JP2003233983A - 電圧を利用した強磁性薄膜の磁化容易軸制御方法及びこれを利用した磁気メモリーとその情報記録方法 - Google Patents
電圧を利用した強磁性薄膜の磁化容易軸制御方法及びこれを利用した磁気メモリーとその情報記録方法Info
- Publication number
- JP2003233983A JP2003233983A JP2002343023A JP2002343023A JP2003233983A JP 2003233983 A JP2003233983 A JP 2003233983A JP 2002343023 A JP2002343023 A JP 2002343023A JP 2002343023 A JP2002343023 A JP 2002343023A JP 2003233983 A JP2003233983 A JP 2003233983A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- voltage
- layer
- thin film
- easy axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 139
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 67
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 16
- 229910018936 CoPd Inorganic materials 0.000 claims description 15
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OQCGPOBCYAOYSD-UHFFFAOYSA-N cobalt palladium Chemical compound [Co].[Co].[Co].[Pd].[Pd] OQCGPOBCYAOYSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N [Sr].[Bi] Chemical compound [Sr].[Bi] VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RZEADQZDBXGRSM-UHFFFAOYSA-N bismuth lanthanum Chemical compound [La].[Bi] RZEADQZDBXGRSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 17
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 11
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 description 1
- 241001024304 Mino Species 0.000 description 1
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910001325 element alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 etc.) or Co Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/165—Auxiliary circuits
- G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 強磁性薄膜を利用した不揮発性磁気メモリー
の集積度と節電性を向上する方法を提供する。 【解決手段】 電極層、圧電層及び磁性層を配置し、電
極層に電圧を印加して電界が確保されると、圧電層に格
子拡張（または格子圧縮）が励起された後、磁性層に引
張り応力または圧縮応力が加えられることによって磁性
層の自発磁化方向を左右する磁化容易軸が、薄膜面で垂
直軸にまたはその逆にスイッチングされる。これを利用
した磁気メモリーによれば、磁場を印加しなくても情報
を記録することが可能で、超高集積度不揮発性メモリー
素子を形成する時、メモリーセルの大きさが小さくなり
セル間の間隔が狭まり発生する情報流失と情報記録時の
信頼度損失を抑制できる効果がある。
の集積度と節電性を向上する方法を提供する。 【解決手段】 電極層、圧電層及び磁性層を配置し、電
極層に電圧を印加して電界が確保されると、圧電層に格
子拡張（または格子圧縮）が励起された後、磁性層に引
張り応力または圧縮応力が加えられることによって磁性
層の自発磁化方向を左右する磁化容易軸が、薄膜面で垂
直軸にまたはその逆にスイッチングされる。これを利用
した磁気メモリーによれば、磁場を印加しなくても情報
を記録することが可能で、超高集積度不揮発性メモリー
素子を形成する時、メモリーセルの大きさが小さくなり
セル間の間隔が狭まり発生する情報流失と情報記録時の
信頼度損失を抑制できる効果がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強磁性薄膜におい
て電圧によって自発磁化方向を左右する磁化容易軸制御
方法及びこれを利用した不揮発性磁気メモリーとその情
報記録方法に関するものである。より詳細には、導線に
流れる電流により磁場を印加する方法の代わりに圧電薄
膜に電圧を印加して磁性薄膜に引張り応力または圧縮応
力を加えることによって、逆磁歪効果を利用して強磁性
薄膜のスピン方向を制御する方法と、これを利用した超
高集積、超節電型、不揮発性磁気メモリー素子を実用化
する為の磁気ランダムアクセスメモリー（Magnetic Ran
dom Access Memory: MRAM）素子における電圧印加方式
の情報記録方式に関するものである。
て電圧によって自発磁化方向を左右する磁化容易軸制御
方法及びこれを利用した不揮発性磁気メモリーとその情
報記録方法に関するものである。より詳細には、導線に
流れる電流により磁場を印加する方法の代わりに圧電薄
膜に電圧を印加して磁性薄膜に引張り応力または圧縮応
力を加えることによって、逆磁歪効果を利用して強磁性
薄膜のスピン方向を制御する方法と、これを利用した超
高集積、超節電型、不揮発性磁気メモリー素子を実用化
する為の磁気ランダムアクセスメモリー（Magnetic Ran
dom Access Memory: MRAM）素子における電圧印加方式
の情報記録方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、最先端情報記憶素子分野におい
て、技術上論点の核心は理想的な不揮発性情報記憶素子
を具現することである。期待されている技術としては、
強誘電体薄膜の高い電荷自発双極現象を利用した強誘電
体メモリー半導体（Ferroelectric Random Access Memo
ry :FeRAM）と、情報判読手段にスピン偏極を利用した
磁気ランダムアクセスメモリー（MRAM）である。このMR
AMは、今日の半導体SRAMの速い速度と高密度DRAMの長所
を兼備したFeRAMと比較に値する以上の不揮発性磁気メ
モリー素子である。
て、技術上論点の核心は理想的な不揮発性情報記憶素子
を具現することである。期待されている技術としては、
強誘電体薄膜の高い電荷自発双極現象を利用した強誘電
体メモリー半導体（Ferroelectric Random Access Memo
ry :FeRAM）と、情報判読手段にスピン偏極を利用した
磁気ランダムアクセスメモリー（MRAM）である。このMR
AMは、今日の半導体SRAMの速い速度と高密度DRAMの長所
を兼備したFeRAMと比較に値する以上の不揮発性磁気メ
モリー素子である。
【０００３】MRAMは、不揮発性という大きな長所にもか
かわらず、超高集積化の達成には技術的な難しい問題点
があるが、これはメモリーセル間の間隔が狭まった時に
充分な大きさを持った外部磁場の局部化が難しく、各セ
ル間のスピンが相互作用して記録された情報が流失する
ことが予測されることである。磁場印加方式の磁化方向
制御は、情報記録時に各セルのスピン方向を変更（スイ
ッチング）するにあたり、セルが小さくなるほど磁場の
局所化はさらに難しくなる。つまり、既存の磁場による
スピンスイッチング駆動方式を使用すれば、セルの大き
さや間隔が小さくなる超高密度集積時のメモリー記録に
限界がある。これは印加された磁場がスピンスイッチン
グを願わない周囲のセルにも影響を与え記録されたビッ
トが削除され得るからである。また、各々のセルのスピ
ン間の相互作用によって貯蔵されたスピン方向、つまり
情報が流失される可能性がある。それで、超高集積MRAM
構造の為には金属線を流れる電流によって磁場を印加せ
ずに、自発磁化方向を制御することが必須的であり、同
時に記録されたスピン方向の相互作用による干渉効果も
なくさなければならない。それだけではなく、既存のMR
AM技術では二つの強磁性薄膜を分離する絶縁薄膜層を通
過するトンネル電子の磁気抵抗効果を利用して固定層と
自由層磁性薄膜の相対的スピン方向を判読する為、絶縁
薄膜層の厚みが約１ｎｍ以下でなければならない。これ
は生産工程時に、１ｎｍの絶縁薄膜を数インチ半径を持
ったウェーハに一定な厚みで均一に蒸着することが難し
い為、既存のMRAM素子の大きな弱点とも言える。
かわらず、超高集積化の達成には技術的な難しい問題点
があるが、これはメモリーセル間の間隔が狭まった時に
充分な大きさを持った外部磁場の局部化が難しく、各セ
ル間のスピンが相互作用して記録された情報が流失する
ことが予測されることである。磁場印加方式の磁化方向
制御は、情報記録時に各セルのスピン方向を変更（スイ
ッチング）するにあたり、セルが小さくなるほど磁場の
局所化はさらに難しくなる。つまり、既存の磁場による
スピンスイッチング駆動方式を使用すれば、セルの大き
さや間隔が小さくなる超高密度集積時のメモリー記録に
限界がある。これは印加された磁場がスピンスイッチン
グを願わない周囲のセルにも影響を与え記録されたビッ
トが削除され得るからである。また、各々のセルのスピ
ン間の相互作用によって貯蔵されたスピン方向、つまり
情報が流失される可能性がある。それで、超高集積MRAM
構造の為には金属線を流れる電流によって磁場を印加せ
ずに、自発磁化方向を制御することが必須的であり、同
時に記録されたスピン方向の相互作用による干渉効果も
なくさなければならない。それだけではなく、既存のMR
AM技術では二つの強磁性薄膜を分離する絶縁薄膜層を通
過するトンネル電子の磁気抵抗効果を利用して固定層と
自由層磁性薄膜の相対的スピン方向を判読する為、絶縁
薄膜層の厚みが約１ｎｍ以下でなければならない。これ
は生産工程時に、１ｎｍの絶縁薄膜を数インチ半径を持
ったウェーハに一定な厚みで均一に蒸着することが難し
い為、既存のMRAM素子の大きな弱点とも言える。
【０００４】最近、印加磁場を使用する伝統的な方法の
代わりに、電流によって磁化方向を制御しようとする注
目に値する試みがあった。その一つは、強磁性薄膜層／
金属分離層／絶縁超薄膜層／強磁性薄膜層の複雑な積層
構造でのスピンスイッチングを予想している。それに
は、制御可能な交換結合（exchange coupling）がその
根拠となり得るが、まだ実験的に証明されたことではな
い（例えば、非特許文献１参照。）。
代わりに、電流によって磁化方向を制御しようとする注
目に値する試みがあった。その一つは、強磁性薄膜層／
金属分離層／絶縁超薄膜層／強磁性薄膜層の複雑な積層
構造でのスピンスイッチングを予想している。それに
は、制御可能な交換結合（exchange coupling）がその
根拠となり得るが、まだ実験的に証明されたことではな
い（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】You，C.Y.&BaderS.D.，Prediction of
switching rotation of the magnetization direction
with applied voltage in a controllable interlayer
exchange coupled system，”Journal of Magnetism a
nd Magnetic Materials”，１９９９年，１９５巻，p.
４８８−５００
switching rotation of the magnetization direction
with applied voltage in a controllable interlayer
exchange coupled system，”Journal of Magnetism a
nd Magnetic Materials”，１９９９年，１９５巻，p.
４８８−５００
【０００６】もう一つは、Co／Cu／Co（コバルト／銅／
コバルト）サンドイッチ構造において電流−誘導スピン
方向スイッチングに対する実験的な証明であり、この現
象は、流れる伝導電子及びスピン間の局所交換相互作用
（local exchange interaction）に起因するものである
（例えば、非特許文献２参照）。この構造の問題点は、
スピンスイッチングを誘導するために電流が使用され、
その電流が磁場を作ることから、その磁場が周りのセル
の磁化方向を消去してしまうことがあることである。
コバルト）サンドイッチ構造において電流−誘導スピン
方向スイッチングに対する実験的な証明であり、この現
象は、流れる伝導電子及びスピン間の局所交換相互作用
（local exchange interaction）に起因するものである
（例えば、非特許文献２参照）。この構造の問題点は、
スピンスイッチングを誘導するために電流が使用され、
その電流が磁場を作ることから、その磁場が周りのセル
の磁化方向を消去してしまうことがあることである。
【０００７】
【非特許文献２】Myers，E.B.，Ralph，D.C.，Katine，
J.A.，Louie，R.N.& Buhrman，R.A.，Current Induced
Switching of Domains in Magnetic Multilayer Device
s，”Science”，１９９９年，２８５巻，p.８６７−８
７０
J.A.，Louie，R.N.& Buhrman，R.A.，Current Induced
Switching of Domains in Magnetic Multilayer Device
s，”Science”，１９９９年，２８５巻，p.８６７−８
７０
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
為に、本発明は室温で動作する強磁性薄膜での電圧によ
る自発磁化方向制御方法を提案する。より詳細には、圧
電／磁性薄膜複合システムで逆磁歪（inverse magnetos
triction）効果及び逆圧電（inverse piezoelectricit
y）効果を利用した電圧駆動スピンスイッチング方法と
これを利用した不揮発性磁気メモリーであるMRAMにおけ
る１２８Mbit以上の超高集積時のスピン方向制御、すな
わち情報記録方式を提供することを目的とする。
為に、本発明は室温で動作する強磁性薄膜での電圧によ
る自発磁化方向制御方法を提案する。より詳細には、圧
電／磁性薄膜複合システムで逆磁歪（inverse magnetos
triction）効果及び逆圧電（inverse piezoelectricit
y）効果を利用した電圧駆動スピンスイッチング方法と
これを利用した不揮発性磁気メモリーであるMRAMにおけ
る１２８Mbit以上の超高集積時のスピン方向制御、すな
わち情報記録方式を提供することを目的とする。
【０００９】また、本発明は、１ｎｍ程度の絶縁超薄膜
を使用しないためこれによる工程上の難しさを除去で
き、また製品収率（yield）も高められることを技術的
長所としている。また、MRAMの既存の情報貯蔵方式は、
強磁性薄膜のスピン自由層のスピン方向を制御する為
に、磁化容易軸上でのお互いに反対方向の反転を利用し
ているが、本発明で提案する方法は、磁化容易軸自体を
利用して垂直と水平の相対的なスピン方向を制御するた
めさらに安定した情報貯蔵能力を提供し、磁性薄膜を含
めたセルの大きさが小さくなった時に発生する超常磁性
（superparamagnetism）効果による情報流失問題を克服
できる。
を使用しないためこれによる工程上の難しさを除去で
き、また製品収率（yield）も高められることを技術的
長所としている。また、MRAMの既存の情報貯蔵方式は、
強磁性薄膜のスピン自由層のスピン方向を制御する為
に、磁化容易軸上でのお互いに反対方向の反転を利用し
ているが、本発明で提案する方法は、磁化容易軸自体を
利用して垂直と水平の相対的なスピン方向を制御するた
めさらに安定した情報貯蔵能力を提供し、磁性薄膜を含
めたセルの大きさが小さくなった時に発生する超常磁性
（superparamagnetism）効果による情報流失問題を克服
できる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決する為
に、本発明による強磁性薄膜のスピン方向制御方法は、
電極層、圧電層及び磁性層を配置し、上記電極層に電圧
を印加して電界が発生されると、上記圧電層に格子変動
（格子拡張または格子圧縮）が惹起された後、上記磁性
層に応力（引張応力または圧縮応力）が加えられること
によって上記磁性層の自発磁化方向を左右する磁化容易
軸が薄膜面から薄膜面と垂直方向にまたはその逆にスイ
ッチングされることを特徴とする。
に、本発明による強磁性薄膜のスピン方向制御方法は、
電極層、圧電層及び磁性層を配置し、上記電極層に電圧
を印加して電界が発生されると、上記圧電層に格子変動
（格子拡張または格子圧縮）が惹起された後、上記磁性
層に応力（引張応力または圧縮応力）が加えられること
によって上記磁性層の自発磁化方向を左右する磁化容易
軸が薄膜面から薄膜面と垂直方向にまたはその逆にスイ
ッチングされることを特徴とする。
【００１１】本発明の付加的な特徴は、上記圧電層をな
す圧電素子がPZT（チタン酸ジルコン酸鉛）、PLZT（チ
タン酸ジルコン酸ランタン鉛）、疲労に強いSBT（タン
タル酸ビスマスストロンチウムSrBiTaO系）またはBLT
（チタン酸ビスマスランタン）の中の一つであることで
ある。
す圧電素子がPZT（チタン酸ジルコン酸鉛）、PLZT（チ
タン酸ジルコン酸ランタン鉛）、疲労に強いSBT（タン
タル酸ビスマスストロンチウムSrBiTaO系）またはBLT
（チタン酸ビスマスランタン）の中の一つであることで
ある。
【００１２】本発明のまた異なる付加的な特徴は、上記
圧電層の厚みを１００ｎｍ以下にして垂直に電圧を印加
する時、数V以下においても電荷双極子偏向が発生して
小さい電圧で情報を記録する節電型不揮発性メモリー素
子を製造することであり、圧電層の厚みを５０ｎｍ以下
に小さくした時は、駆動電圧が、１V以下の超節電型メ
モリー素子を製作できる。
圧電層の厚みを１００ｎｍ以下にして垂直に電圧を印加
する時、数V以下においても電荷双極子偏向が発生して
小さい電圧で情報を記録する節電型不揮発性メモリー素
子を製造することであり、圧電層の厚みを５０ｎｍ以下
に小さくした時は、駆動電圧が、１V以下の超節電型メ
モリー素子を製作できる。
【００１３】本発明のまた異なる付加的な特徴は、上記
磁性層をなす素子がCoPd（コバルトパラジウム）合金で
あり、この時大きな磁歪特性と同時に大きな磁気抵抗特
性を持たせるために、CoFe及びNiFe合金またはNi、Fe、
Coで成り立った三種元素合金で構成されることである。
また、上記合金元素にPd、Pt、Au、Cu、Ru、W等の非磁
性元素が添加された合金薄膜で構成されることである。
磁性層をなす素子がCoPd（コバルトパラジウム）合金で
あり、この時大きな磁歪特性と同時に大きな磁気抵抗特
性を持たせるために、CoFe及びNiFe合金またはNi、Fe、
Coで成り立った三種元素合金で構成されることである。
また、上記合金元素にPd、Pt、Au、Cu、Ru、W等の非磁
性元素が添加された合金薄膜で構成されることである。
【００１４】本発明のまた異なる付加的な特徴は、上記
電極層は、Pt（白金）、Pd、Cu、Al、Ru、Wの中のどれ
か一つの元素の電極線で構成されることである。
電極層は、Pt（白金）、Pd、Cu、Al、Ru、Wの中のどれ
か一つの元素の電極線で構成されることである。
【００１５】また、本発明による強磁性膜のスピン方向
制御方法を利用したメモリーの特徴は、圧電素子からな
る圧電層と上記圧電層上部に配置され、印加された電圧
によって上記圧電層が誘発した引張り応力または圧縮応
力の結果、磁化容易軸がスイッチングされる自由磁性層
と上記自由磁性層上部に配置され磁化容易軸が固定され
ている固定磁性層、そして上記自由磁性層と固定磁性層
の間に配置され、上記の二つの磁性層の磁気的相互作用
を抑制する為の非磁性層を含むメモリーセルアレイから
なることである。
制御方法を利用したメモリーの特徴は、圧電素子からな
る圧電層と上記圧電層上部に配置され、印加された電圧
によって上記圧電層が誘発した引張り応力または圧縮応
力の結果、磁化容易軸がスイッチングされる自由磁性層
と上記自由磁性層上部に配置され磁化容易軸が固定され
ている固定磁性層、そして上記自由磁性層と固定磁性層
の間に配置され、上記の二つの磁性層の磁気的相互作用
を抑制する為の非磁性層を含むメモリーセルアレイから
なることである。
【００１６】本発明によるメモリーの付加的な特徴は、
上記メモリーセルが垂直をなす金属電極線で連結されて
いて、メモリーセルに情報を記録する時は、上記メモリ
ーセルが連結された金属電極線に電圧を印加して上記自
由磁性層の自発磁化方向をスイッチングすることであ
る。
上記メモリーセルが垂直をなす金属電極線で連結されて
いて、メモリーセルに情報を記録する時は、上記メモリ
ーセルが連結された金属電極線に電圧を印加して上記自
由磁性層の自発磁化方向をスイッチングすることであ
る。
【００１７】本発明によるメモリーのまた異なる付加的
な特徴は、情報を再生する時に、上記メモリーセルが連
結された金属電極線に電流を流して上記自由磁性層と固
定磁性層の磁気抵抗、つまり、垂直と水平方向に配列さ
れたスピン間の磁気抵抗値を読んで上記二つの磁性層の
相対的磁化方向を判読することである。
な特徴は、情報を再生する時に、上記メモリーセルが連
結された金属電極線に電流を流して上記自由磁性層と固
定磁性層の磁気抵抗、つまり、垂直と水平方向に配列さ
れたスピン間の磁気抵抗値を読んで上記二つの磁性層の
相対的磁化方向を判読することである。
【００１８】本発明によるメモリーのまた異なる付加的
な特徴は、スピン方向が垂直と水平磁化容易軸によって
決定されるため、各セルのスピン相互作用においてもス
ピン方向が安定であるということである。
な特徴は、スピン方向が垂直と水平磁化容易軸によって
決定されるため、各セルのスピン相互作用においてもス
ピン方向が安定であるということである。
【００１９】本発明によるメモリーのまた異なる付加的
な特徴は、スピン固定層と自由層のスピン方向が磁化容
易軸によって決定される為、セルの大きさが小さくなっ
た時に発生する超常磁性効果においても、応力によって
誘発された強い磁気異方性によって磁化容易軸が維持さ
れることによって情報流失を抑制できることである。
な特徴は、スピン固定層と自由層のスピン方向が磁化容
易軸によって決定される為、セルの大きさが小さくなっ
た時に発生する超常磁性効果においても、応力によって
誘発された強い磁気異方性によって磁化容易軸が維持さ
れることによって情報流失を抑制できることである。
【００２０】本発明によるメモリーのまた異なる付加的
な特徴は、セル面に垂直方向に電圧を印加する場合、対
角線方向に金属電極線を追加に配置し、情報を再生する
時、上記メモリーセルが連結された横方向の金属電極線
及び上記対角線方向の金属電極線に電流を加えることで
あり、この時、金属電極線は情報記録及び判読用に全部
で３本あれば、よい。
な特徴は、セル面に垂直方向に電圧を印加する場合、対
角線方向に金属電極線を追加に配置し、情報を再生する
時、上記メモリーセルが連結された横方向の金属電極線
及び上記対角線方向の金属電極線に電流を加えることで
あり、この時、金属電極線は情報記録及び判読用に全部
で３本あれば、よい。
【００２１】本発明によるメモリーのまた異なる付加的
な特徴は、セル面に平行な方向に電圧を印加する場合、
上記電流が上記磁性層に流れないようにする為に、上記
金属電極線を絶縁体（insulator）によって電圧を印加
する為の通路と電流を流すための通路に分離することで
ある。
な特徴は、セル面に平行な方向に電圧を印加する場合、
上記電流が上記磁性層に流れないようにする為に、上記
金属電極線を絶縁体（insulator）によって電圧を印加
する為の通路と電流を流すための通路に分離することで
ある。
【００２２】本発明は基本的に、圧電／磁性薄膜の複合
システムを利用していて、圧電／磁性薄膜の複合システ
ムを使用して低電圧駆動スピンスイッチングを具現する
為に最も必要なことは、磁性層の内部変形（strain）に
おける小さな量の変化を制御して磁化容易軸をスイッチ
ングすることである。磁性層の逆磁歪効果は、これを可
能にする。これは、圧電層の陽・陰で充電されたイオン
の永久双極による有効電界駆動格子変動を持ち、磁性層
に充分な応力（stress）を誘導できるためである。
システムを利用していて、圧電／磁性薄膜の複合システ
ムを使用して低電圧駆動スピンスイッチングを具現する
為に最も必要なことは、磁性層の内部変形（strain）に
おける小さな量の変化を制御して磁化容易軸をスイッチ
ングすることである。磁性層の逆磁歪効果は、これを可
能にする。これは、圧電層の陽・陰で充電されたイオン
の永久双極による有効電界駆動格子変動を持ち、磁性層
に充分な応力（stress）を誘導できるためである。
【００２３】本発明では、このような要求を充足させる
物質として、磁性層には超薄（ultrathin）CoPd（コバ
ルトパラジウム）合金薄膜を、圧電層にはPZT（チタン
酸ジルコン酸鉛）を実施例に使用した。前者は、大きな
逆磁歪効果を持つものとして知られており、後者は、相
当な圧電及びその逆（電気歪曲）効果を持っているもの
として知られている。その外にもPLZT、BLT、SBT及びLi
NbO3等が圧電層に、A−B（ここでAは、Co、Ni、Feで、B
は、Pd、Pt、Au、Cu等）またはCo、Fe、Ni、Pd、Pt、A
u、Cu等の三元素系以上の合金系やTbFeCo系の素子が磁
性層に使用できる。
物質として、磁性層には超薄（ultrathin）CoPd（コバ
ルトパラジウム）合金薄膜を、圧電層にはPZT（チタン
酸ジルコン酸鉛）を実施例に使用した。前者は、大きな
逆磁歪効果を持つものとして知られており、後者は、相
当な圧電及びその逆（電気歪曲）効果を持っているもの
として知られている。その外にもPLZT、BLT、SBT及びLi
NbO3等が圧電層に、A−B（ここでAは、Co、Ni、Feで、B
は、Pd、Pt、Au、Cu等）またはCo、Fe、Ni、Pd、Pt、A
u、Cu等の三元素系以上の合金系やTbFeCo系の素子が磁
性層に使用できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例及び実験例を詳しく説明する。
の実施例及び実験例を詳しく説明する。
【００２５】これらの実施例等は、本発明をより具体的
に説明する為のものであって、これらの実施例によって
本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の技術
的思想と範疇内で色々な変形が可能である。
に説明する為のものであって、これらの実施例によって
本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の技術
的思想と範疇内で色々な変形が可能である。
【００２６】図１は、MgO基板上にTiOy（酸化チタン）
を蒸着して、その上にパターンPt電極１２、Pb（ZrxTi
1-x）O3（酸化チタンジルコン酸鉛）１３、そして、Pd
／CozPd1-z／Pd（パラジウム／コバルトパラジウム／パ
ラジウム）１４を配置した複合システムの設計図であ
る。本発明による圧電／磁性薄膜複合システムを図示し
たものである。つまり、本発明による強磁性薄膜のスピ
ンスイッチング駆動方法は、圧電層と磁性層で構成され
た複合システムによって、上述したように圧電層をなす
圧電素子にはPZTを、磁性層をなす強磁性素子にはCoPd
合金薄膜を使用できる。また、低い電圧を印加しても隣
り合うPt電極１２間に充分な電界を確保する為にマイク
ロスケールパターンのPt電極を使用して、結果的に与え
られた電圧から充分な電気歪曲効果が発生する。
を蒸着して、その上にパターンPt電極１２、Pb（ZrxTi
1-x）O3（酸化チタンジルコン酸鉛）１３、そして、Pd
／CozPd1-z／Pd（パラジウム／コバルトパラジウム／パ
ラジウム）１４を配置した複合システムの設計図であ
る。本発明による圧電／磁性薄膜複合システムを図示し
たものである。つまり、本発明による強磁性薄膜のスピ
ンスイッチング駆動方法は、圧電層と磁性層で構成され
た複合システムによって、上述したように圧電層をなす
圧電素子にはPZTを、磁性層をなす強磁性素子にはCoPd
合金薄膜を使用できる。また、低い電圧を印加しても隣
り合うPt電極１２間に充分な電界を確保する為にマイク
ロスケールパターンのPt電極を使用して、結果的に与え
られた電圧から充分な電気歪曲効果が発生する。
【００２７】詳細な層構造は、ベース部分からMgO基板
及びTiOy層１１、厚み５０ｎｍと幅５μmそして５μm間
隔のPt電極線及びPtパッド１２、１３の１００ｎｍ厚の
Pb（ZrxTi1-x）O3、そしてPd／CozPd1-z／Pd層１４の順
になっている。上記のようなパターンのPt電極１２は、
充分な電圧が印加された時の相互交代偏光（alternate
charge polarization）によって設計された。
及びTiOy層１１、厚み５０ｎｍと幅５μmそして５μm間
隔のPt電極線及びPtパッド１２、１３の１００ｎｍ厚の
Pb（ZrxTi1-x）O3、そしてPd／CozPd1-z／Pd層１４の順
になっている。上記のようなパターンのPt電極１２は、
充分な電圧が印加された時の相互交代偏光（alternate
charge polarization）によって設計された。
【００２８】図２は、上記Pt電極ワイヤーの断面図及び
印加された電界に反応して起きる自発的なスピンスイッ
チング技法に対する概念図である。点線矢印は、電気力
線を示す。電界が０の場合、スピン方向は薄膜面にあ
る。これは磁気双極子相互作用（dipole−dipole inter
action）に起因した典型的な薄膜の磁気形状異方性のた
めである。反面、電界が印加されると、相当な電気歪曲
によって励起されるPZT層の格子拡張（lattice expansi
on）と以後に発生するCoPd合金層での引張り応力（tens
ile stress）が後に続き、結果的に磁性CoPd合金薄膜の
逆磁歪曲効果が磁化容易軸を薄膜面（in−plane）から
薄膜面と垂直方向（out−of−plane）に転移させること
によってスピン方向スイッチングが誘発される。この
時、CoPd合金薄膜の集合組織（texture）は、（１１
１）面（plane）で、約−１０-4程度のマイナスの磁歪
常数を持っている。
印加された電界に反応して起きる自発的なスピンスイッ
チング技法に対する概念図である。点線矢印は、電気力
線を示す。電界が０の場合、スピン方向は薄膜面にあ
る。これは磁気双極子相互作用（dipole−dipole inter
action）に起因した典型的な薄膜の磁気形状異方性のた
めである。反面、電界が印加されると、相当な電気歪曲
によって励起されるPZT層の格子拡張（lattice expansi
on）と以後に発生するCoPd合金層での引張り応力（tens
ile stress）が後に続き、結果的に磁性CoPd合金薄膜の
逆磁歪曲効果が磁化容易軸を薄膜面（in−plane）から
薄膜面と垂直方向（out−of−plane）に転移させること
によってスピン方向スイッチングが誘発される。この
時、CoPd合金薄膜の集合組織（texture）は、（１１
１）面（plane）で、約−１０-4程度のマイナスの磁歪
常数を持っている。
【００２９】図３、図４及び図５は、本発明によるスピ
ンスイッチング駆動方法による複合システムを光学顕微
鏡で観察した平面図である。詳述した多層構造がよく現
われており、各図面に異なる縮尺（scale bar）を適用
した。詳しく説明すると、図３の１５は、MgO／TiO／PZ
T／Pd／CoPd／Pd積層構造部分、１６は、MgO／TiO／Pt
／PZT／Pd／CoPd／Pd積層構造部分、１７は、磁化反転
を観察する為にレーザービームが入射される部分、１８
は、MgO／TiO基板部分、１９及び２０は、Au（金）ワイ
ヤー、そして２１は、MgO／TiO／Pt積層構造部分であ
る。図４は、図３の点線部分を拡大したもので、２２
は、Ptパッドを、２３は、Pt電極線を示している。図５
は、図４の点線部分を拡大したもの２４である。
ンスイッチング駆動方法による複合システムを光学顕微
鏡で観察した平面図である。詳述した多層構造がよく現
われており、各図面に異なる縮尺（scale bar）を適用
した。詳しく説明すると、図３の１５は、MgO／TiO／PZ
T／Pd／CoPd／Pd積層構造部分、１６は、MgO／TiO／Pt
／PZT／Pd／CoPd／Pd積層構造部分、１７は、磁化反転
を観察する為にレーザービームが入射される部分、１８
は、MgO／TiO基板部分、１９及び２０は、Au（金）ワイ
ヤー、そして２１は、MgO／TiO／Pt積層構造部分であ
る。図４は、図３の点線部分を拡大したもので、２２
は、Ptパッドを、２３は、Pt電極線を示している。図５
は、図４の点線部分を拡大したもの２４である。
【００３０】本発明では、PZT基板上部にCoPd合金層を
直接配置する為に、これを超高真空チェンバー（ultrah
igh vacuum chamber）に入れた後、この合金薄膜を１×
１０ -8Torrの真空度で１．５Å／minの電子ビーム蒸着
機（evaporator）で蒸着した。また、厚み１５Å のPd
覆い層を酸化防止のために配置した後、２個のPt電極パ
ッドが２個の外部金線に接着され電圧を印加できるよう
に、上記超高真空チェンバーを空気中に開放させる（図
３）。Pt電極が良く連結されているかどうかをチェック
する為に、隣接するPt電極間のキャパシタンスをインピ
ーダンス分析機を使って測定してみると、測定されたキ
ャパシタンスは電極幾何学及びPZT特性を基礎に計算さ
れた期待値と一致した。
直接配置する為に、これを超高真空チェンバー（ultrah
igh vacuum chamber）に入れた後、この合金薄膜を１×
１０ -8Torrの真空度で１．５Å／minの電子ビーム蒸着
機（evaporator）で蒸着した。また、厚み１５Å のPd
覆い層を酸化防止のために配置した後、２個のPt電極パ
ッドが２個の外部金線に接着され電圧を印加できるよう
に、上記超高真空チェンバーを空気中に開放させる（図
３）。Pt電極が良く連結されているかどうかをチェック
する為に、隣接するPt電極間のキャパシタンスをインピ
ーダンス分析機を使って測定してみると、測定されたキ
ャパシタンスは電極幾何学及びPZT特性を基礎に計算さ
れた期待値と一致した。
【００３１】図６は、本発明によるスピンスイッチング
駆動方法による複合システムにおいて、縦方向（longit
udinal）及び極方向（polar）カー信号を測定する為の
幾何（geometry）図である。縦方向の場合、光散乱平面
での磁場方向は薄膜面に平行で、極方向の場合、光散乱
平面での磁場方向は薄膜面に垂直である。図７及び図８
は、上記幾何図で電圧函数として測定された磁気履歴曲
線を図示したものである。カー楕円（ellipticity）及
びカー回転（rotation）が同時に測定された。図７で
は、縦方向カー楕円を、図８では極方向カー回転を図示
した。大きさにおいての固有差だけではなく、測定の幾
何に対して相異する方向敏感度が現われている。
駆動方法による複合システムにおいて、縦方向（longit
udinal）及び極方向（polar）カー信号を測定する為の
幾何（geometry）図である。縦方向の場合、光散乱平面
での磁場方向は薄膜面に平行で、極方向の場合、光散乱
平面での磁場方向は薄膜面に垂直である。図７及び図８
は、上記幾何図で電圧函数として測定された磁気履歴曲
線を図示したものである。カー楕円（ellipticity）及
びカー回転（rotation）が同時に測定された。図７で
は、縦方向カー楕円を、図８では極方向カー回転を図示
した。大きさにおいての固有差だけではなく、測定の幾
何に対して相異する方向敏感度が現われている。
【００３２】印加電圧の変化による磁化反転は、図６に
示したとおり、縦方向のカー楕円（longitudinal Kerr
ellipticity）及び極方向のカー回転（polar Kerr rota
tion）を通して測定される。電圧０でのカー楕円は、カ
ーの９０%残留磁化の正方形履歴曲線で現われる反面
（図７）、これに対応する極方向カー回転は、典型的な
ハード軸（hard axis）磁気履歴曲線を示す（図８）。
これは、電圧が０の時、自発磁化方向が薄膜面にあるこ
とを意味する。印加された電圧が増加するにしたがっ
て、縦方向楕円（longitudinal ellipticity）履歴曲線
は、漸次傾いていき±１０及び±１５Vで消える。一
方、これに対応する極方向回転（polar rotation）履歴
曲線は、さらに開かれた状態になってマイナー（mino
r）履歴曲線のようになる。これは、印加した磁場の強
さが充分でなかったためである。上述したように印加さ
れた電圧によって磁化容易軸が転移（スイッチング）す
る現象が履歴曲線の模様変化から明確に分かる。
示したとおり、縦方向のカー楕円（longitudinal Kerr
ellipticity）及び極方向のカー回転（polar Kerr rota
tion）を通して測定される。電圧０でのカー楕円は、カ
ーの９０%残留磁化の正方形履歴曲線で現われる反面
（図７）、これに対応する極方向カー回転は、典型的な
ハード軸（hard axis）磁気履歴曲線を示す（図８）。
これは、電圧が０の時、自発磁化方向が薄膜面にあるこ
とを意味する。印加された電圧が増加するにしたがっ
て、縦方向楕円（longitudinal ellipticity）履歴曲線
は、漸次傾いていき±１０及び±１５Vで消える。一
方、これに対応する極方向回転（polar rotation）履歴
曲線は、さらに開かれた状態になってマイナー（mino
r）履歴曲線のようになる。これは、印加した磁場の強
さが充分でなかったためである。上述したように印加さ
れた電圧によって磁化容易軸が転移（スイッチング）す
る現象が履歴曲線の模様変化から明確に分かる。
【００３３】上記カー回転及び楕円信号は、大気圧下で
電圧だけではなく磁場変化に対して光磁気カー効果を利
用して測定した。ここで磁場は、図６に図示されたよう
に試片を回転させ薄膜面に沿って（縦方向に）そして薄
膜面に垂直方向に（極方向に）印加した。二つの場合全
て磁場の方向は、光散乱平面にあった。レーザービーム
は、薄膜面から４５度の角度で入射し、その大きさは直
径０.７ｍｍ程度で、大部分パターンPt電極上部に配置
された磁性膜の局所領域にちょうど入射された。カー楕
円及び回転は、各々光弾性変調機の一番目と二番目の高
調波を分離することによって反射された量を通して観察
された。上記二信号を同時に測定することによって、磁
場または電圧によるスピンスイッチング現象を観察でき
る。
電圧だけではなく磁場変化に対して光磁気カー効果を利
用して測定した。ここで磁場は、図６に図示されたよう
に試片を回転させ薄膜面に沿って（縦方向に）そして薄
膜面に垂直方向に（極方向に）印加した。二つの場合全
て磁場の方向は、光散乱平面にあった。レーザービーム
は、薄膜面から４５度の角度で入射し、その大きさは直
径０.７ｍｍ程度で、大部分パターンPt電極上部に配置
された磁性膜の局所領域にちょうど入射された。カー楕
円及び回転は、各々光弾性変調機の一番目と二番目の高
調波を分離することによって反射された量を通して観察
された。上記二信号を同時に測定することによって、磁
場または電圧によるスピンスイッチング現象を観察でき
る。
【００３４】図９及び図１０は、０.５Hzの周波におい
て電圧が±１０Vの範囲でサイン（正弦）波形で変動す
るのに対するカー回転信号を図示したものである。縦方
向及び極方向信号が、各々０ Ａ／ｍ（０ Oe）と１．
１９×１０ Ａ／ｍ（１５０Oe）の磁場で測定した。図
１１は、１．１９×１０ Ａ／ｍ（１５０ Oe）の印加
磁場下で周波数が０.５Hzの時、±１０Vの範囲の多様な
波形に反応する極方向カー回転信号の時間による変動を
図示したものである。細い線で表示された部分が印加さ
れた電圧の波形を示す。図１２には、電圧が±１０Vの
間で変調され周波数がサイン波形に変化した時のカー回
転信号を、図１３には、０.５Hzでサイン曲線形態の電
圧振幅にによるカー回転信号の変化を図示した。
て電圧が±１０Vの範囲でサイン（正弦）波形で変動す
るのに対するカー回転信号を図示したものである。縦方
向及び極方向信号が、各々０ Ａ／ｍ（０ Oe）と１．
１９×１０ Ａ／ｍ（１５０Oe）の磁場で測定した。図
１１は、１．１９×１０ Ａ／ｍ（１５０ Oe）の印加
磁場下で周波数が０.５Hzの時、±１０Vの範囲の多様な
波形に反応する極方向カー回転信号の時間による変動を
図示したものである。細い線で表示された部分が印加さ
れた電圧の波形を示す。図１２には、電圧が±１０Vの
間で変調され周波数がサイン波形に変化した時のカー回
転信号を、図１３には、０.５Hzでサイン曲線形態の電
圧振幅にによるカー回転信号の変化を図示した。
【００３５】上述したように、図９及び図１０には各々
電圧のサイン曲線変調と対比される縦方向及び極方向カ
ー回転信号が図示されている。カー回転信号は、−１０
Vから＋１０Vまでの範囲に属する電圧信号と同一な波形
を正確に表している。観測された縦方向カー回転の周波
数は、印加された電圧の周波数に比べて二倍速い。これ
は縦方向カー履歴曲線が電圧に対して均等な（even）反
応を示すためである。反面、極方向回転は、電圧と同一
な周波数を持っている。これは、極方向履歴曲線が電圧
に対してオッド（odd）反応をするためである。ここで
注目するべき点は、電圧の変動がカー回転信号の振動を
誘導したということである。これは、窮極的にCoPd／PZ
T複合システムにおいて可逆的な方式で電圧駆動スピン
スイッチングが可能であることを証明するものである。
電圧のサイン曲線変調と対比される縦方向及び極方向カ
ー回転信号が図示されている。カー回転信号は、−１０
Vから＋１０Vまでの範囲に属する電圧信号と同一な波形
を正確に表している。観測された縦方向カー回転の周波
数は、印加された電圧の周波数に比べて二倍速い。これ
は縦方向カー履歴曲線が電圧に対して均等な（even）反
応を示すためである。反面、極方向回転は、電圧と同一
な周波数を持っている。これは、極方向履歴曲線が電圧
に対してオッド（odd）反応をするためである。ここで
注目するべき点は、電圧の変動がカー回転信号の振動を
誘導したということである。これは、窮極的にCoPd／PZ
T複合システムにおいて可逆的な方式で電圧駆動スピン
スイッチングが可能であることを証明するものである。
【００３６】本発明では、０.５Hzの周波数、多様な周
波数及び−１０Vから＋１０Vまでの多様な電圧振幅の範
囲に属する電圧の多様な波形に反応するスピンスイッチ
ング動作を研究してきた。観測されたカー回転は、正確
に印加された電圧及びその周波数の波形を可逆的な方式
で表している。印加された電圧の大きさが減少される
と、カー回転の振幅も減少される。図１１、図１２及び
図１３に極方向の場合だけ図示した。極方向カー回転信
号は、約１．１９×１０ Ａ／ｍ（１５０ Oe）の印加
された磁場下で測定された。これは、図７及び図８で図
示した磁気履歴曲線の電圧従属性に示したのと同様に、
磁場０でのこの回転信号がさらに大きい磁場での信号に
比べて相対的に小さいためである。一方、CoPd層を配置
していないPt電極／PZTサンプルのカー信号を測定した
が、圧電／磁性複合薄膜で観測可能なカー信号は見られ
なかった。これは、明らかに複合システムで電圧によっ
て制御されるスピンスイッチングがPZT自体の光電気及
び光磁気効果に因るものではなく、純粋な磁性層での逆
磁歪効果とPZT基板の逆圧電効果によるCoPd合金薄膜で
のスピン方向遷移（spin−reorientation transition）
のためであることを示している。
波数及び−１０Vから＋１０Vまでの多様な電圧振幅の範
囲に属する電圧の多様な波形に反応するスピンスイッチ
ング動作を研究してきた。観測されたカー回転は、正確
に印加された電圧及びその周波数の波形を可逆的な方式
で表している。印加された電圧の大きさが減少される
と、カー回転の振幅も減少される。図１１、図１２及び
図１３に極方向の場合だけ図示した。極方向カー回転信
号は、約１．１９×１０ Ａ／ｍ（１５０ Oe）の印加
された磁場下で測定された。これは、図７及び図８で図
示した磁気履歴曲線の電圧従属性に示したのと同様に、
磁場０でのこの回転信号がさらに大きい磁場での信号に
比べて相対的に小さいためである。一方、CoPd層を配置
していないPt電極／PZTサンプルのカー信号を測定した
が、圧電／磁性複合薄膜で観測可能なカー信号は見られ
なかった。これは、明らかに複合システムで電圧によっ
て制御されるスピンスイッチングがPZT自体の光電気及
び光磁気効果に因るものではなく、純粋な磁性層での逆
磁歪効果とPZT基板の逆圧電効果によるCoPd合金薄膜で
のスピン方向遷移（spin−reorientation transition）
のためであることを示している。
【００３７】本発明の結果によると、PZT／CoPd複合シ
ステムは、外部磁場の印加無しに電圧で制御可能なスピ
ンスイッチングに対する強力な技術になり得る。しか
し、電圧が０の時、すなわち電源が除去された時の残留
磁化は見られなかった。電源が無い場合の充分な残留磁
化は、不揮発性メモリーにとても重要である。それで、
電圧０での自発磁化−電圧に対する履歴（histeretic）
動作を獲得することが必要である。適切な電界対圧電層
の変形（strain）動作を探すことだけではなく、CoPd合
金薄膜の厚み及び構成の最適化を通して画期的なスピン
スイッチングの電圧駆動履歴動作を励起できる。
ステムは、外部磁場の印加無しに電圧で制御可能なスピ
ンスイッチングに対する強力な技術になり得る。しか
し、電圧が０の時、すなわち電源が除去された時の残留
磁化は見られなかった。電源が無い場合の充分な残留磁
化は、不揮発性メモリーにとても重要である。それで、
電圧０での自発磁化−電圧に対する履歴（histeretic）
動作を獲得することが必要である。適切な電界対圧電層
の変形（strain）動作を探すことだけではなく、CoPd合
金薄膜の厚み及び構成の最適化を通して画期的なスピン
スイッチングの電圧駆動履歴動作を励起できる。
【００３８】また、近接したPt電極線間の間隔がさらに
狭まると与えられた電圧またはさらに小さな電圧による
さらに大きな電荷双極子偏向を励起することによって、
これによって垂直方向への顕著なスピンスイッチングが
発生するようになる。したがって、近接したPt電極線間
の間隔が減少するほど、さらに高密度だけではなく低電
力が促進される。
狭まると与えられた電圧またはさらに小さな電圧による
さらに大きな電荷双極子偏向を励起することによって、
これによって垂直方向への顕著なスピンスイッチングが
発生するようになる。したがって、近接したPt電極線間
の間隔が減少するほど、さらに高密度だけではなく低電
力が促進される。
【００３９】一方、判読手段としては、巨大磁気抵抗
（GMR）効果が使用できる。これは、薄膜面に平行な（i
n−plane）容易軸と薄膜面に垂直な（out−of−plane）
容易軸間の自発磁化方向の異線的な（noncollinear）関
係また、相当なGMRを励起する為である。実際のデバイ
スにおいて良好な信号を得るためにCoPdの代わりに磁気
抵抗と磁歪常数が大きな物質系を使用する必要がある。
すなわち、Co、Fe、Ni、Pd、Pt、Au、Cu、W等の三元素
系以上の合金系が使用できる。
（GMR）効果が使用できる。これは、薄膜面に平行な（i
n−plane）容易軸と薄膜面に垂直な（out−of−plane）
容易軸間の自発磁化方向の異線的な（noncollinear）関
係また、相当なGMRを励起する為である。実際のデバイ
スにおいて良好な信号を得るためにCoPdの代わりに磁気
抵抗と磁歪常数が大きな物質系を使用する必要がある。
すなわち、Co、Fe、Ni、Pd、Pt、Au、Cu、W等の三元素
系以上の合金系が使用できる。
【００４０】次に、本発明によるスピンスイッチング駆
動方法を適用したメモリーについて説明する。図１４及
び図１５は、本発明によるスピンスイッチング駆動方法
を適用したメモリーセルアレイ及びアドレッシングアー
キテクチャーの二種類のタイプの実施例を図示したもの
である。各セルに電圧を加えられるように金属電極線が
配列されていてその間にセルが位置している。
動方法を適用したメモリーについて説明する。図１４及
び図１５は、本発明によるスピンスイッチング駆動方法
を適用したメモリーセルアレイ及びアドレッシングアー
キテクチャーの二種類のタイプの実施例を図示したもの
である。各セルに電圧を加えられるように金属電極線が
配列されていてその間にセルが位置している。
【００４１】図１４においてセルアレイ形態１の場合、
情報を記録する時は、ａ及びｂ金属電極線中の所望のセ
ルが連結された電極線を利用して、各セルに電圧を印加
して情報を記録し、情報を再生する時には、磁気抵抗を
利用してａ及びｃ（対角線電極線）に電流を流して抵抗
を測定することによって記録された情報を読む。結局、
ａ、ｂ、ｃ電極線は、各々のセルに情報を記録する為に
電圧を印加して情報を再生する為に電流を印加する通路
になる金属電極線である。
情報を記録する時は、ａ及びｂ金属電極線中の所望のセ
ルが連結された電極線を利用して、各セルに電圧を印加
して情報を記録し、情報を再生する時には、磁気抵抗を
利用してａ及びｃ（対角線電極線）に電流を流して抵抗
を測定することによって記録された情報を読む。結局、
ａ、ｂ、ｃ電極線は、各々のセルに情報を記録する為に
電圧を印加して情報を再生する為に電流を印加する通路
になる金属電極線である。
【００４２】図１５においてセルアレイ形態２の場合、
ａ及びｂ電極線に電圧を印加したり電流を流して各々情
報を記録したり再生できる。この構造には、各々のａ及
びｂ電極線は電圧を印加する為の通路と電流を流してや
るための通路が絶縁体（insulator）で分けられていて
正確には、合計４種類の電極線が存在することになる。
詳細な構造は、後述することにする。
ａ及びｂ電極線に電圧を印加したり電流を流して各々情
報を記録したり再生できる。この構造には、各々のａ及
びｂ電極線は電圧を印加する為の通路と電流を流してや
るための通路が絶縁体（insulator）で分けられていて
正確には、合計４種類の電極線が存在することになる。
詳細な構造は、後述することにする。
【００４３】図１６及び図１７は、本発明によるスピン
スイッチング駆動方法を適用したMRAMのセル構造を図示
したものである。各々図１４及び図１５で点線で表示さ
れた一つのメモリーセルを詳しく表わしたものである。
図示されているように磁性薄膜の積層は、圧電層２１、
３１の電圧によってスピンスイッチングできる自由磁性
層２２、３２とスピン容易軸が固定された固定磁性層２
４、３４及び上記二磁性層の磁気的相互作用を抑制する
為の非磁性層２３、３３で構成されている。
スイッチング駆動方法を適用したMRAMのセル構造を図示
したものである。各々図１４及び図１５で点線で表示さ
れた一つのメモリーセルを詳しく表わしたものである。
図示されているように磁性薄膜の積層は、圧電層２１、
３１の電圧によってスピンスイッチングできる自由磁性
層２２、３２とスピン容易軸が固定された固定磁性層２
４、３４及び上記二磁性層の磁気的相互作用を抑制する
為の非磁性層２３、３３で構成されている。
【００４４】図１６に図示された形態１のメモリーセル
は、２５と２６を通して圧電層２１に垂直方向に電圧を
印加して自由磁性層２２の垂直（または水平）スピン方
向を水平（または垂直）面にスイッチングできる。ま
た、２６と２７に電流を流してやり、自由磁性層２２と
固定磁性層２４の相対的スピン方向による磁気抵抗値を
読んで情報を再生できる。
は、２５と２６を通して圧電層２１に垂直方向に電圧を
印加して自由磁性層２２の垂直（または水平）スピン方
向を水平（または垂直）面にスイッチングできる。ま
た、２６と２７に電流を流してやり、自由磁性層２２と
固定磁性層２４の相対的スピン方向による磁気抵抗値を
読んで情報を再生できる。
【００４５】図１７に図示された形態２のメモリーのセ
ルは、印加する電圧や電流の流れ方向が垂直ではなく水
平方向であるという点で図１６に図示された本実施形態
１と異なる。圧電層３１に電圧を加えるために金属電極
線は、絶縁体層４１によって電流を流してやるための通
路３８、３９、４０と分離されているため、金属電極線
に電圧を加える時、電流が磁性膜に流れ電圧降下現象を
発生しない。情報を再生する時には、３８、３９、４０
の金属電極線に電流を流してやることによって二磁性層
３２、３４の相対的なスピン方向を磁気抵抗を利用して
判読できる。図１７で点線で表示された円内に図示され
た図は、上記メモリーセルを上から見たものである。
ルは、印加する電圧や電流の流れ方向が垂直ではなく水
平方向であるという点で図１６に図示された本実施形態
１と異なる。圧電層３１に電圧を加えるために金属電極
線は、絶縁体層４１によって電流を流してやるための通
路３８、３９、４０と分離されているため、金属電極線
に電圧を加える時、電流が磁性膜に流れ電圧降下現象を
発生しない。情報を再生する時には、３８、３９、４０
の金属電極線に電流を流してやることによって二磁性層
３２、３４の相対的なスピン方向を磁気抵抗を利用して
判読できる。図１７で点線で表示された円内に図示され
た図は、上記メモリーセルを上から見たものである。
【００４６】
【発明の効果】本発明による電圧駆動スピン方向スイッ
チングは、外部磁場を印加する代わりに電圧を印加する
方法を使用することによって、情報を記録するセルにだ
けスピンスイッチング駆動力を局所化させることがで
き、MRAMで１２８Mbit以上の超高集積の不揮発性磁気メ
モリー素子を具現でき、１Gbit集積度のMRAMにおいて
は、必須的な情報記録方法になる。また、本発明を応用
すれば、強誘電体メモリー半導体（FeRAM）に実際に使
用される強誘電物質の既存特性及び生産工程に多く利用
できる。また、本発明によって証明された強磁性薄膜の
磁化容易軸に対する電圧制御は、不揮発性MRAMだけでは
なく磁気センサー、デジタル判読ヘッドのような実用的
な磁気装置に応用できる。また、本発明は一つの磁化容
易軸においてお互いに反対のスピン方向を利用した情報
貯蔵方法ではない磁化容易軸自体、つまり応力によって
誘導された垂直及び水平異方性を利用するため、外部磁
場に対する記録された情報の安定性が卓越している。そ
れだけではなく磁化容易軸自体を利用した情報貯蔵方法
は、磁性体の大きさが数ｎｍから数十ｎｍで発生し得る
超常磁性を克服することができ、メモリー素子の記録密
度をさらに高めることができる。
チングは、外部磁場を印加する代わりに電圧を印加する
方法を使用することによって、情報を記録するセルにだ
けスピンスイッチング駆動力を局所化させることがで
き、MRAMで１２８Mbit以上の超高集積の不揮発性磁気メ
モリー素子を具現でき、１Gbit集積度のMRAMにおいて
は、必須的な情報記録方法になる。また、本発明を応用
すれば、強誘電体メモリー半導体（FeRAM）に実際に使
用される強誘電物質の既存特性及び生産工程に多く利用
できる。また、本発明によって証明された強磁性薄膜の
磁化容易軸に対する電圧制御は、不揮発性MRAMだけでは
なく磁気センサー、デジタル判読ヘッドのような実用的
な磁気装置に応用できる。また、本発明は一つの磁化容
易軸においてお互いに反対のスピン方向を利用した情報
貯蔵方法ではない磁化容易軸自体、つまり応力によって
誘導された垂直及び水平異方性を利用するため、外部磁
場に対する記録された情報の安定性が卓越している。そ
れだけではなく磁化容易軸自体を利用した情報貯蔵方法
は、磁性体の大きさが数ｎｍから数十ｎｍで発生し得る
超常磁性を克服することができ、メモリー素子の記録密
度をさらに高めることができる。
【図１】 本発明の電圧による自発磁化方向を左右する
磁化容易軸（magnetization easy axis）制御方法を具
現した圧電薄膜／磁気薄膜及び電極層の複合システムの
設計図である。
磁化容易軸（magnetization easy axis）制御方法を具
現した圧電薄膜／磁気薄膜及び電極層の複合システムの
設計図である。
【図２】 Pt電極線の断面図及び印加された電界（elec
tric field: E）に反応して起きる磁化容易軸スイッチ
ングの技法に対する概念図である。
tric field: E）に反応して起きる磁化容易軸スイッチ
ングの技法に対する概念図である。
【図３】 本発明による複合システムを光学顕微鏡で見
た平面図である。
た平面図である。
【図４】 本発明による複合システムを光学顕微鏡で見
た平面図である。
た平面図である。
【図５】 本発明による複合システムを光学顕微鏡で見
た平面図である。
た平面図である。
【図６】 本発明による複合システムで縦方向（longit
udinal）及び極方向（polar）カー信号（Kerr signal）
を測定する為の幾何（geometry）を図示した図面であ
る。
udinal）及び極方向（polar）カー信号（Kerr signal）
を測定する為の幾何（geometry）を図示した図面であ
る。
【図７】 電圧の変化によって異って測定されるカー楕
円（Kerr ellipticity）及び回転（rotation）磁気履歴
曲線を各々図示した図面である。
円（Kerr ellipticity）及び回転（rotation）磁気履歴
曲線を各々図示した図面である。
【図８】 電圧の変化によって異って測定されるカー楕
円（Kerr ellipticity）及び回転（rotation）磁気履歴
曲線を各々図示した図面である。
円（Kerr ellipticity）及び回転（rotation）磁気履歴
曲線を各々図示した図面である。
【図９】 ０.５Hzの周波数で電圧が±１０V範囲でサイ
ン波形で変動するのに対する縦方向及び極方向カー回転
信号を図示した図面である。
ン波形で変動するのに対する縦方向及び極方向カー回転
信号を図示した図面である。
【図１０】 ０.５Hzの周波数で電圧が±１０V範囲でサ
イン波形で変動するのに対する縦方向及び極方向カー回
転信号を図示した図面である。
イン波形で変動するのに対する縦方向及び極方向カー回
転信号を図示した図面である。
【図１１】 １．１９×１０ Ａ／ｍ（１５０Oe）の印
加磁場下で、周波数が０.５Hzの時、±１０Vの範囲の色
々な波形に反応する極方向カー回転信号の時間による変
動を図示した図面である。
加磁場下で、周波数が０.５Hzの時、±１０Vの範囲の色
々な波形に反応する極方向カー回転信号の時間による変
動を図示した図面である。
【図１２】 電圧が、±１０Vの間で変調され、そのサ
イン波形（sine wave）の周波数の変化による極方向カ
ー回転信号を図示した図面である。
イン波形（sine wave）の周波数の変化による極方向カ
ー回転信号を図示した図面である。
【図１３】 ０.５Hzでサイン曲線形態の電圧振幅によ
る極方向カー回転信号の変化を図示した図面である。
る極方向カー回転信号の変化を図示した図面である。
【図１４】 薄膜積層面に電圧を各々垂直と水平に印加
した場合の本発明によるメモリーのセルアレイ（cell a
rray）及びアドレッシング（addressing）構造の二形態
を図示した図面である。
した場合の本発明によるメモリーのセルアレイ（cell a
rray）及びアドレッシング（addressing）構造の二形態
を図示した図面である。
【図１５】 薄膜積層面に電圧を各々垂直と水平に印加
した場合の本発明によるメモリーのセルアレイ（cell a
rray）及びアドレッシング（addressing）構造の二形態
を図示した図面である。
した場合の本発明によるメモリーのセルアレイ（cell a
rray）及びアドレッシング（addressing）構造の二形態
を図示した図面である。
【図１６】 本発明による圧電薄膜／磁性薄膜及び電極
線の複合構造のメモリーセルの二形態を詳しく図示した
図面である。
線の複合構造のメモリーセルの二形態を詳しく図示した
図面である。
【図１７】 本発明による圧電薄膜／磁性薄膜及び電極
線の複合構造のメモリーセルの二形態を詳しく図示した
図面である。
線の複合構造のメモリーセルの二形態を詳しく図示した
図面である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｈ０１Ｌ 27/105 Ｈ０１Ｌ 43/10
43/08 41/08 Ｕ
41/18 １０１Ｂ
43/10 １０１Ｄ
41/08 Ｌ
27/10 ４４７
(72)発明者 サン クー キム
大韓民国 ソウル クワナク−ク シリム
９−ドン サン 56−１ スクール オ
ブ マテリアルズ サイエンス アンド
エンジニアリング
(72)発明者 スン チュル シン
大韓民国 タエジョン ユサン−ク クサ
ン−ドン 373−１
(72)発明者 クァンスー ノ
大韓民国 タエジョン ユサン−ク クサ
ン−ドン 373−１
Ｆターム(参考） 5E049 AA01 AA04 AA07
5F083 FZ10 JA38
Claims (13)
- 【請求項１】 電極層、圧電層及び磁性層を積層構造に
配置して、上記電極層に電圧を印加して電界が発生され
ると、上記圧電層の格子に歪が生じ、上記磁性層に応力
が加えられることによって上記磁性層の磁化容易軸が薄
膜面とそれに垂直な方向の間で可逆的にスイッチングさ
れることを特徴とする電圧を利用した強磁性薄膜の磁化
容易軸制御方法。 - 【請求項２】 上記圧電層をなす圧電素子は、PZT（チ
タン酸ジルコン酸鉛）、PLZT（チタン酸ジルコン酸ラン
タン鉛）、BLT（チタン酸ビスマスランタン）またはSBT
（タンタル酸ビスマスストロンチウム）系の中のどれか
一つであることを特徴とする請求項１に記載の電圧を利
用した強磁性薄膜の磁化容易軸制御方法。 - 【請求項３】 上記圧電層の厚みが５００ｎｍ以下であ
ることを特徴とする請求項２に記載の電圧を利用した強
磁性薄膜の磁化容易軸制御方法。 - 【請求項４】 上記磁性層をなす素子は、CoPd（コバル
トパラジウム）またはA−B−C（AはCo、Fe、Niのいずれ
か一つを含み、BはCo、Fe、Niのいずれか一つを含み、C
はPd、Pt、Au、Cu、Al、Wのいずれか一つを含む）合金
薄膜中のどれか一つであることを特徴とする請求項１に
記載の電圧を利用した強磁性薄膜の磁化容易軸制御方
法。 - 【請求項５】 上記磁性層の厚みが５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の電圧を利用した強磁
性薄膜の磁化容易軸制御方法。 - 【請求項６】 上記電極層は、Pt、Pd、Cu、Al、Ruまた
はWの中のどれか一つからなる金属電極線を含むことを
特徴とする請求項５に記載の電圧を利用した強磁性薄膜
の磁化容易軸制御方法。 - 【請求項７】 電圧を利用した強磁性薄膜の磁化容易軸
制御方法を利用した磁気メモリーにおいて、圧電素子か
らなる圧電層と、上記圧電層上部に配置され印加された
電圧によって上記圧電層が誘発した応力の結果、磁化容
易軸が薄膜面とそれに垂直な方向の間で可逆的にスイッ
チングされる自由磁性層と、上記自由磁性層上部に配置
され磁化容易軸が固定されている固定磁性層、そして上
記自由磁性層と固定磁性層の間に配置され上記二つの磁
性層の磁気的相互作用を抑制する為の非磁性層とを含む
メモリーセルアレイからなることを特徴とする磁気メモ
リー。 - 【請求項８】 上記メモリーセルは、横方向及び縦方向
の金属電極線と連結されていて、メモリーセルに情報を
記録する時は、上記メモリーセルが連結された金属電極
線に電圧を印加して上記自由磁性層の磁化容易軸をスイ
ッチングすることを特徴とする請求項７に記載の磁気メ
モリー。 - 【請求項９】 情報を再生する時には、上記メモリーセ
ルが連結された金属電極線に電流を印加して上記自由磁
性層と固定磁性層の相対的スピン方向による磁気抵抗値
を読み、上記二磁性層の相対的スピン方向を判読するこ
とを特徴とする請求項８に記載の磁気メモリー。 - 【請求項１０】 上記相対的スピン方向の判読は、上記
自由磁性層と固定磁性層のスピン方向が各々垂直と水平
またはその反対の場合、磁気抵抗値を読んでその差を判
読することを特徴とする請求項９に記載の磁気メモリ
ー。 - 【請求項１１】 上記電圧を上記メモリーセル面に垂直
方向に印加する場合、対角線方向に金属電極線を追加配
置して、情報を再生する時上記メモリーセルが連結され
た横方向の金属電極線及び上記対角線方向の金属電極線
に電流を印加することを特徴とする請求項１０に記載の
磁気メモリー。 - 【請求項１２】 上記電圧を上記メモリーセル面に水平
方向に印加する場合、上記電流が上記磁性層に流れない
ようにする為に、上記金属電極線を絶縁体によって電圧
を印加する為の通路と電流を印加する為の通路に分離す
ることを特徴とする請求項１０に記載の磁気メモリー。 - 【請求項１３】 電圧を利用した強磁性薄膜の磁化容易
軸制御方法を利用した磁気メモリーの情報記録方法にお
いて、一つの磁化容易軸でお互いに反対方向の二つのス
ピン状態を利用した方法ではない、お互いに垂直または
傾いた（noncollinear）二つの磁化容易軸自体を利用す
る方法を使用することによって、上記強磁性薄膜の飽和
保磁力（coercivity）強さ以上の外部磁場への瞬間的な
暴露にも情報流失しないことを特徴とする磁気メモリー
の情報記録方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2001-76719 | 2001-12-05 | ||
| KR20010076719 | 2001-12-05 | ||
| KR2002-46734 | 2002-08-08 | ||
| KR10-2002-0046734A KR100451660B1 (ko) | 2001-12-05 | 2002-08-08 | 전압을 이용한 강자성박막의 자화용이축 제어방법 및 이를이용한 비휘발성, 초고집적, 초절전형 자기메모리와정보기록방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003233983A true JP2003233983A (ja) | 2003-08-22 |
Family
ID=26639498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002343023A Pending JP2003233983A (ja) | 2001-12-05 | 2002-11-26 | 電圧を利用した強磁性薄膜の磁化容易軸制御方法及びこれを利用した磁気メモリーとその情報記録方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6829157B2 (ja) |
| EP (1) | EP1318523A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003233983A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005123488A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Rikogaku Shinkokai | 磁化反転方法、磁化反転装置、磁気メモリ及び磁気メモリの製造方法 |
| WO2006054588A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Nec Corporation | 磁気メモリ及び，その製造方法 |
| JP2006179891A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Korea Advanced Inst Of Science & Technol | 電圧制御磁化反転記録方式のｍｒａｍ素子及びそれを利用した情報の記録及び判読方法 |
| JP2007513501A (ja) * | 2003-11-14 | 2007-05-24 | グランディス インコーポレイテッド | 磁気メモリ用途のための応力支援による電流駆動式スイッチング |
| JP2008072120A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Commissariat A L'energie Atomique | 圧電制御された集積磁性装置 |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741494B2 (en) * | 1995-04-21 | 2004-05-25 | Mark B. Johnson | Magnetoelectronic memory element with inductively coupled write wires |
| JP2004165351A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2005064050A (ja) * | 2003-08-14 | 2005-03-10 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置及びそのデータ書き込み方法 |
| US8119265B2 (en) * | 2005-04-01 | 2012-02-21 | Seagate Technology Llc | Magneto-elastic anisotropy assisted thin film structure |
| JP4762261B2 (ja) * | 2008-03-12 | 2011-08-31 | 株式会社東芝 | メモリシステム |
| US8310861B2 (en) * | 2008-09-30 | 2012-11-13 | Micron Technology, Inc. | STT-MRAM cell structure incorporating piezoelectric stress material |
| FR2937783B1 (fr) * | 2008-10-24 | 2011-06-10 | Inst Nat Polytech Grenoble | Procede et dispositif d'actionnement magnetique |
| US8134279B2 (en) * | 2009-10-14 | 2012-03-13 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Piezoelectric damping device |
| FR2961632B1 (fr) * | 2010-06-18 | 2013-04-19 | Centre Nat Rech Scient | Memoire magnetoelectrique |
| US9007818B2 (en) | 2012-03-22 | 2015-04-14 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor device structures, systems including such cells, and methods of fabrication |
| US9076953B2 (en) | 2012-05-09 | 2015-07-07 | Qualcomm Incorporated | Spin transistors employing a piezoelectric layer and related memory, memory systems, and methods |
| US8923038B2 (en) | 2012-06-19 | 2014-12-30 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor device structures, memory systems, and methods of fabrication |
| US9054030B2 (en) | 2012-06-19 | 2015-06-09 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor device structures, memory systems, and methods of fabrication |
| US9379315B2 (en) | 2013-03-12 | 2016-06-28 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, semiconductor device structures, and memory systems |
| US9042151B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-05-26 | International Business Machines Corporation | Racetrack memory with electric-field assisted domain wall injection for low-power write operation |
| US9368714B2 (en) | 2013-07-01 | 2016-06-14 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of operation and fabrication, semiconductor device structures, and memory systems |
| US9466787B2 (en) | 2013-07-23 | 2016-10-11 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, semiconductor device structures, memory systems, and electronic systems |
| US9461242B2 (en) | 2013-09-13 | 2016-10-04 | Micron Technology, Inc. | Magnetic memory cells, methods of fabrication, semiconductor devices, memory systems, and electronic systems |
| US9608197B2 (en) | 2013-09-18 | 2017-03-28 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, and semiconductor devices |
| US10454024B2 (en) | 2014-02-28 | 2019-10-22 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, and memory devices |
| US9281466B2 (en) | 2014-04-09 | 2016-03-08 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor structures, semiconductor devices, and methods of fabrication |
| US9269888B2 (en) | 2014-04-18 | 2016-02-23 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, and semiconductor devices |
| US9349945B2 (en) | 2014-10-16 | 2016-05-24 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor devices, and methods of fabrication |
| US9768377B2 (en) | 2014-12-02 | 2017-09-19 | Micron Technology, Inc. | Magnetic cell structures, and methods of fabrication |
| CN104538148B (zh) * | 2014-12-02 | 2017-02-22 | 黄元雄 | 一种微型电子对撞系统及用其进行电磁产品磁化的方法 |
| US10439131B2 (en) | 2015-01-15 | 2019-10-08 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor devices including tunnel barrier materials |
| CN105470592A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-04-06 | 黄元雄 | 一种微型电子对撞系统及用其进行改良电子设备的方法 |
| CN105720188A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-29 | 天津理工大学 | 一种基于磁电效应的铁电/铁磁复合薄膜的磁电存储元件 |
| CN105762273B (zh) * | 2016-03-03 | 2018-07-24 | 天津理工大学 | 一种基于双层铁电薄膜的磁电存储单元及其制备方法 |
| DE102016004816A1 (de) | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Universität Kassel | Magnetoelektrischer Speicher zur Speicherung digitaler Daten |
| GB2557923B (en) | 2016-12-16 | 2020-10-14 | Ip2Ipo Innovations Ltd | Non-volatile memory |
| CN107946454B (zh) * | 2017-11-17 | 2020-09-18 | 南方科技大学 | 一种磁随机存储器及其写入方法、读取方法和制备方法 |
| US10586579B2 (en) * | 2018-03-20 | 2020-03-10 | Regents Of The University Of Minnesota | Electric field switchable magnetic devices |
| TWI673831B (zh) * | 2018-11-13 | 2019-10-01 | 財團法人工業技術研究院 | 鐵電記憶體及其製造方法 |
| CN111370571B (zh) * | 2018-12-26 | 2022-09-20 | 中电海康集团有限公司 | 磁存储单元及sot-mram存储器 |
| US11183227B1 (en) | 2020-04-29 | 2021-11-23 | Regents Of The University Of Minnesota | Electric field switchable magnetic devices |
| RU2762383C1 (ru) * | 2021-07-01 | 2021-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью «Новые спинтронные технологии» (ООО «НСТ») | Выпрямитель переменного тока с неколлинеарной намагниченностью |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01205582A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-17 | Seiko Epson Corp | ピエゾ変位装置 |
| JPH0689568A (ja) * | 1992-09-09 | 1994-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | メモリ素子 |
| JPH09321564A (ja) * | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 表面弾性波素子 |
| JP2001028466A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Sony Corp | 磁気機能素子及び磁気記録装置 |
| JP2001084756A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-03-30 | Sony Corp | 磁化駆動方法、磁気機能素子および磁気装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS619890A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Fujitsu Ltd | 磁気装置 |
| US4780848A (en) | 1986-06-03 | 1988-10-25 | Honeywell Inc. | Magnetoresistive memory with multi-layer storage cells having layers of limited thickness |
| US5390142A (en) * | 1992-05-26 | 1995-02-14 | Kappa Numerics, Inc. | Memory material and method for its manufacture |
| US5343422A (en) | 1993-02-23 | 1994-08-30 | International Business Machines Corporation | Nonvolatile magnetoresistive storage device using spin valve effect |
| US5734605A (en) | 1996-09-10 | 1998-03-31 | Motorola, Inc. | Multi-layer magnetic tunneling junction memory cells |
| US5902690A (en) | 1997-02-25 | 1999-05-11 | Motorola, Inc. | Stray magnetic shielding for a non-volatile MRAM |
| JP3312174B2 (ja) * | 1999-09-24 | 2002-08-05 | 東北大学長 | 高密度磁気固定メモリの書き込み方法及び高密度磁気固定メモリ |
| JP2001196661A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-07-19 | Sony Corp | 磁化制御方法、情報記憶方法、磁気機能素子および情報記憶素子 |
-
2002
- 2002-11-05 US US10/288,613 patent/US6829157B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-11-26 JP JP2002343023A patent/JP2003233983A/ja active Pending
- 2002-12-04 EP EP02258381A patent/EP1318523A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01205582A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-17 | Seiko Epson Corp | ピエゾ変位装置 |
| JPH0689568A (ja) * | 1992-09-09 | 1994-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | メモリ素子 |
| JPH09321564A (ja) * | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 表面弾性波素子 |
| JP2001028466A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Sony Corp | 磁気機能素子及び磁気記録装置 |
| JP2001084756A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-03-30 | Sony Corp | 磁化駆動方法、磁気機能素子および磁気装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005123488A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Rikogaku Shinkokai | 磁化反転方法、磁化反転装置、磁気メモリ及び磁気メモリの製造方法 |
| JP2007513501A (ja) * | 2003-11-14 | 2007-05-24 | グランディス インコーポレイテッド | 磁気メモリ用途のための応力支援による電流駆動式スイッチング |
| WO2006054588A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Nec Corporation | 磁気メモリ及び，その製造方法 |
| JPWO2006054588A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2008-05-29 | 日本電気株式会社 | 磁気メモリ及び，その製造方法 |
| US7582923B2 (en) | 2004-11-16 | 2009-09-01 | Nec Corporation | Magnetic memory and manufacturing method for the same |
| JP5093747B2 (ja) * | 2004-11-16 | 2012-12-12 | 日本電気株式会社 | 磁気メモリ |
| JP2006179891A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Korea Advanced Inst Of Science & Technol | 電圧制御磁化反転記録方式のｍｒａｍ素子及びそれを利用した情報の記録及び判読方法 |
| JP4533837B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2010-09-01 | コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 電圧制御磁化反転記録方式のｍｒａｍ素子及びそれを利用した情報の記録及び読み出し方法 |
| JP2008072120A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Commissariat A L'energie Atomique | 圧電制御された集積磁性装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030103371A1 (en) | 2003-06-05 |
| EP1318523A1 (en) | 2003-06-11 |
| US6829157B2 (en) | 2004-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003233983A (ja) | 電圧を利用した強磁性薄膜の磁化容易軸制御方法及びこれを利用した磁気メモリーとその情報記録方法 | |
| US6483741B1 (en) | Magnetization drive method, magnetic functional device, and magnetic apparatus | |
| JP4568926B2 (ja) | 磁気機能素子及び磁気記録装置 | |
| JP5113135B2 (ja) | 二重磁気異方性自由層を有する磁気トンネル接合構造 | |
| KR100886602B1 (ko) | 터널자기저항소자 | |
| JP3411177B2 (ja) | 磁気応答が制御可能な磁気トンネル接合素子 | |
| KR100754930B1 (ko) | 전압제어 자화반전 기록방식의 ｍｒａｍ 소자 및 이를이용한 정보의 기록 및 판독 방법 | |
| JP5366961B2 (ja) | 磁気記録素子、磁気メモリセル及び磁気ランダムアクセスメモリ | |
| TWI284901B (en) | Ferromagnetic resonance switching for magnetic random access memory | |
| US6625058B2 (en) | Method for magnetic characteristics modulation and magnetically functioning apparatus | |
| JPS59210630A (ja) | 磁気薄膜構造体の製造方法 | |
| JPH08316549A (ja) | 磁気抵抗効果素子、これを用いた磁気抵抗効果型ヘッド、メモリー素子、及び増幅素子 | |
| JP2000195250A (ja) | 磁気メモリ装置 | |
| JP4076197B2 (ja) | 磁性素子、記憶装置、磁気再生ヘッド、３端子素子、及び磁気ディスク装置 | |
| JP2002111094A (ja) | 磁気抵抗素子およびそれを用いた磁気センサ、メモリー装置 | |
| CN106328807A (zh) | 一种电写磁读磁电存储单元及制备方法 | |
| JP2012009786A (ja) | メモリ素子 | |
| JPH0991949A (ja) | 磁性薄膜メモリ素子及び磁性薄膜メモリ | |
| JP3524486B2 (ja) | 磁気抵抗素子及び該素子を用いたメモリ素子 | |
| KR100451660B1 (ko) | 전압을 이용한 강자성박막의 자화용이축 제어방법 및 이를이용한 비휘발성, 초고집적, 초절전형 자기메모리와정보기록방법 | |
| Boukari et al. | Voltage assisted magnetic switching in Co50Fe50 interdigitated electrodes on piezoelectric substrates | |
| US6442064B1 (en) | Magnetic tunnel junction element and magnetic memory using the same | |
| JP3455055B2 (ja) | 磁気素子とそれを用いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 | |
| JP2000011333A (ja) | トンネリング磁気抵抗効果素子およびその製造方法 | |
| Kim et al. | Voltage control of magnetization easy-axes: a potential candidate for spin switching in future ultrahigh-density nonvolatile magnetic random access memory |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050621 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20050921 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20050928 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051216 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060131 |