JP2020053660A - 磁気記録アレイ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態にかかる磁気記録アレイ200の回路図である。磁気記録アレイ200は、磁壁移動素子100と、第1配線Cm1〜Cmnと、第2配線Wp1〜Wpnと、第3配線Rp1〜Rpnと、第1スイッチング素子110と、第2スイッチング素子120と、第3スイッチング素子130とを備える。
第1配線Cm1〜Cmnは、共通配線である。共通配線は、データの書き込み時及び読み出し時の両方で用いられる配線である。第1配線Cm1〜Cmnは、基準電位と電気的に接続されている。例えば、第1配線Cm1〜Cmnが接地されている場合、基準電位はグラウンドとなる。また第1配線Cm1〜Cmnは、複数の磁壁移動素子100のうち少なくとも一つの磁壁移動素子100に接続されている。第1配線Cm1〜Cmnは、複数の磁壁移動素子100のそれぞれに設けられてもよいし、複数の磁壁移動素子100に亘って設けられてもよい。
第1スイッチング素子110は、磁壁移動素子100のそれぞれと第1配線Cm1〜Cmnとの間に接続されている。第2スイッチング素子120は、磁壁移動素子100のそれぞれと第2配線Wp1〜Wpnとの間に接続されている。第3スイッチング素子130は、磁壁移動素子100のそれぞれと第3配線Rp1〜Rpnとの間に接続されている。
図2は、第1実施形態に係る磁気記録アレイの磁壁移動素子の断面図である。磁壁移動素子100は、第1強磁性層10と磁気記録層20と非磁性層30とを備える。以下、磁気記録層20の延びた方向をx方向、磁気記録層20の存在する面内でx方向と交差(例えば、略直交)する方向をy方向、x方向及びy方向と交差(例えば、略直交)する方向をz方向とする。z方向は、例えば、磁気記録層20に対する非磁性層30及び第1強磁性層10の積層方向である。
磁気記録層20は、x方向に延びている。磁気記録層20は、内部に磁壁21を有する。磁壁21は、互いに反対方向の磁化を有する第1の磁区22と第2の磁区23との境界である。図2に示す磁壁移動素子100は、第1の磁区22が+z方向、第2の磁区23が−z方向に配向した磁化を有する。
図2では、磁化がz軸方向に沿って配向した例を用いて説明する。磁気記録層20及び第1強磁性層10の磁化はx軸方向に沿って配向してもよいし、これら以外の方向に配向していてもよい。
第1強磁性層10は、磁化固定層である。磁化固定層は、所定の外力が印加された際に磁化の向きが磁気記録層20よりも変化しにくい磁性体からなる層である。所定の外力は、例えば外部磁場により磁化に印加される外力や、スピン偏極電流により磁化に印加される外力である。
非磁性層30は、例えば、絶縁体からなる。非磁性層30は、Mg、Al、Siからなる群からなる少なくとも一つの元素を含むことが好ましい。非磁性層30は、例えば、Al2O3、SiO2、MgO、及び、MgAl2O4等である。Al、Si、Mgの一部が、Zn、Be等に置換されていてもよい。これらの材料は、バンドギャップが大きく、絶縁性に優れる。
20 磁気記録層
21 磁壁
22 第1の磁区
23 第2の磁区
30 非磁性層
40 第2強磁性層
50、51、71、81、82 ビア配線
61 第1層
62 第2層
63 第3層
64 第4層
100、101 磁壁移動素子
110 第1スイッチング素子
120 第2スイッチング素子
130 第3スイッチング素子
111、121 ドレイン領域
112、122 ソース領域
113、123 ゲート電極
114、124 ゲート絶縁膜
200 磁気記録アレイ
Cm1〜Cmn 第1配線
Wp1〜Wpn 第2配線
Rp1〜Rpn 第3配線
Sb 基板
Claims (6)
- 複数の磁壁移動素子と、
基準電位と電気的に接続され、かつ、前記複数の磁壁移動素子のうち少なくとも1つの磁壁移動素子と電気的に接続された第1配線と、
前記複数の磁壁移動素子のうち少なくとも2つ以上の磁壁移動素子と電気的に接続された第2配線と、
前記磁壁移動素子のそれぞれと前記第1配線との間に接続された第1スイッチング素子と、
前記磁壁移動素子のそれぞれと前記第2配線との間に接続された第2スイッチング素子と、を備え、
前記磁壁移動素子はそれぞれ、前記第1配線及び前記第2配線と電気的に接続され磁壁を含む磁気記録層と、第1強磁性層と、前記第1強磁性層と前記磁気記録層との間に位置する非磁性層と、を備え、
前記第1スイッチング素子のOFF抵抗は、前記第2スイッチング素子のOFF抵抗より小さい、磁気記録アレイ。 - 前記第1スイッチング素子のOFF抵抗は、前記非磁性層の抵抗値よりも小さい、請求項1に記載の磁気記録アレイ。
- 前記第1配線は接地されている、請求項1又は2に記載の磁気記録アレイ。
- 前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を支持し、外部に露出した基板をさらに有し、
前記第1配線は、前記基板と電気的に接続されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気記録アレイ。 - 前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子はトランジスタである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁気記録アレイ。
- 前記磁壁移動素子の抵抗面積積(RA)は、1×105Ωμm2以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁気記録アレイ。
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