JP7412449B2 - 高度なメモリ構造およびデバイス - Google Patents

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Description

本出願は、メモリの分野に関し、より詳細には、超伝導体技術に基づくメモリの方法および装置に関する。
最も頻繁に使用される機器として、コンピュータは我々の日常の生活の不可欠な部分となっている。揮発性メモリと不揮発性メモリとの両方がコンピュータの重要な構成要素である。メモリの例には、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、およびフラッシュメモリなどがある。一部の用途では、作動温度が非常に低い。したがって、非常に低い温度でも作動するメモリデバイスを得ることが望ましい。
超伝導体は、温度が特定の臨界温度未満に低下したときに電気抵抗なしで電流を伝える材料である。臨界温度は転移温度とも呼ばれている。臨界温度未満では、材料は超伝導状態への転位を受ける。臨界温度は、高い温度の超伝導体についてであっても非常に低い。材料が超伝導状態へと転移するとき、材料の内部からの磁界の排除を引き起こすマイスナー効果（またはマイスナー－オクセンフェルト効果）が起こる。
小さい磁石が超伝導体の上方に持っていかれる場合、磁界が超伝導体の表面に自然発生的に電流を流すため、磁石は反発させられる。電流は磁石の各々の極の鏡像を作り出し、これは超伝導体の内部の磁界を相殺し、磁石を空中浮上させる。したがって、磁石は磁力によって空気中で支持されることになる。磁気浮上（マグレブ）または磁気支持は、磁界を使用して支持体なしで物体を空気中に浮上させることが非常に際立って注目に値するため、超伝導体の最も顕著な特性のうちの１つである。現在、ほとんどの超伝導体の磁気支持の用途は、しばしば機械的な構造に向けられている。
開示されている方法およびシステムは、先に述べられた１つまたは複数の問題、および他の問題を解決するように向けられている。
本開示の一態様では、メモリ構造が、第１の界磁子（ｆｉｅｌｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）と、第２の界磁子と、可動磁気要素と、第１の加熱器とを備え得る。第１の界磁子は超伝導体であり得る。第２の界磁子は、第１の界磁子から第１の距離において、第１の界磁子を向いて配置され得る。第１の界磁子と第２の界磁子とは力場を作り出すために結合され得る。可動磁気要素は、第２の界磁子によって反発され、力場によって制御されるように第１の界磁子と第２の界磁子との間の空間に配置され得る。第１の加熱器は第１の界磁子の近くに配置され得る。可動磁気要素は、第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて第１の界磁子に向けて移動できる。
本開示の他の態様では、メモリデバイスが制御回路とメモリ構造の少なくとも１つのアレイとを備え得る。各々のメモリ構造は、第１の界磁子と、第２の界磁子と、可動磁気要素と、第１の加熱器とを備え得る。第１の界磁子は超伝導体であり得る。第２の界磁子は、第１の界磁子から第１の距離において、第１の界磁子を向いて配置され得る。第１の界磁子と第２の界磁子とは力場を作り出すために結合され得る。可動磁気要素は、第２の界磁子によって反発され、力場によって制御されるように第１の界磁子と第２の界磁子との間の空間に配置され得る。第１の加熱器は第１の界磁子の近くに配置され得る。可動磁気要素は、第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて第１の界磁子に向けて移動できる。
本開示の他の態様では、方法が、第１の材料の第１の層を堆積させるステップと、第１の材料から複数の界磁子を形成するステップと、磁性材料の第２の層を堆積させるステップと、磁性材料から複数の磁気要素を形成するステップと、伝導性材料の第３の層を堆積させるステップと、伝導性材料から複数の伝導体を形成するステップと、超伝導材料の第４の層を堆積させるステップと、超伝導材料から複数の超伝導体を形成するステップと、電気抵抗性材料の第５の層を堆積させるステップと、電気抵抗性材料から複数の加熱器を形成するステップとを含み得る。磁性材料の第２の層は充填材料の２つの層の間に配置され得る。複数の磁気要素は、複数の磁気要素を包囲する充填材料が除去された後に移動可能となり得る。
本開示の他の態様では、電子デバイスが、マイクロプロセッサと、メモリデバイスと、制御装置と、出力モジュールと、入力モジュールとを備え得る。制御装置はメモリデバイスを制御できる。メモリデバイスは、メモリ構造の少なくとも１つのアレイを備え得る。各々のメモリ構造は、第１の界磁子と、第２の界磁子と、可動磁気要素と、第１の加熱器とを備え得る。第１の界磁子は超伝導体であり得る。第２の界磁子は、第１の界磁子から第１の距離において、第１の界磁子を向いて配置され得る。可動磁気要素は、第２の界磁子によって反発され、第１の界磁子と第２の界磁子との間の空間に配置され得る。第１の加熱器は第１の界磁子の近くに配置され得る。可動磁気要素は、第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて第１の界磁子に向けて移動できる。
本開示の他の態様が、本開示の明細書、請求項の範囲、および図面を考慮して当業者によって理解され得る。
本開示の実施形態によるメモリデバイスの概略的なブロック図である。 本開示の他の実施形態による磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による磁気メモリ構造の製作の概略的な流れ図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による他の磁気メモリ構造の概略的な構造図である。 本開示の他の実施形態による電子デバイスの概略的なブロック図である。
以下は、添付の図面を参照する本開示の実施形態で技術的な解決策を記載している。可能な場合には、同じ部品または同様の部品に言及するために、同じ符号が図面を通じて使用されている。明らかに、記載されている実施形態は、本開示の実施形態の単なる一部であり、実施形態のすべてではない。様々な実施形態における特徴は交換および／組み合わされ得る。創作的な労力なしで本開示の実施形態に基づいて当業者によって得られた他の実施形態は、本開示の保護の範囲内にある。
図１Ａは、本開示の実施形態と矛盾していないメモリデバイス１０を示す概略的なブロック図である。デバイス１０はメモリ領域１２と制御回路１４とを備え得る。メモリ領域１２はメモリ構造１６のアレイを備え得る。メモリデバイス１０は、制御回路１４の制御の下で、読取り動作、書込み動作、および／または消去動作を含む動作を実施することができる。メモリ領域は、メモリ構造１６（例えばメモリセル）の２つ以上のアレイを備え得る。一部の実施形態では、デバイス１０は複数のメモリ領域を備えてもよく、各々のメモリ領域はメモリ構造１６の１つまたは複数のアレイを備え得る。メモリ構造は後で詳細に検討される。任意選択で、デバイス１０は、検討される磁気メモリ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、およびフラッシュなど、異なる種類のメモリを備え得る。
制御回路１４は、コマンド／アドレス／クロック入力回路、デコーダ、電圧発生器、タイミング発生器、入力／出力回路などを備え得る。一部の実施形態では、制御回路１４はメモリ領域１２と同じダイに設けられ得る。一部の他の実施形態では、制御回路１４は別のダイに設けられ得る。一部の実施形態では、制御回路１４は、マイクロコントローラ、特定用途論理回路、または他の適切な処理装置を備え得る。一部の他の実施形態では、制御回路１４は、データを保存し、データを取り出すための内蔵メモリを備え得る。代替で、メモリデバイス１０は、制御回路１４を備えなくてもよく、代わりに、外部制御に頼ることができる。例えば、外部制御が、ホスト電子デバイスによって、または、メモリデバイス１０とは別である処理装置もしくは制御装置によって提供されてもよい。
メモリ構造１６は、超伝導体／磁気浮上の原理に基づいたメモリ構造であり得る。図１Ｂおよび図１Ｃは、本開示の実施形態と矛盾していない、磁気メモリ構造１００の概略的な構造図を断面で示している。図１Ｂおよび図１Ｃに示されているように、構造１００は、第１の超伝導体１０１と、第２の超伝導体１０２と、可動磁石１０３と、伝導体層１０４、１０５とを備え得る。第１および第２の超伝導体は、互いを向いて配置され、所定距離で分離され得る。可動磁石１０３は、第１の超伝導体と第２の超伝導体との間に配置され得る。伝導体層１０４、１０５は、第１の超伝導体と可動磁石との間に配置され得る。伝導体層１０４、１０５は、隣り合って配置され、他の距離で分離され得る。
さらに、構造１００は、加熱器１０６と、絶縁層１０７と、絶縁領域１０８とを備え得る。加熱器１０６は第１の超伝導体１０１の近くでその上方に配置され得る。絶縁層１０７は、伝導体層１０４、１０５に部分的に堆積させられ、第１の超伝導体１０１と伝導体層１０４、１０５との間に挟まれ得る。絶縁領域１０８は空間１０９を部分的に包囲し得る。第１の超伝導体１０１は絶縁層１０７に堆積させられ得る。空間１０９は、第１の超伝導体１０１と第２の超伝導体１０２との間に配置され、可動磁石１０３が特定の方法で上または下に移動できる自由空間を提供することができる。端子１が伝導体層１０４に電気的に連結され得る。端子２が伝導体層１０５およびビット線に電気的に連結され得る。端子３が加熱器１０６およびワード線に電気的に連結され得る。
第１の超伝導体１０１および第２の超伝導体１０２は１つまたは複数の超伝導材料を含み得る。超伝導材料の例にはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７およびＨｇＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ３があり、その臨界温度はそれぞれ－１８０．１５℃および－１３９．１５℃である。超伝導体１０１、１０２は基板または物体において成長させられ得る。一部の実施形態では、超伝導体１０１、１０２は薄膜形態であり得る。一部の他の実施形態では、超伝導体１０１、１０２はバルク形態であり得る。一部の実施形態では、超伝導体１０１、１０２は同じ形を有し得る。一部の他の実施形態では、超伝導体１０１、１０２は異なる形を有し得る。形には、正方形、長方形、円形、楕円形、または不規則な形があり得る。一部の実施形態では、超伝導体１０１、１０２の寸法は同じであり得る。一部の他の実施形態では、超伝導体１０１、１０２の寸法は異なり得る。薄膜またはバルクの因子、形の因子、および寸法の因子は、可動磁石１０３が空間１０９において支持されるとき、可動磁石１０３の位置を決定するために使用され得る。
可動磁石１０３は、磁気可動要素として、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏ、またはＡｌＮｉＣｏなどの１つまたは複数の永久磁石材料を含み得る。磁石１０３は、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、またはＢａＯ・６Ｆｅ２Ｏ３などの１つまたは複数の強磁性材料も含み得る。超伝導体１０１、１０２のように、磁石１０３は、正方形、長方形、円形、楕円形、または不規則な形などの形を有し得る。
伝導体層１０４、１０５と超伝導体１０１とは互いから電気的に絶縁され得る。伝導体層１０４、１０５は、空間１０９の一部分または電気的に絶縁する材料（図示されていない）によって分離され得る。一部の実施形態では、層１０４、１０５は、導電性であり、薄板状の構造を有し得る。例えば、層１０４、１０５は銅などの金属を含み得る。層１０４、１０５は、ｎ型多結晶シリコンなどの半導体材料も含み得る。層１０４、１０５の形には、正方形、長方形、円形、楕円形、または不規則な形があり得る。特定の実施形態では、図１Ｂおよび図１Ｃに示されているように、磁石１０３は台形とでき、伝導体層１０４、１０５は、一体に結合されるときに伝導層を形成するために、合致する形を有し得る。
絶縁層１０７は、超伝導体１０１を伝導体層１０４、１０５から電気的に絶縁する二酸化ケイ素または窒化ケイ素などの電気的に絶縁する材料を含み得る。絶縁領域１０８は、１つまたは複数の電気的に絶縁する材料を含み得る１つまたは複数の絶縁領域を備え得る。空間１０９は、第１の超伝導体１０１と第２の超伝導体１０２との間に、または、絶縁層１０７と第２の超伝導体１０２との間に配置され得る。空間１０９は、超伝導体１０１、１０２、伝導体層１０４、１０５、絶縁層１０７、および絶縁領域１０８によって包囲され得る。空間１０９の上部は、伝導体層１０４、１０５と絶縁層１０７の一部分とによって定められ得る。空間１０９の下部は、超伝導体１０２と絶縁領域１０８の一部分とによって定められ得る。空間１０９の側壁は絶縁領域１０８によって定められ得る。一部の実施形態では、空間１０９はドライエッチング方法によって作られ得る。一部の他の実施形態では、空間１０９は鋳造方法によって作られ得る。一部の実施形態では、空間１０９は真空状態にあり得る。一部の他の実施形態では、空間１０９は環境大気圧力での空気で満たされ得る。追加の実施形態では、空間１０９は、特定の圧力において、窒素ガスなどの不活性ガスで満たされ得る。磁石１０３が構造１００の動作の間に上および下に移動するとき、空気抵抗が排除されるため、一部の実施形態では真空状態が望ましい可能性がある。
超伝導体１０１と加熱器１０６との間には、薄い絶縁層（図示されていない）があり得る。薄い絶縁層は、超伝導体１０１と加熱器１０６とを互いから電気的に絶縁させることができる。一部の実施形態では、加熱器１０６は薄板状の構造を有し得る。加熱器１０６は、大きな電気抵抗を伴う電気抵抗性材料を含み得る。例えば、加熱器１０６は、８０％のニッケルと２０％のクロムとを含むニクロムから作られ得る。金属材料に加えて、加熱器１０６はセラミック材料または複合材料も含んでもよい。したがって、一部の実施形態では、加熱器１０６は金属加熱要素を有し得る。一部の他の実施形態では、加熱器はセラミック加熱要素または複合加熱要素を有し得る。また、一部の実施形態では、加熱器１０６と超伝導体１０１とは同じ形および同じ寸法を有し得る。一部の他の実施形態では、加熱器１０６と超伝導体１０１とは異なる形および異なる寸法を有し得る。
磁気メモリ構造１００の例の動作が以下に記載されている。初期に、温度が超伝導体１０１、１０２の臨界温度未満であり、端子３が繋がっていない、または接地に連結されている、つまり、加熱器１０６がオフであると仮定する。磁石１０３が超伝導体１０１に近接し得るため、強い磁界が、超伝導体１０１の表面において流れる電流によって誘導され得る。超伝導体１０１の内部では、磁界が相殺される。超伝導体の外部では、磁気浮上が作用し、つまり、誘導された磁界は、磁石１０３を反発させて下向きに押すことができる強さである。磁石１０３が超伝導体１０２にも近接し得るため、超伝導体１０２によって引き起こされる磁気浮上も起こり得る。超伝導体１０２の周りでの反発する磁界は、磁石１０３を反発させて上向きに押すことができる。したがって、磁石１０３は、平衡が達成され得る位置において空中浮遊させられ得る。平衡は、超伝導体１０２からの反発力と、超伝導体１０１からの反発力に加えて磁石１０３の重力との間で成り得る。したがって、図１Ｂに示されているように、磁石１０３は、加熱器１０６がオフであるとき、空間１０９における平衡位置で支持され得る。
したがって、超伝導体１０１と超伝導体１０２とは、力場を発生させて磁石１０３の場所を制御するために一体に結合される。力場は、磁気であり得る、または電気であってもよい。超伝導体１０１および超伝導体１０２は、力場を作り出して磁石１０３の場所を制御するために一体に結合される第１の界磁子および第２の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。
さらに、磁石１０３の平衡位置は、２つの超伝導体１０１、１０２と、磁石１０３の重量とによって決定され得る。一部の実施形態では、重力は超伝導体１０２の反発力よりはるかに小さい可能性がある。一部の他の実施形態では、磁石１０３の重力は、磁石１０３が伝導体層１０４、１０５に触れるかまたは当たるとき、超伝導体１０２の反発力に近いがその反発力よりなおも小さくなり得る。磁石が超伝導体により近くなると、より大きな反発力を受けることが知られている。したがって、超伝導体１０１と１０２との間の相対的な強度が、磁石１０３がどちらの超伝導体に近接するかを決定することができる。例えば、超伝導体１０２がより強い磁界を生成する場合、磁石１０３は超伝導体１０１により近接する位置へと押され得る。磁石１０３が支持状態にあるとき、伝導体層１０４、１０５は互いから電気的に絶縁され、端子１および２も互いから電気的に絶縁される。そのため、加熱器がオフであるとき、磁石１０３は空間１０９において支持でき、端子１と２との間の回路が開とされ得る。
端子３が電位＋Ｖに連結された後に電流が加熱器１０６に加えられるとき、電流は加熱器１０６におけるジュール加熱を通じて熱を発生させることができる。発生させられた熱は、熱伝達によって超伝導体１０１へと波及することができる。超伝導体１０１は、臨界温度を上回って加熱されるとき、超伝導状態を失い、超伝導状態からの反発力は消える。結果として、超伝導体１０２から反発は、反発力が磁石１０３の重力より大きい限り、磁石が伝導体層１０４、１０５によって妨げられるまで、磁石１０３を上向きに押すことができる。そのため、磁石１０３は伝導体層１０４、１０５と接触することができる。伝導体層１０４、１０５は電気的に結合されることになり得る。電流が加熱器１０６に連続的に加えられるとき、超伝導体１０２からの反発は、図１Ｃに示されているように、磁石１０３を上向きに押すことで伝導体層１０４と１０５とを電気的に結合させたままにすることができる。そのため、加熱器１０６がオンであるとき、磁石１０３は上へ押され、端子１と２とは電気的に結合され得る。
端子１と２との間において、比較的大きい抵抗値、または開回路はデータ「０」を意味し、比較的小さい抵抗値はデータ「１」を意味すると仮定する。そのため、支持状態における磁石１０３はデータ「０」に対応し、伝導体層１０４、１０５に対して押されている磁石１０３はデータ「１」に対応することができる。それによって、図１Ｂおよび図１Ｃに示されている構成は、２つのメモリ状態を表すことができる。メモリ構造１００は、電流を加熱器１０６に加える、または停止することで、２つの状態の間で切り替えられ得る。磁気メモリ構造１００は、単純な構造、素早い読取り速度、良好な繰り返し耐久性を有し、非常に低い温度で作動する。
一部の他の実施形態では、超伝導体１０２は、磁石１０３の上方で、構造１００の上部に配置でき、一方で超伝導体１０１は、加熱器１０６と伝導体層１０４、１０５と共に、磁石１０３の下方に配置され得る。そのため、構造１００は、同じかまたは同様の構成要素を伴う異なる構成を有してもよい。超伝導体１０１は加熱器１０６の上方に配置され得る。伝導体層１０４、１０５は超伝導体１０１の上方に配置され得る。超伝導体１０２は、超伝導体１０１と伝導体層１０４、１０５とを向いてそれらの上方に配置され得る。この構成では、空間１０９は変わらないままであり得るが、上下逆さまにひっくり返されてもよい。超伝導体１０１からの押しのけ力が磁石１０３の重力より大きいと仮定すると、超伝導体１０１、１０２は同じままであってもよい。構造１００の動作は変わらないままであり得る。
図１Ｄは、本開示の実施形態と矛盾していない、構造１００の概略的な製作プロセスを示す流れ図１１０である。製作プロセス１１０は、構造１００に適用可能であるだけでなく、構造１００のアレイのバッチ製作にも適用可能である。ステップ１１１において、第１の超伝導材料の層が基板に堆積させられ得る。第１の超伝導材料は、第２の超伝導体１０２を形成するために選択的にエッチングされ得る。フォトレジスト層およびマスクがドライエッチングプロセスにおいて使用され得る。そのため、第２の超伝導体１０２は、電気的に絶縁する材料の第１の層によって覆われ得る。ステップ１１２において、磁性材料の層が堆積させられ得る。磁性材料は、解放され、後で移動可能になる可動磁石１０３を形成するために、選択的にエッチングされ得る。次に、可動磁石１０３は、電気的に絶縁する材料の第２の層によって覆われ得る。第１および第２の層を形成する材料は、空間１０９を一時的に満たすため、充填材料と呼ばれてもよい。充填材料は、可動磁石１０３を自由にするために、例えばウェットエッチングによって除去され得る。
ステップ１１２の後、エッチングステップは、空間１０９を作り出すために実施され得る。例えば、第１および第２の層の一部は、空間１０９の領域を除いて除去され得る。そのため、露出されたエリアは、充填材料と異なる他の電気的に絶縁する材料で堆積させられ得る。
ステップ１１３において、伝導性材料の層が堆積させられ得る。伝導性材料は、伝導体層１０４、１０５を形成するために選択的にエッチングされ得る。伝導体層１０４、１０５は、電気的に絶縁する材料の第３の層によって覆われ得る。ステップ１１４において、第２の超伝導材料の層が堆積させられ得る。第２の超伝導材料は、第１の超伝導体１０１を形成するために選択的にエッチングされ得る。第１の超伝導体１０１は、電気的に絶縁する材料の第４の層によって覆われ得る。ステップ１１５において、電気抵抗性材料の層が堆積させられ得る。電気抵抗性材料は、加熱器１０６を形成するために選択的にエッチングされ得る。空間１０９は、可動磁石１０３を包囲する充填材料を、選択された時間においてウェットエッチングによって除去することで形成され得る。空間１０９が作り出された後、可動磁石１０３は解放させられ、移動可能となり得る。
ステップ１１５の後、銅などの接触金属が端子１、２、および３を形成するために堆積させられ得る。一部の実施形態では、第１～第４の層が同じ絶縁材料を含み得る。一部の実施形態では、第１～第４の層が異なる絶縁材料を含み得る。
図２Ａおよび図２Ｂは、本開示の実施形態と矛盾していない、他の磁気メモリ構造２００の概略的な構造図を断面で示している。図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、構造２００は、超伝導体２０１と、底磁石２０２と、可動磁石２０３と、伝導体層２０４、２０５とを備え得る。それによって、構造２００は、底磁石２０２が構造１００の第２の超伝導体１０２を置き換えていることを除いて、図１Ａおよび図１Ｂに示された構造１００と同様である。超伝導体２０１と底磁石２０２とは、互いを向いて配置され、所定距離で分離され得る。可動磁石２０３は超伝導体２０１と底磁石２０２との間に配置され得る。伝導体層２０４、２０５は、超伝導体２０１と可動磁石２０３との間に配置され得る。伝導体層２０４、２０５は、隣り合って配置され、他の距離で分離され得る。
構造２００は、加熱器２０６と、絶縁層２０７と、絶縁領域２０８とをさらに備え得る。加熱器２０６は超伝導体２０１の近くでその上方に配置され得る。絶縁層２０７は、伝導体層２０４、２０５に部分的に堆積させられ、超伝導体２０１と伝導体層２０４、２０５との間に挟まれ得る。絶縁領域２０８は空間２０９を部分的に包囲し得る。超伝導体２０１は絶縁層２０７に堆積させられ得る。空間２０９は超伝導体２０１と底磁石２０２との間に配置され得る。空間２０９は、可動磁石２０３が特定の方法で上または下に移動できる自由空間を提供することができる。端子１、２、および３は、伝導体層２０４、伝導体層２０５、および加熱器２０６にそれぞれ電気的に連結される。
超伝導体１０１のように、超伝導体２０１は１つまたは複数の超伝導材料を含み得る。
磁石１０３のように、可動磁石２０３は１つまたは複数の磁性材料を含み得る。一部の実施形態では、底磁石２０２と可動磁石２０３とは、同じ材料および同じ寸法を備え得る。一部の実施形態では、底磁石２０２と可動磁石２０３とは、異なる材料および異なる寸法を備え得る。２つの磁石は、互いを向く同じ極を有し得るように配置され得る。例えば、図２Ａに示されているように、底磁石２０２は、上方を向くＳ極を有することができ、可動磁石２０３は、下方を向くＳ極を有することができる。Ｓ極はＳ極と反発するため、２つの磁石は互いと反発し、つまり、底磁石２０２は可動磁石２０３を上向きに押すことができる。
伝導体層２０４、２０５と超伝導体２０１とは互いから電気的に絶縁され得る。伝導体層２０４、２０５は、空間２０９の一部分または電気的に絶縁する材料（図示されていない）によって分離され得る。
絶縁層２０７は、超伝導体２０１を伝導体層２０４、２０５から電気的に絶縁することができる電気的に絶縁する材料を含み得る。絶縁領域２０８は、１つまたは複数の電気的に絶縁する材料を含み得る１つまたは複数の絶縁領域を備え得る。空間２０９は、超伝導体２０１と磁石２０２との間、または、絶縁層２０７と磁石２０２との間にあり得る。空間２０９は、超伝導体２０１、伝導体層２０４、２０５、絶縁層２０７、磁石２０２、および絶縁領域２０８によって包囲され得る。空間２０９の上部は、伝導体層２０４、２０５と絶縁層２０７の一部分とによって定められ得る。下部は、磁石２０２によって、または、磁石２０２に加えて絶縁領域２０８の一部によって定められ得る。側壁は絶縁領域２０８によって定められ得る。
薄い絶縁層（図示されていない）が超伝導体２０１と加熱器２０６との間に配置され得る。薄い層は、電気的に絶縁する材料を含み、超伝導体２０１と加熱器２０６とを互いから絶縁させることができる。加熱器２０６は高抵抗性材料から作られ得る。
磁気メモリ構造２００の例の動作が以下に記載されている。初期に、温度が超伝導体２０１の臨界温度未満であり、端子３が繋がっていない、つまり、加熱器２０６がオフであると仮定する。磁石２０３が超伝導体２０１に近接し得るため、強い磁界が、超伝導体２０１の表面において流れる電流によって誘導され得る。超伝導体２０１の内部では、磁界が相殺される。超伝導体の外部では、誘導された磁界は、磁石２０３を反発させて下向きに押すことができる。磁石２０３が底磁石２０２によって上向きにも押されるため、磁石２０３は空間２０９において平衡位置で支持させられ得る。平衡は、超伝導体２０１からの反発力と、底磁石２０２からの他の反発力に加えて磁石２０３の重力との間で成り得る。したがって、図２Ａに示されているように、磁石２０３は、加熱器２０６がオフであるとき、空間２０９における平衡位置で支持され得る。一部の実施形態では、平衡位置は超伝導体２０１に近接して配置でき、これは、磁石２０３の移動の範囲を制限し、動作の安定性を向上させることができる。
したがって、超伝導体２０１と底磁石２０２とは、力場を発生させて磁石２０３の場所を制御するために一体に結合され得る。力場は磁気であり得る。超伝導体２０１および底磁石２０２は第１の界磁子および第２の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。したがって、第１の界磁子および第２の界磁子は、力場を発生させて磁石２０３の場所を制御するために一体に結合され得る。
さらに、磁石２０３の平衡位置は、２つの反発力と、磁石の重量とによって決定され得る。磁石２０３が支持状態にあるとき、伝導体層２０４、２０５は互いから電気的に絶縁され、端子１および２も互いから電気的に絶縁される。そのため、加熱器がオフであるとき、磁石２０３は空間２０９において支持され、端子１と２との間の回路が開とされる。
端子３が電位＋Ｖに連結された後に電流が加熱器２０６に加えられるとき、電流は加熱器２０６におけるジュール加熱を通じて熱を発生させることができる。発生させられた熱は、超伝導体２０１へと波及することができる。超伝導体２０１は、臨界温度を上回って加熱されるとき、超伝導状態および反発力を失う。結果として、底磁石２０２からの反発は、磁石が伝導体層２０４、２０５によって停止させられるまで、磁石２０３を上向きに押すことができる。そのため、磁石２０３は、伝導体層２０４、２０５と接触でき、それらを電気的に結合させることができる。電流が加熱器２０６に連続的に加えられるとき、底磁石２０２からの反発は、磁石２０３を上向きに押したままにでき、図２Ｂに示されているように、伝導体層２０４、２０５を電気的に結合させたままにすることができる。そのため、加熱器がオンであるとき、磁石２０３は上へ押され、端子１と２とは電気的に結合され得る。
端子１と２との間において、比較的大きい抵抗値、または開回路はデータ「０」を意味し、比較的小さい抵抗値はデータ「１」を意味すると仮定する。そのため、支持状態における磁石２０３はデータ「０」に対応し、伝導体層２０４、２０５に対して押されている磁石２０３はデータ「１」に対応することができる。それによって、図２Ａおよび図２Ｂに示されている構成は、２つのメモリ状態を表すことができる。メモリ構造２００は、加熱器２０６に加えられる電流を、加えることで、または停止することで、２つの状態の間で切り替えられ得る。
一部の他の実施形態では、磁石２０２は、超伝導体２０１の上方で、構造２００の上部に配置でき、一方で超伝導体２０１は、加熱器２０６と伝導体層２０４、２０５と共に、磁石２０２、２０３の下方に配置され得る。そのため、構造２００は、同じかまたは同様の構成要素を伴う異なる設計を有してもよい。超伝導体２０１は加熱器２０６の上方に配置され得る。伝導体層２０４、２０５は超伝導体２０１の上方に配置され得る。磁石２０２は超伝導体２０１を向いてその上方に配置され得る。この構成では、空間２０９は変わらないままであり得るが、上下逆さまにひっくり返されてもよい。超伝導体２０１からの押しのけ力が磁石２０３の重力より大きいと仮定すると、超伝導体２０１および磁石２０２は同じままであってもよい。構造２００の動作は変わらないままであり得る。
図３Ａおよび図３Ｂは、本開示の実施形態と矛盾していない、他の磁気メモリ構造３００の概略的な構造図を断面で示している。図３Ａおよび図３Ｂに示されているように、構造３００は、上超伝導体３０１、３０２と、底超伝導体３０３と、可動磁石３０４とを備え得る。構造３００は、上超伝導体３０１、３０２が構造１００の超伝導体１０１および伝導体層１０４、１０５を置き換えていることを除いて、図１Ａおよび図１Ｂに示された構造１００と同様である。図３Ａに描写されているように、上超伝導体３０１、３０２は隣り合って配置され、電気的に絶縁され得る。上超伝導体３０１、３０２と底超伝導体３０３とは、互いを向いて配置され、所定距離で分離され得る。可動磁石３０４は上超伝導体３０１、３０２と底超伝導体３０３との間に配置され得る。
さらに、構造３００は、加熱器３０５と、絶縁層３０６と、絶縁領域３０７とを備え得る。加熱器３０５は上超伝導体３０１、３０２の近くでそれらの上方に配置され得る。絶縁層３０６は、上超伝導体３０１、３０２に堆積させられ、上超伝導体３０１、３０２と加熱器３０５との間に挟まれ得る。絶縁領域３０７は空間３０８を部分的に包囲し得る。空間３０８は、上超伝導体３０１、３０２および底超伝導体３０３によっても包囲され得る。空間３０８は、可動磁石３０４が特定の方法で上または下に移動できる自由空間を提供することができる。加熱器３０５は絶縁層３０６に堆積させられ得る。端子１、２、および３は、超伝導体３０１、超伝導体３０２、および加熱器３０５にそれぞれ電気的に連結され得る。
超伝導体１０１のように、超伝導体３０１、３０２、３０３は１つまたは複数の超伝導材料を含み得る。超伝導体３０１、３０２は、空間３０８の一部分または電気的に絶縁する材料によって分離でき、つまり、他の所定距離で分離され得る。磁石１０３のように、可動磁石３０４は１つまたは複数の磁性材料を含み得る。
絶縁領域３０７は、１つまたは複数の電気的に絶縁する材料を含み得る１つまたは複数の絶縁領域を備え得る。空間３０８は、上超伝導体３０１、３０２と底超伝導体３０３との間に配置され得る。空間３０８は、超伝導体３０１、３０２、３０３、絶縁層３０６、および絶縁領域３０７によって包囲され得る。空間３０８の上部は、上超伝導体３０１、３０２と絶縁層３０６の一部分とによって定められ得る。空間３０８の下部は、底超伝導体３０３と絶縁領域３０７の一部分とによって定められ得る。側壁は絶縁領域３０７によって定められ得る。加熱器３０５は高抵抗性材料から作られ得る。
磁気メモリ構造３００の例の動作が以下に記載されている。初期に、温度が超伝導体３０１、３０２、３０３の臨界温度未満であり、端子３が繋がっていない、つまり、加熱器３０５がオフであると仮定する。磁石３０４が超伝導体３０１、３０２に近接し得るため、強い磁界が、超伝導体３０１、３０２の表面において流れる電流によって誘導され得る。超伝導体の外部では、誘導された磁界は、磁石３０４を反発させて下向きに押すことができる強さであり得る。磁石３０４は超伝導体３０３にも近接し得るため、超伝導体３０３の周りでの反発する磁界は、磁石３０４を反発させて上向きに押すことができる。したがって、磁石３０４は、空間３０８における平衡位置において空中浮遊させられ得る。平衡は、超伝導体３０１、３０２からの反発力と、超伝導体３０３からの他の反発力に加えて磁石３０４の重力との間で成り得る。したがって、図３Ａに示されているように、磁石３０４は、加熱器３０５がオフであるとき、平衡位置において支持され得る。
したがって、超伝導体３０１、３０２、および３０３は、力場を発生させて磁石３０４の場所を制御するために一体に結合され得る。力場は磁気であり得る。超伝導体３０１および超伝導体３０３は第１の界磁子および第２の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。超伝導体３０２は第３の界磁子と見なされ得る。そのため、第１の界磁子、第２の界磁子、および第３の界磁子は、力場を作り出して磁石３０４の場所を制御するために一体に結合され得る。
さらに、磁石３０４の平衡位置は、３つの超伝導体と、磁石３０４の重量とによって決定され得る。一部の実施形態では、重力は超伝導体３０３の反発力よりはるかに小さく配置され得る。一部の他の実施形態では、磁石３０４の重力は、磁石３０４が超伝導体３０１、３０２に触れるかまたは当たるとき、超伝導体３０３の反発力に近いがその反発力よりなおも小さくなるように配置され得る。ここでも、超伝導体の相対的な強度は、平衡位置がどこであるかを決定することができる。例えば、超伝導体３０３がより強い磁界を生成するとき、平衡位置は超伝導体３０１、３０２により近接し得る。磁石３０４が支持状態にあるとき、超伝導体３０１、３０２は互いから電気的に絶縁され、端子１および２も互いから電気的に絶縁される。そのため、加熱器３０５がオフであるとき、磁石３０４は空間３０８において支持され、端子１と２との間の回路が開とされる。
端子３が電位＋Ｖに連結された後に電流が加熱器３０５に加えられるとき、電流は加熱器３０５におけるジュール加熱を通じて熱を発生させることができる。発生させられた熱は超伝導体３０１、３０２へと波及することができる。超伝導体３０１、３０２は、臨界温度を上回って加熱されるとき、超伝導を失い、超伝導からの反発力は消える。結果として、超伝導体３０３からの反発は、磁石が超伝導体３０１、３０２によって妨げられるまで、磁石３０４を上向きに押すことができる。磁石３０４は超伝導体３０１、３０２と接触でき、電気的に結合されることになる。電流が加熱器３０５に連続的に加えられるとき、超伝導体３０３からの反発は、図３Ｂに示されているように、超伝導体３０１と３０２とを電気的に結合させたままにすることができる。そのため、加熱器３０５がオンであるとき、磁石３０４は上へ押され、端子１と２とは電気的に結合され得る。
端子１と２との間において、比較的大きい抵抗値、または開回路はデータ「０」を意味し、比較的小さい抵抗値はデータ「１」を意味すると仮定する。そのため、支持状態における磁石３０４はデータ「０」に対応し、超伝導体３０１、３０２に対して押されている磁石３０４はデータ「１」に対応することができる。それによって、図３Ａおよび図３Ｂに示されている構成は、２つのメモリ状態を表すことができる。メモリ構造３００は、電流を加熱器３０５に加える、または停止することで、２つの状態の間で切り替えられ得る。
一部の他の実施形態では、超伝導体３０３は、磁石３０４の上方で、構造３００の上部に配置でき、一方で超伝導体３０１、３０２は、加熱器３０５と共に、磁石３０４の下方に配置され得る。そのため、構造３００は、同じかまたは同様の構成要素を伴う異なる設計を有してもよい。超伝導体３０１、３０２は加熱器３０５の上方に配置され得る。超伝導体３０３は超伝導体３０１、３０２を向いてそれらの上方に配置され得る。空間３０８は変わらないままであり得るが、上下逆さまにひっくり返されてもよい。超伝導体３０１、３０２からの押しのけ力が磁石３０４の重力より大きいと仮定すると、超伝導体３０１、３０２、３０３は同じままであってもよい。構造３００の動作は変わらないままであり得る。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄは、本開示の実施形態と矛盾していない、不揮発性磁気メモリ構造４００の概略的な構造図を鉛直平面での断面で示している。図４Ａに示されているように、構造４００は、上超伝導体４０１と、底超伝導体４０２と、左超伝導体４０３と、右超伝導体４０４と、可動磁石４０５とを備え得る。上超伝導体および底超伝導体は、互いを向いて配置され、鉛直方向に沿って所定距離で分離され得る。左超伝導体および右超伝導体は、互いを向いて配置され、水平方向に沿って他の所定距離で分離され得る。可動磁石４０５は、上超伝導体４０１と底超伝導体４０２との間と、左超伝導体４０３と右超伝導体４０４との間とに配置され得る。
構造４００は、上超伝導体４０１、左超伝導体４０３、および右超伝導体４０４の近くにそれぞれ配置される加熱器４０６、４０７、４０８をさらに備え得る。構造４００は伝導体領域４０９、４１０、４１１、４１２も備え得る。４つの超伝導体および３つの加熱器は、絶縁層または絶縁領域によって互いから電気的に分離および絶縁され得る。絶縁層または絶縁領域の一部は、図４Ａ～図４Ｄにおける符号によって指示されていない物体によって反映されてもよい。空間４１３が、上超伝導体４０１と底超伝導体４０２との間と、左超伝導体４０３と右超伝導体４０４との間とに配置され得る。空間４１３は、可動磁石４０５が特定の方法で動き回ることができる自由空間を提供することができる。端子１が伝導体領域４０９および加熱器４０７に電気的に連結され得る。端子２が伝導体領域４１２および加熱器４０８に電気的に連結され得る。端子３が加熱器４０６に電気的に連結され得る。端子４が伝導体領域４１０、４１１に電気的に連結され得る。
超伝導体１０１のように、超伝導体４０１～４０４は１つまたは複数の超伝導材料を含み得る。一部の実施形態では、超伝導体４０３、４０４は、反対方向に同様の反発力を生成するために、同じ構造、同じ寸法、および同じ材料を含み得る。一部の他の実施形態では、超伝導体４０３、４０４は薄膜超伝導体であり得る。薄膜超伝導体４０３、４０４は、空間４１３の左側および右側に鉛直軸と平行な薄膜層で堆積させられ得る。
磁石１０３のように、可動磁石４０５は１つまたは複数の磁性材料を含み得る。伝導体領域４０９～４１２は、それぞれ薄板状の構造を有し、１つまたは複数の伝導性材料を備え得る。絶縁層および絶縁領域は、１つまたは複数の電気的に絶縁する材料を含み得る。
空間４１３は、４つの超伝導体と、４つの伝導体領域と、絶縁層および絶縁領域の一部とによって包囲され得る。空間４１３の上部は超伝導体４０１によって定められ得る。空間４１３の下部は、超伝導体４０２と伝導体領域および絶縁領域のいくつかの一部とによって定められ得る。側壁は、超伝導体４０３および４０４と、絶縁領域の一部の他の部分とによって定められ得る。加熱器４０６～４０８は高抵抗性材料から作られ得る。
磁気メモリ構造４００の例の動作が以下に記載されている。初期に、温度が超伝導体４０１～４０４の臨界温度未満であり、端子１～３が接地に連結されている、つまり、加熱器４０６～４０８がオフであると仮定する。磁石４０５は、超伝導体４０１と４０２との間に配置されているため、下向きおよび上向きの磁力の両方によって反発させられ得る。一方で、磁石４０５は、超伝導体４０３および４０４によって左側および右側からも反発させられ得る。磁石４０５の重力は無視できると仮定する。超伝導体４０３および４０４からの反発は、超伝導体４０１および４０２からの反発より弱くなるように構成され得る。超伝導体４０１の反発力は、超伝導体４０２の反発力より大きくなるように構成され得る。超伝導体４０１の反発力は、図４Ａに示されているように、磁石４０５が初期に伝導体領域４１０および４１１へ押され得るように比較的十分に大きくなるように構成され得る。図４Ａは構造４００の第１のメモリ状態に対応でき、端子１と４との間の回路と、端子２と４との間の回路とが開いている。
端子３が電位＋Ｖに連結された後に電流が加熱器４０６に加えられるとき、電流は加熱器４０６におけるジュール加熱を通じて熱を発生させることができる。発生させられた熱は、超伝導体４０１へと波及することができる。超伝導体４０１は、臨界温度を上回って加熱されるとき、超伝導状態を失い、超伝導状態からの反発力は消える。結果として、超伝導体４０２からの反発は、磁石が超伝導体４０１によって停止させられるまで、磁石４０５を上向きに押すことができる。しかしながら、電流が超伝導体４０１の一部を臨界温度より高くするように加熱するだけであるように構成される場合、超伝導体は超伝導性を部分的に失う可能性がある。それによって、磁石４０５は、２つの反対方向からなおも反発させられ、図４Ｂに示されているように、空間４１３における平衡位置で支持され得る。磁石４０５は、左超伝導体４０３および右超伝導体４０４からの反発力が同様であり得るため、中間位置において水平に留まることができる。
磁石４０５を空間４１３において支持するために、加熱器４０６に加えられる電流は、超伝導体４０１の一部を臨界温度より高くするように加熱するだけの度合いに構成され得る。電流はパルス形態で構成されてもよい。一部の実施形態では、超伝導体４０１の上方部分は、加熱器４０６が超伝導体４０１の上方に配置されるとき、超伝導を失うように加熱される。したがって、超伝導体４０１の残りの部分はなおも超伝導状態にあり、磁石４０５を反発させることができる。一部の他の実施形態では、超伝導体４０１が薄膜であるとき、薄膜の１つまたは複数の区域が加熱器４０６によって選択的に加熱できる。例えば、１つまたは複数の区域は、中心区域、環成形区域、または左区域および右区域を備え得る。加熱器４０６は、１つまたは複数の区域を選択的に加熱するために１つまたは複数の別々の加熱要素を備え得る。薄膜の１つまたは複数の区域は加熱されるときに超伝導を失うが、他の区域はなおも超伝導状態にあり得る。結果として、超伝導体４０１からの反発は特定の度合いで弱められ得、磁石４０５は空間４１３において支持されることになり得る。
磁石４０５が支持された後、超伝導体４０３に超伝導および反発を失わせることができる他の電流が加熱器４０７へと投入されてもよい。それによって、磁石４０５は、図４Ｃに示されているように、超伝導体４０４の反発力によって空間４１３の左側へと押されるが、なおも支持され得る。次に、加熱器４０６へと加えられる電流は停止させられ、磁石４０５は、伝導体領域４０９、４１０に接するまで下向きに押され得る。加熱器４０７への電流は停止させられる。超伝導体４０３からの反発は、磁石が空間４１３の底へと押されるとき、磁石４０５を移動させるだけの強さのないように構成され得る。しかし、超伝導体４０３または４０４からの反発は、磁石が支持されるとき、磁石４０５を移動させるだけの強さとなるように構成され得る。したがって、磁石４０５は、図４Ｄに示されているように、伝導体領域４０９、４１０と接触する一方で押されたままとなり得る。磁石４０５は、伝導体領域４０９、４１０または端子１、４を電気的に結合することができ、これは構造４００の第２のメモリ状態を表し得る。次に、電流が加熱器４０６に加えられ得る場合、上超伝導体４０１は超伝導性を部分的に再び失う可能性がある。そのため、磁石４０５は支持されることになり、超伝導体４０３、４０４からの反発力によって、左側から中央位置へと横に移動させられ得る。
同様に、加熱器４０６および４０８は、空間４１３において磁石４０５を支持し、それによって磁石４０５を右側へ移動させて伝導体領域４１１、４１２と接触させるために利用できる。そのため、伝導体領域４１１、４１２または端子２、４を電気的に結合することができ、これは構造４００の第３のメモリ状態を表し得る。同様に、電流が加熱器４０６に投入されるとき、上超伝導体４０１は超伝導性を部分的に再び失う可能性がある。そのため、磁石４０５は支持されることになり、超伝導体４０３、４０４からの反発力によって、右側から中央位置へと横に移動させられ得る。
したがって、超伝導体４０１～４０４は、力場を発生させて磁石４０５の移動および場所を制御するために一体に結合され得る。力場は磁気であり得る。超伝導体４０１および超伝導体４０２は第１の界磁子および第２の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。超伝導体４０３および超伝導体４０４は第４の界磁子および第５の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。そのため、第１の界磁子、第２の界磁子、第４の界磁子、および第５の界磁子は、力場を作り出して磁石４０５の移動および場所を制御するために一体に結合され得る。
それによって、構造４００の３つのメモリ状態があり得る。端子１と４との間の回路と、端子２と４との間の回路とが開いているとき、これは第１のメモリ状態に対応し得る。端子１と４とが連結される一方で端子２と４との間の回路が開いているとき、これは第２のメモリ状態に対応し得る。端子２と４とが連結される一方で端子１と４との間の回路が開いているとき、これは第３のメモリ状態に対応し得る。メモリ状態は、２つの電流を２つの加熱器に加えることで書き込まれ得る。メモリ状態は、端子１と４との間の回路および端子２と４との間の回路の電気抵抗を測定することで読み取ることができる。したがって、上超伝導体４０１および底超伝導体４０２は磁石４０５を支持するために使用できる。そして、左超伝導体４０３および右超伝導体４０４は、磁石４０５を、左、右、または中央の位置に移動させるために使用できる。電流が加熱器４０６に加えられるとき、電流は、磁石が目標位置へと横に移動させられ得るように十分に長く磁石４０５を支持することができる１つまたは複数の電流パルスを含み得る。
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、および図５Ｄは、本開示の実施形態と矛盾していない、他の不揮発性磁気メモリ構造５００の概略的な構造図を示している。図５Ａおよび図５Ｂは、図５Ｃおよび図５Ｄにおける線ＡＡ’およびＢＢ’に沿っての鉛直な平面における断面図である。図５Ｃおよび図５Ｄは、上面図での構造５００の図式的な描写である。図５Ａ～図５Ｄに示されているように、構造５００は、上超伝導体Ｓ００と、底超伝導体Ｓ１１と、左超伝導体Ｓ１と、前超伝導体Ｓ２と、右超伝導体Ｓ３と、後超伝導体Ｓ４と、可動磁石５０１とを備え得る。上超伝導体Ｓ００および底超伝導体Ｓ１１は、互いを向いて配置され、鉛直方向に沿って第１の距離で分離され得る。左超伝導体Ｓ１および右超伝導体Ｓ３は、互いを向いて配置され、水平方向に沿って第２の距離で分離され得る。前超伝導体Ｓ２および後超伝導体Ｓ４は、互いを向いて配置され、他の水平方向に沿って第３の距離で分離され得る。一部の実施形態では、第２の距離と第３の距離とは同じ値を有し得る。一部の他の実施形態では、第２の距離と第３の距離とは異なる値を有し得る。可動磁石５０１は、鉛直方向および水平方向において６つの超伝導体によって包囲され得る。
構造５００は、加熱器Ｈ００、Ｈ１、Ｈ２（図示されていない）、Ｈ３、およびＨ４（図示されていない）をさらに備え得る。加熱器Ｈ００は上超伝導体Ｓ００の近くでその上方に配置され得る。加熱器Ｈ１～Ｈ４は超伝導体Ｓ１～Ｓ４の近くにそれぞれ配置され得る。構造５００は、空間５０２の底において伝導体領域Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４も備え得る。伝導体領域Ｃ０は伝導体領域Ｃ１～Ｃ４によって包囲され得る。伝導体領域Ｃ１～Ｃ４は超伝導体Ｓ１～Ｓ４の近くにそれぞれ配置され得る。６つの超伝導体、５つの加熱器、および５つの伝導体領域は、絶縁層または絶縁領域によって互いから電気的に分離および絶縁され得る。１つまたは複数の電気的に絶縁する材料を含む絶縁層および絶縁領域は、簡潔性の理由のために図では示されていない。空間５０２は、６つの超伝導体と５つの伝導体領域とによって包囲され得る。空間５０２は、可動磁石５０１が特定の方法で動き回ることができる自由空間を提供することができる。
図５Ｃおよび図５Ｄは、選択されたものだけが提示されている構造５００の概略的な構成を上面図で反映している。例えば、上超伝導体Ｓ００、底超伝導体Ｓ１１、および加熱器は示されていない。また、図５Ｃおよび図５Ｄは、選択されたもの同士の間の横方向の関係を示している。超伝導体Ｓ１～Ｓ４および伝導体領域Ｃ０～Ｃ４などの選択されたものの一部は、同じ水平面に配置されない。図５Ｃおよび図５Ｄでは、磁石５０１は点線での正方形によって表されており、これは、移動の前または後の磁石５０１の相対的な水平位置を描写するために使用され得る。図５Ｃおよび図５Ｄは磁石５０１の相対的な鉛直位置を示していない。
超伝導体１０１のように、超伝導体Ｓ００、Ｓ１１、およびＳ１～Ｓ４は１つまたは複数の超伝導材料を含み得る。一部の実施形態では、超伝導体Ｓ１、Ｓ３は、反対方向に同様の反発力を生成するために、同じ構造、同じ寸法、および同じ材料を含み得る。また、超伝導体Ｓ２、Ｓ４も同じであり得る。一部の実施形態では、超伝導体Ｓ１～Ｓ４は薄膜であり得る。薄膜超伝導体Ｓ１～Ｓ４は、空間５０２の側方に鉛直軸と平行な薄膜層で堆積させられ得る。
構造１００の磁石１０３のように、可動磁石５０１は１つまたは複数の磁性材料を含み得る。伝導体領域Ｃ０～Ｃ４は１つまたは複数の伝導性材料を含み得る。一部の実施形態では、伝導体領域Ｃ０は、正方形の環の形、円形の環の形、または不規則な形の環の形など、環の形を有し得る。
空間５０２は、６つの超伝導体と、５つの伝導体領域と、絶縁層および絶縁領域の一部とによって包囲され得る。空間５０２の上部は超伝導体Ｓ００によって定められ得る。空間５０２の下部は、超伝導体Ｓ１１と伝導体領域Ｃ０～Ｃ４とによって定められ得る。側壁は、超伝導体Ｓ１～Ｓ４と、絶縁領域の一部とによって定められ得る。加熱器Ｈ００およびＨ１～Ｈ４は高抵抗性材料から作られ得る。
磁気メモリ構造５００の例の動作が以下に記載されている。初期に、温度が超伝導体の臨界温度未満であり、加熱器がオフであると仮定する。磁石５０１は、上超伝導体Ｓ００と底超伝導体Ｓ１１との間に配置されているため、下向きおよび上向きの磁力によって反発させられ得る。一方で、磁石５０１は、２つの水平方向に沿って超伝導体Ｓ１～Ｓ４によって反発されてもよい。磁石５０１の重力は無視できると仮定する。超伝導体Ｓ１～Ｓ４は、超伝導体Ｓ００およびＳ１１からの反発力よりも弱い同様の反発力を発生させることができる。超伝導体Ｓ００の反発力は、超伝導体Ｓ１１の反発力より大きくなるように構成され得る。超伝導体Ｓ００の反発力は、加熱器Ｈ００がオフされるときに磁石５０１が空間５０２の底に押されるように、相対的に十分に大きくなるように構成され得る。磁石５０１が初期に空間５０２の底の中心エリアへ押され、伝導体領域Ｃ０と接触していると仮定する。磁石５０１の初期位置が図５Ｃにおいて図式的に描写されている。磁石５０１は接触領域Ｃ０だけに電気的に結合され、接触領域Ｃ０は第１のメモリ状態に対応することができる。
電流が加熱器Ｈ００に加えられるとき、電流はジュール熱を通じて熱を発生させることができ、熱は超伝導体Ｓ００へと波及することができる。超伝導体Ｓ００は、臨界温度を上回って加熱されるとき、超伝導状態を失い、超伝導状態からの反発力は消える。それによって、超伝導体Ｓ１１からの反発は、磁石が超伝導体Ｓ００によって停止させられるまで、磁石５０１を上向きに押すことができる。しかしながら、電流が超伝導体Ｓ００の一部を臨界温度より高くするように加熱するだけであるように構成される場合、超伝導体Ｓ００は超伝導性を部分的に失う可能性がある。それによって、磁石５０１は、鉛直方向で２つの反対方向からなおも反発させられ、図５Ａおよび図５Ｃに示されているように、空間５０２において支持され得る。磁石５０１は、超伝導体Ｓ１～Ｓ４からの反発力が同様に構成され得るため、水平面において空間５０２の中心位置で支持され得る。
磁石５０１を支持するために、加熱器Ｈ００に加えられる電流は、超伝導体Ｓ００の一部を臨界温度より高くするように加熱するだけの度合いに構成される。それによって、超伝導体Ｓ００からの反発は弱められるが、なおも磁石５０１を反発させ、磁石５０１を空間５０２において支持させるだけの強さとされ得る。
磁石５０１が支持された後、超伝導体Ｓ１を加熱し、超伝導体Ｓ１に超伝導および反発を失わせることができる他の電流が加熱器Ｈ１へと投入されてもよい。したがって、磁石５０１は、超伝導体Ｓ３の反発力によって、超伝導体Ｓ１に向けて移動するように押され得る。結果として、磁石５０１は支持され、超伝導体Ｓ１の前の側壁へと押され得る。次に、加熱器Ｈ００に加えられる電流が停止させられ得る。超伝導体Ｓ００の反発力を失った部分を復帰させることができる。したがって、磁石５０１は、伝導体領域Ｃ１、Ｃ０に接触するまで下向きに押され得る。次に、加熱器Ｈ１への電流が停止させられ得る。超伝導体Ｓ１の反発が比較的弱くなるように構成され得るため、磁石５０１は、図５Ｂおよび図５Ｄに示されているように、押されたままとなり、伝導体領域Ｃ１、Ｃ０に接し続けることができる。磁石５０１は伝導体領域Ｃ１、Ｃ０を電気的に結合でき、これは構造５００の第２のメモリ状態に対応することができる。
同様に、加熱器Ｈ００、Ｈ３は、空間５０２において磁石５０１を支持し、それによって磁石５０１を右側へ移動させるために利用できる。そのため、磁石５０１は移動の後に伝導体領域Ｃ０、Ｃ３と接触することができる。それによって、伝導体領域Ｃ０、Ｃ３は電気的に結合させられることになり、これは構造５００の第３のメモリ状態に対応することができる。
同様に、加熱器Ｈ００、Ｈ２、Ｈ４は、磁石５０１を移動させ、磁石５０１を、伝導体領域Ｃ０、Ｃ２と、または、伝導体領域Ｃ０、Ｃ４とそれぞれ接触させるために使用され得る。それによって、伝導体領域Ｃ０、Ｃ２は電気的に結合させられ、第４のメモリ状態に対応することができる。同様に、伝導体領域Ｃ０、Ｃ４は電気的に結合させられ、第５のメモリ状態に対応することができる。
したがって、超伝導体Ｓ００、Ｓ１１、Ｓ１～Ｓ４は、力場を発生させて磁石５０１の移動および場所を制御するために一体に結合され得る。力場は磁気であり得る。超伝導体Ｓ００および超伝導体Ｓ１１は第１の界磁子および第２の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。超伝導体Ｓ１および超伝導体Ｓ３は第４の界磁子および第５の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。超伝導体Ｓ２および超伝導体Ｓ４は第６の界磁子および第７の界磁子としてそれぞれ見なされ得る。そのため、第１の界磁子、第２の界磁子、第４の界磁子、第５の界磁子、第６の界磁子、および第７の界磁子は、力場を作り出して磁石５０１の移動および場所を制御するために一体に結合され得る。
そのため、５つのメモリ状態が構造５００において構成できる。メモリ状態は、伝導体領域Ｃ０と伝導体領域Ｃ１～Ｃ４の各々との間の電気抵抗をそれぞれ確認することで検出できる。例えば、Ｃ０とＣ１との間の抵抗が比較的小さい場合、これは第２のメモリ状態に対応し得る。したがって、データは、電流を選択された加熱器に加えることで書き込まれ得る。また、データは、伝導体領域Ｃ０と伝導体領域Ｃ１～Ｃ４の各々との間の電気抵抗を測定することで読み取ることができる。
図６は、本開示の実施形態と矛盾していない電子デバイス６００を示す概略的なブロック図である。デバイス６００は、デスクトップまたは携帯のコンピュータ、サーバー、スマートフォン、スマートウォッチなどのコンピューティングデバイスであり得る。デバイス６００は、ネットワークデバイス（スイッチまたはルータなど）、デジタル画像、音声、および／または動画の記録装置、車両、電化製品、おもちゃなどもあり得る。図示されているように、デバイス６００は、マイクロプロセッサ６０１と、メモリ制御装置６０２と、メモリデバイス６０３と、出力モジュール６０４と、入力モジュール６０５とを備え得る。
マイクロプロセッサ６０１（例えば中央処理装置（ＣＰＵ））が、メモリ制御装置６０２および出力モジュール６０４の動作を含め、電子デバイス６００の全体の動作を制御することができる。出力モジュール６０４は表示装置および／またはスピーカを備え得る。入力モジュール６０５は、キーボード、キーパッド、コンピュータマウス、またはタッチスクリーンを備え得る。一部の実施形態では、出力モジュール６０４と入力モジュール６０５とはタッチスクリーンを用いて組み合わせられ得る。マイクロプロセッサ６０１は、入力モジュール６０５（例えばキーボード）によって発生させられた入力信号に応じて、出力モジュール６０４（例えば表示装置）を通じてメモリデバイス６０３に保存された情報を表示することができる。
メモリデバイス６０３は１つまたは複数のメモリ領域を備え得る。一部の実施形態では、各々のメモリ領域は、前述した磁気メモリ構造の１つまたは複数のアレイを備え得る。一部の他の実施形態では、各々のメモリ領域は、前述した磁気メモリ構造の１つまたは複数のアレイと、他の種類のメモリの１つまたは複数のアレイとを備え得る。メモリ制御装置６０２はメモリデバイス６０３の動作を制御する。メモリデバイス６０３によって実施される動作には、消去、書込み、および読取りがある。一部の実施形態では、メモリデバイス６０３は制御回路を含み得る。メモリ制御装置６０２は、制御回路を介してメモリデバイス６０３を制御することができる。一部の他の実施形態では、メモリデバイス６０３は制御回路をまったく含まない可能性がある。そのため、メモリ制御装置６０２はメモリデバイス６０３を直接的に制御することができる。
本開示の原理および実施が本明細書における特定の実施形態を用いて記載されているが、実施形態の前述の記載は、本開示の方法および方法の核となる概念を理解するのを助けるように意図されているだけである。また、前述の異なる実施形態の特徴が、追加の実施形態を形成するために組み合わされてもよい。一方で、当業者は、本開示の考えに従って、特定の実施および適用の範囲に変更を行うことができる。したがって、本明細書の内容は、本開示への限定として理解されるべきではない。
１、２、３、４ 端子
１０ メモリデバイス
１２ メモリ領域
１４ 制御回路
１６ メモリ構造
１００ 磁気メモリ構造
１０１ 第１の超伝導体
１０２ 第２の超伝導体
１０３ 可動磁石
１０４、１０５ 伝導体層
１０６ 加熱器
１０７ 絶縁層
１０８ 絶縁領域
１０９ 空間
２００ 磁気メモリ構造
２０１ 超伝導体
２０２ 底磁石
２０３ 可動磁石
２０４、２０５ 伝導体層
２０６ 加熱器
２０７ 絶縁層
２０８ 絶縁領域
２０９ 空間
３００ 磁気メモリ構造
３０１、３０２ 上超伝導体
３０３ 底超伝導体
３０４ 可動磁石
３０５ 加熱器
３０６ 絶縁層
３０７ 絶縁領域
３０８ 空間
４００ 不揮発性磁気メモリ構造
４０１ 上超伝導体
４０２ 底超伝導体
４０３ 左超伝導体
４０４ 右超伝導体
４０５ 可動磁石
４０６、４０７、４０８ 加熱器
４０９、４１０、４１１、４１２ 伝導体領域
４１３ 空間
５００ 不揮発性磁気メモリ構造
５０１ 可動磁石
５０２ 空間
６００ 電子デバイス
６０１ マイクロプロセッサ
６０２ メモリ制御装置
６０３ メモリデバイス
６０４ 出力モジュール
６０５ 入力モジュール
Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 伝導体領域
Ｈ００、Ｈ１、Ｈ３ 加熱器
Ｓ００ 上超伝導体
Ｓ１ 左超伝導体
Ｓ２ 前超伝導体
Ｓ３ 右超伝導体
Ｓ４ 後超伝導体
Ｓ１１ 底超伝導体

Claims (15)

  1. 超伝導体である第１の界磁子と、
    前記第１の界磁子から第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１の界磁子に結合される第２の界磁子と、
    前記力場によって制御されるように前記第１の界磁子と前記第２の界磁子との間の空間に配置される可動磁気要素であって、前記第２の界磁子によって反発される可動磁気要素と、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失い、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動する、第１の加熱器と、
    前記第１の加熱器を通過する前記第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失い、前記第１の界磁子に向けて前記可動磁気要素が移動した後に電気的に結合される２つの伝導体と
    を備えるメモリ構造。
  2. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子から第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１の界磁子に結合される第２の界磁子、
    前記力場によって制御されるように前記第１の界磁子と前記第２の界磁子との間の空間に配置される可動磁気要素であって、前記第２の界磁子によって反発される可動磁気要素、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失い、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動する、第１の加熱器、および、
    前記第１の加熱器を通過する前記第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失い、前記第１の界磁子に向けて前記可動磁気要素が移動した後に電気的に結合される２つの伝導体
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  3. 前記第２の界磁子は超伝導体を備える、請求項２に記載のメモリデバイス。
  4. 前記第２の界磁子は第１の磁気要素を備える、請求項２に記載のメモリデバイス。
  5. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子から鉛直方向に沿って第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置される第２の界磁子、
    超伝導体である第３の界磁子であって、前記第１の界磁子と隣り合って配置され、前記第１の界磁子から水平方向に沿って所定距離で分離され、前記第２の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１および第２の界磁子に結合される第３の界磁子、
    前記力場によって制御されるように前記第１および第３の界磁子と前記第２の界磁子との間の空間に配置される可動磁気要素であって、前記第２の界磁子によって反発される可動磁気要素、および、
    前記第１および第３の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１および第３の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第１および第３の界磁子に向けて移動し、前記第１および第３の界磁子と前記可動磁気要素とが電気的に結合される、第１の加熱器、
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  6. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子から鉛直方向に沿って第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置される第２の界磁子、
    超伝導体であり、左側に配置される第４の界磁子、
    超伝導体であり、前記第４の界磁子から水平方向に沿って第２の距離において、前記第４の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１、第２、および第４の界磁子に結合される第５の界磁子、
    前記力場によって制御されるように、前記第１、第２、第４、および第５の界磁子によって包囲される空間に配置される可動磁気要素であって、初期状態において、前記第１の界磁子の反発力が前記第２の界磁子の反発力より大きく、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子に接して形成された２つの伝導体領域と電気的に結合される、可動磁気要素、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動して前記空間に支持される、第１の加熱器、および、
    前記第４の界磁子の近くに配置される第２の加熱器であって、前記第２の加熱器を通過する第２の電流に応じて、前記第４の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第４の界磁子に向けて移動し、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の左側に接して形成された前記伝導体領域およびその左側に形成された伝導体領域と電気的に結合される、第２の加熱器
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  7. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子から鉛直方向に沿って第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置される第２の界磁子、
    超伝導体であり、左側に配置される第４の界磁子、
    超伝導体であり、前記第４の界磁子から水平方向に沿って第２の距離において、前記第４の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１、第２、および第４の界磁子に結合される第５の界磁子、
    前記力場によって制御されるように、前記第１、第２、第４、および第５の界磁子によって包囲される空間に配置される可動磁気要素であって、初期状態において、前記第１の界磁子の反発力が前記第２の界磁子の反発力より大きく、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子に接して形成された２つの伝導体領域と電気的に結合される、可動磁気要素、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動して前記空間に支持される、第１の加熱器、および、
    前記第５の界磁子の近くに配置される第３の加熱器であって、前記第３の加熱器を通過する第３の電流に応じて、前記第５の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第５の界磁子に向けて移動し、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の右側に接して形成された前記伝導体領域およびその右側に形成された伝導体領域と電気的に結合される、第３の加熱器
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  8. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子からｚ方向に沿って第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置される第２の界磁子、
    超伝導体であり、左側に配置される第４の界磁子、
    超伝導体であり、前記第４の界磁子からｘ方向に沿って第２の距離において、前記第４の界磁子を向いて配置される第５の界磁子、
    超伝導体であり、前側に配置される第６の界磁子、
    超伝導体であり、前記第６の界磁子からｙ方向に沿って第３の距離において、前記第６の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１、第２、第４、第５、および第６の界磁子に結合される第７の界磁子、
    前記力場によって制御されるように、前記第１、第２、第４、第５、第６、および第７の界磁子によって包囲される空間に配置される可動磁気要素であって、初期状態において、前記第１の界磁子の反発力が前記第２の界磁子の反発力より大きく、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域と電気的に結合される、可動磁気要素、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動して前記空間に支持される、第１の加熱器、および、
    前記第４の界磁子の近くに配置される第２の加熱器であって、前記第２の加熱器を通過する第２の電流に応じて、前記第４の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第４の界磁子に向けて移動し、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域およびその左側に形成された伝導体領域と電気的に結合される、第２の加熱器
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  9. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子からｚ方向に沿って第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置される第２の界磁子、
    超伝導体であり、左側に配置される第４の界磁子、
    超伝導体であり、前記第４の界磁子からｘ方向に沿って第２の距離において、前記第４の界磁子を向いて配置される第５の界磁子、
    超伝導体であり、前側に配置される第６の界磁子、
    超伝導体であり、前記第６の界磁子からｙ方向に沿って第３の距離において、前記第６の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１、第２、第４、第５、および第６の界磁子に結合される第７の界磁子、
    前記力場によって制御されるように、前記第１、第２、第４、第５、第６、および第７の界磁子によって包囲される空間に配置される可動磁気要素であって、初期状態において、前記第１の界磁子の反発力が前記第２の界磁子の反発力より大きく、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域と電気的に結合される、可動磁気要素、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動して前記空間に支持される、第１の加熱器、および、
    前記第５の界磁子の近くに配置される第３の加熱器であって、前記第３の加熱器を通過する第３の電流に応じて、前記第５の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第５の界磁子に向けて移動し、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域およびその右側に形成された伝導体領域と電気的に結合される、第３の加熱器
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  10. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子からｚ方向に沿って第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置される第２の界磁子、
    超伝導体であり、左側に配置される第４の界磁子、
    超伝導体であり、前記第４の界磁子からｘ方向に沿って第２の距離において、前記第４の界磁子を向いて配置される第５の界磁子、
    超伝導体であり、前側に配置される第６の界磁子、
    超伝導体であり、前記第６の界磁子からｙ方向に沿って第３の距離において、前記第６の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１、第２、第４、第５、および第６の界磁子に結合される第７の界磁子、
    前記力場によって制御されるように、前記第１、第２、第４、第５、第６、および第７の界磁子によって包囲される空間に配置される可動磁気要素であって、初期状態において、前記第１の界磁子の反発力が前記第２の界磁子の反発力より大きく、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域と電気的に結合される、可動磁気要素、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動して前記空間に支持される、第１の加熱器、および、
    前記第６の界磁子の近くに配置される第４の加熱器であって、前記第４の加熱器を通過する第４の電流に応じて、前記第６の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第６の界磁子に向けて移動し、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域およびその前側に形成された伝導体領域と電気的に結合される、第４の加熱器
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  11. 制御回路と、
    超伝導体である第１の界磁子、
    前記第１の界磁子からｚ方向に沿って第１の距離において、前記第１の界磁子を向いて配置される第２の界磁子、
    超伝導体であり、左側に配置される第４の界磁子、
    超伝導体であり、前記第４の界磁子からｘ方向に沿って第２の距離において、前記第４の界磁子を向いて配置される第５の界磁子、
    超伝導体であり、前側に配置される第６の界磁子、
    超伝導体であり、前記第６の界磁子からｙ方向に沿って第３の距離において、前記第６の界磁子を向いて配置され、力場を作り出すために前記第１、第２、第４、第５、および第６の界磁子に結合される第７の界磁子、
    前記力場によって制御されるように、前記第１、第２、第４、第５、第６、および第７の界磁子によって包囲される空間に配置される可動磁気要素であって、初期状態において、前記第１の界磁子の反発力が前記第２の界磁子の反発力より大きく、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域と電気的に結合される、可動磁気要素、
    前記第１の界磁子の近くに配置される第１の加熱器であって、前記第１の加熱器を通過する第１の電流に応じて、前記第１の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第１の界磁子に向けて移動して前記空間に支持される、第１の加熱器、および、
    前記第７の界磁子の近くに配置される第５の加熱器であって、前記第５の加熱器を通過する第５の電流に応じて、前記第７の界磁子が超伝導性を部分的に失うことにより、前記可動磁気要素が前記第７の界磁子に向けて移動し、前記可動磁気要素が前記第２の界磁子の周りに形成された伝導体領域およびその後側に形成された伝導体領域と電気的に結合される、第５の加熱器
    を各々が備えるメモリ構造の少なくとも１つのアレイと
    を備えるメモリデバイス。
  12. 請求項２から４の何れか一項に記載のメモリデバイスに含まれるメモリ構造のアレイを製作するための方法であって、
    第１の超伝導材料の第４の層を堆積させるステップと、
    前記第１の超伝導材料から複数の超伝導体を形成するステップと、
    第１の磁性材料の第２の層を堆積させるステップと、
    前記第１の磁性材料から複数の磁気要素を形成するステップであって、前記複数の磁気要素は充填材料の２つの層の間に配置される、ステップと、
    伝導性材料の第３の層を堆積させるステップと、
    前記伝導性材料から複数の伝導体を形成するステップと、
    第１の材料の第１の層を堆積させるステップと、
    前記第１の材料から複数の界磁子を形成するステップと、
    電気抵抗性材料の第５の層を堆積させるステップと、
    前記電気抵抗性材料から複数の加熱器を形成するステップと
    をこの順序で含み、
    前記複数の磁気要素は、各々の磁気要素を包囲する前記充填材料が除去された後に移動可能となる、方法。
  13. 前記第１の材料は第２の超伝導材料を含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第１の材料は第２の磁性材料を含む、請求項１２に記載の方法。
  15. マイクロプロセッサと、
    請求項２から１１の何れか一項に記載のメモリデバイスと、
    前記メモリデバイスを制御する制御装置と、
    出力モジュールと、
    入力モジュールと
    を備える電子デバイス。
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