JP5431400B2 - 磁気記憶素子 - Google Patents
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Description
第1実施形態による磁気記憶素子を図1に示す。図1は第1実施形態による磁気記憶素子1の断面図である。この実施形態の磁気記憶素子1は、図示しない基板上に非磁性層(図示せず)などを介して、あるいは介さずに形成された磁性細線100と、磁性細線100に接続し磁性細線に電流を流す電極104a、104bと、配線210と、を備えている。磁性細線100は一方向に伸びた細線形状を有している。本明細書において、この細線が伸びた方向を細線方向(第1方向)と称す。磁性細線100を細線方向に対して垂直な面で切った断面形状は例えば四角形、円形又は楕円形状である。磁性細線100は内部に複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する。図1は、nが7として示している。磁区とは、その内部において磁化方向が一様な領域のことを指す。
本実施形態の磁気記憶素子1と、比較例による磁気記憶素子を比較するためのシミュレーションを行った。このシミュレーション結果を図7(a)乃至図7(c)に示す。比較例の磁気記憶素子においては、磁性細線100に磁場を印加する配線210を設けない構成を有している。本実施形態および比較例の磁気記憶素子は、同一の材料、サイズの磁性体に対して磁場印加の有無以外は同一の条件でシミュレーションを行っている。また、このシミュレーションは、磁性細線100を模した細線形状の磁性体中に、周囲と磁化方向が逆になる領域を1か所設けた磁化配置を初期条件とし、マイクロマグネティクスシミュレーションを用いて電流や磁場を印加した場合の磁気構造の時間変化を追ったものである。
第2実施形態による磁気記憶素子を図9に示す。この第2実施形態の磁気記憶素子1は、複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する磁性細線100と、電流源150からの電流を磁性細線100に流す電極104a、104bと、磁性細線100にスピン波を発生させるスピン波発生部170と、を備えている。なお、図示しないが、第2実施形態の磁気記憶素子1においても、第1実施形態と同様に書き込み部および読み出し部が設けられている。
第3実施形態による磁気記憶素子を図12に示す。この第3実施形態の磁気記憶素子1は、複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する磁性細線100と、電流源150からの電流を磁性細線100に流す電極104a、104bと、磁性細線100の細線方法に沿って磁性細線100を取り囲むように設けられた磁性層130と、磁性層130内の磁性細線100の近接するように設けられた配線230とを備えている。なお、図示しないが、第3実施形態の磁気記憶素子1においても、第1実施形態と同様に書き込み部および読み出し部が設けられている。
第4実施形態による磁気記憶素子を図20に示す。この第4実施形態の磁気記憶素子1は、複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する磁性細線100と、電流源150からの電流を磁性細線100に流す電極104a、104bと、スピン波発生部240とを備えている。スピン波発生部240は、磁性細線100の全体または一部に近接して設けられた磁性層242と、磁性層242上に設けられた非磁性層244と、非磁性層244上に設けられた磁化固定層246と、電流源248からの電流を磁性層242と磁化固定層246との間に流す電極247a、247bとを備えている。なお、図示しないが、第4実施形態の磁気記憶素子1においても、第1実施形態と同様に書き込み部および読み出し部が設けられている。また、磁化固定層246は磁化方向が固定されている。この磁化方向の固定は、膜厚を厚くするか、または非磁性層244と反対側の面に反強磁性層を設けることで行われる。
第5実施形態による磁気記憶素子を図22(a)、22(b)に示す。この第5実施形態の磁気記憶素子1の断面図を図22(a)に示し、上面図を図22(b)に示す。
第6実施形態の磁気記憶装置を図24に示す。この第6実施形態の磁気記憶装置280は、図24に示すように、複数の磁性細線100と、各磁性細線を取り囲むように設けられた圧電層252と、圧電層252に電圧を印加する電極254a、254bとを備えている。図24においては、圧電層252が各磁性細線100の周囲を取り囲んでいるが、より確実な絶縁を確保するために、磁性細線100と圧電層252との間に、例えばアモルファスSiO2、アモルファスAl2O3のような絶縁材料が設けられていても構わない。
第7実施形態による磁気記憶装置について図27乃至図28を参照して説明する。第7実施形態の磁気記憶装置の回路図を図27に示し、斜視図を図28に示す。
100 磁性細線
1011〜1018 磁区
104a、104b 電極
105 磁壁の移動方向
110 書き込み部
112a、112b 電極
114 非磁性層
116 磁化固定層
120 読み出し部
130 磁性層
131 磁化
150 電流源
155 電流
170 スピン波発生部
172 磁性層
174 非磁性層
176 磁化固定層
177a、177b 電極
178 反強磁性層
210 配線
211 配線
212 配線
230 配線
232 絶縁体
240 スピン波発生部
242 磁性層
243 磁化
244 非磁性層
246 磁化固定層
247a、247b 電極
248 電流源
249 電圧源
250 圧電部
252 圧電層
254a、254b 電極
280、280A 磁気記憶装置
300 メモリセルアレイ
320 スイッチング素子
410A、410B 駆動回路
420A、420B 駆動回路
Claims (3)
- 第1方向に延在し、磁壁により隔てられた複数の磁区を有する磁性細線と、
前記磁性細線に前記第1方向の電流および前記第1方向と逆方向の電流を流し前記電流の流した向きと逆方向に前記磁壁を移動させることが可能な第1電極と、
電気的な入力を受け、前記磁性細線の全体または一部の領域の磁壁の移動をアシストするアシスト部と、
を備え、
前記アシスト部は、前記磁性細線に接続された磁性層と、前記磁性層上に設けられた非磁性層と、前記非磁性層上に設けられ、磁化の方向が固定された磁化固定層と、前記磁性層と前記磁化固定層との間に電流を流すことが可能な第2電極と、を備え、前記磁性層と前記磁化固定層との間に前記磁性層の磁化方向を反転させない電流を流すことにより前記磁性層の磁化変化を前記磁性細線へスピン波として伝搬させて前記磁壁の移動をアシストする磁気記憶素子。 - 前記磁性層は、前記磁性細線の前記第1方向と直交する方向に延在する請求項1記載の磁気記憶素子。
- 第1方向に延在し、磁壁により隔てられた複数の磁区を有し、垂直磁気異方性を有する磁性細線と、
前記磁性細線に前記第1方向の電流および前記第1方向と逆方向の電流を流し前記電流の流した向きと逆方向に前記磁壁を移動させることが可能な電極と、
電気的な入力を受け、前記磁性細線の全体または一部の領域の磁壁の移動をアシストするアシスト部と、
を備え、
前記アシスト部は、前記磁性細線に近接しかつ前記磁性細線と分離して配置された配線を有し、前記配線に電流を流すことにより発生する電流磁場を前記磁性細線に印加する磁気記憶素子。
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