JP4915626B2 - 磁気抵抗効果素子および磁気ランダムアクセスメモリ - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態による磁気抵抗効果素子を図4に示す。本実施形態の磁気抵抗効果素子1は、磁化の方向が可変でかつこの磁化の方向により情報を記録する磁気記録層2と、磁化方向が膜面に略垂直であって磁化の方向が不変であるかまたは磁気記録層2に比べて大きな磁化反転磁界を有する磁気参照層6と、磁気記録層2と磁気参照層6との間に設けられるトンネルバリア層4と、を備えている。磁気記録層2は、面内磁気異方性を有する磁性層21と、垂直磁気異方性を有する磁性層22と、を備えている。磁性層21と磁性層22とは交換結合をしている。そして、磁性層21は磁性層22よりもキュリー温度が低い。
本発明の第2実施形態による磁気抵抗効果素子を図5に示す。本実施形態の磁気抵抗効果素子1は、磁化の方向が可変でかつこの磁化の方向により情報を記録する磁気記録層2と、磁化方向が膜面に略垂直であって磁化の方向が不変であるかまたは磁気記録層2に比べて大きな磁化反転磁界を有する磁気参照層6と、磁気記録層2と磁気参照層6との間に設けられるトンネルバリア層4と、を備えている。磁気記録層2は、面内磁気異方性を有する磁性層21と、垂直磁気異方性を有する磁性層22と、磁性層21および磁性層22よりも高いスピン分極率を有する磁性層23と、を備えている。磁性層21と磁性層22とは交換結合をしている。そして、磁性層21は磁性層22よりもキュリー温度が低い。
次に、本発明の第3実施形態による磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)を図7に示す。本実施形態のMRAMは、マトリクス状に配列されたメモリセルMCを有するメモリセルアレイ30を備えている。そして、各メモリセルMCは、第1乃至第3実施形態のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子1として備えている。
2 磁気記録層
21 面内磁気異方性を有する磁性層
22 垂直磁気異方性を有する磁性層
23 高いスピン分極率を有する磁性層
4 トンネルバリア層
6 磁化参照層
30 メモリセルアレイ
31 選択トランジスタ
32 ロウデコーダ
33 カラムデコーダ
34 書き込み回路
35 読み出し回路
MC メモリセル
Claims (7)
- 磁化の方向が膜面に略垂直で可変な磁性層を有する磁気記録層と、
磁化方向が膜面に略垂直であって磁化の方向が不変であるかまたは前記磁気記録層に比べて大きな磁化反転磁界を有する磁気参照層と、
前記磁気記録層と前記磁気参照層との間に設けられた非磁性層と、
を備え、
前記磁気記録層は、垂直磁気異方性を有する第1磁性層と、面内磁気異方性を有し前記第1磁性層と交換結合する第2磁性層とを含み、前記第2磁性層のキュリー温度が、前記第1磁性層のキュリー温度よりも低く、
前記磁気記録層と前記磁気参照層との間で膜面に略垂直な方向に電流を流すことにより、スピン偏極した電子を前記磁気記録層に作用させ、前記磁気記録層の磁化の方向を可変とすることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 前記第2磁性層は、前記第1磁性層に対して前記非磁性層と反対側に設けられることを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁気記録層は、前記非磁性層と前記第1磁性層との間に、前記第1磁性層および前記第2磁性層よりもスピン分極率が高い第3磁性層を更に備えていることを特徴とする請求項2記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1磁性層はCo、Fe、Niの群から選択された少なくとも一つの元素と、Pt、Pd、Rh、Ir、V、Auの群から選択された少なくとも一つの元素とを含む強磁性金属間化合物から構成され、前記第2磁性層はCo、Fe、Niの群から選択された少なくとも一つの元素と、Mn、V、Ru、Cr、Cu、Au、Ag、Alの群から選択された少なくとも一つの元素とを含む強磁性合金から構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記第1磁性層は、Co、Fe、Niの群から選択された少なくとも一つの元素と、Pt、Pd、Rh、Ir、V、Auの群から選択された少なくとも一つの元素とを含む強磁性金属間化合物から構成され、前記第2磁性層はCo、Fe、Niの群から選択された少なくとも一つの元素と、Nd、Tb、Dy、Ho、Sm、Mn、Vの群から選択された少なくとも一つの元素とを含むフェリ磁性体合金またはフェリ磁性体金属間化合物から構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の一端に電気的に接続される第1の配線と、
前記磁気抵抗効果素子の他端に電気的に接続される第2の配線と、
を備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の一端に電気的に接続される第1の配線と、
前記磁気抵抗効果素子の他端に電気的に接続される第2の配線と、
前記磁気抵抗効果素子の一端と前記第1の配線との間に設けられた選択トランジスタと、
を備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
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