JP7174563B2 - 記録装置 - Google Patents
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Description
[磁壁移動型デバイスの構造]
まず、磁壁移動型デバイスの構造について図1、図2および図3(a)を参照して説明する。磁壁移動型デバイス1は、図示しない基板上に、複数の磁性細線10と、1つの導体配線20と、を備えている。ここでは、磁壁移動型デバイス1は、複数の磁性細線10として、3本の磁性細線10a,10b,10cを備えているが、個数は特に限定されない。なお、これらを区別しない場合には、単に磁性細線10と表記する。
磁性細線10は、導体配線20の上(z軸方向の正の向き)に設けられている。複数の磁性細線10は、平行に配置されている。y軸方向に隣り合う磁性細線10は、微小距離だけ離間して配設されている。隣り合う磁性細線10の間には絶縁層を設けてもよい。
導体配線20は、各磁性細線10に直交するように配置された直線状の配線である。導体配線20は、通電によって発生する磁場により各磁性細線10に磁区を形成する。
導体配線20の材料としては、一般的な電極材料を適用できる。具体的には、例えば、導電性のよいCu,Al,Au,Ag,Ta,Cr等の金属やその合金を挙げることができる。一例としては、導体配線20の材料に、Cuを用いることが好適である。
例えば特許文献1に記載された技術は、磁性体の相互作用に基づいて磁区を形成するため、磁性材料で構成された書き込み配線を用いている。これに対して、本実施形態の磁壁移動型デバイス1は、導体配線20の材料を非磁性材料とすることで、磁性細線10において磁壁を駆動するための電流(後記する電流S)を低減することができる。
(磁性細線の構造)
長さ(x軸方向):1.6[μm]
幅 (y軸方向):60[nm]
膜厚(z軸方向):12[nm]
(磁性細線の磁気特性)
飽和磁化Ms:0.25[T]
異方性磁界Hk :8.5[kOe]
交換結合係数A:1.2×10-11[J/m]
(導体配線の構造)
長さ(y軸方向):1.4[μm]
幅 (x軸方向):40[nm]
膜厚(z軸方向):40[nm]
導体配線と磁性細線との間の距離(z軸方向)h:5[nm]
導体配線への印加電流:0.5[A]
また、1[Oe]=103/(4π)[A/m]である。
次に、磁壁移動型デバイス1のデータ記録方法の概要を説明する。
この磁壁移動型デバイス1におけるデータ記録方法は、複数の磁性細線10のそれぞれに形成される磁壁を所定の順序にしたがって駆動することで磁壁移動型デバイス1の導入領域11に書き込まれた所定の磁化方向のデータをデータ領域12に記録するものである。すなわち、この方法では、いずれかの磁化データを磁性細線10の導入領域11に書き込むことで磁区を形成する工程と、磁性細線10において導入領域11に既に書き込まれているデータの磁区を駆動させて情報をデータ領域12に移動させる工程とを有している。
第1磁区形成工程は、図1(b)および図3(b)に示すように、導体配線20に第1方向の電流(電流A)を流すことで発生する磁場Aにより各磁性細線10のそれぞれの導入領域11に第1磁化方向(下向き)の磁区を形成する工程である。これにより、一度に複数の磁性細線10に対して第1磁化方向(下向き)の磁区を形成できる。ここでは、図1(b)および図3(b)において、一例として下向きの磁化はドットで示されている。また、磁性細線10に下向きの磁区を形成する前の初期状態では、図3(a)に示すように、磁性細線10に磁区が形成されていないものとする。
この第1磁壁駆動工程では、磁性細線10に流す電流Sに連動させて、導体配線20に電流Aを流し続けていることで発生する磁場Aにより各磁性細線10の導入領域11に第1磁化方向(下向きの磁化)の磁区を形成し続けている。この第1磁壁駆動工程によって、磁性細線10bのデータ領域12には、下向き磁区が記録される。一方、磁性細線10a,10cのデータ領域12には、まだ磁区が記録されていない。
第2磁区形成工程は、図2および図4(a)に示すように、導体配線20に第1方向とは逆方向である第2方向の電流(電流B)を流すことで発生する磁場Bにより各磁性細線10のそれぞれの導入領域11に第2磁化方向(上向き)の磁区を形成する工程である。これにより、各磁性細線10の導入領域11上のデータは、第2磁化方向(上向き)の磁区に上書きされる。つまり、一度に複数の磁性細線10に対して第2磁化方向(上向き)の磁区を形成できる。ここでは、図2および図4(a)において、一例として上向きの磁化はクロスハッチングで示されている。なお、このとき、各磁性細線10のデータ領域12上のデータには変化がない。
[磁壁移動型デバイスの構造]
次に、第2実施形態に係る磁壁移動型デバイスの構造について図5(a)を参照して説明する。図5(a)に示すように、第2実施形態に係る磁壁移動型デバイス1Bでは、磁性細線10が、導体配線20の上だけではなく、導体配線20の下にも設けられている点が第1実施形態に係る磁壁移動型デバイス1と相違している。以下では、図1に示す磁壁移動型デバイス1と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
[磁壁移動型デバイスの構造]
次に、第3実施形態に係る磁壁移動型デバイスの構造について図6を参照して説明する。以下では、図1に示す磁壁移動型デバイス1と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。第3実施形態に係る磁壁移動型デバイス1Cは、複数の磁性細線10a~10fと、1つの導体配線20Cと、を備えている。ここでは、磁壁移動型デバイス1Cは、複数の磁性細線10として、6本の磁性細線10a~10fを備えているが、個数は特に限定されない。なお、これらを区別しない場合には、単に磁性細線10と表記する。各磁性細線10は、長さ方向に、データを導入する導入領域11と、導入領域11に隣接したデータ領域12と、を有している(図3(a)参照)。
絶縁層40aは、例えばxy平面に平行に形成されており、絶縁層40aの上面41aには磁性細線10e,10fが互いに平行に配置されて形成されている。この例では、絶縁層40aの上面41aは、磁性細線10e,10fの配置面である。
絶縁層40bは、磁性細線10e,10fの上に形成されており、絶縁層40bの上面41bには磁性細線10c,10dが互いに平行に配置されて形成されている。この例では、絶縁層40bの上面41bは、磁性細線10c,10dの配置面である。
絶縁層40cは、磁性細線10c,10dの上に形成されており、絶縁層40cの上面41cには磁性細線10a,10bが互いに平行に配置されて形成されている。この例では、絶縁層40cの上面41cは、磁性細線10a,10bの配置面である。
つまり、磁壁移動型デバイス1Cは、導体配線20Cの側方に磁性細線10の配置面を複数積層した構造を有している。
本実施形態によれば、第1実施形態に比べて、一度にデータを書き込むことができる磁性細線の本数を数倍に増加させることが可能である。なお、磁性細線10の配置面の積層数は3層に限らず、数十層でも構わない。
(磁性細線メモリ)
磁壁移動型デバイス1は、例えば磁性細線メモリに適用することができる。図7に示す記録再生装置100は、図示しない基板上に設けられた磁性細線メモリ110と、パルス電流源120と、を備え、磁性細線メモリ110への情報の記録処理や磁性細線メモリ110から情報を読み出す再生処理を行う。磁性細線メモリ110は、データの記録トラックとしての複数の磁性細線10と、導体配線20と、再生用の磁気ヘッド(再生ヘッド)50と、を備えている。ここで、複数の磁性細線10と、導体配線20と、によって磁壁移動型デバイス1が構成されている。なお、図7では、絶縁層30を省略している。
なお、記録再生装置100は、再生系制御部140を除く構成の記録装置101を備えている。すなわち、記録装置101は、磁性細線メモリ110と、パルス電流源120と、記録系制御部130と、を備え、磁性細線メモリ110への情報の記録処理を行うことができる。
磁壁移動型デバイス1は、例えば空間光変調器に適用することができる。図8は、磁壁移動型デバイス1を用いた空間光変調器200の構成を示す説明図である。この空間光変調器200は、不図示の基板上に導体配線20と、絶縁層30と、複数の磁性細線10と、偏光フィルタ201,202と、を備えている。なお、複数の磁性細線10と、導体配線20と、絶縁層30と、によって磁壁移動型デバイス1が構成されている。
各磁性細線10は、パルス電流源120に接続されている。磁性細線10には、図8において右から左にパルス電流が流される。パルス電流を流す方向とは逆向き(図8において左から右)に電子が移動することで、磁壁が電子の移動方向に駆動する。なお、磁性細線10の磁性膜を構成する材料によっては、電子の移動方向とは逆方向(電流方向)に磁壁が駆動する場合がある。
記録系制御部130は、空間光変調器200で所定の明暗像を表示するためのデータを磁性細線10に記録する処理を行う。なお、磁性細線10へデータを記録する手順は、図3および図4を参照して説明した記録手順と同様なので、ここでは説明を省略する。
10、10a~10f 磁性細線
11 導入領域
12 データ領域
15 導線
20、20C 導体配線
30、30C 絶縁層
31a 下面
31b 上面
40a、40b、40c 絶縁層
41a、41b、41c 上面
50 再生用の磁気ヘッド(再生ヘッド)
100 記録再生装置
101 記録装置
110 磁性細線メモリ
120 パルス電流源
130 記録系制御部
140 再生系制御部
200 空間光変調器
201 偏光フィルタ
202 偏光フィルタ
300 光源
301 入射光
302 偏光
303 反射光
Claims (4)
- データを導入する導入領域と前記導入領域に隣接したデータ領域とを長さ方向に有して平行に配置された複数の磁性細線と、前記複数の磁性細線のそれぞれの前記導入領域に直交するように配置された直線状の導体配線と、を備える磁壁移動型デバイスと、
前記磁性細線にパルス電流を印加するパルス電流源と、
入力された情報信号を分割し、前記導体配線に前記パルス電流を供給すると共に、前記パルス電流源から前記磁性細線への前記パルス電流の供給タイミングを制御する記録系制御部と、を備え、
前記記録系制御部は、
前記導体配線に第1方向の電流を流すことで発生する磁場により前記磁性細線のそれぞれの前記導入領域に第1磁化方向の磁区を形成する第1磁区形成処理と、
所定の順序にしたがって前記第1磁化方向のデータを記録する対象の前記磁性細線に対して磁壁を駆動するための電流を流すことで当該磁性細線の前記導入領域に形成されている磁壁を駆動する第1磁壁駆動処理と、
前記導体配線に前記第1方向とは逆方向である第2方向の電流を流すことで発生する磁場により前記磁性細線のそれぞれの前記導入領域に第2磁化方向の磁区を形成する第2磁区形成処理と、
前記所定の順序にしたがって前記第2磁化方向のデータを記録する対象の前記磁性細線に対して磁壁を駆動するための電流を流すことで当該磁性細線の前記導入領域に形成されている磁壁を駆動する第2磁壁駆動処理と、
を前記所定の順序にしたがって終了条件を満たすまで繰り返し実行する記録装置。 - 前記磁壁移動型デバイスは、
前記導体配線が、通電によって発生する磁場により前記複数の磁性細線のそれぞれの前記導入領域に磁区を形成し、
前記磁性細線が、当該磁性細線中に形成される磁壁を駆動するための電流を流す導線に接続される電極を長さ方向の両端部に有し、
複数の前記磁性細線が、前記導体配線の長さ方向に離間しつつ平行に配列されると共に、前記導体配線の厚み方向に離間しつつ平行に配列されている請求項1に記載の記録装置。 - 前記磁壁移動型デバイスは、
前記導体配線の厚み方向において前記導体配線を挟んで2つの前記磁性細線が対向して配置されている請求項2に記載の記録装置。 - 前記磁壁移動型デバイスは、
前記導体配線の幅方向における一方の側において、すべての前記磁性細線が配置されている請求項2に記載の記録装置。
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