JPH0528748A - 磁性薄膜メモリ - Google Patents
磁性薄膜メモリInfo
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁化膜の磁化の向きによって情報を記録する
磁性薄膜メモリにおいて、情報を読み出す手段として垂
直磁気異方性を有する磁化膜の磁気抵抗効果を利用した
新規な構成の記録密度の高い磁性薄膜メモリをうる。 【構成】 垂直磁気異方性を有する磁化膜を記録用磁化
膜とし、または記録用磁化膜に近接して垂直磁気異方性
を有する磁化膜を配置し、垂直磁気異方性を有する磁化
膜の磁気抵抗効果を利用して情報読み出し手段とする構
成とした。
磁性薄膜メモリにおいて、情報を読み出す手段として垂
直磁気異方性を有する磁化膜の磁気抵抗効果を利用した
新規な構成の記録密度の高い磁性薄膜メモリをうる。 【構成】 垂直磁気異方性を有する磁化膜を記録用磁化
膜とし、または記録用磁化膜に近接して垂直磁気異方性
を有する磁化膜を配置し、垂直磁気異方性を有する磁化
膜の磁気抵抗効果を利用して情報読み出し手段とする構
成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁化の向きによって情
報を記録する磁性薄膜メモリの読みだし方法に関するも
のである。
報を記録する磁性薄膜メモリの読みだし方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図９は、たとえば松本光功著「磁気ヘッ
ドと磁気記録」（総合電子出版）第182〜190頁に示され
た磁気抵抗効果素子を示す原理図である。同図で１は磁
化膜からなる磁気抵抗効果素子で、磁化の生じ易い方向
を示す磁化容易軸をＡで示す。磁気抵抗効果とは磁気抵
抗効果素子１に電流Ｉを流し、外部磁界Ｈを印加する
と、磁化の方向がずれ、電流Ｉと外部磁界Ｈに応じた磁
化Ｍのなす角度により磁気抵抗効果素子の抵抗が変化す
る現象である。
ドと磁気記録」（総合電子出版）第182〜190頁に示され
た磁気抵抗効果素子を示す原理図である。同図で１は磁
化膜からなる磁気抵抗効果素子で、磁化の生じ易い方向
を示す磁化容易軸をＡで示す。磁気抵抗効果とは磁気抵
抗効果素子１に電流Ｉを流し、外部磁界Ｈを印加する
と、磁化の方向がずれ、電流Ｉと外部磁界Ｈに応じた磁
化Ｍのなす角度により磁気抵抗効果素子の抵抗が変化す
る現象である。
【０００３】一般に抵抗変化は、
Ｒ＝Ｒ0＋△Ｒ・ＣＯＳ2θ
の式で表される。ここで、Ｒ0は無磁界時の抵抗、△Ｒ
は抵抗変化量、θは電流Ｉの方向と磁化Ｍの方向のなす
角度である。
は抵抗変化量、θは電流Ｉの方向と磁化Ｍの方向のなす
角度である。
【０００４】従来の磁気抵抗効果素子１には、Ｎｉ、Ｆ
ｅ、Ｃｏなどからなるフェロ磁性合金が使用されてい
た。これらは、面内磁気異方性を有する磁化膜である。
ｅ、Ｃｏなどからなるフェロ磁性合金が使用されてい
た。これらは、面内磁気異方性を有する磁化膜である。
【０００５】図10は、たとえばアイ イー イー イー
トランザクションズ オン マグネチックス（IEEE T
rans.on Mag.）第２６巻第５号、1990年９月、2828〜28
30頁に紹介されている従来の磁気抵抗効果を利用した磁
性薄膜メモリの構成図である。１ａ、１ｂは磁気抵抗効
果素子、２は磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに挟まれたシ
ャントバイアス線、３は磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの
膜面方向に設けられてたワード線である。磁気抵抗効果
素子１ａ、１ｂの磁化容易軸Ａの向き、およびワード線
３は、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに流れる電流Ｉａ、
Ｉｂと直交する方向に形成されている。磁気抵抗効果素
子１ａ、１ｂは情報の記憶と再生の両方を行い、ワード
線３と交差した領域が磁性薄膜メモリの有効機能部に対
応する。素子に流れる総電流Ｉは、磁気抵抗効果素子１
ａ、１ｂ、およびシャントバイアス線２の比抵抗、膜厚
に応じて、それぞれＩａ、Ｉｂ、Ｉｓ（Ｉ＝Ｉａ＋Ｉｂ
＋Ｉｓ）に分配される。また素子に流れる電流Ｉおよび
ワード線３を流れる電流Ｊが図に示した方向に流れると
きに生じる磁界の向きをＢで示している。
トランザクションズ オン マグネチックス（IEEE T
rans.on Mag.）第２６巻第５号、1990年９月、2828〜28
30頁に紹介されている従来の磁気抵抗効果を利用した磁
性薄膜メモリの構成図である。１ａ、１ｂは磁気抵抗効
果素子、２は磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに挟まれたシ
ャントバイアス線、３は磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの
膜面方向に設けられてたワード線である。磁気抵抗効果
素子１ａ、１ｂの磁化容易軸Ａの向き、およびワード線
３は、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに流れる電流Ｉａ、
Ｉｂと直交する方向に形成されている。磁気抵抗効果素
子１ａ、１ｂは情報の記憶と再生の両方を行い、ワード
線３と交差した領域が磁性薄膜メモリの有効機能部に対
応する。素子に流れる総電流Ｉは、磁気抵抗効果素子１
ａ、１ｂ、およびシャントバイアス線２の比抵抗、膜厚
に応じて、それぞれＩａ、Ｉｂ、Ｉｓ（Ｉ＝Ｉａ＋Ｉｂ
＋Ｉｓ）に分配される。また素子に流れる電流Ｉおよび
ワード線３を流れる電流Ｊが図に示した方向に流れると
きに生じる磁界の向きをＢで示している。
【０００６】メモリの基本構成としては、磁気抵抗効果
素子１ａの片側だけでも良い。磁気抵抗効果素子１ｂは
記録、再生効率を高めるもので、基本動作は全く同じで
ある。また、シャントバイアス線２は、磁気抵抗効果素
子１ａ、１ｂと一体構造でなくてもよく、独立したバイ
アス線として別途設けられたものでもよい。
素子１ａの片側だけでも良い。磁気抵抗効果素子１ｂは
記録、再生効率を高めるもので、基本動作は全く同じで
ある。また、シャントバイアス線２は、磁気抵抗効果素
子１ａ、１ｂと一体構造でなくてもよく、独立したバイ
アス線として別途設けられたものでもよい。
【０００７】この磁性薄膜メモリは磁気抵抗効果素子１
ａ、１ｂの磁化の向きによって情報を記録する構成にな
っている。磁気抵抗効果素子１ｂの磁化の方向は、磁気
的に閉ループを形成するように磁気抵抗効果素子１ａの
磁化の方向と反対方向を向いている。
ａ、１ｂの磁化の向きによって情報を記録する構成にな
っている。磁気抵抗効果素子１ｂの磁化の方向は、磁気
的に閉ループを形成するように磁気抵抗効果素子１ａの
磁化の方向と反対方向を向いている。
【０００８】図11は図10に示された従来の磁性薄膜メモ
リにおける記録した情報の読み出し方を説明した平面図
である。ここで、磁気抵抗効果素子１ａの磁化の向きが
左向きを“０”、右向きを“１”とする。ワード線３に
流れる電流Ｊによって発生するバイアス磁界Ｈｗによ
り、磁気抵抗効果素子１ａの磁化Ｍａはバイアス磁界Ｈ
ｗ方向に傾き、ワード線３と角度φをなす。この角度φ
は磁化Ｍの向きが“０”でも“１”でも同じである。つ
ぎに、シャントバイアス線２に電流Ｉｓ、磁気抵抗効果
素子１ａに電流Ｉａを流す。電流Ｉｓによって発生する
バイアス磁界Ｈｓにより、磁気抵抗効果素子１ａの磁化
Ｍａと電流Ｉａのなす角度θ（θ＝90°−φ）は、
“０”のときと“１”のときでは異なる。磁化Ｍａが左
向きの時は電流Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは
大）は小さくなるので磁化膜４の抵抗は増加する。磁化
Ｍａが右向きでは電流Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：
φは小）は大きくなるので磁化膜４の抵抗は減少する。
よって、磁化膜４の抵抗の増加、減少を電圧Ｖとして検
知することで磁化Ｍの向きを判断できるので、“０”か
“１”かの情報を読み出せる。
リにおける記録した情報の読み出し方を説明した平面図
である。ここで、磁気抵抗効果素子１ａの磁化の向きが
左向きを“０”、右向きを“１”とする。ワード線３に
流れる電流Ｊによって発生するバイアス磁界Ｈｗによ
り、磁気抵抗効果素子１ａの磁化Ｍａはバイアス磁界Ｈ
ｗ方向に傾き、ワード線３と角度φをなす。この角度φ
は磁化Ｍの向きが“０”でも“１”でも同じである。つ
ぎに、シャントバイアス線２に電流Ｉｓ、磁気抵抗効果
素子１ａに電流Ｉａを流す。電流Ｉｓによって発生する
バイアス磁界Ｈｓにより、磁気抵抗効果素子１ａの磁化
Ｍａと電流Ｉａのなす角度θ（θ＝90°−φ）は、
“０”のときと“１”のときでは異なる。磁化Ｍａが左
向きの時は電流Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは
大）は小さくなるので磁化膜４の抵抗は増加する。磁化
Ｍａが右向きでは電流Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：
φは小）は大きくなるので磁化膜４の抵抗は減少する。
よって、磁化膜４の抵抗の増加、減少を電圧Ｖとして検
知することで磁化Ｍの向きを判断できるので、“０”か
“１”かの情報を読み出せる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、読み出し用の磁気抵抗効果素子として、Ｎｉ、Ｆ
ｅ、Ｃｏなどからなるフェロ磁性合金が使用されてい
た。これらは、面内磁気異方性を有する磁化膜であり、
膜面に垂直方向に磁化Ｍを変化させるには、反磁界によ
り大きな外部磁界を必要とするという欠点があった。よ
って、従来の磁気抵抗効果素子は膜面に垂直な磁界に対
しては検出感度が低いという問題があった。
は、読み出し用の磁気抵抗効果素子として、Ｎｉ、Ｆ
ｅ、Ｃｏなどからなるフェロ磁性合金が使用されてい
た。これらは、面内磁気異方性を有する磁化膜であり、
膜面に垂直方向に磁化Ｍを変化させるには、反磁界によ
り大きな外部磁界を必要とするという欠点があった。よ
って、従来の磁気抵抗効果素子は膜面に垂直な磁界に対
しては検出感度が低いという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁性薄膜
メモリにおいては、情報の読みだし方法として、新規に
垂直磁気異方性を有する磁化膜の磁気抵抗効果を利用す
る磁性薄膜メモリを提供するものである。
メモリにおいては、情報の読みだし方法として、新規に
垂直磁気異方性を有する磁化膜の磁気抵抗効果を利用す
る磁性薄膜メモリを提供するものである。
【００１１】また、垂直磁気異方性を有する磁化膜の膜
面方向にバイアス磁界を印加して、記録した情報を読み
だす構成を提供するものである。
面方向にバイアス磁界を印加して、記録した情報を読み
だす構成を提供するものである。
【００１２】垂直磁気異方性を有する磁化膜としては、
フェリ磁性体が有効である。
フェリ磁性体が有効である。
【００１３】
【作用】上記のように構成された磁性薄膜メモリでは、
情報の読み出し方法として磁気抵抗効果を利用するの
で、Ｓ／Ｎ比の良い読み出しが可能であり、記録の高密
度化に有効である。とくに、膜面に垂直な磁界の検出感
度に優れ、新規な構成の磁性薄膜メモリがえられる。
情報の読み出し方法として磁気抵抗効果を利用するの
で、Ｓ／Ｎ比の良い読み出しが可能であり、記録の高密
度化に有効である。とくに、膜面に垂直な磁界の検出感
度に優れ、新規な構成の磁性薄膜メモリがえられる。
【００１４】また、垂直磁気異方性を有する磁化膜の膜
面方向にバイアス磁界を印加する構成は、簡単な構成
で、確実な情報の読み出しをうることができる。
面方向にバイアス磁界を印加する構成は、簡単な構成
で、確実な情報の読み出しをうることができる。
【００１５】
［実施例１］図１は、本発明の一実施例示す構成図であ
る。４は垂直磁気異方性を有する磁化膜であり、５は磁
化膜４の膜面に垂直な外部磁界Ｈを印加する信号線で、
電流Ｊ２を流したとき、その電流Ｊ２により発生する磁
界の向きをＢで示す。この磁界の向きＢにより磁性膜４
の位置では図のＨの方向に磁界が生じる。磁化膜４には
外部から定電流Ｉを流す。磁化膜４の磁化Ｍと電流Ｉの
なす角度は90°である。
る。４は垂直磁気異方性を有する磁化膜であり、５は磁
化膜４の膜面に垂直な外部磁界Ｈを印加する信号線で、
電流Ｊ２を流したとき、その電流Ｊ２により発生する磁
界の向きをＢで示す。この磁界の向きＢにより磁性膜４
の位置では図のＨの方向に磁界が生じる。磁化膜４には
外部から定電流Ｉを流す。磁化膜４の磁化Ｍと電流Ｉの
なす角度は90°である。
【００１６】垂直磁気異方性を有する磁化膜４として
は、フェロ磁性体よりフェリ磁性体を使用した方が、膜
内の反磁界が少なく磁界の検出感度の点で有利である。
また、保持力も小さいものが作製できる。フェリ磁性体
としては、希土類と遷移金属の合金が有効で、希土類と
してＧｄやＨｏなどが挙げられ、遷移金属としては、従
来のＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏなどが挙げられる。
は、フェロ磁性体よりフェリ磁性体を使用した方が、膜
内の反磁界が少なく磁界の検出感度の点で有利である。
また、保持力も小さいものが作製できる。フェリ磁性体
としては、希土類と遷移金属の合金が有効で、希土類と
してＧｄやＨｏなどが挙げられ、遷移金属としては、従
来のＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏなどが挙げられる。
【００１７】図２は実施例１の磁化膜４の磁化の方向
と、信号線３による外部磁界Ｈとの関係により、磁気抵
抗効果の表われる状態を説明する断面図である。図２
ａ、２ｂは電流Ｊ２を流さないで外部磁界Ｈがないとき
の状態で磁化Ｍの向きが上向きのとき“１”、下向きの
とき“０”とする。つぎに図２ｃ、２ｄに示すように、
信号線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直に
外部磁界Ｈを印加する。図２ｃのように磁化Ｍの向きが
外部磁界Ｈと同じ向きであれば磁化膜３の抵抗は変化し
ないが、図２ｄのように磁化Ｍの向きが外部磁界Ｈと反
対向きであれば、外部磁界Ｈが磁化膜４の保持力Ｈｃよ
りも大きくなった時点で磁化Ｍの反転が起こり、反転中
は磁化Ｍと電流Ｉのなす角度が90°以外になり、パルス
状の抵抗増加が起こる。磁化膜４の両端の電圧Ｖの変化
が起こるか、起こらないかで磁化Ｍの向きが判断できる
ので、“０”か“１”かの情報が読み出せる。
と、信号線３による外部磁界Ｈとの関係により、磁気抵
抗効果の表われる状態を説明する断面図である。図２
ａ、２ｂは電流Ｊ２を流さないで外部磁界Ｈがないとき
の状態で磁化Ｍの向きが上向きのとき“１”、下向きの
とき“０”とする。つぎに図２ｃ、２ｄに示すように、
信号線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直に
外部磁界Ｈを印加する。図２ｃのように磁化Ｍの向きが
外部磁界Ｈと同じ向きであれば磁化膜３の抵抗は変化し
ないが、図２ｄのように磁化Ｍの向きが外部磁界Ｈと反
対向きであれば、外部磁界Ｈが磁化膜４の保持力Ｈｃよ
りも大きくなった時点で磁化Ｍの反転が起こり、反転中
は磁化Ｍと電流Ｉのなす角度が90°以外になり、パルス
状の抵抗増加が起こる。磁化膜４の両端の電圧Ｖの変化
が起こるか、起こらないかで磁化Ｍの向きが判断できる
ので、“０”か“１”かの情報が読み出せる。
【００１８】このばあい、読みだし後は磁化膜４の磁化
Ｍの向きは、外部磁界Ｈと同じ方向になるので磁化反転
が起きたばあいは再書き込みの動作が必要である。
Ｍの向きは、外部磁界Ｈと同じ方向になるので磁化反転
が起きたばあいは再書き込みの動作が必要である。
【００１９】［実施例２］図３は磁化膜４の膜面方向に
バイアス磁界Ｈｗを印加する手段として、磁化膜４の下
方にワード線６を設けた構成図である。ワード線６は磁
化膜４に流れる電流Ｉと直交する方向に設けられてい
る。磁化膜４の磁化Ｍはワード線６を流れる電流Ｊ１に
よって発生するバイアス磁界Ｈｗにより、バイアス磁界
Ｈｗ方向に傾き、磁化容易軸方向Ａと角度φをなす。
バイアス磁界Ｈｗを印加する手段として、磁化膜４の下
方にワード線６を設けた構成図である。ワード線６は磁
化膜４に流れる電流Ｉと直交する方向に設けられてい
る。磁化膜４の磁化Ｍはワード線６を流れる電流Ｊ１に
よって発生するバイアス磁界Ｈｗにより、バイアス磁界
Ｈｗ方向に傾き、磁化容易軸方向Ａと角度φをなす。
【００２０】図４は実施例２の磁化膜４にワード線６に
よりバイアス磁界Ｈｗを印加したときの磁化Ｍの向きの
変化を示す断面図で、図４ａ、４ｂはワード線６に電流
Ｊ１を流したときの磁化の向きの変化を示し、図４ｃ、
４ｄはこれにさらに信号線５による磁界Ｈｂが加わった
ときの磁界Ｍの向きの関係を示す。図４ａ、４ｂより磁
化Ｍの向きにかかわらず磁化Ｍはφだけ傾く。一方信号
線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直にバイ
アス磁界Ｈｂを印加すると、磁化Ｍが下向きでは電流Ｉ
となす角度θ（θ＝90°−φ：φは小）は大きくなるの
で磁化膜４の抵抗は減少する。磁化Ｍが上向きでは電流
Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は小さくなる
ので磁化膜４の抵抗は増加する。よって、抵抗の増加、
減少を磁化膜４の両端の電圧Ｖとして検知することで磁
化Ｍの向きを判断できるので、“０”か“１”かの情報
を読み出せる。図では磁化Ｍが下向きのときを“０”、
上向きのときを“１”で表わしている。
よりバイアス磁界Ｈｗを印加したときの磁化Ｍの向きの
変化を示す断面図で、図４ａ、４ｂはワード線６に電流
Ｊ１を流したときの磁化の向きの変化を示し、図４ｃ、
４ｄはこれにさらに信号線５による磁界Ｈｂが加わった
ときの磁界Ｍの向きの関係を示す。図４ａ、４ｂより磁
化Ｍの向きにかかわらず磁化Ｍはφだけ傾く。一方信号
線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直にバイ
アス磁界Ｈｂを印加すると、磁化Ｍが下向きでは電流Ｉ
となす角度θ（θ＝90°−φ：φは小）は大きくなるの
で磁化膜４の抵抗は減少する。磁化Ｍが上向きでは電流
Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は小さくなる
ので磁化膜４の抵抗は増加する。よって、抵抗の増加、
減少を磁化膜４の両端の電圧Ｖとして検知することで磁
化Ｍの向きを判断できるので、“０”か“１”かの情報
を読み出せる。図では磁化Ｍが下向きのときを“０”、
上向きのときを“１”で表わしている。
【００２１】［実施例３］図５は情報を記録する記録用
磁化膜７に近接して垂直磁気異方性を有する磁化膜４を
下方に設けた構成図を示す。ここで、記録用磁化膜７は
面内磁気異方性を有する磁化膜であり、磁化容易軸Ａは
磁化膜４に流れる電流Ｉと平行である。また、ワード線
６は磁化膜４に流れる電流Ｉと直交する方向に設けられ
ている。磁化膜４の磁化Ｍは上向きにあるものとする。
記録用磁化膜７の磁化Ｍ１の向きにより、磁化膜４の磁
化Ｍは左または右に角度φだけ傾いている。このＭ１と
Ｍの関係を図６ａ、６ｂに断面図で示す。ここで、Ｍ１
が右向きを“０”とし、左向きを“１”としている。
磁化膜７に近接して垂直磁気異方性を有する磁化膜４を
下方に設けた構成図を示す。ここで、記録用磁化膜７は
面内磁気異方性を有する磁化膜であり、磁化容易軸Ａは
磁化膜４に流れる電流Ｉと平行である。また、ワード線
６は磁化膜４に流れる電流Ｉと直交する方向に設けられ
ている。磁化膜４の磁化Ｍは上向きにあるものとする。
記録用磁化膜７の磁化Ｍ１の向きにより、磁化膜４の磁
化Ｍは左または右に角度φだけ傾いている。このＭ１と
Ｍの関係を図６ａ、６ｂに断面図で示す。ここで、Ｍ１
が右向きを“０”とし、左向きを“１”としている。
【００２２】つぎに、ワード線６に微小電流Ｊ１を流し
たときの磁化膜４の磁化Ｍの向きの変化を図６ｃ、６ｄ
に断面図で示す。電流Ｊ１によつて発生する右向きのバ
イアス磁界Ｈｗにより、磁化膜４の磁化Ｍと電流Ｉのな
す角度が、記録用磁化膜７の磁化Ｍ１が右向きでは電流
Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは小）は大きくなる
ので磁化膜４の抵抗は減少する。磁化膜７の磁化Ｍ１が
左向きでは磁化膜４の磁化Ｍと電流Ｉとなす角度θ（θ
＝90°−φ：φは大）は小さくなるので磁化膜４の抵抗
は増加する。よって、抵抗の増加、減少を電圧Ｖの変化
として検知することで記録用磁化膜７の磁化Ｍ１の向き
を判断できるので、“０”か“１”かの情報を読み出せ
る。
たときの磁化膜４の磁化Ｍの向きの変化を図６ｃ、６ｄ
に断面図で示す。電流Ｊ１によつて発生する右向きのバ
イアス磁界Ｈｗにより、磁化膜４の磁化Ｍと電流Ｉのな
す角度が、記録用磁化膜７の磁化Ｍ１が右向きでは電流
Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは小）は大きくなる
ので磁化膜４の抵抗は減少する。磁化膜７の磁化Ｍ１が
左向きでは磁化膜４の磁化Ｍと電流Ｉとなす角度θ（θ
＝90°−φ：φは大）は小さくなるので磁化膜４の抵抗
は増加する。よって、抵抗の増加、減少を電圧Ｖの変化
として検知することで記録用磁化膜７の磁化Ｍ１の向き
を判断できるので、“０”か“１”かの情報を読み出せ
る。
【００２３】なお、ワード線６は記録用磁化膜７に情報
を記録する記録線として使用することも可能である。
を記録する記録線として使用することも可能である。
【００２４】また、上記実施例では、磁化膜４の磁化Ｍ
は上向きとしたが下向きでも構わない。また、ワード線
６は、記録用磁化膜７の下方に設けた例を示したが、記
録用磁化膜７の上方に設けてもよいし、上下関係が逆に
なっていても構わない。
は上向きとしたが下向きでも構わない。また、ワード線
６は、記録用磁化膜７の下方に設けた例を示したが、記
録用磁化膜７の上方に設けてもよいし、上下関係が逆に
なっていても構わない。
【００２５】［実施例４］図７は情報を記録する記録用
磁化膜８の下方に垂直磁気異方性を有する磁化膜４を設
けた他の例の構成図を示す。ここで、情報を記録する記
録用磁化膜８は垂直磁気異方性を有する磁化膜である。
ワード線６は磁化膜４に流れる電流Ｉに直交する方向に
設けられている。磁化膜４の磁化Ｍの向きは下向きとす
る。
磁化膜８の下方に垂直磁気異方性を有する磁化膜４を設
けた他の例の構成図を示す。ここで、情報を記録する記
録用磁化膜８は垂直磁気異方性を有する磁化膜である。
ワード線６は磁化膜４に流れる電流Ｉに直交する方向に
設けられている。磁化膜４の磁化Ｍの向きは下向きとす
る。
【００２６】記録用磁化膜８からの発生磁界Ｈｂは磁化
膜４の保持力Ｈｃより小さい（Ｈｂ＜Ｈｃ）ものとし、
磁化膜４の磁化反転は起こらないとする。このときの磁
化膜４の磁化Ｍと記録用磁化膜８の磁化Ｍ２の方向の関
係を図８ａ、８ｂに断面図で示す。ここでＭ２の向きが
下向きを“０”、上向きを“１”としている。
膜４の保持力Ｈｃより小さい（Ｈｂ＜Ｈｃ）ものとし、
磁化膜４の磁化反転は起こらないとする。このときの磁
化膜４の磁化Ｍと記録用磁化膜８の磁化Ｍ２の方向の関
係を図８ａ、８ｂに断面図で示す。ここでＭ２の向きが
下向きを“０”、上向きを“１”としている。
【００２７】つぎに、ワード線６に電流Ｊ２を流したと
きの磁化膜４の磁化Ｍの向きの変化を図８ｃ、８ｄに断
面図で示す。ワード線６に流れる電流Ｊ１によって発生
するバイアス磁界Ｈｗにより、磁化Ｍと電流Ｉのなす角
度θは、磁化膜８の磁化Ｍ２の向きによって異なる。す
なわち磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが下向きでは、磁化膜
４の磁化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは
小）は大きくなるので磁化膜３の抵抗は小さくなるが、
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが上向きでは、磁化膜４の磁
化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は
小さくなるので磁化膜４の抵抗は大きくなる。よって、
磁化膜４の両端の電圧Ｖの大小を比較することで記録用
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きを判断できるので、“０”か
“１”かの情報を読み出せる。
きの磁化膜４の磁化Ｍの向きの変化を図８ｃ、８ｄに断
面図で示す。ワード線６に流れる電流Ｊ１によって発生
するバイアス磁界Ｈｗにより、磁化Ｍと電流Ｉのなす角
度θは、磁化膜８の磁化Ｍ２の向きによって異なる。す
なわち磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが下向きでは、磁化膜
４の磁化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは
小）は大きくなるので磁化膜３の抵抗は小さくなるが、
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが上向きでは、磁化膜４の磁
化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は
小さくなるので磁化膜４の抵抗は大きくなる。よって、
磁化膜４の両端の電圧Ｖの大小を比較することで記録用
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きを判断できるので、“０”か
“１”かの情報を読み出せる。
【００２８】なお、上記実施例においても、磁化膜４の
磁化Ｍの向きや、ワード線６、記録用磁化膜８の上下関
係が逆になっても構わない。
磁化Ｍの向きや、ワード線６、記録用磁化膜８の上下関
係が逆になっても構わない。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように垂直磁気
異方性を有する磁化膜の磁化の向きによって情報を記録
する磁性薄膜メモリにおいて、記録した情報を読み出す
手段として該磁化膜の磁気抵抗効果を利用することで、
新規な構成の記録密度の高い磁性薄膜メモリを構成でき
る。
異方性を有する磁化膜の磁化の向きによって情報を記録
する磁性薄膜メモリにおいて、記録した情報を読み出す
手段として該磁化膜の磁気抵抗効果を利用することで、
新規な構成の記録密度の高い磁性薄膜メモリを構成でき
る。
【００３０】また、情報を記録する磁化膜の磁化の向き
が、水平、垂直方向のいずれにもかかわらず、その磁化
膜に接近して垂直磁気異方性を有する磁化膜を配置する
ことにより、垂直磁気異方性を有する磁化膜の磁気抵抗
効果を利用することができる、新規な構成の記録密度の
高い磁気薄膜メモリを構成できる。その結果、情報を記
録した磁化膜に対して垂直な磁界に対しても感度よく検
出でき、Ｓ／Ｎ比の良い読み出しが可能で、記録の高密
度化が達成できるという効果を奏する。
が、水平、垂直方向のいずれにもかかわらず、その磁化
膜に接近して垂直磁気異方性を有する磁化膜を配置する
ことにより、垂直磁気異方性を有する磁化膜の磁気抵抗
効果を利用することができる、新規な構成の記録密度の
高い磁気薄膜メモリを構成できる。その結果、情報を記
録した磁化膜に対して垂直な磁界に対しても感度よく検
出でき、Ｓ／Ｎ比の良い読み出しが可能で、記録の高密
度化が達成できるという効果を奏する。
【図１】本発明の実施例１を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例１の磁化の向きの変化を示す断
面説明図である。
面説明図である。
【図３】本発明の実施例２を示す構成図である。
【図４】本発明の実施例２の磁化の向きの変化を示す断
面説明図である。
面説明図である。
【図５】本発明の実施例３を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例３の磁化の向きの変化を示す断
面説明図である。
面説明図である。
【図７】本発明の実施例４を示す構成図である。
【図８】本発明の実施例４の磁化の向きの変化を示す断
面説明図である。
面説明図である。
【図９】従来の磁気抵抗効果素子を示す原理図である。
【図１０】従来の磁性薄膜メモリを示す構成図である。
【図１１】従来の磁性薄膜メモリの動作原理を説明する
ための磁化の向きを示す平面説明図である。
ための磁化の向きを示す平面説明図である。
４ 垂直磁気異方性を有する磁化膜
５ 信号線
６ ワード線
７ 面内磁気異方性を有する記録用磁化膜
８ 垂直磁気異方性を有する記録用磁化膜
Ａ 磁化容易軸
Ｂ 磁界の向き
Ｈ 磁界の向き
Ｊ 電流
Ｍ 磁化の向き
Ｖ 電圧
【手続補正書】
【提出日】平成４年１月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】一般に抵抗変化は、
Ｒ＝Ｒ0＋△Ｒ・ＣＯＳ2θ
の式で表される。ここで、Ｒ0は最小抵抗、△Ｒは抵抗
変化量、θは電流Ｉの方向と磁化Ｍの方向のなす角度で
ある。
変化量、θは電流Ｉの方向と磁化Ｍの方向のなす角度で
ある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】
【実施例】
［実施例１］図１は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。４は垂直磁気異方性を有する磁化膜であり、５は
磁化膜４の膜面に垂直な外部磁界Ｈを印加する信号線
で、電流Ｊ２を流したとき、その電流Ｊ２により発生す
る磁界の向きをＢで示す。この磁界の向きＢにより磁性
膜４の位置では図のＨの方向に磁界が生じる。磁化膜４
には外部から定電流Ｉを流す。磁化膜４の磁化Ｍと電流
Ｉのなす角度は90°である。
ある。４は垂直磁気異方性を有する磁化膜であり、５は
磁化膜４の膜面に垂直な外部磁界Ｈを印加する信号線
で、電流Ｊ２を流したとき、その電流Ｊ２により発生す
る磁界の向きをＢで示す。この磁界の向きＢにより磁性
膜４の位置では図のＨの方向に磁界が生じる。磁化膜４
には外部から定電流Ｉを流す。磁化膜４の磁化Ｍと電流
Ｉのなす角度は90°である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】図２は実施例１の磁化膜４の磁化の方向
と、信号線５による外部磁界Ｈとの関係により、磁気抵
抗効果の表われる状態を説明する断面図である。図２
ａ、２ｂは電流Ｊ２を流さないで外部磁界Ｈがないとき
の状態で磁化Ｍの向きが上向きのとき“１”、下向きの
とき“０”とする。つぎに図２ｃ、２ｄに示すように、
信号線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直に
外部磁界Ｈを印加する。図２ｃのように磁化Ｍの向きが
外部磁界Ｈと同じ向きであれば磁化膜４の抵抗は変化し
ないが、図２ｄのように磁化Ｍの向きが外部磁界Ｈと反
対向きであれば、外部磁界Ｈが磁化膜４の保持力Ｈｃよ
りも大きくなった時点で磁化Ｍの反転が起こり、反転中
は磁化Ｍと電流Ｉのなす角度が90°以外になり、パルス
状の抵抗増加が起こる。磁化膜４の両端の電圧Ｖの変化
が起こるか、起こらないかで磁化Ｍの向きが判断できる
ので、“０”か“１”かの情報が読み出せる。
と、信号線５による外部磁界Ｈとの関係により、磁気抵
抗効果の表われる状態を説明する断面図である。図２
ａ、２ｂは電流Ｊ２を流さないで外部磁界Ｈがないとき
の状態で磁化Ｍの向きが上向きのとき“１”、下向きの
とき“０”とする。つぎに図２ｃ、２ｄに示すように、
信号線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直に
外部磁界Ｈを印加する。図２ｃのように磁化Ｍの向きが
外部磁界Ｈと同じ向きであれば磁化膜４の抵抗は変化し
ないが、図２ｄのように磁化Ｍの向きが外部磁界Ｈと反
対向きであれば、外部磁界Ｈが磁化膜４の保持力Ｈｃよ
りも大きくなった時点で磁化Ｍの反転が起こり、反転中
は磁化Ｍと電流Ｉのなす角度が90°以外になり、パルス
状の抵抗増加が起こる。磁化膜４の両端の電圧Ｖの変化
が起こるか、起こらないかで磁化Ｍの向きが判断できる
ので、“０”か“１”かの情報が読み出せる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】図４は実施例２の磁化膜４にワード線６に
よりバイアス磁界Ｈｗを印加したときの磁化Ｍの向きの
変化を示す断面図で、図４ａ、４ｂはワード線６に電流
Ｊ１を流したときの磁化の向きの変化を示し、図４ｃ、
４ｄはこれにさらに信号線５による磁界Ｈｂが加わった
ときの磁化Ｍの向きの関係を示す。図４ａ、４ｂより磁
化Ｍの向きにかかわらず磁化Ｍはφだけ傾く。一方信号
線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直にバイ
アス磁界Ｈｂを印加すると、磁化Ｍが下向きでは電流Ｉ
となす角度θ（θ＝90°−φ：φは小）は大きくなるの
で磁化膜４の抵抗は減少する。磁化Ｍが上向きでは電流
Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は小さくなる
ので磁化膜４の抵抗は増加する。よって、抵抗の増加、
減少を磁化膜４の両端の電圧Ｖとして検知することで磁
化Ｍの向きを判断できるので、“０”か“１”かの情報
を読み出せる。図では磁化Ｍが下向きのときを“０”、
上向きのときを“１”で表わしている。
よりバイアス磁界Ｈｗを印加したときの磁化Ｍの向きの
変化を示す断面図で、図４ａ、４ｂはワード線６に電流
Ｊ１を流したときの磁化の向きの変化を示し、図４ｃ、
４ｄはこれにさらに信号線５による磁界Ｈｂが加わった
ときの磁化Ｍの向きの関係を示す。図４ａ、４ｂより磁
化Ｍの向きにかかわらず磁化Ｍはφだけ傾く。一方信号
線５に電流Ｊ２を流して、磁化膜４の膜面に垂直にバイ
アス磁界Ｈｂを印加すると、磁化Ｍが下向きでは電流Ｉ
となす角度θ（θ＝90°−φ：φは小）は大きくなるの
で磁化膜４の抵抗は減少する。磁化Ｍが上向きでは電流
Ｉとなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は小さくなる
ので磁化膜４の抵抗は増加する。よって、抵抗の増加、
減少を磁化膜４の両端の電圧Ｖとして検知することで磁
化Ｍの向きを判断できるので、“０”か“１”かの情報
を読み出せる。図では磁化Ｍが下向きのときを“０”、
上向きのときを“１”で表わしている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】つぎに、ワード線６に電流Ｊ２を流したと
きの磁化膜４の磁化Ｍの向きの変化を図８ｃ、８ｄに断
面図で示す。ワード線６に流れる電流Ｊ１によって発生
するバイアス磁界Ｈｗにより、磁化Ｍと電流Ｉのなす角
度θは、磁化膜８の磁化Ｍ２の向きによって異なる。す
なわち磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが下向きでは、磁化膜
４の磁化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは
小）は大きくなるので磁化膜４の抵抗は小さくなるが、
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが上向きでは、磁化膜４の磁
化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は
小さくなるので磁化膜４の抵抗は大きくなる。よって、
磁化膜４の両端の電圧Ｖの大小を比較することで記録用
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きを判断できるので、“０”か
“１”かの情報を読み出せる。
きの磁化膜４の磁化Ｍの向きの変化を図８ｃ、８ｄに断
面図で示す。ワード線６に流れる電流Ｊ１によって発生
するバイアス磁界Ｈｗにより、磁化Ｍと電流Ｉのなす角
度θは、磁化膜８の磁化Ｍ２の向きによって異なる。す
なわち磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが下向きでは、磁化膜
４の磁化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは
小）は大きくなるので磁化膜４の抵抗は小さくなるが、
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きが上向きでは、磁化膜４の磁
化Ｍと電流Ｉのなす角度θ（θ＝90°−φ：φは大）は
小さくなるので磁化膜４の抵抗は大きくなる。よって、
磁化膜４の両端の電圧Ｖの大小を比較することで記録用
磁化膜８の磁化Ｍ２の向きを判断できるので、“０”か
“１”かの情報を読み出せる。
フロントページの続き
(72)発明者 小林 浩
尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機
株式会社材料研究所内
(72)発明者 田辺 信二
尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機
株式会社材料研究所内
(72)発明者 堤 和彦
尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機
株式会社材料研究所内
(72)発明者 柴田 浩
尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機
株式会社材料研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 垂直磁気異方性を有する磁化膜の磁化の
向きによって情報を記録する磁性薄膜メモリにおいて、
記録した情報を読み出す手段として前記磁化膜の磁気抵
抗効果を利用することを特徴とする磁性薄膜メモリ。 - 【請求項２】 磁化膜の磁化の向きによって情報を記録
する磁性薄膜メモリにおいて、記録した情報を読み出す
手段として前記磁化膜に近接して配置された垂直磁気異
方性を有する磁化膜の磁気抵抗効果を利用することを特
徴とする磁性薄膜メモリ。 - 【請求項３】 前記垂直磁気異方性を有する磁化膜の膜
面方向にバイアス磁界を印加して、記録した情報を読み
出すことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜
メモリ。 - 【請求項４】 垂直磁気異方性を有する磁化膜にフェリ
磁性体を用いることを特徴とする請求項１または２記載
の磁性薄膜メモリ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181393A JPH0528748A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | 磁性薄膜メモリ |
| EP92301857A EP0507451B1 (en) | 1991-03-06 | 1992-03-04 | Magnetic thin film memory device |
| DE69225920T DE69225920T2 (de) | 1991-03-06 | 1992-03-04 | Magnetische Dünnfilmspeicheranordnung |
| US07/847,964 US5361226A (en) | 1991-03-06 | 1992-03-05 | Magnetic thin film memory device |
| KR1019920003622A KR970009765B1 (ko) | 1991-03-06 | 1992-03-05 | 자성박막 메모리 및 그 기록 · 재생 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181393A JPH0528748A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | 磁性薄膜メモリ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0528748A true JPH0528748A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16099962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3181393A Pending JPH0528748A (ja) | 1991-03-06 | 1991-07-23 | 磁性薄膜メモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0528748A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102493435A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-13 | 上海港务工程公司 | 一种钻孔成槽气举反循环出渣法 |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP3181393A patent/JPH0528748A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102493435A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-13 | 上海港务工程公司 | 一种钻孔成槽气举反循环出渣法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20031224 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |