JP2967980B2

JP2967980B2 - 磁性メモリ

Info

Publication number: JP2967980B2
Application number: JP10027019A
Authority: JP
Inventors: 亮一中谷; 正昭二本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11232711A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い磁気抵抗効果
を有する多層磁気抵抗効果膜を用いた磁性メモリに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−２９５４１９号公報に、巨大
磁気抵抗効果を示す多層膜を用いた磁性メモリが開示さ
れている。このメモリは、アクセス時間が短い、セル面
積が小さいなどの特徴を有する。また、Ｉｒｉｅ等によ
る Jpn. J. Appl. Phys. Vol.34, pp. L415-417 に記載
の "Spin-Valve Memory Elements Using [[Co-Pt/Cu/Ni
-Fe-Co]/Cu] Multilayers" という論文のように、保磁
力の異なる２種類の磁性層を用いることにより、情報の
変更が可能なメモリを得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】巨大磁気抵抗効果を示
す多層膜の中には、Ｄｉｅｎｙらによるフィジカル・レ
ビュ−・Ｂ(Physical Review B)、第４３巻、第１号、
１２９７〜１３００頁に記載の「軟磁性多層膜における
巨大磁気抵抗効果」 (Giant Magnetoresistance in Soft
Ferromagnetic Multilayers) のように２層の磁性層を
非磁性層で分離し、一方の磁性層に反強磁性層からの交
換バイアス磁界を印加する多層膜がある。

【０００４】この多層膜は、単位磁界に対する電気抵抗
の変化が大きく、このため、磁気抵抗効果型ヘッドに応
用されようとしている。しかし、この型の多層膜は、高
い磁界を印加しても、磁界を除去すると磁化状態が元に
戻るため、このままでは磁性メモリに用いることができ
ない。本発明は、この一方の磁性層に反強磁性層からの
交換バイアス磁界を印加する多層膜を用いた磁性メモリ
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、反強磁性
層、磁性層、非磁性層、磁性層の順に積層された多層膜
の磁性メモリへの適用について検討を行った結果、記録
を行う多層膜からなるメモリセルを反強磁性層のブロッ
キング温度近傍まで加熱し、外部から磁界を印加するこ
とにより、任意のメモリセルに情報を記録できることを
見出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち、上記多層膜からなるメモリセル
の反強磁性層のブロッキング温度近傍までメモリセルを
加熱し、冷却を行う際に、メモリセルに磁界を印加す
る。磁界印加を行うと、反強磁性層に接触した磁性層
は、磁界の向きに磁化される。冷却過程において、磁性
層の冷却中の磁化の向きに影響され、反強磁性層のスピ
ン配列が行われる。その結果、反強磁性層から磁性層に
印加される交換バイアス磁界の向きは、冷却中の磁性層
の磁化の向き、すなわち、冷却中の印加磁界の向きにな
る。従って、任意のメモリセルを加熱し、冷却中に磁界
を印加することにより、任意のメモリセルに印加磁界の
向きに対応した情報を記録することができる。また、こ
の記録の際、他のメモリセルを加熱、冷却しなければ、
他のメモリセルに誤った情報の書き込みが行われること
はない。

【０００７】本発明による磁性メモリは、反強磁性層、
第１の磁性層、非磁性層、第２の磁性層の順に積層され
た多層膜を備え、反強磁性層から第１の磁性層に印加さ
れる交換バイアス磁界の向きに対応させて記録値を与え
ることを特徴とする。多層膜に与えた記録値の再生は、
多層膜の電気抵抗率を検出する検出手段と、磁界印加手
段とを備え、磁界印加手段によって向きの変化する外部
磁界を印加しながら多層膜の電気抵抗率を検出すること
により行うことができる。このとき、磁界発生手段は多
層膜の面内で回転する回転磁界を発生し、検出手段は回
転磁界の回転に同期して多層膜の電気抵抗率を検出する
のが好ましい。

【０００８】また、本発明による磁性メモリは、反強磁
性層、第１の磁性層、非磁性層、第２の磁性層の順に積
層された多層膜と、多層膜に複数の方向の磁界を選択的
に印加する磁界印加手段と、多層膜を加熱する加熱手段
とを備え、磁界印加手段により多層膜に所定の方向の磁
界を印加しながら加熱手段によって多層膜を加熱し、反
強磁性層から第１の磁性層に印加される交換バイアス磁
界の作用で第１の磁性層の磁化の向きを磁界印加手段に
より印加された磁界の方向に固定することによって記録
値を与えることを特徴とする。加熱手段は多層膜を反強
磁性層のブロッキング温度以上に加熱するのが望まし
く、またこの加熱手段はレーザ光照射手段とすることが
できる。

【０００９】また、本発明による磁性メモリは、反強磁
性層、第１の磁性層、非磁性層、第２の磁性層の順に積
層された多層膜からそれぞれなる複数のメモリセルと、
メモリセルに向きの変化する磁界を印加する磁界印加手
段と、指定されたメモリセルの電気抵抗率を検出する検
出手段とを備えることを特徴とする。磁界印加手段は多
層膜の面内で回転する回転磁界を発生し、検出手段は回
転磁界の回転に同期して指定されたメモリセルの電気抵
抗率を検出するのが好ましい。

【００１０】また、本発明による磁性メモリは、反強磁
性層、第１の磁性層、非磁性層、第２の磁性層の順に積
層された多層膜からそれぞれなる複数のメモリセルと、
メモリセルに複数の向きの磁界を選択的に印加する磁界
印加手段と、指定されたメモリセルを選択的に加熱する
加熱手段とを備えることを特徴とする。加熱手段は指定
された多層膜を反強磁性層のブロッキング温度以上に加
熱するのが望ましく、この加熱手段はレーザ光照射手段
で構成することができる。

【００１１】図１及び図２を用いて、本発明による多層
膜磁性メモリへの記録（書き込み）方法を及び再生（読
み出し）方法の一例について簡単に説明する。本発明に
よる多層膜磁性メモリ１０は、磁性層１２、非磁性層１
３、磁性層１４、反強磁性層１５の順に積層された構造
を有する。磁性層１２と磁性層１４は同じ磁性材料で作
られた層とすることができる。

【００１２】最初に、図１により記録方法を説明する。
図１（ａ）に示すように、多層膜１０にレーザ光２０を
照射して加熱する。加熱温度は、反強磁性膜１５のブロ
ッキング温度以上とする。このとき多層膜１０に外部磁
界Ｈを印加しておく。次に、図１（ｂ）に示すように、
外部磁界Ｈを印加したままレーザ光の照射を止めて多層
膜１０を冷却する。このとき磁性層１４は、図中に矢印
で示すように外部磁界Ｈの向きに磁化されている。そし
て、磁性層１４の冷却中の磁化の向きに影響され、冷却
過程において反強磁性層１５のスピン配列が行われる。
その結果、図１（ｃ）に示すように、反強磁性層１５か
ら磁性層１４に印加される交換バイアス磁界の向きは、
冷却中の磁性層１４の磁化の向き、すなわち、冷却中の
印加磁界の向きになる。

【００１３】図１（ｄ）〜図１（ｆ）に示すように、加
熱した多層膜１０に印加する外部磁界Ｈの向きを逆にす
ると、反強磁性層１５から磁性層１４に印加される交換
バイアス磁界の向きも逆向きになる。このようにして、
多層膜メモリセルを加熱し、冷却中に磁界を印加するこ
とにより、任意のメモリセルに印加磁界の向きに対応し
た情報を記録することができる。

【００１４】次に、図２により、このようにして多層膜
磁性メモリに記録された情報の再生（読み出し）方法に
ついて説明する。図２は多層膜磁性メモリに多層膜の膜
面内で回転する外部磁界を印加したときの様子を説明す
る図であり、図２（ａ）は反強磁性層に接する磁性層１
４の磁化の向きと、他方の磁性層１２の磁化の向きの変
化を表し、図２（ｂ）は多層膜の磁気抵抗率の変化を表
す。

【００１５】いま、磁性膜１４の磁化は、それに接する
反強磁性層１５から印加される交換バイアス磁界によっ
て、図２の右方向を向いているものとする。この状態で
多層膜に時計回りに回転する回転磁界を印加すると、図
２（ａ）に矢印で示すように、自由な磁性膜１２の磁化
の向きは、回転磁界の方向と同じ方向を向いて一緒に回
転する。一方、磁性膜１４の磁化の向きは、反強磁性層
１５から印加される交換バイアス磁界の影響を受けて、
右向きに固定されたまま動かない。こうして、２層の磁
性層１２，１４の磁化のなす角度は、時刻ｔ₁では直交
方向、時刻ｔ₂では平行方向、時刻ｔ₃では直交方向、時
刻ｔ₄では反平行方向、時刻ｔ₅では直交方向とサイクリ
ックに変化する。

【００１６】多層膜磁性メモリ１０の磁気抵抗率は、２
層の磁性層の磁化の向きが互いに平行のとき極小にな
り、２層の磁性層の磁化の向きが互いに反平行のとき極
大になる。従って、多層膜磁性メモリ１０の磁気抵抗率
は、印加磁界が回転するとき図２（ｂ）のように変化
し、磁気抵抗率が極小値をとる時刻ｔ₂のときの回転磁
界の向き、あるいは磁気抵抗率が極大値をとる時刻ｔ₄
のときの回転磁界の向きから磁性膜１４の磁化の向き、
すなわち多層膜磁性メモリ１０に記録された情報を再生
することができる。このことから明らかなように、本発
明による磁性メモリは、メモリセル中の反強磁性層から
それに接する磁性層に印加される交換バイアス磁界の向
きに対応した多値記録が可能である

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図３は、本発明による磁性メモリ
の記録再生系の一例を示す概略平面図である。図３に
は、９つのメモリセル１０ａ〜１０ｉからなる磁性メモ
リが示されている。１つのメモリセルは、例えば１μｍ
×１μｍ程度の寸法を有する。各メモリセル１０ａ〜１
０ｉは、導体１６ａ〜１６ｘによって電流印加・電圧検
出系１７に接続されている。また、メモリセル１０ａ〜
１０ｉに磁界を印加するためのコイル２１，２２が設け
られている。

【００１８】図４は図３のＡＡ断面模式図であり、本発
明による磁性メモリの一例の概略構造を示している。磁
性メモリの各メモリセル１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、そ
れぞれ基板１１上に積層された磁性層１２、非磁性層１
３、磁性層１４、反強磁性層１５からなる多層膜によっ
て構成されている。ここでは、磁性層１２および磁性層
１４として厚さ５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を、
非磁性層として厚さ２．５ｎｍのＣｕを、反強磁性層１
５として厚さ１０ｎｍのＭｎ−２２ａｔ％Ｉｒ合金を用
いた。反強磁性層１５は磁性層１４の上に形成するのが
好ましいが、積層順序を逆にして基板１１上に反強磁性
層１５を形成し、その上に磁性層１４を形成するように
しても構わない。各多層膜からなるメモリセル１０ａ，
１０ｂ，１０ｃは、Ａｕからなる導体１６ａ〜１６ｄに
より、電流印加・電圧検出系１７に接続されている。

【００１９】電流印加・電圧検出系１７は、導体１６ａ
〜１６ｘを介してメモリセルに電流を流し、メモリセル
に磁界を印加する２対の磁界印加コイル２１，２２によ
り外部磁界を印加しながら、メモリセルの情報を再生す
る。この場合、再生時には、回転磁界を印加することが
好ましい。２対の磁界印加コイル２１，２２を制御する
ことにより、各メモリセルに回転磁界を印加することが
できる。印加磁界は、磁性層１４に印加されている交換
バイアス磁界よりも低い必要がある。メモリセルにおけ
る磁性層１４の磁化の向きと、回転する磁界の向き、す
なわち磁性層１２の磁化の向きが一致した時に、そのメ
モリセルの電気抵抗率が極小になる。このようなメモリ
セルの電気抵抗の変化を電流印加・電圧検出系１７によ
り検出することにより、メモリセルに書き込まれている
情報を再生することができる。

【００２０】特定のメモリセル、例えばメモリセル１０
ｃに記録（書き込み）を行うときは、図４に略示するよ
うに、多層膜からなるメモリセル１０ｃに、レーザ光を
発生する機構１８と光学系１９によりレーザ光２０を照
射し、メモリセル１０ｃを加熱する。加熱は、メモリセ
ル１０ｃを構成する反強磁性層１５のブロッキング温度
近傍以上まで行うと、効率良く記録を行うことができ
る。メモリセル１０ｃを加熱した後、レーザ光２０の照
射をやめると、メモリセル１０ｃは冷却される。冷却過
程において、メモリセル１０ｃに磁界を印加する磁界印
加コイル２１，２２により、磁界を印加すると、磁性層
１４の冷却中の磁化の向きに影響され、反強磁性層１５
のスピン配列が行われる。その結果、反強磁性層１５か
ら磁性層１４に印加される交換バイアス磁界の向きは、
冷却中の磁性層１４の磁化の向き、すなわち冷却中の印
加磁界の向きになる。

【００２１】このように、任意のメモリセルを加熱し、
冷却中に磁界を印加することにより、任意のメモリセル
に印加磁界の向きに対応した情報を記録することができ
る。印加磁界の向きは多層膜の膜面内で任意に設定する
ことができ、後述する再生時において、磁性層１４の磁
化の向きを検出する分解能が高ければ、それだけ多くの
値をひとつのメモリセルに記録することができる。例え
ば、図５に示すように、メモリセル１０の４つの向き
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのどれかにメモリセルを構成する多層膜
の磁性層１４の磁化を向けることにより、４値記録が可
能である。４値記録以外にも、例えば角度分解能が３０
度ならば、ひとつのメモリセルに１２の値を記録する１
２値記録が可能になる。また、レーザ光を上記の任意の
多層膜に照射する機構を備えることにより、ランダムア
クセス記録が可能になる。

【００２２】次に、図３と共に図６を参照して、メモリ
セルに記録された情報を再生する方法の一例について説
明する。例えば、メモリセル１０ａの情報を再生するに
は、メモリセル１０ａに接点２３ａで接する導体１６ａ
と接点２３ｂで接する導体１６ｍによりメモリセル１０
ａに定電流２４ａを流す。この時、メモリセルに磁界を
印加するコイル２１，２２により外部磁界を印加しなが
ら、接点２３ｃ，２３ｄ間の電圧を測定してメモリセル
１０ａの情報を再生する。メモリセル１０ｂの情報を再
生するには、導体１６ｂおよび導体１６ｎによりメモリ
セル１０ｂに定電流２４ｂを流し、接点２３ｇ，２３ｈ
間の電圧を測定する。

【００２３】また、メモリセル１０ｅの情報を再生する
には導体１６ｅ，１６ｆ，１６ｑ，１６ｎによりメモリ
セル１０ｅに電流を流すことになるが、この場合、導体
１６ｐ，１６ｂを通ってメモリセル１０ａにも電流は分
流する。しかし、予めメモリセル１０ａの情報は読み出
してあるため、メモリセル１０ｅに流れている電流は明
らかであり、メモリセル１０ｅの電気抵抗も測定でき
る。このようにして、任意のメモリセルの情報を再生す
ることができる。

【００２４】図７は本発明による磁性メモリの記録再生
系の他の例を示す概略平面図、図８はそのＡＡ断面を示
す模式図である。磁性メモリは、Ｓｉ等の基板１１上
に、Ｘ方向（図７参照）の電極５１，５２，５３を形成
し、電極５１上にメモリセル１０ａ〜１０ｃを、電極５
２上にメモリセル１０ｄ〜１０ｆを、電極５３上にメモ
リセル１０ｇ〜１０ｉを、各メモリセルの下側磁性膜が
電極と接するようにして形成する。隣接するメモリセル
間の空間はＳｉＯ₂等の絶縁体２５で埋める。メモリセ
ル１０ａ〜１０ｉの上には、Ｙ方向の電極５６，５７，
５８を形成する。電極５６はメモリセル１０ａ，１０
ｄ，１０ｇの反強磁性層と接し、電極５７はメモリセル
１０ｂ，１０ｅ，１０ｈの反強磁性層と接し、電極５８
はメモリセル１０ｃ，１０ｆ，１０ｉの反強磁性層と接
する。

【００２５】磁性メモリの各メモリセル１０ａ〜１０ｉ
の構造は、図３および図４で説明した構造と同様であ
り、それぞれ基板１１上に積層された、磁性層１２、非
磁性層１３、磁性層１４、反強磁性層１５からなる。こ
こでは、磁性層１２および磁性層１４として厚さ５ｎｍ
のＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を、非磁性層として厚さ
２．５ｎｍのＣｕを、反強磁性層１５として厚さ１０ｎ
ｍのＭｎ−２２ａｔ％Ｉｒ合金を用いた。

【００２６】各電極５１〜５３，５６〜５８は電流印加
・電圧測定系１７に接続されており、電流印加・電圧測
定系１７は、指定されたメモリセル１０ａ〜１０ｉの多
層膜に選択的に電流（定電流）を流し、その電流が流れ
た多層膜の電圧を測定することができる。メモリセル１
０ａ〜１０ｉの周囲には、Ｘ方向の磁界を発生するコイ
ル２１，２１と、Ｙ方向の磁界を発生するコイル２２，
２２の２組のコイル対が配置されており、コイル２１，
２１に流す電流とコイル２２，２２に流す電流を制御す
ることにより、各メモリセル１０ａ〜１０ｉにＸＹ平面
内で回転する回転磁界を印加することができる。メモリ
セル１０ａ〜１０ｉの１個の大きさは１μｍ×１μｍ程
度とすることができる。

【００２７】指定されたメモリセルへの記録は、図４に
て説明したように、レーザ光により指定されたメモリセ
ルを加熱しながらコイル２１，２２に流す電流を制御し
てメモリセルにかかる磁界の方向を制御することにより
行うことができる。このとき、２対の磁界印加機構すな
わちコイル２１，２２を用いると、前述したように、メ
モリセルに多値記録を行うことができる。

【００２８】多値記録を行った場合、再生時には、メモ
リセルに回転磁界を印加することが好ましい。２対の磁
界印加コイル２１，２２制御することにより、各メモリ
セルに回転磁界を印加することができる。メモリセルに
おける磁性層１２の磁化の向きと、回転する磁界の向き
が一致した時に、そのメモリセルの電気抵抗率が極小に
なり、磁性層１２の磁化の向きと回転する磁界の向きが
反平行になった時に、メモリセルの電気抵抗率は極大に
なる。このようなメモリセルの電気抵抗率の変化を電流
印加・電圧検出系１７により検出することにより、メモ
リセルに書き込まれている情報を再生することができ
る。

【００２９】図９は、本発明による磁性メモリの再生信
号処理系の概略ブロック図である。この再生信号処理系
は、位相信号発生系６１、位相比較系６３及び情報変換
系６４を備える。位相発生系６１は連続的に変化する位
相信号、あるいは例えば０°、９０°、１８０°、２７
０°、０°と間欠的にサイクリックに変化する位相信号
を発生し、この位相信号はコイル電流制御系６２及び位
相比較系６３に供給される。コイル電流制御系６２で
は、入力された位相信号に対応する向きの磁界を発生す
るように磁界印加コイル２１，２２に流す励磁電流を制
御する。ここでは、図５のＡの方向を０°方向とし、Ｂ
の方向を９０°、Ｃの方向を１８０°、Ｄの方向を２７
０°というように、時計回りに角度を定義するものとす
る。従って、例えば位相発生系６１から０°という位相
信号を受けたコイル電流制御系６２は、メモリセルにＡ
方向の磁界が印加されるように磁界印加コイル２１，２
２の励磁電流を制御する。

【００３０】電流印加・電圧検出系１７は、前述のよう
にして、指定されたメモリセルの電圧を検出する。電流
印加・電圧検出系１７で検出されたメモリセルの電圧
は、位相比較系６３で位相信号発生系６１から供給され
た位相信号と比較され、例えばメモリセルの電圧値が極
大を示す位相についての情報が位相比較系６３から次段
の情報変換系６４に出力される。情報変換系６４では、
入力された位相情報に基づいて、そのメモリセルに記録
されている値を再生し、出力する。

【００３１】図１０を用いて、再生信号処理系の動作に
ついて説明する。図１０は、２対の磁界印加コイル２
１，２２によってメモリセルの位置に発生された外部磁
界の位相と電圧検出系で検出されたメモリセルの電圧変
化の関係の一例を、メモリセルの記録値毎に示した図で
ある。図１０（ａ）は、磁界印加コイル２１，２２によ
ってメモリセルに印加される外部磁界の位相を、図５の
Ａ方向を＋方向とする磁界の強度で表した図である。い
ま、メモリセルの磁性層１４の磁化の向きが０°である
図５のＡの状態に記録値「０」を、９０°であるＢの状
態に記録値「１」を、１８０°であるＣの状態に記録値
「２」を、２７０°であるＤの状態に記録値「３」を割
り当てるものとする。

【００３２】図１０（ｂ）は、メモリセルの記録値が
「０」の時、すなわち磁性層１４の磁化の向きが０°方
向である時に電流印加・電圧検出系１７で検出されるメ
モリセルの電圧波形を示す。このとき、電流印加・電圧
検出系１７で検出される電圧波形は、磁性層１４の磁化
の向きと外部磁界の向きが一致した時、すなわち位相信
号発生系６１から位相比較系６３に入力される位相信号
が０°のとき極小値をとり、磁性層１４の磁化の向きと
外部磁界の向きが反平行である位相信号１８０°のとき
極大値をとる。位相比較系６３は、電流印加・電圧検出
系１７の出力が位相が０°で極小値をとること、あるい
は位相１８０°で極大値をとることを情報変換系６４に
伝達し、情報変換系６４はそれを変換テーブルに照らし
て「０」を出力する。

【００３３】図１０（ｃ）は、メモリセルの記録値が
「１」の時、すなわち磁性層１４の磁化の向きが９０°
方向である時に電流印加・電圧検出系１７で検出される
メモリセルの電圧波形を示す。このとき、電流印加・電
圧検出系１７で検出される電圧波形は、磁性層１４の磁
化の向きと外部磁界の向きが一致した時、すなわち位相
信号発生系６１から位相比較系６３に入力される位相信
号が９０°のとき極小値をとり、磁性層１４の磁化の向
きと外部磁界の向きが反平行である位相信号２７０°の
とき極大値をとる。位相比較系６３は、電流印加・電圧
検出系１７の出力が位相が９０°で極小値をとること、
あるいは位相２７０°で極大値をとることを情報変換系
６４に伝達し、情報変換系６４はそれを変換テーブルに
照らして「１」を出力する。

【００３４】図１０（ｄ）は、メモリセルの記録値が
「２」の時、すなわち磁性層１４の磁化の向きが１８０
°方向である時に電流印加・電圧検出系１７で検出され
るメモリセルの電圧波形を示し、図１０（ｅ）は、メモ
リセルの記録値が「３」の時、すなわち磁性層１４の磁
化の向きが２７０°方向である時に電流印加・電圧検出
系１７で検出されるメモリセルの電圧波形を示す。位相
比較系６３は、同様にして電流印加・電圧検出系１７で
検出されるメモリセルの電圧波形が極小値となる位相あ
るいは極大値となる位相を検出し、情報変換系６４に出
力する。情報変換系６４は、位相比較系６３から供給さ
れた位相情報を変換テーブルと照合して、図１０（ｄ）
の場合には「２」を出力し、図１０（ｅ）の場合には
「３」を出力する。このようにして、本発明による磁性
メモリは、メモリセル中の反強磁性層１５からそれに接
する磁性層１４に印加される交換バイアス磁界の向きに
対応した多値記録が可能である。

【００３５】なお、ここでは、磁性層１２および磁性層
１４として厚さ５ｎｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を、
非磁性層として厚さ２．５ｎｍのＣｕを、反強磁性層１
５として厚さ１０ｎｍのＭｎ−２２ａｔ％Ｉｒ合金を用
いた場合について述べたが、他の磁性層材料でも同様の
効果を得ることができる。非磁性層として、絶縁材料を
用いることもできる。非磁性層として絶縁材料を用いる
場合には、多層膜の上下に設けた電極から２層の磁性層
の間に電圧を印加し、電子が絶縁層をトンネルする必要
がある。

【００３６】

【発明の効果】本発明によると、反強磁性層、磁性層、
非磁性層、磁性層の順に積層された多層膜によりメモリ
セルを構成し、任意のメモリセルに印加磁界の向きに対
応した情報を記録し、再生することができる。また、記
録の際、他のメモリセルを加熱、冷却しなければ、他の
メモリセルに誤った情報の書き込みが行われることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多層膜磁性メモリへの記録（書き
込み）方法を説明する図。

【図２】本発明による多層膜磁性メモリの再生（読み出
し）方法を説明する図。

【図３】本発明による磁性メモリの記録再生系の一例を
示す概略平面図。

【図４】図３のＡＡ断面模式図。

【図５】メモリセルと記録の向きを表す平面図。

【図６】指定されたメモリセルの情報を再生する方法の
一例を説明するための模式図。

【図７】本発明による磁性メモリの記録再生系の他の例
を示す概略平面図。

【図８】図７のＡＡ断面模式図。

【図９】本発明による磁性メモリの再生信号処理系の概
略ブロック図。

【図１０】メモリセルの位置に発生された外部磁界の位
相と電圧検出系で検出されたメモリセルの電圧変化の関
係の一例をメモリセルの記録値毎に示した図。

【符号の説明】

１０…多層膜磁性メモリ、１０ａ〜１０ｉ…メモリセ
ル、１１…基板、１２，１４…磁性層、１３…非磁性
層、１５…反強磁性層、１６ａ〜１６ｘ…導体、１７…
電流印加・電圧検出系、１８…レーザ光を発生する機
構、１９…光学系、２０…レーザ光、２１，２２…磁界
印加コイル、２３ａ〜２３ｈ…接点、２４ａ，２４ｂ…
定電流、２５…絶縁体、５１〜５３…電極、５６〜５８
…電極、６１…位相信号発生系、６２…コイル電流制御
系、６３…位相比較系、６４…情報変換系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−139387（ＪＰ，Ａ) 特開平９−320257（ＪＰ，Ａ) 特開平６−295419（ＪＰ，Ａ) 特開平10−241124（ＪＰ，Ａ) 特開平11−232710（ＪＰ，Ａ) 特開平４−23293（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11C 11/15 G11B 5/00 - 7/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】反強磁性層、第１の磁性層、非磁性層、
第２の磁性層の順に積層された多層膜により構成される
メモリセルと、前記多層膜の電気抵抗率を検出する検出
手段と、前記多層膜に複数の方向の磁界を選択的に印加
する磁界印加手段と、前記多層膜を加熱する加熱手段と
を備え、前記磁界印加手段により前記多層膜に所定の方
向の磁界を印加しながら前記加熱手段によって前記多層
膜を加熱し、前記第１の磁性層から前記反強磁性層のス
ピン配列を行って記録することを特徴とする磁性メモ
リ。
【請求項２】請求項１記載の磁性メモリにおいて、前
記反強磁性層から前記第１の磁性層に印加される交換バ
イアス磁界により固定される前記第１の磁性層の磁化の
向きに対応して記録することを特徴とする磁性メモリ。
【請求項３】請求項２記載の磁性メモリにおいて、前
記磁界印加手段は前記多層膜の面内で回転する回転磁界
を発生し、前記検出手段は前記回転磁界の回転に同期し
て前記多層膜の電気抵抗率を検出することを特徴とする
磁性メモリ。
【請求項４】請求項３記載の磁性メモリにおいて、前
記回転磁界と前記多層膜の電気抵抗率の位相差を検出す
ることによって再生を行うことを特徴とする磁性メモ
リ。
【請求項５】請求項４記載の磁性メモリにおいて、前
記加熱手段は前記多層膜を前記反強磁性層のブロッキン
グ温度以上に加熱することを特徴とする磁性メモリ。
【請求項６】請求項５記載の磁性メモリにおいて、前
記加熱手段はレーザ光照射手段であることを特徴とする
磁性メモリ。