JP2022059442A - 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】情報を書き込み ，電流で情報を移動させ，MTJを用いて情報を読み取る多値化が可能な次世代３端子MTJ素子を有する高密度、大容量、高信頼性の磁気デバイスを提供すること。【解決手段】磁気メモリ素子１０１は，スピン軌道トルクを生成するＳＯＴ発生源１１１と，一端で，ＳＯＴ発生源１１１の主面と接続する縦長磁性記録層１１４と，を備え，ＳＯＴ発生源１１１において生成されるスピン軌道トルクと縦長磁性記録層１１４を流れる電流と併用することで情報を記録する。縦長磁性記録層１１４の延伸方向で縦長磁性記録層１１４の一端に積層された絶縁層１１５と，縦長磁性記録層１１４の延伸方向で前記絶縁層に積層された固定層１１６と，を備える。【選択図】図１

Description

現在広く研究開発が行われているスピン移行トルク型MRAM（STT-MRAM）は、2端子構造により磁気トンネル接合（MTJ）素子に書き込み及び読み出し動作を行うため、高集積化した場合に十分な読み出しマージンが取れない、書き込み耐性が充分に長く得られない、といった問題点を抱えている。その問題点を解決出来るだけでなく、高速で低消費電力の書き込みが可能な方法として、スピンホール効果（SHE）を利用して電流からスピン流を生成して書き込みを行う３端子構造のスピン軌道トルク型MRAM（SOT-MRAM）が注目を集めている。例えば，特許文献１及び非特許文献１にはSOT-MRAMの一例が記載されている。
そして低電力化、高速化の要求を満たすために、書き込みにＳＴＴ技術でなくＳＯＴ記録を用いて記録と読み出しを分離した３端子型ＭＴＪ素子が提案されている。また、非特許文献２には電圧制御とＳＯＴ（ＳＨＥ）書き込みを組み合わせたVoCSM技術が提案されている。
国際公開第２０１６／０２１４６８号
Fukami et al., Nature Nanotech. 11, 621 (2016) H. Yoda et.al, IEDM27-6, 2016
このように，実用化の課題として、大容量、多値化が可能な新しい磁気メモリデバイスが求められている。しかしながら，これらの技術は現在製品化、開発中のMTJ Deviceと大きくことなり、素子サイズが大きく、高密度化ができないという問題があった。
一実施形態の磁気メモリ素子は，スピン軌道トルク(Spin-orbit torque (SOT))を生成するＳＯＴ発生源と，一端で，前記ＳＯＴ発生源の主面と接続する縦長磁性記録層と，を備え，前記ＳＯＴ発生源において生成されるスピン軌道トルクの向きと，前記縦長磁性記録層が延伸する方向が垂直であるようにした。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，情報を書き込み，電流で情報を移動させ，MTJを用いて情報を読み取る多値化が可能な次世代３端子型大容量不揮発性メモリの機能を有する高密度，大容量，高信頼性の磁気デバイスを提供することができる。
一実施形態の磁気メモリ素子は，縦長磁性記録層と，前記記録層の延伸方向で前記記録層の一端に積層された非磁性絶縁層と、前記縦長磁性記録層の延伸方向で前記非磁性絶縁層に積層された固定層と，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，情報の読み出しトンネル磁気抵抗素子(TMR素子)で実現できる。
一実施形態の磁気メモリ素子は，前記縦長磁性記録層の他端に積層された非磁性金属層と，前記非磁性金属層に積層された固定層と，を備えるようにしてもよい。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，３端子かつ長手磁気異方性を有する記録層を用るため、現在製品化、開発中のMTJ Deviceと大きくことなり、情報の読み出しをTMR素子で実現できる大容量、多値化が可能な新しい磁気メモリデバイスが提供することができる。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，情報を書き込み，電流で情報を移動させ，MTJを用いて情報を読み取る多値化が可能な次世代３端子MTJ素子の高密度，大容量，高信頼性の磁気デバイスであって，情報の読み出しをGMR素子で実現できる磁気デバイスを提供することができる。
一実施形態の磁気メモリ素子は，前記縦長磁性記録層の他端に主面を接続し，スピン軌道トルクを生成するＳＯＴ発生源を備え，前記ＳＯＴ発生源において生成されるスピン軌道トルクの向きと，前記縦長磁性記録層が延伸する方向が垂直であるようにしてもよい。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，情報を縦長磁性記録層に書き込みできる。
一実施形態の磁気メモリ素子は，前記スピン軌道トルクの向きに垂直な方向で前記ＳＯＴ発生源に電流を流す，第１電極及び第２電極と，前記固定層に接続し，縦長磁性記録層に電流を流す第３電極と，を備えるようにしてもよい。
一実施形態の磁気メモリ素子によれば，縦長磁性記録層に記録された複数の情報を読み出し及び移動させることができる。
一実施形態の磁気メモリ装置は，前記磁気メモリ素子と，前記第１電極と前記第２電極の間に，書き込む情報に対応する向きで電流を流すコントローラ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，情報を磁区として縦長磁性記録層に書き込むことができる。
一実施形態の磁気メモリ装置は，前記コントローラは，前記第１電極と前記第３電極との間に，前記縦長磁性記録層中の磁区を移動させる電流を流すようにしてもよい。
一実施形態の磁気メモリ装置によれば，複数の情報を縦長磁性記録層に記録及び移動させることができる。
本発明の磁気メモリ素子及び磁気メモリ装置によれば，情報を書き込み，電流で情報を移動させ，ＭＴＪを用いて情報を読み取る多値化が可能な次世代３端子MTJ素子の高密度，大容量，高信頼性の磁気デバイスを提供することができる。
実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。 ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。 ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。 ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。 ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。 ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。 ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。 ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。 実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の情報書き込みの一例を示す図である。 実施の形態１の磁気メモリ装置の変形例を示す図である。
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図である。図１では，磁気メモリ素子の構造を斜視図，磁気メモリ素子と接続する回路を略図で記載している。
図１において，磁気メモリ装置１００は，磁気メモリ素子１０１と，コントローラ１０２とを備える。磁気メモリ素子１０１は，ＳＯＴ発生源１１１と，第１電極１１２と，第２電極１１３と，縦長磁性記録層１１４と，絶縁層１１５と，固定層１１６と，第３電極１１７を備える。図１に示すように，ＳＯＴ発生源１１１，縦長磁性記録層１１４，絶縁層１１５及び固定層１１６は，順に積層されている。
ＳＯＴ発生源１１１は，スピン軌道トルクを生成する電極である。ＳＯＴ発生源１１１は，主面に略垂直な方向に磁性細線１１４を接続する。また，ＳＯＴ発生源１１１は，主面に略垂直な方向にスピン軌道トルクを生成する。そして，ＳＯＴ発生源１１１は，縦長磁性記録層１１４下部（１１４ｂ）に生成したスピン軌道トルクを生成する。ＳＯＴ発生源１１１から磁性細線１１４下部（１１４ｂ）に生成したスピン軌道トルクと縦長磁性記録層１１４を流れる電流とで縦長磁性記録層１１４に書き込まれた磁化の向きが，記憶する情報となる。図１では，スピン軌道トルクを与えるために磁性細線１１４下部（１１４ｂ）へ注入されるスピンのスピン偏極の向きがＹ軸方向であり，スピン軌道トルクの向きはＸＹ面内がＹ軸方向となる。であり，それこのスピン軌道トルクにより磁性細線１１４下部（１１４ｂ）の磁化の向きが変化する。すなわちＳＯＴ発生源１１１によって，発生するスピン軌道トルクの向きと縦長磁性記録層１１４に書き込まれる磁化の向き（書き換えられる情報）は垂直であり，磁化の向きと縦長磁性記録層１１４が延伸する方向が並行である。
具体的には，ＳＯＴ発生源１１１は，第１電極１１２と第２電極１１３の間に電流を流すことによりスピン軌道トルクを発生させることができる。ＳＯＴ発生源１１１は，一般的には非磁性金属である。例えば，ＳＯＴ発生源１１１は，トポロジカル絶縁体を含んでも良い。トポロジカル絶縁体は，物質の内部は絶縁体でありながら，表面は電気を通すという物質である。例えば，トポロジカル絶縁体は，半金属ビスマス及びビスマス化合物がある。特にＢｉＴｅＳｂまたはＢｉＳｂがトポロジカル絶縁体として好適である。また，トポロジカル絶縁体は，組成を変化させることにより内部が導電性を有するようにしてもよい。また，ＳＯＴ発生源１１１は，Ｒｈ，Ｐｔ，Ｗ及びＴａの少なくとも１種の金属を含むようにしてもよい
さらに，ＳＯＴ発生源１１１は，強磁性体ＮｉＦｅやＣｏＦｅＢなどの磁性材料とＴｉの組み合わせでも可能である。具体的には，ＳＯＴ発生源１１１は，ＣｏＦｅＢ またはＮｉＦｅと，Ｔｉ層の複合膜が好ましい。（S. C. Baek et al., Nat. Mater. 17 (2018) 509）
第１電極１１２は，ＳＯＴ発生源１１１の一端に接続する電極である。第２電極１１３は，ＳＯＴ発生源１１１の他端に接続する電極である。また第１電極１１２及び第２電極１１３はコントローラ１０２と電気配線で接続されている。
縦長磁性記録層１１４は，磁気異方性を有する磁性体である。縦長磁性記録層１１４は，一端でＳＯＴ発生源１１１に接続し，他端で絶縁層１１５に接続する。図１では，縦長磁性記録層１１４はＺ軸方向に延伸する記録層である。すなわち，縦長磁性記録層１１４の延伸方向は，ＳＯＴ発生源１１１において生成されるスピン軌道トルクの向きと垂直である。そして，縦長磁性記録層１１４は，ＳＯＴ発生源１１１から絶縁層１１５に延伸する方向の長さが，延伸方向に垂直な断面の長さの２倍以上である。ここで断面の長さは，断面で最小の長さである。断面が方形である場合，短辺の長さが断面の長さになる。また，断面が正方形である場合，一辺の長さが断面の長さになる。また，断面が円である場合，直径が断面の長さになる。また，断面が楕円である場合，短径（短軸での直径）が断面の長さになる。縦長磁性記録層１１４の断面の長さは，５０ｎｍ以下とすることが望ましい。また，縦長磁性記録層１１４の延伸方向の長さは，２０ｎｍ以上とすることが望ましい。
また縦長磁性記録層１１４は，Pillar型縦長磁性記録層が好ましい。また縦長磁性記録層１１４は，強磁性金属であることが望ましい。縦長磁性記録層１１４は，細長い形状の磁性体として形成された縦長磁性記録層である。そして縦長磁性記録層１１４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。具体的には，電流を縦長磁性記録層１１４内に流して，スピントランスファートルク（STT）を発生させる。また，縦長磁性記録層１１４端部下に配置されたＳＯＴ発生源１１１に電流を流して，SOTを縦長磁性記録層１１４下部（１１４ｂ）に発生させる。このSTTとSOTの併用により縦長磁性記録層１１４内に磁壁や磁区を記録する。
例えば，縦長磁性記録層１１４は，Ｃｏ／Ｎｉ多層膜，ＣｏＮｉ系合金，Ｃｏ／Ｐｄ多層膜，ＣｏＰｄ合金，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜，ＣｏＰｔ合金，Ｆｅ／Ｐｄ， ＣｏＦｅ／Ｐｄ， Ｃｏ－Ｎｉ／Ｐｄ多層膜などの遷移金属／貴金属多層膜（遷移金属はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉおよびその合金，貴金属はＰｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｉｒなどおよびその合金），Ｔｂ／ＦｅＣｏ多層膜，Ｇｄ／ＦｅＣｏ多層膜，Ｔｂ－Ｇｄ／ＦｅＣｏ多層膜，ＴｂＦｅＣｏ合金，ＣｏＦｅ合金，ＣｏＦｅＢ合金，Ｆｅ／Ｎｉ多層膜またはＦｅＮｉ合金で構成されることが好適である。
縦長磁性記録層１１４は，多種多様な形状をとりえる。図１に示す縦長磁性記録層１１４は，細長い形状の磁性体として形成された縦長磁性記録層であり，一直線（ここでは，Ｚ軸）上に延びる。縦長磁性記録層１１４の断面は，多種多様な断面形状を採りうる。例えば，縦長磁性記録層１１４の断面は，円形状や四角形状を有してもよい。
絶縁層１１５は，一端で縦長磁性記録層１１４と構造的に接続する。また，絶縁層１１５は，他端で固定層１１６と接続する。また，絶縁層１１５は，非磁性絶縁体である。絶縁層１１５は、非磁性絶縁体である。絶縁物質を主成分とする層である。絶縁層１１５は、ＭｇＯ等の絶縁膜から構成されている。なお、絶縁層１１５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、絶縁層１１５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。当該材料として、たとえば、Ａｌ２Ｏ３、スピネル型ＭｇＡｌ２Ｏ４なども用いてもよい。実施の形態１では，縦長磁性記録層１１４，絶縁層１１５及び固定層１１６でTMR素子を構成しているが，また，絶縁層１１５の代わりにCuなどの金属を用いてGMR素子で構成してよい。
固定層１１６は，垂直磁気異方性を有する強磁性体である。すなわち固定層１１６は，縦長磁性記録層１１４の延伸方向と平行な磁気異方性を有する層である。また固定層１１６は，一端で絶縁層１１５と構造的に接続する。また，固定層１１６は，他端で第３電極１１７と接続する。固定層１１６は，磁化の向きが固定された強磁性金属層である。たとえば，固定層１１６は，ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅなどのＦｅ系材料，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜，ＴｂＦｅＣｏ系材料、もしくはそれらを複合させたもので構成されてもよい。これらの縦長磁性記録層１１４，絶縁層１１５及び固定層１１６はＴＭＲ素子を構成する。
第３電極１１７は，固定層１１６に接続する電極である。また第３電極１１７はコントローラ１０２と電気配線で接続されている。
コントローラ１０２は，磁気メモリ素子１０１への情報の書き込み、及び読み出しを行う。また、コントローラ１０２は，縦長磁性記録層１１４中の情報の移動を行う。これらの動作は，コントローラ１０２が第１電極１１２，第２電極１１３及び第３電極１１７の間に電圧印加または電流を流すことにより実現される。
コントローラ１０２は，書き込む情報により第１電極１１２と第２電極１１３の間に流す電流の向きを変える。例えば，２進数の０を磁気メモリ素子１０１に書き込む場合，コントローラ１０２は，第１電極１１２から第２電極１１３に電流を流す。または２進数の１を磁気メモリ素子１０１に書き込む場合，コントローラ１０２は，第２電極１１３から第１電極１１２に電流を流す。なお，２進数の値と電流の向きは逆にしてもよい。
またコントローラ１０２は，第１電極１１２と第３電極１１７の間に一定の電圧を印加し，第３電極１１７と第１電極１１２の間に流れる電流値を測定して，縦長磁性記録層１１４の磁化の向き（すなわち書き込まれた情報の値）を読み出す。
また，コントローラ１０２は，第１電極１１２と第３電極１１７の間に一定の電流（センス電流）を流し，第１電極１１２と第３電極１１７の間の電圧（電位差）を測定することにより，縦長磁性記録層１１４の磁化の向き（すなわち書き込まれた情報の値）を読み出すようにしてもよい。
以上の構成により，磁気メモリ装置１００はデータを書き込み及び読み出す。次に，コントローラ１０２が磁気メモリ素子１０１に情報の書き込みを行う動作，及びコントローラ１０２が縦長磁性記録層１１４中の情報の移動を行う動作について説明する。図２～図６は実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。
図２では，１ビット目の情報書き込み開始について説明する。図２において，コントローラ１０２が，第１電極１１２と第２電極１１３の間に，１ビット目の情報に対応する向きの電流Ｊ２を流すことにより，ＳＯＴ発生源１１１から縦長磁性記録層１１４下部（１１４ｂ）にＸＹ面内方向（主にＹ軸方向）のスピン軌道トルクが生成される。図２の例では，第２電極１１３から第１電極１１２に電流Ｊ２が流れ，磁壁が縦長磁性記録層１１４下部（１１４ｂ）に生成されている。
また，コントローラ１０２が，第３電極１１７から第１電極１１２に電流Ｊ１を流す事により，生成された磁壁が縦長磁性記録層１１４を上向きに移動する。図３は，１ビット目の情報の書き込みが完了した状態を示す。図３に示すように，下向きの磁化Ｍ１が縦長磁性記録層１１４に１ビット分の長さで書き込まれている。
次に，図４では，２ビット目の情報書き込み開始について説明する。図４において，コントローラ１０２が，第１電極１１２と第２電極１１３の間に，２ビット目の情報に対応する向きの電流Ｊ２を流すことにより，ＳＯＴ発生源１１１から縦長磁性記録層１１４下部（１１４ｂ）にスピン軌道トルクが生成される。図４では第１電極１１２から第２電極１１３に電流Ｊ２が流れる。そして，図５に示すように上記図２とは逆向きのスピン軌道トルクが生成されて，磁壁が縦長磁性記録層１１４下部（１１４ｂ）に生成されている。
また，コントローラ１０２が，第３電極１１７から第１電極１１２に電流Ｊ１を流す事により，１ビット目の情報に対応する磁化Ｍ１が第３電極１１７側に移動するとともに，生成された磁壁が縦長磁性記録層１１４に移動する。図６では，１ビット目の下向きの磁化Ｍ１が縦長磁性記録層内を第３電極１１７側に移動するとともに，２ビット目の上向き磁化Ｍ２が縦長磁性記録層１１４内部に移動している。
以上のように，コントローラ１０２が磁気メモリ素子１０１に情報を書き込み，更に縦長磁性記録層１１４中の情報の移動を行う。
次に，コントローラ１０２が磁気メモリ素子１０１から情報の読み出しを行う動作，及びコントローラ１０２が縦長磁性記録層１１４中の情報の移動を行う動作について説明する。図７は，実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の動作を説明する図である。
図７に示すように，コントローラ１０２は，第１電極１１２と第３電極１１７の間に一定の電圧を印加し，第３電極１１７と第１電極１１２の間に流れる電流値Ｊ３を測定することにより，縦長磁性記録層１１４の上端の磁化の向き（すなわち縦長磁性記録層１１４の最も上（１１５側）に書き込まれた情報の値）を読み出す。
また，コントローラ１０２は，第１電極１１２と第３電極１１７の間に一定の電流を流し，第１電極１１２と第３電極１１７の間の電圧（電位差）を測定することにより，縦長磁性記録層１１４の上端の磁化の向き（すなわち縦長磁性記録層１１４の最も上（１１５側）に書き込まれた情報の値）を読み出すようにしてもよい。そして，コントローラ１０２は，一定の電流で磁性細線１１４の磁化を上方向へ動かし，上から２番目の情報を最も上へと動かすことで，２番目の情報を読み出す。同様に３番目，４番目と順次情報を読み出す。
なお，読み出し時，コントローラ１０２は，第１電極１１２と第２電極１１３の間に電流を流さない（または電圧を印加しない）。
このように，磁気メモリ装置１００は，STTとSOTを併用して，磁壁（一定の磁化方向を向いた区間の境界）を移動させる。そして縦長磁性記録層１１４が磁壁移動型メモリとして機能する。
また，図１に示す磁気メモリ素子１０１の動作に関してＬＬＧを用いて，計算機実験を行った。その結果を図８～図１４に示す。図８～図１４は，ＬＬＧを用いた計算結果の一例を示す図である。
図８～図１０に示すように，ＳＯＴ発生源１１１（図では省略）から生成されたスピン軌道トルクにより，縦長磁性記録層１１４の下部（１１４ｂ）の磁化方向が変化し，磁壁が形成される。そして，図１０～図１１に示すように磁壁が縦長磁性記録層１１４を移動する。同様に，図１２～図１４に示すように磁壁が縦長磁性記録層１１４を移動する。このように，縦長磁性記録層１１４の下部（１１４ｂ）へＳＯＴを生成し、縦長磁性記録層１１４へ電流を流すことでデータを書き込み，移動ができることがわかる。
実施の形態１の磁気メモリ装置によれば，SOT配線，Pillar型縦長磁性記録層を用いることにより，情報を書き込み，電流で情報を移動させ，MTJを用いて情報を読み取る多値化が可能な次世代３端子MTJ素子の高密度，大容量，高信頼性の磁気デバイスを提供することができる。
また，従来のSOTを用いる３端子MTJ素子構造では，１ビット情報の書き込みと読み出ししかできなかったが，実施の形態１の磁気メモリ装置によれば，３端子構造により複数のデータを書き込み，移動させて読みだすことができる。
なお，縦長磁性記録層１１４には，複数の情報を書き込む多値構造とすることもできる。図１５は，実施の形態１にかかる磁気メモリ装置の情報書き込みの一例を示す図である。図１５（Ａ）は，縦長磁性記録層１１４に２ビットの情報を書き込んだ例である。また，図１５（Ｂ）は，縦長磁性記録層１１４に４ビットの情報を書き込んだ例である。そして，図１５（Ｃ）は，縦長磁性記録層１１４に８ビットの情報を書き込んだ例である。
このように，縦長磁性記録層１１４に複数ビットの情報を書き込むようにすることもできる。
また，１つのＳＯＴ発生源１１１に，電極１１２，第２電極１１３，縦長磁性記録層１１４，絶縁層１１５，固定層１１６及び第３電極１１７の積層体を複数備えるようにしてもよい。図１６は，実施の形態１の磁気メモリ装置の変形例を示す図である。複数の第３電極１１７は，それぞれスイッチ１１８を介してコントローラ１０２に接続する。
図１６に示すように，電極１１２，第２電極１１３，縦長磁性記録層１１４，絶縁層１１５，固定層１１６及び第３電極１１７の積層体は，１つのＳＯＴ発生源１１１を共通として，それぞれ接続されている。また，スイッチ１１８の開閉によりいずれかの縦長磁性記録層１１４に情報を書き込むかを選択できる。
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，上記実施の形態では，縦長磁性記録層１１４，絶縁層１１５及び固定層１１６はＴＭＲ素子を構成する例について説明したが，絶縁層１１５の代わりに非磁性金属層を積層し，ＧＭＲ素子としてもよい。
また，上記実施の形態では，図１において，縦長磁性記録層１１４，１１４ｂ，絶縁層１１５及び固定層１１６が円筒形状で表されているが，積層される形状であればいずれであってもよい。例えば，直方体形状が積層されたものであってもよい。
１００ 磁気メモリ装置
１０１ 磁気メモリ素子
１０２ コントローラ
１１１ ＳＯＴ発生源
１１２ 第１電極
１１３ 第２電極
１１４ 縦長磁性記録層
１１５ 絶縁層
１１６ 固定層
１１７ 第３電極
１１４ｂ 縦長磁性記録層の下部

Claims (6)

  1. 延伸方向の長さが，延伸方向に垂直な断面の長さの２倍以上である縦長磁性記録層と，
    前記縦長磁性記録層の延伸方向で前記縦長磁性記録層の一端に積層された絶縁層と，
    前記縦長磁性記録層の延伸方向で前記絶縁層に積層された固定層と，を備える磁気メモリ素子。
  2. 延伸方向の長さが，延伸方向に垂直な断面の長さの２倍以上である縦長磁性記録層と，
    前記縦長磁性記録層の延伸方向で前記縦長磁性記録層の一端に積層された非磁性金属層と，
    前記縦長磁性記録層の延伸方向で前記非磁性金属層に積層された固定層と，を備える磁気メモリ素子。
  3. 前記縦長磁性記録層の他端に主面を接続し，スピン軌道トルクを生成するＳＯＴ発生源を備え，前記ＳＯＴ発生源において生成されるスピン軌道トルクの向きと，前記縦長磁性記録層が延伸する方向が垂直である，請求項１または請求項２に記載の磁気メモリ素子。
  4. 前記スピン軌道トルクの向きに垂直な方向で前記ＳＯＴ発生源に電流を流す，第１電極及び第２電極と，前記固定層に接続し，縦長磁性記録層に電流を流す第３電極と，を備える，請求項３に記載の磁気メモリ素子。
  5. 請求項４に記載の磁気メモリ素子と，前記第１電極と前記第２電極の間に，書き込む情報に対応する向きで電流を流すコントローラを備える磁気メモリ装置。
  6. 前記コントローラは，前記第１電極と前記第３電極との間に，前記縦長磁性記録層中の磁区を移動させる電流を流す，請求項５に記載の磁気メモリ装置。
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