JP2001266565A - Magnetic memory element and magnetic memory using it - Google Patents
Magnetic memory element and magnetic memory using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性材料の磁化方
向によって情報を記録する固体メモリ、すなわち磁気メ
モリおよびこれに用いられる磁気メモリ素子に関する。The present invention relates to a solid-state memory for recording information according to the magnetization direction of a magnetic material, that is, a magnetic memory and a magnetic memory element used for the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁性材料による固体メモリは、古くはフ
ェライトによるコアメモリ、その後、ワイヤメモリ、バ
ブルドメインメモリ、ブロッホラインメモリなどの提案
がなされてきたが、金属磁性薄膜による固体メモリとし
ては磁気抵抗効果メモリMRAM(magnetoresistive r
andom access memory )がある。2. Description of the Related Art Solid memories made of magnetic materials have long been proposed as core memories made of ferrite, and subsequently, wire memories, bubble domain memories, Bloch line memories, and the like. Effect memory MRAM (magnetoresistive r
andom access memory).
【0003】1972年に磁気抵抗効果膜を固体メモリ
に利用することがL.J.SchweeによりProc.INTERMAG Con
f. IEEE Trans.Magn.,Kyoto,p.405(1972)に報告された
が、出力が低く実用に至らなかった。その後、より大き
な出力が得られる巨大磁気抵抗効果が見いだされて、そ
れを利用したMRAMの研究が盛んになり、種々のタイ
プのMRAMに関する報告がなされている。例えば、榊
間らにより日本応用磁気学会誌,20,22(1996)にその一例
が報告されており、これによると、そのメモリ素子は、
図13(a)に示されるように、書き込み線W、絶縁膜
113、ハード磁性膜111、導電膜114、ソフト磁
性膜112の積層体から構成されている。このメモリ素
子において、図13(a)に示されるように紙面に対し
上向きの電流を書き込み線Wに与え、右向きにハード磁
性膜111を磁化した状態を『1』、図13(b)に示
されるようにその逆を『0』とする。[0003] In 1972, the use of a magnetoresistive film for solid-state memory was described by LJ Schwee in Proc. INTERMAG Con.
f. Although reported in IEEE Trans. Magn., Kyoto, p. 405 (1972), the output was too low to be practical. After that, a giant magnetoresistance effect which can obtain a larger output was found, and studies on MRAM using the giant magnetoresistive effect became active, and reports on various types of MRAM have been made. For example, Sakakima et al. Reported an example in the Journal of the Japan Society of Applied Magnetics, 20, 22 (1996).
As shown in FIG. 13A, it is composed of a laminate of a write line W, an insulating film 113, a hard magnetic film 111, a conductive film 114, and a soft magnetic film 112. In this memory element, as shown in FIG. 13A, an upward current with respect to the paper surface is applied to the write line W, and the state in which the hard magnetic film 111 is magnetized rightward is shown as "1" in FIG. 13B. The opposite is set to “0” so that
【0004】読み出し方法は、図13(c)に示される
ように,ハード磁性膜111には影響を及ばさないが、
ソフト磁性膜112は反転できる程度の大きさの正負の
電流パルスを書き込み線Wに与え、素子に検出電流を通
電して確認して、その抵抗変化ΔRが正か負かで『1』
『0』を判別する。図13(c)の左側の状態では、正
負の電流パルスをかけた後にハード磁性膜111とソフ
ト磁性膜112の磁化の方向が互いに逆になっているの
で抵抗変化ΔRが正の値となる。図13(c)の右側の
状態では、正負の電流パルスをかけた後にハード磁性膜
111とソフト磁性膜112の磁化の方向が同一方向と
なっているので抵抗変化ΔRが負の値となる。The read method does not affect the hard magnetic film 111 as shown in FIG.
The soft magnetic film 112 applies a positive / negative current pulse of a magnitude that can be reversed to the write line W, applies a detection current to the element and confirms it. If the resistance change ΔR is positive or negative, “1”
"0" is determined. In the state on the left side of FIG. 13C, since the magnetization directions of the hard magnetic film 111 and the soft magnetic film 112 are opposite to each other after the application of positive and negative current pulses, the resistance change ΔR has a positive value. In the state on the right side of FIG. 13C, since the magnetization directions of the hard magnetic film 111 and the soft magnetic film 112 are the same after the application of the positive and negative current pulses, the resistance change ΔR has a negative value.
【0005】このようにGMRによるメモリは、電流の
発生する磁界により磁化反転を行うように作用する。し
かし、磁界発生のために瞬時ではあるが大電流を流す必
要があり、電流による磁界と磁性膜が十分効率良く結合
できていないことから、実際にはその一部しか磁化反転
に寄与していないという問題がある。また、書き込み電
流の立ち上がりが遅くなるという問題も生じている。[0005] As described above, the memory based on the GMR operates so as to perform the magnetization reversal by the magnetic field generated by the current. However, it is necessary to flow a large current, albeit instantaneously, to generate a magnetic field. Since the magnetic field due to the current and the magnetic film are not sufficiently efficiently coupled, only part of the current actually contributes to the magnetization reversal. There is a problem. There is also a problem that the rise of the write current is delayed.
【0006】一方、熱による磁化方向の制御に関して
は、例えば、光磁気ディスクに代表されるように熱磁気
書き込みが行なわれる。しかしこの場合は記録媒体が回
転し、熱源にはレーザを使用し、レーザ自身も光ヘッド
に固定されて動くことから、固体メモリではなく、機械
的に動作するためアクセスが遅く、振動などに弱いとい
う問題がある。On the other hand, with respect to the control of the magnetization direction by heat, for example, thermomagnetic writing is performed as represented by a magneto-optical disk. However, in this case, the recording medium rotates, a laser is used as the heat source, and the laser itself is fixed to the optical head and moves. There is a problem.
【0007】また、熱を利用した固体メモリとしては、
特開平4−23293に単層の積層磁化膜を使用した発
明が提案されている。それによると、当該固体メモリ
は、当該公報の第1図に示されるように、加熱素子、磁
性薄膜、磁気抵抗素子、書き込み用のスイッチングトラ
ンジスタ、読み出し用のトランスファーゲートおよび6
本のリード線を備えて構成される。この場合、磁性薄膜
は素子分離しておらず、連続状態にある。そして、書き
込み時にスイッチングトランジスタにより所定のメモリ
素子だけに電流を通電して磁性膜を加熱して磁化方向を
反転させる。読み出しは、磁気抵抗素子により磁化の方
向を検出するようにする。これには各メモリ素子に半導
体材料で形成されるトランスファーゲートが必要であ
り、加熱手段を考えると磁性膜が連続していることから
隣接メモリ素子への影響が無視できず、高密度化が難し
いという問題がある。また、このメモリ素子は外部から
膜面に垂直な磁界を印加しないと記録ビットの消去が出
来ない。As a solid-state memory utilizing heat,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-23293 proposes an invention using a single-layer laminated magnetic film. According to this, the solid-state memory comprises a heating element, a magnetic thin film, a magnetoresistive element, a switching transistor for writing, a transfer gate for reading, and
It is configured to include two lead wires. In this case, the magnetic thin film is in a continuous state without element separation. Then, at the time of writing, a current is applied only to a predetermined memory element by the switching transistor to heat the magnetic film and reverse the magnetization direction. For reading, the direction of magnetization is detected by a magnetoresistive element. This requires a transfer gate formed of a semiconductor material for each memory element, and considering the heating means, since the magnetic film is continuous, the effect on adjacent memory elements cannot be ignored, and it is difficult to increase the density. There is a problem. In addition, this memory element cannot erase recorded bits unless a magnetic field perpendicular to the film surface is applied from the outside.
【0008】このような問題点を解決するために本願に
係る発明者らは、上記のように磁性膜を連続膜としない
で、固体メモリを構成して熱的に磁化方向を制御するこ
とによる磁気薄膜メモリの提案をすでに行っている(特
願平10−301614)。この提案によれば、当該発
明は、保磁力の異なる2種類の磁性膜と、磁界検出手段
と、前記2種類の磁性膜の内、保磁力の小さい膜の磁化
反転を行うために磁化手段と加熱手段の両方を有する構
成をなしている。この提案は、上記の従来の問題点を解
決することができるものの、磁化反転を繰り返すために
電流などによる磁化手段と加熱手段の両方を必要としな
ければならず、構成の簡略化という観点からさらなる改
善が望まれている。In order to solve such a problem, the inventors of the present application have proposed a method of forming a solid-state memory and thermally controlling the magnetization direction without using a continuous magnetic film as described above. A magnetic thin film memory has already been proposed (Japanese Patent Application No. 10-301614). According to this proposal, the present invention provides two types of magnetic films having different coercive forces, magnetic field detecting means, and magnetizing means for performing magnetization reversal of a film having a small coercive force among the two types of magnetic films. It has a configuration having both heating means. Although this proposal can solve the above-mentioned conventional problems, it requires both a magnetizing means and a heating means by a current or the like in order to repeat the magnetization reversal. Improvement is desired.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の諸問題を解決するためになされたものであり、その目
的は、加熱手段により効率良く、書き込みおよび消去を
行うことが出来る磁気メモリ素子およびそれを用いた磁
気メモリを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a magnetic memory device capable of efficiently performing writing and erasing by heating means. And a magnetic memory using the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、閉磁路を実質的に構成することが
できる閉じた形状をなす磁界制御部と、その閉じた形状
を2分するように磁界制御部の2箇所から閉じた形状の
内部に向って延設されるとともに、当該延設された互い
の対向部材にギャップを形成する磁気記憶部と、当該磁
気記憶部のギャップ近傍に設けられた磁界検出手段を有
する磁気メモリ素子であって、前記磁界制御部は、2分
された閉じた形状のそれぞれに閉磁路を切断するための
スイッチ部を備え、前記2分された閉じた形状のそれぞ
れに形成されたスイッチ部によって、前記磁界制御部の
閉磁路の切断を交互に行うことにより、前記磁気記憶部
の磁化方向が互いに反転するように構成される。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a closed magnetic field control unit capable of substantially forming a closed magnetic circuit, and a closed magnetic field control unit having the closed shape. A magnetic storage unit extending from two locations of the magnetic field control unit toward the inside of the closed shape so as to divide the magnetic storage unit, and forming a gap in the extended members facing each other; A magnetic memory element having magnetic field detecting means provided in the vicinity, wherein the magnetic field control unit includes a switch unit for cutting a closed magnetic path in each of the two divided closed shapes, By alternately cutting the closed magnetic path of the magnetic field control unit by the switch unit formed in each of the closed shapes, the magnetization directions of the magnetic storage unit are reversed.
【0011】また、本発明の磁気メモリ素子は、前記ス
イッチ部が低キュリー温度の軟磁性材料被加熱部材およ
びその軟磁性材料被加熱部材をキュリー温度以上に加熱
するための加熱手段を備えてなるように構成される。Further, the magnetic memory element of the present invention is provided with a soft magnetic material heated member whose switch section has a low Curie temperature and a heating means for heating the soft magnetic material heated member to a Curie temperature or higher. It is configured as follows.
【0012】また、本発明の磁気メモリ素子における前
記磁界制御部は、スイッチ部の一部をなす前記低キュリ
ー温度の軟磁性材料被加熱部材と、閉磁路の磁界方向を
規制する硬磁性材料部材と、高キュリー温度の軟磁性材
料部材を有して構成され、前記磁気記憶部は、磁気記録
可能な高キュリー温度の半硬磁性材料を有して構成され
る。Further, in the magnetic memory element according to the present invention, the magnetic field control section includes a low-Curie temperature soft magnetic material-heated member forming a part of a switch section, and a hard magnetic material member for regulating a magnetic field direction of a closed magnetic circuit. And a high Curie temperature soft magnetic material member, and the magnetic storage section is configured to include a magnetically recordable high Curie temperature semi-hard magnetic material.
【0013】また、本発明の磁気メモリ素子において、
前記磁気記憶部のギャップ部を構成する対向する部材が
それぞれ高キュリー温度の半硬磁性材料からなるように
構成される。Further, in the magnetic memory element of the present invention,
Opposing members constituting the gap portion of the magnetic storage unit are each formed of a semi-hard magnetic material having a high Curie temperature.
【0014】また、本発明の磁気メモリ素子において、
前記磁気記憶部のギャップ部を構成する一方の部材が高
キュリー点の軟磁性材料からなるように構成される。Further, in the magnetic memory device of the present invention,
One of the members constituting the gap portion of the magnetic storage unit is formed of a soft magnetic material having a high Curie point.
【0015】また、本発明における磁気メモリ素子は、
平面上に構成されるか、あるいは立体的に構成される。Further, the magnetic memory element according to the present invention comprises:
It is configured on a plane or three-dimensionally.
【0016】本発明の磁気メモリは、前記磁気メモリ素
子がマトリクス状に配列されて構成される。The magnetic memory of the present invention comprises the magnetic memory elements arranged in a matrix.
【0017】上記の本発明によれば、熱的な手段のみで
情報の書き込み・消去が可能で、機械的な動作を必要と
しない不揮発性の磁気固体メモリを実現することが可能
となる。According to the present invention described above, it is possible to realize a nonvolatile magnetic solid-state memory in which information can be written / erased only by thermal means and does not require a mechanical operation.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】本発明の磁気メモリ素子の実施の
形態について、以下、詳細に説明する。本発明の磁気メ
モリ素子は平面上に構成(薄膜として構成)されていて
もよいし、あるいは立体的に構成されていてもよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the magnetic memory device according to the present invention will be described below in detail. The magnetic memory element of the present invention may be configured on a plane (configured as a thin film) or may be configured three-dimensionally.
【0019】平面上に構成された磁気メモリ素子の第1
の実施形態が図1に示される。First of a magnetic memory element formed on a plane
Is shown in FIG.
【0020】図1に示されるように磁気メモリ素子1
は、閉磁路を実質的に構成することができる閉じた形状
(図1の場合は、略四角形状)をなす磁界制御部10が
素子の外枠を形成するように構成されている。As shown in FIG. 1, the magnetic memory element 1
Is configured such that a magnetic field control unit 10 having a closed shape (in the case of FIG. 1, a substantially square shape) capable of substantially configuring a closed magnetic path forms an outer frame of the element.
【0021】図1に示される略四角形状の磁界制御部1
0は、斜向かいに配置された例えばSmCoからなる硬
磁性材料部材12,12´と、斜向かいに配置された例
えばGdからなる低キュリー温度の軟磁性材料部材1
1,11´(軟磁性材料被加熱部材)と、図面の上下に
対向配置された例えばパーマロイ(NiFe)からなる
高キュリー温度の軟磁性材料部材13,13´と、前記
硬磁性材料部材12,12´と前記低キュリー温度の軟
磁性材料部材11,11´との間にそれぞれ介在された
例えばパーマロイからなる軟磁性材料部材14、14´
とにより略四角形状を形成するように構成されている。
特に、硬磁性材料部材12,12´は後述の説明からも
分かるように閉磁路の磁界方向を規制する作用をする。A substantially rectangular magnetic field control unit 1 shown in FIG.
0 is a hard magnetic material member 12, 12 'made of, for example, SmCo arranged diagonally, and a soft magnetic material member 1 made of, for example, Gd and made of, for example, Gd and having a low Curie temperature.
1, 11 ′ (a member to be heated with a soft magnetic material), soft magnetic material members 13, 13 ′ made of, for example, permalloy (NiFe) having a high Curie temperature and arranged vertically opposite to each other in the drawing, and the hard magnetic material member 12, Soft magnetic material members 14, 14 'made of, for example, permalloy interposed between the 12' and the low Curie temperature soft magnetic material members 11, 11 ', respectively.
Are formed so as to form a substantially square shape.
In particular, the hard magnetic material members 12, 12 'function to regulate the direction of the magnetic field of the closed magnetic circuit, as will be understood from the following description.
【0022】そして、図1に示されるように、さらに磁
界制御部10の閉じた略四角形状を2分するように磁界
制御部10の2箇所(図1のP,P点)から閉じた形状
の内部に向って磁気記録部材21,21が延設されて磁
気記憶部20の主要部を形成している。磁気記録部材2
1,21の互いの対向部材21a,21aにはギャップ
Gが形成されており、当該ギャップG近傍には、磁界を
検出するための磁界検出手段27が設置されている。磁
界検出手段27は磁界方向が検出できる手段であれば、
どのような磁界センサでも使用可能であり、例えばホー
ル素子や各種の磁気抵抗効果素子があげられる。As shown in FIG. 1, the closed shape of the magnetic field control unit 10 is further divided into two parts (points P and P in FIG. 1) so as to bisect the closed substantially square shape of the magnetic field control unit 10. The magnetic recording members 21 and 21 are extended toward the inside to form a main part of the magnetic storage unit 20. Magnetic recording member 2
A gap G is formed between the opposing members 21a and 21a of the first and the second 21 and a magnetic field detecting means 27 for detecting a magnetic field is provided near the gap G. If the magnetic field detecting means 27 can detect the magnetic field direction,
Any magnetic field sensor can be used, for example, a Hall element or various magnetoresistive elements.
【0023】本発明における前記磁界制御部10は、上
記磁気記憶部20によって2分された閉じた形状のそれ
ぞれに閉磁路を切断するためのスイッチ部が備えられて
いる。すなわち、低キュリー温度の軟磁性材料部材(軟
磁性材料被加熱部材)11,11´の場所には、当該部
材11,11´をキュリー温度以上に加熱するためのヒ
ータ等の加熱手段19,19´が形成されている(部材
11(11´)と加熱手段19(19´)とでスイッチ
部を構成している)。なお、加熱手段19,19´とし
ては、上記のごとく低キュリー点の軟磁性材料部材1
1,11´に隣接して電気的に加熱できるヒータを設け
てもよいし、あるいは当該該軟磁性材料に直接通電して
もよい。The magnetic field control unit 10 according to the present invention is provided with a switch unit for cutting a closed magnetic path in each of the closed shapes divided by the magnetic storage unit 20. That is, heating means 19, 19 such as heaters for heating the members 11, 11 'to a temperature higher than the Curie temperature are provided at the positions of the soft magnetic material members (soft magnetic material heated members) 11, 11' having a low Curie temperature. (A switch unit is constituted by the member 11 (11 ') and the heating means 19 (19')). The heating means 19 and 19 'are as described above in which the soft magnetic material member 1 having a low Curie point is used.
A heater which can be electrically heated may be provided adjacent to 1, 11 ', or the soft magnetic material may be directly energized.
【0024】そして、これらのスイッチ部によって、前
記磁界制御部10の閉磁路の切断を交互に行うことによ
り、前記磁気記憶部20の磁化方向が互いに反転するよ
うになっている。これについては、後述する磁気メモリ
素子の動作原理のところで詳細に説明する。The switching directions of the closed magnetic circuit of the magnetic field control unit 10 are alternately performed by these switches, so that the magnetization directions of the magnetic storage unit 20 are reversed. This will be described in detail later in the operation principle of the magnetic memory element.
【0025】図1の実施の形態では前記磁気記憶部20
の磁気記録部材21,21は、磁気記録の状態を保持で
きるように、例えば炭素鋼からなる高キュリー温度の半
硬磁性材料の半硬磁性材料部材21,21から構成され
ている。なお、本発明でいう「高キュリー温度」とは、
前記加熱手段の通電時における温度より高いキュリー温
度と定義され、また、前記の「低キュリー温度」とは、
前記加熱手段の通電時における温度より低いキュリー温
度と定義される。In the embodiment shown in FIG.
The magnetic recording members 21 and 21 are composed of semi-hard magnetic material members 21 and 21 of a high Curie temperature semi-hard magnetic material made of, for example, carbon steel so that the state of magnetic recording can be maintained. In the present invention, “high Curie temperature” means
It is defined as a Curie temperature higher than the temperature when the heating means is energized, and the `` low Curie temperature '' is
It is defined as the Curie temperature lower than the temperature when the heating means is energized.
【0026】[磁気メモリ素子の動作原理]本発明の磁
気メモリ素子1の動作原理を図1に基づいて説明する。[Operation Principle of Magnetic Memory Element] The operation principle of the magnetic memory element 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
【0027】図1では略四角形の磁気回路(閉磁路)に
より磁界制御部10が形成されている。そして、その磁
界制御部10の閉磁路の磁界方向を規制する硬磁性材料
部材12,12´の磁化方向は磁気回路において同じ方
向(図1の例では矢印(α)、(β)で示されるように
時計回りの方向)とされる。In FIG. 1, the magnetic field control unit 10 is formed by a substantially rectangular magnetic circuit (closed magnetic circuit). The magnetization directions of the hard magnetic material members 12 and 12 ′ that regulate the magnetic field direction of the closed magnetic path of the magnetic field control unit 10 are indicated by the same direction in the magnetic circuit (in the example of FIG. 1, arrows (α) and (β)). Clockwise direction).
【0028】磁気記憶部20の磁気記録部材(半硬磁性
材料部材)21,21の磁化方向が図面の上向きの場合
を記録「1」の状態、下向きの場合を記録「0」の状態
とする。When the magnetization directions of the magnetic recording members (semi-hard magnetic material members) 21 and 21 of the magnetic storage unit 20 are upward in the drawing, the state is recorded "1", and when the magnetization direction is downward, the state is recorded "0". .
【0029】記録「1」の状態は、図面左側の低いキュ
リー点の軟磁性材料部材11に設置された加熱手段19
を動作させ、該軟磁性材料部材11をキュリー点以上に
加熱する。すると、その加熱された部分は、強磁性から
常磁性に変化し、磁気回路が切断され、右側の硬磁性材
料部材12´が作り出す磁束(矢印(β))は磁気記憶
部20の方に流れ、磁気記憶部20の磁気記録部材(半
硬磁性材料部材)21,21の磁化方向が上を向くこと
により実現できる。この場合、磁気記憶部20の磁気記
録部材(半硬磁性材料部材)21,21は半硬磁性材料
で構成されることから、左側の軟磁性材料部材11の加
熱が終了しても同じ状態(半硬磁性材料部材21,21
の磁化方向は変わらない)を保つことが出来る。The state of the record "1" corresponds to the heating means 19 provided on the soft magnetic material member 11 having a low Curie point on the left side of the drawing.
Is operated to heat the soft magnetic material member 11 above the Curie point. Then, the heated portion changes from ferromagnetic to paramagnetic, the magnetic circuit is cut, and the magnetic flux (arrow (β)) generated by the right hard magnetic material member 12 ′ flows toward the magnetic storage unit 20. This can be realized by that the magnetization directions of the magnetic recording members (semi-hard magnetic material members) 21 and 21 of the magnetic storage unit 20 face upward. In this case, since the magnetic recording members (semi-hard magnetic material members) 21 and 21 of the magnetic storage unit 20 are made of a semi-hard magnetic material, the same state (even if the heating of the soft magnetic material member 11 on the left side is completed). Semi-hard magnetic material members 21, 21
Magnetization direction does not change).
【0030】同様に記録「0」の状態(消去「0」の状
態と考えても良い)は、図面の右側に位置する低キュリ
ー温度の軟磁性材料部材11´に設置された加熱手段1
9´を動作させると、その加熱された部分は、強磁性か
ら常磁性に変化し、磁気回路が切断され、左側の硬磁性
材料部材12が作り出す磁束(矢印(α))は磁気記憶
部20の方に流れ、磁気記憶部20の磁気記録部材(半
硬磁性材料部材)21,21の磁化方向が下を向くこと
により実現できる。Similarly, the state of recording "0" (which may be considered as the state of erasure "0") corresponds to the heating means 1 provided on the low-Curie temperature soft magnetic material member 11 'located on the right side of the drawing.
When the 9 'is operated, the heated portion changes from ferromagnetic to paramagnetic, the magnetic circuit is cut, and the magnetic flux (arrow (α)) created by the left hard magnetic material member 12 is stored in the magnetic storage unit 20. And the magnetization directions of the magnetic recording members (semi-hard magnetic material members) 21 and 21 of the magnetic storage unit 20 are directed downward.
【0031】本発明の磁気メモリ素子の他の実施の形態
について 本発明の磁気メモリ素子の他の実施の形態(図1に示さ
れる以外の態様)について詳細に説明する。 Another embodiment of the magnetic memory device of the present invention
The following describes in detail another embodiment (an aspect other than that shown in FIG. 1) of the magnetic memory element of the present invention.
【0032】本発明の磁気メモリ素子の第2の実施形態
が図2に示される。図2に示される磁気メモリ素子2が
図1に示される素子1と異なる点は、磁界制御部10の
形状が、略四角形状から円形状に変更された点にある。
それ以外には実質的な変更はなく、図1および図2にお
ける同一符号は、実質的に同一の部材を示している。図
2に示される第2の実施形態の場合、メモリ素子を図1
に示される第1の実施形態より小型につくることができ
るというメリットがある。FIG. 2 shows a second embodiment of the magnetic memory element of the present invention. The magnetic memory element 2 shown in FIG. 2 differs from the element 1 shown in FIG. 1 in that the shape of the magnetic field control unit 10 has been changed from a substantially square shape to a circular shape.
There are no other substantial changes, and the same reference numerals in FIGS. 1 and 2 indicate substantially the same members. In the case of the second embodiment shown in FIG.
There is an advantage that it can be made smaller than the first embodiment shown in FIG.
【0033】本発明の磁気メモリ素子の第3の実施形態
が図3に示される。図3に示される磁気メモリ素子3が
図1に示される素子1と異なる点は、素子全体の形状
が、平面的構成から立体的な構成に変更された点にあ
る。それ以外には実質的な変更はなく、図1および図3
における同一符号は、実質的に同一の部材を示してい
る。図3に示される第3の実施形態の場合、立体的な配
置が容易にでき、素子配置のの高密度化に適するという
メリットがある。FIG. 3 shows a third embodiment of the magnetic memory element of the present invention. The magnetic memory element 3 shown in FIG. 3 differs from the element 1 shown in FIG. 1 in that the shape of the entire element has been changed from a planar configuration to a three-dimensional configuration. Other than that, there is no substantial change, and FIGS. 1 and 3
, The same reference numerals indicate substantially the same members. In the case of the third embodiment shown in FIG. 3, there is a merit that a three-dimensional arrangement can be easily performed and the element arrangement is suitable for high density.
【0034】本発明の磁気メモリ素子の第4の実施形態
が図4に示される。図4に示される磁気メモリ素子4が
図1に示される素子1と異なる点は、磁気記憶部20が
全て半硬磁性材料の磁気記録部材21,21から構成さ
れるのではなく、磁気記憶部20が軟磁性材料部材2
3,23と半硬磁性材料からなる磁気記録部材21,2
1との組み合わせにより構成されている点にある。もち
ろん図示のごとくギャップに近い方に半硬磁性材料から
なる磁気記録部材21,21が配置される。それ以外に
は実質的な変更はなく、図1および図4における同一符
号は、実質的に同一の部材を示している。図4に示され
る第4の実施形態の場合、図1に示される第1の実施形
態より保磁力の高い半硬磁性材料が使えるので記憶状態
が安定になるというメリットがある。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the magnetic memory element of the present invention. The magnetic memory element 4 shown in FIG. 4 is different from the element 1 shown in FIG. 1 in that the magnetic storage unit 20 is not entirely composed of magnetic recording members 21 and 21 made of a semi-hard magnetic material. 20 is a soft magnetic material member 2
3,23 and magnetic recording members 21,2 made of semi-hard magnetic material
1 in that it is configured in combination. Of course, magnetic recording members 21 and 21 made of a semi-hard magnetic material are arranged closer to the gap as shown. There are no other substantial changes, and the same reference numerals in FIGS. 1 and 4 indicate substantially the same members. In the case of the fourth embodiment shown in FIG. 4, since a semi-hard magnetic material having a higher coercive force can be used than in the first embodiment shown in FIG. 1, there is an advantage that the storage state is stabilized.
【0035】本発明の磁気メモリ素子の第5の実施形態
が図5に示される。図5に示される磁気メモリ素子5が
図4に示される素子4と異なる点は、磁気記憶部20の
ギャップ位置において半硬磁性材料からなる磁気記録部
材21が片側のみに用いられている点にある(半硬磁性
材料からなる磁気記録部材21が用いられていない他方
は、図示のごとく軟磁性材料部材23のみから構成され
ている)。それ以外には実質的な変更はなく、図4およ
び図5における同一符号は、実質的に同一の部材を示し
ている。図5に示される第5の実施形態の場合、図1に
示される第1の実施形態より保磁力の高い半硬磁性材料
が使えるので記憶状態が安定になるというメリットがあ
る。FIG. 5 shows a fifth embodiment of the magnetic memory element of the present invention. The magnetic memory element 5 shown in FIG. 5 differs from the element 4 shown in FIG. 4 in that a magnetic recording member 21 made of a semi-hard magnetic material is used only on one side at the gap position of the magnetic storage unit 20. (The other, in which the magnetic recording member 21 made of a semi-hard magnetic material is not used, is composed of only the soft magnetic material member 23 as shown). There is no other substantial change, and the same reference numerals in FIGS. 4 and 5 indicate substantially the same members. In the case of the fifth embodiment shown in FIG. 5, a semi-hard magnetic material having a higher coercive force can be used than in the first embodiment shown in FIG.
【0036】本発明の磁気メモリ素子の第6の実施形態
が図6(a),(b)に示される。図6(b)は、図6
(a)のA−A矢視図(側面図)である。図6に示され
る磁気メモリ素子6が図1に示される素子1と異なる点
は、磁界制御部10の構成が基本的に異なる点にある。
すなわち、素子6は、図6(b)に示されるように例え
ば、NdFeBからなる一対の硬磁性材料部材16a,
16bの所定方向の磁化により、図6(a)に示される
ように例えばパーマロイからなる軟磁性材料部材15´
に矢印(β)の磁化方向が形成される。同様にして、対
向位置に形成された例えば、NdFeBからなる一対の
硬磁性材料部材16c,16dの所定方向の磁化によ
り、例えばパーマロイからなる軟磁性材料部材15に矢
印(α)の磁化方向が形成され、これにより磁界制御部
10の磁気回路が図面の時計回りに形成されている。FIGS. 6A and 6B show a sixth embodiment of the magnetic memory element of the present invention. FIG.
It is an AA arrow line view (a side view) of (a). The magnetic memory element 6 shown in FIG. 6 differs from the element 1 shown in FIG. 1 in that the configuration of the magnetic field control unit 10 is basically different.
That is, as shown in FIG. 6B, the element 6 includes a pair of hard magnetic material members 16a and 16a made of NdFeB, for example.
Due to the magnetization of the predetermined direction 16b, as shown in FIG. 6A, a soft magnetic material member 15 'made of, for example, permalloy is formed.
, A magnetization direction indicated by an arrow (β) is formed. Similarly, the magnetization direction of the arrow (α) is formed in the soft magnetic material member 15 made of, for example, permalloy by the magnetization of the pair of hard magnetic material members 16c and 16d made of, for example, NdFeB formed at the opposing positions. Thus, the magnetic circuit of the magnetic field control unit 10 is formed clockwise in the drawing.
【0037】このような略四角形状の閉じた形状は、例
えば、Co半硬磁性材料からなる磁気記録部材21によ
って2分され、その2分された閉じた形状にはそれぞれ
閉磁路を切断するためのスイッチ部が構成される。図6
におけるスイッチ部は、例えばGdからなる低キュリー
温度の軟磁性材料被加熱部材11,11とヒータ等の加
熱手段19,19´とから構成される。なお、符号1
7,17´、18は、例えばNiFeからなる軟磁性材
料部材を示しており、図1および図6における同一符号
は、実質的に同一の部材を示している。図6に示される
第6の実施形態の場合、垂直磁化硬磁性材料を使うこと
ができるというメリットがある。Such a substantially square closed shape is divided into two by, for example, a magnetic recording member 21 made of Co semi-hard magnetic material, and the two divided closed shapes are used to cut a closed magnetic path. Is configured. FIG.
The switch section of the first embodiment is composed of soft magnetic material-heated members 11, 11 made of, for example, Gd and having a low Curie temperature, and heating means 19, 19 'such as a heater. Note that reference numeral 1
Reference numerals 7, 17 'and 18 denote soft magnetic material members made of, for example, NiFe, and the same reference numerals in FIGS. 1 and 6 denote substantially the same members. In the case of the sixth embodiment shown in FIG. 6, there is an advantage that a perpendicular magnetization hard magnetic material can be used.
【0038】[磁気メモリの動作原理]本発明の磁気メ
モリ素子の動作原理を上記に説明したが、磁気メモリ素
子を複数個集積させて形成した磁気メモリ全体の動作原
理を図7〜図9に基づいて説明する。ここでは、磁気メ
モリとしての機能が理解し易いように、極めて単純な2
×2のメモリの場合(図1に示される磁気メモリ素子1
を4個配置した形態)について説明する。[Operation Principle of Magnetic Memory] The operation principle of the magnetic memory element of the present invention has been described above. The operation principle of the entire magnetic memory formed by integrating a plurality of magnetic memory elements is shown in FIGS. It will be described based on the following. Here, in order to easily understand the function as the magnetic memory, an extremely simple 2
× 2 memory (the magnetic memory element 1 shown in FIG. 1)
(A form in which four are arranged) will be described.
【0039】磁気メモリの動作がわかりやすいように図
7には配置されたメモリ素子M11,M12,M21,
M22のみが記載され、また、図8には、記録の書き込
み線のみが記載され、また、図8には記録の読み出し線
のみが分けて示されている。FIG. 7 shows memory elements M11, M12, M21, and M21 arranged so that the operation of the magnetic memory can be easily understood.
Only M22 is described, FIG. 8 shows only a write line for recording, and FIG. 8 shows only a read line for recording separately.
【0040】これらの図面から分かるように、複数のメ
モリ素子M11,M12,M21,M22が図7に示さ
れるようにマトリクス状に配置され、これらの個々の素
子に対して、図8に示されるように縦に2本、横に1本
の書き込み線が配置される。すなわち、メモリ素子M1
1に関しては、縦にW01A,W01Bの2本、横にW10の1本の
書き込み線がそれぞれ配置され、メモリ素子M12に関
しては、縦にW02A,W02Bの2本、横にW10の1本の書き込
み線がそれぞれ配置され、メモリ素子M21に関して
は、縦にW01A,W01Bの2本、横にW20の1本の書き込み線
がそれぞれ配置され、メモリ素子M22に関しては、縦
にW02A,W02Bの2本、横にW20の1本の書き込み線がそれ
ぞれ配置されている。As can be seen from these figures, a plurality of memory elements M11, M12, M21, M22 are arranged in a matrix as shown in FIG. 7, and these individual elements are shown in FIG. As described above, two write lines are arranged vertically and one write line is arranged horizontally. That is, the memory element M1
For W1, two write lines W01A and W01B are arranged vertically and one write line W10 is arranged horizontally. For the memory element M12, two write lines W02A and W02B are vertically arranged and one write line W10 is arranged horizontally. For the memory element M21, two write lines of W01A and W01B are arranged vertically, and for the memory element M22, one write line of W20 is arranged, and for the memory element M22, two lines of W02A and W02B are vertically arranged. One write line of W20 is arranged laterally.
【0041】そして、これらの各書き込み線は図示のご
とく各素子におけるヒータ19,19´にそれぞれ接続
されており、例えば、ヒータ19への通電により、磁気
記憶部20に「1」の記録が、また、ヒータ19´への
通電により、磁気記憶部20に「0」の記録(消去)が
なされるようになっている。Each of these write lines is connected to heaters 19 and 19 'of each element as shown in the figure. For example, when the heater 19 is energized, "1" is recorded in the magnetic storage unit 20. In addition, by energizing the heater 19 ′, “0” is recorded (erased) in the magnetic storage unit 20.
【0042】さらに、図9に示されるように一個の素子
に対し縦横各1本の読み出し線が配置される。すなわ
ち、メモリ素子M11に関しては、縦にR01の1本、横
にR10の1本の読み出し線がそれぞれ配置され、メモリ
素子M12に関しては、縦にR02の1本、横にR10の1本
の読み出し線がそれぞれ配置され、メモリ素子M21に
関しては、縦にR01の1本、横にR20の1本の読み出し線
がそれぞれ配置され、メモリ素子M22に関しては、縦
にR02の1本、横にR20の1本の読み出し線がそれぞれ配
置されている。そして、これらの各素子に対応する読み
出し線には磁界検出手段27がそれぞれ接続され、これ
により「1」または「0」の記録の判別が行われるよう
になっている。Further, as shown in FIG. 9, one vertical and horizontal readout line is arranged for one element. That is, for the memory element M11, one read line of R01 is arranged vertically and one read line of R10 is arranged horizontally, and for the memory element M12, one read line of R02 is vertically arranged and one read line of R10 is arranged horizontally. For the memory element M21, one read line of R01 is arranged vertically, and one read line of R20 is arranged horizontally. For the memory element M22, one read line of R02 is arranged vertically and the read line of R20 is arranged horizontally. One read line is arranged. Then, the magnetic field detecting means 27 is connected to the readout lines corresponding to each of these elements, whereby the discrimination of the recording of "1" or "0" is performed.
【0043】より詳細かつ具体的な操作を今一度念のた
めに説明すると、図7〜図9で示される構成で例えば図
7のメモリ素子M11に「1」の書き込みを行うにはW0
1AとW10の両端に電圧を印加してM11の磁気記憶部の
磁化方向を上向きにする。M11のメモリ素子に「0」
の書き込みを行うにはW01BとW10の両端に電圧を印加し
てM11の磁気記憶部磁化方向を下向きにする。M11
の読み出しは読み出し線のR10、R01に検出電流を流し、
両端電圧の差で、「1」、「0」を判別する。上記の態
様においては、W10とR10は一本の線を共有しても良い。A more detailed and specific operation will be described once again just in case. For example, in the configuration shown in FIGS. 7 to 9, to write “1” to the memory element M 11 in FIG.
A voltage is applied to both ends of 1A and W10 to make the magnetization direction of the magnetic storage unit of M11 upward. "0" for the memory element of M11
Is written, a voltage is applied to both ends of W01B and W10 to lower the magnetization direction of the magnetic storage unit of M11 downward. M11
In the reading of, the detection current flows to the read lines R10 and R01,
"1" and "0" are determined based on the difference between the voltages at both ends. In the above embodiment, W10 and R10 may share one line.
【0044】このように本発明における磁気メモリは、
書き込み・消去および読み出しの動作が単純であり、そ
の前後の信号処理も極めて容易である。As described above, the magnetic memory according to the present invention comprises:
The operation of writing / erasing and reading is simple, and signal processing before and after the operation is extremely easy.
【0045】[0045]
【実施例】以下に、本発明の具体的実施例を示し、本発
明をさらに詳細に説明する。The present invention will be described below in more detail with reference to specific examples of the present invention.
【0046】[実施例1]実施例1では、図10に示さ
れるような構成で作製されたメモリ素子を用いてその機
能を確認した。なお、図10は通常の図面とは異なり、
本発明の具体的な材料構成を直接図面中に明記して、実
施例の構成材料が理解し易いようにしてある。[Example 1] In Example 1, the function was confirmed using a memory element manufactured with a configuration as shown in FIG. FIG. 10 is different from a normal drawing.
The specific material constitution of the present invention is specified directly in the drawings so that the constitution materials of the embodiments can be easily understood.
【0047】すなわち、図10に示されるように、磁界
制御部10には硬磁性材料部材としてSmCo系の材料
を2箇所、低キュリー点の軟磁性材料部材としてキュリ
ー点20℃のGdを2箇所に、高キュリー点の軟磁性材
料部材としてパーマロイ(Ni80Fe20)4箇所に用い
て閉じた四角形状を形成した(閉磁路の形成)。That is, as shown in FIG. 10, the magnetic field control unit 10 includes two SmCo-based materials as hard magnetic material members and two Gd at a Curie point of 20 ° C. as a low Curie point soft magnetic material member. Then, a closed rectangular shape was formed using four permalloy (Ni80Fe20) as soft magnetic material members having a high Curie point (formation of a closed magnetic path).
【0048】それぞれの構成材料の厚みは2mm、幅1
0mmの板状で、磁界制御部10の全体寸法を50×6
0mmとした。低キュリー点の軟磁性材料部材Gdの加
熱にはNiCr系のヒータ19,19´を用いた。Each constituent material has a thickness of 2 mm and a width of 1.
0 mm plate shape, the overall size of the magnetic field control unit 10 is 50 × 6
0 mm. NiCr-based heaters 19 and 19 'were used for heating the soft magnetic material member Gd having a low Curie point.
【0049】閉じた磁界制御部10の内部に向かって延
設される磁気記憶部20の一方側は、厚み2mm、幅1
0mmの板状のパーマロイNiFe(高キュリー点の軟
磁性材料)の先端に厚み1mm大きさ3×3mmの半硬
磁性材料の炭素鋼の板を張り付け、磁気記憶部20のも
う一方はパーマロイNiFeのみとした。One side of the magnetic storage unit 20 extending toward the inside of the closed magnetic field control unit 10 has a thickness of 2 mm and a width of 1 mm.
A 1 mm thick carbon steel plate of a semi-hard magnetic material having a thickness of 1 mm and a size of 3 × 3 mm is attached to the tip of a 0 mm plate-shaped permalloy NiFe (a soft magnetic material having a high Curie point), and the other of the magnetic storage unit 20 is made of only permalloy NiFe. And
【0050】磁気記憶部20のギャップは3mmとし、
このギャップ位置に磁界検出のためにホール素子から成
る磁界センサ(磁界検出手段)を配置した。The gap of the magnetic storage unit 20 is 3 mm,
At this gap position, a magnetic field sensor (magnetic field detecting means) composed of a Hall element for magnetic field detection was arranged.
【0051】このようにして構成したメモリ素子を5℃
の環境に置き、次に左側のヒータ11に通電して軟磁性
材料部材Gd部分を40℃に昇温し、磁界センサにて磁
気記憶部20の磁界を測定した。その結果、上向きに8
640A/mの磁界が得られた。The memory element thus constructed is stored at 5 ° C.
Then, the left heater 11 was energized to raise the temperature of the soft magnetic material member Gd to 40 ° C., and the magnetic field of the magnetic storage unit 20 was measured by the magnetic field sensor. As a result, 8
A magnetic field of 640 A / m was obtained.
【0052】次いで、左側のヒータを切り、温度が5℃
に戻ってから、磁界センサにて磁気記憶部20の磁界を
測定し、40A/mの磁界が残留することを確認した。
これはいわゆる「1」の記録状態に相当する。Next, the heater on the left side was turned off, and the temperature was 5 ° C.
Then, the magnetic field of the magnetic storage unit 20 was measured by a magnetic field sensor, and it was confirmed that a magnetic field of 40 A / m remained.
This corresponds to a so-called “1” recording state.
【0053】次に、右側のヒータ19´に通電して軟磁
性材料部材Gdを40℃に昇温し、磁界センサにて磁気
記憶部20の磁界を測定した。その結果、磁気記憶部2
0の下向きに8880A/mの磁界が得られた。左側の
ヒータ19´を切り、温度が5℃に戻ってから、磁気記
憶部20の磁界を測定し、下向きに48A/mの磁界が
残留することを確認した。これは「0」の記録状態に相
当する。こうして、ヒータによる加熱のみにより書き込
みおよび消去が出来る不揮発メモリの機能を確認するこ
とができた。Next, the right heater 19 'was energized to raise the temperature of the soft magnetic material member Gd to 40 ° C., and the magnetic field of the magnetic storage section 20 was measured by a magnetic field sensor. As a result, the magnetic storage unit 2
A magnetic field of 8880 A / m was obtained in the downward direction of 0. After the left heater 19 'was turned off and the temperature returned to 5 ° C., the magnetic field of the magnetic storage unit 20 was measured, and it was confirmed that a magnetic field of 48 A / m remained downward. This corresponds to a recording state of “0”. Thus, it was possible to confirm the function of the nonvolatile memory capable of writing and erasing only by heating by the heater.
【0054】[実施例2]実施例2では、図11
(a),(b)に示されるような構成で作製されたメモ
リ素子を用いてその機能を確認した。なお、図11
(a),(b)もまた、通常の図面とは異なり、本発明
の具体的な材料構成を直接図面中に明記して、実施例の
構成材料が理解し易いようにしてある。[Embodiment 2] In Embodiment 2, FIG.
The function was confirmed using a memory element manufactured with a configuration as shown in (a) and (b). Note that FIG.
Also in (a) and (b), unlike the ordinary drawings, the specific material constitution of the present invention is specified directly in the drawings so that the constituent materials of the examples can be easily understood.
【0055】すなわち、実施例2は図11(実質的に図
6と同じ素子構成)に示されるように外径10mm、高
さ10mmのNdFeB系磁石16a,16b,16
c,16dを4箇所に用いた例である。磁界制御部10
には低キュリー点の軟磁性材料部材としてキュリー点2
0℃のGdを2箇所に、高キュリー点の軟磁性材料部材
としてパーマロイ(Ni80Fe20)を5箇所に用いて閉
じた略四角形状を形成した(閉磁路の形成)。それぞれ
の材料の厚みは2mm、幅10mmの板状で、磁界制御
部10の全体寸法を50×60mmとした。低キュリー点
の軟磁性材料部材Gdの加熱にはNiCr系のヒータ1
9、19´を用いた。That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 11 (substantially the same element configuration as in FIG. 6), NdFeB-based magnets 16a, 16b, 16 having an outer diameter of 10 mm and a height of 10 mm are used.
This is an example in which c and 16d are used in four places. Magnetic field control unit 10
Has a Curie point of 2 as a soft magnetic material with a low Curie point.
Gd at 0 ° C. was used in two places, and permalloy (Ni80Fe20) was used as a soft magnetic material member having a high Curie point in five places to form a closed square shape (formation of a closed magnetic path). Each material was a plate having a thickness of 2 mm and a width of 10 mm, and the overall size of the magnetic field control unit 10 was 50 × 60 mm. NiCr-based heater 1 is used for heating the soft magnetic material member Gd having a low Curie point.
9, 19 'were used.
【0056】磁気記憶部20の構成は図面に従い、ま
た、磁界検出手段27の構成は上記実施例1と同様とし
た。このようにして作製した実施例2サンプルを用いて
上記実施例1と同様にして記録状態を確認したところ、
実施例1と同様な結果、すなわち、ヒータによる加熱の
みにより書き込みおよび消去が出来る不揮発メモリの機
能を確認することができた。ちなみに、「1」の記録状
態に相当する残留磁界は45A/mで、「0」の記録状
態に相当する残留磁界は−46A/mであった。なお、
残留磁界のマイナスは磁界の向きが下向きであることを
意味する。The configuration of the magnetic storage unit 20 was in accordance with the drawings, and the configuration of the magnetic field detecting means 27 was the same as in the first embodiment. When the recording state was confirmed in the same manner as in Example 1 above using the sample of Example 2 thus produced,
A result similar to that of Example 1, that is, a function of the nonvolatile memory capable of writing and erasing only by heating by the heater could be confirmed. Incidentally, the residual magnetic field corresponding to the recording state of “1” was 45 A / m, and the residual magnetic field corresponding to the recording state of “0” was −46 A / m. In addition,
Minus the residual magnetic field means that the direction of the magnetic field is downward.
【0057】[実施例3]実施例3では、図12に示さ
れるような構成で作製されたメモリ素子を用いてその機
能を確認した。なお、図12もまた、通常の図面とは異
なり、本発明の具体的な材料構成を直接図面中に明記し
て、実施例の構成材料が理解し易いようにしてある。Example 3 In Example 3, the function was confirmed using a memory element manufactured with a configuration as shown in FIG. In FIG. 12 also, unlike a normal drawing, the specific material constitution of the present invention is specified directly in the drawing so that the constituent materials of the embodiment can be easily understood.
【0058】すなわち、図12に示されるように磁界制
御部10には硬磁性材料部材としてSmCo系の材料を
2箇所、低キュリー点の軟磁性材料部材としてキュリー
点20℃のGdを2箇所に、高キュリー点の軟磁性材料
部材としてパーマロイ(Ni80Fe20)を4箇所に用い
て閉じた略四角形状を形成した(閉磁路の形成)。それ
ぞれの材料の厚みは2mm、幅10mmの板状で、磁界
制御部の側面の寸法を50×60mmとした。That is, as shown in FIG. 12, in the magnetic field control section 10, two SmCo-based materials are used as hard magnetic material members, and Gd at a Curie point of 20 ° C. is used as two soft magnetic material members having a low Curie point. A closed, substantially square shape was formed by using permalloy (Ni80Fe20) at four locations as a soft magnetic material member having a high Curie point (formation of a closed magnetic circuit). Each material was a plate having a thickness of 2 mm and a width of 10 mm, and the dimensions of the side surface of the magnetic field control unit were set to 50 × 60 mm.
【0059】低キュリー点の軟磁性材料部材Gdの加熱
にはNiCr系のヒータ19,19´を用いた。磁気記
憶部20を構成する片側の材質(ギャップに至るまでの
部分)には半硬磁性材料として炭素鋼を用いた。磁気記
憶部のギャップは2mmとし、このギャップ位置に磁界
検出のためのホール素子から成る磁界センサ(磁界検出
手段)を配置した。このようにして作製した実施例3サ
ンプルを用いて上記実施例1と同様にして記録状態を確
認したところ、実施例1と同様な結果、すなわち、ヒー
タによる加熱のみにより書き込みおよび消去が出来る不
揮発メモリの機能を確認することができた。ちなみに、
「1」の記録状態に相当する残留磁界は52A/mで、
「0」の記録状態に相当する残留磁界は−56A/mで
あった。For heating the soft magnetic material member Gd having a low Curie point, NiCr-based heaters 19 and 19 'were used. Carbon steel was used as a semi-hard magnetic material for the material on one side of the magnetic storage unit 20 (the portion up to the gap). The magnetic storage unit had a gap of 2 mm, and a magnetic field sensor (magnetic field detecting means) including a Hall element for detecting a magnetic field was arranged at the gap position. When the recording state was confirmed in the same manner as in Example 1 using the sample of Example 3 thus manufactured, the same result as in Example 1 was obtained, that is, the nonvolatile memory capable of writing and erasing only by heating with a heater The function of was able to be confirmed. By the way,
The residual magnetic field corresponding to the recording state of “1” is 52 A / m,
The residual magnetic field corresponding to the recording state of “0” was −56 A / m.
【0060】[実施例4]上記実施例1〜実施例3では
個々のメモリ素子の構造、作製方法、機能の方法の実施
例を示してきたが、実施例4では、複数のメモリ素子を
マトリクス状に配置した磁気メモリの実施例を示す。Fourth Embodiment In the first to third embodiments, the structure, manufacturing method, and function method of each memory element have been described. In the fourth embodiment, a plurality of memory elements are arranged in a matrix. 1 shows an embodiment of a magnetic memory arranged in a shape.
【0061】基本動作確認のために図7に示されるよう
にマトリクス構成としてはもっとも簡単な縦2列、横2
列合計4個のメモリ素子のそれぞれに対しに対して縦に
2本横に1本の書き込み線(図8参照)と、縦横1本ず
つの読み出し線(図9参照)を太さ0.3mmの銅線に
より設けた。すなわち、上記実施例1のメモリ素子を4
個用い、各書き込み線および読み出し線との接続配置状
態は図8および図9に示すとおりとした。As shown in FIG. 7, for the basic operation check, the simplest matrix configuration is two columns vertically and two rows horizontally.
One write line vertically (see FIG. 8) and one read line each vertically and horizontally (see FIG. 9) for each of the four memory elements in total are 0.3 mm in thickness. Of copper wire. That is, the memory element of the first embodiment is replaced with 4
8 and 9, the connection arrangement state with each write line and read line was as shown in FIGS.
【0062】次に、これらのマトリックス配置された素
子の中で、M21のメモリ素子を代表させてメモリの機
能を確認した。すなわち、書き込み線W20、W01Aの各一
端に電圧を印加し電流を通電した。読み出し線のR20、R
01の両端の電圧測定から磁界を測定した結果、磁気記憶
部の残留磁界は40A/mであった。次に書き込み線W2
0、W01Aの各一端に電圧を印加し電流を通電した。読み
出し線のR20、R01の両端の電圧測定から磁界を測定した
結果、磁気記憶部の残留磁界−48A/mであった。そ
の結果、前者が「1」、後者が「0」で有ることが判別
できた。Next, the function of the memory was confirmed on behalf of the M21 memory element among the elements arranged in the matrix. That is, a voltage was applied to one end of each of the write lines W20 and W01A, and a current was supplied. Readout line R20, R
As a result of measuring the magnetic field from the voltage measurement at both ends of 01, the residual magnetic field of the magnetic storage unit was 40 A / m. Next, write line W2
A voltage was applied to one end of each of 0 and W01A to pass a current. As a result of measuring the magnetic field from the voltage measurement at both ends of the read lines R20 and R01, the residual magnetic field of the magnetic storage unit was -48 A / m. As a result, it was determined that the former was “1” and the latter was “0”.
【0063】なお、上記の実施例では、効果を確認する
ために実験レベルで比較的容易に作製しやすい大きさの
サンプルを作製して実験を行ったが、さらに高密度化を
図る目的で、薄膜プロセス等を利用して素子寸法を極め
て小さくすることにより、いわゆる磁気薄膜メモリ素
子、あるいは磁気薄膜メモリを実現することができる。In the above embodiment, an experiment was conducted by preparing a sample having a size that can be relatively easily manufactured at an experimental level in order to confirm the effect. However, in order to further increase the density, By making the element size extremely small using a thin film process or the like, a so-called magnetic thin film memory element or a magnetic thin film memory can be realized.
【0064】[0064]
【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明の磁気メモリ素子およびそれを
用いた磁気メモリは、上記のように構成されているの
で、効率良く情報の書き込み・読み出しが可能で機械的
な動作を必要としない不揮発性の磁気固体メモリとなる
という効果を奏する。The effects of the present invention are clear from the above results. That is, since the magnetic memory element of the present invention and the magnetic memory using the same are configured as described above, a nonvolatile magnetic solid-state that can write and read information efficiently and does not require a mechanical operation. This has the effect of being a memory.
【図1】磁気メモリ素子の好適な一例を示す概略平面図
である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a preferred example of a magnetic memory element.
【図2】磁気メモリ素子の好適な他の一例を示す概略平
面図である。FIG. 2 is a schematic plan view showing another preferred example of the magnetic memory element.
【図3】磁気メモリ素子の好適な他の一例を示す概略斜
視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing another preferred example of the magnetic memory element.
【図4】磁気メモリ素子の好適な他の一例を示す概略平
面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing another preferred example of the magnetic memory element.
【図5】磁気メモリ素子の好適な他の一例を示す概略平
面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing another preferred example of the magnetic memory element.
【図6】(a)は磁気メモリ素子の好適な他の一例を示
す概略平面図であり、(b)は、(a)のA−A矢視図
(側面図)である。FIG. 6A is a schematic plan view showing another preferred example of the magnetic memory element, and FIG. 6B is a view (side view) taken along the line AA of FIG.
【図7】単純な2×2のメモリの場合の磁気メモリ全体
の動作原理を説明するための図面であって、配置された
メモリ素子M11,M12,M21,M22のみが記載
された図面である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation principle of the entire magnetic memory in the case of a simple 2 × 2 memory, in which only the arranged memory elements M11, M12, M21, and M22 are illustrated. .
【図8】単純な2×2のメモリの場合の磁気メモリ全体
の動作原理を説明するための図面であって、主として、
記録の書き込み線のみが記載された図面である。FIG. 8 is a drawing for explaining the operation principle of the whole magnetic memory in the case of a simple 2 × 2 memory, and mainly includes:
It is a drawing in which only the recording write line is described.
【図9】単純な2×2のメモリの場合の磁気メモリ全体
の動作原理を説明するための図面であって、主として、
記録の読み出し線のみが記載された図面である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation principle of the entire magnetic memory in the case of a simple 2 × 2 memory, and mainly includes:
It is a drawing in which only a read line for recording is described.
【図10】実施例1を説明するための磁気メモリ素子の
図面である。FIG. 10 is a drawing of a magnetic memory element for explaining Example 1;
【図11】実施例2を説明するための磁気メモリ素子の
図面である。FIG. 11 is a drawing of a magnetic memory element for explaining Example 2;
【図12】実施例3を説明するための磁気メモリ素子の
図面である。FIG. 12 is a drawing of a magnetic memory element for explaining a third embodiment.
【図13】従来技術であるMRAMの動作原理を説明す
るための図面である。FIG. 13 is a diagram for explaining the operation principle of the MRAM according to the related art.
1,2,3,4,5,6…磁気メモリ素子 10…磁界制御部 11,19;11´,19´…スイッチ部 20…磁気記憶部 27…磁界検出手段 1, 2, 3, 4, 5, 6 ... magnetic memory element 10 ... magnetic field control unit 11, 19; 11 ', 19' ... switch unit 20 ... magnetic storage unit 27 ... magnetic field detecting means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成宮 義和 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (72) Inventor Yoshikazu Narimiya 1-1-13 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation
Claims (7)
閉じた形状をなす磁界制御部と、その閉じた形状を2分
するように磁界制御部の2箇所から閉じた形状の内部に
向って延設されるとともに、当該延設された互いの対向
部材にギャップを形成する磁気記憶部と、当該磁気記憶
部のギャップ近傍に設けられた磁界検出手段を有する磁
気メモリ素子であって、 前記磁界制御部は、2分された閉じた形状のそれぞれに
閉磁路を切断するためのスイッチ部を備え、前記2分さ
れた閉じた形状のそれぞれに形成されたスイッチ部によ
って、前記磁界制御部の閉磁路の切断を交互に行うこと
により、前記磁気記憶部の磁化方向が互いに反転するよ
うになっていることを特徴とする磁気メモリ素子。1. A magnetic field control unit having a closed shape capable of substantially configuring a closed magnetic path, and a magnetic field control unit extending from two locations of the magnetic field control unit to the inside of the closed shape so as to bisect the closed shape. A magnetic memory element having a magnetic storage unit extending and forming a gap in the mutually extended members facing each other, and a magnetic field detecting means provided near the gap of the magnetic storage unit, The magnetic field control unit includes a switch unit for cutting a closed magnetic circuit in each of the two divided closed shapes, and the switch unit formed in each of the two divided closed shapes causes the magnetic field control unit to have a closed magnetic path. A magnetic memory element characterized in that the magnetization directions of the magnetic storage unit are reversed by alternately cutting the closed magnetic path.
性材料被加熱部材およびその軟磁性材料被加熱部材をキ
ュリー温度以上に加熱するための加熱手段を備えてなる
請求項1に記載の磁気メモリ素子。2. The magnetic memory according to claim 1, wherein the switch section includes a member to be heated with a soft magnetic material having a low Curie temperature and heating means for heating the member with a soft magnetic material to be heated to a Curie temperature or higher. element.
なす前記低キュリー温度の軟磁性材料被加熱部材と、閉
磁路の磁界方向を規制する硬磁性材料部材と、高キュリ
ー温度の軟磁性材料部材を有して構成され、 前記磁気記憶部は、磁気記録可能な高キュリー温度の半
硬磁性材料を有して構成される請求項1または請求項2
に記載の磁気メモリ素子。3. The magnetic field control unit includes a low-Curie temperature soft magnetic material heated member that forms a part of a switch unit, a hard magnetic material member that regulates a magnetic field direction of a closed magnetic circuit, and a high Curie temperature soft material member. The magnetic storage section is configured to include a magnetic material member, and the magnetic storage section is configured to include a magnetically recordable semi-hard magnetic material having a high Curie temperature.
3. The magnetic memory element according to claim 1.
対向する部材がそれぞれ高キュリー温度の半硬磁性材料
からなる請求項3に記載の磁気メモリ素子。4. The magnetic memory device according to claim 3, wherein the opposing members forming the gap portion of the magnetic storage unit are each made of a semi-hard magnetic material having a high Curie temperature.
一方の部材が高キュリー点の軟磁性材料からなる請求項
3に記載の磁気メモリ素子。5. The magnetic memory device according to claim 3, wherein one of the members forming the gap portion of the magnetic storage unit is made of a soft magnetic material having a high Curie point.
れるか、あるいは立体的に構成される請求項1ないし請
求項5のいずれかに記載の磁気メモリ素子。6. The magnetic memory device according to claim 1, wherein said magnetic memory device is formed on a plane or three-dimensionally.
に記載された磁気メモリ素子がマトリクス状に配列され
てなることを特徴とする磁気メモリ。7. A magnetic memory, wherein the magnetic memory elements according to claim 1 are arranged in a matrix.
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US7208751B2 (en) | 2002-09-13 | 2007-04-24 | Renesas Technology Corp. | Non-volatile semiconductor memory device allowing shrinking of memory cell |
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