JP2013026441A - 磁壁移動型の磁気記録素子及び磁気記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の磁壁移動型の磁気記録素子は、金属層/磁性層/非伝導層の3層膜から構成される実効磁場発生構造を持ち、前記磁性層に電流を流したときに発生する実効磁場とスピントルクを用いて前記磁性層中の磁壁の位置を制御することを特徴とする。
【選択図】図3
Description
<1> 磁壁移動型の磁気記録素子であって、金属層、磁性層、非伝導層の3層膜から構成され、前記磁性層中に電流を流したときに発生する実効磁界及びスピントルクで、前記磁性層中の磁壁の位置を電流で制御することを特徴とする磁壁移動型の磁気記録素子。
<2> 磁性層の厚みが0.3nm〜1.5nmである前記<1>に記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
<3> 磁性層がCoxFeyBzで示される合金、金属層がTa、非伝導層がMgOで形成される前記<1>から<2>のいずれかに記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
<4> CoxFeyBzにおけるx、y、zが、z/(x+y+z)<0.3で、かつ、0.5≦y/xの関係を満足する数値である前記<3>に記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
<5> 磁壁の移動距離が30nm〜3μmである前記<1>から<4>のいずれかに記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
<6> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の磁壁移動型の磁気記録素子を用いた磁気記録方法であって、磁性層に電流を流すことにより生じる実効磁場及びスピントルクにより、前記磁性層中の磁壁の位置を制御して情報の書き込みを行うことを特徴とする磁気記録方法。
本発明の磁気記録素子は、少なくとも実効磁場発生構造を有し、必要に応じてその他の層を有する。
前記実効磁場発生構造は、金属層/磁性層/非伝導層の3層膜から構成される。前記磁性層の膜厚が十分に薄く、前記金属層と前記非伝導層の伝導率は1桁以上違う物質が好ましい。前記実効磁場発生構造において、前記磁性層に電流を流したときに、前記磁性層中には実効磁場が発生する。なお、前記実効磁場としては、前述の電流誘起実効磁場と呼ばれる実効磁場が該当する。
前記金属層の膜厚は均一な膜を形成するために1nm以上でかつ、前記磁性層への平坦性に悪影響を及ぼさない10nm以下が好ましい。
前記非伝導層の膜厚は均一な膜を形成するために1nm以上でかつ、任意的に前記非伝導層上に配される保護層への平坦性に悪影響を及ぼさない100nm以下が好ましい。
前記熱処理の温度としては、100℃〜500℃が好ましく、保持時間としては、30分〜2時間が好ましい。中でも、300℃で1時間保持することが特に好ましい。
この細線状の磁気記録素子の形成方法としては、特に制限はなく、一般的に利用されている薄膜微細加工方法を適用することができ、例えば、電子リソグラフィー、フォトリソグラフィー等のパターン作製方法とイオンミリング法、反応性エッチング法等のエッチング法を組み合わせた方法が挙げられる。
前記細線の細線幅としては、特に制限はないが、幅方向の磁化構造が均一となるように、20nm〜600nmが好ましい。
本発明の磁気記録方法は、本発明の前記実効磁場発生構造を用いた磁気記録方法であって、前記磁性層に電流を流すことにより生じる前記実効磁場及び前記スピントルクにより、前記磁性層中の前記磁壁の位置を制御して情報の書き込みを行う。
図3に示す層構成で実施例1に係る磁気記録素子を製造した。具体的には、スパッタ法を用いてシリコン基板の上に金属層1nm Ta/磁性層1nm Co40Fe40B20/非伝導層2nm MgO/保護層5nm Taの多層膜を積層して、前記磁気記録素子を製造した。
同じ電流(μ=−28m/s)を細線に流した場合、電流誘起実効磁場がない場合、磁壁は電流を印加している間、移動し続ける。一方、実効磁場が存在する場合、磁壁の移動は−230nmで止まっている。この点は、磁壁の位置制御が情報の書き込み手段となる磁壁移動メモリなどに応用するに当たって非常に有効である。磁壁の移動距離はスピントルクのみの場合と比較して小さくなることが予測されるが、メモリ素子への応用を考慮した場合、十分に大きな距離を移動しており、さらに移動距離のばらつきを抑制できるため、非常に有効である。
Claims (6)
- 磁壁移動型の磁気記録素子であって、
金属層、磁性層、非伝導層の3層膜から構成され、
前記磁性層中に電流を流したときに発生する実効磁界及びスピントルクで、
前記磁性層中の磁壁の位置を電流で制御することを特徴とする
磁壁移動型の磁気記録素子。 - 磁性層の厚みが0.3nm〜1.5nmである請求項1に記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
- 磁性層がCoxFeyBzで示される合金、金属層がTa、非伝導層がMgOで形成される請求項1から2のいずれかに記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
- CoxFeyBzにおけるx、y、zが、z/(x+y+z)<0.3で、かつ、0.5≦y/xの関係を満足する数値である請求項3に記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
- 磁壁の移動距離が30nm〜3μmである請求項1から4のいずれかに記載の磁壁移動型の磁気記録素子。
- 請求項1から5のいずれかに記載の磁壁移動型の磁気記録素子を用いた磁気記録方法であって、
磁性層に電流を流すことにより生じる実効磁場及びスピントルクにより、前記磁性層中の磁壁の位置を制御して情報の書き込みを行うことを特徴とする磁気記録方法。
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