JP3679593B2 - 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 - Google Patents
磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3679593B2 JP3679593B2 JP01563398A JP1563398A JP3679593B2 JP 3679593 B2 JP3679593 B2 JP 3679593B2 JP 01563398 A JP01563398 A JP 01563398A JP 1563398 A JP1563398 A JP 1563398A JP 3679593 B2 JP3679593 B2 JP 3679593B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- thin film
- magnetic layer
- layer
- magnetic thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/165—Auxiliary circuits
- G11C11/1659—Cell access
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/165—Auxiliary circuits
- G11C11/1673—Reading or sensing circuits or methods
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/165—Auxiliary circuits
- G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
- H10B61/20—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors
- H10B61/22—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors of the field-effect transistor [FET] type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は巨大磁気抵抗(GMR)効果を利用した磁性薄膜素子及びその応用に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
磁性薄膜メモリは半導体メモリと同じく稼働部のない固体メモリであるが、電源が断たれても情報を失わない、繰り返し書換回数が無限回、放射線が入射すると記録内容が消失する危険性がない等、半導体メモリと比較して有利な点がある。特に近年、巨大磁気抵抗(GMR)効果を利用した薄膜磁気メモリは、従来から提案されている異方性磁気抵抗効果を用いた磁性薄膜メモリと比較して大きな出力が得られるため注目されている。
【0003】
例えば日本応用磁気学会誌VOL.20、P22(1996)には、図8に示したように硬質磁性膜HM/非磁性膜NM/軟磁性膜SM/非磁性膜NMなる構成要素を複数回積層してメモリー素子とした固体メモリーが提案されている。このメモリー素子には金属導体と接合されてセンス線Sが、また、絶縁膜Iによって上記センス線Sと絶縁されたワード線Wが、各々設けられており、このワード線電流及びセンス線電流によって発生する磁界により情報を書き込みを行う。
【0004】
具体的には図9に示したように、ワード線Wに電流Iを流し電流の向きIDによって異なる方向の磁界を発生させて硬質磁性膜HMの磁化反転を行いメモリー状態“0”、“1”の記録を行う。例えば同図(a)に示すように正の電流を流して右向きの磁界を発生させて同図(b)に示すように硬質磁性膜HMに“1”の記録を行い、同図(c)に示すように負の電流を流して左向きの磁界を発生させて同図(d)に示すように硬質磁性膜HMに“0”の記録を行う。
【0005】
情報の読み出しは図10に示すようにワード線Wに記録電流より小さい電流Iを流して軟磁性膜SMの磁化反転のみを起こし、その際の抵抗変化を測定する。巨大磁気抵抗効果を利用すれば軟磁性膜SMと硬質磁性膜HMの磁化が平行の場合と反平行の場合で抵抗値が異なるので、その時生ずる抵抗変化により“1”、“0”のメモリー状態を判別することができる。図10(a)に示したような正から負のパルスを印加すると、軟磁性膜は右向きから左向きになり、メモリー状態“1”に対しては、同図(b)の様に小さい抵抗値から同図(c)の様に大きい抵抗値に変化し、メモリー状態“0”に対しては、同図(d)の様に大きい抵抗値から同図(e)の様に小さい抵抗値に変化する。このようにして抵抗の変化を読みとれば、記録後の軟磁性膜SMの磁化状態に関わらず硬質磁性膜HMに記録した情報の読み出しが可能であり、非破壊読み出しが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の磁性薄膜メモリは、メモリセルの面積を小さくするに伴って、磁性層内部で生じる反磁界(自己減磁界)が無視できなくなり、記録保持する磁性層の磁化方向が一方向に定まらず不安定となってしまう。従って上記構成の磁性薄膜メモリは、ビットセルを微細化すると同時に情報の保存を行うことができず、高集積化が不可能であると行った欠点を有していた。
【0007】
本発明は、これらの点に鑑み、微細化する際に問題となる磁性薄膜の磁化の不安定性の発現を無くした磁気抵抗効果を有する磁性薄膜素子を提供することにある。また、情報保存の安定性の高い、高集積化可能な磁性薄膜メモリ素子の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性薄膜素子は、垂直磁化膜からなる第1磁性層と,前記第1磁性層よりも高い保磁力を有する垂直磁化膜からなる第2磁性層と、前記第1,第2磁性層の間に非磁性層と、を有し,前記第1磁性層及び第2磁性層が希土類元素及び鉄族遷移元素からなり、垂直磁化膜の状態で、前記第1磁性層の鉄族遷移元素の磁気モーメントと、第2磁性層の鉄族遷移元素の磁気モーメントとが平行な状態と反平行な状態で抵抗値が異なることを特徴とする。
【0009】
係る特徴によれば、反磁界を減少でき、素子を微細化しても安定した情報の保存ができる。
【0010】
また、前記磁性薄膜素子の非磁性層が良導体であることを特徴とする。
【0011】
かかる特徴によれば、大きな磁気抵抗比が得られ、より高い再生信号のS/N比が得られる。
【0012】
また、前記磁性薄膜素子の非磁性層が絶縁体であることを特徴とする。
【0013】
かかる特徴によれば、スピントンネル型の素子を構成できるため、C/N比が良好な再生信号を得ることができる。
【0014】
また、前記磁性薄膜素子を用いた磁気センサであることを特徴とする。
【0015】
かかる特徴によれば、検出感度の高いセンサを提供できる。
【0016】
また、磁性薄膜素子を用いた磁気ヘッドであることを特徴とする。
【0017】
かかる特徴によれば、検出感度の高い磁気ヘッドを提供できる。
【0018】
前記磁性薄膜素子と、電流を流すことにより発生する磁界を前記磁性薄膜素子に印加する良導体からなる書き込み線を有することを特徴とする。
【0019】
かかる特徴によれば、簡単な構成で磁性抵抗膜に情報の書き込みが行える。
【0020】
また本発明の磁性薄膜メモリは、垂直磁化膜からなる第1磁性層と,前記第1磁性層よりも高い保磁力を有する垂直磁化膜からなる第2磁性層と、前記第1,第2磁性層の間に非磁性層と、を有し、前記第1,第2磁性層が垂直磁化膜の状態で、前記第1磁性層の磁化と第2磁性層の磁化が平行な状態と反平行な状態で抵抗値が異なる磁気抵抗膜を有するメモリセルが基板上にマトリックス状に配され、更に,前記メモリセル近傍に絶縁体を介して設けられた良導体からなる書き込み線を有し、前記磁気抵抗膜が前記メモリセル選択用の半導体素子に電気的に接続されていることを特徴とする。
【0021】
かかる特徴によれば、高集積なメモリモジュールを得ることができる。
【0022】
また、前記磁性薄膜メモリは前記書込み線が、前記各メモリセルに対して複数個設けられていることを特徴とする。
【0023】
かかる特徴によれば、書き込み時に大きな磁界を発生できるため安定した書き込みが可能となる。
【0024】
また、前記磁性薄膜メモリにおいて、前記第1磁性層のスピンの向きによって情報を保存し、前記第2磁性層のスピンは、記録再生時に同じ方向を維持することを特徴とする。
【0025】
かかる特徴によれば、抵抗値の絶対値を検出すれば情報の再生が可能となるため、磁化反転を行わずに情報の再生が可能であり、高速且つ低消費電力での再生が可能となる。
【0026】
また、前記磁性薄膜メモリにおいて、前記書込み線に電流を流し該電流により生じる磁界により前記第1磁性層のスピン方向を定め、前記書込み線の電流方向を変えることにより“0”と“1”の状態を記録することを特徴とする。
【0027】
かかる特徴によれば、情報の再生時に、抵抗値の絶対値を検出すればよいため、磁化反転を行わずに情報の再生が可能であり、高速且つ低消費電力での再生が可能となる。
【0028】
また、前記磁性薄膜メモリにおいて、前記第2磁性層のスピンの向きによって情報を保存することを特徴とする。
【0029】
かかる特徴によれば、抵抗値の変化を検出することにより情報を再生できるため、微分検出法等を用いて検出感度の高い再生を行うことができる。
【0030】
また、前記磁性薄膜メモリにおいて、前記書込み線に電流を流し該電流により生じる磁界により前記第2磁性層のスピン方向を定め、前記書込み線の電流方向を変えることにより“0”と“1”の状態を記録することを特徴とする。
【0031】
かかる特徴によれば、情報の再生時に、抵抗値の変化を検出することにより情報の再生が行えるため検出感度の高い再生が可能となる。
【0032】
また、前記磁性薄膜メモリにおいて、前記磁気抵抗膜の抵抗値を検出して第1磁性層に記録した情報を読み込むことを特徴とする。
【0033】
かかる特徴によれば、時間反転させることなく情報の再生が可能であり、高速且つ低消費電力な再生が行える。
【0034】
また、前記磁性薄膜メモリにおいて、再生時に書込み線に流した電流により生じる磁界により、前記第1磁性層のみのスピン方向が反転することにより生じる抵抗変化を利用して第2磁性層に記録した情報を読み込むことを特徴とする。
【0035】
かかる特徴によれば、微分検出法等を用いて検出感度の高い再生が可能となる。
【0036】
【発明の実施の形態】
本発明に関わる磁性薄膜素子においては、垂直磁化膜を用いているため、磁性薄膜の幅を小さくしても反磁界が大きくなることは無く、安定に磁化保存することができる。このため情報保存の安定性の高い、高集積化可能な磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子の実現することが可能となる。
【0037】
【実施例】
本発明の実施例を、図面を用いてより詳細に説明する。
【0038】
(実施例1)
図1は、本発明の磁性薄膜素子の構成の例を示したものである。図に示したように、本発明の磁性薄膜素子は、保磁力が低い第1磁性層と保磁力が高い第2磁性層からなり、第1磁性層と第2磁性層は垂直磁化膜である。矢印は磁化、詳しくは磁化を形成するスピンの方向を示しており、(a)は第1磁性層と第2磁性層のスピンの向きが平行な場合、(b)は反平行な場合を示している。
【0039】
第1磁性層及び第2磁性層の材料としては、例えば希土類元素と鉄族遷移元素(RE-TM)の合金であるフェリ磁性膜、酸化物磁性膜であるガーネット膜、希土類元素と鉄族遷移元素(RE/TM)の人工格子膜、PtCo、PdCoなどの垂直磁化を示す磁性材料が挙げられる。
【0040】
RE-TM材料としては、GdFe、GdFeCo、TbFe、TbFeCo、DyFe、DyFeCoなどが容易に垂直磁化を示すので良い。これらの磁性膜の中でGdFe,GdFeCoは保磁力を小さくすることができるので、第1磁性層の材料としてより望ましい。また第2磁性層の材料としては、TbFe、TbFeCo、DyFe、DyFeCoなどが保磁力を高くすることができるので望ましいが、電流によって発生する磁界により磁化反転を起こさせる場合には、これらの材料では保磁力が高すぎて必要な電流値が大きくなりすぎる場合があるのでGdFe、GdFeCoなどを用いて第1磁性層よりも保磁力が大きくなるように組成を調節することが良い。
【0041】
本発明の磁性薄膜素子は、第1磁性層と第2磁性層のスピンの向きが平行の場合と反平行の場合とで抵抗値が異なることを特徴とする。例えば図1(a)に示したように第1磁性層と第2磁性層のスピンの向きが平行の場合には抵抗値が低く、図1(b)に示したように第1磁性層と第2磁性層のスピンが反平行の場合には抵抗値が大きい。
【0042】
これをさらにRE-TM材料を例に図2を用いて具体的に説明する。図2では、白枠の矢印を希土類元素と鉄族元素の磁化の差である正味の磁化の方向、黒矢印を鉄族遷移元素の磁化方向として示している。磁性膜が重希土類元素と鉄族遷移元素からなるフェリ磁性膜の場合には、それぞれの元素の副格子磁化は逆向きとなっている。このうち希土類元素の磁性は4f電子が起因して発生している。しかし、この4f電子は内殻の奥深くに入っているため、電気伝導にはあまり寄与しない。ところで、鉄族遷移元素の磁性の発生に寄与する3d電子は、外殻に近いため一部伝導電子となっている。このため、スピンの向きの相違による磁気抵抗は、鉄族遷移元素のスピンにより影響を受けやすい。このため磁気抵抗に起因するスピンの向きとしては鉄族元素のスピンの向きを見ればよい。例えば図2(a)に示したように、鉄族元素の磁気モーメントが第1磁性層と第2磁性層とで平行の場合には抵抗が小さく、図2(b)で示したように反平行の場合には抵抗が大きい。
【0043】
なお、図2では、各磁性層の正味の磁化と鉄族元素の磁化が同じ向きを向いている鉄族元素リッチ(TMリッチ)の場合を示したが、例えば第1磁性層を希土類元素リッチ(REリッチ)、第2磁性層をTMリッチとしても良く、逆の構成としてもよい。
【0044】
本発明の磁性薄膜素子は、垂直磁化膜からなっているため、従来の面内磁化膜からなる素子と比較した場合、微細化した際に磁化の安定性に大きな差が生じる。具体的には、従来より知られているNiFe/Cu/Coなどの磁気抵抗膜で構成した場合、飽和磁化の大きさは800emu/cc程度以上あり、素子の幅がサブミクロン程度になると、膜端面の磁極が近づいて反磁界が増加し、これによってスピンは膜端面で回転し、側面に平行に配向するようになる。これに対して垂直磁化膜の場合には、反磁界エネルギーは垂直磁気異方性定数より小さく、このため飽和磁化の大きさは大きくても300emu/cc程度以下に抑えられており、素子の幅が小さくなっても膜端面の磁極が近づくことはなく反磁界が増加しない。したがって、サブミクロン幅でも十分安定に磁化を保存することができる。このため例えばメモリ素子に応用する場合には、集積度が飛躍的に高めることが可能となる。
【0045】
(実施例2)
本発明の磁性薄膜素子の一例は、第1磁性層と第2磁性層間の非磁性層を良導体とするものである。これを以下ではスピン散乱型の素子と呼ぶ。この良導体は第1磁性層、第2磁性層よりも伝導率が高いものが望ましく、一例としてCuが挙げられる。
【0046】
Cuを主成分として用いると、磁性層とフェルミエネルギー準位が近く、密着性もよいため、磁化方向が変わるときに界面で抵抗が生じ易く大きな磁気抵抗比を得るのに好都合である。また、非磁性層の膜厚は5Å以上60Å以下であることが望ましい。
【0047】
第1磁性層と非磁性層の間、もしくは第2磁性層と非磁性層の間、もしくは第1磁性層と非磁性層の間および第2磁性層と前記非磁性層の間にCoを主成分とする磁性層を設けると、磁気抵抗比が高くなるため、より高いS/N比が得られるため望ましい。この場合のCoを主成分とする層の厚みは5Å以上で20Å以下が好ましい。
【0048】
第1磁性層の膜厚は、巨大磁気抵抗効果が効率よく発生するように設定されることが必要である。具体的には、第1磁性層の膜厚が電子の平均自由行程より大幅に大きくなると、フォノン散乱を受けてその効果が薄れるため、少なくとも200Å以下であることが望ましい。さらに好ましくは150Å以下が良い。しかし、薄すぎるとセルの抵抗値が小さくなり再生信号出力が減少してしまい、また磁化を保持できなくなるので、20Å以上が望ましく、さらには80Å以上が望ましい。
【0049】
第2磁性層の膜厚も第1磁性層の場合と同様に、散乱型の巨大磁気抵抗効果が効率よく発生するように設定されるため、少なくとも200Å以下であることが望ましい。さらに好ましくは150Å以下が良い。しかし、あまり薄すぎるとセルの抵抗値が小さくなり再生信号出力が減少してしまい、また磁化を保持できなくなるので、20Å以上が望ましく、さらには80Å以上が望ましい。
【0050】
またS/Nを向上させるために、{第1磁性層/非磁性層/第2磁性層/非磁性層}を1つのユニットとして、このユニットを積層しても良い。積層する組数は多い程MR比が大きくなり好ましいが、余り多くするとMR磁性層が厚くなり電流を多く必要とする。このため、積層の回数は40組以下、さらに好ましくは3〜20組程度に設けられるのが好ましい。
【0051】
(実施例3)
本発明の磁性薄膜素子の他の例は、第1磁性層と第2磁性層間の非磁性層を絶縁層とするスピントンネル膜構成を呈するものである。再生時に電流を膜面に対して垂直に流した際に第1磁性層から第2磁性層へ電子のトンネル現象がおきるようにする。
【0052】
このようなスピントンネル型の素子は先述したスピン散乱型の素子に比べ、磁気抵抗比が大きいためS/Nが良好な再生信号を得ることができる。
【0053】
本発明のスピントンネル型の磁性薄膜メモリ素子は、強磁性体/絶縁体/強磁性体からなる強磁性トンネル接合を形成しており、強磁性体の伝導電子はそのスピンを保ったままトンネルするため、両磁性層の磁化状態によってトンネル確率が変化し、それがトンネル抵抗の変化となって現れる。これにより、第1磁性層と第2磁性層の磁化が平行の場合は抵抗が小さく、第1磁性層と第2磁性層の磁化が反平行の場合は抵抗が大きくなる。上向きスピンと下向きスピンの状態密度の差が大きい方がこの抵抗値は大きくなり、より大きな再生信号が得られるので、第1磁性層と第2磁性層はスピン分極率の高い磁性材料を用いることが望ましい。具体的には第1磁性層と第2磁性層は、フェルミ面における上下スピンの偏極量が大きいFeを主成分として選定し、Coを第2成分として選定してなる。
【0054】
本発明の磁性薄膜素子の第1磁性層及び第2磁性層の膜厚は、100Å以上、5000Å以下であることが望ましい。これは、第1に絶縁体として酸化物を用いる場合、酸化物の影響で磁性層の酸化物側の界面の磁性が弱まるため膜厚が薄い場合には磁性が弱まる部分の膜中に対する支配率が大きくなり、膜の磁性に悪影響を及ぼすからである。第2に、特にサブミクロンにメモリ素子を微細化した場合、第1磁性層、第2磁性層の体積が小さくなるため、それに応じて各層の垂直磁気異方性エネルギーが低下し、各層の磁化の保持機能が低下するからである。また膜厚が厚すぎるとセルの抵抗値が大きくなりすぎる等の問題があるので、5000Å以下が望ましくより望ましくは1000Å以下が良い。
【0055】
上述のように本発明の磁性薄膜素子はスピントンネリングによる磁気抵抗効果を用いるため、非磁性層は、電子がスピンを保持してトンネルするために、絶縁層でなければならない。非磁性膜の全部が絶縁層であっても、その一部が絶縁層であってもよい。非磁性金属膜を酸化させた酸化層を利用した例としては、Al膜の一部を空気中もしくは真空中でプラズマ酸化により酸化させてAl2O3層を形成する例が挙げられる。他に、窒化アルミニウムAlNx,酸化シリコンSiOx,窒化シリコンSiNx、NiOxが例として挙げられる。好ましくは、酸化アルミニウムAlOxがよい。またこれは、スピントンネルがおきるには、第1磁性層と第2磁性層の伝導電子のエネルギーに、適切なポテンシャルバリアーが存在することが必要であるが、上述の材料では、このバリアーを得ることが比較的容易で、製造上も有利であるからである。
【0056】
また、前記非磁性層は数10Å程度の均一な層であって、その絶縁部分の膜厚は5Å以上30Å以下であることが望ましい。これは、5Å未満である場合、第1磁性層と第2磁性層が電気的にショートしてしまう可能性があるからであり、30Åを超える場合、電子のトンネル現象が起きにくくなるからである。さらに、望ましくは、4Å以上25Å以下であることが望ましい。より望ましくは6Å以上18Åがよい。
【0057】
(実施例4)
本発明の磁性薄膜素子の応用の一つとして、メモリ素子への応用がある。これは、磁化の向きによって“0”、“1”の情報を記録し、抵抗の差によって読み出すものである。
【0058】
図3は、このメモリ素子の概略図を示したものである。“0”、“1”の磁化情報は、第1磁性層もしくは第2磁性層のスピン方向が上向きもしくは下向きかのどちらかに対応して記録される。第1磁性層、第2磁性層のどちらの層に情報を保存するかは後述する素子の構成によって異なる。本発明の磁性薄膜メモリ素子への記録は、図3に示すように第1、2磁性層の近傍に置かれた書込み線に電流を流し、それによって発生する磁界によって第1磁性層もしくは第2磁性層の磁化を反転させて行う。図3では紙面に向かって電流を流した場合を示しているが、逆に流せば逆向きの磁界が発生しスピンの向きを逆向きにすることができる。情報を第1磁性層、第2磁性層のどちらに記録するかは、後述するように媒体のタイプによって異なる。書込み線と磁気抵抗膜の間には図示していないが絶縁膜が設けられている。絶縁膜を設けるのは、書込み線と磁気抵抗膜が電気的に接続されるのを防ぐためである。これは、再生時に磁性薄膜素子に流す電流が書込み線に洩れて再生信号が劣化することを防ぐなどのために必要である。
【0059】
この磁気抵抗膜は、前述のように第1磁性層11のスピンと第2磁性層12のスピンが、平行の時は低い抵抗値を示し、反平行の時は高い抵抗値を示す。このため、後述するように磁気抵抗膜の抵抗値もしくはその変化の検出によって記録されたデジタル情報を検出することができる。
【0060】
上述の書込み線は、磁気抵抗膜に垂直に磁界がかかるように、電流を流すことができるようにする。このためには、書込み線は、膜面と平行に電流が流れるように配置することがよい。また、書込み線と磁気抵抗膜の間隔は、長い場合は十分な磁界を印加することができず、短い場合は、書込み線と磁気抵抗膜の間で絶縁破壊が生じたりトンネル電流が流れたりするので、少なくとも10Å以上1μm以下で、望ましくは、50Å以上1000Å以下とするのがよい。
【0061】
(実施例5)
本発明の磁性薄膜メモリ素子の第1のタイプは、「メモリ層(第1磁性層)/非磁性層/ピン層(第2磁性層)」とする構成である。これは、第1磁性層を磁化情報が保存されるメモリ層、第2磁性層を保存時、記録時、再生時のいずれの状態でも常に決められた一定の方向に磁化が配向したピン層とする。図1はこの場合の構成の記録状態の例を示したものである。“0”、“1”のデータを、第1磁性層の磁化の上向き(図1(a))、下向き(図1(b))にそれぞれ対応させる。記録は前述したように書込み線に流す電流による発生磁界によって第1磁性層の磁化を反転させて行う。こうすれば、“0”のときは抵抗値が小さく、“1”の場合は抵抗値が大きくなるので、再生時は磁性層の磁化反転は行わずに抵抗の絶対値で情報の検出を行うことができる。このため、再生時に抵抗値の変化を検出するための磁化反転を行う必要がなく、高速で、かつ、小さい消費電流で再生を行うことができる。
【0062】
なお、上述では第2磁性層のスピンの向きを上向きとしたが、下向きでもよく、また、“0”、“1”のデータを第1磁性層の磁化の向きを下向き、上向きに対応させても良い。
【0063】
また、第1磁性層、第2磁性層ともに磁性材料としては、前述のRE-TM材料を用いることができるが、ピン層である第2磁性層は、特に保磁力が高いTbFe,TbFeCo,DyFe,DyFeCoなどが望ましい。また、第2磁性層にFeMn、IrMn,NiOなどの反強磁性材料を非磁性層界面と反対側に設けて第2磁性層の保磁力を高めてもよい。
【0064】
第1磁性層の保磁力は低すぎると、メモリ性能が劣化し、高すぎると記録電流が大きくなるので、5Oe以上で50Oe以下が望ましい。第2磁性層の保磁力は低すぎると記録再生時に磁化反転する恐れが生じ、高すぎるとスピンを一方向に配向させる初期化作業が困難であるため、20Oe以上で20kOe以下にすることが望ましい。また、第1磁性層の保磁力は第2磁性層の保磁力の半分程度にすることが望ましい。
【0065】
(実施例6)
本発明の磁性薄膜メモリ素子の第2のタイプは、「検出層(第1磁性層)/非磁性層/メモリ層(第2磁性層)」とする構成である。これは、第2磁性層を磁化情報が保存されるメモリ層として、保磁力の小さい第1磁性層は、第2磁性層に保存された磁化情報を、磁気抵抗効果を利用して読み出すために設けられたものである。図5には、このタイプの記録再生時の磁化構造の例を示している。図5では、“0”、“1”のデータを、第2磁性層の磁化の上向き(図5(1a))、下向き(図5(1b))にそれぞれ対応させる。記録は記録電流による発生磁界によって第2磁性層の磁化を反転させて行う。
【0066】
再生は、書込み線に記録時よりも弱い電流、もしくは後述するように書込み線を2個設けて1本の書込み線にのみ電流を流すなどして、記録時よりも小さい磁界を発生させて、メモリ層の磁化は反転させずに検出層の磁化のみを反転させる。例えば、“0”を記録した場合は、図5の(1a)の状態から(2a)の状態に、またはこの逆に、“1”を記録した場合は(1b)の状態から(2b)の状態に、またはこの逆に変化させる。こうすれば、抵抗値が“0”の場合は小から大へ、“1”の場合は大から小に変化するので、抵抗値変化により記録情報を検出することができる。この方式では、抵抗値の絶対値を検出する方式に比べ、微分検出法等を用いて微少な信号変化でも検出できるため、検出感度のよい再生を行うことができる。
【0067】
なお、“0”、“1”のデータを第2磁性層の磁化を下向き、上向きに対応させても良い。
【0068】
第1磁性層、第2磁性層ともに磁性材料としては、前述のRE-TM材料を用いることができるが、どちらの層も記録再生時に磁化反転させるため、より保磁力の低いGdFe,GdFeCoなどが望ましい。
【0069】
第1磁性層の保磁力は低すぎると、再生信号が劣化し、高すぎると再生電流が大きくなるので、2Oe以上で20Oe以下が望ましい。第2磁性層の保磁力は低すぎるとメモリ性能が劣化し、高すぎると記録電流が高くなるので、5Oe以上で50Oe以下にすることが望ましい。また、第1磁性層の保磁力は第2磁性層の保磁力の半分程度にすることが望ましい。
【0070】
(実施例7)
書込み線は、図4に示したように磁気抵抗膜の近傍に2個以上置くと、それぞれの書込み線から発生する磁界が合算され、より大きな磁界を発生されることが可能となる。
【0071】
また、上述の「検出層(第1磁性層)/非磁性層/メモリ層(第2磁性層)」とする構成で、再生時に記録時よりも弱い磁界を発生させるため、再生時には一つの書込み線に電流を流し、記録時に2つの書込み線に電流を流すようにすれば、再生時と記録時の電流マージンを広げることができ、再生時に誤記録することなく安定に動作させることができる。
【0072】
(実施例8)
1つのメモリチップにおいて数100Mバイトもしくは数Gバイトの容量を達成する場合には、本発明の磁性薄膜素子からなる1ビットのメモリセルを数多く配列してマトリックス構成にし、全体のメモリを構成する。この場合、各セルに対して独立に書き込みを実行するために、各セルに対して書込み線及び選択トランジスタを設けると集積度が低くなるため、書込み線は複数のセルに共通に設けるのが良い。
【0073】
しかし、このような構成では書込み線に電流を流した場合、複数のメモリセルに同時に磁界が印加されてしまう。よって記録しようとするメモリセル自体に電流を流すなどして、一つのメモリセルのみを磁化反転させることが可能な構成とする必要がある。これには再生時にメモリセルに独立に電流を流すために設けられている電界効果トランジスタなどのアクティブ素子を利用すればよい。こうすれば書込み線近傍の多数あるメモリセルのうち、一つのみを選択して電流を流すことができる。この電流は、再生時の電流路と同じにすることができ、書込み線に流れる電流路と垂直であるため、そこから流れる電流から発生する磁界は、書込み線から発生する磁界と垂直となっているので、アクティブ素子で選択したメモリセルだけは他のメモリセルよりも大きな合成磁界が加わり磁化反転ができる。
【0074】
図6、7には、このような例として、磁性薄膜素子の一端をトランジスタに接続し、他端は電源電圧VDDに接続した例を示している。磁気抵抗膜の端部には、図6、7には図示していないが、それぞれ良導体からなる読み込み線が接続されており、この間の抵抗変化を測定することができるように、センス回路等が接続される。磁気抵抗膜近傍にはSiO2、SiNxなどからなる絶縁体を介して書込み線を設ける。また書込み線は紙面垂直に置かれ、図示していない他のメモリセルの書込みにも用いられる。なお、再生電流路が図6は面内方向(水平方向)の場合、図7は垂直方向の場合である。前述のスピントンネル型の素子の場合は、図7のような構成とする。スピン散乱型の場合は、どちらでもよいが、図7のように膜面垂直に流す場合には抵抗の絶対値が小さくなるので、図6のように面内方向に電流路を持たせるのが良い。
【0075】
また、「検出層(第1磁性層)/非磁性層/メモリ層(第2磁性層)」の構成においても、再生時には上述の記録時と同様に特定のメモリセルの磁性薄膜素子に磁界を印加して検出層を磁化反転させることができる。これによって抵抗値変化が生じ、その変化はセンス回路によって増幅されて検出される。こうして多数あるメモリセルの中から、特定のメモリセルの情報を読むことができる。
【0076】
また、「メモリ層(第1磁性層)/非磁性層/ピン層(第2磁性層)」の構成の場合には、抵抗の絶対値を検出するので、アクティブ素子で選択した素子の抵抗をセンス回路によって増幅されて検出すればよい。
【0077】
尚、上述の実施例で説明した磁性薄膜素子、磁性薄膜メモリ素子を磁気センサやハードディスクなどの磁気ヘッドに利用してもよい。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁性薄膜素子は、垂直磁化膜を用いた巨大磁気抵抗素子、スピントンネル素子であるため、サイズがサブミクロン程度に小さくなっても安定にスピン状態を保持することができる。よって、より高い集積度のメモリが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図
【図2】図1図示の磁性薄膜素子において、材料にRE−TM材料を用いた場合のスピンの状態を説明する図
【図3】図1図示の磁性薄膜素子への書き込み動作を説明する図
【図4】書き込み線を複数配置した図
【図5】本発明の磁性薄膜メモリ素子の他の形態を説明する図
【図6】本発明の磁性薄膜メモリ素子をモジュール化した構成を説明する図
【図7】本発明の磁性薄膜メモリ素子をモジュール化した他の構成を説明する図
【図8】従来構成を示す図
【図9】従来構成の書き込み動作を説明する図
【図10】従来構成の再生動作を説明する図
Claims (35)
- 垂直磁化膜からなる第1磁性層と,前記第1磁性層よりも高い保磁力を有する垂直磁化膜からなる第2磁性層と、前記第1,第2磁性層の間に非磁性層と、を有し,前記第1磁性層及び第2磁性層が希土類元素及び鉄族遷移元素からなり、垂直磁化膜の状態で、前記第1磁性層の鉄族遷移元素の磁気モーメントと、第2磁性層の鉄族遷移元素の磁気モーメントとが平行な状態と反平行な状態で抵抗値が異なることを特徴とする磁性薄膜素子。
- 前記鉄族遷移元素の磁気モーメントが平行な場合に抵抗が小さく、反平行な場合に抵抗が大きいことを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記第1磁性層は前記希土類元素としてGdを有しており、前記第2磁性層は前記希土類金属としてTbもしくはDyを有することを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層は前記希土類元素としてGdを有することを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層が鉄族遷移元素リッチであることを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記第1磁性層が希土類元素リッチ、第2磁性層が鉄族遷移元素リッチであることを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記第1磁性層が鉄族遷移元素リッチ、第2磁性層が希土類元素リッチであることを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記非磁性層が良導体であることを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記良導体がCuであることを特徴とする請求項8に記載の磁性薄膜素子。
- 前記良導体が0.5nm〜6nmであることを特徴とする請求項8に記載の磁性薄膜素子。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層の膜厚が2〜20nmであることを特徴とする請求項8に記載の磁性薄膜素子。
- 前記非磁性層が絶縁体を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁性薄膜素子。
- 前記絶縁体が非磁性金属膜を酸化させた酸化層であることを特徴とする請求項12に記載の磁性薄膜素子。
- 前記絶縁体がAlOx、AlNx,SiOx,SiNx,NiOxから選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項12に記載の磁性薄膜素子。
- 前記絶縁体の膜厚が0.5〜3nmであることを特徴とする請求項12に記載の磁性薄膜素子。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層の膜厚が10〜500nmであることを特徴とする請求項12に記載の磁性薄膜素子。
- 請求項1に記載の磁性薄膜素子と、電流を流すことにより発生する磁界を前記磁性薄膜素子に印加する良導体からなる書き込み線を有することを特徴とする磁性薄膜メモリ素子。
- 垂直磁化膜からなる第1磁性層と,前記第1磁性層よりも高い保磁力を有する垂直磁化膜からなる第2磁性層と、前記第1,第2磁性層の間に非磁性層と、を有し、前記第1,第2磁性層が垂直磁化膜の状態で、前記第1磁性層の磁化と第2磁性層の磁化が平行な状態と反平行な状態で抵抗値が異なる磁気抵抗膜を有するメモリセルが基板上にマトリックス状に配され、更に,前記メモリセル近傍に絶縁体を介して設けられた良導体からなる書き込み線を有し、前記磁気抵抗膜が前記メモリセル選択用の半導体素子に電気的に接続されていることを特徴とする磁性薄膜メモリ。
- 前記メモリセル選択用の半導体素子が、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記磁気抵抗膜と前記書き込み線の間隔が1〜1000nmであることを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層が希土類元素及び鉄族遷移元素から成る合金薄膜であることを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第1磁性層が前記希土類元素としてGdを含み、前記第2磁性層が前記希土類元素としてTbもしくはDyを含むことを特徴とする請求項21に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層は前記希土類元素としてGdを含むことを特徴とする請求項21に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層がガーネット膜であることを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層が希土類元素と鉄族遷移元素の人工格子膜であることを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第1磁性層及び第2磁性層がPt合金からなることを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記書込み線が、前記各メモリセルに対して複数個設けられていることを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第1磁性層のスピンの向きによって情報を保存し、前記第2磁性層のスピンは、常に同一方向を維持することを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 前記第2磁性層のスピンの向きによって情報を保存することを特徴とする請求項18に記載の磁性薄膜メモリ。
- 請求項28に記載の磁性薄膜メモリにおいて、前記書込み線に電流を流して生じる磁界により前記第1磁性層のスピン方向を定め、前記書込み線の電流方向を変えることにより“0”と“1”の状態を記録することを特徴とする磁性薄膜メモリの記録方法。
- 請求項28に記載の磁性薄膜メモリにおいて、前記磁気抵抗膜の抵抗値を検出して第1磁性層に記録した情報を読み込むことを特徴とする磁性薄膜メモリの再生方法。
- 請求項29に記載の磁性薄膜メモリにおいて、前記書込み線に電流を流して生じる磁界により前記第2磁性層のスピン方向を定め、前記書込み線の電流方向を変えることにより“0”と“1”の状態を記録することを特徴とする磁性薄膜メモリの記録方法。
- 請求項29に記載の磁性薄膜メモリにおいて、再生時の書き込み電流により生じる磁界により、前記第1磁性層のみのスピン方向が反転することにより生じる抵抗変化を利用して第2磁性層に記録した情報を読み込むことを特徴とする磁性薄膜メモリの再生方法。
- 請求項1の磁性薄膜素子を用いた磁気センサ。
- 請求項1の磁性薄膜素子を用いた磁気ヘッド。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01563398A JP3679593B2 (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 |
US09/236,356 US6219275B1 (en) | 1998-01-28 | 1999-01-25 | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
DE69932872T DE69932872T2 (de) | 1998-01-28 | 1999-01-27 | Magnetisches Dünnfilmelement, Speicherelement damit und Schreibe- und Leseverfahren mit einem solchen Speicherelement |
EP99300618A EP0933782B1 (en) | 1998-01-28 | 1999-01-27 | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
US09/794,499 US6654279B2 (en) | 1998-01-28 | 2001-02-28 | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
US10/689,717 US6847545B2 (en) | 1998-01-28 | 2003-10-22 | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
US10/976,815 US20050083727A1 (en) | 1998-01-28 | 2004-11-01 | Magnetic thin film element, memory element using the same, and method for recording and reproducing using the memory element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01563398A JP3679593B2 (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11213650A JPH11213650A (ja) | 1999-08-06 |
JP3679593B2 true JP3679593B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=11894134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01563398A Expired - Fee Related JP3679593B2 (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (4) | US6219275B1 (ja) |
EP (1) | EP0933782B1 (ja) |
JP (1) | JP3679593B2 (ja) |
DE (1) | DE69932872T2 (ja) |
Families Citing this family (73)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3679593B2 (ja) * | 1998-01-28 | 2005-08-03 | キヤノン株式会社 | 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 |
EP0959475A3 (en) * | 1998-05-18 | 2000-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory |
JP3559722B2 (ja) | 1999-04-16 | 2004-09-02 | キヤノン株式会社 | 磁気抵抗素子、固体メモリ |
US6611405B1 (en) | 1999-09-16 | 2003-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive element and magnetic memory device |
JP2001084758A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-03-30 | Fujitsu Ltd | 強磁性トンネル接合ランダムアクセスメモリ、スピンバルブランダムアクセスメモリ、単一強磁性膜ランダムアクセスメモリ、およびこれらをつかったメモリセルアレイ |
EP1143537A1 (en) * | 1999-09-27 | 2001-10-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect memory device and method for producing the same |
DE60110944T2 (de) | 2000-01-07 | 2006-04-27 | Sharp K.K. | Magnetoresistive Anordnung und diese verwendendes magnetisches Speicherelement |
DE10040811A1 (de) * | 2000-08-21 | 2002-03-14 | Infineon Technologies Ag | Monolithisch integrierbare Induktivität |
US7035138B2 (en) * | 2000-09-27 | 2006-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic random access memory having perpendicular magnetic films switched by magnetic fields from a plurality of directions |
JP3524486B2 (ja) | 2000-10-13 | 2004-05-10 | キヤノン株式会社 | 磁気抵抗素子及び該素子を用いたメモリ素子 |
TW544677B (en) * | 2000-12-26 | 2003-08-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magneto-resistance memory device |
JP4666775B2 (ja) * | 2001-01-11 | 2011-04-06 | キヤノン株式会社 | 磁気薄膜メモリ素子、磁気薄膜メモリおよび情報記録方法 |
JP4666774B2 (ja) * | 2001-01-11 | 2011-04-06 | キヤノン株式会社 | 磁気薄膜メモリ素子、磁気薄膜メモリおよび情報記録再生方法 |
JP3667244B2 (ja) | 2001-03-19 | 2005-07-06 | キヤノン株式会社 | 磁気抵抗素子、それを用いたメモリ素子、磁気ランダムアクセスメモリ及び磁気ランダムアクセスメモリの記録再生方法 |
US6713830B2 (en) * | 2001-03-19 | 2004-03-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive element, memory element using the magnetoresistive element, and recording/reproduction method for the memory element |
TW560095B (en) | 2001-04-02 | 2003-11-01 | Canon Kk | Magnetoresistive element, memory element having the magnetoresistive element, and memory using the memory element |
JP4944315B2 (ja) * | 2001-08-13 | 2012-05-30 | キヤノン株式会社 | 磁気抵抗効果膜、それを備えたメモリ素子及びそれを用いたメモリ |
US6611455B2 (en) | 2001-04-20 | 2003-08-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic memory |
JP3482469B2 (ja) * | 2001-05-21 | 2003-12-22 | 北海道大学長 | 磁気記憶素子、磁気メモリ、磁気記録方法、磁気記憶素子の製造方法、及び磁気メモリの製造方法 |
JP2002368306A (ja) | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Canon Inc | 磁気抵抗効果膜およびそれを用いたメモリ |
DE10128964B4 (de) * | 2001-06-15 | 2012-02-09 | Qimonda Ag | Digitale magnetische Speicherzelleneinrichtung |
US6510080B1 (en) * | 2001-08-28 | 2003-01-21 | Micron Technology Inc. | Three terminal magnetic random access memory |
EP1288958A3 (en) * | 2001-08-30 | 2003-07-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive film and memory using the same |
JP2003086775A (ja) | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Canon Inc | 磁気メモリ装置およびその製造方法 |
FR2829868A1 (fr) * | 2001-09-20 | 2003-03-21 | Centre Nat Rech Scient | Memoire magnetique a ecriture par courant polarise en spin, mettant en oeuvre des alliages amorphes ferrimagnetiques et procede pour son ecriture |
JP4775926B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2011-09-21 | キヤノン株式会社 | 磁気メモリ装置の読み出し回路 |
JP4756803B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2011-08-24 | キヤノン株式会社 | 磁気メモリ装置の書き込み回路 |
JP3854836B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2006-12-06 | キヤノン株式会社 | 垂直磁化膜を用いた磁気メモリの設計方法 |
JP3592282B2 (ja) | 2001-10-01 | 2004-11-24 | キヤノン株式会社 | 磁気抵抗効果膜、およびそれを用いたメモリ |
JP3854839B2 (ja) | 2001-10-02 | 2006-12-06 | キヤノン株式会社 | 磁気抵抗素子を用いた不揮発固体メモリ |
JP2003197872A (ja) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Canon Inc | 磁気抵抗効果膜を用いたメモリ |
JP3736483B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2006-01-18 | ソニー株式会社 | 強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置 |
US6724652B2 (en) * | 2002-05-02 | 2004-04-20 | Micron Technology, Inc. | Low remanence flux concentrator for MRAM devices |
US6667897B1 (en) * | 2002-06-28 | 2003-12-23 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction containing a ferrimagnetic layer and anti-parallel layer |
KR100499136B1 (ko) * | 2002-12-14 | 2005-07-04 | 삼성전자주식회사 | 전자 스핀의존 산란을 이용한 자성매체 및 자성매체정보재생장치 및 재생방법 |
DE10301092B4 (de) * | 2003-01-14 | 2006-06-29 | Infineon Technologies Ag | MRAM-Speicherzelle |
US6845038B1 (en) | 2003-02-01 | 2005-01-18 | Alla Mikhailovna Shukh | Magnetic tunnel junction memory device |
US7002228B2 (en) * | 2003-02-18 | 2006-02-21 | Micron Technology, Inc. | Diffusion barrier for improving the thermal stability of MRAM devices |
JP4095498B2 (ja) | 2003-06-23 | 2008-06-04 | 株式会社東芝 | 磁気ランダムアクセスメモリ、電子カードおよび電子装置 |
JP4253225B2 (ja) | 2003-07-09 | 2009-04-08 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ |
JP2005079258A (ja) | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Canon Inc | 磁性体のエッチング加工方法、磁気抵抗効果膜、および磁気ランダムアクセスメモリ |
JP2005079508A (ja) | 2003-09-03 | 2005-03-24 | Canon Inc | 磁性膜及び多層磁性膜、磁性膜の磁化反転方法及び磁化反転機構、磁気ランダムアクセスメモリ |
US7072209B2 (en) * | 2003-12-29 | 2006-07-04 | Micron Technology, Inc. | Magnetic memory having synthetic antiferromagnetic pinned layer |
JP2005209248A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Hitachi Ltd | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
JP2005315678A (ja) | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Canon Inc | 検出方法、検出デバイス及び検出用キット |
JP5032009B2 (ja) * | 2004-08-17 | 2012-09-26 | 株式会社東芝 | 磁気センサ、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置 |
US20060039089A1 (en) | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic oscillator, magnetic head, and magnetic recording and reproducing apparatus |
JP4731927B2 (ja) | 2005-01-31 | 2011-07-27 | キヤノン株式会社 | 磁性体センサおよび検出キット |
US7379321B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-05-27 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Memory cell and programmable logic having ferromagnetic structures exhibiting the extraordinary hall effect |
US7602591B2 (en) * | 2005-06-22 | 2009-10-13 | Tdk Corporation | Exchange-coupled free layer with out-of-plane magnetization |
US20070115715A1 (en) * | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Ryu Ho J | Magnetic access memory device using perpendicular magnetization and fabrication method thereof |
JP4786331B2 (ja) | 2005-12-21 | 2011-10-05 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
JP4514721B2 (ja) * | 2006-02-09 | 2010-07-28 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッド、磁気記録再生装置及び磁気記憶装置 |
JP2007299880A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子,および磁気抵抗効果素子の製造方法 |
FR2902890B1 (fr) * | 2006-06-22 | 2008-11-07 | Commissariat Energie Atomique | Procede et systeme pour ajuster la sensibilite d'un capteur magnetoresistif |
JP4550777B2 (ja) | 2006-07-07 | 2010-09-22 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置及び磁気メモリ |
JP5044157B2 (ja) * | 2006-07-11 | 2012-10-10 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子,磁気ヘッド,および磁気再生装置 |
JP2008085220A (ja) | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、および磁気再生装置 |
FR2907587B1 (fr) * | 2006-10-23 | 2008-12-26 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif magnetique a animation perpendiculaire et a couche intercalaire compensatrice d'interactions. |
FR2910716B1 (fr) * | 2006-12-26 | 2010-03-26 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif magnetique multicouches, procede pour sa realisation, capteur de champ magnetique, memoire magnetique et porte logique mettant en oeuvre un tel dispositif |
US20080174936A1 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | Western Lights Semiconductor Corp. | Apparatus and Method to Store Electrical Energy |
JP4388093B2 (ja) | 2007-03-27 | 2009-12-24 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置 |
JP4649433B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2011-03-09 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記憶装置及び磁気メモリ |
US7697322B2 (en) * | 2007-07-10 | 2010-04-13 | Qimonda Ag | Integrated circuits; method for manufacturing an integrated circuit; method for decreasing the influence of magnetic fields; memory module |
TWI343055B (en) * | 2007-12-10 | 2011-06-01 | Ind Tech Res Inst | Magnetic memory cell structure with thermal assistant and magnetic random access memory |
US7929258B2 (en) * | 2008-01-22 | 2011-04-19 | Seagate Technology Llc | Magnetic sensor including a free layer having perpendicular to the plane anisotropy |
US20090257168A1 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Northern Lights Semiconductor Corp. | Apparatus for Storing Electrical Energy |
JP5039007B2 (ja) | 2008-09-26 | 2012-10-03 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置 |
JP5039006B2 (ja) | 2008-09-26 | 2012-10-03 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置 |
JP2010080839A (ja) | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリおよび磁気記録再生装置 |
TW201135766A (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-16 | Chien-Chiang Chan | Energy storage device |
CN105981116B (zh) | 2013-10-01 | 2019-09-06 | 埃1023公司 | 磁增强的能量存储系统及方法 |
US11804322B1 (en) | 2023-07-03 | 2023-10-31 | King Faisal University | Ultra-density nanostructure GdFe thin film with large perpendicular magnetic anisotropy for a new generation of spintronic device |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0423293A (ja) | 1990-05-18 | 1992-01-27 | Toshiba Corp | 磁気メモリセル及び磁性薄膜 |
JP3231313B2 (ja) | 1990-08-22 | 2001-11-19 | 株式会社日立製作所 | 磁気ヘッド |
US5173873A (en) | 1990-06-28 | 1992-12-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | High speed magneto-resistive random access memory |
EP0507451B1 (en) * | 1991-03-06 | 1998-06-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory device |
US5648161A (en) * | 1991-11-22 | 1997-07-15 | Seiko Epson Corporation | Magneto-optical recording medium having large kerr rotational angle in short wavelength range |
US5347485A (en) * | 1992-03-03 | 1994-09-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory |
US5343422A (en) * | 1993-02-23 | 1994-08-30 | International Business Machines Corporation | Nonvolatile magnetoresistive storage device using spin valve effect |
US5577020A (en) * | 1993-10-08 | 1996-11-19 | Tdk Corporation | Magneto-optical disc with intermediate film layer between a recording film and a dielectric film |
US5841611A (en) * | 1994-05-02 | 1998-11-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect type head, memory device, and amplifying device using the same |
JPH08321016A (ja) | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 磁気抵抗効果膜 |
JP3293437B2 (ja) * | 1995-12-19 | 2002-06-17 | 松下電器産業株式会社 | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッド及びメモリー素子 |
US5768183A (en) * | 1996-09-25 | 1998-06-16 | Motorola, Inc. | Multi-layer magnetic memory cells with improved switching characteristics |
JP3351694B2 (ja) | 1996-10-28 | 2002-12-03 | 日本ビクター株式会社 | 磁性メモリ |
US5774394A (en) * | 1997-05-22 | 1998-06-30 | Motorola, Inc. | Magnetic memory cell with increased GMR ratio |
JP3679593B2 (ja) * | 1998-01-28 | 2005-08-03 | キヤノン株式会社 | 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 |
JP3697106B2 (ja) | 1998-05-15 | 2005-09-21 | キヤノン株式会社 | 半導体基板の作製方法及び半導体薄膜の作製方法 |
EP0959475A3 (en) * | 1998-05-18 | 2000-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory |
DE60110944T2 (de) * | 2000-01-07 | 2006-04-27 | Sharp K.K. | Magnetoresistive Anordnung und diese verwendendes magnetisches Speicherelement |
-
1998
- 1998-01-28 JP JP01563398A patent/JP3679593B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-01-25 US US09/236,356 patent/US6219275B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-27 DE DE69932872T patent/DE69932872T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-27 EP EP99300618A patent/EP0933782B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-02-28 US US09/794,499 patent/US6654279B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-10-22 US US10/689,717 patent/US6847545B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-11-01 US US10/976,815 patent/US20050083727A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050083727A1 (en) | 2005-04-21 |
US6654279B2 (en) | 2003-11-25 |
JPH11213650A (ja) | 1999-08-06 |
US6847545B2 (en) | 2005-01-25 |
US6219275B1 (en) | 2001-04-17 |
DE69932872D1 (de) | 2006-10-05 |
US20040085803A1 (en) | 2004-05-06 |
DE69932872T2 (de) | 2007-08-30 |
US20010021125A1 (en) | 2001-09-13 |
EP0933782B1 (en) | 2006-08-23 |
EP0933782A2 (en) | 1999-08-04 |
EP0933782A3 (en) | 2000-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3679593B2 (ja) | 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 | |
US6104632A (en) | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory | |
US6628542B2 (en) | Magnetoresistive device and magnetic memory using the same | |
US7018725B2 (en) | Magneto-resistance effect element magneto-resistance effect memory cell, MRAM, and method for performing information write to or read from the magneto-resistance effect memory cell | |
JP3667244B2 (ja) | 磁気抵抗素子、それを用いたメモリ素子、磁気ランダムアクセスメモリ及び磁気ランダムアクセスメモリの記録再生方法 | |
JP2003110094A (ja) | 垂直磁化膜を用いた磁気メモリ及びその製造方法 | |
JP3550524B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子及びそれを用いた磁気メモリ | |
JP4040173B2 (ja) | メモリ | |
JP3634761B2 (ja) | 磁気抵抗素子、該磁気抵抗素子を用いたメモリ素子及び磁気ランダムアクセスメモリ、並びに記録再生方法 | |
JP3559722B2 (ja) | 磁気抵抗素子、固体メモリ | |
US6898115B2 (en) | Magnetoresistive element, and magnetic memory using the same | |
JP3848119B2 (ja) | 磁気抵抗効果を用いた不揮発固体メモリ | |
JP2000076844A (ja) | 磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法、画像録画再生装置 | |
JP3891511B2 (ja) | 磁性薄膜メモリ及びその記録再生方法 | |
JP2003142753A (ja) | 磁性膜の磁化反転方法、磁気抵抗効果膜及びそれを用いた磁気メモリ | |
JP2000076843A (ja) | 磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法、画像録画再生装置 | |
JPH11154389A (ja) | 磁気抵抗素子、磁性薄膜メモリ素子および該メモリ素子の記録再生方法 | |
JP3658331B2 (ja) | メモリ素子の記録再生方法、磁気抵抗素子及び磁気ランダムアクセスメモリ | |
JP3515940B2 (ja) | 磁気トンネル接合素子及びそれを用いた磁気メモリ | |
JP4136028B2 (ja) | 磁性薄膜メモリ素子、それを用いた磁性薄膜メモリ及びその記録再生方法 | |
JP3957817B2 (ja) | 磁性薄膜メモリ及びその記録再生方法 | |
JP2001256773A (ja) | 磁気メモリセルのアクセス方法及び磁気メモリセル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050414 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050426 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050513 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |