JP7005452B2

JP7005452B2 - 磁気記憶装置

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Publication number: JP7005452B2
Application number: JP2018142923A
Authority: JP
Inventors: 英行杉山; 一隆池上; 尚治下村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2038-07-30
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Description

本発明の実施形態は、磁気記憶装置に関する。

磁性層を用いた磁気記憶装置がある。磁気記憶装置において、安定した動作が望まれる。

特許第６０８９０８１号公報

本発明の実施形態は、安定した動作が可能な磁気記憶装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、磁気記憶装置は、第１積層体及び制御部を含む。前記第１積層体は、第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた非磁性の第１中間層と、を含む。前記制御部は、前記第１磁性層及び前記第１対向磁性層と電気的に接続される。前記制御部は、前記第１積層体に第１定電流期間を含む第１パルス電流を供給する第１動作を実施可能である。前記第１パルス電流の前記供給の前における前記第１積層体の第１電気抵抗は、前記第１パルス電流の前記供給の後における前記第１積層体の第２電気抵抗とは異なる。

図１は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示するグラフ図である。図３（ａ）～図３（ｄ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。図４は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式的斜視図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。図７は、実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。図８は、実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。図９は、実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。
図１に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１１０は、第１積層体ＳＢ１及び制御部７０を含む。この例では、第１導電層２１、第１トランジスタＴｒ１、及び、磁性部（第１磁性部５１及び第２磁性部５２）が設けられている。

第１積層体ＳＢ１は、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃ、及び、第１中間層１１ｎを含む。第１中間層１１ｎは、第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｃとの間に設けられる。第１中間層は、非磁性である。第１磁性層１１及び第１対向磁性層１１ｃは、例えば、強磁性である。第１磁性層１１と第１中間層１１ｎとの間に、別の層が挿入されても良い。第１対向磁性層１１ｃと第１中間層１１ｎとの間に、別の層が挿入されても良い。

制御部７０は、第１積層体ＳＢ１と電気的に接続される。１つの例において、制御部７０は、定電流源７５を含む。

例えば、第１導電層２１は、第１部分２１ａ、第２部分２１ｂ、及び、第３部分２１ｃを含む。第３部分２１ｃは、第１部分２１ａと第２部分２１ｂとの間に設けられる。第１部分２１ａ、第２部分２１ｂ、及び、第３部分２１ｃは、互いに連続している。

例えば、第３部分２１ｃと第１磁性層１１との間に、第１対向磁性層１１ｃが設けられる。第１導電層２１は、第１対向磁性層１１ｃと電気的に接続される。１つの例において、第１導電層２１（第３部分２１ｃ）は、第１対向磁性層１１ｃと接する。

第１導電層２１が設けられる場合、制御部７０は、第１導電層２１と電気的に接続される。この例では、制御部７０は、配線７０ａにより第１部分２１ａと電気的に接続される。制御部７０は、配線７０ｂにより第２部分２１ｂと電気的に接続される。配線７０ａ及び配線７０ｂの少なくともいずれかにトランジスタなどのスイッチが設けられても良い。

第１トランジスタＴｒ１は、第１磁性層１１と電気的に接続される。この例では、配線７１により、第１トランジスタＴｒ１と第１磁性層１１とが電気的に接続される。

第１トランジスタＴｒ１は、第１ゲートＴｇ１、第１ソースＴｓ１及び第１ドレインＴｄ１を含む。例えば、第１ドレインＴｄ１が、第１磁性層１１と電気的に接続される。第１ソースＴｓ１は、定電流源７５に電気的に接続される。第１ゲートＴｇ１は、制御部７０に電気的に接続される。

第１トランジスタＴｒ１が設けられる場合、制御部７０は、第１トランジスタＴｒ１、及び、第１対向磁性層１１ｃ（第１導電層２１が設けられる場合は、第１導電層２１）と電気的に接続される。

第１対向磁性層１１ｃから第１磁性層１１への第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

第１導電層２１において、第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの第２方向は、第１方向と交差する。この例では、第２方向は、Ｘ軸方向である。例えば、第１導電層２１は、Ｘ軸方向に沿って延びる。

第１積層体ＳＢ１は、例えば、１つのメモリセルに対応する。後述するように、複数の積層体が設けられても良い。１つまたは複数の積層体と、第１導電層２１と、により、第１メモリ部ＭＰ１が得られる。複数のメモリ部が設けられても良い。

以下では、１つの積層体ＳＢ１における動作の例について説明する。

制御部７０は、第１動作ＯＰ１を実施可能である。第１動作ＯＰ１において、制御部７０は、第１積層体ＳＢ１に定電流期間を含む第１パルス電流Ｉｐ１を供給する。例えば、第１パルス電流Ｉｐ１の供給の前における第１積層体ＳＢ１の第１電気抵抗は、第１パルス電流Ｉｐ１の供給の後における第１積層体ＳＢ１の第２電気抵抗とは異なる。例えば、上記の第１電気抵抗は、上記の第２電気抵抗よりも高い。

電気抵抗の変化は、例えば、磁気抵抗効果に基づく。第１積層体ＳＢ１は、例えば、ＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子である。高抵抗及び低抵抗が、１ｂｉｔの情報に対応する。

例えば、第１磁性層１１は、磁化１１Ｍを有する。第１対向磁性層１１ｃは、磁化１１ｃＭを有する。１つの例において、第１磁性層１１の磁化１１Ｍは、第１方向と第２方向とを含む平面（Ｚ－Ｘ平面）と交差する。磁化１１Ｍは、例えば、Ｙ軸方向の成分を有する。磁化１１Ｍは、Ｙ軸方向に沿っても良い。例えば、第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭは、第１磁性層１１の磁化１１Ｍに対して、「平行」または「反平行」に変化可能である。「平行」において、磁化１１ｃＭは、磁化１１Ｍと同じ向きの成分を含む。「反平行」において、磁化１１ｃＭは、磁化１１Ｍと逆向きの成分を含む。

例えば、「反平行」における第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｃとの間の電気抵抗は、「平行」における第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｃとの間の電気抵抗よりも高い。

例えば、第１動作ＯＰ１において、第１パルス電流Ｉｐ１の供給の前の状態は、「反平行」の状態に対応する。第１パルス電流Ｉｐ１の供給の後の状態は、例えば、「平行」の状態に対応する。

例えば、第１積層体ＳＢ１に、磁界Ｈｅｆｆが印加される。磁界Ｈｅｆｆは、第１対向磁性層１１ｃから第１磁性層１１に向かう方向（第１方向）と交差する成分を含む。この例では、磁界Ｈｅｆｆは、Ｘ軸方向の成分を含む。例えば、磁性部（第１磁性部５１及び第２磁性部５２の少なくともいずれか）は、第１積層体ＳＢ１に磁界Ｈｅｆｆを印加可能である。この例では、第１磁性部５１と第２磁性部５２との間に、第１積層体ＳＢ１（及び第１導電層２１）が設けられる。第１磁性部５１と第２磁性部５２との間に磁界Ｈｅｆｆが生じる。磁性部は、磁気記憶装置１１０に含まれても良い。磁性部は、磁気記憶装置１１０とは別に設けられても良い。磁性部として、第１磁性部５１及び第２磁性部５２の少なくともいずれかが設けられても良い。

第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭは、安定な２つの状態（第１状態及び第２状態）を含むと考えられる。例えば、第１状態は、「反平行」であり、第２状態は、「平行」である。第１状態と第２状態との間に、ポテンシャル障壁がある。初期状態が、第１状態であるときに、第１積層体ＳＢ１にしきい値以上の電圧が印加されると、これらの２つの状態の間のポテンシャル障壁が下がると考えられる。第１対向磁性層１１ｃに上記の磁界Ｈｅｆｆが印加されていると、第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭが歳差運動する。これにより、磁化１１ｃＭは、第１状態から第２状態に移行する。このとき、上記の電圧をさらに印加し続けると、第２状態から第１状態に戻る移行が生じると考えられる。この場合、電圧の印加時間により、得られる状態が変化し、安定的に第２状態を得ることが難しい。

実施形態においては、上記のように、制御部７０が第１積層体ＳＢ１に供給する第１パルス電流は、定電流期間（定電流状態）を含む。これにより、第１状態から第２状態に移行した後に、第１状態に戻ることが抑制できる。これにより、安定した動作が可能な磁気記憶装置が提供できる。

以下、この特性の例について説明する。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示するグラフ図である。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、の横軸は、時間ｔｍである。図２（ａ）の縦軸は、第１パルス電流Ｉｐ１における電流の大きさＩｐ１ａに対応する。図２（ｂ）の縦軸は、第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｃとの間の電位差Ｖａ（素子電圧）に対応する。図２（ｃ）の縦軸は、第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｃとの間の電気抵抗Ｒｍに対応する。電気抵抗Ｒｍは、第１積層体ＳＢ１の電気抵抗に対応する。

図２（ａ）に示すように、第１パルス電流Ｉｐ１の大きさＩｐ１ａ（電流の大きさ）は、第１時刻ｔ１と第２時刻ｔ２との間で、第１電流値Ｉｃ１から第２電流値Ｉｃ２に向けて変化する。第２時刻ｔ２は、第１時刻ｔ１の後である。第１時刻ｔ１と第２時刻ｔ２との間の期間は、第１パルス電流Ｉｐ１の立ち上がり期間である。

第１パルス電流Ｉｐ１の大きさＩｐ１ａは、第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間において、実質的に一定である。第３時刻ｔ３は、第２時刻の後である。第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間の期間は、第１パルス電流Ｉｐ１の定電流期間（第１定電流期間）である。第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３と間において、種々の要因により、第１パルス電流Ｉｐ１の大きさＩｐ１ａは、わずかに変動しても良い。第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間における、第１パルス電流Ｉｐ１の大きさＩｐ１ａの平均値を、第２電流値Ｉｃ２としても良い。

第１パルス電流Ｉｐ１の大きさＩｐ１ａは、第３時刻ｔ３と第４時刻ｔ４との間で、第２電流値Ｉｃ２から第１電流値Ｉｃ１に変化する。第４時刻ｔ４は、第３時刻ｔ３の後である。第３時刻ｔ３と第４時刻ｔ４との間の期間は、第１パルス電流Ｉｐ１の立ち下がり期間である。

このように、定電流の第１パルス電流Ｉｐ１は、立ち上がり期間、立ち下がり期間、及び、定電流期間（第１定電流期間）を含む。

１つの例において、第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間（定電流期間）における、第１パルス電流Ｉｐ１の大きさＩｐ１ａと、第２電流値Ｉｃ２（例えば、平均値）と、の差（第１差）の絶対値は、第１電流値Ｉｃ１と第２電流値Ｉｃ２との差（第２差）の絶対値の１／１０以下である。別の例において、第１差の絶対値は、第２差の絶対値の１／５０以下でも良い。定電流期間における第１パルス電流Ｉｐ１の大きさＩｐ１ａは、負荷（例えば第１積層体ＳＢ１）の電気抵抗が変化しても、実質的に変化しない。

図２（ｃ）は、このような第１パルス電流Ｉｐ１が第１積層体ＳＢ１に供給されたときの第１積層体ＳＢ１の電気抵抗Ｒｍの変化を示している。第１時刻ｔ１よりも前の電気抵抗Ｒｍを第１電気抵抗Ｒ１とする。第４時刻ｔ４よりも後の電気抵抗Ｒｍを第２電気抵抗Ｒ２とする。第１中間抵抗Ｒ３１及び第２中間抵抗Ｒ３２を以下のように定める。Ｒ３１＝Ｒ１－０．１×（Ｒ１－Ｒ２）とする。Ｒ３２＝Ｒ２＋０．１×（Ｒ１－Ｒ２）とする。電気抵抗Ｒｍが第１電気抵抗Ｒ１から第２電気抵抗Ｒ２へ向かって変化するときに、電気抵抗Ｒｍが第１中間抵抗Ｒ３１となる時刻を第５時刻ｔ５とする。電気抵抗Ｒｍが第１電気抵抗Ｒ１から第２電気抵抗Ｒ２へ向かって変化するときに、電気抵抗Ｒｍが第２中間抵抗Ｒ３２になる時刻を第６時刻ｔ６とする。

第１積層体ＳＢ１の電気抵抗Ｒｍは、第５時刻ｔ５から第６時刻ｔ６との間において、第１電気抵抗Ｒ１から第２電気抵抗Ｒ２に向けて急激に変化する。第５時刻ｔ５は、第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間である。第６時刻ｔ６は、第５時刻ｔ５と第３時刻ｔ３との間である。

第１電気抵抗Ｒ１は、第１状態ＳＴ１に対応する。第２電気抵抗Ｒ２は、第２状態ＳＴ２に対応する。

例えば、定電流期間を有する第１パルス電流Ｉｐ１ではなく、しきい値以上の定電圧のパルス電圧が第１積層体ＳＢ１に印加される参考例が考えられる。この参考例においては、第１電気抵抗Ｒ１から第２電気抵抗Ｒ２に移行した後、その電圧が印加され続けると、第２電気抵抗Ｒ２から第１電気抵抗Ｒ１へ向けて、電気抵抗Ｒｍが変化する。例えば、第１電気抵抗Ｒ１から第２電気抵抗Ｒ２への移行のための時間（例えば、第１時刻ｔ１と第５時刻ｔ５との間の時間）の１．５倍よりも、電圧の印加時間が長くなると、第２電気抵抗Ｒ２から第１電気抵抗Ｒ１への移行が生じ易くなる。

これに対して、実施形態においては、第１パルス電流Ｉｐ１において、第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間の期間において、定電流が供給されている。第５時刻ｔ５において、第２電気抵抗Ｒ２に移行する（例えば「平行」状態）と、第１積層体ＳＢ１に加わる電圧の絶対値が低くなる。このため、第２電気抵抗Ｒ２から第１電気抵抗Ｒ１に戻ることが抑制されると考えられる。

図２（ｂ）に示す第１電圧Ｖ１は、第２電流値Ｉｃ２と第１電気抵抗Ｒ１との積に対応する。図２（ｂ）に示す第２電圧Ｖ２は、第２電流値Ｉｃ２と第２電気抵抗Ｒ２との積に対応する。

図２(ｂ)に示すように、第５時刻ｔ５における電位差Ｖａを電位差Ｖ４とする。図２(ｂ)に示すように、第６時刻ｔ６における電位差Ｖａを電位差Ｖ５とする。電位差Ｖａは、第５時刻ｔ５から第６時刻ｔ６との間において、電位差Ｖ４から電位差Ｖ５に急激に変化する。既に説明したように、第５時刻ｔ５は、第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間である。既に説明したように、第６時刻ｔ６は、第５時刻ｔ５と第３時刻ｔ３との間である。第２電圧Ｖ２の絶対値は、第１電圧Ｖ１の絶対値よりも小さい。

このように、実施形態においては、第１パルス電流Ｉｐ１が定電流期間を含むため、第１状態ＳＴ１から第２状態ＳＴ２への移行（スイッチング）に応じて、第１積層体ＳＢ１に加わる電圧が変化する。電圧の絶対値が減少することで、第１状態へ戻る現象が抑制される。これにより、安定した動作が可能な磁気記憶装置が提供できる。

図２（ｂ）に示すように、第１積層体ＳＢ１に加わる電圧（電位差Ｖａ）の絶対値がスイッチングにより低下する。例えば、素子電圧（電位差Ｖａ）は、第１時刻ｔ１よりも前において第３電圧Ｖ３である。素子電圧（電位差Ｖａ）は、第４時刻ｔ４よりも後において第３電圧Ｖ３である。第３電圧Ｖ３と第１電圧Ｖ１との差の絶対値は、第３電圧Ｖ３と第２電圧Ｖ２との差の絶対値よりも大きい。

以下、上記のスイッチングにともなうポテンシャルの変化の例について説明する。
図３（ａ）～図３（ｄ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。
図３（ａ）～図３（ｄ）は、第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭの向きに関するポテンシャルＰＴを模式的に例示している。図３（ａ）は、時間ｔｍが第１時刻ｔ１よりも前の状態に対応する。図３（ｂ）は、時間ｔｍが第２時刻ｔ２よりも後で第５時刻ｔ５よりも前の状態に対応する。図３（ｃ）は、時間ｔｍが第６時刻ｔ６よりも後で第３時刻ｔ３よりも前の状態に対応する。図３（ｄ）は、時間ｔｍが第４時刻ｔ４よりも後の状態に対応する。

図３（ａ）に示すように、時間ｔｍが第２時刻ｔ２以前においては、第１状態ＳＴ１（例えば「反平行」）である。図３（ｂ）に示すように、第１パルス電流Ｉｐ１が供給されると、ポテンシャルＰＴのポテンシャル障壁が低下する。これにより、第２状態ＳＴ２（例えば「平行」）に移行する。図３（ｃ）に示すように、第２状態ＳＴ２になると、ポテンシャル障壁が上昇する。ポテンシャル障壁の上昇は、第１積層体ＳＢ１に印加される電圧が低下することに起因する。図３（ｄ）に示すように、第２状態ＳＴ２が得られた後の第６時刻ｔ６によりも後においては、ポテンシャル障壁が高い。このため、第２状態ＳＴ２から第１状態ＳＴ１への移行が抑制される。

上記の第１パルス電流Ｉｐ１は、例えば、第１対向磁性層１１ｃの電位を基準にして負である。第１導電層２１が設けられる場合、上記の第１パルス電流Ｉｐ１は、例えば、第１導電層２１の電位を基準にして負である。負の第１パルス電流Ｉｐ１により、第１磁性層１１の第１中間層１１ｎの側の領域が、負の極性となる。一方、第１対向磁性層１１ｃの第１中間層１１ｎの側に領域が、正の極性となる。このような極性より、ポテンシャルＰＴのポテンシャル障壁の低下が生じ易くなる。

上記のように、磁気記憶装置１１０において、第１電気抵抗Ｒ１（第１状態ＳＴ１）から第２電気抵抗Ｒ２（第２状態ＳＴ２）への移行（第１動作ＯＰ１）が、安定して行われる。実施形態において、第２電気抵抗Ｒ２（第２状態ＳＴ２）から第１電気抵抗Ｒ１（第１状態ＳＴ１）への移行（第２動作）は、任意の方法で行われても良い。

以下、第２動作の１つの例について説明する。

図４は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式的斜視図である。
図４に示すように、磁気記憶装置１１０において、第１導電層２１が設けられる。既に説明したように、第１導電層２１は、第１部分２１ａ、第２部分２１ｂ、及び、第１部分２１ａと第２部分２１ｂとの間に設けられた第３部分２１ｃを含む。第３部分２１ｃと第１磁性層１１との間に、第１対向磁性層１１ｃが設けられる。

１つの例において、第１導電層２１は、Ｈｆ，Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

制御部７０は、第２動作ＯＰ２をさらに実施可能である。制御部７０は、第２動作ＯＰ２において、第１部分２１ａと第２部分２１ｂとの間に導電層電流Ｉｓを供給する。導電層電流Ｉｓは、第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの向き、または、第２部分２１ｂから第１部分２１ａへの向きを有する。導電層電流Ｉｓにより、第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭの向きを制御できる。

例えば第１導電層２１に流れる導電層電流Ｉｓにより第１導電層２１でスピンホール効果が発生し、第１対向磁性層１１ｃに、スピントルクが作用する。この作用により、磁化１１ｃＭの向きが変化する。第２動作ＯＰ２において、制御部７０は、第１磁性層１１を、第１導電層２１の電位を基準にして、負電位に設定して、導電層電流Ｉｓを供給する。これにより、ポテンシャルＰＴのポテンシャル障壁が低くなり、磁化１１ｃＭの向きを反平行にし易くなる。

例えば、上記のような第２動作ＯＰ２を実施することで、第１電気抵抗Ｒ１の第１状態ＳＴ１（例えば、「反平行」状態）が得られる。この後、記憶させる情報に応じて、第１動作ＯＰ１を実施する。第１動作ＯＰ１を行うことで、第２電気抵抗Ｒ２の第２状態ＳＴ２（例えば、「平行」状態）が得られる。第１動作ＯＰ１を行わない場合、第１電気抵抗Ｒ１の第１状態ＳＴ１（例えば、「反平行」状態）が得られる。このように、第１動作ＯＰ１は、第２動作ＯＰ２の後に実施される。

上記の第１導電層２１及び上記の磁性部が設けられる場合、磁界Ｈｅｆｆは、第１部分２１ａと第２部分２１ｂとを通る方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿う。上記の磁性部は、第１積層体ＳＢ１に磁界Ｈｅｆｆを印加可能である。上記の磁性部は、例えば、第１磁性部５１及び第２磁性部５２の少なくともいずれかを含む。例えば、第１部分２１ａと第２部分２１ｂとを通る方向は、第１磁性部５１と第２磁性部５２とを通る方向に沿う。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。
図５（ａ）は、第２動作ＯＰ２に対応する。図５（ｂ）は、第１動作ＯＰ１に対応する。

図５（ｂ）に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１１１においても、第１積層体ＳＢ１が設けられる。制御部７０（図１参照）がさらに設けられても良い。制御部７０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）では省略されている。この例では、第１導電層２１、第１トランジスタＴｒ１、及び、磁性部（第１磁性部５１及び第２磁性部５２）が設けられている。磁気記憶装置１１１は、第２積層体ＳＢ２をさらに含む。このように、磁気記憶装置１１１において、複数の積層体ＳＢが設けられても良い。複数の積層体ＳＢの数は、任意である。磁気記憶装置１１１における第１積層体ＳＢ１、制御部７０、第１導電層２１、第１トランジスタＴｒ１、及び、磁性部の構成は、磁気記憶装置１１０におけるそれらの構成と同様でも良い。以下、複数の積層体ＳＢの１つである第２積層体ＳＢ２について説明する。

第２積層体ＳＢ２は、第２磁性層１２、第２対向磁性層１２ｃ及び第２中間層１２ｎを含む。第２中間層１２ｎは、第２磁性層１２と第２対向磁性層１２ｃとの間に設けられる、第２中間層１２ｎは、非磁性である。第２磁性層１２、第２対向磁性層１２ｃ及び第２中間層１２ｎのそれぞれには、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃ及び第１中間層１１ｎのそれぞれと同じ構成（材料を含む）が適用できる。

例えば、第１導電層２１は、第１～第３部分２１ａ～２１ｃに加えて、第４部分２１ｄ及び第５部分２１ｅをさらに含む。第１部分２１ａと第５部分２１ｅとの間に第２部分２１ｂが設けられる。第２部分２１ｂと第５部分２１ｅとの間に第４部分２１ｄが設けられる。第４部分２１ｄと第２磁性層１２との間に第２対向磁性層１２ｃが設けられる。

制御部７０は、第２積層体ＳＢ２に定電流期間（第２定電流期間）を含む第２パルス電流Ｉｐ２を供給する動作をさらに実施可能である。この動作は、例えば、第１動作ＯＰ１と見なしても良い。

第２パルス電流Ｉｐ２の供給の前における第２積層体ＳＢ２の第３電気抵抗は、第２パルス電流Ｉｐ２の供給の後における第２積層体ＳＢ２の第４電気抵抗とは異なる。例えば、第３電気抵抗は、第４電気抵抗よりも高い。第２積層体ＳＢ２においても、第１積層体ＳＢ１と同様の動作が行われる。

例えば、第２磁性層１２の磁化１２Ｍの向きと、第２対向磁性層１２ｃの磁化１２ｃＭの向きと、の間の角度に応じて、第２積層体ＳＢ２の電気抵抗が変化する。

定電流期間を含む第２パルス電流Ｉｐ２が供給されることで、第４電気抵抗の状態（例えば「平行」の第２状態ＳＴ２）から、第３電気抵抗の状態（例えば「反平行」の第１状態ＳＴ１）へ戻ることが抑制される。

磁気記憶装置１１１において、第２トランジスタＴｒ２がさらに設けられても良い。第２トランジスタＴｒ２は、第１トランジスタＴｒ１と同様に、制御部７０と電気的に接続される。第２トランジスタＴｒ２は、第２磁性層１２に電気的に接続される。制御部７０は、第２トランジスタＴｒ２を介して、第２積層体ＳＢ２に第２パルス電流Ｉｐ２を供給する。

図５（ｂ）に示すように、第１パルス電流Ｉｐ１が供給された第１積層体ＳＢ１において、負の電荷ｑ１、及び、正の電荷ｑ２が生じる。負の電荷ｑ１は、第１磁性層１１に生じる。正の電荷ｑ２は、第１対向磁性層１１ｃに生じる。例えば、電荷により、ポテンシャル障壁が低下する。

複数の積層体ＳＢのそれぞれに、トランジスタＴｒが設けられても良い。制御部７０は、トランジスタＴｒを介して、複数の積層体ＳＢのそれぞれと電気的に接続される。制御部７０は、第１導電層２１の一部２６と、第５部分２１ｅと、に電気的に接続される。

図５（ａ）に示すように、図５（ｂ）に例示した動作（例えば第１動作ＯＰ１）の前に、第２動作ＯＰ２を実施しても良い。第２動作ＯＰ２において、制御部７０は、第２部分２１ｂと第５部分２１ｅとの間に、導電層電流Ｉｓを供給する。例えば、第１導電層２１におけるスピンホール効果によりスピントルク２８が、第１対向磁性層１１ｃ及び第２対向磁性層１２ｃなどに作用する。

例えば、複数の積層体ＳＢの磁性層には、負の電圧Ｖｎｅｇが印加される。例えば、第１積層体ＳＢ１において、第１磁性層１１に負の電圧Ｖｎｅｇが印加される。例えば、第２積層体ＳＢ２において、第２磁性層１２に負の電圧Ｖｎｅｇが印加される。

これにより、第２積層体ＳＢ２において、第１状態ＳＴ１（第３電気抵抗の状態）が得られる。例えば、複数の積層体ＳＢにおいて、第１状態ＳＴ１（「反平行」状態）が形成される。その後、記憶する情報に応じて、複数の積層体ＳＢの任意の１つ以上について、第１動作ＯＰ１が実施されても良い。

（第２実施形態）
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
図６（ａ）は、磁気記憶装置１２０の一部の等価回路図である。図６（ｂ）は、動作を例示するグラフ図である。

図６（ａ）に示すように、第２実施形態に係る磁気記憶装置１２０も、第１積層体ＳＢ１、第１トランジスタＴｒ１、及び制御部７０を含む（図１参照）。第１導電層２１、及び、磁性部（第１磁性部５１及び第２磁性部５２）が設けられても良い。

磁気記憶装置１２０においても、第１積層体ＳＢ１は、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃと、第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｃとの間に設けられた非磁性の第１中間層１１ｎと、を含む（図１参照）。

図６（ａ）に第１トランジスタＴｒ１は、第１磁性層１１と電気的に接続される。例えば、第１トランジスタＴｒ１は、第１積層体ＳＢ１に電気的に接続される複数のトランジスタにおいて、第１積層体ＳＢ１に最も近くても良い。

制御部７０は、第１トランジスタＴｒ１及び第１対向磁性層１１ｃと電気的に接続される。第１導電層２１が設けられる場合は、制御部７０は、第１トランジスタＴｒ１及び第１導電層２１と電気的に接続される。

例えば、第１トランジスタＴｒ１の第１ドレインＴｄ１が、第１磁性層１１と電気的に接続される。第１ソースＴｓ１は、グランドＧＮＤに電気的に接続される。第１ゲートＴｇ１は、ワード線ＷＬ１に電気的に接続される。グランドＧＮＤ及びワード線ＷＬ１は、制御部７０の一部と見なすことができる。ワード線ＷＬ１には、電圧ＶＷＬが印加される。

制御部７０は、第１トランジスタＴｒ１を介して、第１積層体ＳＢ１に第１パルス電流Ｉｐ１を供給する第１動作ＯＰ１を実施可能である。

磁気記憶装置１２０においては、第１トランジスタＴｒ１は飽和領域で動作する。第１パルス電流Ｉｐ１の供給の前における第１積層体ＳＢ１の第１電気抵抗は、第１パルス電流Ｉｐ１の供給の後における第１積層体ＳＢ１の第２電気抵抗とは異なる。例えば、第１電気抵抗は、第２電気抵抗よりも高い。

磁気記憶装置１２０においては、第１トランジスタＴｒ１が飽和領域で動作する。これにより、第１パルス電流Ｉｐ１が、実質的に定電流期間を含むようになる。例えば、立ち上がり期間、及び、立ち下がり期間を除いて、第１パルス電流Ｉｐ１は、実質的に定電流である。これにより、第１状態から第２状態に移行した後に、第１状態に戻ることが抑制できる。これにより、安定した動作が可能な磁気記憶装置が提供できる。

図６（ｂ）は、第１トランジスタＴｒ１の電流－電圧特性を例示している。図６（ｂ）の横軸は、第１トランジスタＴｒ１におけるドレイン電圧ＶＤに対応する。縦軸は、第１トランジスタＴｒ１のドレイン―ソース間の電流ＩＴである。第１ゲートＴｇ１に接続されたワード線ＷＬ１の電圧ＶＷＬが高いと、図６（ｂ）に例示する破線の特性が得られる。電圧ＶＷＬが低いと、図６（ｂ）に例示する実線の特性が得られる。

磁気記憶装置１２０においては、電圧ＶＷＬを低くする。これにより、例えば、第１トランジスタＴｒ１は、飽和領域で動作するようになる。飽和領域では、ドレイン電圧によらず、電流ＩＴの値が、ほぼ一定になる。例えば、電流ＩＴは、図２（ａ）に例示した第２電流値Ｉｃ２となる。第１トランジスタＴｒ１により、定電流の第１パルス電流Ｉｐ１が第１積層体ＳＢ１に供給される。

上記の第１及び第２実施形態において、第１磁性層１１は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１磁性層１１は、例えば、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｃｏ－Ｆｅ合金、Ｃｏ－Ｎｉ合金、及び、Ｃｏ－Ｆｅ－Ｎｉ合金よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。第１磁性層１１は、例えば、（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）－（Ｓｉ，Ｂ）系材料、（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）－（Ｓｉ，Ｂ）－（Ｐ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｍｎ）系材料、及び、Ｃｏ－（Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ）系材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。第１磁性層１１は、例えば、アモルファス材料を含んでも良い。第１磁性層１１は、例えば、ホイスラー合金を含んでも良い。ホイスラー合金は、例えば、実質的に、「Ｘ_２ＹＺ」の組成を有しても良い。「Ｘ」は、例えば、Ｃｏであり、「Ｙ」は、例えば、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＦｅよりなる群から選択された少なくとも１つであり、「Ｚ」は、をＡｌ、Ｓｉ、Ｇａ及びＧｅよりなる群から選択された少なくとも１つである。第１磁性層１１は、上記の材料を含む複数の膜を含む積層膜を含んでも良い。第１磁性層１１は、例えば、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、及び、（Ｃｏ，Ｆｅ、Ｎｉ）－（Ｐｔ，Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ）－（Ｃｒ、Ｈｆ，Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む合金を含んでも良い。第１磁性層１１は、例えば、（Ｃｏ，Ｆｅ）／（Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ）を含む積層膜を含んでも良い。

第１対向磁性層１１ｃは、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１対向磁性層１１ｃは、例えば、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｃｏ－Ｆｅ合金、Ｃｏ－Ｎｉ合金、及び、Ｃｏ－Ｆｅ－Ｎｉ合金よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。第１対向磁性層１１ｃは、例えば、（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）－（Ｓｉ，Ｂ）系材料、（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）－（Ｓｉ，Ｂ）－（Ｐ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｍｎ）系材料、及び、Ｃｏ－（Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ）系材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。第１対向磁性層１１ｃは、例えば、アモルファス材料を含んでも良い。第１対向磁性層１１ｃは、例えば、ホイスラー合金を含んでも良い。ホイスラー合金は、例えば、実質的に、「Ｘ_２ＹＺ」の組成を有しても良い。「Ｘ」はＣｏであり、「Ｙ」は、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＦｅよりなる群から選択された少なくとも１つであり、「Ｚ」は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ及びＧｅよりなる群から選択された少なくとも１つである。第１対向磁性層１１ｃは、上記の材料を含む複数の膜を含む積層膜を含んでも良い。第１対向磁性層１１ｃは、例えば、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、及び、（Ｃｏ，Ｆｅ、Ｎｉ）－（Ｐｔ，Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ）－（Ｃｒ、Ｈｆ，Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む合金を含んでも良い。第１対向磁性層１１ｃは、例えば、（Ｃｏ，Ｆｅ）／（Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ）を含む積層膜を含んでも良い。

第１中間層１１ｎは、例えば、ＭｇＯを含む。第１中間層１１ｎは、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、Ｂｉ_２Ｏ_３（酸化ビスマス）、ＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）、ＣａＦ_２（フッ化カルシウム）、ＳｒＴｉＯ_３（チタン酸ストロンチウム）、ＬａＡｌＯ_３（ランタンアルミネート）、及び、Ａｌ－Ｎ－Ｏ（酸化窒化アルミニウム）、ＨｆＯ（酸化ハフニウム）よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。第１中間層１１ｎは、例えば、上記の材料を含む複合膜を含んでも良い。第１中間層１１ｎは、例えば、銅、銀、金、バナジウム、クロム及びルテニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。第１中間層１１ｎは、例えば、絶縁体と、非磁性体と、を含む複合膜を含んでも良い。

実施形態において、例えば、第１磁性層１１の磁化１１Ｍの向きは、実質的に固定されている。例えば、第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭの向きは、可変である。第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭの向きに依存して、第１積層体ＳＢ１の電気抵抗が変化する。第１積層体ＳＢ１の電気抵抗は、例えば、第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｃとの間の電気抵抗に対応する。

図１に示した例では、第１積層体ＳＢ１のＹ軸方向に沿う長さは、第１積層体ＳＢ１のＸ軸方向に沿う長さよりも長い。実施形態において、第１積層体ＳＢ１のＸ軸方向に沿う長さが、第１積層体ＳＢ１のＹ軸方向に沿う長さよりも長くても良い。
第１積層体ＳＢ１のＸ－Ｙ平面における形状は、多角形状でも良く、扁平円状（楕円状を含む）でも良い。

第１磁性層１１の磁化１１Ｍ、及び、第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭの少なくともいずれかは、Ｘ－Ｙ平面に沿う成分を有しても良い。第１磁性層１１の磁化１１Ｍ、及び、第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭの少なくともいずれかは、Ｚ軸方向に沿う成分を有しても良い。例えば、第１磁性層１１及び第１対向磁性層１１ｃの少なくともいずれかは、垂直磁化膜を含んでも良い。この場合、第１積層体ＳＢ１のＹ軸方向に沿う長さは、第１積層体ＳＢ１のＸ軸方向に沿う長さと同じでも良い。第１積層体ＳＢ１のＸ－Ｙ平面における形状は、多角形状でも良く、円状でも良い。

図７～図９は、実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。
図７に示すように、磁気記憶装置１３０においては、磁界Ｈｅｆｆの方向は、第１導電層２１の第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの第２方向（例えばＸ軸方向）と、交差する。この例では、磁界Ｈｅｆｆの方向は、Ｙ軸方向に沿う。例えば、第２磁性部５２から第１磁性部５１への方向は、第１方向及び第２方向を含む平面（Ｚ－Ｘ平面）と交差する。磁気記憶装置１３０において、第１磁性層１１の磁化１１Ｍは、Ｘ軸方向に沿う。第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭは、Ｘ軸方向に沿う。

図８に示すように、磁気記憶装置１３１においては、磁界Ｈｅｆｆの方向は、第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの第２方向と、交差する。例えば、第２磁性部５２から第１磁性部５１への方向は、第１方向及び第２方向を含む平面（Ｚ－Ｘ平面）と交差する。

図９に示すように、磁気記憶装置１３２においては、磁界Ｈｅｆｆの方向は、第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの第２方向に沿う。例えば、第２磁性部５２から第１磁性部５１への方向は、第２方向に沿う。
磁気記憶装置１３１及び１３２において、第１磁性層１１の磁化１１Ｍは、Ｚ軸方向に沿う。第１対向磁性層１１ｃの磁化１１ｃＭは、Ｚ軸方向に沿う。

磁気記憶装置１３０～１３２において、上記の磁気記憶装置１１０、１１１または１２０に関して説明した構成（材料を含む）を適用できる。

実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含む。
（構成１）
第１磁性層と、
第１対向磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた非磁性の第１中間層と、
を含む第１積層体と、
前記第１磁性層及び前記第１対向磁性層と電気的に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１積層体に第１定電流期間を含む第１パルス電流を供給する第１動作を実施可能であり、
前記第１パルス電流の前記供給の前における前記第１積層体の第１電気抵抗は、前記第１パルス電流の前記供給の後における前記第１積層体の第２電気抵抗とは異なる、磁気記憶装置。

（構成２）
第１磁性層と、
第１対向磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた非磁性の第１中間層と、
を含む第１積層体と、
前記第１磁性層と電気的に接続された第１トランジスタと、
前記第１トランジスタ及び前記第１対向磁性層と電気的に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１トランジスタを介して前記第１積層体に第１パルス電流を供給する第１動作を実施可能であり、
前記第１トランジスタは飽和領域で動作し、
前記第１パルス電流の前記供給の前における前記第１積層体の第１電気抵抗は、前記第１パルス電流の前記供給の後における前記第１積層体の第２電気抵抗とは異なる、磁気記憶装置。

（構成３）
前記第１電気抵抗は、前記第２電気抵抗よりも高い、構成１または２に記載の磁気記憶装置。

（構成４）
前記第１パルス電流の大きさは、第１時刻と、前記第１時刻の後の第２時刻と、の間で第１電流値から第２電流値に変化し、
前記第１パルス電流の前記大きさは、前記第２時刻と、前記第２時刻の後の第３時刻と、の間において、実質的に一定であり、
前記第１パルス電流の前記大きさは、前記第３時刻と、前記第３時刻の後の第４時刻と、の間で、前記第２電流値から前記第１電流値に変化する、構成１～３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成５）
前記第１パルス電流の大きさは、第１時刻と、前記第１時刻の後の第２時刻と、の間で第１電流値から第２電流値に変化し、
前記第２時刻と、前記第２時刻の後の第３時刻と、の間における前記第１パルス電流の前記大きさと、前記第２電流値と、の差の絶対値は、前記第１電流値と前記第２電流値との差の絶対値の１／１０以下であり、
前記第１パルス電流の前記大きさは、前記第３時刻と、前記第３時刻の後の第４時刻と、の間で、前記第２電流値から前記第１電流値に変化する、構成１～３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成６）
前記第１積層体の電気抵抗は、前記第２時刻と前記第３時刻との間の第５時刻から前記第５時刻と前記第３時刻との間の第６時刻との間において、前記第１電気抵抗から前記第２電気抵抗に向けて変化し、
前記第１積層体の前記電気抵抗は、前記第６時刻と前記第４時刻との間において、実質的に一定である、構成４または５に記載の磁気記憶装置。

（構成７）
前記第１積層体の電気抵抗は、前記第２時刻と前記第３時刻との間の第５時刻から前記第５時刻と前記第３時刻との間の第６時刻との間において、前記第１電気抵抗から前記第２電気抵抗に向けて変化し、
前記第１積層体の前記電気抵抗は、前記第６時刻と前記第４時刻との間において上昇しない、構成４または５に記載の磁気記憶装置。

（構成８）
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間の素子電圧は、前記第２時刻と前記第５時刻との間において第１電圧であり、前記第５時刻は、前記第２時刻と前記第３時刻との間であり、
前記素子電圧は、前記第６時刻と前記第３時刻との間において第２電圧であり、前記第６時刻は、前記第５時刻と前記第３時刻との間であり、
前記第２電圧の絶対値は、前記第１電圧の絶対値よりも小さい、構成４～７のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成９）
前記素子電圧は、前記第１時刻よりも前において第３電圧であり、
前記第３電圧と前記第１電圧との差の絶対値は、前記第３電圧と前記第２電圧との差の絶対値よりも大きい、構成８記載の磁気記憶装置。

（構成１０）
前記第１積層体に磁界を印加可能な磁性部をさらに備え、
前記磁界は、前記第１対向磁性層から前記第１磁性層に向かう方向と交差する成分を含む、構成１～９のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成１１）
第１部分、第２部分、及び、第１部分と第２部分との間に設けられた第３部分を含む第１導電層をさらに備え、
前記第３部分と前記第１磁性層との間に、前記第１対向磁性層が設けられ、
前記第１導電層は、前記第１対向磁性層と電気的に接続され、
前記制御部は、前記第１導電層と電気的に接続され、
前記第１パルス電流は、前記第１導電層の電位を基準にして負である、構成１～１０のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成１２）
前記制御部は、第２動作をさらに実施可能であり、
前記制御部は、前記第２動作において、前記第１部分と前記第２部分との間に導電層電流を供給し、
前記第１動作は、前記第２動作の後に実施される、構成１１記載の磁気記憶装置。

（構成１３）
前記第２動作において、前記制御部は、前記第１磁性層を、前記第１導電層の前記電位を基準にして、負電位にして、前記導電層電流を供給する、構成１２記載の磁気記憶装置。

（構成１４）
前記第１導電層は、前記第１対向磁性層と接する、構成１１～１３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成１５）
前記第１導電層は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１１～１４のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成１６）
前記第１対向磁性層から前記第１磁性層への第１方向は、前記第１部分から前記第２部分への第２方向と、交差し、
前記第１磁性層の磁化は、前記第１方向と前記第２方向とを含む平面と交差する、構成１１～１５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成１７）
前記第１積層体に磁界を印加可能な磁性部をさらに備え、
前記磁界は、前記第１部分と前記第２部分とを通る方向に沿う、構成１１～１６のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成１８）（複数の場合）
第２磁性層と、
第２対向磁性層と、
前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた非磁性の第２中間層と、
を含む第２積層体と、
をさらに備え、
前記第１導電層は、第４部分及び第５部分をさらに含み、
前記第１部分と前記第５部分との間に前記第２部分が設けられ、
前記第２部分と前記第５部分との間に前記第４部分が設けられ、
前記第４部分と前記第２磁性層との間に前記第２対向磁性層が設けられ、
前記制御部は、前記第２積層体に第２定電流期間を含む第２パルス電流を供給する動作をさらに実施可能であり、
前記第２パルス電流の前記供給の前における前記第２積層体の第３電気抵抗は、前記第２パルス電流の前記供給の後における前記第２積層体の第４電気抵抗とは異なる、構成１１～１７のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

（構成１９）（複数の素子を一度に初期化）
前記制御部は、前記第２動作において、前記第２部分と前記第５部分との間に前記導電層電流を供給し、
前記第１動作は、前記第２動作の後に実施される、構成１８記載の磁気記憶装置。

（構成２０）（初期化書き込み）
前記第２積層体に前記第２パルス電流を供給する前記動作は、前記第２動作の後に実施される、構成１９記載の磁気記憶装置。

実施形態によれば、安定した動作が可能な磁気記憶装置が提供できる。

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気記憶装置に含まれる磁性層、中間層、積層体、磁性部、トランジスタ及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した磁気記憶装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気記憶装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１、１２…第１、第２磁性層、１１Ｍ、１１ｃＭ、１２Ｍ、１２ｃＭ…磁化、１１ｎ、１２ｎ…第１、第２中間層、１１ｃ、１２ｃ…第１、第２対向磁性層、２１…第１導電層、２１ａ～２１ｅ…第１～第５部分、２６…一部、２８…スピントルク、５１、５２…第１、第２磁性部、７０…制御部、７０ａ、７０ｂ、７１…配線、７５…定電流源、１１０、１１１、１２０、１３０～１３２…磁気記憶装置、ＧＮＤ…グランド、Ｈｅｆｆ…磁界、ＩＴ…電流、Ｉｃ１、Ｉｃ２…第１、第２電流値、Ｉｐ１、Ｉｐ２…第１、第２パルス電流、Ｉｓ…導電層電流、ＭＰ１…第１メモリ部、ＯＰ１、ＯＰ２…第１、第２動作、ＰＴ…ポテンシャル、Ｒ１、Ｒ２…第１、第２電気抵抗、Ｒ３１、Ｒ３２…第１、第２中間抵抗、Ｒｍ…電気抵抗、ＳＢ…積層体、ＳＢ１、ＳＢ２…第１、第２積層体、ＳＴ１、ＳＴ２…第１、第２状態、Ｔｄ１…第１ドレイン、Ｔｇ１…第１ゲート、Ｔｒ…トランジスタ、Ｔｒ１、Ｔｒ２…第１、第２トランジスタ、Ｔｓ１…第１ソース、Ｖ１～Ｖ３…第１～第３電圧、Ｖ４、Ｖ５…電位差、ＶＤ…ドレイン電圧、ＶＷＬ…電圧、Ｖａ…電位差、Ｖｎｅｇ…電圧、ＷＬ１…第１ワード線、ｑ１、ｑ２…電荷、ｔ１～ｔ６…第１～第６時刻、ｔｍ…時間

Claims

第１磁性層と、
第１対向磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた非磁性の第１中間層と、
を含む第１積層体と、
前記第１磁性層と電気的に接続された第１トランジスタと、
前記第１トランジスタ及び前記第１対向磁性層と電気的に接続された制御部と、
第１磁性部と、
第２磁性部と、
第１導電層と、
を備え、
前記制御部は、前記第１トランジスタを介して前記第１積層体に第１パルス電流を供給する第１動作を実施可能であり、
前記第１トランジスタは飽和領域で動作し、
前記第１パルス電流の前記供給の前における前記第１積層体の第１電気抵抗は、前記第１パルス電流の前記供給の後における前記第１積層体の第２電気抵抗とは異なり、
前記第１磁性部と前記第２磁性部との間に前記第１積層体があり、前記第１磁性部及び前記第２磁性部は、前記第１積層体に磁界を印加可能であり、
前記磁界は、前記第１対向磁性層から前記第１磁性層に向かう方向と交差する成分を含み、
前記第１導電層は、第１部分、第２部分、及び、第１部分と第２部分との間に設けられた第３部分を含み、
前記第３部分と前記第１磁性層との間に、前記第１対向磁性層が設けられ、
前記第１導電層は、前記第１対向磁性層と電気的に接続され、
前記制御部は、前記第１導電層と電気的に接続され、
前記第１パルス電流は、前記第１導電層の電位を基準にして負である、磁気記憶装置。
前記制御部は、第２動作をさらに実施可能であり、
前記制御部は、前記第２動作において、前記第１部分と前記第２部分との間に導電層電流を供給し、
前記第１動作は、前記第２動作の後に実施される、請求項１記載の磁気記憶装置。
前記第１電気抵抗は、前記第２電気抵抗よりも高い、請求項１または２に記載の磁気記憶装置。
前記第１パルス電流の大きさは、第１時刻と、前記第１時刻の後の第２時刻と、の間で第１電流値から第２電流値に変化し、
前記第１パルス電流の前記大きさは、前記第２時刻と、前記第２時刻の後の第３時刻と、の間において、実質的に一定であり、
前記第１パルス電流の前記大きさは、前記第３時刻と、前記第３時刻の後の第４時刻と、の間で、前記第２電流値から前記第１電流値に変化する、請求項１～３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
前記第１積層体の電気抵抗は、前記第２時刻と前記第３時刻との間の第５時刻から前記第５時刻と前記第３時刻との間の第６時刻との間において、前記第１電気抵抗から前記第２電気抵抗に向けて変化し、
前記第１積層体の前記電気抵抗は、前記第６時刻と前記第４時刻との間において、実質的に一定である、請求項４記載の磁気記憶装置。
前記第１積層体の電気抵抗は、前記第２時刻と前記第３時刻との間の第５時刻から前記第５時刻と前記第３時刻との間の第６時刻との間において、前記第１電気抵抗から前記第２電気抵抗に向けて変化し、
前記第１積層体の前記電気抵抗は、前記第６時刻と前記第４時刻との間において上昇しない、請求項４記載の磁気記憶装置。
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間の素子電圧は、前記第２時刻と前記第５時刻との間において第１電圧であり、前記第５時刻は、前記第２時刻と前記第３時刻との間であり、
前記素子電圧は、前記第６時刻と前記第３時刻との間において第２電圧であり、前記第６時刻は、前記第５時刻と前記第３時刻との間であり、
前記第２電圧の絶対値は、前記第１電圧の絶対値よりも小さい、請求項５または６に記載の磁気記憶装置。
前記素子電圧は、前記第１時刻よりも前において第３電圧であり、
前記第３電圧と前記第１電圧との差の絶対値は、前記第３電圧と前記第２電圧との差の絶対値よりも大きい、請求項７記載の磁気記憶装置。