JP2021072318A - 磁気メモリ素子及び磁気メモリ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動電流パルスを印加するための電源を併用でき、従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる磁気メモリ素子及び磁気メモリ装置を提供すること。【解決手段】磁気メモリ素子１０は，磁気異方性を有する第１磁性体１１と，第１磁性体１１の一端に設けられ，第１磁性体１１の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する読み出し電極１２と，磁気異方性を有し，第１磁性体１１から離間した第２磁性体１３と，第２磁性体１３の一端に設けられ，電気信号を第２磁性体１３に磁気モーメントとして書き込む書き込み電極１４と，を備える。【選択図】図１

Description

本発明は磁気メモリ素子及び磁気メモリ装置に関する。
超高速記録を実現できる磁性体メモリ技術としてハードディスクドライブ（HDD：Hard Disk Drive）がある。この磁性体メモリは，磁石のＮ極・Ｓ極の向きを利用して２値情報を記録するデバイスである。磁性体メモリは本質的に数十ピコ秒以内の短時間での記録が実現可能である。純粋な記録時間に限れば，半導体メモリに比べて10〜20倍高速でることが報告されている（例えば非特許文献１）。
磁性体メモリでは磁石の向きをＮ極あるいはＳ極に変える，すなわち磁石を構成している電子のスピンの向き(イメージでは自転方向)をその場で変えるため，ごく僅かな時間だけで済む。しかし，HDDなどの磁性体を用いた記録デバイスでは，モーターを使用して記録媒体を回転・移動させる必要がある。また，磁気ヘッドを位置制御して情報（データ）を記録再生することが必要であるため，機械的可動部の動作速度によって記録再生速度が制限され，転送速度をさらに上げることが困難である。
そこで，機械的可動部の無い磁性体メモリができれば，磁性体が持つ本来の高速の記録性能を有する映像記録用のメモリが実現できる可能性がある。磁性体メモリの高速記録性能を生かすためには，機構部に代わる新しい原理で磁化情報にアクセスすることが必要となる。
近年，磁性材料を数百ナノメートルの直線状に加工した，磁性細線と呼ばれる１次元的な構造において，電流を印加することによる磁壁の駆動現象（磁壁電流駆動現象）が見いだされ，これを用いて電気的に磁化情報へアクセスすることが試みられるようになった。
また，レーストラックメモリと呼ばれる磁性細線を基盤に対して垂直方向に延伸させたＵ字型の３次元構造をもつ磁壁の駆動現象を利用したメモリがある（例えば非特許文献２）。このレーストラックメモリでは書き込みヘッドで磁性細線中に磁区を生成させ，パルス電流を左右の方向に印可する。このレーストラックメモリは，読みたい情報が端部にある場合は多少時間がかかるがランダムアクセスの機能も有する。なお，データの読み出しはＭＴＪ素子で行う。
L. Le Guyader,et al.,"Nanoscale Sub-100 Picosecond All-optical Magnetization Switching in GdFeCo Microstructures，" Nature Communications，6，pp.5839-1 - 5839-6 （2015）） S.S.P Parkin, M. Hayashi, and L. Thomas, Science, 320 190 (2008).
しかしながら，レーストラックメモリは両端部の記録されたデータを読み出すためには、磁壁を移動させるための余分なスペースが必要になり記録容量が減少するので，端部の記録，読み出し効率が悪くなる問題があった。
一実施形態の磁気メモリ素子は，磁気異方性を有する第１磁性体と，前記第１磁性体の一端に設けられ，前記第１磁性体の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する読み出し電極と，磁気異方性を有し，前記第１磁性体から離間した第２磁性体と，前記第２磁性体の一端に設けられ，前記電気信号を前記第２磁性体に磁気モーメントとして書き込む書き込み電極と，を備えるようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，駆動電流パルスを印加するための電源を併用でき、従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる。
一実施形態の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記読み出し電極は，前記第１磁性体上に配置された第１非磁性層と，前記第１非磁性層上に配置された第１固定層とを備え，前記第１磁性体の磁気モーメントを前記第１磁性体と前記第１固定層との間に流れる電流に変換するようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，前記第１固定層直下の前記第１磁性体にあるデータの情報が０の場合には，前記電流の大きさが小さな電流に，情報が１の場合には大きな電流に変化する。データの情報は前記第１磁性体の磁気モーメントの向きで決定される。また，情報が０と１との場合で，電流の大きさの大小関係は逆でもよい。また電流が小さい場合とは電流値がゼロでもよい。
一実施形態の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，前記第２磁性体上に配置された第２非磁性層と，前記第２非磁性層上に配置された第２固定層とを備え，前記第２磁性体と前記第２固定層との間に流れる電流により前記第２磁性体の磁気モーメントを決定するようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，前記第２固定層→前記第２非磁性層→前記第２非磁性層直下の第２磁性体の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の第２磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，前記第２非磁性層直下の前記第２磁性体→前記第２非磁性層→前記第２固定層の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の前記第２磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記第２磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
一実施形態の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，異なる磁化方向を有する２つの固定層を備え，２つの固定層の間に前記第２磁性体が配置され，２つの固定層の一方と前記第２磁性体との間に電流を流すことにより磁気モーメントを決定するようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，片方の前記第２固定層→前記第２磁性体の向きに電流を流し，前記第２磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，もう一方の前記第２固定層→前記第２磁性体の向きに電流を流し，前記第２磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記第２磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
一実施形態の磁気メモリ装置は，好ましくは，上記のいずれかに記載の磁気メモリ素子と，前記第１磁性体の両端に電流を流す第１パルス電源と，前記第２磁性体の両端に電流を流す第２パルス電源と，を備えるようにした。
一実施形態の磁気メモリ装置によれば，前記第１パルス電源から前記第１磁性体へ電流を流すことで，前記第１磁性体へ書き込まれた情報が前記第１磁性体内を移動することができる。前記第２パルス電源から前記第２磁性体へ電流を流すことで，前記第２磁性体へ書き込まれた情報が前記第２磁性体内を移動することができる。
一実施形態の磁気メモリ素子は，磁気異方性を有する磁性体と，磁性体の一端に設けられ，前記磁性体の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する読み出し電極と，前記磁性体の他端に設けられ，前記電気信号を前記磁性体に磁気モーメントとして書き込む書き込み電極と，を備えるようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，駆動電流パルスを印加するための電源を併用でき、従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる。
一実施形態の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記読み出し電極は，前記磁性体上に配置された第１非磁性層と，前記第１非磁性層上に配置された第１固定層とを備え，前記磁性体の磁気モーメントを前記磁性体と前記第１固定層との間に流れる電流に変換するようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，前記第１固定層直下の前記磁性体にあるデータの情報が０の場合には，前記電流の大きさが小さな電流に，情報が１の場合には大きな電流に変化する。データの情報は前記磁性体の磁気モーメントの向きで決定される。また，情報が０と１との場合で，電流の大きさの大小関係は逆でもよい。また電流が小さい場合とは電流値がゼロでもよい。
一実施形態の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，前記磁性体上に配置された第２非磁性層と，前記第２非磁性層上に配置された第２固定層とを備え，前記磁性体と前記第２固定層との間に流れる電流により前記磁性体の磁気モーメントを決定するようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，前記第２固定層→前記第２非磁性層→前記第２非磁性層直下の磁性体の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の第２磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，前記第２非磁性層直下の前記第２磁性体→前記第２非磁性層→前記第２固定層の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の前記磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
一実施形態の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，異なる磁化方向を有する２つの固定層を備え，２つの固定層の間に前記磁性体が配置され，２つの固定層の一方と前記磁性体との間に電流を流すことにより磁気モーメントを決定するようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，片方の前記固定層→前記磁性体の向きに電流を流し，前記磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，もう一方の前記固定層→前記磁性体の向きに電流を流し，前記磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
一実施形態の磁気メモリ装置は，好ましくは，上記のいずれかに記載の磁気メモリ素子と，前記磁性体の両端に電流を流すパルス電源と，を備えるようにした。
一実施形態の磁気メモリ装置によれば，前記パルス電源から前記磁性体へ電流を流すことで，前記磁性体へ書き込まれた情報が前記磁性体内を移動することができる。
一実施形態の磁気メモリ装置は，好ましくは，前記読み出し電極から読み出したデータをバッファし，磁区が移動した後にデータを前記書き込み電極に出力する制御回路を備えるようにした。
一実施形態の磁気メモリ装置によれば，前記読み出し電極直下の前記磁性体部分に記憶されたデータ（情報）を，適したタイミングで前記書き込み電極直下の前記磁性体部分に記憶できる。前記書き込み電極直下に必要なデータが残っていた場合に，そのデータを前記磁性体部分内で移動させたのちに書き込みを行うことでデータの消失を防ぐことができる。また前記磁性体に記憶された情報を前記磁性体内で移動させながら，前記読み出し電極直下の情報を前記読み出し電極直下から書き込み電極直下の磁性体部分へ書き込むことでデータの転送時の時間ロスを抑えることができる。
一実施形態の磁気メモリ装置は，好ましくは，前記読み出し電極から読み出したデータを前記書き込み電極に出力すると共に，データを外部に出力する制御回路を備えるようにした。
一実施形態の磁気メモリ装置によれば，読み出された情報をＣＰＵやＵＳＢメモリなどの外部記憶装置へと転送し活用することができる。読み出された情報を別の磁性体メモリ装置書き込み部分へと転送すれば，磁性体メモリ装置間でのデータのコピーが可能である。
本発明の磁気メモリ装置によれば，磁性体の２つの端の間でデータを移動させることができる。１つの磁性体の両端をデータの読み書き装置で繋ぐことで，データをループ構造させることができる磁気メモリ装置になる。
実施の形態１にかかる磁気メモリ素子の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の読み出し及び書き込み動作の例を示す略図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の読み出し及び書き込み動作の例を示す略図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の読み出し及び書き込み動作の例を示す略図である。 磁気メモリ装置の制御回路の概略構成の一例を示す回路図である。 磁気メモリ装置の制御回路の概略構成の一例を示す回路図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の書き込み電極の一例を示す概略図である。 実施の形態２にかかる磁気メモリ素子の概略構成を示す斜視図である。 他の実施の形態の磁気メモリ素子の概略構成を示す斜視図である。
（実施の形態１）
以下，図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は，実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の概略構成を示す斜視図である。磁気メモリ装置１０は，第１磁性体１１と，読み出し電極１２と，第２磁性体１３と，書き込み電極１４と，制御回路１５と，第１パルス電源１６と，第２パルス電源１７を備える。そして少なくとも第１磁性体１１，読み出し電極１２，第２磁性体１３及び書き込み電極１４で磁気メモリ素子を構成する。
第１磁性体１１は，磁気異方性を有する磁性体である。第１磁性体１１は，強磁性金属であることが望ましい。第１磁性体１１は，細長い形状の磁性体として形成された磁性細線である。そして第１磁性体１１内を電流が流れ，磁壁（一定の磁化方向を向いた区間の境界）が移動する磁壁移動型メモリとして機能する。例えば，第１磁性体１１は，Ｃｏ／Ｎｉ多層膜，ＣｏＮｉ合金，Ｃｏ／Ｐｄ多層膜，ＣｏＰｄ合金，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜，ＣｏＰｔ合金，Ｔｂ／ＦｅＣｏ多層膜，ＴｂＦｅＣｏ合金，Ｆｅ／Ｎｉ多層膜，ＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、またはＣｏＦｅＢ合金で構成されることが好適である。
読み出し電極１２は，第１磁性体１１の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する電極である。例えば，読み出し電極１２は，第１磁性体１１の端部に設けることが好適である。また，例えば，読み出し電極１２は，第１磁性体１１上に配置された第１非磁性層１２１と，第１非磁性層１２１上に配置された第１固定層１２２とを備えてもよい。
第１非磁性層１２１は，ＭｇＯ等の絶縁膜から構成されている。なお，第１非磁性層１２１を構成する材料としては，ＮａＣｌ構造を有する酸化物が好ましく，前述したＭｇＯの他，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＴｉＯ，ＶＯ，ＮｂＯ等が挙げられるが，第１非磁性層１２１としての機能に支障をきたさない限り，特に限定されるものではない。たとえば，スピネル型ＭｇＡｌ２Ｏ４なども用いることが可能である。
第１固定層１２２は，磁化方向が固定された固定層（ピン層とも呼ばれる）である。例えば，第１固定層１２２は，強磁性材料からなる。具体的には，第１固定層１２２は，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＦｅ合金，もしくは，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜で構成することが好適である。そして，読み出し電極１２は，第１磁性体１１の磁気モーメントを第１磁性体１１と第１固定層１２２との間に流れる電流に変換することにより，第１磁性体１１の磁壁のデータを読み出すようにしてもよい。
第２磁性体１３は，磁気異方性を有する磁性体である。また，第２磁性体１３は，第１磁性体１１と離間して配置されている。第２磁性体１３は，強磁性金属であることが望ましい。第２磁性体１３は，細長い形状の磁性体として形成された磁性細線である。そして第２磁性体１３内を電流が流れ，磁壁（一定の磁化方向を向いた区間の境界）が移動する磁壁移動型メモリとして機能する。例えば，第２磁性体１３は，第１磁性体１１と同様に，Ｃｏ／Ｎｉ多層膜，ＣｏＮｉ合金，Ｃｏ／Ｐｄ多層膜，ＣｏＰｄ合金，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜，ＣｏＰｔ合金，Ｔｂ／ＦｅＣｏ多層膜，ＴｂＦｅＣｏ合金，Ｆｅ／Ｎｉ多層膜，ＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、またはＣｏＦｅＢ合金で構成されることが好適である。
書き込み電極１４は，データを第２磁性体の磁気モーメントとして書き込む電極である。例えば，書き込み電極１４は，第２磁性体１３の端部に設けることが好適である。また，例えば，書き込み電極１４は，第２磁性体１３上に配置された第２非磁性層１４１と，第２非磁性層１４１上に配置された第２固定層１４２とを備えてもよい。
第２非磁性層１４１は，ＭｇＯ等の絶縁膜から構成されている。なお，第２非磁性層１４１を構成する材料としては，ＮａＣｌ構造を有する酸化物が好ましく，前述したＭｇＯの他，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＴｉＯ，ＶＯ，ＮｂＯ等が挙げられるが，第２非磁性層１４１としての機能に支障をきたさない限り，特に限定されるものではない。たとえば，スピネル型ＭｇＡｌ２Ｏ４なども用いることが可能である。
第２固定層１４２は，磁化方向が固定された固定層（ピン層とも呼ばれる）である。例えば，第２固定層１４２は，強磁性材料からなる。具体的には，第２固定層１４２は，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＦｅ合金，もしくは，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜で構成することが好適である。そして，書き込み電極１４は，第２磁性体１３と第２固定層１４２との間に電流を流すことによりデータを第２磁性体の磁気モーメントとして書き込むようにしてもよい。
制御回路１５は，第１磁性体１１からデータの読み出しと，第２磁性体１３へのデータの書き込みを制御する電子回路である。例えば，制御回路１５は，第１パルス電源１６により第１磁性体１１の磁区が移動する度に，読み出し電極１２を用いて第１磁性体１１からデータを読み出す。また，制御回路１５は，第２パルス電源１７により第２磁性体１３磁区が移動する度に，書き込み電極１４を用いて第２磁性体１３にデータを書き込む。
例えば，制御回路１５は，読み出し電極１２から出力された電流の有無または電流の向きにより読み出したデータを区別する。また，例えば，制御回路１５は，書き込み電極１４に流す電流の有無または電流の向きにより，データを区別して書き込む。
第１磁性体１１の磁区移動速度と，第２磁性体１３の磁区移動速度が同じ場合，制御回路１５は，第１磁性体１１から読み出したデータをそのまま第２磁性体１３に書き込む。
また，書き込み速度が読み出し速度より遅い等の理由により，第２磁性体１３の磁区移動速度を第１磁性体１１の磁区移動速度より遅くせざるを得ない場合，制御回路１５は，第１磁性体１１から読み出したデータをバッファし，第２磁性体１３の磁区が移動した後にデータを第２磁性体１３に書き込む。この場合，制御回路１５は第１磁性体１１から読み出したデータをバッファした後，データを順に書き込み電極１４に出力する一時記憶回路を備えることが好適である。
また，制御回路１５は，読み出し電極１２から読み出したデータを書き込み電極１４に出力すると共に，データを外部に出力するように構成してもよい。
第１パルス電源１６は，第１磁性体１１の両端に電流を流す電源である。第１パルス電源１６は，パルス波形の電圧を第１磁性体１１の両端に印加することにより，第１磁性体１１の磁区が移動する。具体的には，第１パルス電源１６は，電極１６１と電極１６２の間に電圧を印加する。電極１６１は，第１磁性体１１の読み出し電極１２近傍の一端（第１端）に配置される。また，電極１６２は，第１磁性体１１の他端（第２端）に配置される。電極１６１及び電極１６２は，非磁性金属で構成されていることが望ましい。
第２パルス電源１７は，第２磁性体１３の両端に電流を流す電源である。第２パルス電源１７は，パルス波形の電圧を第２磁性体１３の両端に印加することにより，第２磁性体１３の磁区が移動する。具体的には，第２パルス電源１７は，電極１７１と電極１７２の間に電圧を印加する。電極１７１は，第２磁性体１３の書き込み電極１４近傍の一端（第１端）に配置される。また，電極１７２は，第２磁性体１３の他端（第２端）に配置される。電極１７１及び電極１７２は，非磁性金属で構成されていることが望ましい。図１に示すように，第２パルス電源１７の電極１７１は，第１パルス電源１６の電極１６１と離間して配置されている。
第１パルス電源１６及び第２パルス電源１７は，磁区の位置を細かく制御するためにはON-OFF時の電流の波形が角形に近い方が望ましい。具体的には，第１パルス電源１６及び第２パルス電源１７は，磁区を１ビット長さ分だけ動かすのに必要な電流印加時間をｔとして直流電源の印加時間はｎｔ（ｔの整数倍）とすることが望ましい。また，第１パルス電源１６及び第２パルス電源１７が印可する電圧は，磁区の電流駆動の電流値に見合った電圧値である。例えば，この電圧は第１磁性体１１及び第２磁性体１３における抵抗値、磁壁移動速度によって決定される。なお，図１において第１パルス電源１６及び第２パルス電源１７は形状ではなく機能としてのブロックとして表現している。
以上の構成により，磁気メモリ装置１０は，第１磁性体１１からデータを読み出し，第２磁性体１３にデータを書き込む。次に，実際の読み出し及び書き込み動作について説明する。図２，図３及び図４は，実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の読み出し及び書き込み動作の例を示す略図である。図２，図３及び図４では，バブル磁区を用い，２進数の０をバブル無しとし，１をバブル有りとして第１磁性体１１から読み出し及び第２磁性体１３に書き込みする例を説明する。図２，図３及び図４では，バブル磁区を用い，２進数の０をバブル無しとし，１をバブル有りとしてデータの読み出し及び書き込みを行う例について説明する。
図２の上段は，初期状態の磁気メモリ装置の一例である。図２の上段の例では，第１磁性体１１の区間１１２，１１３，１１６及び１１８がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１１，１１４，１１５及び１１７がバブル無しの初期状態となっている。
図２の上段に示す初期状態において，第１磁性体１１の磁区を左に移動すると，図２の中段の状態となる。図２の中段では，第１磁性体１１の区間１１１，１１２，１１５及び１１７がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１３，１１４，１１６及び１１８がバブル無しの状態となっている。この状態で区間１１１のデータを読み出し電極１２により読み出す。そして，図２の下段は，区間１１１のデータを第２磁性体１３に書き込まれた状態を示す。図２の下段に示すように，第１磁性体１１の区間１１１のデータが第２磁性体１３の区間１３１に書き込まれる。図２の下段では，第１磁性体１１の区間１１１，１１２，１１５及び１１７がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１３，１１４，１１６及び１１８がバブル無しの状態である。また，第２磁性体１３の区間１３１がバブル有り，第２磁性体１３の区間１３２〜１３８がバブルなしとなっている。
そして，図２の下段の状態において，第１磁性体１１の磁区及び第２磁性体１３の磁区を左に移動すると，図３の上段の状態となる。図３の上段では，第１磁性体１１の区間１１１，１１４及び１１６がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１２，１１３，１１５，１１７及び１１８がバブル無しの状態となっている。また，第２磁性体１３の区間１３２がバブル有り，第２磁性体１３の区間１３１，１３３〜１３８がバブルなしとなっている。
そして，第１磁性体１１の区間１１１には，次に読み出すデータがあり，第２磁性体１３の区間１３１は次のデータを書き込む区間となる。この状態で区間１１１のデータを読み出し電極１２により読み出す。そして，図３の中段は，区間１１１のデータを第２磁性体１３に書き込まれた状態を示す。図３の中段では，第２磁性体１３の区間１３１及び１３２がバブル有り，第２磁性体１３の区間１３３〜１３８がバブルなしとなっている。
そして，図３の中段の状態において，第１磁性体１１の磁区及び第２磁性体１３の磁区を左に移動すると，図３の下段の状態となる。図３の下段では，第１磁性体１１の区間１１３及び１１５がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１１，１１２，１１４，１１６〜１１８がバブル無しの状態となっている。また，第２磁性体１３の区間１３２及び１３３がバブル有り，第２磁性体１３の区間１３１，１３３〜１３８がバブルなしとなっている。
そして，第１磁性体１１の区間１１１には，次に読み出すデータがあり，第２磁性体１３の区間１３１は次のデータを書き込む区間となる。この状態で区間１１１のデータを読み出し電極１２により読み出す。読み出した結果，磁区がバブル無しであるので，第２磁性体１３に書き込まない。
そして，図３の下段の状態において，第１磁性体１１の磁区及び第２磁性体１３の磁区を左に移動すると，図４の上段の状態となる。図４の上段では，第１磁性体１１の区間１１２及び１１４がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１１，１１３，１１５〜１１８がバブル無しの初期状態となっている。また，第２磁性体１３の区間１３３及び１３４がバブル有り，第２磁性体１３の区間１３１，１３２，１３５〜１３８がバブルなしとなっている。
この状態で区間１１１のデータを読み出し電極１２により読み出す。読み出した結果，磁区がバブル無しであるので，第２磁性体１３に書き込まない。
そして，図４の上段の状態において，第１磁性体１１の磁区及び第２磁性体１３の磁区を左に移動すると，図４の中段の状態となる。図４の中段では，第１磁性体１１の区間１１１及び１１３がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１２，１１４〜１１８がバブル無しの初期状態となっている。また，第２磁性体１３の区間１３４及び１３５がバブル有り，第２磁性体１３の区間１３１〜１３３，１３６〜１３８がバブルなしとなっている。
この状態で区間１１１のデータを読み出し電極１２により読み出す。そして，図４の下段は，区間１１１のデータを第２磁性体１３に書き込まれた状態を示す。図４の下段では，第１磁性体１１の区間１１１及び１１３がバブル有り，第１磁性体１１の区間１１２，１１４〜１１８がバブル無しの初期状態となっている。また，第２磁性体１３の区間１３１，１３４及び１３５がバブル有り，第２磁性体１３の区間１３２，１３３，１３６〜１３８がバブルなしとなっている。
このように，実施の形態１にかかる磁気メモリ装置によれば，駆動電流パルスを印加するための電源を併用でき、従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる。
なお，第１磁性体１１から読み出されるデータ及び第２磁性体１３に書き込まれるデータは，ストライプ磁区，バブル磁区，スキルミオンのいずれかが好適である。
例えば，ストライプ磁区を用いる場合，２進数の０を下向き磁区とし，１を上向き磁区として第１磁性体１１から読み出し及び第２磁性体１３に書き込みするようにしてもよい。
また，例えば，バブル磁区を用いる場合，２進数の０をバブル無しとし，１をバブル有りとして第１磁性体１１から読み出し及び第２磁性体１３に書き込みするようにしてもよい。
また，例えば，スキルミオンを用いる場合，２進数の０をスキルミオン無しとし，１をスキルミオン有りとして第１磁性体１１から読み出し及び第２磁性体１３に書き込みするようにしてもよい。
また，図１では，第１磁性体１１と第２磁性体１３が同一直線上に配置されているが，第１磁性体１１と第２磁性体１３は離間していればよく，第１磁性体１１と第２磁性体１３の向き及び配置は同一直線上に限定されるものではない。
次に，制御回路１５の詳細について説明する。次に説明する構成は，以下の条件を満たす場合に適用可能である。
・条件１
第１磁性体１１からのデータの読み出しと，第２磁性体１３へのデータの書き込みが，タイミング及び速度が同じである。
・条件２
読み出し電流と書き込み電流の大きさが同じである。
・条件３
読み出しがゼロのとき，なにもしない（たとえばバブル磁区）
図５は，磁気メモリ装置の制御回路の概略構成の一例を示す回路図である。図５において，制御回路１５は，直流電源１５１を備える。また，制御回路１５は，第１磁性体１１と，第２固定層１４２とを接続する。
直流電源１５１は，一端を第１固定層１２２と接続し，他端を第２磁性体１３と接続する。
以上の構成において，第１磁性体１１に２進数の０を示すバブル無しの状態となっていた場合，読み出し電極１２の第１固定層１２２と第１磁性体１１の間の磁気抵抗が高抵抗となる。したがって，制御回路１５は，ほとんど電流が流れない状態となる。この結果，書き込み電極１４の第２固定層１４２と第２磁性体１３の間にもほとんど電流が流れないので，第２磁性体１３にバブル磁区が書き込まれないこと（すなわちバブル無し）になる。
また，第１磁性体１１に２進数の１を示すバブル有りの状態となっていた場合，読み出し電極１２の第１固定層１２２と第１磁性体１１の間の磁気抵抗が低抵抗となる。この結果，書き込み電極１４の第２固定層１４２と第２磁性体１３の間にも電流が流れるので，第２磁性体１３にバブル磁区が書き込まれること（すなわちバブル有り）になる。
上記条件１〜３を満たす場合，制御回路１５は，図５のシンプルな構成により，第１磁性体１１からの読み出し及び第２磁性体１３への書き込みを行うことができる。
次に制御回路１５の別の例について説明する。次の例では，ストライプ磁区を用い，２進数の０を下向き磁区とし，１を上向き磁区とした例として説明する。図６は，磁気メモリ装置の制御回路の概略構成の一例を示す回路図である。図６において，制御回路１５は，タイミング調整回路１５２と，ＡＮＤ論理回路１５４と，ＸＯＲ論理回路１５３と，増幅回路１５５とを備える。
タイミング調整回路１５２は，読み出し電極１２が読み出したデータを，タイミングを調整した後にＡＮＤ論理回路１５４，ＸＯＲ論理回路１５３及び増幅回路１５５に出力する。
ＸＯＲ論理回路１５３は，タイミング調整後の読み出したデータをＸＯＲ論理演算し，演算結果を第２固定層１４２に出力する。
ＡＮＤ論理回路１５４は，タイミング調整後の読み出したデータをＡＮＤ論理演算し，演算結果を第２磁性体１３に出力する。
増幅回路１５５は，タイミング調整後の読み出したデータを増幅し，外部に出力する。増幅回路１５５は，外部に出力する必要がある場合に備える任意の構成である。
以上の構成により，第１磁性体１１からの読み出し及び第２磁性体１３への書き込みを行うことができる。
具体的には，まず。第１固定層１２２とタイミング調整回路１５２を接続するラインに読み出しパルス信号が入力される。読み出しパルス信号の電圧がＬｏｗ（例えば０Ｖ）からＨｉｇｈ（例えば所定の正の電圧）に変わる。
読み出し電極１２が読み出すデータが下向き磁区である場合，読み出し電極１２の第１固定層１２２の電圧がＨｉｇｈ，第１磁性体１１の電圧がＬｏｗとなる。これらの電圧がＡＮＤ論理回路１５４及びＸＯＲ論理回路１５３に印可されると，ＸＯＲ論理回路１５３から第２固定層１４２にＨｉｇｈの電圧が印加され，ＡＮＤ論理回路１５４から第２磁性体１３にＬｏｗの電圧が印加される。この結果，第２磁性体１３には，下向き磁区が書き込まれる。
読み出し電極１２が読み出すデータが上向き磁区である場合，読み出し電極１２の第１固定層１２２の電圧がＨｉｇｈ，第１磁性体１１の電圧がＨｉｇｈとなる。これらの電圧がＡＮＤ論理回路１５４及びＸＯＲ論理回路１５３に印可されると，ＸＯＲ論理回路１５３から第２固定層１４２にＬｏｗの電圧が印加され，ＡＮＤ論理回路１５４から第２磁性体１３にＨｉｇｈの電圧が印加される。この結果，第２磁性体１３には，上向き磁区が書き込まれる。
以上の構成により，第１磁性体１１からの読み出し及び第２磁性体１３への書き込みを行うことができる。
次に書き込み電極１４の別の形態について説明する。図７は，実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の書き込み電極の一例を示す概略図である。図７において，書き込み電極１２は，固定層１２３と，固定層１２４とを備える。
固定層１２３及び固定層１２４は，また，固定層１２３及び固定層１２４は，互いに異なる磁化方向を有する。例えば，固定層１２３及び固定層１２４は強磁性材料からなる。具体的には，固定層１２３及び固定層１２４は，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＦｅ合金，もしくは，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜で構成することが好適である。そして，固定層１２３及び固定層１２４は制御回路１５と電気的に接続する。
書き込むデータが上向き磁区である場合，制御回路１５は，固定層１２３と第２磁性体１３との間に電流を流す。また書き込むデータが下向き磁区である場合，制御回路１５は，固定層１２４と第２磁性体１３との間に電流を流す。
以上の構成により，第２磁性体１３への書き込みを行うことができる。
このように実施形態１の磁気メモリ素子は，磁気異方性を有する第１磁性体と，前記第１磁性体の一端に設けられ，前記第１磁性体の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する読み出し電極と，駆動電流パルスを印加するための電源を有し，前記第１磁性体から離間した第２磁性体と，前記第２磁性体の一端に設けられ，前記電気信号を前記第２磁性体に磁気モーメントとして書き込む書き込み電極と，駆動電流パルスを印加するための別の電源を備えることにより，従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記読み出し電極は，前記第１磁性体上に配置された第１非磁性層と，前記第１非磁性層上に配置された第１固定層とを備え，前記第１磁性体の磁気モーメントを前記第１磁性体と前記第１固定層との間に流れる電流に変換することにより，前記第１固定層直下の前記第１磁性体にあるデータの情報が０の場合には，前記電流の大きさが小さな電流に，情報が１の場合には大きな電流に変化する。データの情報は前記第１磁性体の磁気モーメントの向きで決定される。また，情報が０と１との場合で，電流の大きさの大小関係は逆でもよい。また電流が小さい場合とは電流値がゼロでもよい。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，前記第２磁性体上に配置された第２非磁性層と，前記第２非磁性層上に配置された第２固定層とを備え，前記第２磁性体と前記第２固定層との間に流れる電流により前記第２磁性体の磁気モーメントを決定することにより，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，前記第２固定層→前記第２非磁性層→前記第２非磁性層直下の第２磁性体の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の第２磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，前記第２非磁性層直下の前記第２磁性体→前記第２非磁性層→前記第２固定層の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の前記第２磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記第２磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，異なる磁化方向を有する２つの固定層を備え，２つの固定層の間に前記第２磁性体が配置され，２つの固定層の一方と前記第２磁性体との間に電流を流すことにより磁気モーメントを決定することにより，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，片方の前記第２固定層→前記第２磁性体の向きに電流を流し，前記第２磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，もう一方の前記第２固定層→前記第２磁性体の向きに電流を流し，前記第２磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記第２磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，好ましくは，上記のいずれかに記載の磁気メモリ素子と，前記第１磁性体の両端に電流を流す第１パルス電源と，前記第２磁性体の両端に電流を流す第２パルス電源と，を備えることにより，前記第１パルス電源から前記第１磁性体へ電流を流すことで，前記第１磁性体へ書き込まれた情報が前記第１磁性体内を移動することができる。前記第２パルス電源から前記第２磁性体へ電流を流すことで，前記第２磁性体へ書き込まれた情報が前記第２磁性体内を移動することができる。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，磁気異方性を有する磁性体と，磁性体の一端に設けられ，前記磁性体の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する読み出し電極と，前記磁性体の他端に設けられ，前記電気信号を前記磁性体に磁気モーメントとして書き込む書き込み電極と，を備えることにより，駆動電流パルスを印加するための電源を併用でき、従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記読み出し電極は，前記磁性体上に配置された第１非磁性層と，前記第１非磁性層上に配置された第１固定層とを備え，前記磁性体の磁気モーメントを前記磁性体と前記第１固定層との間に流れる電流に変換することにより，前記第１固定層直下の前記磁性体にあるデータの情報が０の場合には，前記電流の大きさが小さな電流に，情報が１の場合には大きな電流に変化する。データの情報は前記磁性体の磁気モーメントの向きで決定される。また，情報が０と１との場合で，電流の大きさの大小関係は逆でもよい。また電流が小さい場合とは電流値がゼロでもよい。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，前記磁性体上に配置された第２非磁性層と，前記第２非磁性層上に配置された第２固定層とを備え，前記磁性体と前記第２固定層との間に流れる電流により前記磁性体の磁気モーメントを決定することにより，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，前記第２固定層→前記第２非磁性層→前記第２非磁性層直下の磁性体の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の第２磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，前記第２非磁性層直下の前記第２磁性体→前記第２非磁性層→前記第２固定層の向きに電流を流し，前記第２非磁性層直下の前記磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
また，実施形態１の磁気メモリ素子は，好ましくは，前記書き込み電極は，異なる磁化方向を有する２つの固定層を備え，２つの固定層の間に前記磁性体が配置され，２つの固定層の一方と前記磁性体との間に電流を流すことにより磁気モーメントを決定することにより，読み出し電極で磁気モーメントから変換された電流値が大きい場合には，書き込み電極に，片方の前記固定層→前記磁性体の向きに電流を流し，前記磁性体部分にデータ１を書き込みできる。変換された電流値が小さいもしくはゼロの場合には，もう一方の前記固定層→前記磁性体の向きに電流を流し，前記磁性体部分にデータ０を書き込みできる。ただし，流れる電流の向きは，磁気モーメントとデータ“０”“１”との対応付けや，前記磁性体を流れる電流のスピン偏極率の符号によっては逆向きに変化する。
また，実施形態１の磁気メモリ装置は，好ましくは，上記のいずれかに記載の磁気メモリ素子と，前記磁性体の両端に電流を流すパルス電源と，を備えることにより，前記パルス電源から前記磁性体へ電流を流すことで，前記磁性体へ書き込まれた情報が前記磁性体内を移動することができる。
また，実施形態１の磁気メモリ装置は，好ましくは，前記読み出し電極から読み出したデータをバッファし，磁区が移動した後にデータを前記書き込み電極に出力する制御回路を備えることにより，前記読み出し電極直下の前記磁性体部分に記憶されたデータ（情報）を，適したタイミングで前記書き込み電極直下の前記磁性体部分に記憶できる。前記書き込み電極直下に必要なデータが残っていた場合に，そのデータを前記磁性体部分内で移動させたのちに書き込みを行うことでデータの消失を防ぐことができる。また前記磁性体に記憶された情報を前記磁性体内で移動させながら，前記読み出し電極直下の情報を前記読み出し電極直下から書き込み電極直下の磁性体部分へ書き込むことでデータの転送時の時間ロスを抑えることができる。
また，実施形態１の磁気メモリ装置は，好ましくは，前記読み出し電極から読み出したデータを前記書き込み電極に出力すると共に，データを外部に出力する制御回路を備えることにより，読み出された情報をＣＰＵやＵＳＢメモリなどの外部記憶装置へと転送し活用することができる。読み出された情報を別の磁性体メモリ装置書き込み部分へと転送すれば，磁性体メモリ装置間でのデータのコピーが可能である。
（実施の形態２）
実施の形態２では，磁性体が環状である例について説明する。図８は，実施の形態２にかかる磁気メモリ素子の概略構成を示す斜視図である。図８において，磁気メモリ装置８０は，磁性体８１と，読み出し電極１２と，書き込み電極１４と，制御回路１５と，パルス電源８２と，電極８３と，電極８４を備える。図８において，図１と同一の構成については同じ番号を付し，説明を省略する。
磁性体８１は，磁気異方性を有する磁性体である。磁性体８１は，強磁性金属であることが望ましい。磁性体８１は，細長い形状の磁性体を一部区間が欠けた環状形状（開環形状）に形成した磁性細線である。そして磁性体８１内を電流が流れ，磁壁（一定の磁化方向を向いた区間の境界）が移動する磁壁移動型メモリとして機能する。例えば，磁性体８１は，Ｃｏ／Ｎｉ多層膜，ＣｏＮｉ合金，Ｃｏ／Ｐｄ多層膜，ＣｏＰｄ合金，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜，ＣｏＰｔ合金，Ｔｂ／ＦｅＣｏ多層膜，ＴｂＦｅＣｏ合金，Ｆｅ／Ｎｉ多層膜，ＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅＢ合金，またはＣｏＦｅ合金などで構成されることが好適である。
パルス電源８２は，磁性体８１の両端に電流を流す電源である。パルス電源８２は，パルス波形の電圧を磁性体８１の両端に印加することにより磁性体８１の磁区が移動する。具体的には，パルス電源８２は，電極８３と電極８４の間に電圧を印加する。
パルス電源８２は，磁区の位置を細かく制御するためにはON-OFF時の電流の波形が角形に近い方が望ましい。具体的には，パルス電源８２は，磁区を１ビット長さ分だけ動かすのに必要な電流印加時間をｔとして直流電源の印加時間はｎｔ（ｔの整数倍）とすることが望ましい。また，パルス電源８２が印可する電圧は，磁区の電流駆動の電流値に見合った電圧値である。例えば，この電圧は磁性体８１における抵抗値、磁壁移動速度によって決定される。なお，図８においてパルス電源８２は形状ではなく機能としてのブロックとして表現している。
電極８３は，磁性体８１の読み出し電極１２近傍の一端（第１端）に配置される。また，電極８４は，磁性体８１の読み出し電極１２近傍の他端（第２端）に配置される。電極８３及び電極８４は，非磁性金属で構成されていることが望ましい。
実施形態２の磁気メモリ装置は，前記読み出し電極１２から読み出した情報を前記書き込み電極１４から書き込むことにより，開環形状の磁性体８１において読み出し電極１２と書き込み電極１４が設置された位置の間で情報を移動できる。また，前記磁性体の両端に電流を流すパルス電源８２と，を備えることにより，前記パルス電源から前記磁性体へ電流を流すことで，前記磁性体へ書き込まれた情報が前記磁性体内を移動することができる。これにより，従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる。
制御回路１５にデータを外部に出力する機能を備えることにより，前記読み出し電極１２から読み出された情報をＣＰＵやＵＳＢメモリなどの外部記憶装置へと転送し活用することができる。読み出された情報を別の磁性体メモリ装置書き込み部分へと転送すれば，磁性体メモリ装置間でのデータのコピーが可能である。
なお，本発明は上記実施の形態に限られたものではなく，趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば，磁性体８１は，環状形状は多角形の環状形状，円形の環状形状，直線と曲線を組み合わせた環状形状のいずれであってもよい。
また，第１磁性体１１，第２磁性体１３，磁性体８１の断面形状は特に限定されない。例えば，第１磁性体１１の断面形状は円，楕円，多角形またはこれらの形状の複合であってもよい。
また，実施の形態１に記載した変形例は，実施の形態２に適用してもよい。
なお，２つの磁性体を２つの制御回路で接続するようにしても良い。図９は，他の実施の形態の磁気メモリ素子の概略構成を示す斜視図である。図９において，図１と同一の構成については同じ番号を付し，説明を省略する。図９において，磁気メモリ装置９０は，第１磁性体１１と，読み出し電極１２と，第２磁性体１３と，書き込み電極１４と，制御回路１と，第１パルス電源１６と，第２パルス電源１７と，第２読み出し電極９２と，第２書き込み電極９４と，第２制御回路９５とを備える。
第２読み出し電極９２は，第２磁性体１３の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する電極である。例えば，読み出し電極９２は，第２磁性体１３の端部に設けることが好適である。また，例えば，読み出し電極９２は，第２磁性体１３上に配置された第３非磁性層９２１と，第３非磁性層９２１上に配置された第３固定層９２２とを備えてもよい。
第３非磁性層９２１は第１非磁性層１２１と同様の構成である。第３固定層９２２は第１固定層１２２と同様の構成である。
第２書き込みで電極９４は，データを第１磁性体１１の磁気モーメントとして書き込む電極である。例えば，書き込み電極９４は，第１磁性体１１の端部に設けることが好適である。また，例えば，書き込み電極９４は，第１磁性体１１上に配置された第４非磁性層９４１と，第４非磁性層９４１上に配置された第４固定層９４２とを備えてもよい。
第４非磁性層９４１は第２非磁性層１４１と同様の構成である。第４固定層９４２は第２固定層１４２と同様の構成である。
第２制御回路９５は，第２磁性体１３からデータの読み出しと，第１磁性体１１へのデータの書き込みを制御する電子回路である。例えば，第２制御回路９５は，第２パルス電源１７により第２磁性体１３磁区が移動する度に，第２読み出し電極９２を用いて第２磁性体１３からデータを読み出す。また，第２制御回路９５は，第１パルス電源１６により第１磁性体１１の磁区が移動する度に，第２書き込み電極９４を用いて第１磁性体１１にデータを書き込む。第２制御回路９５の具体的な構成は制御回路１５と同様の構成が適用できる。
以上の構成により，従来の磁気メモリ装置より効率よく，磁性体のほぼ全域にデータを書き込み、また，磁性体のデータを移動させて読みだすことができる。
なお，上述の実施の形態では，２つの磁性体を接続する例について記載しているが，３つ以上の磁性体を制御回路で接続するようにしてもよい。この場合，各磁性体の両端にパルス電源を接続し，磁性体間を制御回路で接続するようにすればよい。また，磁性体と制御回路の接続は，ループ状に接続してもよいし，直列状に接続してもよい。
読み出し電極と書き込み電極は，それぞれの機能を同時に備えていても良い。それぞれの機能を同時に備えることで，双方向の移動が可能になり，データの読み出し，書き込み時間の短縮になる。
１０，８０ 磁気メモリ装置
１１ 第１磁性体
１２ 第１電極
１３ 第２磁性体
１４ 第２電極
１５ 制御回路
１６ 第１パルス電源
１７ 第２パルス電源
８１ 磁性体
８２ パルス電源
８３，８４，１６１，１６２，１７１，１７２ 電極
９２ 第２読み出し電極
９４ 第２書き込み電極
９５ 第２制御回路
１２１ 第１非磁性層
１２２ 第１固定層
１２３，１２４ 固定層
１４１ 第２非磁性層
１４２ 第２固定層
１５１ 直流電源
１５２ タイミング調整回路
１５３ ＸＯＲ論理回路
１５４ ＡＮＤ論理回路
１５５ 増幅回路
９２１ 第３非磁性層
９２２ 第３固定層
９４１ 第４非磁性層
９４２ 第４固定層

Claims (12)

  1. 磁気異方性を有する第１磁性体と，
    前記第１磁性体の一端に設けられ，前記第１磁性体の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する読み出し電極と，
    磁気異方性を有し，前記第１磁性体から離間した第２磁性体と，
    前記第２磁性体の一端に設けられ，前記電気信号を前記第２磁性体に磁気モーメントとして書き込む書き込み電極と，を備える磁気メモリ素子。
  2. 前記読み出し電極は，前記第１磁性体上に配置された第１非磁性層と，前記第１非磁性層上に配置された第１固定層とを備え，前記第１磁性体の磁気モーメントを前記第１磁性体と前記第１固定層との間に流れる電流に変換する請求項１に記載の磁気メモリ素子。
  3. 前記書き込み電極は，前記第２磁性体上に配置された第２非磁性層と，前記第２非磁性層上に配置された第２固定層とを備え，前記第２磁性体と前記第２固定層との間に流れる電流により前記第２磁性体の磁気モーメントを決定する請求項１または２に記載の磁気メモリ素子。
  4. 前記書き込み電極は，異なる磁化方向を有する２つの固定層を備え，２つの固定層の間に前記第２磁性体が配置され，２つの固定層の一方と前記第２磁性体との間に電流を流すことにより磁気モーメントを決定する請求項１から３のいずれかに記載の磁気メモリ素子。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載の磁気メモリ素子と
    前記第１磁性体の両端に電流を流す第１パルス電源と，
    前記第２磁性体の両端に電流を流す第２パルス電源と，を備える磁気メモリ装置。
  6. 磁気異方性を有する磁性体と，
    磁性体の一端に設けられ，前記磁性体の磁気モーメントを検出して電気信号に変換する読み出し電極と，
    前記磁性体の他端に設けられ，前記電気信号を前記磁性体に磁気モーメントとして書き込む書き込み電極と，を備える磁気メモリ素子。
  7. 前記読み出し電極は，前記磁性体上に配置された第１非磁性層と，前記第１非磁性層上に配置された第１固定層とを備え，前記磁性体の磁気モーメントを前記磁性体と前記第１固定層との間に流れる電流に変換する請求項６に記載の磁気メモリ素子。
  8. 前記書き込み電極は，前記磁性体上に配置された第２非磁性層と，前記第２非磁性層上に配置された第２固定層とを備え，前記磁性体と前記第２固定層との間に流れる電流により前記磁性体の磁気モーメントを決定する請求項６または項７に記載の磁気メモリ素子。
  9. 前記書き込み電極は，異なる磁化方向を有する２つの固定層を備え，２つの固定層の間に前記磁性体が配置され，２つの固定層の一方と前記磁性体との間に電流を流すことにより磁気モーメントを決定する請求項６から８のいずれかに記載の磁気メモリ素子。
  10. 請求項６から９のいずれかに記載の磁気メモリ素子と
    前記磁性体の両端に電流を流すパルス電源と，を備える磁気メモリ装置。
  11. 前記読み出し電極から読み出したデータをバッファし，磁区が移動した後にデータを前記書き込み電極に出力する制御回路を備える請求項１０に記載の磁気メモリ装置。
  12. 前記読み出し電極から読み出したデータを前記書き込み電極に出力すると共に，データを外部に出力する制御回路を備える請求項１０に記載の磁気メモリ装置。
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