JP2010161362A - 磁性構造体、磁性構造体の形成方法、磁性構造体を含む情報記録装置、及びその製造及び動作方法 - Google Patents

磁性構造体、磁性構造体の形成方法、磁性構造体を含む情報記録装置、及びその製造及び動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】磁性構造体、磁性構造体の形成方法、磁性構造体を含む情報記録装置、及びその製造及び動作方法を提供する。
【解決手段】基板に平行な第１方向に延びた第１部分と、第１部分の両端から第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分と、を備え、相互逆方向に磁化した二つの磁区及びそれらの間に磁壁を有する情報記録用磁性構造体である。情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型である。磁壁は、第１部分内に位置する。情報記録用磁性構造体は、垂直磁気異方性を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁性構造体、磁性構造体の形成方法、磁性構造体を含む情報記録装置、及び情報記録装置の製造及び動作方法に関する。
電源が遮断されても、記録された情報が維持される不揮発性情報記録装置は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）と不揮発性ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とがある。
一般的に、ＨＤＤは、回転する部分を有する保存装置であって、摩耗される傾向があり、動作時に故障（フェイル）が発生する可能性が大きいため、信頼性が落ちる。一方、不揮発性ＲＡＭの代表的な例として、フラッシュメモリが挙げられるが、フラッシュメモリは、回転する機械装置を使用しないが、読み取り／書き込み動作速度が遅くて寿命が短く、ＨＤＤに比べて、保存容量が少ないという短所がある。また、フラッシュメモリの生産コストは、相対的に高い。
これにより、最近には、従来の不揮発性情報記録装置の問題点を克服するための方案として、磁性物質の磁壁移動原理を利用する新たな情報記録装置に関する研究及び開発が行われている。磁区は、強磁性体内で磁気モーメントが一定方向に整えられた磁気的な微小領域であり、磁壁は、異なる磁化方向を有する磁区の境界部である。磁区及び磁壁は、磁性体に印加される電流によって移動されうる。磁区及び磁壁の移動原理を利用すれば、回転する機械装置を使用せずに保存容量の大きい情報記録装置を具現できると予想される。
しかし、磁壁移動を利用した情報記録装置は、まだ開発初期段階にあり、その実用化のためには、いくつかの問題点が解決されねばならない。特に、情報記録方法の改善が要求される。
本発明が解決しようとする課題は、情報記録手段として使用可能な磁性構造体を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、前記磁性構造体の形成方法を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、前記磁性構造体を含む情報記録装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、前記情報記録装置の製造及び動作方法を提供することである。
前記課題を解決するために、本発明の一実施形態は、基板に平行な第１方向に延びた第１部分と、前記第１部分の両端から前記第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分と、を備え、相互逆方向に磁化した二つの磁区及びそれらの間に磁壁を有する情報記録用磁性構造体を提供する。
前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型でありうる。
前記磁壁は、前記第１部分内に位置できる。
前記情報記録用磁性構造体は、垂直磁気異方性を有しうる。
前記課題を解決するために、本発明の他の実施形態は、基板に平行な第１方向に延びた第１部分と、その両端から前記第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分とを備える情報記録用磁性構造体を設ける工程と、前記情報記録用磁性構造体に前記第１方向と平行な磁場を印加して前記情報記録用磁性構造体内に磁壁を生成する工程と、を含む情報記録用磁性構造体の形成方法を提供する。
前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型に形成できる。
前記情報記録用磁性構造体は、垂直磁気異方性を有する物質で形成できる。
前記課題を解決するために、本発明の他の実施形態は、前述した情報記録用磁性構造体と、前記情報記録用磁性構造体に連結された少なくとも一つの情報保存用磁気トラックと、を備える磁壁移動を利用した情報記録装置を提供する。
前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型でありうる。
前記情報保存用磁気トラックは、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分に直接または間接的に接触できる。
前記情報記録用磁性構造体は、前記情報保存用磁気トラックの一端に位置できる。この場合、前記情報保存用磁気トラックの一端は、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分の側面に接触できる。また、前記情報保存用磁気トラックは、前記第１及び第２方向と垂直な方向に延びうる。
前記磁壁は、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分内に位置できる。
前記情報記録用磁性構造体と前記情報保存用磁気トラックとは、垂直磁気異方性を有しうる。
前記情報保存用磁気トラックに記録された情報を再生するための再生ユニットがさらに備えられうる。
前記課題を解決するために、本発明の他の実施形態は、情報記録用磁性構造体を形成する工程と、前記情報記録用磁性構造体に連結された少なくとも一つの情報保存用磁気トラックを形成する工程と、を含み、前記情報記録用磁性構造体を形成する工程は、基板に平行な第１方向に延びた第１部分とその両端から前記第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分とを含む情報記録用磁性構造体を設ける工程と、前記情報記録用磁性構造体に前記第１方向と平行な磁場を印加して前記情報記録用磁性構造体内に磁壁を生成する工程と、を含む磁壁移動を利用した情報記録装置の製造方法を提供する。
前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型に形成できる。
前記情報保存用磁気トラックは、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分に直接または間接的に接触できる。
前記情報記録用磁性構造体及び前記情報保存用磁気トラックは、垂直磁気異方性を有する物質で形成できる。
前記課題を達成するために、本実施形態の製造方法は、前記情報保存用磁気トラックに記録された情報を再生するための再生ユニットを形成する工程をさらに含みうる。
前記課題を解決するために、本発明の他の実施形態は、基板に平行な第１方向に延びた第１部分及びその両端から前記第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分を含み、相互逆方向に磁化した二つの磁区及びそれらの間の磁壁を有する情報記録用磁性構造体、及び前記第１部分に接触した情報保存用磁気トラックを含む情報記録装置の動作方法において、前記磁壁が前記情報保存用磁気トラックと接触した前記第１部分領域を通過するように前記磁壁を前記第１方向に移動させる工程と、前記情報保存用磁気トラックと接触した前記第１部分領域の磁区を前記情報保存用磁気トラックに少なくとも１ビットほど拡張させる工程と、を含む情報記録装置の動作方法を提供する。
前記課題を解決するために、本実施形態の動作方法は、前記磁壁を前記第１方向の逆方向に移動させて前記情報保存用磁気トラックと接触した前記第１部分領域を通過させる工程と、前記情報保存用磁気トラックと接触した前記第１部分領域の磁区を前記情報保存用磁気トラックに少なくとも１ビットほど拡張させる工程と、をさらに含みうる。
本発明の実施形態による磁性構造体を示す斜視図である。 本発明の実施形態による磁性構造体を示す斜視図である。 本発明の実施形態による磁性構造体の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態による磁性構造体の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態による磁性構造体の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態による磁性構造体の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態による情報記録装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態による情報記録装置の動作方法を示す斜視図である。 本発明の実施形態による情報記録装置の動作方法を示す斜視図である。 本発明の実施形態による情報記録装置の動作方法を示す斜視図である。 本発明の実施形態による情報記録装置の動作方法を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態による磁性構造体、磁性構造体を含む情報記録装置、及び情報記録装置の製造及び動作方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。この過程で、図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために多少誇張して示した。詳細な説明の全体にかけて、同じ参照番号は、同じ構成要素を表す。
図１は、本発明の実施形態による磁性構造体１００を示す。
図１を参照すれば、本実施形態による磁性構造体１００は、基板（図示せず）に平行な所定方向、例えば、Ｘ軸方向に延びた第１部分１０を備えうる。磁性構造体１００は、第１部分１０の両端から前記基板に垂直な方向、例えば、Ｚ軸の逆方向に延びた第２部分２０を備えうる。第２部分２０は、第１部分１０の長手方向（すなわち、Ｘ軸方向）による両側面から延びたと見られるが、第１部分１０の両端下面から延びたとも見られる。本詳細な説明では、第２部分２０が第１部分１０の長手方向に沿う両側面から延びたと見なす。すなわち、磁性構造体１００で厚さが相対的に薄い部分を第１部分１０と見なし、その両側の厚さが厚い部分を第２部分２０と見なす。このように、本実施形態の磁性構造体１００は、逆Ｕ字型でありうる。第１及び第２部分１０，２０は、同じ強磁性物質で形成できる。例えば、第１及び第２部分１０，２０は、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉのうち少なくとも一つを含み、それ以外の他の物質をさらに含みうる。磁性構造体１００は、単一体であり、垂直磁気異方性を有しうる。すなわち、第１及び第２部分１０，２０は、Ｚ軸と平行な磁化容易軸を有しうる。
磁性構造体１００は、相互逆方向に磁化した二つの磁区（以下、第１及び第２磁区）Ｄ１，Ｄ２を含みうる。図１で、第１及び第２磁区Ｄ１，Ｄ２の前面に示した矢印は、その磁化方向を表す。第１及び第２磁区Ｄ１，Ｄ２の上面に示した表示も、矢印に対応する磁化方向を表す。このような表示は、他の図面でも同じ意味として使われる。第１磁区Ｄ１は、Ｚ軸方向に、第２磁区Ｄ２は、Ｚ軸の逆方向に磁化したと示されているが、磁化方向は、相互変わりうる。第１及び第２磁区Ｄ１，Ｄ２の間には、磁壁ＤＷ１が存在する。磁壁ＤＷ１は、第１部分１０の所定領域に位置できる。例えば、磁壁ＤＷ１は、第１部分１０の中央部に位置できる。磁性構造体１００に所定方向の電流を印加して磁壁ＤＷ１を第１部分１０内で移動させうる。電流及び電子の方向は、逆であるので、磁壁ＤＷ１は、前記電流の逆方向に移動できる。磁壁ＤＷ１が移動するというのは、第１及び第２磁区Ｄ１，Ｄ２のサイズが変わるということを意味する。すなわち、磁壁ＤＷ１の移動によって、第１及び第２磁区Ｄ１，Ｄ２のうち一つは拡張され、他の一つは縮小されうる。
磁性構造体１００の形態は、多様に変化できる。その一例が図２に示されている。
図２を参照すれば、第２部分２０’は、第１部分１０’の両端からＺ軸方向に延びうる。すなわち、本実施形態の磁性構造体１００’は、Ｕ字型でありうる。図２の参照符号Ｄ１’，Ｄ２’及びＤＷ１’は、それぞれ第１磁区、第２磁区及び磁壁を表す。第１及び第２磁区Ｄ１’，Ｄ２’の磁化方向は、一例に過ぎず、磁壁ＤＷ１’の位置は、変わりうる。
図１及び図２で、磁性構造体１００，１００’は、左右対称構造に示したが、これらは、非対称的構造を有することもある。また、磁性構造体１００，１００’の折曲部は、角状に示したが、角状ではない丸い形状を有することもある。それ以外にも、図１及び図２の構造は、多様に変形されうる。
図１及び図２の磁性構造体１００，１００’は、磁壁移動を利用した情報記録装置の構成要素として適用されうる。例えば、磁性構造体１００，１００’は、情報記録のための要素、すなわち、記録ユニットとして使われる。これについては、以後にさらに詳細に説明する。
図３Ａないし図３Ｄは、本発明の実施形態による磁性構造体の製造方法を示す断面図である。
図３Ａを参照すれば、第１部分１０ａ及びその両端から延びた第２部分２０ａを備える磁性構造体１００ａを設ける。第１部分１０ａは、基板（図示せず）に平行な方向、例えば、Ｘ軸方向に延び、第２部分２０ａは、前記基板に垂直な方向、例えば、Ｚ軸の逆方向に延びうる。基板に相互離隔された二つの溝を作り、前記基板上に前記溝を充填する磁性層を蒸着した後、前記磁性層をパターニングして磁性構造体１００ａを形成しうる。この場合、前記溝を充填する磁性層パターンが第２部分２０ａとなり、それらの間の磁性層パターンが第１部分１０ａとなりうる。他の方法としては、基板に逆Ｕ字型溝を作り、前記逆Ｕ字型溝に磁性物質を充填して磁性構造体１００ａを形成することもある。それ以外にも、磁性構造体１００ａの形成方法は、非常に多様に変化できる。第１及び第２部分１０ａ，２０ａは、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉのうち少なくとも一つを含む強磁性物質で形成されうる。前記強磁性物質は、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉ以外に他の物質をさらに含むこともある。第１及び第２部分１０ａ，２０ａは，垂直磁気異方性を有しうる。
図３Ｂを参照すれば、磁性構造体１００ａに第１部分１０ａと平行な方向、例えば、Ｘ軸方向の磁場Ｆ１を印加しうる。この時、磁場Ｆ１は、第１及び第２部分１０ａ，２０ａを水平方向に磁化させるほどの強度を有しうる。その結果、第１及び第２部分１０ａ，２０ａは、Ｘ軸方向に磁化できる。
磁場Ｆ１を除去すれば、経時的に、第１及び第２部分１０ａ，２０ａの磁化方向が変化しうる。その過程が図３Ｃに、その結果が図３Ｄに示されている。
図３Ｃを参照すれば、第１及び第２部分１０ａ，２０ａは、垂直磁気異方性を有するために、すなわち、Ｚ軸と平行な磁化容易軸を有するため、これら１０ａ，２０ａの磁化方向は、Ｚ軸と平行に変化されようとする性質を有する。第１及び第２部分１０ａ，２０ａのうち、厚さの厚い側、すなわち、第２部分２０ａで磁化方向の変化が速く進められうる。しかし、二つの第２部分２０ａのうち、左側の第２部分２０ａと、それと隣接した第１部分１０ａとの磁化方向は、逆時計回り方向に回転する一方、二つの第２部分２０ａのうち、右側の第２部分２０ａと、それと隣接した第１部分１０ａとの磁化方向は、時計回り方向に回転しうる。これは、そのようになることが静磁気エネルギーを下げ、エネルギー的に安定的であるためである。言い換えれば、磁性構造体１００ａの中央部がＸ軸方向に磁化しているため、その左側部の磁化方向は、逆時計回り方向に、右側部の磁化方向は、時計回り方向に回転されることがエネルギー的に安定的である。
したがって、図３Ｄに示されたように、二つの第２部分２０ａのうち、左側の第２部分２０ａと、それと隣接した第１部分１０ａとは、Ｚ軸方向に磁化し、二つの第２部分２０ａのうち、右側の第２部分２０ａと、それと隣接した第１部分１０ａとは、Ｚ軸の逆方向に磁化しうる。その結果、第１部分１０ａ内に磁壁ＤＷ１が生成されうる。磁壁ＤＷ１は、例えば、第１部分１０ａの中央部に位置しうる。
図３Ｄの磁性構造体１００ａは、図１の磁性構造体１００に対応しうる。図３Ａないし図３Ｄと類似した方法であって、図２の磁性構造体１００’も形成できる。図２の磁性構造体１００’を形成する時は、例えば、一定厚さの磁性層パターンを形成し、その中央部の一部の厚さをエッチングしてＵ字型磁性層パターンを得た後、それに磁場を印加することによって磁壁を生成できる。
このように、本発明の実施形態によれば、別途の磁壁の生成のための装置なしに、非常に簡単な方法、すなわち、インプレ−イン磁場を印加する方法で、磁性構造体内に磁壁を容易に生成しうる。
図４は、本発明の実施形態による磁性構造体１００を備える情報記録装置を示す。
図４を参照すれば、磁性構造体１００に連結された少なくとも一つの磁気トラック２００が備えられうる。磁気トラック２００は、磁性構造体１００の第１部分１０（図１を参照）に直接または間接的に接触されうる。例えば、磁性構造体１００の第１部分１０（図１を参照）の側面に磁気トラック２００が備えられうる。この場合、磁気トラック２００は、磁性構造体１００に垂直方向に延びうる。磁性構造体１００は、図１の磁性構造体１００と同じ構造を有しうるが、図２の磁性構造体１００’に代替されうる。磁性構造体１００は、情報記録ユニットとして使われうる。磁気トラック２００は、連続配列された複数の磁区領域Ｄ及びそれらの間の磁壁領域ＤＷを備える情報保存トラックでありうる。本実施形態では、磁性構造体１００の側面に一つの磁気トラック２００が備えられた場合について示したが、磁性構造体１００を長く形成した後、その側面に複数の磁気トラック２００を備えることもある。磁性構造体１００の少なくとも一部と磁気トラック２００とは、同一物質及び同一工程で同時に形成できる。磁性構造体１００の一端Ｅ１及び他端Ｅ２にそれぞれ連結された第１及び第２導線Ｃ１，Ｃ２が備えられ、磁気トラック２００の両端Ｅ３，Ｅ４のうち、磁性構造体１００と隣接していない一端Ｅ３に連結された第３導線Ｃ３が備えられうる。
磁気トラック２００に記録された情報を再生するための再生ユニット３００がさらに備えられる。再生ユニット３００は、例えば、磁気トラック２００一端Ｅ３の直近の磁区領域Ｄに備えられるが、その位置は、変わりうる。また、再生ユニット３００は、磁区領域Ｄの下面または上面に備えられるか、または下面と上面とに分けられて備えられる。再生ユニット３００は、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を利用する素子（以下、ＴＭＲ素子）であるか、またはＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を利用する素子（以下、ＧＭＲ素子）であるが、それ以外の他の素子でもありうる。
図示していないが、再生ユニット３００に連結された電流検出器がさらに備えられ、前記電流検出器と磁性構造体１００とに連結された情報記録素子がさらに備えられうる。第１及び第２導線Ｃ１，Ｃ２が前記情報記録素子に連結され、第３導線Ｃ３も前記情報記録素子に連結されうる。
図４の情報記録装置の構成は、一例に過ぎず、多様に変形されうる。具体的な例として、図４では、磁気トラック２００が磁性構造体１００の側面に接触したと図示したが、本発明の他の実施形態によれば、情報保存用磁気トラックは、磁性構造体１００の上側に備えられることもある。この場合、前記情報保存用磁気トラックと磁性構造体１００とは、所定の連結層を介して間接的に接触しうる。前記連結層は、磁性構造体１００の上面中央に備えられ、磁性構造体１００より磁気異方性エネルギーの低い磁性物質または磁性構造体１００と同じ物質で形成できる。それ以外にも、多様な変形構造が可能である。
以下では、図５Ａないし図５Ｄを参照して、図４に示された情報記録装置の記録方法をさらに詳細に説明する。
図５Ａを参照すれば、磁性構造体１００の一端Ｅ１から他端Ｅ２に電子を流し、すなわち、磁性構造体１００の他端Ｅ２から一端Ｅ１に電流を流し、磁壁ＤＷ１を磁性構造体１００の一端Ｅ１から他端Ｅ２方向に移動させうる。この時、磁壁ＤＷ１は、磁気トラック２００を通過するように移動しうる。言い換えれば、第１磁区Ｄ１を拡張させて磁気トラック２００と接するように作りうる。
磁壁ＤＷ１は、磁性構造体１００の薄い部分（すなわち、図１の第１部分１０）から厚い部分（すなわち、図１の第２部分２０）に移動し難い。これは、磁壁ＤＷ１が磁性構造体１００の薄い部分から厚い部分に移動しようとすれば、磁壁ＤＷ１のサイズが急に大きくならねばならないが、サイズが大きくなる方向に磁壁ＤＷ１が移動することは容易ではないためである。したがって、磁壁ＤＷ１は、磁性構造体１００の厚さが薄い部分（すなわち、図１の第１部分１０）内でのみ移動されうる。これは、磁壁ＤＷ１が磁性構造体１００の外へ消える可能性がほとんどないということを意味する。したがって、本発明の実施形態による磁性構造体１００を利用すれば、安定的に情報の記録動作を行える。
図５Ｂを参照すれば、磁気トラック２００の一端Ｅ３から磁性構造体１００の一端Ｅ１にパルス電流を流し、磁気トラック２００と接した磁性構造体１００の磁区、すなわち、第１磁区Ｄ１を磁気トラック２００の他端Ｅ４に移動（拡張）させうる。これは、磁気トラック２００の他端Ｅ４に第１磁区Ｄ１に対応する情報、例えば、‘１’を記録したものといえる。この時、磁気トラック２００の他端Ｅ４に記録された情報を第１情報とする。
図５Ｃを参照すれば、磁性構造体１００の他端Ｅ２から一端Ｅ１に電子を流し、すなわち、磁性構造体１００の一端Ｅ１から他端Ｅ２に電流を流し、磁壁ＤＷ１を磁性構造体１００の他端Ｅ２から一端Ｅ１方向に移動させうる。この時、磁壁ＤＷ１は、磁気トラック２００を通過するように移動されうる。言い換えれば、第２磁区Ｄ２を拡張させて磁気トラック２００と接するように作りうる。
図５Ｄを参照すれば、磁気トラック２００の一端Ｅ３から磁性構造体１００の他端Ｅ２にパルス電流を流し、磁気トラック２００と接した第１部分１０の磁区、すなわち、第２磁区Ｄ２を磁気トラック２００の他端Ｅ４に移動（拡張）させうる。これは、磁気トラック２００の他端Ｅ４に第２磁区Ｄ２に対応する情報、例えば、‘０’を記録したものといえる。この時、図５Ｂの工程で記録された前記第１情報は、磁気トラック２００の一端Ｅ３方向に１ビットほど移動されうる。
このように、本実施形態による情報記録装置では、情報記録用磁性構造体１００及びそれと連結された情報保存用磁気トラック２００内で磁区及び磁壁を適切に移動させる方法で情報を容易に記録できる。
一方、本実施形態による情報記録装置を利用した情報の再生方法を簡略に説明すれば、次の通りである。図４の再生ユニット３００に所定の再生電流を印加して再生ユニット３００が備えられた磁区領域Ｄに記録された情報を判別できる。前記再生電流の抵抗は、再生ユニット３００が備えられた磁区領域Ｄに記録された情報の種類によって変わりうる。したがって、前記再生電流の抵抗を検出して再生ユニット３００が備えられた磁区領域Ｄの情報が何かが分かる。磁気トラック２００の他端Ｅ４から一端Ｅ３に磁壁を１ビットずつ移動させつつ、再生ユニット３００に位置する磁区の情報を再生できる。付加的に、前記した情報再生過程で再生ユニット３００で再生した情報は、再び磁気トラック２００の他端Ｅ４に記録、すなわち、転写できる。再生、磁壁の移動及び前記再生された情報の転写を反復すれば、磁気トラック２００の情報をいずれも再生した時、磁気トラック２００に記録された情報は、再生動作前と同じでありうる。前記情報の転写は、再生ユニット３００と磁性構造体１００とに連結された情報記録素子（図示せず）によって行われうる。この時、前記情報記録素子は、磁気トラック２００の一端Ｅ３にも連結されうる。しかし、前述した再生方法は、一例に過ぎず、情報記録装置の構造の変更によって、再生方法は、多様に変更されうる。
本発明の実施形態による情報記録装置の製造方法は、情報記録用磁性構造体の形成方法を含みうる。前記磁性構造体は、例えば、図３Ａないし図３Ｄの方法で図１の構造を有するように形成するか、または図３Ａないし図３Ｄの方法を変形して、図２の構造を有するように形成できる。また、前記情報記録装置の製造方法は、前記磁性構造体に連結された少なくとも一つの情報記録用磁気トラックを形成する工程、及び前記磁気トラックに備えられる再生ユニットを形成する工程を含みうる。
前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものではなく、具体的な実施形態の例示として解釈されねばならない。例えば、当業者ならば、図１及び図２の磁性構造体１００，１００’は、記録ユニットでない、他の要素として使われうるということが分かる。また図１、図２及び図４の構造は、多様に変形され、図３Ａないし図３Ｄ、及び図５Ａないし図５Ｄの方法も、多様に変化されうるということが分かる。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決定されねばならない。
本発明は、情報保存装置関連の技術分野に好適に適用可能である。
１００ 磁性構造体
２００ 磁気トラック
３００ 再生ユニット
Ｄ 磁区領域
ＤＷ 磁壁領域
Ｃ１ 第１導線
Ｃ２ 第２導線
Ｃ３ 第３導線
Ｅ１ 磁性構造体の一端
Ｅ２ 磁性構造体の他端
Ｅ３、Ｅ４ 磁気トラックの一端
Ｅ４ 磁気トラックの他端

Claims (25)

  1. 基板に平行な第１方向に延びた第１部分と、
    前記第１部分の両端から前記第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分と、を備え、
    相互逆方向に磁化した二つの磁区及びそれらの間に磁壁を有する情報記録用磁性構造体。
  2. 前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型であることを特徴とする請求項１に記載の情報記録用磁性構造体。
  3. 前記磁壁は、前記第１部分内に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の磁性構造体。
  4. 前記情報記録用磁性構造体は、垂直磁気異方性を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の情報記録用磁性構造体。
  5. 基板に平行な第１方向に延びた第１部分とその両端から前記第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分とを備える情報記録用磁性構造体を設ける工程と、
    前記情報記録用磁性構造体に前記第１方向と平行な磁場を印加して前記情報記録用磁性構造体内に磁壁を生成する工程と、を含む情報記録用磁性構造体の形成方法。
  6. 前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型であることを特徴とする請求項５に記載の情報記録用磁性構造体の形成方法。
  7. 前記情報記録用磁性構造体は、垂直磁気異方性を有することを特徴とする請求項５または６に記載の情報記録用磁性構造体の形成方法。
  8. 請求項１に記載の情報記録用磁性構造体と、
    前記情報記録用磁性構造体に連結された少なくとも一つの情報保存用磁気トラックと、を備える磁壁移動を利用した情報記録装置。
  9. 前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型であることを特徴とする請求項８に記載の情報記録装置。
  10. 前記情報保存用磁気トラックは、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分に直接または間接的に接触したことを特徴とする請求項８または９に記載の情報記録装置。
  11. 前記情報記録用磁性構造体は、前記情報保存用磁気トラックの一端に位置することを特徴とする請求項８から１０の何れか一項に記載の情報記録装置。
  12. 前記情報保存用磁気トラックの一端は、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分の側面に接触したことを特徴とする請求項８から１１の何れか一項に記載の情報記録装置。
  13. 前記情報保存用磁気トラックは、前記第１及び第２方向に垂直方向に延びたことを特徴とする請求項８から１２の何れか一項に記載の情報記録装置。
  14. 前記磁壁は、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分内に位置することを特徴とする請求項８から１３の何れか一項に記載の情報記録装置。
  15. 前記情報記録用磁性構造体と前記情報保存用磁気トラックとは、垂直磁気異方性を有することを特徴とする請求項８から１３の何れか一項に記載の情報記録装置。
  16. 前記情報保存用磁気トラックに記録された情報を再生するための再生ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項８から１３の何れか一項に記載の情報記録装置。
  17. 請求項５に記載された方法で情報記録用磁性構造体を形成する工程と、
    前記情報記録用磁性構造体に連結された少なくとも一つの情報保存用磁気トラックを形成する工程と、を含む磁壁移動を利用した情報記録装置の製造方法。
  18. 前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型に形成することを特徴とする請求項１７に記載の情報記録装置の製造方法。
  19. 前記情報保存用磁気トラックは、前記情報記録用磁性構造体の前記第１部分に直接または間接的に接触したことを特徴とする請求項１７または１８に記載の情報記録装置の製造方法。
  20. 前記情報記録用磁性構造体及び前記磁気トラックは、垂直磁気異方性を有する物質で形成することを特徴とする請求項１７から１９の何れか一項に記載の情報記録装置の製造方法。
  21. 前記磁気トラックに記録された情報を再生するための再生ユニットを形成する工程をより含むことを特徴とする請求項１７から２０の何れか一項に記載の情報記録装置の製造方法。
  22. 基板に平行な第１方向に延びた第１部分及びその両端から前記第１方向に垂直な第２方向に延びた第２部分を備え、相互逆方向に磁化した二つの磁区及びそれらの間の磁壁を有する情報記録用磁性構造体、及び前記第１部分に接触した磁気トラックを備える情報記録装置の動作方法において、
    前記磁壁が前記磁気トラックと接触した前記第１部分領域を通過するように、前記磁壁を前記第１方向に移動させる工程と、
    前記磁気トラックと接触した前記第１部分領域の磁区を、前記磁気トラックに少なくとも１ビットほど拡張させる工程と、を含む情報記録装置の動作方法。
  23. 前記磁壁を前記第１方向の逆方向に移動させて、前記磁気トラックと接触した前記第１部分領域を通過するように作る工程と、
    前記磁気トラックと接触した前記第１部分領域の磁区を前記磁気トラックに少なくとも１ビットほど拡張させる工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の情報記録装置の動作方法。
  24. 前記情報記録用磁性構造体は、Ｕ字型または逆Ｕ字型であることを特徴とする請求項２２または２３に記載の情報記録装置の動作方法。
  25. 前記情報記録用磁性構造体及び前記磁気トラックは、垂直磁気異方性を有することを特徴とする請求項２２から２４の何れか一項に記載の情報記録装置の動作方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104464758A (zh) * 2013-09-24 2015-03-25 华为技术有限公司 一种信息存储装置及方法
JP2015060971A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社東芝 磁壁移動型メモリおよびその書き込み方法
US9171888B2 (en) 2013-09-18 2015-10-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device and driving method for the same
US10084126B1 (en) 2017-03-16 2018-09-25 Toshiba Memory Corporation Magnetic memory device

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100068791A (ko) * 2008-12-15 2010-06-24 삼성전자주식회사 자성트랙, 자성트랙을 포함하는 정보저장장치 및 상기 정보저장장치의 동작방법
CN104575581B (zh) * 2013-10-21 2017-10-10 华为技术有限公司 一种存储单元、存储器及存储单元控制方法
CN105097007B (zh) * 2014-04-25 2017-11-17 华为技术有限公司 磁性存储装置及方法
CN105096963B (zh) * 2014-04-25 2018-06-26 华为技术有限公司 写装置及磁性存储器
JP2019057545A (ja) * 2017-09-19 2019-04-11 東芝メモリ株式会社 磁気記憶装置
JP7419729B2 (ja) * 2019-10-01 2024-01-23 Tdk株式会社 磁壁移動素子及び磁気記録アレイ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040252539A1 (en) * 2003-06-10 2004-12-16 International Business Machines Corporation Shiftable magnetic shift register and method of using the same
WO2005069368A1 (ja) * 2004-01-15 2005-07-28 Japan Science And Technology Agency 電流注入磁壁移動素子
JP2008147663A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Samsung Electronics Co Ltd 磁壁移動を利用した情報保存装置及びその製造方法
JP2008166787A (ja) * 2006-12-29 2008-07-17 Samsung Electronics Co Ltd 磁壁移動を利用した情報保存装置及びその製造方法
WO2009001706A1 (ja) * 2007-06-25 2008-12-31 Nec Corporation 磁気抵抗効果素子、および磁気ランダムアクセスメモリ
JP2009252909A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Nec Corp 磁気抵抗効果素子、及び磁気ランダムアクセスメモリ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222702B1 (en) * 1997-08-15 2001-04-24 Seagate Technology, Inc. Magnetic read element shield having dimensions that minimize domain wall movement
US6864005B2 (en) * 2000-03-08 2005-03-08 Ballard Power Systems Inc. Membrane exchange humidifier for a fuel cell
JP4469570B2 (ja) * 2003-07-24 2010-05-26 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置
JP2007073103A (ja) 2005-09-05 2007-03-22 Sharp Corp メモリ素子およびメモリ素子のマップアドレス管理方法
JP2007273495A (ja) 2006-03-30 2007-10-18 Fujitsu Ltd 磁気メモリ装置及びその駆動方法
KR100813270B1 (ko) 2006-09-29 2008-03-13 삼성전자주식회사 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법
JP4969981B2 (ja) 2006-10-03 2012-07-04 株式会社東芝 磁気記憶装置
KR100829576B1 (ko) * 2006-11-06 2008-05-14 삼성전자주식회사 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법
US8406029B2 (en) * 2009-02-17 2013-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Identification of data positions in magnetic packet memory storage devices, memory systems including such devices, and methods of controlling such devices
US8050074B2 (en) * 2009-02-17 2011-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic packet memory storage devices, memory systems including such devices, and methods of controlling such devices

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040252539A1 (en) * 2003-06-10 2004-12-16 International Business Machines Corporation Shiftable magnetic shift register and method of using the same
WO2005069368A1 (ja) * 2004-01-15 2005-07-28 Japan Science And Technology Agency 電流注入磁壁移動素子
JP2008147663A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Samsung Electronics Co Ltd 磁壁移動を利用した情報保存装置及びその製造方法
JP2008166787A (ja) * 2006-12-29 2008-07-17 Samsung Electronics Co Ltd 磁壁移動を利用した情報保存装置及びその製造方法
WO2009001706A1 (ja) * 2007-06-25 2008-12-31 Nec Corporation 磁気抵抗効果素子、および磁気ランダムアクセスメモリ
JP2009252909A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Nec Corp 磁気抵抗効果素子、及び磁気ランダムアクセスメモリ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9171888B2 (en) 2013-09-18 2015-10-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device and driving method for the same
JP2015060971A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社東芝 磁壁移動型メモリおよびその書き込み方法
US9236106B2 (en) 2013-09-19 2016-01-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic domain wall motion memory and write method for the same
CN104464758A (zh) * 2013-09-24 2015-03-25 华为技术有限公司 一种信息存储装置及方法
US10084126B1 (en) 2017-03-16 2018-09-25 Toshiba Memory Corporation Magnetic memory device

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