JP2008518439A - 角度依存選択性を用いる「スピントランスファ型」ｍｒａｍ - Google Patents

Abstract

磁気ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）装置（２００）は、スピントランスファ反射モード手法を用いて選択的に書込が行われる。ＭＲＡＭアレイにおいて指定されたＭＲＡＭセルの選択性は、スピントランスファ切替電流の、ＭＲＡＭセルの偏極素子（２０４）の磁化と自由磁気素子（２０８）の磁化間の相対角度への依存により達成される。偏極素子は、電流、たとえば、ディジット線電流（２２６）の印加に応じて変更可能な変動磁化を有する。偏極素子の磁化が自然なデフォルト方位の場合、ＭＲＡＭセル内のデータが保持される。偏極素子の磁化が切り替えられる場合、比較的低い書込電流（２２４）に応じてＭＲＡＭセル内のデータを書き込むことができる。

Description

本発明は概して磁気ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）装置、特にスピントランスファ型ＭＲＡＭ装置に関する。

ＭＲＡＭは、電子電荷を用いてデータを記憶する旧式のＲＡＭ技術と対照的に、磁化を利用してデータを記憶する不揮発性メモリ技術である。ＭＲＡＭの主要な利点の１つは、電気のないときでも記憶したデータを保持すること、すなわち不揮発性メモリであることである。一般的に、ＭＲＡＭは半導体基板上に形成される多数の磁気セルを含み、各セルは１データビットを表す。セル内の磁気素子の磁化方向を変更することにより１ビットがセルに書き込まれ、セルの抵抗を測定することにより１ビットが読み込まれる（低抵抗が通常「０」ビットを示し、高抵抗が通常「１」ビットを示す）。

図１は簡易化されたＭＲＡＭ装置１００の概略斜視図で、図２および図３は簡易化されたＭＲＡＭセル１０２の概略斜視図である。ＭＲＡＭ装置１００はセル１０２を９個のみ含むが、実際のＭＲＡＭ装置は数百万のセルを含む。一般的に、セル１０２は、上部強磁性層１０４、下部強磁性層１０６、及び２つの強磁性層間の絶縁層１０８を含む。この例では、上部強磁性層１０４は、その磁化方向がセル１０２のビット状態を変更し得るように切り替えられる自由磁化層である。一方、下部強磁性層１０６は、磁化方向が変更しない固定磁性層である。上部強磁性層１０４の磁化が下部強磁性層１０６の磁化と平行な場合（図２を参照）、セル１０２の抵抗は比較的低い。上部強磁性層１０４の磁化が下部強磁性層１０６の磁化と反平行な場合（図３を参照）、セル１０２の抵抗は比較的高い。所与のセル１０２内のデータ（「０」または「１」）が、セル１０２の抵抗を測定することにより読み出される。これに関し、セル１０２に取着される電気導体１１０／１１２が、ＭＲＡＭデータを読み出すために利用される。

図４は、自由磁化層１２２、絶縁層１２４、および固定磁性層１２６を有するＭＲＡＭセル１２０の従来の切替技術の概略図である。自由磁化層１２２の磁化方位は２方向（図４では左または右）のうちの１つを指すが、固定磁性層１２６の方位は１方向を指す（図４では右）。自由磁化層１２２の磁化方位は、ディジット（ｄｉｇｉｔ）線１２８を流れる電流１２７と書込線１３０を流れる電流１２９とに応じて回転する。図４は、ディジット線１２８内の電流が紙面の外に流れ、書込線１３０内の電流が左から右に流れて、自由磁化層１２２の磁化を固定磁性層１２６の磁化に平行から反平行に切り換えさせる状況を示す。通常のＭＲＡＭでは、ビットの方位は、ディジット線１２８内の電流１２７の極性を一定に保ちつつ、書込線１３０内の電流１２９の極性を反転させることにより切り換えられる。

図４に示される従来のＭＲＡＭ切替技術は、特に設計上ビットセルの縮小が要求される場合、実際的な制限を有する。たとえば、この技術は２セットの磁界書込線を要するため、ＭＲＡＭセルアレイがビット擾乱を受けやすい（すなわち、近隣セルが所与のセルに向けられた書込電流に応じて非意図的に変更される場合がある）。さらに、ＭＲＡＭセルの物理的サイズが減少すると結果的に、熱変動による磁化切替に対する磁気安定性が低下する。ビットの安定性は、磁気異方性の大きい、したがって切替磁界の大きい自由層の磁気材料を利用することによって向上させることができるが、ビットを切り替えるのに十分な強い磁界を生成するのに必要な磁界は実際の適用には非実用的である。

転送モードスピントランスファ切替は、ＭＲＡＭビットデータを書き込むための別の技術である。スピントランスファ相互作用を使用したビット書き込みは、磁界誘導切替（１０００Ｏｅに近似）に関して高い保磁力（Ｈｃ）を有するビットを適度な電流、たとえば５ｍＡ未満を用いて切替可能なので望ましい。Ｈｃが高いほど、熱安定性は高くなり、擾乱の可能性は低くなる。図５は、第１の磁性層１５２、非磁性層１５４、および第２の磁性層１５６を有するＭＲＡＭセル１５０の転送モードスピントランスファ切替手法の概略図である。この手法では、書込電流１５７は実際にセル１５０を流れる（矢印が電子の流れの方向を示す）。スピントランスファ効果によると、書込電流内の電子は、第１の磁性層１５２を通過後、スピン偏極する。これに関し、第１の磁性層１５２は偏極子として機能する。スピン偏極された電子は非磁性層１５４を横断し、角運動量を維持して第２の磁性層１５６にトルクを伝える。このトルクにより、第２の磁性層１５６の磁化方位は第１の磁性層１５２の磁化方位に平行になる。第２の磁性層１５６の磁化方位が第１の磁性層１５２の磁化方位に反平行になるように逆方向の書込電流によって切り換えられるまで、平行磁化は安定を維持する。

転送モードスピントランスファ切替手法は（従来の切替手法と比較して）、比較的低い電力を必要とし、ビット擾乱の問題を実質上排除する結果、データ保持が改善され、小規模の用途にとっては望ましい。しかしながら、実際には、書込電流がセル内に設けられた磁気トンネル接合を通過しなければならないため、この手法はメモリアレイでは実施しづらい。これはＭＲＡＭセルの信頼性に悪影響を及ぼし、必要な電流を生成できる、より大きな書込トランジスタを各ビット位置に配置する必要があるため、高密度用途には適合しない。

したがって、超高密度、低電力のＭＲＡＭ装置を可能にする実用的なＭＲＡＭアーキテクチャを備えることが望ましい。また、書込電流がＭＲＡＭセルを流れないスピントランスファ型ＭＲＡＭアレイのための実用的な選択書込手法を備えることも望ましい。さらに、本発明のその他の望ましい特徴は、添付図面と上述の技術分野および背景と組み合わせた、以下の詳細な説明と添付の特許請求の範囲から明らかとなる。

以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。同一の符号は類似の構成要素を示す。以下の詳細な説明は単に例示のためだけであって、本発明や本発明の適用および使用を限定することを目的としない。さらに、先行する技術分野、背景、概要、または以下の詳細な説明に明示的または暗示的に提示される原理に拘束されることを意図していない。

図６は、本発明の一実施形態により構成されるＭＲＡＭセル２００の側面断面図である。実際には、ＭＲＡＭアーキテクチャまたは装置は、通常、列と行の行列で結合される複数のＭＲＡＭセル２００を含む（図１を参照）。一般的に、ＭＲＡＭセル２００は、書込電流２２４を伝搬する第１の導体２０２、磁気偏極子２０４、スペーサ素子２０６、自由磁気素子２０８、絶縁体２１０、固定磁気素子２１２、電極２１４、および桁電流２２６を伝搬する第２の導体２１６を含む。本実施形態では、固定磁気素子２１２は、固定磁性層２１８、スペーサ層２２０、および固定磁性層２２２を含む。実際的な配置では、第１の導体２０２は、任意数の類似のＭＲＡＭセル（たとえば、セル列）に接続され、接続された各セルに共通書込電流２２４が供給される。同様に、第２の導体２１６も任意数の類似のＭＲＡＭセル（たとえば、セル列）に接続され、接続された各セルに共通桁電流２２６が供給される。図６では、桁電流２２６の方向は紙面の外に向いている。

第１の導体２０２は、導電性のある好適な材料で形成される。たとえば、第１の導体２０２は、元素Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから形成することができる。本実施形態では、第１の導体２０２は、空隙２２８またはその他の好適な絶縁体によって分離される第１の部分２０２ａと第２の部分２０２ｂとを含む。空隙２２８によって、図６に概略的に示されるように、書込電流２２４は磁気偏極子２０４およびスペーサ素子２０６を介して迂回される。これに関し、第１の部分２０２ａは磁気偏極子２０４の上方に配置され、第２の部分２０２ｂはスペーサ素子２０６の上方に配置される。

図示される実施形態では、磁気偏極子２０４は、スペーサ素子２０６と第１の導体２０２の間に配置される。磁気偏極子２０４は、変動磁化を有する磁性材料から形成される。たとえば、磁気偏極子２０４は、元素Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びそれらの合金のうちの少なくとも１つのほか、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂ、Ｆｅ_３Ｏ_４、またはＣｒＯ_２などのいわゆる半金属強磁性体から形成することができる。磁気偏極子２０４は、磁化の固有（ｎａｔｕｒａｌ）の方位すなわち「初期状態」の方位を規定する磁化容易軸を有する。ＭＲＡＭセル２００が、書込電流２２４または桁電流２２６が印加されていない定常状態にあるとき、磁気偏極子２０４の磁化は自然に磁化容易軸を指し示す。以下詳述するように、ＭＲＡＭセル２００は、磁気偏極子２０４の特定の磁化容易軸方向を確定するように好適に構成される。図６の透視図からすると、磁気偏極子２０４の磁化容易軸は紙面の内から外を指している（図６では、磁気偏極子２０４内の符号がこれらの磁化容易軸を示す）。従来のＭＲＡＭセルと対照的に、磁気偏極子２０４は固定磁化を持たない。むしろ、磁気偏極子２０４の磁化は、以下詳述するように、ＭＲＡＭセル２００へのデータ書込の向上を促進するように可変である。

図示される実施形態では、スペーサ素子２０６は、磁気偏極子２０４と自由磁気素子２０８の間に配置される。スペーサ素子２０６は、第１の導体２０２の第１の部分２０２ａと第２の部分２０２ｂとの間に伝導路を形成するべく空隙２２８に架設される。スペーサ素子２０６は、導電性の非磁性材料材料から形成される。たとえば、スペーサ素子２０６は、通常、巨大な磁気抵抗スペーサ内に見られる銅やその他の金属材料などの非磁性材料から形成することができる。図６に示されるように、書込電流２２４は絶縁体２１０を通るずっと高い抵抗路を通らずに、スペーサ素子２０６を流れて第１の導体２０２に戻る。

図示される実施形態では、自由磁気素子２０８は、スペーサ素子２０６と絶縁体２１０の間に配置される。自由磁気素子２０８は、変動磁化を有する磁性材料から形成される。たとえば、自由磁気素子２０８は、元素Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びそれらの合金のうちの少なくとも１つのほか、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂ、Ｆｅ_３Ｏ_４、またはＣｒＯ_２などのいわゆる半金属強磁性体から形成することができる。従来のＭＲＡＭ装置と同様、自由磁気素子２０８の変動磁化方向は、ＭＲＡＭセル２００が「１」ビットまたは「０」ビットのいずれを表すかを決定する。実際には、自由磁気素子２０８の磁化方向は、固定磁気素子２１２の磁化方向に平行か、あるいは反平行である（上記の図２及び図３の説明を参照）。

自由磁気素子２０８は、磁化の固有の方位すなわち「初期状態」の方位を規定する磁化容易軸を有する。ＭＲＡＭセル２００が、書込電流２２４または桁電流２２６が印加されていない定常状態にあるとき、自由磁気素子２０８の磁化は自然に磁化容易軸を指し示す。以下詳述するように、ＭＲＡＭセル２００は、自由磁気素子２０８の特定の磁化容易軸方向を確定するように好適に構成される。図６の透視図からすると、自由磁気素子２０８の磁化容易軸は右または左を指している（たとえば、矢印２３０の方向）。好適な実施形態では、自由磁気素子２０８の磁化容易軸は、磁気偏極子２０４の磁化容易軸に直交する。実際には、ＭＲＡＭセル２００は、磁気偏極子２０４および自由磁気素子２０８における形状異方性または結晶異方性などの異方性を利用して、上記各磁化容易軸の直交方位を達成する。

本実施形態では、絶縁体２１０は、自由磁気素子２０８と固定磁気素子２１２の間に配置される。より具体的には、絶縁体２１０は、自由磁気素子２０８と固定磁性層２１８の間に配置される。絶縁体２１０は、電気絶縁体として機能することのできる好適な材料から形成される。たとえば、絶縁体２１０は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｓｒ、及びＴｉの少なくとも１つの酸化物かまたは窒化物などの材料から形成することができる。ＭＲＡＭセル２００のために、絶縁体２１０は磁気トンネル障壁素子としての役割を果たし、自由磁気素子２０８、絶縁体２１０、および固定磁気素子２１２の組み合わせが磁気トンネル接合を形成する。

図示される実施形態では、固定磁気素子２１２は、絶縁体２１０と電極２１４の間に配置される。固定磁気素子２１２は、自由磁気素子２０８の磁化に平行あるいは反平行の固定磁化を有する。実施形態では、固定磁気素子２１２は、固定磁性層２１８、スペーサ層２２０、および固定磁性層２２２を有するピン合成反強磁性体として実現される。図６に示されるように、固定磁性層２１８と固定磁性層２２２とは反平行磁化を有する。固定磁化層２１８および固定磁性層２２２は、元素Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びそれらの合金のうちの少なくとも１つのほか、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂ、Ｆｅ_３Ｏ_４、またはＣｒＯ_２などのいわゆる半金属強磁性体のような好適な磁性材料から形成することができる。スペーサ層２２０は、元素Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む好適な非磁性材料材料から形成することができる。合成反強磁性体構造は当業者にとって既知であるため、ここでは詳述しない。

電極２１４は、ＭＲＡＭセル２００のデータ読込導体としての役割を果たす。これに関し、ＭＲＡＭセル２００内のデータは、従来の手法に従い読み出すことができる。小さな電流はＭＲＡＭセル２００と電極２１４を流れ、ＭＲＡＭセル２００の抵抗が比較的高いか、あるいは比較的低いかを判断するためにその電流が測定される。読出電流は、セルの読み出しにより生じる擾乱を避けるためにスピントランスファによって自由層を切り替えるのに必要な電流よりもずっと小さい。原則的には、読出信号は、スペーサ層２０６を横切る巨大な磁気抵抗と絶縁体２１０を横切るトンネル磁気抵抗に関係する。しかし、金属のスペーサ層２０６上の抵抗率と比べて絶縁体２１０上の抵抗率の方がずっと高いため、トンネル磁気抵抗の影響が読出信号を左右する。電極２１４は、導電性の好適な材料から形成される。たとえば、電極２１４は、元素Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから形成することができる。

第２の導体２１６は、導電性の好適な材料から形成される。たとえば、第２の導体２１６は、元素Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びそれらの組み合わせのうち少なくとも１つから形成することができる。図６に示されるように、ＭＲＡＭセル２００は桁電流２２６内の電子流との直接相互作用ではなく、桁電流２２６によって生成される磁場を利用するため、第２の導体２１６は電極２１４（または図６に示されるＭＲＡＭ２００のその他の構成要素）と物理的に接触する必要がない。

実際には、ＭＲＡＭセル２００は、代替のおよび／または追加の構成要素を採用してもよい。図６に示される構成要素の１つまたは複数は、複合構造または子要素の組み合わせとして実現することができる。図６に示される具体的な層構造は、単に本発明の好適な一実施形態を示す。

スピントランスファ効果は、当業者にとっては既知である。簡潔に言うと、第１の磁性層が第２の磁性層よりも実質上厚い磁性／非磁性／磁性の３層構造内の第１の磁性層を電子が通過すると、電流がスピン偏極される。スピン偏極された電子は非磁性スペーサを横断し、次に、角運動量を保持したまま、第２の磁性層にトルクを配置して第２の層の磁化方位を第１の層の磁化方位に平行になるように切り替える。逆極性の電流が印加されると、その代わりに電子は第２の磁性層を介して第１の磁性層を通過する。非磁性スペーサの横断後、トルクは第１の磁性層に印加される。しかし、厚みが大きいため、第１の磁性層は切り替わらない。同時に、電子の一部は第１の磁性層で反射されて、第２の磁性層と相互作用する前に非磁性スペーサを通って戻る。この場合、スピントランスファトルクは、第２の層の磁化方位を第１の層の磁化方位に反平行になるように切り替える作用を果たす。上述したスピントランスファは、構造上の全層での電流伝達を含む。もう１つの可能性がスピントランスファ反射モード切替である。反射モードでは、電子が第１の磁性層を通過するとき、電流が再びスピン偏極される。次に、電子は非磁性スペーサ層を横断するが、第２の磁性層をも横断する代わりに、電子は非磁性スペーサと第２の磁性層との間のインタフェースからつながる追加の導体を介して低抵抗路をたどる。処理中、電子の一部はこのインタフェースに反射することにより、第２の磁性層にスピントランスファトルクを与えて、第１の磁性層と平行に並べる。

データは、スピントランスファ反射モード切替を用いてＭＲＡＭセル２００に選択的に書き込むことができる。選択性は、（図６では、第１の導体２０２により伝搬され、書込電流２２４として特定される）スピントランスファ切替電流の、磁気偏極子２０４の磁化と自由磁気素子２０８の磁化間の相対角度への依存により達成される。発明者の研究が示すように、スピントランスファ切替電流の大きさは、磁気偏極子２０４の磁化と自由磁気素子２０８の磁化が平行あるいは反平行であるときに最小で、両磁化が互いに直交するときに最大である。この特徴は、マンコフら（Ｍａｎｃｏｆｆ ｅｔ ａｌ．）の「磁性ナノ構造におけるスピントランスファ切替の角度依存」、応用物理書簡、第２５巻、第８号、１５９６〜９８（２００３年８月２５日）に記載されている。この出版物の内容は本明細書において引用され組み込まれる。上述したように、ＭＲＡＭセル２００は、磁気偏極子２０４および自由磁気素子２０８の磁化方位が初期状態すなわち自然の状態で直交するように、両素子における異方性を採用する。

図７は偏極子の磁化と自由磁気素子の磁化間の相対磁化角度に対する書込切替電流のグラフである。同図に示されるように、切替電流は、０度及び１８０度の角度で、すなわち、磁化方位が平行または反平行なとき、最小で約５ｍＡに達する。対照的に、９０度及び２７０度に向かって分岐する直交方位に関しては切替電流は２倍以上増加する。本明細書に記載されるＭＲＡＭセルと装置はこの角度依存を利用して向上した切替性能を提供する。

桁電流２２６を第２の導体２１６に印加すると、自由磁気素子２０８の磁化方位に平行または反平行になるように磁気偏極子２０４の磁化方位を回転させる磁場が生成される。これに関し、第２の導体２１６は、磁気偏極子２０４内の変動磁化の方位を変更するための桁電流２２６を供給する導電性のディジット線としての役割を果たす。桁電流２２６は、磁気偏極子２０４の磁化方位を、磁気偏極子２０４の磁化容易軸に対してずれさせる（たとえば、直交させる）。よって、これらの素子の磁化が直交するときに比べて平行または反平行にあるときの方が必須のスピントランスファ電流は低くなるため、自由磁気素子２０８の磁化方位は、書込電流２２４の第１の導体２０２への印加に応じて切り替えることができる。書込電流２２４内の電子（矢印は電子流を表す）は、磁気偏極子２０４を通過するときスピン偏極される。高抵抗絶縁体２１０のためＭＲＡＭセル２００を流れることができない、偏極されたスピントランスファ書込電流２２４はスペーサ素子２０６を流れて第１の導体２０２に戻る。スペーサ素子２０６内にある間、書込電流２２４の電子の大部分は（図６に示されるように）自由磁気素子２０８で反射され、自由磁気素子２０８の磁化方位と磁気偏極子２０４の磁化方位を一列に並べるようにスピントランスファトルクを与える。

自由磁気素子と磁気偏極子が直交したままで高スピントランスファ切替電流を必要とするため、第１の導体２０２を共有する別のＭＲＡＭセルは、書込電流２２４に応じて切り替わらない。第２の導体２１６を共有する別のＭＲＡＭセルは、共通桁電流２２６からの磁場によって、磁気偏極子の磁化が変化する。しかし、これらの他のＭＲＡＭセルの自由磁気素子は、書込電流がセルに印加されないために切り替わらない。したがって、指定の書込線（たとえば、第１の導体２０２）と指定のディジット線（たとえば、第２の導体２１６）の交差点で指定されたビットのみが選択的に切り替えられる。

実用的なＭＲＡＭアーキテクチャは、本明細書に記載されるような個々の書込選択性を有するＭＲＡＭセル２００のアレイまたは行列を含むことができる。図８は、任意数のＭＲＡＭセル２００を採用可能なＭＲＡＭアレイ３００の例の概略図である。図８の楕円が示すように、ＭＲＡＭアレイ３００は任意数の行と任意数の列を含むことができる。この例では、所与の列のセルが共通ディジット線（参照符号３０２、３０４、３０６、および３０８により特定される）を共有し、所与の行のセルが共通書込線（参照符号３１０、３１２、３１４、および３１６により特定される）を共有する。ＭＲＡＭアレイ３００は、ディジット線電流の選択および／または印加を制御する論理回路３１８と、書込線電流の選択および／または印加を制御する論理回路３２０も含むことができる。これらの制御素子は好適には、該当する行および列にそれぞれ選択的にディジット線電流および書込線電流を印加して、指定されたＭＲＡＭセル２００へのデータ書込を促進するように構成される。

図９は、本発明によるＭＲＡＭ書込手法の概略図である。図９は、データのセルへの書込中の様々な時点における、ＭＲＡＭセル２００などのＭＲＡＭセルの上面図である。図９は、スピントランスファ書込線４００（破線で示す）、ディジット線４０２（実線で示す）、磁気偏極子４０４（大楕円）、および自由磁気素子４０６（小楕円）を概略的に示す。図９は第１の状態４０８、第２の状態４１０、第３の状態４１２、および第４の状態４１４の図を含む。

第１の状態４０８は、ＭＲＡＭセルの固有の初期状態すなわち開始状態を示す。この状態では、磁気偏極子４０４の磁化方位は自由磁気素子４０６の磁化方位に直交する。第１の状態４０８に関しては、上向き矢印は磁気偏極子４０４の磁化方位を示し、右向き矢印は自由磁気素子４０６の磁化方位を示す。第１の状態４０８では、磁気偏極子４０４の磁化方位は磁気偏極子４０４の磁化容易軸に並んでおり、自由磁気素子４０６の磁化方位は自由磁気素子４０６の磁化容易軸に並んでいる。

第２の状態４１０は、電流４１６が（矢印の方向で）ディジット線４０２に印加されるときのＭＲＡＭセルの状態を示す。電流４１６は、（矢印の方向を指す）磁場４１８を生成し、磁場は磁気偏極子４０４の位置に存在する。磁場４１８は強制的に磁気偏極子４０４の磁化方位を磁化容易軸からずらして磁場４１８に整列させる。これに関し、第２の状態４１０の磁気偏極子４０４の磁化方位は左を指す。この状態では、自由磁気素子４０６の磁化方位は、磁気偏極子４０４の磁化方位の反平行である。したがって、磁化が直交する場合に比べて、電流誘導による切替閾値は低い。自由磁気素子４０６はスピントランスファのより効率的な機構により切り替えられるため、自由素子４０６の磁化が磁場４１８により大きな影響を及ぼされないように、高結晶磁気異方性の材料を用いるなどして自由素子４０６の保磁力を十分に大きくすることができる。また、示される自由素子４０６は偏極子４０４よりも小さなサイズにパターン化されて、偏極子に比べて増大された自由素子の静磁気形状異方性は、自由素子の磁化が磁場４１８の影響を受けないように助ける。

第３の状態４１２は、電流４２０（矢印方向の電子流）が書込線４００に印加されるときのＭＲＡＭセルの状態を表す。この状態では、電流４１６はまだディジット線４０２に印加されている。第２の状態４１０に結びつく低スピントランスファ切替閾値のために、自由磁気素子４０６の磁化方位は磁気偏極子４０４の磁化方位に平行になるように切り替わる。したがって、自由磁気素子４０６の磁化方位は、第３の状態４１２を示して左を指す。これは、第３の状態４１２における偏極子４０４の磁化方向が、電流４２０により与えられるスピントランスファトルクに影響を受けないことを前提とする。実際には、この結果は、偏極子の厚みを自由層の厚みより大きくする、たとえば１．５〜２倍以上にすることにより達成可能である。この場合、スピントランスファ電流４２０は、薄い方の自由層４０６の磁化を偏極子４０４の磁化と平行になるように切り替えるのに十分なほどの大きさであるが、厚い方の偏極子層に加えられるスピントランスファトルクは磁化を擾乱しない。

第４の状態４１４は、電流４１６と電流４２０がそれぞれの導電線から除去された後のＭＲＡＭセルの状態を示す。電流４１６を除去することによって、磁気偏極子４０４の磁化方位は磁気偏極子４０４の磁化容易軸に戻る。すなわち、磁気偏極子４０４は固有の、すなわち初期状態に戻る。しかしながら、自由磁気素子４０６の磁化方位は、最初の状態と逆の切替状態（図９で左を指す）で安定する。

一旦電流４１６が除去されたら、磁気偏極子４０４の磁化は、最初の磁化容易軸方向（図９のページの上部）または逆の磁化容易軸方向（図９のページ下部）のいずれかに落ち着く。その後のディジット線電流４１６の印加によっていずれかの磁化容易軸方向から容易に偏極子の磁化を同等に回転させることができるため、２つの磁化容易軸方向のいずれに偏極子の磁化が到達したとしても重要ではない。自由磁気素子４０６を図９の右から左に切り替えると、自由素子は同じ順序で、しかしディジット線４１６の電流または書込電流４２０の逆極性で左から右へ再び切り替えることができる。第１のケースでは、ディジット線電流極性が反転した場合、結果として生じる磁場は偏極子の磁場を図９では右に回転させる。次に、図９で左から右に流れる書込電流が印加された場合、スピントランスファが自由磁化を偏極子に平行になるように切り替えるため、自由磁化は右に切り替えられる。第２のケースでは、ディジット線電流極性では図９のように同じままなので、結果として生じる磁場は偏極子を左に回転させる。その後、書込電流極性は図９に比べて反転されるので、スピントランスファは自由磁化を偏極子に反平行になるように切り替え、自由磁化は右に切り替えられる。よって、ビットを１方向から他方向に切り替えて戻すには、ディジット線電流または書込線電流のいずれかのみの極性を切り替えればよく、両方の極性を切り替える必要はない。実際には、ディジット線電流の極性を一定に保ちつつ書込線電流の極性を変更することが、従来のＭＲＡＭ設計との一貫性がより保たれるため好ましい。

ＭＲＡＭセルにデータを書き込むには、電流４１６と電流４２０の両方の組み合わせが必要であるということが明白である。電流４１６または電流４２０のみでは、書込に不十分である。図１０は、桁電流がない場合のＭＲＡＭセルへの書込電流の印加を示す概略図である。図１０は、第１の状態４２２、第２の状態４２４、および第３の状態４２６の図を示す。第１の状態４２２は図９に示される第１の状態４０８に相当する。すなわち第１の状態４２２はセルの固有の開始状態である。

第２の状態４２４は、ディジット線４０２上に電流がない場合に電流４２８（矢印方向の電子流）が書込線４００に印加されるときのＭＲＡＭセルの状態を示す。この状態では、自由磁気素子４０６の磁化方位は磁気偏極子４０４の磁化方位に直交する。結果としてスピントランスファ切替の閾値は高いため、書込電流４２８が高い切替電流閾値を超えないので、自由磁気素子４０６の磁化方位は切り替わらない。これに関し、自由磁気素子４０６の磁化方位は、第２の状態４２４に示されるように右を向いたままである。第３の状態４２８は、電流４２８が除去された後のＭＲＡＭセルの状態を示す。この状態では、自由磁気素子４０６の磁化方位は、最初の切り替わらない状態で安定している（図１０では右を指す）。

図１１は、書込電流のない場合の桁電流のＭＲＡＭセルへの印加を示す概略図である。図１１は、第１の状態４３０、第２の状態４３２、および第３の状態４３４を含む。第１の状態４３０は図９に示される第１の状態４０８に相当する。すなわち、第１の状態４３０はセルの固有の開始状態である。

第２の状態４３２は、書込線４０２上に電流がない場合に電流４３６（矢印方向）がディジット線４００に印加されるときのＭＲＡＭセルの状態を示す。第２の状態４３２は図９に示される第２の状態４１０に相当する。この状態では、電流４３６は、矢印で示される方位を有する磁場４３８を生成する。しかし、スピントランスファ書込電流がないことで、自由磁気素子４０６の磁化方位は最初の状態で安定したままである。第３の状態４３４は、電流４３６が除去された後のＭＲＡＭセルの状態を示す。この状態では、自由磁気素子４０６の磁化方位は、最初の切り替わらない状態で安定している（図１１では右を指す）。

本明細書に記載される切替手法の利点の１つは、約５ｍＡ未満の印加電流（従来のＭＲＡＭ切替と比べて控えめ）を用いることにより、磁場誘導切替の観点で１ｋＯｅに近い大きな保磁力でビットを書き込む能力である。このような大きな保磁力のビットは、熱安定性を向上させ、ビット擾乱の可能性を低減する。大きな保磁力のビットを使用できるために、偏極子を回転させるためのディジット線電流を印加しつつ自由層を意図的でなく擾乱する可能性が比較的少ない。よって、磁場書込線のセットの両方がビット擾乱を生成可能な従来のＭＲＡＭに比べて、１セットのディジット線に関連するビット擾乱の量は最小限となる。

図１２は、本発明の別の実施形態により構成されるＭＲＡＭセル５００の側面断面図である。ＭＲＡＭセル５００は、ＭＲＡＭセル２００の磁気偏極子の代わりに合成反強磁性体偏極子５０４を採用する。ＭＲＡＭセル５００は一般的に、書込電流線として機能する第１の導体５０２、偏極子５０４、スペーサ素子５０６、自由磁気素子５０８、絶縁体５１０、固定磁気素子５１２、電極５１４、および桁電流線として機能する第２の導体５１６を備える。本実施形態では、固定磁気素子５１２は、固定磁性層５１８、スペーサ層５２０、および固定磁性層５２２を含む。ＭＲＡＭセル５００の構成要素の多くはＭＲＡＭセル２００の同等の構成要素に相当するため、ＭＲＡＭセル２００の上記説明部分はＭＲＡＭセル５００にも適用される。

図示される実施形態では、偏極子５０４は、第１の導体５０２とスペーサ素子５０６の間に配置される。偏極子５０４は、第１の磁気偏極子層５３２、スペーサ層５３４、および第２の磁気偏極子層５３６を有する合成反強磁性体として実現可能である。第１の磁気偏極子層５３２と第２の磁気偏極子層５３６の各々は変動磁化を有する。初期固有状態では、第１の磁気偏極子層５３２と第２の磁気偏極子層５３６は反平行の磁化を有する（たとえば、偏極子層５３２および５３６についてはそれぞれ図１２に示されるように右方向と左方向）。第１の磁気偏極子層５３２および第２の磁気偏極子層５３６は、元素Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びそれらの合金のうちの少なくとも１つのほか、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂ、Ｆｅ_３Ｏ_４、またはＣｒＯ_２などのいわゆる半金属強磁性体のような好適な磁性材料から構成することができる。スペーサ層５３４は元素Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、及びそれらの組み合わせのうち少なくとも１つを含む好適な非磁性材料材料から形成される。合成反強磁性体構造は当業者にとって既知であるため、ここでは詳述しない。また、図１２に示されるように、自由磁化層５０８および固定磁化層５１８および５２２の磁化容易軸は、紙面の内または外に向いている（図１２ではそれぞれ符号で示される）。

図１３は、本発明によるＭＲＡＭ書込手法の概略図である。図１３は、セルへのデータ書込間の様々な時点における、ＭＲＡＭセル５００などのＭＲＡＭセルの上面図である。図１３は、スピントランスファ書込線６００（破線で示す）、ディジット線６０２（実線で示す）、上述されるような２つの偏極素子を有する磁気偏極子６０４（大楕円）、および自由磁気素子６０６（小楕円）を示す。図１３は、第１の状態６０８、第２の状態６１０、第３の状態６１２、および第４の状態６１４の図を含む。

第１の状態６０８は、ＭＲＡＭセルの固有の初期状態すなわち開始状態を表す。この状態では、２つの磁気偏極子の磁化方位は互いに反平行である（図１３では上下を指し示す）。２つの磁気偏極子の磁化方位は自由磁気素子６０６の磁化方位に直交する。第１の状態６０８に関しては、右向き矢印は自由磁気素子６０６の磁化方位を示す。第１の状態６０８では、２つの磁気偏極子の磁化方位は磁気偏極子６０４の磁化容易軸と並び、自由磁気素子６０６の磁化方位は自由磁気素子６０６の磁化容易軸と並ぶ。

第２の状態６１０は、電流６１６（矢印方向）がディジット線６０２に印加されるときのＭＲＡＭセルの状態を示す。電流６１６は、磁気偏極子６０４の位置に存在する磁場６１８（矢印方向を指す）を生成する。磁場６１８は、２つの磁気偏極子の磁化方位が磁化容易軸に直交し、互いに反平行になるように、磁気偏極子６０４におけるスピンフロップ遷移を生じさせる。スピンフロップ遷移は、合成反強磁性体、静磁気形状異方性、および偏極子内の磁気モーメントと相互作用する磁場のゼーマンエネルギー（Ｚｅｅｍａｎ ｅｎｅｒｇｙ）の反平行の結合を含め、システムの総エネルギーを最小限にとどめる方法として起こる。状態６１０のスピンフロップに続く状態は、いずれの層も磁場に完全に反平行となるよう要求せず、合成反強磁性体の強力な反平行結合を維持する。これに関し、第２の状態６１０における磁気偏極子の磁化方位は、図示されるようにほぼ右と左を指す。一方は自由磁気素子６０６の磁化方位に平行で、他方は自由磁気素子６０６の磁化方位に反平行である。電流６１６を印加するだけでは、自由磁気素子６０６の磁化方位に影響を及ぼさない。実際には、自由磁気素子６０６の磁化方位に平行または反平行状態から磁気偏極子のわずかな変位がある。合成反強磁性体は層が縮小する際に最小限のエネルギーを有するために、磁化はわずかに磁場６１８の方向を向くのみである。平行からの変位は、十分に強力な反強磁性体結合を有する合成反強磁性体を用いることによって小さくすることができる。

第３の状態６１２は、電流６２０（矢印方向）が書込線６００に印加されるときのＭＲＡＭセルの状態を表す。この状態では、電流６１６はまだディジット線６０２に印加されている。スピントランスファ切替閾値は平行および反平行の磁化にとって低いため、電流６２０は自由磁気素子６０６の方位を切り替える（図１３では、右向きから左向きに変わる）。したがって、自由磁気素子６０６の磁化方位は、第３の状態６１２に示されるように左を指し示す。この場合、自由層により近いため、スピントランスファトルクの方向を左右する第２の磁気偏極子層５３６は、図１３で左への磁化を有する磁気偏極子６０４の成分である。

第４の状態６１４は、電流６１６と電流６２０がそれぞれの導電線から除去された後のＭＲＡＭセルの状態を表す。電流６１６を除去すると、２つの磁気偏極子の磁化方位を磁気偏極子６０４の磁化容易軸に戻し、互いに反平行にすることができる。すなわち、磁気偏極子６０４は、固有の初期状態に戻る。しかし、自由磁気素子６０６の磁化方位は最初の状態とは逆の切替状態（図１３では左を指す）で安定したままである。ビットを再び逆方向に切り替えるには、同じディジット線電流極性を逆のスピントランスファ書込電流極性に適用する、あるいは逆のディジット線電流極性を同じスピントランスファ書込電流極性に適用することができる。実際には、ディジット線電流の極性を一定に保ちつつ書込線電流の極性を変更することが、従来のＭＲＡＭ設計とより一貫性を持たせるために好ましいかもしれない。

ＭＲＡＭセル２００に対するＭＲＡＭセル５００の利点の１つが、装置のサイズが縮小されるので、２つの磁気偏極子間の反強磁性体結合の飽和磁界強度を低減することによって、２つの磁気偏極子のスピンフロップ遷移磁界を低く維持できることである。この傾向は、静磁気形状異方性磁界の増大により小型装置では磁気偏極子の再配向磁界が増大するＭＲＡＭセル２００とは対照的である。

図１４は、本明細書に記載されるＭＲＡＭセル２００を含むＭＲＡＭアレイにデータを書き込む際に実行可能なＭＲＡＭ書込プロセス７００のフローチャートである。プロセス７００は、コンピュータシステムに見られるような１つまたはそれ以上の論理回路および／またはプロセッサ素子（たとえば図８を参照）によって実行および／または制御することができる。実際には、プロセス７００は任意数の追加のおよび／または代替のタスクを含むことができ、プロセス７００はより複雑なメモリ制御読出／書込手順に組み込まれてもよい。さらに、実施形態では、プロセス７００に記載されるタスクは図１４に示される順序で実行する必要はなく、１つまたは複数のタスクが同時に実行されてもよい。

ＭＲＡＭ書込プロセス７００は、書込のためにＭＲＡＭアレイ内のＭＲＡＭセルを指定するタスク７０２で始まる。典型的な「２次元」ＭＲＡＭアレイでは、タスク７０２はＭＲＡＭセルを指定するために、行と列を特定することができる。一旦ＭＲＡＭセルが指定されれば、桁電流がＭＲＡＭセルの行に印加される（タスク７０４）。この行は指定されたＭＲＡＭセルを含む。実際には、桁電流は指定された行の全ＭＲＡＭセルに共通する。桁電流に応答して、指定されたＭＲＡＭセルに関する偏極子磁化の方位が回転される（タスク７０６）。偏極子磁界の方位は、磁気偏極子の磁化容易軸に並ぶ位置から磁気偏極子の磁化容易軸に直交するまで回転される。実施形態では、桁電流が行に共通するため、この切替は指定された行の各ＭＲＡＭセルに関して生じる。桁電流の大きさは偏極子磁化の切替を生じさせるのに十分なほど高いが、ＭＲＡＭアレイに含まれるＭＲＡＭセル内の自由磁気素子の磁化方位に影響を及ぼさない程度に低い。

偏極子磁界の切替によって、比較的少量の書込電流を用いて、指定されたＭＲＡＭセルに選択的にデータを書き込むことができる。「０」ビットが書き込まれる場合（問い合わせタスク７０８）、ＭＲＡＭ書込プロセス７００はＭＲＡＭセルの列に第１の方向で書込電流を印加する（タスク７１０）。この列は指定されたＭＲＡＭセルを含む。実施形態では、タスク７１０は指定された列の各ＭＲＡＭセルに書込電流を印加する。書込電流に応答して、指定されたＭＲＡＭセルの自由磁気素子の磁化方位が書込状態に切り替えられる（タスク７１２）。タスク７１２に示される切替は、指定された列への書込電流の印加の結果として生じる。したがって、ＭＲＡＭアレイは、列で指定されなかったＭＲＡＭセル内の自由磁気素子の最初の磁化方位を維持する。このようにして、指定されたＭＲＡＭセル内のデータのみが選択的に書き込まれる。指定されたＭＲＡＭセルの自由磁気素子の磁化方位は、指定されたＭＲＡＭセルの固定磁気素子の磁化方位と平行になるように切り替えられる。

「１」ビットが書き込まれる場合（問い合わせタスク７０８）、ＭＲＡＭ書込プロセス７００はＭＲＡＭセルの列に第２の方向で書込電流を印加する（タスク７１４）。実際的な実施形態では、タスク７１４は指定された列の各ＭＲＡＭセルに書込電流を印加する。書込電流に応答して、指定されたＭＲＡＭセルの自由磁気素子の磁化方位が書込状態に切り替えられる（タスク７１６）。タスク７１６に示される切替は、指定された列への書込電流の印加の結果として生じる。したがって、ＭＲＡＭアレイは、列で指定されなかったＭＲＡＭセル内の自由磁気素子の最初の磁化方位を維持する。このようにして、指定されたＭＲＡＭセル内のデータのみが選択的に書き込まれる。指定されたＭＲＡＭセルの自由磁気素子の磁化方位は、指定されたＭＲＡＭセルの固定磁気素子の磁化方位と反平行になるように切り替えられる。

上述したように、ＭＲＡＭ書込プロセス７００の選択書込手法は、指定されなかったＭＲＡＭセルのすべての自由磁気素子の方位を維持する（タスク７１８）。データが指定されたＭＲＡＭセルに書き込まれた後、スピントランスファ書込線から書込電流を除去し（タスク７２０）、ディジット線から桁電流を除去することができる（タスク７２２）。桁電流を除去すると、磁気偏極子の磁化方位が固有の状態に戻る、すなわち、再び磁気偏極子の磁化容易軸と並ぶ（タスク７２４）。タスク７２４に示される磁化の回転は、桁電流の除去に応答する。アレイ内のＭＲＡＭセルの書込状態を保持するには、次の書込作業がセル内のデータを変更するまで、桁電流を除去するのが望ましい（タスク７２６）。これに関し、書込状態の保持は、書込電流および桁電流の除去の結果である。上述したように、図１４のＭＲＡＭ書込プロセス７００は、一定極性のディジット線電流の印加と、「０」または「１」ビットの書込に必要なスピントランスファ書込電流の極性の保持とを含む。前述したように、代替アプローチは、一定極性のスピントランスファ書込電流を印加し、代わりに「０」または「１」ビットの書込に必要なディジット線電流の極性を保持することである。

プロセス７００に類似のＭＲＡＭ書込プロセスは、図１２および図１３に関連して上述されるような複数のＭＲＡＭセル５００を含むＭＲＡＭアレイにデータを書き込むために利用することができる。

少なくとも１つの実施形態を上記の詳細な説明で提示したが、多数の変形が存在することを認識し得る。また、実施形態は単に例示であって、本発明の範囲、適用可能性、または構成をいかなる方法でも制限することを意図しないことを認識し得る。むしろ、上述の詳細な説明は、実施形態を実行するため簡便な方法を当業者に提供するものである。添付の特許請求の範囲およびその均等物に対し、本発明の範囲を逸脱することなく、構成要素の機能および配置に様々な変更を加えることが可能であることが理解し得る。

先行技術のＭＲＡＭ装置の概略透視図である。 第１の状態における先行技術のＭＲＡＭセルの概略透視図である。 第２の状態における先行技術のＭＲＡＭセルの概略透視図である。 ＭＲＡＭセルの切替手法を示す先行技術のＭＲＡＭセルの側面断面図である。 ＭＲＡＭセルの移送モードスピントランスファ切替手法を示す先行技術のＭＲＡＭセルの側面断面図である。 本発明の一実施形態により構成されるＭＲＡＭセルの側面断面図である。 偏極子の磁化と自由磁気素子の磁化間の相対磁化角度に対する書込切替電流のグラフである。 ＭＲＡＭアレイの概略図である。 本発明によるＭＲＡＭ書込手法の概略図である。 本発明による、桁電流のない場合のＭＲＡＭセルへの書込電流の印加の概略図である。 本発明による、書込電流のない場合のＭＲＡＭセルへの桁電流の印加の概略図である。 本発明の別の実施形態により構成されるＭＲＡＭセルの側面断面図である。 本発明によるＭＲＡＭ書込手法の概略図である。 本発明によるＭＲＡＭ書込プロセスのフローチャートである。

Claims (20)

1. 磁気ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）装置であって、
   第１の変動磁化を有する磁気偏極子と、
   第２の変動磁化を有する自由磁気素子と、
   前記磁気偏極子と前記自由磁気素子との間の伝導性スペーサ素子と、
   を備えるＭＲＡＭ装置。
2. 前記自由磁気素子が、前記磁気偏極子とのスピントランスファ相互作用の角度依存を用いて選択的にプログラムされる、請求項１記載のＭＲＡＭ装置。
3. 前記第１の変動磁化の方位を切り替える桁電流を供給するための伝導性ディジット線をさらに備える、請求項１記載のＭＲＡＭ装置。
4. 前記磁気偏極子が第１の磁化容易軸を含み、
   前記自由磁気素子が前記第１の磁化容易軸に直交する第２の磁化容易軸を含む、請求項１記載のＭＲＡＭ装置。
5. 前記第１の変動磁化の方位を切り替える桁電流を供給するための伝導性ディジット線をさらに備え、前記伝導性ディジット線への桁電流の印加によって、前記第１の変動磁化の方位が前記第１の磁化容易軸とずれる、請求項４記載のＭＲＡＭ装置。
6. 前記伝導性ディジット線への桁電流の印加によって、前記第１の変動磁化の方位が前記第１の磁化容易軸と直交するようになる、請求項５記載のＭＲＡＭ装置。
7. 固定磁気素子と、
   前記自由磁気素子と前記固定磁気素子との間のトンネル障壁素子と、
   をさらに備える、請求項１記載のＭＲＡＭ装置。
8. 前記磁気偏極子にスピントランスファ書込電流を供給するための伝導性書込線をさらに備える、請求項１記載のＭＲＡＭ装置。
9. 前記磁気偏極子が、
   前記第１の変動磁化および第１の磁化容易軸を有する第１の偏極素子と、
   第３の変動磁化および前記第１の磁化容易軸を有する第２の偏極素子であって、前記第３の変動磁化は、前記初期状態において前記第１の変動磁化と反平行である、第２の偏極素子と、
   を含む、請求項１記載のＭＲＡＭ装置。
10. 前記第３の変動磁化の方位を前記第１の磁化容易軸から切り替えるための桁電流を供給する伝導性ディジット線をさらに備える、請求項９記載のＭＲＡＭ装置。
11. 前記桁電流は、前記第１の変動磁化が前記第３の変動磁化と反平行になるように、前記第１の変動磁化の方位と前記第３の変動磁化の方位を切り替える、請求項１０記載のＭＲＡＭ装置。
12. 磁気ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）装置であって、
    第１の変動磁化、および該第１の変動磁化の固有の方位を規定する第１の磁化容易軸を有する磁気偏極子と、
    第２の変動磁化、および該第２の変動磁化の固有の方位を規定する第２の磁化容易軸であって、前記第１の磁化容易軸と直交する第２の磁化容易軸を有する自由磁気素子と、
    前記磁気偏極子と前記自由磁気素子との間の伝導性スペーサ素子と、
    を備える、ＭＲＡＭ装置。
13. 前記自由磁気素子が、前記磁気偏極子とのスピントランスファ相互作用の角度依存を用いて選択的にプログラムされる、請求項１２記載のＭＲＡＭ装置。
14. 前記第１の変動磁化の方位を前記第１の磁化容易軸から切り替えるための電流を供給する導体をさらに備える、請求項１２記載のＭＲＡＭ装置。
15. 前記導体への前記電流の印加によって、前記第１の変動磁化の方位が前記第１の磁化容易軸と直交するように切り替えられる、請求項１４記載のＭＲＡＭ装置。
16. 固定磁気素子と、
    前記自由磁気素子と前記固定磁気素子との間のトンネル障壁素子と、
    をさらに備える、請求項１４記載のＭＲＡＭ装置。
17. スピントランスファ書込電流を前記磁気偏極子に供給するための第２の導体をさらに備える、請求項１４記載のＭＲＡＭ装置。
18. 前記磁気偏極子が、
    前記第１の磁化および前記第１の磁化容易軸を有する第１の偏極素子と、
    第３の磁化および前記第１の磁化容易軸を有する第２の偏極素子であって、前記第３の磁化は、初期状態において前記第１の磁化と反平行である、第２の偏極素子と、
    を含む、請求項１４記載のＭＲＡＭ装置。
19. 前記第３の変動磁化の方位は、前記電流によって前記第１の磁化容易軸から切り替えられ、当該電流は、前記第１の変動磁化が前記第３の変動磁化と反平行になるように、前記第１の変動磁化の方位と前記第３の変動磁化の方位を切り替える、請求項１８記載のＭＲＡＭ装置。
20. 各々が第１の変動磁化を有する磁気偏極子と第２の変動磁化を有する自由磁気素子とを含む複数のＭＲＡＭセルを備える磁気ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）装置にデータを書き込む方法であって、
    書込指定されたＭＲＡＭセルを含む、複数のＭＲＡＭセルの行に共通桁電流を印加すること、
    前記行内における各ＭＲＡＭセルの前記第１の変動磁化の方位を前記共通桁電流に応じて切り替えること、
    前記書込指定されたＭＲＡＭセルを含む、複数のＭＲＡＭセルの列に共通書込電流を印加すること、
    前記書込指定されたＭＲＡＭセルの前記第２の変動磁化の方位を前記共通書込電流に応じて選択的に書込状態に切り替える一方、前記列内における他のＭＲＡＭセルの前記第２の変動磁化の方位を維持すること、
    を備える方法。

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