JP5416992B2 - クラスター並びにこれを用いたスピンram及びスピントルク発振器 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の磁気抵抗効果素子から構成される新たなユニット(以下、クラスターと称する)を提案するものである。
(1) クラスターの構成例
本発明に係わるクラスターの最小限の要件は、磁性発振素子としての一つの磁気抵抗効果素子とメモリセルとしての一つの磁気抵抗効果素子であるが、実用上は、一つのクラスターを複数のメモリセルから構成するのが好ましい。
次に、クラスターを構成する磁性発振素子と複数のメモリセルとの静磁結合について説明する。ここでは、図4のクラスターを例とする。
模式的に、静磁結合を矢印で示す。但し、複数のメモリセル間の静磁結合については省略する。
このように、本発明の例によれば、複数の磁気抵抗効果素子から構成されるクラスターにより、例えば、高速化、省電力化及び大容量化が可能なスピンRAMや、発振周波数をオンデマンドにチューンできる発振器などを実現できる。
本発明に係わるクラスターは、スピンRAM及び発振器に適用することができる。
・ クロスポイント型スピンRAM
図11は、クロスポイント型スピンRAMを示している。
図12は、1トラ1セル型スピンRAMを示している。
図14は、many to 1のセル構造を有するスピンRAMを示している。
クラスター10は、図11及び図12のスピンRAMのクラスターと同じである。
本発明に係わるクラスターは、磁気抵抗効果素子から構成される。このため、このクラスターを、磁気ランダムアクセスメモリの動作を制御するクロック発振器に適用することは非常に有効である。
本発明に係わるクラスターから出力される高周波出力は、アナログ信号である。このアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路を設けてもよいし、このアナログ信号を用いてそのまま演算を行うロジックデバイスを構成してもよい。
磁気抵抗効果素子の製造方法と材料例について、図16を参照しながら説明する。
この場合、強磁性層48は、例えば、反強磁性層44/強磁性層45/非磁性層46/強磁性層47の積層構造から構成される。
本発明に係わるクラスターを構成する磁気抵抗効果素子に関し、磁気フリー層及び磁気ピンド層は、例えば、面内磁化を有するが、垂直磁化を有していてもよい。
本発明によれば、複数の磁気抵抗効果素子から構成される新たなユニット(クラスター)により、例えば、many to 1のセル構造のスピンRAMや、発振周波数をオンデマンドにチューンできる発振器などを実現できる。
Claims (5)
- 磁性発振素子としての第一磁気抵抗効果素子と、前記第一磁気抵抗効果素子に隣接して配置されるメモリセルとしての第二磁気抵抗効果素子とを具備し、
前記第一及び第二磁気抵抗効果素子は、磁化方向が可変の磁気フリー層、磁化方向が不変の磁気ピンド層、及び、これらの間に配置されるスペーサー層を基本構造とし、
前記第二磁気抵抗効果素子の磁気フリー層と磁気ピンド層との残留磁化の磁化方向は、平行又は反平行に設定され、
前記第一磁気抵抗効果素子の磁気フリー層は、前記第一磁気抵抗効果素子に発振閾値電流よりも大きい電流を流したときに、前記第二磁気抵抗効果素子の磁気フリー層と磁気ピンド層との残留磁化の磁化方向に依存した周波数で磁化振動する
ことを特徴とするクラスター。 - 磁性発振素子としての第一磁気抵抗効果素子と、前記第一磁気抵抗効果素子に隣接して配置されるメモリセルとしての複数の第二磁気抵抗効果素子とを具備し、
前記第一及び第二磁気抵抗効果素子は、磁化方向が可変の磁気フリー層、磁化方向が不変の磁気ピンド層、及び、これらの間に配置されるスペーサー層を基本構造とし、
前記複数の第二磁気抵抗効果素子は、前記第一磁気抵抗効果素子に対して静磁気的に非対称に配置され、
前記複数の第二磁気抵抗効果素子の磁気フリー層と磁気ピンド層との残留磁化の磁化方向は、平行又は反平行に設定され、
前記第一磁気抵抗効果素子の磁気フリー層は、前記第一磁気抵抗効果素子に発振閾値電流よりも大きい電流を流したときに、前記複数の第二磁気抵抗効果素子の磁気フリー層と磁気ピンド層との残留磁化の磁化方向に依存した周波数で磁化振動する
ことを特徴とするクラスター。 - 請求項2に記載のクラスターと、前記クラスターの前記第一磁気抵抗効果素子に接続される読み出し回路とを具備し、前記読み出し回路は、前記第一磁気抵抗効果素子の磁気フリー層の磁化振動の周波数に基づいて、前記複数の第二磁気抵抗効果素子のそれぞれに記憶されたデータを判定することを特徴とするスピンRAM。
- 請求項2に記載のクラスターと、前記クラスターの前記複数の第二磁気抵抗効果素子のうち選択された磁気抵抗効果素子にデータを書き込む書き込み回路とを具備し、前記選択された磁気抵抗効果素子にデータを書き込んでいるときに、前記第一磁気抵抗効果素子に前記発振閾値電流よりも大きい電流を流すことを特徴とするスピンRAM。
- 請求項2に記載のクラスターと、前記クラスターの前記第一磁気抵抗効果素子に接続される回路とを具備し、前記回路は、前記第一磁気抵抗効果素子の磁気フリー層の磁化振動に由来する出力の高周波成分を取り出すことを特徴とするスピントルク発振器。
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