JPH0950692A - 情報記録媒体とその記録方法 - Google Patents
情報記録媒体とその記録方法Info
- Publication number
- JPH0950692A JPH0950692A JP7199827A JP19982795A JPH0950692A JP H0950692 A JPH0950692 A JP H0950692A JP 7199827 A JP7199827 A JP 7199827A JP 19982795 A JP19982795 A JP 19982795A JP H0950692 A JPH0950692 A JP H0950692A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic layer
- recording
- memory cell
- recording medium
- currents
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- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 メカニカルアクセスを必要としない磁気記録
媒体を実現する。 【構成】 巨大磁気抵抗効果を用いる磁気記録媒体にお
いて、メモリセルをｘ-ｙ座標で指定した２次元平面に
配列し、ｘ-ｙ座標で指定した電極線に電流を流すこと
で特定のメモリセルの磁化方向を反転させる。
媒体を実現する。 【構成】 巨大磁気抵抗効果を用いる磁気記録媒体にお
いて、メモリセルをｘ-ｙ座標で指定した２次元平面に
配列し、ｘ-ｙ座標で指定した電極線に電流を流すこと
で特定のメモリセルの磁化方向を反転させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、巨大磁気抵抗効果を利
用して読み出しを行なう情報記録媒体とその記録方法に
関するものである。
用して読み出しを行なう情報記録媒体とその記録方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】我々は大容量情報を記憶する手段とし
て、例えば磁気記録媒体であるハードディスクを持って
いる。ハードディスクは近い将来、ビットコストを抑え
たまま１００GByte近いデータを3.5インチのドライブユ
ニット上で扱えるようになる。しかし、同一ユニット上
で扱う情報の容量が大きければ大きいほど情報の質が高
度化し、必要なデータへの高速アクセス、高速データ転
送の技術が要求される。このような要求を満たすために
は、記憶装置からメカニカルな部分を排除し、全ての磁
気記録ユニットをソリッドステート素子とすることが必
要である。このような要求を満たすために、Irie ら
は、Japanese Journal of Applied Physics Part2, Vo
l.34, no.4, pp.L415-L417(1995)において、磁性多層膜
を用いたスピンバルブメモリー技術を報告している。こ
の技術では、記録媒体として面内磁化を有する磁性多層
薄膜をもちいる。絶縁体をはさんで隣接した電極線に電
流を流し、その電流がつくる磁界で記録層の磁化を反転
させ信号を記録する。またこの技術では、信号再生に巨
大磁気抵抗効果をもちいている。
て、例えば磁気記録媒体であるハードディスクを持って
いる。ハードディスクは近い将来、ビットコストを抑え
たまま１００GByte近いデータを3.5インチのドライブユ
ニット上で扱えるようになる。しかし、同一ユニット上
で扱う情報の容量が大きければ大きいほど情報の質が高
度化し、必要なデータへの高速アクセス、高速データ転
送の技術が要求される。このような要求を満たすために
は、記憶装置からメカニカルな部分を排除し、全ての磁
気記録ユニットをソリッドステート素子とすることが必
要である。このような要求を満たすために、Irie ら
は、Japanese Journal of Applied Physics Part2, Vo
l.34, no.4, pp.L415-L417(1995)において、磁性多層膜
を用いたスピンバルブメモリー技術を報告している。こ
の技術では、記録媒体として面内磁化を有する磁性多層
薄膜をもちいる。絶縁体をはさんで隣接した電極線に電
流を流し、その電流がつくる磁界で記録層の磁化を反転
させ信号を記録する。またこの技術では、信号再生に巨
大磁気抵抗効果をもちいている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ｘ座標とｙ座標で表さ
れる２次元平面上に組まれたマトリックスの各格子点に
メモリセルを配置したときに、ｘ座標とｙ座標を決める
ことで一つのメモリセルが選択されて、選択されたメモ
リセルのみに磁性層の保磁力を越える外部磁界を加える
手法が確立していなかった。
れる２次元平面上に組まれたマトリックスの各格子点に
メモリセルを配置したときに、ｘ座標とｙ座標を決める
ことで一つのメモリセルが選択されて、選択されたメモ
リセルのみに磁性層の保磁力を越える外部磁界を加える
手法が確立していなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】巨大磁気抵抗効果を読み
出し方法に用いる情報記録媒体において、 （１）情報信号の記録をつかさどるメモリセルは、基板
側から見て少なくとも磁性層、非磁性層、磁性層の順に
積層してなり （２）前記磁性層のうち、相対的に小さな保磁力Hc1の
磁性層を磁性層１、相対的に大きな保磁力Hc2の磁性層
を磁性層２としたとき、前記磁性層１、前記磁性層２は
基板に平行な面内方向１に磁化容易軸を有し、 （３）前記メモリセルの上方に記録用電極線１、前記メ
モリセルの下方に記録用電極線２を、それぞれ絶縁体層
をはさんで配置し、前記記録用電極線１、前記記録用電
極線２に流れる電流I1、I2は、前記基板に平行であり、
かつ前記電流I1、I2と前記面内方向１とがなす角度θは ４５＜θ＜１３５ である 以上の項目を満たすことを特徴とする。
出し方法に用いる情報記録媒体において、 （１）情報信号の記録をつかさどるメモリセルは、基板
側から見て少なくとも磁性層、非磁性層、磁性層の順に
積層してなり （２）前記磁性層のうち、相対的に小さな保磁力Hc1の
磁性層を磁性層１、相対的に大きな保磁力Hc2の磁性層
を磁性層２としたとき、前記磁性層１、前記磁性層２は
基板に平行な面内方向１に磁化容易軸を有し、 （３）前記メモリセルの上方に記録用電極線１、前記メ
モリセルの下方に記録用電極線２を、それぞれ絶縁体層
をはさんで配置し、前記記録用電極線１、前記記録用電
極線２に流れる電流I1、I2は、前記基板に平行であり、
かつ前記電流I1、I2と前記面内方向１とがなす角度θは ４５＜θ＜１３５ である 以上の項目を満たすことを特徴とする。
【０００５】
［メモリセルの構成］図１は本実施例におけるひとつの
メモリセルの側面断面図である。１００はＳｉ基板であ
る。１０１、１０２はＡｌの電極線である。１０３は絶
縁体である。１０８は磁性層１０７の磁化方向をピン止
めするための反強磁性層である。１０４は磁性層を少な
くとも２層含む金属多層膜を表す。金属多層膜１０４
は、保磁力の小さな磁性層１０５と保磁力の大きな磁性
層１０７とがCu層１０６をはさむかたちで積層されてい
る。磁性層１０５と磁性層１０７は面内磁化膜であり、
その磁化容易軸は紙面に平行である。その保磁力をそれ
ぞれHc1、Hc2とするとき Hc1＜Hc2 がなりたつ。
メモリセルの側面断面図である。１００はＳｉ基板であ
る。１０１、１０２はＡｌの電極線である。１０３は絶
縁体である。１０８は磁性層１０７の磁化方向をピン止
めするための反強磁性層である。１０４は磁性層を少な
くとも２層含む金属多層膜を表す。金属多層膜１０４
は、保磁力の小さな磁性層１０５と保磁力の大きな磁性
層１０７とがCu層１０６をはさむかたちで積層されてい
る。磁性層１０５と磁性層１０７は面内磁化膜であり、
その磁化容易軸は紙面に平行である。その保磁力をそれ
ぞれHc1、Hc2とするとき Hc1＜Hc2 がなりたつ。
【０００６】たとえば
【０００７】
【表１】
【０００８】金属多層膜と電極線との間の絶縁層の厚み
はともに5000Åである。磁性層１０５と磁性層１０７の
間の交換相互作用は無視できる。
はともに5000Åである。磁性層１０５と磁性層１０７の
間の交換相互作用は無視できる。
【０００９】信号記録／消去時には、電極線１０１、１
０２に所定の電流を紙面に垂直方向に流す。電流の方向
は電極線１０１、１０２で互いに反平行とする。消去／
記録状態と各磁性層の磁化方向との関係を表２に示す。
０２に所定の電流を紙面に垂直方向に流す。電流の方向
は電極線１０１、１０２で互いに反平行とする。消去／
記録状態と各磁性層の磁化方向との関係を表２に示す。
【００１０】
【表２】
【００１１】信号記録ステップに先だって、磁性層１０
７の磁化は、図１に示す方向に初期化されているとす
る。信号記録ステップでは、電極線１０１に紙面表から
紙面裏の方向に電流I1を流す。同時に電極線１０２に紙
面裏から紙面表の方向に電流I2を流す。すると金属多層
膜の位置での磁界の方向２０１は、図面上、左へ向く。
この様子を図２(a)に示した。このときの磁界の強さ
を、１０４の位置でHc1以上、Hc2以下となるように、電
流値I1、I2を調節する。この信号記録ステップで磁性層
１の磁化は左方向を向き、メモリセルに信号が記録され
る。
７の磁化は、図１に示す方向に初期化されているとす
る。信号記録ステップでは、電極線１０１に紙面表から
紙面裏の方向に電流I1を流す。同時に電極線１０２に紙
面裏から紙面表の方向に電流I2を流す。すると金属多層
膜の位置での磁界の方向２０１は、図面上、左へ向く。
この様子を図２(a)に示した。このときの磁界の強さ
を、１０４の位置でHc1以上、Hc2以下となるように、電
流値I1、I2を調節する。この信号記録ステップで磁性層
１の磁化は左方向を向き、メモリセルに信号が記録され
る。
【００１２】信号消去ステップでは、電極線１０１に紙
面裏から紙面表の方向に電流I1を流す。同時に電極線１
０２に紙面表から紙面裏の方向に電流I2を流す。すると
金属多層膜の位置での磁界の方向２０１は、図面上、右
へ向く。この様子を図２(b)に示した。このときの磁界
の強さを、１０４の位置でHc1以上、Hc2以下となるよう
に、電流値I1、I2を調節する。この信号消去ステップで
磁性層１の磁化は右方向を向き、メモリセルは消去状態
になる。
面裏から紙面表の方向に電流I1を流す。同時に電極線１
０２に紙面表から紙面裏の方向に電流I2を流す。すると
金属多層膜の位置での磁界の方向２０１は、図面上、右
へ向く。この様子を図２(b)に示した。このときの磁界
の強さを、１０４の位置でHc1以上、Hc2以下となるよう
に、電流値I1、I2を調節する。この信号消去ステップで
磁性層１の磁化は右方向を向き、メモリセルは消去状態
になる。
【００１３】［メモリセルの２次元配置例１］図３は前
記したメモリセルを本発明に従って２次元平面上に配列
したときの一構成例を上方から見た図である。図３には
４８個のメモリセル３０１が配列してあり、メモリセル
の上下をはさむかたちで、前記電極線が配線される。電
極線１０１は縦方向の電極線に対応し、電極線１０２は
横方向の電極線に対応する。i番目の電極線１０１はｘi
で、j番目の電極線１０２はｙjで指定する。定常時には
電極線１０１、電極線１０２ともに電流を流さない。例
えば（１、４）のメモリセルを指定して記録状態にした
かったら、電極線ｘ１と電極線ｙ４に電流をながす。こ
のとき（１、４）のメモリセルの位置で電流方向が互い
に逆になるようにする。同様に（i、j）のメモリセルを
指定して記録状態にしたかったら、電極線ｘiと電極線
ｙjに電流をながす。また信号記録時／消去時には以下
の規則を採用する。
記したメモリセルを本発明に従って２次元平面上に配列
したときの一構成例を上方から見た図である。図３には
４８個のメモリセル３０１が配列してあり、メモリセル
の上下をはさむかたちで、前記電極線が配線される。電
極線１０１は縦方向の電極線に対応し、電極線１０２は
横方向の電極線に対応する。i番目の電極線１０１はｘi
で、j番目の電極線１０２はｙjで指定する。定常時には
電極線１０１、電極線１０２ともに電流を流さない。例
えば（１、４）のメモリセルを指定して記録状態にした
かったら、電極線ｘ１と電極線ｙ４に電流をながす。こ
のとき（１、４）のメモリセルの位置で電流方向が互い
に逆になるようにする。同様に（i、j）のメモリセルを
指定して記録状態にしたかったら、電極線ｘiと電極線
ｙjに電流をながす。また信号記録時／消去時には以下
の規則を採用する。
【００１４】（１） （i、j）（i、j+1）（i+1、j）
（i+1、j+1）に記録するときでは、 （１）ｘi、ｘi+1に流す電流は互いに同じ方向とする。
（i+1、j+1）に記録するときでは、 （１）ｘi、ｘi+1に流す電流は互いに同じ方向とする。
【００１５】（２）ｙj、ｙj+1に流す電流は互いに逆方
向とする。
向とする。
【００１６】（２） （i、j）のメモリセルの消去動作
では、電極線ｘiと電極線ｙjに電流をながす電流方向を
それぞれ記録動作のときと逆方向にする。
では、電極線ｘiと電極線ｙjに電流をながす電流方向を
それぞれ記録動作のときと逆方向にする。
【００１７】［メモリセルの２次元配置例２］図４は前
記したメモリセルを本発明に従って２次元平面上に配列
したときの一構成例を上方から見た図である。図４には
１６個のメモリセル３０１が配列してあり、メモリセル
の上下をはさむかたちで、前記電極線が配線される。電
極線１０１は縦方向の電極線に対応し、電極線１０２は
横方向の電極線に対応する。i番目の電極線１０１はｘi
で、j番目の電極線１０２はｙjで指定する。定常時には
電極線１０１、電極線１０２ともに電流を流さない。例
えば（１、４）のメモリセルを指定して記録状態にした
かったら、電極線ｘ１と電極線ｙ４に電流をながす。こ
のとき（１、４）のメモリセルの位置で電流方向が互い
に逆になるようにする。同様に（i、j）のメモリセルを
指定して記録状態にしたかったら、電極線ｘiと電極線
ｙjに電流をながす。また信号記録時／消去時には以下
の規則を採用する。
記したメモリセルを本発明に従って２次元平面上に配列
したときの一構成例を上方から見た図である。図４には
１６個のメモリセル３０１が配列してあり、メモリセル
の上下をはさむかたちで、前記電極線が配線される。電
極線１０１は縦方向の電極線に対応し、電極線１０２は
横方向の電極線に対応する。i番目の電極線１０１はｘi
で、j番目の電極線１０２はｙjで指定する。定常時には
電極線１０１、電極線１０２ともに電流を流さない。例
えば（１、４）のメモリセルを指定して記録状態にした
かったら、電極線ｘ１と電極線ｙ４に電流をながす。こ
のとき（１、４）のメモリセルの位置で電流方向が互い
に逆になるようにする。同様に（i、j）のメモリセルを
指定して記録状態にしたかったら、電極線ｘiと電極線
ｙjに電流をながす。また信号記録時／消去時には以下
の規則を採用する。
【００１８】（１） （i、j）（i、j+1）（i+1、j）
（i+1、j+1）に記録するときでは、 （１）ｘi、ｘi+1に流す電流は互いに逆方向とする。
（i+1、j+1）に記録するときでは、 （１）ｘi、ｘi+1に流す電流は互いに逆方向とする。
【００１９】（２）ｙj、ｙj+1に流す電流は互いに逆方
向とする。
向とする。
【００２０】（２） （i、j）のメモリセルの消去動作
では、電極線ｘiと電極線ｙjに電流をながす電流方向を
それぞれ記録動作のときと逆方向にする。
では、電極線ｘiと電極線ｙjに電流をながす電流方向を
それぞれ記録動作のときと逆方向にする。
【００２１】なお本実施例において、前記電流I1、I2と
前記面内方向１とがなす角度をθ1、前記電流I1、I2と
前記面内方向２とがなす角度をθ2とするとき ４５°≦θ1≦１３５° ４５°≦θ2≦１３５° であるように、前記記録用電極線１と前記記録用電極線
２の両方、あるいはいずれかを基板上で引き回すなら
ば、本発明と同等の効果を有する。
前記面内方向１とがなす角度をθ1、前記電流I1、I2と
前記面内方向２とがなす角度をθ2とするとき ４５°≦θ1≦１３５° ４５°≦θ2≦１３５° であるように、前記記録用電極線１と前記記録用電極線
２の両方、あるいはいずれかを基板上で引き回すなら
ば、本発明と同等の効果を有する。
【００２２】［読み出し方法］記録信号の読み出しに
は、各メモリセルに、前記した記録用電極線とは別に読
み出し電極を設け、磁性層に隣接して形成したトランジ
スタを用いる。巨大磁気抵抗効果を用いて、磁性層１と
磁性層２の磁化が平行（記録状態）か反平行（消去状
態）かを検出する。平行のときには磁気抵抗が小さい。
また反平行の時には磁気抵抗が大きい。本実施例では、
抵抗変化率は７％であった。
は、各メモリセルに、前記した記録用電極線とは別に読
み出し電極を設け、磁性層に隣接して形成したトランジ
スタを用いる。巨大磁気抵抗効果を用いて、磁性層１と
磁性層２の磁化が平行（記録状態）か反平行（消去状
態）かを検出する。平行のときには磁気抵抗が小さい。
また反平行の時には磁気抵抗が大きい。本実施例では、
抵抗変化率は７％であった。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、巨大
磁気抵抗効果を利用して読み出しを行なう情報記録媒体
において、２次元格子上に配列した複数のメモリセルの
内、特定のメモリセルを指定して効率よく信号記録／消
去することが可能となる。
磁気抵抗効果を利用して読み出しを行なう情報記録媒体
において、２次元格子上に配列した複数のメモリセルの
内、特定のメモリセルを指定して効率よく信号記録／消
去することが可能となる。
【００２６】
【図１】メモリセル部の側面断面図。
【図２】メモリセル部の記録／消去状態を示す図。
【図３】２次元配置例１のメモリセルアレイの配置図。
【図４】２次元配置例２のメモリセルアレイの配置図。
１００ 基板 １０１ 電極線 １０２ 電極線 １０３ 絶縁層 １０４ 金属多層膜 １０５ 磁性層１ １０６ Cu層 １０７ 磁性層２ １０８ 反強磁性層 ２０１ 記録時の磁界方向 ２０２ 消去時の磁界方向 ３０１ メモリセル
Claims (4)
- 【請求項１】 巨大磁気抵抗効果を読み出し方法に用い
る情報記録媒体において、 （１）情報信号の記録をつかさどるメモリセルは、基板
側から見て少なくとも磁性層、非磁性層、磁性層の順に
積層してなり （２）前記磁性層のうち、相対的に小さな保磁力Hc1の
磁性層を磁性層１、相対的に大きな保磁力Hc2の磁性層
を磁性層２としたとき、前記磁性層１、前記磁性層２は
基板に平行な面内方向１、面内方向２にそれぞれ磁化容
易軸を有し、 （３）前記メモリセルの上方に記録用電極線１、前記メ
モリセルの下方に記録用電極線２を、それぞれ絶縁体層
をはさんで配置し、前記記録用電極線１、前記記録用電
極線２に流れる電流I1、I2は、前記基板に平行であり、
かつ前記電流I1、I2と前記面内方向１とがなす角度をθ
1、前記電流I1、I2と前記面内方向２とがなす角度をθ2
とするとき ４５°≦θ1≦１３５° ４５°≦θ2≦１３５° である 以上の項目を満たすことを特徴とする情報記録媒体。 - 【請求項２】 請求項１記載の情報記録媒体において、
信号記録時には （１）前記記録用電極線１、前記記録用電極線２に互い
に反平行の電流を流し （２）前記磁性層１を反転させ、前記磁性層２を反転さ
せない強度の磁界を発生するように、前記記録用電極線
１、前記記録用電極線２の電流値を調節する以上の項目
を満たすことを特徴とする情報記録媒体の記録方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の情報記録媒体において、 （１）複数個の前記メモリセルを、前記基板上に２次元
格子状に配列し （２）前記２次元格子の上の特定のメモリセルをx-y座
標で指定するとき、前記記録用電極線１をx座標で指定
し、前記記録用電極線２をy座標で指定するように配置
する 以上の項目を満たすことを特徴とする情報記録媒体。 - 【請求項４】 請求項３記載の情報記録媒体において、
前記メモリセルのうち、ある特定のメモリセルのx-y座
標を（n, m）であらわすとき、（n, m）の位置のメモリ
セルを記録する場合には、 （１）n番目の記録用電極線１に電流I1を、m番目の記録
用電極線２に電流I2を同時に流し、 （２）（n, m）のメモリセルの位置で、前記I1、I2が互
いに反平行であり （３）前記（n, m）の位置のメモリセルの磁性層１の磁
化を反転させ、磁性層２の磁化を反転させない強度の磁
界を発生させるように前記電流値I1、I2を調節する （４）前記メモリセルの信号を消去する場合には、前記
電流I1、I2の強度を変えずに前記電流I1、I2の方向を反
転させる 以上の項目を満たすことを特徴とする情報記録媒体の記
録方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7199827A JPH0950692A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 情報記録媒体とその記録方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7199827A JPH0950692A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 情報記録媒体とその記録方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0950692A true JPH0950692A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16414308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7199827A Withdrawn JPH0950692A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | 情報記録媒体とその記録方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0950692A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0959475A2 (en) * | 1998-05-18 | 1999-11-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory |
| JP2004504715A (ja) * | 2000-07-18 | 2004-02-12 | マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド | 書込み選択性増大のためのｍｒａｍアーキテクチャ |
| JP2005209251A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Sony Corp | 磁気メモリの初期化方法 |
| JP2006156844A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
| JP2008147685A (ja) * | 2001-05-29 | 2008-06-26 | Samsung Electronics Co Ltd | Ｍｒａｍメモリアレイ |
| US7812383B2 (en) | 2006-09-08 | 2010-10-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Spin memory and spin FET |
-
1995
- 1995-08-04 JP JP7199827A patent/JPH0950692A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0959475A2 (en) * | 1998-05-18 | 1999-11-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory |
| US6104632A (en) * | 1998-05-18 | 2000-08-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory |
| EP0959475A3 (en) * | 1998-05-18 | 2000-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory |
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