ein erstes Gesamtmagnetfeld einer ersten Richtung an die Zelle 37 anzulegen. Die Größe des Feldes 49 ist nicht ausreichend, um den Zustand der Zelle 37 umzuschalten. Typischerweise liegt das Feld zwischen den Punkten H₁ und H₃ von 4. Die Spannung der Abfrageleitung, welche die Zelle 37 umfasst, kann dann durch die Größe der Spannung bestimmt werden, wie in der Beschreibung der Punkte H₂ oder H₆ in 4 angezeigt wird. Zum Beispiel kann die Abfrageleitung an einen Eingang eines Leseverstärkers, der nicht gezeigt wird, angeschlossen werden, um den Span- nungsausgang der Zelle 37 zu bestimmen. Weil es nur notwendig ist, einen Wortstrom anzulegen und die Spannungsausgabe abzufragen, wird die Zeit reduziert, die erforderlich ist, um den Zustand der Zelle 37 zu bestimmen. Weil nur eine einzelne Leseoperation benötigt wird, wird auch die Elektronik reduziert, die verwendet wird, um den Zustand der Zelle 37 zu bestimmen. Außerdem ist weder eine Bezugszelle erforderlich noch ist es notwendig, Transistoren in jeder Speicherzelle zu verwenden, um die Speicherzellen mit der Abfrageleitung zu verbinden beziehungsweise von dieser zu trennen.
Alternativ kann eine Vergleichsoperation zwischen den zwei Spannungswerten durchgeführt werden, um den Zustand des Speichers zu lesen. Durch das Anlegen eines Wortstromes 47 und eines Abfragestromes 53 kann eine erste Spannungsausgabe bestimmt oder abgefragt werden. Diese erste Spannungsausgabe wird gespeichert. Das gesamtmagnetische Feld reicht nicht aus, weder um Schicht 11 noch um Schicht 13 umzuschalten. Dann wird eine zweite Spannungsausgabe bestimmt oder abgefragt, indem ein zweiter Wortstrom in der. entgegengesetzten Richtung zu dem ersten Wortstrom angelegt wird. Zum Beispiel baut ein zweiter Wortstrom 48, der durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt wird, ein von einem gestrichelten Kreis dargestelltes magnetisches Feld 51 auf, welches in der entgegengesetzten Richtung zu Feld 49 ausgerichtet ist. Der Abfragestrom 43 wird noch einmal angelegt und die Spannungsausgabe bestimmt. Wenn die Zelle 37 in einem "0"-Zustand vorläge, wäre die erste Spannung eine große Spannung und die zweiten Spannung eine kleine Spannung, und wenn Zelle 37 in einem "1"-Zustand vorläge, würde das Umgekehrte gelten. Dies liegt an den magnetoresitiven Eigenschaften, wie in der Beschreibung von 4 dargestellt.
Weiterhin kann, wenn die Größe der Spannungsausgabe klein ist, eine Teil-Schalt-Lese-Operation durch geführt werden. Weil die Schicht 11 dünner als die Schicht 13 ist, ist die magnetische Feldstärke, die erforderlich ist, um den Zustand der magnetischen Vektoren der Schicht 11 umzuschalten, kleiner als die magnetische Feldstärke, die erforderlich ist, um den Zustand der magnetischen Vektoren der Schicht 13 umzuschalten. Dies kann verwendet werden, um den Zustand einer Speicherzelle abzufragen. Die Ströme 53 und 47 werden mit einem Wert angelegt, der groß genug ist, um den Zustand der magnetischen Vektoren in der Schicht 11 des Materials 10 (1) vollständig umzuschalten, aber nicht, um den Zustand der magnetischen Vektoren der Schicht 13 umzuschalten. Wenn das Gesamtmagnetfeld die magnetischen Vektoren der Zelle 37 untersützt, rotieren die magnetischen Vektoren der Schichten 11 und 13 nicht beträchtlich, und die Ausgangsspannung ist gering. Wenn das Gesamtmagnetfeld den magnetischen Vektoren der Zelle 37 entgegenwirkt, können die magnetische Vektoren der Schicht 13 zu der entgegengesetzten Richtung hin rotieren, aber die magnetischen Vektoren der Schicht 11 schalten vollständig um, wodurch der Wert der Ausgangsspannung erhöht wird. Wenn das Lesen abgeschlossen ist, wird ein anderes Gesamtmagnetfeld, das entgegengesetzt dem früheren Magnetfeld ausgerichtet ist, durch den Strom 48 angelegt, um die magnetischen Vektoren der Schicht 11 wieder in den Originalzustand zu bringen. Die Größe entspricht typischerwerise mindestens der Größe des früheren Magnetfeldes.
Es sollte beachtet werden, dass in einigen Fällen eine zusätzliche senkrecht zu den Wortleitungen angeordnete Ziffernleitung erforderlich ist, um sicherzustellen, dass der Wert des Gesamtmagnetfeldes ausreichend ist, um die magnetischen Vektoren entweder zum Rotieren oder zum Umschalten zu bringen. Der Wert des Gesamtmagnetfeldes ist eine Summe der magnetischen Felder, die aus den Abfrage-, Wort- und Ziffern-Leitungs-Strömen resultieren.
Inzwischen sollte klar sein, dass ein neues GMR-Material und eine neue Methode der Verwendung des GMR-Materials angegeben wurde. Das Bilden der Breiten des Materials derart, dass es kleiner als die Wandgröße der magnetischen Domäne ist, stellt sicher, dass die magnetischen Vektoren nicht senkrecht zu der Länge des Materials angeordnet sind. Das Bilden des Materials derart, dass es magnetische Schichten mit wechselnden Dicken aufweist, führt zu neuen magnetoresistiven Eigenschaften mit großem Arbeitsbereich, was die Kosten der Vorrichtungen, wie zum Beispiel von Speichern, welche das Material 10 verwenden, verringert. Die neue magnetoresistiven Eigenschaften mit großem Arbeitsbereich ermöglichen außerdem die Verwendung einer einzelnen Leseoperation, um den Zustand der Speicheranordnungen, welche das neue GMR-Material verwenden, zu bestimmen. Das Bilden einer Speicheranordnung mit dem Mate rial 10 führt aufgrund der Breite unterhalb eines Mikrometers und weil keine Bezugszellen erforderlich sind, zu einer Speicheranordnung hoher Dichte. Die einzelnen Leseoperationen minimieren den Aufwand an externer Schalttechnik, die verwendet wird, um den Zustand jeder Zelle der Speicheranordnung zu bestimmen, wodurch die Dichte erhöht und die Kosten eines Speichers, welcher das Material verwendet, reduziert werden.

Claims

Mehrschichtiges ferromagnetisch gekoppeltes GMR-Material, welches eine erste magnetische Schicht (11) und eine zweite magnetische Schicht (13) umfasst, wobei die erste und die zweite magnetische Schicht (11, 13) ferromagnetisch gekoppelt sind und eine Breite aufweisen, die nicht größer als eine Übergangsbreite ist, und eine erste leitende Schicht (12), die zwischen der ersten und der zweiten magnetischen Schicht positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste magnetische Schicht (11) eine Dicke aufweist, die von der Dicke der zweiten magnetischen Schicht (13) verschieden ist, und dass magnetische Vektoren der ersten und der zweiten magnetischen Schicht bei verschiedenen Intensitäten eines Magnetfeldes, welches an das Material angelegt wird, rotieren, wobei die dünnere Schicht bei der geringeren Intensität rotiert.
Mehrschichtiges ferromagnetisch gekoppeltes GMR-Material nach Anspruch 1, welches eine oder mehrere zusätzliche magnetische Schichten umfasst, die jeweils von jeweils einer zusätzlichen leitenden Schichten getrennt werden, wobei die magnetische Schichten an den gegenüberlie genden Seiten eines Distanzstückes verschiedene Dicken aufweisen.
Mehrschichtiges ferromagnetisch gekoppeltes GMR-Material nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste dielektrische Schicht (43), die über der ersten magnetischen Schicht (11) auf einer Oberfläche liegt, welcher die erste leitende Schicht (12) gegenüberliegt; und eine zweite leitende Schicht (44), die über der ersten dielektrischen Schicht (43) liegt, wobei die zweite leitende Schicht (44) im Wesentlichen senkrecht zu der ersten magnetischen Schicht (11) angeordnet ist.
Mehrschichtiges ferromagnetisch gekoppeltes GMR-Material nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine dielektrische Schicht, die üben der zweiten leitenden Schicht (44) liegt; und eine dritte leitende Schicht, die über der zweiten dielektrischen Schicht liegt, wobei die dritte leitende Schicht im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten leitenden Schicht angeordnet ist.