JPH10177783A - 磁気メモリ素子、この磁気メモリ素子の情報記録方法および情報記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力値が大きく且つ高密度化が容易な磁気メ
モリ素子を提供する。 【解決手段】 巨大磁気抵抗効果を用いて情報を記録す
る情報記録部を２個備え、且つ、これらの２個の情報記
録部１１０，１５０に同時に逆方向の磁界を与えるよう
に設けられた磁界形成用電極１３０を備える。そして、
これらの情報記録部１１０，１５０の抵抗値の差を記憶
情報とすることにより、参照用磁気メモリ素子を用いる
ことなく十分な出力レベルを確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、非磁性体を介し
て積層された２層以上の強磁性体の磁化方向の差を情報
として記憶するとともにこの磁化方向の差を電気抵抗値
として読み出す情報記録部を用いた磁気メモリ素子と、
この磁気メモリ素子の情報記録方法と、情報記憶装置と
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような情報記録部を用いた磁
気メモリ素子として、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ；Giant Ma
gnetoresistance ）効果を利用したものが知られてい
る。この巨大磁気抵抗効果は、磁気抵抗（ＭＲ；Magnet
oresistance ）効果の一種であるが、抵抗の変化量が非
常に大きいという特徴を有している。

【０００３】この巨大磁気抵抗効果を利用した磁気メモ
リ素子としては、例えば、特開平６−２９５４１９号公
報に記載されたものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この特開平６−２９５
４１９号公報に記載された磁気メモリ素子は、同公報の
図３に示されているように、非磁性体を介して積層され
た２層の強磁性体（同公報中では「第１の軟強磁性層」
および「第２の強磁性層」）からなる１個の情報記録部
と、この情報記録部に磁界を与える一対の磁界形成用電
極（同公報中では「非磁性金属材料薄膜層」および「書
込み線」）とを備えている。ここで、第２の強磁性層
は、反強磁性層との交換結合等によって所定の磁化方向
に固定されており、非常に大きい外部磁界を与えない限
り磁化方向が反転することはない（同公報の第５カラム
第３８行〜第４５行参照）。一方、第１の軟強磁性層の
磁化方向は、所定の弱い外部磁界を与えることによって
反転させることができる。

【０００５】かかる磁気メモリ素子に対する情報の記録
は、情報記録部に縦方向の磁界と横方向の磁界とを同時
に印加して、第１の軟強磁性層の磁化方向のみを設定す
ることにより行なう（同公報の第５カラム第５０行〜第
６カラム第１２行参照）。ここで、縦方向の磁界は書込
み線を流れる縦方向書込み電流により誘導され、横方向
の磁界は非磁性金属材料薄膜層を流れる横書込み／セン
ス電流によって誘導される。そして、このような互いに
直行する電流を用いた書込み方法を実現することによ
り、ワード線とビット線とを用いたマトリクス状のメモ
リセルアレイを有する情報記憶装置を実現している（同
公報の図５参照）。

【０００６】一方、この磁気メモリ素子からの情報の読
出しは、第１の軟強磁性層および第２の強磁性層を並列
に接続して電流を流したときの抵抗値を測定することに
よって、行なうことができる。この抵抗値は、これらの
強磁性層の磁化方向が同一方向であるときに最小とな
り、逆方向であるときに最大となる（同公報の第６カラ
ム第２３行〜第２７行参照）。したがって、このように
して測定した抵抗値を所定の抵抗値と比較することによ
って、情報の読出しを行なうことができる。

【０００７】同公報の図５に示された情報記憶装置で
は、この所定の抵抗値を、参照ＭＲ記憶素子によって得
ている。すなわち、情報を記録するときには活動ＭＲ素
子のみに対して書込みを行ない、情報を読出すときには
この活動ＭＲ素子のセンス電流と参照ＭＲ素子のセンス
電流とをセンス増幅器で比較することによって書込み情
報の値を判断している（同公報の第７カラム第１３行〜
第２１行）。

【０００８】しかしながら、上述したような従来の磁気
メモリ素子には、最小抵抗値と最大抵抗値との差がせい
ぜい数パーセント程度であるため、検出信号値の大きさ
が十分ではなく、Ｓ／Ｎ比も悪いという課題があった。

【０００９】また、情報を読出す際に参照用のＭＲ素子
を使用するため、各メモリセルが合計２個のＭＲ素子を
備えなければならず、このため高密度化が図りにくく小
面積化が困難であるという欠点があった。

【００１０】このため、出力値が大きく、高密度化が容
易な磁気メモリ素子および情報記録装置が嘱望されてい
た。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

（１）第１の発明は、非磁性体を介して積層された２層
以上の強磁性体の磁化方向の差を情報として記憶すると
ともにこの磁化方向の差を電気抵抗値として読み出す情
報記録部を用いた磁気メモリ素子に関するものである。

【００１２】そして、この第１の発明は、基板上に設け
られた第１の情報記録部と、この第１の情報記録部の近
傍に設けられた第２の情報記録部と、第１の情報記録部
および前記第２の情報記録部に同時に逆方向の磁界を与
えるように第１の情報記録部および第２の情報記録部の
近傍に設けられた磁界形成用電極とを備えている。

【００１３】このような構成によれば、第１の情報記憶
部および第２の情報記憶部に逆方向の磁界を与えて異な
る抵抗値を設定することができるので、検出信号値を２
倍にすることができるとともに、この検出信号値のＳ／
Ｎ比を向上させることが可能となる。

【００１４】（２）第２の発明は、第１の発明に係る磁
気メモリ素子に２値化情報を記録するための情報記録方
法に関するものである。

【００１５】そして、この第２の発明では、第１の値を
記録する場合には第２の情報記録部の磁化方向の差のみ
が零となるような電流を磁界形成用電極の第１の方向に
流し、第２の値を記録する場合には、第１の情報記録部
の磁化方向の差のみが零となるような電流を磁界形成用
電極の第２の方向に流すこととしている。

【００１６】このような方法によれば、簡単な手順で、
１個の磁界形成用電極によって２個の情報記録部（第１
の情報記録部および第２の情報記録部）に同時に情報の
書込みを行なうことができる。

【００１７】（３）第３の発明は、第１の発明に係る磁
気メモリ素子に３値化情報を記録するための情報記録方
法に関するものである。

【００１８】そして、この第３の発明では、第１の値を
記録する場合には第２の情報記録部の磁化方向の差のみ
が零となるような電流を磁界形成用電極の第１の方向に
流し、第２の値を記録する場合には第１の情報記録部の
磁化方向の差のみが零となるような電流を磁界形成用電
極の第２の方向に流し、第３の値を記録する場合には第
１の情報記録部の磁化方向の差と第２の情報記録部の前
記磁化方向の差とが同一となるような電流を第１の方向
または第２の方向に流すこととしている。

【００１９】このような方法によれば、簡単な手順で１
個の磁界形成用電極によって２個の情報記録憶（第１の
情報記録部および第２の情報記録部）に同時に情報の書
込みを行なうことができるとともに、１個の磁気メモリ
素子に３値化情報を記録することができるので、メモリ
の記憶容量を向上させることができる。

【００２０】（４）第４の発明は、第１の発明に係る磁
気メモリ素子をマトリクス状に配列してなるメモリセル
アレイを有する情報記憶装置に関するものである。

【００２１】そして、この第４の発明は、列方向のそれ
ぞれの磁気メモリ素子の磁界形成用電極の一端と接続さ
れた第１の記録電流供給線と、同一列のそれぞれの磁気
メモリ素子の磁界形成用電極の他端と接続された第２の
記録電流供給線と、列方向のそれぞれの磁気メモリ素子
の第１の情報記録部および第２の情報記録部に設けられ
たそれぞれの強磁性体の一端と接続された第１の抵抗値
検出線と、同一列のそれぞれの磁気メモリ素子の第１の
情報記録部に設けられたそれぞれの強磁性体の他端と接
続された第２の抵抗値検出線と、同一列のそれぞれの磁
気メモリ素子の第２の情報記録部に設けられたそれぞれ
の強磁性体の他端と接続された第３の抵抗値検出線と、
第２の抵抗値検出線および第３の抵抗値検出線の電流値
または電圧値から第１の情報記録部の電気抵抗値と第２
の情報記録部の電気抵抗値とを比較する抵抗比較手段と
を備えている。

【００２２】このような構成によれば、第１の発明に係
る磁気メモリ素子を使用して情報記憶装置を構成するこ
とができるので、各メモリセル（磁気メモリ素子）第１
の情報記録部および第２の情報記録部に逆方向の磁界を
与えて異なる抵抗値を設定することができ、これらの抵
抗値を比較することによって情報の読出しを行なうこと
ができるので、参照用の磁気メモリ素子は不要となる。
そして、これにより、メモリセルアレイの高密度化が図
り安くなるので、小面積で大容量の情報記憶装置を得る
ことが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解でき
る程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説
明する数値的条件は単なる例示にすぎないことを理解さ
れたい。

【００２４】第１の実施の形態 まず、この発明の第１の実施の形態に係る磁気メモリ素
子およびその情報記録方法について、図１〜図３を用い
て説明する。

【００２５】図１は、この実施の形態に係る磁気メモリ
素子の構造を模式的に示す斜視図である。

【００２６】同図に示したように、この磁気メモリ素子
１００において、ガラス基板１０１上には第１の情報記
録部１１０が設けられ、この第１の情報記録部１１０上
には例えば膜厚０．５μｍのＳｉＯ₂ 膜からなる第１の
絶縁層１２０が設けられ、この第１の絶縁層１２０上に
は例えば膜厚１．０μｍのＣｕ膜からなる磁界形成用電
極１３０が設けられ、この磁界形成用電極１３０上には
例えば膜厚０．５μｍのＳｉＯ₂ 膜からなる第２の絶縁
層１４０が設けられ、さらに、この第２の絶縁層１４０
上には第２の情報記録部１５０が設けられている。

【００２７】ここで、第１の情報記録部１１０は、ガラ
ス基板１０１上に形成された例えば膜厚６．０ｎｍのＣ
ｏ膜からなる第１の強磁性体層１１１と、この第１の強
磁性体層１１１の表面に形成された例えば膜厚２．８ｎ
ｍのＣｕ膜からなる非磁性体層１１２と、この非磁性体
層１１２の表面に形成された例えば膜厚６．０ｎｍのＣ
ｏ膜からなる第２の強磁性体層１１３と、この第２の強
磁性体層１１３の表面に形成された例えば膜厚２１．０
ｎｍのＦｅＭｎ合金膜からなる反強磁性体層１１４とを
備えている。

【００２８】一方、第２の情報記録部１５０は、絶縁層
１４０上に形成された例えば膜厚２１．０ｎｍのＦｅＭ
ｎ合金膜からなる反強磁性体層１５４と、この反強磁性
体層１５４上に形成された例えば膜厚６．０ｎｍのＣｏ
膜からなる第２の強磁性体層１５３と、この第２の強磁
性体層１５３上に形成された例えば膜厚２．８ｎｍのＣ
ｕ膜からなる非磁性体層１５２と、この非磁性体層１５
２上に形成された例えば膜厚６．０ｎｍのＣｏ膜からな
る第１の強磁性体層１５１とを備えている。

【００２９】このように、第１の情報記録部１１０と第
２の情報記録部１５０とは、各層の積層順序が互いに逆
になっている。

【００３０】また、第１の情報記録部１１０の側面に
は、例えば膜厚が１．０μｍのＣｕ膜からなる抵抗値検
出用電極１６１，１６２が、互いに対向するように形成
されている。そして、これらの強磁性体層１１１，１１
３間に電流を流すことにより、第１の強磁性体層１１１
および第２の強磁性体層１１３を並列に接続してなる合
成抵抗の値を測定することができる。

【００３１】同様に、第２の情報記録部１５０の側面に
は、強磁性体層１５１，１５３に上記強磁性体層１１
１，１１３と同一方向の電流を流すことができるよう
に、例えば膜厚が１．０μｍのＣｕ膜からなる抵抗値検
出用電極１６３，１６４が、互いに対向するように形成
されている。そして、これらの強磁性体層１５１，１５
３間に電流を流すことにより、第１の強磁性体層１５１
および第２の強磁性体層１５３を並列に接続してなる合
成抵抗の値を測定することができる。

【００３２】このような構成の磁気メモリ素子は、それ
ぞれ通常のスパッタリング法等の薄膜形成技術および通
常のフォトリソグラフィーを用いたエッチング技術を使
用して、まず、第１の情報記録部１１０の各層１１１，
１１２，１１３，１１４を形成し、次に、抵抗値検出用
電極１６１，１６２を形成し、第３に、絶縁層１２０、
磁界形成用電極１３０および絶縁層１４０からなる積層
構造を形成し、第４に、第２の情報記録部１５０の各層
１５１，１５２，１５３，１５４を形成し、最後に、抵
抗値検出用電極１６３，１６４を形成することにより、
作製することができる。

【００３３】次に、図１に示した情報記録部１１０，１
５０の特性について、図２を用いて説明する。

【００３４】図２（Ａ）および（Ｂ）は、第１の情報記
録部１１０の磁気抵抗特性を直流四端子法で測定した結
果を示すグラフである。ここで、四端子法とは、四電極
法とも呼ばれ、素子の電極（ここでは抵抗値検出用電極
１６１，１６２）とは別に設けたプローブ電極によって
電位降下を検出することにより、抵抗を測定する方法で
ある。この方法によれば、電極のインピーダンスの影響
を排除して高精度の抵抗測定を行なうことが可能であ
る。

【００３５】図２（Ａ）は、第１の情報記録部１１０の
磁気抵抗曲線を示すグラフであり、横軸は磁界の強度
［Ｏｅ］を、縦軸は強磁性体層１１１，１１３の磁化方
向が同一であるときを基準とした抵抗値の変化率［％］
を示している。また、同図において、ａは磁界の強度を
−４００［Ｏｅ］から＋４００［Ｏｅ］まで増加させた
場合であり、ｂは磁界の強度を＋４００［Ｏｅ］から−
４００［Ｏｅ］まで減少させた場合である。なお、この
グラフは、第２の強磁性体層１１３と反強磁性体層１１
４との交換結合の方向を負側とした場合を示している。

【００３６】図２（Ａ）に示したように、第１の情報記
録部１１０に印加される外部磁界の強度を−４００［Ｏ
ｅ］から増加させていくと、この磁界強度が約＋４０
［Ｏｅ］を越えてから第１の強磁性体層１１１の磁化方
向が変化し、最後には反転する。一方、第２の強磁性体
層１１３は、反強磁性体層１１４との交換結合により固
定されているので、磁化方向は変化しない。これによ
り、第１の強磁性体層１１１の磁化方向と第２の強磁性
体層１１３の磁化方向とが逆方向となるので、この第１
の情報記録部１１０の電気抵抗（すなわち第１の強磁性
体層１１１と第２の強磁性体層１１３とを並列接続して
得られる合成抵抗）の値は約６．０％だけ増加する。

【００３７】その後、第１の情報記録部１１０に印加さ
れる外部磁界の強度をさらに増加させていき、この磁界
強度が約＋２００［Ｏｅ］を越えると、第２の強磁性体
層１１３の磁化方向が変化し、最後には反転する。これ
により、第１の強磁性体層１１１の磁化方向と第２の強
磁性体層１１３の磁化方向とが同方向となるので、この
第１の情報記録部１１０の電気抵抗は減少する。

【００３８】一方、磁界形成用電極１３０に流す電流を
変化させて第１の情報記録部１１０に印加される外部磁
界の強度を＋４００［Ｏｅ］から減少させていった場合
には、この磁界強度が約−４０［Ｏｅ］に達したとき
に、第１の強磁性体層１１１の磁化方向のみが変化して
この第１の強磁性体層１１１の磁化方向と第２の強磁性
体層１１３の磁化方向とが逆方向となり、第１の情報記
録部１１０の電気抵抗が約５．５％だけ増加する。そし
て、第１の情報記録部１１０に印加される外部磁界の強
度をさらに減少させていき、この磁界強度が約−６０
［Ｏｅ］よりも小さくなると第２の強磁性体層１１３の
磁化方向が変化して第１の強磁性体層１１１の磁化方向
と第２の強磁性体層１１３の磁化方向とが同方向とな
り、第１の情報記録部１１０の電気抵抗は減少する。

【００３９】このように、この実施の形態に係る第１の
情報記録部１１０は、ヒステリシス特性を示している。

【００４０】ここで、第１の情報記録部１１０に情報を
記録するためには、後述するように、第１の強磁性体層
１１１の磁化方向のみを反転させ、第２の強磁性体層１
１３の磁化方向は固定しておかなければならない。した
がって、磁界形成用電極１３０に電流を流すことによっ
て第１の情報記録部１１０に印加する外部磁界の強度
は、例えば、約−６０［Ｏｅ］から約＋６０［Ｏｅ］ま
での間で変化させる必要がある。

【００４１】図２（Ｂ）は、第１の情報記録部１１０に
印加する外部磁界の強度を約−６０［Ｏｅ］から約＋６
０［Ｏｅ］までの間で変化させたときの磁気抵抗曲線を
示すグラフであり、横軸は磁界の強度［Ｏｅ］を、縦軸
は強磁性体層１１１，１１３の磁化方向が同一であると
きを基準とした抵抗値の変化率［％］を示している。ま
た、同図において、符号ｃは磁界の強度を−６０［Ｏ
ｅ］から＋６０［Ｏｅ］まで増加させた場合を示してお
り、符号ｄは磁界の強度を＋６０［Ｏｅ］から−６０
［Ｏｅ］まで減少させた場合を示している。なお、この
グラフは、予め第１の情報記録部１１０に−２００［Ｏ
ｅ］の外部磁界を与えて強磁性体層１１１，１１３の磁
化方向を正方向にそろえた場合を示しており、また交換
結合の方向は負側であるとする。

【００４２】図２（Ｂ）に示したように、第１の情報記
録部１１０に印加される外部磁界の強度を−６０［Ｏ
ｅ］から増加させていった場合には、この磁界強度が約
＋３０［Ｏｅ］に達したときに、第１の強磁性体層１１
１の磁化方向のみが反転してこの第１の強磁性体層１１
１の磁化方向と第２の強磁性体層１１３の磁化方向とが
逆方向となるので、第１の情報記録部１１０の電気抵抗
が約６．０％だけ増加する。

【００４３】一方、第１の情報記録部１１０に印加され
る外部磁界の強度を＋６０［Ｏｅ］から減少させていっ
た場合には、この磁界強度が約−１５［Ｏｅ］に達した
ときに、第１の強磁性体層１１１の磁化方向のみがさら
に反転してこの第１の強磁性体層１１１の磁化方向と第
２の強磁性体層１１３の磁化方向とが同方向となるの
で、第１の情報記録部１１０の電気抵抗が低下する。

【００４４】したがって、磁界形成用電極１３０に電流
を流して第１の情報記録部１１０に印加する外部磁界の
強度を例えば＋４０［Ｏｅ］または−４０［Ｏｅ］とす
ることにより、この第１の情報記録部１１０に抵抗値の
違いによる情報記録を行なうことができる。

【００４５】なお、第２の情報記録部１５０に情報を記
録する原理も、第１の情報記録部１１０の場合と同様で
ある。ただし、この実施の形態では、第１の情報記録部
１１０と第２の情報記録部１５０とを磁界形成用電極１
３０に対して逆の方向に設けているので、この磁界形成
用電極１３０に電流を流したときに第２の情報記録部１
５０に印加される外部磁界の方向は第１の情報記録部１
１０とは逆となり、したがって第１の強磁性体層１１１
の磁化方向も逆になる。

【００４６】続いて、図１に示した磁気メモリ素子１０
０の情報を記録する方法および読出す方法について、図
３（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。

【００４７】図３（Ａ）は、この磁気メモリ素子１００
を用いて情報の記録および読出しを行なう際の回路構成
を示す模式図である。図３（Ａ）において、図１と同じ
符号を付した構成部は、それぞれ、図１と同じものを示
している。

【００４８】図３（Ａ）に示したように、第１の抵抗検
出回路３０１は、抵抗値検出用電極１６１，１６２に接
続されている。この第１の抵抗検出回路３０１は、これ
らの抵抗値検出用電極１６１，１６２を介して第１の情
報記録部１１０に定電流Ｉ₁を流し、このときの電圧値
から第１の情報記録部１１０の抵抗を検出する。そし
て、この検出結果を示す信号Ｓ₁ を出力する。

【００４９】同様に、第２の抵抗検出回路３０２は抵抗
値検出用電極１６３，１６４に接続されており、これら
の抵抗値検出用電極１６３，１６４を介して第２の情報
記録部１５０に定電流Ｉ₂ を流したときの電圧値から第
２の情報記録部１５０の抵抗を検出する。そして、この
検出結果を示す信号Ｓ₂ を出力する。

【００５０】比較回路３０３は、信号Ｓ₁ を＋入力端子
から入力するとともに信号Ｓ₂ を−入力端子から入力し
て両信号の差Ｓ₁ −Ｓ₂ を算出し、読出データＤとし
て、出力端子３０４を介して外部に出力する。

【００５１】磁界形成用電極１３０には、図示しない電
流源によって、図面に垂直な方向の電流が供給される。
すなわち、この磁界形成用電極１３０に流れる電流の方
向は、上述した抵抗検出回路３０１，３０２によって情
報記録部１１０，１５０に流される電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ と直
交する。

【００５２】次に、図３（Ａ）に示した回路を用いて磁
気メモリ素子１００に対する情報の記録および読出しを
行なう際の動作について、図３（Ｂ）を用いて説明す
る。

【００５３】磁気メモリ素子１００に対しては、予め初
期設定として、外部から情報記録部１１０，１５０に、
磁界強度が例えば−３００［Ｏｅ］の同方向の磁界を印
加する。これにより、情報記録部１１０，１５０に形成
された各強磁性体層１１１，１１３，１５１，１５３
（図３（Ａ）では図示せず）の磁化方向は、すべて正方
向に設定される。なお、この初期化は、通常は、製造工
程の最終段階で行なわれる。

【００５４】そして、この磁気メモリ素子１００に情報
「０」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１３０
に正方向（すなわち図３（Ａ）の紙面の裏側から表側へ
の方向）の電流を流すことにより、磁界強度が例えば４
０［Ｏｅ］の磁界を発生させる。これにより、図３
（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報記録部１１
０には強度が＋４０［Ｏｅ］（正方向）の磁界Ｂ₁₁が印
加され、且つ、第２の情報記録部１５０には強度が−４
０［Ｏｅ］（負方向）の磁界Ｂ₂₁が印加される。したが
って、情報記録部１１０，１５０に形成された各強磁性
体層１１１，１１３，１５１，１５３のうち、第１の情
報記録部１１０の第１の強磁性体層１１１のみが反転し
て負方向を向く。一方、第２の情報記録部１５０の第１
の強磁性体層１５１は、磁化方向が外部磁界の方向と同
じなので反転しない。また、各情報記録部１１０，１５
０の第２の強磁性体層１１３，１５３は、上述したよう
に反強磁性体層１１４，１５４（図３（Ａ）では図示せ
ず）との交換結合のために、この磁界強度（４０［Ｏ
ｅ］）では磁界方向にかかわらず反転しない。

【００５５】このため、第１の情報記録部１１０では２
層の強磁性体層１１１，１１３の磁化方向は逆方向とな
り、また、第２の情報記録部１５０では２層の強磁性体
層１５１，１５３の磁化方向は同方向となる。したがっ
て、図３（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報記
録部１１０の抵抗（すなわち強磁性体層１１１，１１３
を並列接続したときの合成抵抗）は高抵抗となり、ま
た、第２の情報記録部１５０の抵抗（すなわち強磁性体
層１５１，１５３を並列接続したときの合成抵抗）は低
抵抗となる。そして、これにより、磁気メモリ素子１０
０に抵抗値の違いによる情報「０」を記録することがで
きる。

【００５６】一方、このようにして磁気メモリ素子１０
０に記録された情報を読出す場合には、第１の抵抗検出
回路３０１によって第１の情報記録部１１０の抵抗を検
出すると同時に、第２の抵抗検出回路３０２によって第
２の情報記録部１５０の抵抗を検出する。そして、検出
結果を信号Ｓ₁ ，Ｓ₂ の信号値（ハイレベルまたはロー
レベル）として出力する。上述したように、このとき第
１の情報記録部１１０は高抵抗であり、第２の情報記録
部１５０は低抵抗であるので、信号Ｓ₁ はハイレベルと
なり、信号Ｓ₂ はローレベルとなる。したがって、比較
回路３０３の出力はＤ₁ ＝Ｓ₁ −Ｓ₂ は正の値（すなわ
ち正の信号レベル）となる。このようにして、磁気メモ
リ素子１００に記録された情報「０」を読出すことがで
きる。

【００５７】また、この磁気メモリ素子１００に情報
「１」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１３０
に負方向（すなわち図３（Ａ）の紙面の表側から裏側へ
の方向）の電流を流すことにより、磁界強度が例えば４
０［Ｏｅ］の磁界を発生させる。これにより、図３
（Ｂ）の第２段に示したように、第１の情報記録部１１
０には強度が−４０［Ｏｅ］（負方向）の磁界Ｂ₁₂が印
加され、且つ、第２の情報記録部１５０には強度が＋４
０［Ｏｅ］（正方向）の磁界Ｂ₂₂が印加される。したが
って、各強磁性体層１１１，１１３，１５１，１５３の
うち、第２の情報記録部１５０の第１の強磁性体層１５
１のみが反転して負方向を向き、他の強磁性体層１１
１，１１３，１５３は反転しない。このため、第１の情
報記録部１１０では２層の強磁性体層１１１，１１３の
磁化方向は同方向となり、第２の情報記録部１５０では
２層の強磁性体層１５１，１５３の磁化方向が逆方向と
なる。したがって、図３（Ｂ）の第２段に示したよう
に、第１の情報記録部１１０の抵抗は低抵抗となり、第
２の情報記録部１５０の抵抗は高抵抗となる。そして、
これにより、磁気メモリ素子１００に抵抗値の違いによ
る情報「１」を記録することができる。

【００５８】一方、このようにして磁気メモリ素子１０
０に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と同
様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報記
録部１１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検出回
路３０２によって第２の情報記録部１５０の抵抗を検出
する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
を比較回路３０３で比較することにより、磁気メモリ素
子１００に記録された情報「１」（すなわち負の信号レ
ベル）を読出すことができる。

【００５９】このように、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子は、２個の情報記録部１１０，１５０を設ける
とともにこれらの情報記録部１１０，１５０に逆方向の
磁界を印加して情報を記録することとしたので、これら
の情報記録部１１０，１５０に異なる抵抗値を設定する
ことができる。したがって、読出し時の出力信号値を従
来の２倍にすることができるとともに、その分だけＳ／
Ｎ比の向上も図ることができる。

【００６０】また、２個の情報記録部１１０，１５０に
対して１個の磁界形成用電極１３０を設ければよく、参
照用の磁気メモリ素子を用いる必要もないので、高密度
化が図り安く小面積化が容易となる。

【００６１】なお、この実施の形態では、第１の情報記
録部１１０と第２の情報記録部１５０とで各層の積層順
序を逆にしたが、同じ積層順序にしてもよい。

【００６２】また、この実施の形態では、情報記録部を
２個設けることとしたが、磁界形成用電極の上側と下側
にそれぞれ情報記録部を複数個ずつ設けることとしても
よい。

【００６３】さらに、この実施の形態では、第１の情報
記録部１１０が高抵抗で且つ第２の情報記録部１５０が
低抵抗の場合の情報を「０」とし、第１の情報記録部１
１０が低抵抗で且つ第２の情報記録部１５０が高抵抗の
場合の情報を「１」としたが、この逆であってもよいこ
とはもちろんである。

【００６４】加えて、この実施の形態では、磁界形成用
電極１３０に流す定電流Ｉ₁ ，Ｉ₂の方向と情報記録部
１１０，１５０に流す電流の方向とを直交方向とした
が、このような方向に限定されるものではなく、記録・
読出しが可能な範囲で任意に設定することができる。

【００６５】併せて、強磁性体層１１１，１１３，１５
１，１５３の形成材料はＣｏに限定されるものではな
く、例えばＦｅ、Ｎｉや、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの合金
等であってもよい。

【００６６】さらに、反強磁性体層１１４，１５４の形
成材料は、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ等であってもよ
い。

【００６７】第２の実施の形態 次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。

【００６８】この実施の形態は、上述の第１の実施の形
態と同じ構造の磁気メモリ素子に３値化情報を記録する
ものである。すなわち、磁気メモリ素子は第１の実施の
形態と同じであるが、情報記録方法が第１の実施の形態
と異なる。

【００６９】したがって、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子の構造については、説明を省略する。

【００７０】以下、この実施の形態に係る情報記録方法
について、図１、図４および図５を用いて説明する。

【００７１】まず、図１に示した情報記録部１１０，１
５０の特性について、図４を用いて説明する。

【００７２】図４は、第１の情報記録部１１０の磁気抵
抗特性を説明するためのグラフであり、図２（Ｂ）を模
式化したものである。このグラフにおいて、横軸は磁界
の強度［Ｏｅ］を、縦軸は抵抗値の変化率［％］を、そ
れぞれ規格化したものである。

【００７３】図４および図２（Ｂ）から判るように、第
１の情報記録部１１０に印加される外部磁界の強度を−
６０［Ｏｅ］から増加させていった場合（符号ｅ参照）
に第１の強磁性体層１１１の磁化方向が反転する磁界強
度（約＋３０［Ｏｅ］）の絶対値とこの外部磁界の強度
を＋６０［Ｏｅ］から減少させていった場合（符号ｆ参
照）に第１の強磁性体層１１１の磁化方向が反転する磁
界強度（約−１５［Ｏｅ］）の絶対値とは同じ値にはな
らず、このため、図４のグラフは縦軸に対して非対称と
なっている。これは、各強磁性体１１１，１１３間の磁
気的な結合に起因するものである。

【００７４】したがって、図４に示したように、この情
報記録部１１０に対して印加する外部磁界の強度が＋Ｈ
_a のときは第１の強磁性体層１１１が反転して高抵抗と
なるが磁界の強度が＋Ｈ_b のときは低抵抗となり、且
つ、磁界の強度が−Ｈ_a のときおよび−Ｈ_b のときはと
もに低抵抗となるように、磁界の強度の絶対値Ｈ_a およ
びＨ_b を定めることができる。そして、このような値の
磁界の強度±Ｈ_a および±Ｈ_b を情報記録部１１０の強
磁性体層１１１，１１３に印加することにより、後述の
ようにして３値化情報の記録を行なうことが可能とな
る。

【００７５】なお、第２の情報記録部１５０に情報を記
録する原理も、第１の情報記録部１１０の場合と同様で
ある。

【００７６】続いて、この実施の形態に係る磁気メモリ
素子の情報を記録する方法および読出す方法について、
図５（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。

【００７７】図５（Ａ）において、図３（Ａ）と同じ符
号を付した構成部は、ぞれぞれ図３（Ａ）と同じものを
示している。すなわち、図５（Ａ）に示したこの実施の
形態の読出し回路の構成は図３（Ａ）と同一であり、磁
界形成用電極１３０に供給される電流（したがって情報
記録部１１０，１５０に印加される外部磁界）にのみ第
１の実施の形態との差異がある。

【００７８】また、予め（例えば製造工程の最終段階
等）に、初期設定として、外部から情報記録部１１０，
１５０に、磁界強度が例えば−３００［Ｏｅ］の同方向
の磁界を印加して各強磁性体層１１１，１１３，１５
１，１５３（図５（Ａ）では図示せず）の磁化方向をす
べて正方向に設定しておく点も、第１の実施の形態の場
合と同様である。

【００７９】まず、この磁気メモリ素子１００に情報
「０」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１３０
に正方向（すなわち図５（Ａ）の紙面の裏側から表側へ
の方向）の電流を流すことにより、磁界強度がＨ_a （例
えば４０［Ｏｅ］）の磁界を発生させる。これにより、
図５（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報記録部
１１０には強度が＋Ｈ_a （正方向）の磁界Ｂ₁₁が印加さ
れ、且つ、第２の情報記録部１５０には強度が−Ｈ_a
（負方向）の磁界Ｂ₂₁が印加される。したがって、情報
記録部１１０，１５０に形成された各強磁性体層１１
１，１１３，１５１，１５３のうち、第１の情報記録部
１１０の第１の強磁性体層１１１は負方向を向く。一
方、第２の情報記録部１５０の第１の強磁性体層１５１
は、磁化方向が外部磁界の方向と同じなので正の方向を
向く。また、各情報記録部の１１０，１５０の第２の強
磁性体層１１３，１５３は、上述したように反強磁性体
層１１４，１５４（図３（Ａ）では図示せず）との交換
結合により、この磁界強度Ｈ_a では磁界方向に係らず正
の方向を向いたままである。

【００８０】このため、第１の情報記録部１１０では２
層の強磁性体層１１１，１１３の磁化方向が逆方向とな
り、また、第２の情報記録部１５０では２層の強磁性体
層１５１，１５３の磁化方向は同方向となる。したがっ
て、図５（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報記
録部１１０の抵抗は高抵抗となり、また、第２の情報記
録部１５０の抵抗は低抵抗となる。そして、これによ
り、磁気メモリ素子１００に抵抗値の違いによる情報
「０」を記録することができる。

【００８１】一方、このようにして磁気メモリ素子１０
０に記録された情報を読出す場合には、第１の実施の形
態の場合と同様、第１の抵抗検出回路３０１によって第
１の情報記録部１１０の抵抗を検出すると同時に、第２
の抵抗検出回路３０２によって第２の情報記録部１５０
の抵抗を検出する。そして、検出結果を信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
の信号値（ハイレベルまたはローレベル）として出力す
る。上述したように、このとき第１の情報記録部１１０
は高抵抗であり、第２の情報記録部１５０は低抵抗であ
るので、信号Ｓ₁ はハイレベルとなり、信号Ｓ₂ はロー
レベルとなる。したがって、比較回路３０３の出力はＤ
＝Ｓ₁ −Ｓ₂ は正の値（すなわち正の信号レベル）とな
る。このようにして、磁気メモリ素子１００に記録され
た情報「０」を読出すことができる。

【００８２】また、この磁気メモリ素子１００に情報
「１」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１３０
に負方向（すなわち図３（Ａ）の紙面の表側から裏側へ
の方向）の電流を流すことにより、磁界強度がＨ_a の磁
界を発生させる。これにより、図５（Ｂ）の第２段に示
したように、第１の情報記録部１１０には強度が−Ｈ_a
（負方向）の磁界Ｂ₁₂が印加され、且つ、第２の情報記
録部１５０には強度が＋Ｈ_a （正方向）の磁界Ｂ₂₂が印
加される。したがって、各強磁性体層１１１，１１３，
１５１，１５３のうち、第２の情報記録部１５０の第１
の強磁性体層１５１は負方向を向き、他の強磁性体層１
１１，１１３，１５３は正方向を向く。このため、第１
の情報記録部１１０では２層の強磁性体層１１１，１１
３の磁化方向が同方向となり、第２の情報記録部１５０
では２層の強磁性体層１５１，１５３の磁化方向が逆方
向となる。したがって、図５（Ｂ）の第２段に示したよ
うに、第１の情報記録部１１０の抵抗は低抵抗となり、
第２の情報記録部１５０の抵抗は高抵抗となる。そし
て、これにより、磁気メモリ素子１００に抵抗値の違い
による情報「１」を記録することができる。

【００８３】一方、このようにして磁気メモリ素子１０
０に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と同
様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報記
録部１１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検出回
路３０２によって第２の情報記録部１５０の抵抗を検出
する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
を比較回路３０３で比較することにより、磁気メモリ素
子１００に記録された情報「１」（すなわち負の信号レ
ベル）を読出すことができる。

【００８４】さらに、この磁気メモリ素子１００に情報
「２」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１３０
に負方向の電流を流して、磁界強度がＨ_b （例えば１５
［Ｏｅ］）の磁界を発生させる。これにより、図５
（Ｂ）の第３段に示したように、第１の情報記録部１１
０には強度が−Ｈ_b （負方向）の磁界Ｂ₁₃が印加され、
且つ、第２の情報記録部１５０には強度が＋Ｈ_b （正方
向）の磁界Ｂ₂₃が印加される。したがって、強磁性体層
１１１，１５１は反転しない。このため、情報記録部１
１０，１５０ともに２層の強磁性体層１１１，１１３お
よび１５１，１５３の磁化方向が同方向となるので、図
５（Ｂ）の第３段に示したように、情報記録部１１０，
１５０の抵抗はともに低抵抗となる。そして、これによ
り、磁気メモリ素子１００に情報「２」を記録すること
ができる。

【００８５】一方、このようにして磁気メモリ素子１０
０に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と同
様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報記
録部１１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検出回
路３０２によって第２の情報記録部１５０の抵抗を検出
する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
を比較回路３０３で比較することにより、磁気メモリ素
子１００に記録された情報「２」（すなわち零レベル）
を読出すことができる。

【００８６】このように、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子によれば、上述の第１の実施例の場合と同様、
２個の情報記録部１１０，１５０を設けて情報を記録す
ることとしたので、読出し時の出力信号値を従来の２倍
にすることができるとともに、その分だけＳ／Ｎ比の向
上も図ることができる。

【００８７】また、２個の情報記録部１１０，１５０に
対して１個の磁界形成用電極１３０を設ければよく、参
照用の磁気メモリ素子を用いる必要もないので、高密度
化が図り安く小面積化が容易となる。

【００８８】さらに、１個の磁気メモリ素子に３値化情
報を記録することができるので、第１の実施の形態に場
合よりも、同一サイズでの記録容量を向上させることが
できる。

【００８９】なお、この実施の形態では、第１の情報記
録部１１０が高抵抗で且つ第２の情報記録部１５０が低
抵抗の場合の情報を「０」とし、第１の情報記録部１１
０が低抵抗で且つ第２の情報記録部１５０が高抵抗の場
合の情報を「１」とし、第１の情報記録部および第２の
情報記録部がともに低抵抗の場合の情報を「２」とした
が、抵抗と情報値との関係はこれに限定されるものでは
なく、任意に定めてよいことはもちろんである。

【００９０】また、磁界形成用電極１３０に流す電流の
方向と情報記録部１１０，１５０に流す定電流Ｉ₁ ，Ｉ
₂ の方向とが直交方向でなくてもよいことは、上述の第
１の実施の形態の場合と同様である。

【００９１】第３の実施の形態 次に、この発明の第３の実施の形態に係る磁気メモリ素
子およびその情報記録方法について、図６〜図８を用い
て説明する。

【００９２】図６（Ａ）〜（Ｃ）は、この実施の形態に
係る磁気メモリ素子の構造を模式的に示す斜視図であ
る。

【００９３】同図（Ａ）に示したように、この磁気メモ
リ素子６００において、ガラス基板６０１上には６段の
積層単位６１１からなる第１の情報記録部６１０が設け
られ、この第１の情報記録部６１０上には例えば膜厚
０．５μｍのＳｉＯ₂ 膜からなる第１の絶縁層６２０が
設けられ、この第１の絶縁層６２０上には例えば膜厚
１．０μｍのＣｕ膜からなる磁界形成用電極６３０が設
けられ、この磁界形成用電極６３０上には例えば膜厚
０．５μｍのＳｉＯ₂ 膜からなる第２の絶縁層６４０が
設けられ、さらに、この第２の絶縁層６４０上には６段
の積層単位６５１からなる第２の情報記録部６５０が設
けられている。

【００９４】ここで、第１の情報記録部６１０の各積層
単位６１１は、同図（Ｂ）に示したように、例えば膜厚
６．０ｎｍのＣｏ膜からなる第１の強磁性体層６１２
と、この第１の強磁性体層６１２の表面に形成された例
えば膜厚２．０ｎｍのＣｕ膜からなる非磁性体層６１３
と、この非磁性体層６１３の表面に形成された例えば膜
厚６．０ｎｍのＮｉ₃₀Ｆｅ₂₅Ｃｏ₄₅膜からなる第２の強
磁性体層６１４と、この第２の強磁性体層６１４の表面
に形成された例えば膜厚２．０ｎｍのＣｕ膜からなる非
磁性体層６１５とを備えている。なお、第１の強磁性体
層６１２は、第２の強磁性体層６１４よりも大きい保磁
力を有している。

【００９５】一方、第２の情報記録部６５０の各積層単
位６５１の構造も第１の情報記憶部６１０の場合と同様
であり、同図（Ｃ）に示したように、例えば膜厚６．０
ｎｍのＣｏ膜からなる第１の強磁性体層６５２と、この
第１の強磁性体層６５２の表面に形成された例えば膜厚
２．０ｎｍのＣｕ膜からなる非磁性体層６５３と、この
非磁性体層６５３の表面に形成された例えば膜厚６．０
ｎｍのＮｉ₃₀Ｆｅ₂₅Ｃｏ₄₅膜からなる第２の強磁性体層
６５４と、この第２の強磁性体層６５４の表面に形成さ
れた例えば膜厚２．０ｎｍのＣｕ膜からなる非磁性体層
６５５とを備えている。この第２の情報記録部６５０で
も、第１の強磁性体層６５２は、第２の強磁性体層６５
４よりも大きい保磁力を有している。

【００９６】このように、この実施の形態では、第１の
情報記録部６１０および第２の情報記録部６５０におい
て、各層の積層順序は同一となっている。

【００９７】また、第１の情報記録部６１０の側面に
は、例えば膜厚が１．０μｍのＣｕ膜からなる抵抗値検
出用電極６６１，６６２が、互いに対向するように形成
されている。そして、これらの強磁性体層６１２，６１
４間に電流を流すことにより、各第１の強磁性体層６１
２および各第２の強磁性体層６１４を並列に接続してな
る合成抵抗の値を測定することができる。

【００９８】同様に、第２の情報記録部６５０の側面に
は、強磁性体層６５２，６５４に上記強磁性体層６１
２，６１４と同一方向の電流を流すことができるよう
に、例えば膜厚が１．０μｍのＣｕ膜からなる抵抗値検
出用電極６６３，６６４が、互いに対向するように形成
されている。そして、これらの強磁性体層６５２，６５
４間に電流を流すことにより、各第１の強磁性層６５１
および各第２の強磁性層６５３を並列に接続してなる合
成抵抗の値を測定することができる。

【００９９】このような構成の磁気メモリ素子は、それ
ぞれ通常のスパッタリング法等の薄膜形成技術および通
常のフォトリソグラフィーを用いたエッチング技術を使
用して、まず、第１の情報記録部６１０の積層構造を形
成し、次に、抵抗値検出用電極６６１，６６２を形成
し、第３に、絶縁層６２０、磁界形成用電極６３０およ
び絶縁層６４０からなる積層構造を形成し、第４に、第
２の情報記録部６５０の積層構造を形成し、最後に、抵
抗値検出用電極６６３，６６４を形成することにより、
作製することができる。

【０１００】次に、図６に示した情報記録部６１０，６
５０の特性について、図７を用いて説明する。

【０１０１】図７（Ａ）および（Ｂ）は、第１の情報記
録部６１０の磁気抵抗特性を直流四端子法で測定した結
果を示すグラフである。

【０１０２】図７（Ａ）は、第１の情報記録部６１０の
磁気抵抗曲線を示すグラフであり、横軸は磁界の強度
［Ｏｅ］を、縦軸は強磁性体層６１２，６１３の磁化方
向が同一であるときを基準とした抵抗値の変化率［％］
を示している。また、同図において、符号ｇは磁界の強
度を−４００［Ｏｅ］から＋４００［Ｏｅ］まで増加さ
せた場合であり、符号ｈは磁界の強度を＋４００［Ｏ
ｅ］から−４００［Ｏｅ］まで減少させた場合である。

【０１０３】図７（Ａ）に示したように、第１の情報記
録部６１０に印加される外部磁界の強度を−４００［Ｏ
ｅ］から増加させていくと、この磁界強度が約＋６０
［Ｏｅ］を越えてから、各積層単位６１１に設けられた
各第２の強磁性体層６１４の磁化方向がそれぞれ変化
し、最後には反転する。一方、各積層単位６１１に設け
られた各第１の強磁性体層６１２は、保磁力が大きいの
で、この磁界強度では反転しない。これにより、各積層
単位６１１で第１の強磁性体層６１２の磁化方向と第２
の強磁性体層６１４の磁化方向とが逆方向となるので、
この第１の情報記録部６１０の電気抵抗（すなわち各第
１の強磁性体層６１２と各第２の強磁性体層６１４とを
並列接続して得られる合成抵抗）の値は約６．６％だけ
増加する。

【０１０４】その後、第１の情報記録部６１０に印加さ
れる外部磁界の強度をさらに増加させていき、この磁界
強度が約＋１２０［Ｏｅ］を越えると、各積層単位６１
１で第１の強磁性体層６１２の磁化方向が変化し、最後
には反転する。これにより、各第１の強磁性体層６１２
の磁化方向と各第２の強磁性体層６１４の磁化方向とが
同方向となるので、この第１の情報記録部６１０の電気
抵抗は減少する。

【０１０５】一方、磁界形成用電極６３０に流す電流を
変化させて第１の情報記録部６１０に印加される外部磁
界の強度を＋４００［Ｏｅ］から減少させていった場合
には、この磁界強度が約−６０［Ｏｅ］よりも小さくな
ったときに、各積層単位６１１で第２の強磁性体層６１
４の磁化方向のみが変化して第１の強磁性体層６１２の
磁化方向と第２の強磁性体層６１４の磁化方向とが逆方
向となり、第１の情報記録部６１０の電気抵抗が約６．
６％だけ増加する。そして、第１の情報記録部６１０に
印加される外部磁界の強度をさらに減少させていき、こ
の磁界強度が約−１４０［Ｏｅ］よりも小さくなると第
１の強磁性体層６１２の磁化方向が変化してこの第１の
強磁性体層６１２の磁化方向と第２の強磁性体層６１４
の磁化方向とが同方向となり、第１の情報記録部６１０
の電気抵抗は減少する。

【０１０６】このように、この実施の形態に係る第１の
情報記録部６１０も、第１の実施の形態の場合と同様、
ヒステリシス特性を有している。

【０１０７】ここで、第１の情報記録部６１０に情報を
記憶するためには、後述するように、第２の強磁性体層
６１４の磁化方向のみを反転させ、第１の強磁性体層６
１２の磁化方向は固定しておかなければならない。した
がって、磁界形成用電極６３０に電流を流すことによっ
て第１の情報記録部６１０に印加する外部磁界の強度
は、約−１４０［Ｏｅ］から約＋１２０［Ｏｅ］までの
間で変化させる必要がある。

【０１０８】図７（Ｂ）は、第１の情報記録部６１０に
印加する外部磁界の強度を約−１００［Ｏｅ］から約＋
１００［Ｏｅ］までの間で変化させたときの磁気抵抗曲
線を示すグラフであり、横軸は磁界の強度［Ｏｅ］を、
縦軸は強磁性体層６１２，６１４の磁化方向が同一であ
るときを基準とした抵抗値の変化率［％］を示してい
る。また、同図において、ｉは磁界の強度を−１００
［Ｏｅ］から＋１００［Ｏｅ］まで増加させた場合であ
り、ｊは磁界の強度を＋１００［Ｏｅ］から−１００
［Ｏｅ］まで減少させた場合である。なお、このグラフ
は、予め情報記録部６１０に−２００［Ｏｅ］の外部磁
界を与えて強磁性体層６１２，６１４の磁化方向を正方
向にそろえた場合を示している。

【０１０９】図７（Ｂ）に示したように、第１の情報記
録部６１０に印加される外部磁界の強度を−１００［Ｏ
ｅ］から増加させていった場合には、この磁界強度が約
＋６０［Ｏｅ］を越えてから第２の強磁性体層６１４の
磁化方向のみが反転して第１の強磁性体層６１２の磁化
方向と第２の強磁性体層６１４の磁化方向とが逆方向と
なるので、第１の情報記録部６１０の電気抵抗が約６．
４％だけ増加する。

【０１１０】一方、第１の情報記録部６１０に印加され
る外部磁界の強度を＋１００［Ｏｅ］から減少させてい
った場合には、この磁界強度が約−２０［Ｏｅ］よりも
小さくなってから第２の強磁性体層６１４の磁化方向の
みが反転して第１の強磁性体層６１２の磁化方向と第２
の強磁性体層６１４の磁化方向とが同方向となるので、
第１の情報記録部６１０の電気抵抗が低下する。

【０１１１】したがって、磁界形成用電極６３０に電流
を流すことによって第１の情報記録部６１０に印加する
外部磁界の強度を例えば＋８０［Ｏｅ］または−８０
［Ｏｅ］とすることによって、この第１の情報記録部６
１０に抵抗値の違いによる情報記録を行なうことができ
る。

【０１１２】なお、第２の情報記録部６５０に情報を記
録する原理も、第１の情報記録部６１０の場合と同様で
ある。ただし、この実施形態では、第１の情報記録部６
１０と第２の情報記録部６５０とを磁界形成用電極６３
０に対して逆の方向に設けているので、この磁界形成用
電極６３０に電流を流したときに第２の情報記録部６５
０に印加される外部磁界の方向は第１の情報記録部６１
０とは逆となり、したがって第２の強磁性体層６５２の
磁化方向も逆になる。

【０１１３】続いて、図６に示した磁気メモリ素子６０
０の情報を記録する方法および読出す方法について、図
８（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。

【０１１４】図８（Ａ）は、この磁気メモリ素子６００
を用いて情報の記録および読出しを行なう際の回路構成
を示す模式図である。図８（Ａ）において、図６と同じ
符号を付した構成部は、それぞれ、図６と同じものを示
している。

【０１１５】図８（Ａ）に示したように、第１の抵抗検
出回路３０１は、抵抗値検出用電極６６１，６６２に接
続されている。この第１の抵抗検出回路３０１は、これ
らの抵抗値検出用電極６６１，６６２を介して第１の情
報記録部６１０に定電流Ｉ₁を流し、このときの電圧値
から第１の情報記録部６１０の抵抗を検出する。そし
て、この検出結果を示す信号Ｓ₁ を出力する。

【０１１６】同様に、第２の抵抗検出回路３０２は抵抗
値検出用電極６６３，６６４に接続されており、これら
の抵抗値検出用電極６６３，６６４を介して第２の情報
記録部６５０に定電流Ｉ₂ を流したときの電圧値から第
２の情報記録部６５０の抵抗を検出する。そして、この
検出結果を示す信号Ｓ₂ を出力する。

【０１１７】比較回路３０３は、信号Ｓ₁ を＋入力端子
から入力するとともに信号Ｓ₂ を−入力端子から入力し
て両信号の差Ｓ₁ −Ｓ₂ を算出し、読出データＤとし
て、出力端子３０４を介して外部に出力する。

【０１１８】磁界形成用電極６３０には、図示しない電
流源によって、図面に垂直な方向の電流が供給される。
すなわち、この磁界形成用電極６３０に流れる電流の方
向は、上述した抵抗検出回路３０１，３０２によって情
報記録部６１０，６５０に流される電流と直交する。

【０１１９】次に、図８（Ａ）に示した回路を用いて磁
気メモリ素子６００に対する情報の記録および読出しを
行なう際の動作について、図８（Ｂ）を用いて説明す
る。

【０１２０】磁気メモリ素子６００に対しては、予め
（例えば製造段階の最終工程等）、初期設定として、外
部から情報記録部６１０，６５０に、磁界強度が例えば
−２００［Ｏｅ］の同方向の磁界を印加する。これによ
り、情報記録部６１０，６５０に形成された各強磁性体
層６１２，６１４，６５２，６５４（図８（Ａ）では図
示せず）の磁化方向は、すべて正方向に設定される。

【０１２１】そして、この磁気メモリ素子６００に情報
「０」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極６３０
に正方向（すなわち図８（Ａ）の紙面の裏側から表側へ
の方向）の電流を流すことにより、磁界強度が例えば８
０［Ｏｅ］の磁界を発生させる。これにより、図８
（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報記録部６１
０には強度が＋８０［Ｏｅ］（正方向）の磁界Ｂ₁₁が印
加され、且つ、第２の情報記録部６５０には強度が−８
０［Ｏｅ］（負方向）の磁界Ｂ₂₁が印加される。したが
って、情報記録部６１０，６５０の各積層単位６１１，
６５１に形成された各強磁性体層６１２，６１４，６５
２，６５４のうち、第１の情報記録部６１０の各積層単
位６１１に形成された第２の強磁性体層６１４のみが反
転して負方向を向く。一方、第２の情報記録部６５０の
各積層単位６５１に設けられた第２の強磁性体層６５４
は、磁化方向が外部磁界の方向と同じなので反転しな
い。また、各情報記録部６１０，６５０の各積層単位６
１１，６５１に設けられた第１の強磁性体層６１２，６
５２は、上述したように保磁力が大きいので、この磁界
強度（８０［Ｏｅ］）では磁界方向に係らず反転しな
い。

【０１２２】このため、第１の情報記録部６１０の各積
層単位６１１では２層の強磁性体層６１２，６１４の磁
化方向が逆方向であり、また、第２の情報記録部６５０
の各積層単位では２層の強磁性体層６５２，６５４の磁
化方向は同方向となる。したがって、図８（Ｂ）の第１
段に示したように、第１の情報記録部６１０の抵抗は高
抵抗となり、また、第２の情報記録部６５０の抵抗は低
抵抗となる。そして、これにより、磁気メモリ素子６０
０に抵抗値の違いによる情報「０」を記録することがで
きる。

【０１２３】一方、このようにして磁気メモリ素子６０
０に記録された情報を読出す場合には、第１の抵抗検出
回路３０１によって第１の情報記録部６１０の抵抗を検
出すると同時に、第２の抵抗検出回路３０２によって第
２の情報記録部６５０の抵抗を検出する。そして、検出
結果を信号Ｓ₁ ，Ｓ₂ の信号値（ハイレベルまたはロー
レベル）として出力する。上述したように、このとき第
１の情報記録部６１０は高抵抗であり、第２の情報記録
部６５０は低抵抗であるので、信号Ｓ₁ はハイレベルと
なり、信号Ｓ₂ はローレベルとなる。したがって、比較
回路３０３の出力はＤ＝Ｓ₁ −Ｓ₂ は正の値（すなわち
正の信号レベル）となる。このようにして、磁気メモリ
素子６００に記録された情報「０」を読出すことができ
る。

【０１２４】また、この磁気メモリ素子６００に情報
「１」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極６３０
に負方向（すなわち図８（Ａ）の紙面の表側から裏側へ
の方向）の電流を流すことにより、磁界強度が例えば８
０［Ｏｅ］の磁界を発生させる。これにより、図８
（Ｂ）の第２段に示したように、第１の情報記録部６１
０には強度が−８０［Ｏｅ］（負方向）の磁界Ｂ₁₂が印
加され、且つ、第２の情報記録部６５０には強度が＋８
０［Ｏｅ］（正方向）の磁界Ｂ₂₂が印加される。したが
って、各強磁性体層６１２，６１４，６５２，６５４の
うち、第２の情報記録部６５０の積層単位６５１に形成
された第２の強磁性体層６５４のみが反転して負方向を
向き、他の強磁性体層６１２，６１４，６５２は反転し
ない。このため、第１の情報記録部６１０では２層の強
磁性体層６１２，６１４の磁化方向が同方向となり、第
２の情報記録部６５０では２層の強磁性体層６５２，６
５４の磁化方向が逆方向となる。したがって、図８
（Ｂ）の第２段に示したように、第１の情報記録部６１
０の抵抗は低抵抗となり、第２の情報記録部６５０の抵
抗は高抵抗となる。そして、これにより、磁気メモリ素
子６００に抵抗値の違いによる情報「１」を記録するこ
とができる。

【０１２５】一方、このようにして磁気メモリ素子６０
０に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と同
様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報記
録部６１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検出回
路３０２によって第２の情報記録部６５０の抵抗を検出
する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
を比較回路３０３で比較することにより、磁気メモリ素
子６００に記録された情報「１」（すなわち負の信号レ
ベル）を読出すことができる。

【０１２６】このようにして、この実施の形態に係る磁
気メモリ素子６００は、上述の第１の実施の形態および
第２の実施の形態と同様に、読出し時の出力信号値およ
びＳ／Ｎ比の向上を図ることができ、また、高密度化・
小面積化が容易となる。

【０１２７】なお、この実施の形態では、第１の情報記
録部６１０の各積層単位６１１と第２の情報記録部６５
０の各積層単位６５１とで各層の積層順序を同一にした
が、逆の積層順序にしてもよい。

【０１２８】また、この実施の形態では、積層単位６１
１，６５１をそれぞれ６個ずつ設けることとしたが、１
個ずつ以上であれば何個ずつ設けてもよい。

【０１２９】さらに、この実施の形態では、第１の情報
記録部６１０が高抵抗で且つ第２の情報記録部６５０が
低抵抗の場合の情報を「０」とし、第１の情報記録部６
１０が低抵抗で且つ第２の情報記録部６５０が高抵抗の
場合の情報を「１」としたが、この逆であってもよいこ
とはもちろんである。

【０１３０】加えて、この実施の形態では磁界形成用電
極６３０に流す電流の方向と情報記録部６１０，６５０
に流す定電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ の方向とが直交方向でなくても
よい点は、上述の各実施の形態の場合と同様である。

【０１３１】併せて、強磁性体層６１２，６１４，６５
２，６５４の形成材料は、例えばＦｅ、Ｎｉ等であって
もよい。

【０１３２】第４の実施の形態 次に、この発明の第４の実施の形態について説明する。

【０１３３】この実施の形態は、上述の第３の実施の形
態と同じ構造の磁気メモリ素子に３値化情報を記録する
ものである。すなわち、磁気メモリ素子は第３の実施の
形態と同じであるが、情報記録方法が第３の実施の形態
と異なる。

【０１３４】したがって、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子の構造については、説明を省略する。

【０１３５】以下、この実施の形態に係る情報記録方法
について、図６、図９および図１０を用いて説明する。

【０１３６】まず、図６に示した情報記録部６１０，６
５０の特性について、図９を用いて説明する。

【０１３７】図９は、第１の情報記録部６１０の磁気抵
抗特性を説明するためのグラフであり、図７（Ｂ）を模
式化したものである。このグラフにおいて、横軸は磁界
の強度［Ｏｅ］を、縦軸は抵抗値の変化率［％］を、そ
れぞれ規格化したものである。

【０１３８】図９および図７（Ｂ）から判るように、第
１の情報記録部６１０に印加される外部磁界の強度を−
１００［Ｏｅ］から増加させていった場合（符号ｋ参
照）に第２の強磁性体層６１４の磁化方向が反転する磁
界強度（約＋６０［Ｏｅ］）の絶対値とこの外部磁界の
強度を＋１００［Ｏｅ］から減少させていった場合（符
号ｌ参照）に第２の強磁性体層６１４の磁化方向が反転
する磁界強度（約−３０［Ｏｅ］）の絶対値とは同じ値
にはならず、このため、図９のグラフは縦軸に対して非
対称となっている。これは、各強磁性体６１２，６１４
間の磁気的な結合に起因するものである。

【０１３９】したがって、図９に示したように、この情
報記録部６１０に対して印加する外部磁界の強度が＋Ｈ
_a のときは第２の強磁性体層６１４が反転して高抵抗と
なるが磁界の強度が＋Ｈ_b のときは低抵抗となり、且
つ、磁界の強度が−Ｈ_a のときおよび−Ｈ_b のときはと
もに低抵抗となるように、磁界の強度の絶対値Ｈ_a およ
びＨ_b を定めることにより、第２の実施の形態の場合と
同様にして、３値化情報の記録を行なうことが可能とな
る。

【０１４０】なお、第２の情報記録部６５０に情報を記
録する原理も、第１の情報記録部６１０の場合と同様で
ある。

【０１４１】続いて、この実施の形態に係る磁気メモリ
素子の情報を記録する方法および読出す方法について、
図１０（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。

【０１４２】図１０（Ａ）において、図８（Ａ）と同じ
符号を付した構成部は、ぞれぞれ図８（Ａ）と同じもの
を示している。すなわち、図１０（Ａ）に示したこの実
施の形態の読出し回路の構成は図８（Ａ）と同一であ
り、磁界形成用電極６３０に供給される電流（したがっ
て情報記録部６１０，６５０に印加される外部磁界）に
のみ第３の実施の形態との差異がある。

【０１４３】また、予め初期設定として、外部から各情
報記録部６１０，６５０に、磁界強度が例えば−３００
［Ｏｅ］の同方向の磁界を印加して各強磁性体層６１
２，６１４，６５２，６５４（図１０（Ａ）では図示せ
ず）の磁化方向をすべて正方向に設定しておく点も、第
３の実施の形態の場合と同様である。

【０１４４】まず、この磁気メモリ素子６００に情報
「０」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極６３０
に正方向（すなわち図１０（Ａ）の紙面の裏側から表側
への方向）の電流を流すことにより、磁界強度がＨ_a
（例えば８０［Ｏｅ］）の磁界を発生させる。これによ
り、図１０（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報
記録部６１０には強度が＋Ｈ_a （正方向）の磁界Ｂ₁₁が
印加され、且つ、第２の情報記録部６５０には強度が−
Ｈ_a （負方向）の磁界Ｂ₂₁が印加される。したがって、
情報記録部６１０，６５０の各積層単位６１１，６５１
に形成された各強磁性体層６１２，６１４，６５２，６
５４のうち、第１の情報記録部６１０の第２の強磁性体
層６１４は負方向を向く。一方、第２の情報記録部６５
０の第２の強磁性体層６５４は、磁化方向が外部磁界の
方向と逆なので正の方向を向く。また、各情報記録部の
６１０，６５０の第１の強磁性体層６１２，６５２は、
上述したように保磁力が大きいので、この磁界強度Ｈ_a
では磁界方向に係らず正の方向を向いたままである。

【０１４５】このため、第１の情報記録部６１０では各
積層単位６１１の強磁性体層６１２，６１４の磁化方向
が逆方向となり、また、第２の情報記録部６５０では各
積層単位６５１の強磁性体層６５２，６５４の磁化方向
は同方向となる。したがって、図１０（Ｂ）の第１段に
示したように、第１の情報記録部６１０の抵抗は高抵抗
となり、また、第２の情報記録部６５０の抵抗は低抵抗
となる。そして、これにより、磁気メモリ素子６００に
抵抗値の違いによる情報「０」を記録することができ
る。

【０１４６】一方、このようにして磁気メモリ素子６０
０に記録された情報を読出す場合には、第１の実施の形
態の場合と同様、第１の抵抗検出回路３０１によって第
１の情報記録部６１０の抵抗を検出すると同時に、第２
の抵抗検出回路３０２によって第２の情報記録部６５０
の抵抗を検出する。そして、検出結果を信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
の信号値（ハイレベルまたはローレベル）として出力す
る。上述したように、このとき第１の情報記録部６１０
は高抵抗であり、第２の情報記録部６５０は低抵抗であ
るので、信号Ｓ₁ はハイレベルとなり、信号Ｓ₂ はロー
レベルとなる。したがって、比較回路３０３の出力はＤ
＝Ｓ₁ −Ｓ₂ は正の値（すなわち正の信号レベル）とな
る。このようにして、磁気メモリ素子６００に記録され
た情報「０」を読出すことができる。

【０１４７】また、この磁気メモリ素子６００に情報
「１」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極６３０
に負方向（すなわち図１０（Ａ）の紙面の表側から裏側
への方向）の電流を流すことにより、磁界強度がＨ_a の
磁界を発生させる。これにより、図１０（Ｂ）の第２段
に示したように、第１の情報記録部６１０には強度が−
Ｈ_a （負方向）の磁界Ｂ₁₂が印加され、且つ、第２の情
報記録部６５０には強度が＋Ｈ_a （正方向）の磁界Ｂ₂₂
が印加される。したがって、各強磁性体層６１２，６１
４，６５２，６５４のうち、第２の情報記録部６５０の
第１の強磁性体層６５２は負方向を向き、他の強磁性体
層６１２，６１４，６５４は正方向を向く。このため、
第１の情報記録部６１０では各積層単位６１１の強磁性
体層６１２，６１４の磁化方向が同方向となり、第２の
情報記録部６５０では各積層単位６５１の強磁性体層６
５２，６５４の磁化方向が逆方向となる。したがって、
図１０（Ｂ）の第２段に示したように、第１の情報記録
部６１０の抵抗は低抵抗となり、第２の情報記録部６５
０の抵抗は高抵抗となる。そして、これにより、磁気メ
モリ素子６００に抵抗値の違いによる情報「１」を記録
することができる。

【０１４８】一方、このようにして磁気メモリ素子６０
０に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と同
様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報記
録部６１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検出回
路３０２によって第２の情報記録部６５０の抵抗を検出
する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
を比較回路３０３で比較することにより、磁気メモリ素
子６００に記録された情報「１」（すなわち負の信号レ
ベル）を読出すことができる。

【０１４９】さらに、この磁気メモリ素子６００に情報
「２」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極６３０
に負方向の電流を流して、磁界強度がＨ_b （例えば４０
［Ｏｅ］）の磁界を発生させる。これにより、図１０
（Ｂ）の第３段に示したように、第１の情報記録部６１
０には強度が−Ｈ_b （負方向）の磁界Ｂ₁₃が印加され、
且つ、第２の情報記録部６５０には強度が＋Ｈ_b （正方
向）の磁界Ｂ₂₃が印加される。したがって、強磁性体層
６１４，６５４はともに正方向となる。このため、情報
記録部６１０，６５０ともに各積層単位６１１，６５１
の強磁性体層６１２，６１４および６５２，６５４の磁
化方向が同方向となるので、図１０（Ｂ）の第３段に示
したように、情報記録部６１０，６５０の抵抗はともに
低抵抗となる。そして、これにより、磁気メモリ素子６
００に情報「２」を記録することができる。

【０１５０】一方、このようにして磁気メモリ素子６０
０に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と同
様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報記
録部６１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検出回
路３０２によって第２の情報記録部６５０の抵抗を検出
する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
を比較回路８０３で比較することにより、磁気メモリ素
子６００に記録された情報「２」（すなわち零レベル）
を読出すことができる。

【０１５１】このように、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子によれば、上述の第１〜第３の実施例の場合と
同様にして、出力信号値およびＳ／Ｎ比の向上を図るこ
とができ、また、高密度化および小面積化が容易とな
る。

【０１５２】さらに、上述の第２の実施の形態の場合と
同様、１個の磁気メモリ素子に３値化情報を記録するこ
とができるので記録容量を向上させることができる。

【０１５３】なお、第１の情報記録部６１０および第２
の情報記録部６５０の抵抗値と情報値との関係が限定さ
れるものではない点は、上述の第２の実施の形態と同様
である。

【０１５４】また、磁界形成用電極６３０に流す電流の
方向と情報記録部６１０，６５０に流す電流の方向とが
直交方向でなくてもよいことは、上述の各実施の形態の
場合と同様である。

【０１５５】第５の実施の形態 次に、この発明の第５の実施の形態に係る磁気メモリ素
子およびその情報記録方法について、図１１〜図１３を
用いて説明する。

【０１５６】図１１は、この実施の形態に係る磁気メモ
リ素子の構造を模式的に示す斜視図である。

【０１５７】同図に示したように、この磁気メモリ素子
１１００において、ガラス基板１１０１上には第１の情
報記録部１１１０が設けられ、この第１の情報記録部１
１１０上には例えば膜厚１．０μｍのＣｕ膜からなる磁
界形成用電極１１２０が設けられ、さらに、この磁界形
成用電極１１２０上には第２の情報記録部１１３０が設
けられている。

【０１５８】ここで、第１の情報記録部１１１０は、例
えば膜厚１０．０ｎｍのＮｉ₃₀Ｆｅ₂₅Ｃｏ₄₅膜からなる
第１の強磁性体層１１１１と、この第１の強磁性体層１
１１１の表面に形成された例えば膜厚２．０ｎｍのＣｕ
膜からなる非磁性体層１１１２と、この非磁性体層１１
１２の表面に形成された例えば膜厚２．０ｎｍのＮｉ₃₀
Ｆｅ₂₅Ｃｏ₄₅膜からなる第２の強磁性体層１１１３と、
この第２の強磁性体層１１１３の表面に形成された例え
ば膜厚２７．０ｎｍのＮｉＯ膜からなる反強磁性体層１
１１４とを備えている。

【０１５９】一方、第２の情報記録部１１３０は、例え
ば膜厚２７．０ｎｍのＮｉＯ膜からなる反強磁性体層１
１３４と、この反強磁性体層１１３４の表面に形成され
た例えば膜厚２．０ｎｍのＮｉ₃₀Ｆｅ₂₅Ｃｏ₄₅膜からな
る第２の強磁性体層１１３３と、この第２の強磁性体層
１１３３の表面に形成された例えば膜厚２．０ｎｍのＣ
ｕ膜からなる非磁性体層１１３２と、この非磁性体層１
１３２の表面に設けられた例えば膜厚１０．０ｎｍのＮ
ｉ₃₀Ｆｅ₂₅Ｃｏ₄₅膜からなる第１の強磁性体層１１３１
とを備えている。

【０１６０】このように、この実施の形態では、第１の
情報記録部１１１０および第２の情報記録部１１３０に
おいて、各層の積層順序は逆になっている。

【０１６１】また、第１の情報記録部１１１０の側面に
は、例えば膜厚が１．０μｍのＣｕ膜からなる抵抗値検
出用電極１１４１，１１４２が、互いに対向するように
形成されている。そして、これらの強磁性体層１１１
１，１１１３に電流を流すことにより、第１の強磁性体
層１１１１と第２の強磁性体層１１１３とを並列に接続
してなる合成抵抗の値を測定することができる。

【０１６２】これと同様に、第２の情報記録部１１３０
の側面には、強磁性体層１１３１，１１３３に上述の強
磁性体層１１１１，１１１３と同一方向の電流を流すこ
とができるように、例えば膜厚が１．０μｍのＣｕ膜か
らなる抵抗値検出用電極１１４３，１１４４が、互いに
対向するように形成されている。そして、これらの強磁
性体層１１３１，１１３３に電流を流すことにより、第
１の強磁性体層１１３１と第２の強磁性体層１１３３と
を並列に接続してなる合成抵抗の値を測定することがで
きる。

【０１６３】このような構成の磁気メモリ素子は、それ
ぞれ通常のスパッタリング法等の薄膜形成技術および通
常のフォトリソグラフィーを用いたエッチング技術を使
用して、まず、第１の強磁性体層１１１１、非磁性体層
１１１２および第２の強磁性体層１１１３からなる積層
構造を形成し、次に、抵抗検出用電極１１４１，１１４
２を形成し、第３に、反強磁性体層１１１４、磁界形成
用電極１１２０および反強磁性体層１１３４からなる積
層構造を形成し、第４に、第２の強磁性体層１１３３、
非磁性体層１１３２および第１の強磁性体層１１３１か
らなる積層構造を形成し、最後に、抵抗検出用電極１１
４３，１１４４を形成することにより、作製することが
できる。

【０１６４】次に、図１１に示した情報記録部１１１
０，１１３０の特性について、図１２を用いて説明す
る。

【０１６５】図１２（Ａ）および（Ｂ）は、第１の情報
記録部１１１０の磁気抵抗特性を直流四端子法で測定し
た結果を示すグラフである。

【０１６６】図１２（Ａ）は、第１の情報記録部１１１
０の磁気抵抗曲線を示すグラフであり、横軸は磁界の強
度［Ｏｅ］を、縦軸は強磁性体層１１１１，１１１３の
磁化方向が同一であるときを基準とした抵抗値の変化率
［％］を示している。また、同図において、ｍは磁界の
強度を−８００［Ｏｅ］から＋８００［Ｏｅ］まで増加
させた場合であり、ｎは磁界の強度を＋８００［Ｏｅ］
から−８００［Ｏｅ］まで減少させた場合である。

【０１６７】図１２（Ａ）に示したように、第１の情報
記録部１１１０に印加される外部磁界の強度を−８００
［Ｏｅ］から増加させていくと、この磁界強度が約＋２
０［Ｏｅ］を越えてから第１の強磁性体層１１１１の磁
化方向が変化し、最後には反転する。一方、第２の強磁
性体層１１１３は、反強磁性体層１１１４との交換結合
により、この磁界強度では反転しない。これにより、第
１の強磁性体層１１１１の磁化方向と第２の強磁性体層
１１１３の磁化方向とが逆方向となるので、この第１の
情報記録部１１１０の電気抵抗の値は約６．０％だけ増
加する。

【０１６８】その後、第１の情報記録部１１１０に印加
される外部磁界の強度をさらに増加させていくと第２の
強磁性体層１１１３の磁化方向が徐々に変化し、最後に
は反転する。これにより、強磁性体層１１１１，１１１
３の磁化方向が同方向となるので、この第１の情報記録
部１１１０の電気抵抗は減少する。

【０１６９】一方、磁界形成用電極１１２０に流す電流
を変化させて第１の情報記録部１１１０に印加される外
部磁界の強度を＋８００［Ｏｅ］から減少させていった
場合には、この磁界強度が約−１０［Ｏｅ］よりも小さ
くなってから、第１の強磁性体層１１１１の磁化方向の
みが変化し、最後には反転して強磁性体層１１１１，１
１１３の磁化方向が逆方向となり、第１の情報記録部１
１１０の電気抵抗が約５．８％だけ増加する。そして、
第１の情報記録部１１１０に印加される外部磁界の強度
をさらに減少させていくと第２の強磁性体層１１１３の
磁化方向が徐々に傾き、この磁界強度が約−５００［Ｏ
ｅ］に達すると反転して強磁性体層１１１１，１１１３
の磁化方向が同方向となり、第１の情報記録部１１１０
の電気抵抗は減少する。

【０１７０】このように、この実施の形態による第１の
情報記録部１１１０も、ヒステリシス特性を有してい
る。

【０１７１】ここで、第１の情報記録部１１１０に情報
を記憶するためには、後述するように、第１の強磁性体
層１１１１の磁化方向のみを反転させ、第２の強磁性体
層１１１３の磁化方向は固定しておかなければならな
い。したがって、磁界形成用電極１１２０に電流を流す
ことによって第１の情報記録部１１１０に印加する外部
磁界の強度は、例えば約−４０［Ｏｅ］から約＋４０
［Ｏｅ］までの間で変化させることが望ましい。

【０１７２】図１２（Ｂ）は、第１の情報記録部１１１
０に印加する外部磁界の強度を約−４０［Ｏｅ］から約
＋４０［Ｏｅ］までの間で変化させたときの磁気抵抗曲
線を示すグラフであり、横軸は磁界の強度［Ｏｅ］を、
縦軸は強磁性体層１１１１，１１１３の磁化方向が同一
であるときを基準とした抵抗値の変化率［％］を示して
いる。また、同図において、符号ｏは磁界の強度を−４
０［Ｏｅ］から＋４０［Ｏｅ］まで増加させた場合であ
り、符号ｐは磁界の強度を＋４０［Ｏｅ］から−４０
［Ｏｅ］まで減少させた場合である。なお、このグラフ
は、予め情報記憶部１１１０に−５００［Ｏｅ］の外部
磁界を与えて強磁性体層１１１１，１１１３の磁化方向
を正方向にそろえた場合を示している。

【０１７３】図１２（Ｂ）に示したように、第１の情報
記録部１１１０に印加される外部磁界の強度を−４０
［Ｏｅ］から増加させていった場合には、この磁界強度
が約＋２０［Ｏｅ］を越えてから第１の強磁性体層１１
１１の磁化方向のみが反転して強磁性体層１１１１，１
１１３の磁化方向が逆方向となるので、第１の情報記録
部１１１０の電気抵抗が約６．４％だけ増加する。

【０１７４】一方、第１の情報記録部１１１０に印加さ
れる外部磁界の強度を＋４０［Ｏｅ］から減少させてい
った場合には、この磁界強度が約−１０［Ｏｅ］よりも
小さくなってから第１の強磁性体層１１１１の磁化方向
のみが反転して強磁性体層１１１１，１１１３の磁化方
向が同方向となるので、第１の情報記録部１１１０の電
気抵抗が低下する。

【０１７５】したがって、磁界形成用電極１１２０に電
流を流すことによって第１の情報記録部１１１０に印加
する外部磁界の強度を例えば＋３０［Ｏｅ］または−３
０［Ｏｅ］とすることにより、この第１の情報記録部１
１１０に抵抗値の違いによる情報記録を行なうことがで
きる。

【０１７６】なお、第２の情報記録部１１３０に情報を
記録する原理も、第１の情報記録部１１１０の場合と同
様である。ただし、この実施形態では、第１の情報記録
部１１１０と第２の情報記録部１１３０とを磁界形成用
電極１１２０に対して逆の方向に設けているので、この
磁界形成用電極１１２０に電流を流したときに第２の情
報記録部１１３０に印加される外部磁界の方向は第１の
情報記録部１１１０とは逆となり、したがって第１の強
磁性体層１１３１の磁化方向も逆になる。

【０１７７】続いて、図１１に示した磁気メモリ素子１
１００の情報を記録する方法および読出す方法につい
て、図１３（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。

【０１７８】図１３（Ａ）は、この磁気メモリ素子１１
００を用いて情報の記録および読出しを行なう際の回路
構成を示す模式図である。図１３（Ａ）において、図１
１と同じ符号を付した構成部は、それぞれ、図１１と同
じものを示している。

【０１７９】図１３（Ａ）に示したように、第１の抵抗
検出回路３０１は、抵抗値検出用電極１１４１，１１４
２に接続されている。この第１の抵抗検出回路３０１
は、これらの抵抗値検出用電極１１４１，１１４２を介
して第１の情報記録部１１１０に定電流Ｉ₁ を流し、こ
のときの電圧値から第１の情報記録部１１１０の抵抗を
検出する。そして、この検出結果を示す信号Ｓ₁ を出力
する。

【０１８０】同様に、第２の抵抗検出回路３０２は抵抗
値検出用電極１１４３，１１４４に接続されており、こ
れらの抵抗値検出用電極１１４３，１１４４を介して第
２の情報記録部１１３０に定電流Ｉ₂ を流したときの電
圧値から第２の情報記録部１１３０の抵抗を検出する。
そして、この検出結果を示す信号Ｓ₂ を出力する。

【０１８１】比較回路３０３は、信号Ｓ₁ を＋入力端子
から入力するとともに信号Ｓ₂ を−入力端子から入力し
て両信号の差Ｓ₁ −Ｓ₂ を算出し、読出データＤとし
て、出力端子３０４を介して外部に出力する。

【０１８２】磁界形成用電極１１２０には、図示しない
電流源によって、図面に垂直な方向の電流が供給され
る。すなわち、この磁界形成用電極１１２０に流れる電
流の方向は、上述した抵抗検出回路３０１，３０２によ
って情報記録部１１１０，１１３０に流される電流と直
交する。

【０１８３】次に、図１３（Ａ）に示した回路を用いて
磁気メモリ素子１１００に対する情報の記録および読出
しを行なう際の動作について、図１３（Ｂ）を用いて説
明する。

【０１８４】磁気メモリ素子１１００に対しては、予め
（例えば製造工程の最終段階）、初期設定として、外部
から情報記録部１１１０，１１３０に、磁界強度が例え
ば−７００［Ｏｅ］の同方向の磁界を印加する。これに
より、情報記録部１１１０，１１３０に形成された各強
磁性体層１１１１，１１１３，１１３１，１１３３（図
１３（Ａ）では図示せず）の磁化方向は、すべて正方向
に設定される。

【０１８５】そして、この磁気メモリ素子１１００に情
報「０」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１１
２０に正方向（すなわち図１３（Ａ）の紙面の裏側から
表側への方向）の電流を流すことにより、磁界強度が例
えば３０［Ｏｅ］の磁界を発生させる。これにより、図
１３（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報記録部
１１１０には強度が＋３０［Ｏｅ］（正方向）の磁界Ｂ
₁₁が印加され、且つ、第２の情報記録部１１３０には強
度が−３０［Ｏｅ］（負方向）の磁界Ｂ₂₁が印加され
る。したがって、情報記録部１１１０，１１３０の各強
磁性体層１１１１，１１１３，１１３１，１１３３のう
ち、第１の情報記録部１１１０の第１の強磁性体層１１
１１のみが反転して負方向を向く。一方、第２の情報記
録部１１３０の第１の強磁性体層１１３１は、磁化方向
が外部磁界の方向と同じなので反転しない。また、各情
報記録部１１１０，１１３０の第２の強磁性体層１１１
３，１１３３は、反強磁性体層１１１４，１１３４との
交換結合のために、この磁界強度（３０［Ｏｅ］）では
磁界方向に係らず反転しない。

【０１８６】このため、第１の情報記録部１１１０では
２層の強磁性体層１１１１，１１１３の磁化方向が逆方
向であり、また、第２の情報記録部１１３０の強磁性体
層１１３１，１１３３の磁化方向は同方向となる。した
がって、図１３（Ｂ）の第１段に示したように、第１の
情報記録部１１１０の抵抗は高抵抗となり、また、第２
の情報記録部１１３０の抵抗は低抵抗となる。そして、
これにより、磁気メモリ素子１１００に抵抗値の違いに
よる情報「０」を記録することができる。

【０１８７】一方、このようにして磁気メモリ素子１１
００に記録された情報を読出す場合には、第１の抵抗検
出回路３０１によって第１の情報記録部１１１０の抵抗
を検出すると同時に、第２の抵抗検出回路３０２によっ
て第２の情報記録部１１３０の抵抗を検出する。そし
て、検出結果を信号Ｓ₁ ，Ｓ₂ の信号値（ハイレベルま
たはローレベル）として出力する。上述したように、こ
のとき第１の情報記録部１１１０は高抵抗であり、第２
の情報記録部１１３０は低抵抗であるので、信号Ｓ₁ は
ハイレベルとなり、信号Ｓ₂ はローレベルとなる。した
がって、比較回路３０３の出力はＤ＝Ｓ₁ −Ｓ₂ は正の
値（すなわち正の信号レベル）となる。このようにし
て、磁気メモリ素子１１１０に記録された情報「０」を
読出すことができる。

【０１８８】また、この磁気メモリ素子１１００に情報
「１」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１１２
０に負方向（すなわち図１３（Ａ）の紙面の表側から裏
側への方向）の電流を流すことにより、磁界強度が例え
ば３０［Ｏｅ］の磁界を発生させる。これにより、図１
３（Ｂ）の第２段に示したように、第１の情報記録部１
１１０には強度が−３０［Ｏｅ］（負方向）の磁界Ｂ₁₂
が印加され、且つ、第２の情報記録部１１３０には強度
が＋３０［Ｏｅ］（正方向）の磁界Ｂ₂₂が印加される。
したがって、各強磁性体層１１１１，１１１３，１１３
１，１１３３のうち、第２の情報記録部１１３０の第１
の強磁性体層１１３１のみが反転して負方向を向き、他
の強磁性体層１１１１，１１１３，１１３３は反転しな
い。このため、第１の情報記録部１１１０では２層の強
磁性体層１１１１，１１１３の磁化方向が同方向とな
り、第２の情報記録部１１３０では２層の強磁性体層１
１３１，１１３３の磁化方向が逆方向となる。したがっ
て、図１３（Ｂ）の第２段に示したように、第１の情報
記録部１１１０の抵抗は低抵抗となり、第２の情報記録
部１１３０の抵抗は高抵抗となる。そして、これによ
り、磁気メモリ素子１１００に抵抗値の違いによる情報
「１」を記録することができる。

【０１８９】一方、このようにして磁気メモリ素子１１
００に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と
同様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報
記録部１１１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検
出回路３０２によって第２の情報記録部１１３０の抵抗
を検出する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ
₁ ，Ｓ₂ を比較回路３０３で比較することにより、磁気
メモリ素子１１１０に記録された情報「１」（すなわち
負の信号レベル）を読出すことができる。

【０１９０】このように、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子１１００によれば、情報記録部１１１０，１１
３０と磁界形成用電極１１２０との間に絶縁層を設ける
必要がないので、上述の各実施の形態の場合よりも製造
プロセスを簡略化することが可能となる。

【０１９１】また、読出し時の出力信号値およびＳ／Ｎ
比の向上を図ることができる点および高密度化・小面積
化が容易となる点は、上述の第１〜第４の実施の形態と
同様である。

【０１９２】なお、この実施の形態では、第１の情報記
録部１１１０と第２の情報記録部１１３０とで各層の積
層順序を逆にしたが、同一の積層順序にしてもよい。

【０１９３】また、この実施の形態では、情報記録部１
１１０，１１３０において、各層１１１１〜１１１４か
らなる積層単位および各層１１３１〜１１３４からなる
積層単位をそれぞれ１個ずつ設けることとしたが、それ
ぞれ２個以上設けることとしてもよい。

【０１９４】さらに、この実施の形態では、第１の情報
記録部１１１０が高抵抗で且つ第２の情報記録部１１３
０が低抵抗の場合の情報を「０」とし、第１の情報記録
部１１１０が低抵抗で且つ第２の情報記録部１１３０が
高抵抗の場合の情報を「１」としたが、この逆であって
もよいことはもちろんである。

【０１９５】加えて、この実施の形態では、磁界形成用
電極１１２０に流す電流の方向と情報記録部１１１０，
１１３０に流す定電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ の方向とを直交方向と
したが、このような方向に限定されるものではなく、記
録・読出しが可能な範囲で任意に設定することができ
る。

【０１９６】併せて、強磁性体層１１１１，１１１３，
１１３１，１１３３の形成材料は、他の強磁性材料、例
えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ等であってもよい。

【０１９７】さらに、反強磁性体層１１１４，１１３４
の形成材料は、例えばＣｏＯやα−Ｆｅ₂ Ｏ₃ 等であっ
てもよい。

【０１９８】第６の実施の形態 次に、この発明の第６の実施の形態について説明する。

【０１９９】この実施の形態は、上述の第５の実施の形
態と同じ構造の磁気メモリ素子に３値化情報を記録する
ものである。すなわち、磁気メモリ素子は第５の実施の
形態と同じであるが、情報記録方法が第５の実施の形態
と異なる。

【０２００】したがって、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子の構造については、説明を省略する。

【０２０１】以下、この実施の形態に係る情報記録方法
について、図１１、図１４および図１５を用いて説明す
る。

【０２０２】まず、図１１に示した情報記録部１１１
０，１１３０の特性について、図１４を用いて説明す
る。

【０２０３】図１４は、第１の情報記録部１１１０の磁
気抵抗特性を説明するためのグラフであり、図１２
（Ｂ）を模式化したものである。このグラフにおいて、
横軸は磁界の強度［Ｏｅ］を、縦軸は抵抗値の変化率
［％］を、それぞれ規格化したものである。

【０２０４】図１４および図１２（Ｂ）から判るよう
に、第１の情報記録部１１１０に印加される外部磁界の
強度を−４０［Ｏｅ］から増加させていった場合（符号
ｑ参照）に第１の強磁性体層１１１１の磁化方向が反転
する磁界強度（約＋２０［Ｏｅ］）の絶対値とこの外部
磁界の強度を＋４０［Ｏｅ］から減少させていった場合
（符号ｒ参照）に第１の強磁性体層１１１１の磁化方向
が反転する磁界強度（約−１０［Ｏｅ］）の絶対値とは
同じ値にはならず、このため、図１４のグラフは縦軸に
対して非対称となっている。これは、各強磁性体層１１
１１，１１１３間の磁気的な結合に起因するものであ
る。

【０２０５】したがって、図１４に示したように、この
磁気記録部１１１０に対して印加する外部磁界の強度が
＋Ｈ_a のときは第２の強磁性体層１１１３が反転して高
抵抗となるが磁界の強度が＋Ｈ_b のときは低抵抗とな
り、且つ、磁界の強度が−Ｈ_aのときおよび−Ｈ_b のと
きはともに低抵抗となるように、磁界の強度の絶対値Ｈ
_a およびＨ_b を定めることにより、第２、第４の実施の
形態の場合と同様にして、３値化情報の記録を行なうこ
とが可能となる。

【０２０６】なお、第２の情報記録部１１３０に情報を
記録する原理も、第１の情報記録部１１１０の場合と同
様である。

【０２０７】続いて、この実施の形態に係る磁気メモリ
素子の情報を記録する方法および読出す方法について、
図１５（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。

【０２０８】図１５（Ａ）において、図１３（Ａ）と同
じ符号を付した構成部は、ぞれぞれ図１３（Ａ）と同じ
ものを示している。すなわち、図１５（Ａ）に示したこ
の実施の形態の読出し回路の構成は図１３（Ａ）と同一
であり、磁界形成用電極１１２０に供給される電流（し
たがって情報記録部１１１０，１１３０に印加される外
部磁界）にのみ第５の実施の形態との差異がある。

【０２０９】また、予め初期設定として、外部から各情
報記録部１１１０，１１３０に、磁界強度が例えば−５
００［Ｏｅ］の同方向の磁界を印加して各強磁性体層１
１１１，１１１３，１１３１，１１３３（図１５（Ａ）
では図示せず）の磁化方向をすべて正方向に設定してお
く点も、上述の第５の実施の形態の場合と同様である。

【０２１０】まず、この磁気メモリ素子１１００に情報
「０」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１１２
０に正方向（すなわち図１５（Ａ）の紙面の裏側から表
側への方向）の電流を流すことにより、磁界強度がＨ_a
（例えば４０［Ｏｅ］）の磁界を発生させる。これによ
り、図１５（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情報
記録部１１１０には強度が＋Ｈ_a （正方向）の磁界Ｂ₁₁
が印加され、且つ、第２の情報記録部１１３０には強度
が−Ｈ_a （負方向）の磁界Ｂ₂₁が印加される。したがっ
て、情報記録部１１１０，１１３０の各強磁性体層１１
１１，１１１３，１１３１，１１３３のうち、第１の情
報記録部１１１０の第１の強磁性体層１１１１は負方向
を向く。一方、第２の情報記録部１１３０の第１の強磁
性体層１１３１は、磁化方向が外部磁界の方向と逆なの
で正の方向を向く。また、各情報記録部１１１０，１１
３０の第２の強磁性体層１１１３，１１３３は、反強磁
性体層１１１４，１１３４（図１５では図示せず）との
交換結合により、この磁界強度Ｈ_a では磁界方向に係ら
ず正の方向を向いたままである。

【０２１１】このため、第１の情報記録部１１１０では
強磁性体層１１１１，１１１３の磁化方向が逆方向とな
り、また、第２の情報記録部１１３０では強磁性体層１
１３１，１１３３の磁化方向は同一方向となる。したが
って、図１５（Ｂ）の第１段に示したように、第１の情
報記録部１１１０の抵抗は高抵抗となり、また、第２の
情報記録部１１３０の抵抗は低抵抗となる。そして、こ
れにより、磁気メモリ素子１１００に抵抗値の違いによ
る情報「０」を記録することができる。

【０２１２】一方、このようにして磁気メモリ素子１１
００に記録された情報を読出す場合には、第１の実施の
形態の場合と同様、第１の抵抗検出回路３０１によって
第１の情報記録部１１１０の抵抗を検出すると同時に、
第２の抵抗検出回路３０２によって第２の情報記録部１
１３０の抵抗を検出する。そして、検出結果を信号Ｓ
₁ ，Ｓ₂ の信号値（ハイレベルまたはローレベル）とし
て出力する。上述したように、このとき第１の情報記録
部１１１０は高抵抗であり、第２の情報記録部１１３０
は低抵抗であるので、信号Ｓ₁ はハイレベルとなり、信
号Ｓ₂ はローレベルとなる。したがって、比較回路３０
３の出力はＤ＝Ｓ₁ −Ｓ₂ は正の値（すなわち正の信号
レベル）となる。このようにして、磁気メモリ素子１１
００に記録された情報「０」を読出すことができる。

【０２１３】また、この磁気メモリ素子１１００に情報
「１」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１１２
０に負方向（すなわち図１５（Ａ）の紙面の表側から裏
側への方向）の電流を流すことにより、磁界強度がＨ_a
の磁界を発生させる。これにより、図１５（Ｂ）の第２
段に示したように、第１の情報記録部１１１０には強度
が−Ｈ_a （負方向）の磁界Ｂ₁₂が印加され、且つ、第２
の情報記録部１１３０には強度が＋Ｈ_a （正方向）の磁
界Ｂ₂₂が印加される。したがって、各強磁性体層１１１
１，１１１３，１１３１，１１３３のうち、第２の情報
記録部１１３０の第１の強磁性体層１１３１は負方向を
向き、他の強磁性体層１１１１，１１１３，１１３３は
正方向を向く。このため、第１の情報記録部１１１０で
は強磁性体層１１１１，１１１３の磁化方向が同方向と
なり、第２の情報記録部１１３０では強磁性体層１１３
１，１１３３の磁化方向が逆方向となる。したがって、
図１５（Ｂ）の第２段に示したように、第１の情報記録
部１１１０の抵抗は低抵抗となり、第２の情報記録部１
１３０の抵抗は高抵抗となる。そして、これにより、磁
気メモリ素子１１００に抵抗値の違いによる情報「１」
を記録することができる。

【０２１４】一方、このようにして磁気メモリ素子１１
００に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と
同様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報
記録部１１１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検
出回路３０２によって第２の情報記録部１１３０の抵抗
を検出する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ
₁ ，Ｓ₂ を比較回路３０３で比較することにより、磁気
メモリ素子１１００に記録された情報「１」（すなわち
負の信号レベル）を読出すことができる。

【０２１５】さらに、この磁気メモリ素子１１００に情
報「２」を書込む場合には、例えば磁界形成用電極１１
２０に負方向の電流を流して、磁界強度がＨ_b （例えば
１５［Ｏｅ］）の磁界を発生させる。これにより、図１
５（Ｂ）の第３段に示したように、第１の情報記録部１
１１０には強度が−Ｈ_b （負方向）の磁界Ｂ₁₃が印加さ
れ、且つ、第２の情報記録部１１３０には強度が＋Ｈ_b
（正方向）の磁界Ｂ₂₃が印加される。したがって、強磁
性体層１１１３，１１３３は、ともに正方向となる。こ
のため、情報記録部１１１０，１１３０ともに強磁性体
層１１１１，１１１３および１１３１，１１３３の磁化
方向が同方向となるので、図１５（Ｂ）の第３段に示し
たように、情報記録部１１１０，１１３０の抵抗はとも
に低抵抗となる。そして、これにより、磁気メモリ素子
１１１０に情報「２」を記録することができる。

【０２１６】一方、このようにして磁気メモリ素子１１
００に記録された情報を読出す場合には、上述の場合と
同様に、第１の抵抗検出回路３０１によって第１の情報
記録部１１１０の抵抗を検出するとともに第２の抵抗検
出回路３０２によって第２の情報記録部１１３０の抵抗
を検出する。そして、これらの検出結果を示す信号Ｓ
₁ ，Ｓ₂ を比較回路３０３で比較することにより、磁気
メモリ素子１１００に記録された情報「２」（すなわち
零レベル）を読出すことができる。

【０２１７】このように、この実施の形態に係る磁気メ
モリ素子によれば、上述の各実施の形態の場合と同様、
出力信号値およびＳ／Ｎ比の向上を図ることができ、ま
た、高密度化および小面積化が容易となる。

【０２１８】さらに、上述の第２、第４の実施の形態の
場合と同様、１個の磁気メモリ素子に３値化情報を記録
することができるので、記録容量を向上させることが可
能となる。

【０２１９】なお、この実施の形態では、第１の情報記
録部１１１０と第２の情報記録部１１３０とで各層の積
層順序を同じにしてもよい点、情報記録部を磁界形成用
電極の上側と下側にそれぞれ情報記録部を複数個ずつ設
けることとしてもよい点、および、磁界形成用電極１１
２０に流す定電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ と情報記録部１１１０，１
１３０に流す電流とを直交方向に限定しなくてもよい点
は、第１〜第５の実施の形態の場合と同じである。

【０２２０】さらに、この実施の形態でも、第１の情報
記録部および第２の情報記録部の抵抗値と情報値との関
係が限定されるものではない点は、上述の第２、第４の
実施の形態と同様である。

【０２２１】第７の実施の形態 次に、この発明の第７の実施の形態として、第１の実施
の形態に係る磁気メモリ素子１００（図１参照）を用い
た情報記憶装置の実施の形態の一例について、図１６を
用いて説明する。

【０２２２】図１６に示したように、この実施の形態に
係る情報記憶装置では、磁気メモリ素子１００からなる
ｕ×ｖ個の磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvがマトリクス状に
配列されており、これによってメモリセルアレイを構成
している。なお、図１６では簡略化のためにＭ₁₁〜Ｍ₂₂
のみを示している。

【０２２３】また、第１の記録電流供給線ａ₁ 〜ａ_u は
同一行の各磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvの磁界形成用電極
（図示せず）の一端にそれぞれ接続されており、第２の
記録電流供給線ｂ₁ 〜ｂ_v は同一列の各磁気メモリセル
Ｍ₁₁〜Ｍ_uvの磁界形成用電極１３０の他端にそれぞれ接
続されている。

【０２２４】さらに、第１の抵抗値検出線Ａ₁ 〜Ａ_u
は、同一行の各磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvの抵抗値検出
用電極１６１，１６３（図１６では図示せず）を介し
て、第１の情報記録部１１０および第２の情報記録部１
５０の各強磁性体層１１１，１１３，１５１，１５３
（図１６では図示せず）の一端と接続されている。一
方、第２の抵抗値検出線Ｂ₁ 〜Ｂ_v は、同一列の各磁気
メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvの抵抗値検出用電極１６２（図１
６では図示せず）を介して、第１の情報記録部１１０の
各強磁性体層１１１，１１３の他端と接続されている。
同様に、第３の抵抗値検出線Ｃ₁ 〜Ｃ_v は、同一列の各
磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvの抵抗値検出用電極１６４
（図１６では図示せず）を介して、第２の情報記録部１
５０の各強磁性体層１５１，１５３の他端と接続されて
いる。

【０２２５】ここで、第１の記録電流供給線ａ₁ 〜ａ_u
は記録用行選択回路１６０１に、第２の記録電流供給線
ｂ₁ 〜ｂ_v は記録用列選択回路１６０２に、それぞれ接
続されている。かかる記録用行選択回路１６０１と記録
用列選択回路１６０２とは、第１の記録電流供給線ａ₁
〜ａ_u および第２の記録電流供給線ｂ₁ 〜ｂ_v からそれ
ぞれ１本ずつを選択することができる。そして、選択さ
れた２本の電流供給線を用いて、磁気メモリセルＭ₁₁〜
Ｍ_uvの磁界形成用電極１３０に正方向および負方向のい
ずれの電流を流すこともできる。すなわち、かかる記録
用行選択回路１６０１と記録用列選択回路１６０２と
が、この発明の記録制御手段を構成している。

【０２２６】一方、第１の抵抗値検出線Ａ₁ 〜Ａ_u は読
出用行選択回路１６０３に、第２の抵抗値検出線Ｂ₁ 〜
Ｂ_v および第３の抵抗値検出線Ｃ₁ 〜Ｃ_v は読出用列選
択回路１６０４に、それぞれ接続されている。読出用行
選択回路１６０３は第１の抵抗値検出線Ａ₁ 〜Ａ_u から
１本の検出線を選択することができ、また、読出用列選
択回路１６０４は、第２の抵抗値検出線Ｂ₁ 〜Ｂ_v およ
び第３の抵抗値検出線Ｃ₁ 〜Ｃ_v から同じ列のものを１
本ずつ選択することができる。そして、選択された各検
出線を用いて、第１の抵抗値検出線Ａ₁ 〜Ａ_u 側から第
２の抵抗値検出線Ｂ₁ 〜Ｂ_v 側に流れる定電流（すなわ
ち図１の抵抗値検出用電極１６１から抵抗値検出用電極
１６２に流れる定電流Ｉ₁ ）および第１の抵抗値検出線
Ａ₁ 〜Ａ_u 側から第３の抵抗値検出線Ｃ₁ 〜Ｃ_v 側に流
れる定電流（すなわち図１の抵抗値検出用電極１６３か
ら抵抗値検出用電極１６４に流れる定電流Ｉ₂ ）を、磁
気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvに供給することができる。すな
わち、かかる読出用行選択回路１６０３と読出用列選択
回路１６０４とが、この発明の読出制御手段を構成して
いる。

【０２２７】さらに、読出用列選択回路１６０４は、第
２の抵抗値検出線Ｂ₁ 〜Ｂ_v および第３の抵抗値検出線
Ｃ₁ 〜Ｃ_v のうち選択されたものを、出力端子Ｂ₀ ，Ｃ
₀ を介して抵抗比較回路１６０５に接続する。この抵抗
比較回路１６０５は、第２の抵抗値検出線Ｂ₁ 〜Ｂ_v お
よび第３の抵抗値検出線Ｃ₁ 〜Ｃ_v の電流値から第１の
情報記録部１１０の電気抵抗値と第２の情報記録部１５
０の電気抵抗値とをそれぞれ検出して、これらの検出結
果を比較した結果を出力することができる。

【０２２８】次に、図１６に示した情報記憶装置の動作
について、磁気メモリセルＭ₁₁についての記録および読
出しを行なう場合を例に採って説明する。

【０２２９】この磁気メモリセルＭ₁₁に情報「０」を記
録する場合には、まず、記録用行選択回路１６０１で第
１の記録電流供給線ａ₁ を選択するとともに、記録用列
選択回路１６０２で第２の記録電流供給線ｂ₁ を選択す
る。そして、第１の記録電流供給線ａ₁ 側から第２の記
録電流供給線ｂ₁ 側に流れる電流（この電流方向を正方
向とする）を、磁気メモリセルＭ₁₁の磁界形成用電極１
３０に供給する。これにより、図３で説明したような原
理によって、この磁気メモリセルＭ₁₁の第１の情報記憶
部１１０の抵抗を高抵抗に、第２の情報記憶部１５０の
抵抗を低抵抗に設定することができ、したがって情報
「０」を記録することができる。

【０２３０】また、この磁気メモリセルＭ₁₁に情報
「１」を記録する場合には、まず、上述の場合と同様
に、記録用行選択回路１６０１および記録用列選択回路
１６０２で第１の記録電流供給線ａ₁ および第２の記録
電流供給線ｂ₁ を選択する。そして、第２の記録電流供
給線ｂ₁ 側から第１の記録電流供給線ａ₁ 側に流れる電
流（すなわち負方向の電流）を磁気メモリセルＭ₁₁の磁
界形成用電極１３０に供給することによって、この磁気
メモリセルＭ₁₁の第１の情報記録部１１０の抵抗を低抵
抗に、第２の情報記録部１５０の抵抗を高抵抗にそれぞ
れ設定し、情報「１」を記録することができる。

【０２３１】一方、この磁気メモリセルＭ₁₁に記憶され
た情報を読出す場合には、まず、読出用行選択回路１６
０３によって第１の抵抗値検出線Ａ₁ を、読出用列選択
回路１６０４によって第２の抵抗値検出線Ｂ₁ および第
３の抵抗値検出線Ｃ₁ を、それぞれ選択する。そして、
第１の抵抗値検出線Ａ₁ 側から第２の抵抗値検出線Ｂ₁
および第３の抵抗値検出線Ｃ₁ 側に流れる定電流を、磁
気メモリセルＭ₁₁に供給する。これにより、この磁気メ
モリセルＭ₁₁には、抵抗値検出用電極１６１から抵抗値
検出用電極１６２に流れる定電流Ｉ₁ および抵抗値検出
用電極１６３から抵抗値検出用電極１６４に流れる定電
流Ｉ₂ が供給される。ここで、第２の抵抗値検出線Ｂ₁
に流れる電流および第３の抵抗値検出線Ｃ₁ に流れる定
電流Ｉ₂は、そのまま抵抗比較回路１６０５に供給され
る。この抵抗比較回路１６０５は、第２の抵抗値検出線
Ｂ₁ と第３の抵抗値検出線Ｃ₁ との電圧値を比較する。
この電圧値の差が、第１の情報記録部１１０の電気抵抗
値と第２の情報記録部１５０の電気抵抗値との差に相当
する。そして、この比較によって得られた検出結果を、
情報値として外部に出力する。

【０２３２】なお、他の磁気メモリセルに対する情報の
記録および読出しを行なう差異の動作も磁気メモリセル
Ｍ₁₁の場合と同様であるので、説明を省略する。

【０２３３】このように、この実施の形態に係る情報記
憶装置によれば、第１の実施の形態に係る磁気メモリ素
子１００を磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvとして用いたの
で、各磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvが有する情報記録部１
１０，１５０に逆方向の磁界を印加することにより異な
る抵抗値を設定することができる。したがって、従来の
情報記憶装置と比較して読出し時の出力信号値を２倍に
することができるとともに、その分だけＳ／Ｎ比の向上
も図ることができる。

【０２３４】また、２個の情報記録部に対して１個の磁
界形成用電極を設ければよく、参照用の磁気メモリセル
を用いる必要もないので、従来の情報記憶装置と比較し
て配線パターンやメモリセルの形成に要する面積を小さ
くすることができ、したがって、高密度化や小面積化を
図ることが容易となる。

【０２３５】なお、この実施の形態では、第１の情報記
録部１１０および第２の情報記録部１５０に定電流を流
したときの電圧値を比較することによって磁気メモリセ
ルＭ₁₁〜Ｍ_uvに記録された情報値を読出すこととした
が、これらの情報記録部１１０，１５０に定電圧電流を
流したときの電流値を比較することとしてもよい。

【０２３６】また、この実施の形態では、磁気メモリセ
ルＭ₁₁〜Ｍ_uvとして第１の実施の形態に係る磁気メモリ
素子を使用したが、第３の実施の形態や第５の実施の形
態に係る磁気メモリ素子（図６、図１１参照）を使用す
ることも可能である。この場合も、この実施の形態とま
ったく同様の構成および動作で情報の記録および読出し
を行なうことができる。

【０２３７】第８の実施の形態 次に、この発明の第８の実施の形態として、第２の実施
の形態に係る磁気メモリ素子（図１参照）を用いた情報
記憶装置の実施の形態、すなわち３値化情報の記録を行
なう情報記憶装置の実施の形態の一例について、図１７
を用いて説明する。

【０２３８】ここで、図１７において、図１６と同じ符
号を付した構成部は、それぞれ図１６の場合と同じもの
を示している。すなわち、この実施の形態に係る情報記
憶装置では、記録用行選択回路１７０１および記録用列
選択回路１７０２の内部構成のみが、図１６に示した第
７の実施の形態の情報記憶装置の構成と異なる。

【０２３９】ここで、記録用行選択回路１７０１は第１
の記録電流供給線ａ₁ 〜ａ_u に、記録用列選択回路１７
０２は第２の記録電流供給線ｂ₁ 〜ｂ_v に、それぞれ接
続されている。そして、かかる記録用行選択回路１７０
１と記録用列選択回路１７０２とは、第１の記録電流供
給線ａ₁ 〜ａ_u および第２の記録電流供給線ｂ₁ 〜ｂ_v
からそれぞれ１本ずつを選択し、かかる２本の電流供給
線を用いて磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvの磁界形成用電極
１３０に３種類の電流を流すことができる。すなわち、
かかる記録用行選択回路１７０１と記録用列選択回路１
７０２とは、各磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvの情報記録部
１１０，１５０に印加される磁界強度の絶対値が４０
［Ｏｅ］となるような電流を正方向（すなわち第１の記
録電流供給線ａ₁ 〜ａ_u 側から第２の記録電流供給線ｂ
₁ 〜ｂ_v 側への方向）および負方向（すなわち第２の記
録電流供給線ｂ₁ 〜ｂ_v 側から第１の記録電流供給線ａ
₁ 〜ａ_u 側への方向）に流すことができるとともに、か
かる情報記録部１１０，１５０に印加される磁界強度の
絶対値が２０［Ｏｅ］となるような電流を負方向に流す
ことができるように、構成されている。

【０２４０】次に、図１７に示した情報記憶装置の動作
について、磁気メモリセルＭ₁₁についての記録および読
出しを行なう場合を例に採って説明する。

【０２４１】この磁気メモリセルＭ₁₁に情報「０」を記
録する場合の動作は、第７の実施の形態と同様であり、
まず、記録用行選択回路１７０１および記録用列選択回
路１７０２で第１の記録電流供給線ａ₁ および第２の記
録電流供給線ｂ₁ を選択する。そして、磁気メモリセル
Ｍ_11v の情報記録部１１０，１５０に印加される磁界強
度の絶対値が４０［Ｏｅ］となるような値の定電流を、
第１の記録電流供給線ａ₁ 側から第２の記録電流供給線
ｂ₁ 側への方向（すなわち正方向）に流す。これによ
り、図５で説明したような原理によって、この磁気メモ
リセルＭ₁₁の第１の情報記録部１１０の抵抗を高抵抗
に、第２の情報記録部１５０の抵抗を低抵抗に設定する
ことができ、したがって情報「０」を記録することがで
きる。

【０２４２】また、この磁気メモリセルＭ₁₁に情報
「１」を記録する場合には、まず、記録用行選択回路１
７０１および記録用列選択回路１７０２で第１の記録電
流供給線ａ₁ および第２の記録電流供給線ｂ₁ を選択し
て、磁気メモリセルＭ_11v の情報記録部１１０，１５０
に印加される磁界強度の絶対値が４０［Ｏｅ］となるよ
うな値の定電流を、負方向に流す。これにより、この磁
気メモリセルＭ₁₁の第１の情報記録部１１０の抵抗を低
抵抗に、第２の情報記録部１５０の抵抗を高抵抗にそれ
ぞれ設定することができるので、情報「１」を記録する
ことができる。

【０２４３】さらに、この磁気メモリセルＭ₁₁に情報
「２」を記録する場合には、まず、記録用行選択回路１
７０１および記録用列選択回路１７０２で第１の記録電
流供給線ａ₁ および第２の記録電流供給線ｂ₁ を選択し
て、磁気メモリセルＭ_11v の情報記録部１１０，１５０
に印加される磁界強度の絶対値が２０［Ｏｅ］となるよ
うな値の定電流を、負方向に流す。これにより、この磁
気メモリセルＭ₁₁の第１の情報記録部１１０および第２
の情報記録部１５０の抵抗は低抵抗に設定されるので、
情報「２」を記録することができる。

【０２４４】一方、この磁気メモリセルＭ₁₁に記憶され
た情報を読出す場合は、第７の実施の形態の場合と同
様、まず、読出用行選択回路１６０３および読出用列選
択回路１６０４によって第１の抵抗値検出線Ａ₁ 、第２
の抵抗値検出線Ｂ₁ および第３の抵抗値検出線Ｃ₁ をそ
れぞれ選択し、続いて、第１の抵抗値検出線Ａ₁ 側から
第２の抵抗値検出線Ｂ₁ および第３の抵抗値検出線Ｃ₁
側に流れる定電流を、磁気メモリセルＭ₁₁に供給する。
そして、抵抗比較回路１６０５が、第２の抵抗値検出線
Ｂ₁ と第３の抵抗値検出線Ｃ₁ との電圧値を比較した結
果を出力する．これにより、磁気メモリセルＭ₁₁が有す
る情報記録部１１０，１５０の抵抗値が高抵抗／低抵抗
（情報値「０」）、低抵抗／高抵抗（情報値「１」）ま
たは低抵抗／低抵抗（情報値「２」）のいずれに相当す
るかを判断することができる。

【０２４５】なお、他の磁気メモリセルに対する情報の
記録および読出しを行なう際の動作も磁気メモリセルＭ
₁₁の場合と同様であるので、説明を省略する。

【０２４６】このように、この実施の形態に係る情報記
憶装置によれば、第２の実施の形態に係る磁気メモリ素
子１００を磁気メモリセルＭ₁₁〜Ｍ_uvとして用いたの
で、従来の情報記憶装置と比較して読出し時の出力信号
値を２倍にすることができるとともに、その分だけＳ／
Ｎ比の向上も図ることができる。

【０２４７】また、２個の情報記録部に対して１個の磁
界形成用電極を設ければよく、参照用の磁気メモリセル
を用いる必要もないので、高密度化や小面積化を図るこ
とが容易となる。

【０２４８】さらに、３値化情報の記憶が可能となるの
で、記憶容量の増大等を図ることができる。

【０２４９】なお、この実施の形態でも、第７の実施の
形態と同様、情報記録部１１０，１５０に定電圧電流を
流したときの電流値を比較することとしてもよい。

【０２５０】また、第４の実施の形態や第６の実施の形
態に係る磁気メモリ素子を使用することも可能であり、
この場合もこの実施の形態とまったく同様の構成および
動作で３値化情報の記録および読出しを行なうことがで
きる。

【０２５１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、出力値が大きく且つ高密度化が容易な磁気メモ
リ素子および情報記憶装置を提供することができる。

【０２５２】また、この発明によれば、かかる磁気メモ
リ素子に対して簡単な手順で２値化情報または３値化情
報の記録を行なうことができる、磁気メモリ素子の情報
記録方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る磁気メモリ素子の構造
を示す斜視図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）ともに、第１の実施の形態に係
る情報記録部の特性を示すグラフである。

【図３】（Ａ）は第１の実施の形態に係る磁気メモリ素
子から情報を読出すための回路構成を示す電気回路図、
（Ｂ）は記録・再生動作を説明するための図である。

【図４】第２の実施の形態に係る情報記録部の特性を模
式的に示すグラフである。

【図５】（Ａ）は第２の実施の形態に係る磁気メモリ素
子から情報を読出すための回路構成を示す電気回路図、
（Ｂ）は記録・再生動作を説明するための図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）ともに、第３の実施の形態に係
る磁気メモリ素子の構造を示す斜視図である。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）ともに、第３の実施の形態に係
る情報記録部の特性を示すグラフである。

【図８】（Ａ）は第３の実施の形態に係る磁気メモリ素
子から情報を読出すための回路構成を示す電気回路図、
（Ｂ）は記録・再生動作を説明するための図である。

【図９】第４の実施の形態に係る情報記録部の特性を模
式的に示すグラフである。

【図１０】（Ａ）は第４の実施の形態に係る磁気メモリ
素子から情報を読出すための回路構成を示す電気回路
図、（Ｂ）は記録・再生動作を説明するための図であ
る。

【図１１】第５の実施の形態に係る磁気メモリ素子の構
造を示す斜視図である。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）ともに、第５の実施の形態に
係る情報記録部の特性を示すグラフである。

【図１３】（Ａ）は第５の実施の形態に係る磁気メモリ
素子から情報を読出すための回路構成を示す電気回路
図、（Ｂ）は記録・再生動作を説明するための図であ
る。

【図１４】第６の実施の形態に係る情報記録部の特性を
模式的に示すグラフである。

【図１５】（Ａ）は第６の実施の形態に係る磁気メモリ
素子から情報を読出すための回路構成を示す電気回路
図、（Ｂ）は記録・再生動作を説明するための図であ
る。

【図１６】第７の実施の形態に係る情報記憶装置の要部
構成を示す電気回路図である。

【図１７】第８の実施の形態に係る情報記憶装置の要部
構成を示す電気回路図である。

【符号の説明】

１００ 磁気メモり素子 １０１ ガラス基板 １１０ 第１の情報記録部 １１１，１１３，１５１，１５３ 強磁性体層 １２０，１４０ 絶縁層 １３０ 磁界形成用電極 １５０ 第２の情報記録部 １６１，１６２，１６３，１６４ 抵抗値検出用電極 ３０１ 第１の抵抗検出回路 ３０２ 第２の抵抗検出回路 ３０３ 比較回路 ３０４ 出力端子

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体を介して積層された２層以上の
   強磁性体の磁化方向の差を情報として記憶するとともに
   この磁化方向の差を電気抵抗値として読み出す情報記録
   部を用いた磁気メモリ素子において、 基板上に設けられた第１の前記情報記録部と、 この第１の情報記録部の近傍に設けられた第２の前記情
   報記録部と、 前記第１の情報記録部および前記第２の情報記録部に同
   時に逆方向の磁界を与えるように、この第１の情報記録
   部およびこの第２の情報記録部の近傍に設けられた磁界
   形成用電極と、 を備えたことを特徴とする磁気メモリ素子。
2. 【請求項２】 前記第１の情報記録部の表面に第１の絶
   縁膜を介して前記磁界形成用電極が設けられ、且つ、こ
   の磁界形成用電極の表面に第２の絶縁膜を介して前記第
   ２の情報記録部が設けられたことを特徴とする請求項１
   に記載の磁気メモリ素子。
3. 【請求項３】 前記第１の情報記録部の表面に直接前記
   磁界形成用電極が設けられ、且つ、この磁界形成用電極
   の表面に直接前記第２の情報記録部が設けられたことを
   特徴とする請求項１に記載の磁気メモリ素子。
4. 【請求項４】 前記第１の情報記録部および前記第２の
   情報記録部が、第１の強磁性体層と、この第１の強磁性
   体層の表面に形成された非磁性体層と、この非磁性体層
   の表面に形成された第２の強磁性体層と、この第２の強
   磁性体層の表面に形成された反強磁性体層とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気メ
   モリ素子。
5. 【請求項５】 前記第１の情報記録部および前記第２の
   情報記録部が、前記第１の強磁性体層、前記非磁性体
   層、前記第２の強磁性体層および前記反強磁性体層から
   なる積層単位を複数個積層してなることを特徴とする請
   求項４に記載の磁気メモリ素子。
6. 【請求項６】 前記第１の強磁性体層、前記非磁性体
   層、前記第２の強磁性体層および前記反強磁性体層の積
   層順序が前記第１の情報記録部と前記第２の情報記録部
   とで同一であることを特徴とする請求項４または５に記
   載の磁気メモリ素子。
7. 【請求項７】 前記第１の強磁性体層、前記非磁性体
   層、前記第２の強磁性体層および前記反強磁性体層の積
   層順序が前記第１の情報記録部と前記第２の情報記録部
   とで逆であることを特徴とする請求項４または５に記載
   の磁気メモリ素子。
8. 【請求項８】 前記第１の強磁性体層および第２の強磁
   性体層が、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏまたはこれらの合金からな
   る層であることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに
   記載の磁気メモリ素子。
9. 【請求項９】 前記反強磁性体層が、ＦｅＭｎ、ＮｉＭ
   ｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、ＣｏＯまたはα−Ｆｅ₂ Ｏ₃ か
   らなる層であることを特徴とする請求項４〜７のいずれ
   かに記載の磁気メモリ素子。
10. 【請求項１０】 前記反強磁性体層が、ＮｉＯ、ＣｏＯ
    またはα−Ｆｅ₂ Ｏ₃ からなる層であることを特徴とす
    る請求項３および７に記載の磁気メモリ素子。
11. 【請求項１１】 前記第１の情報記録部および前記第２
    の情報記録部が、第１の強磁性体層と、この第１の強磁
    性体層の表面に形成された第１の非磁性体層と、この非
    磁性体層の表面に形成された、前記第１の強磁性体層よ
    りも小さい保磁力を有する第２の強磁性体層と、この第
    ２の強磁性体層の表面に形成された第２の非磁性体層と
    を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の磁
    気メモリ素子。
12. 【請求項１２】 前記第１の情報記録部および前記第２
    の情報記録部が、前記第１の強磁性体層、前記第１の非
    磁性体層、前記第２の強磁性体層および前記第２の非強
    磁性体層からなる積層単位を複数個積層してなることを
    特徴とする請求項１１に記載の磁気メモリ素子。
13. 【請求項１３】 前記第１の強磁性体層、前記第１の非
    磁性体層、前記第２の強磁性体層および前記第２の非磁
    性体層の積層順序が前記第１の情報記録部と前記第２の
    情報記録部とで同一であることを特徴とする請求項１１
    または１２に記載の磁気メモリ素子。
14. 【請求項１４】 前記第１の強磁性体層、前記第１の非
    磁性体層、前記第２の強磁性体層および前記第２の非磁
    性体層の積層順序が前記第１の情報記録部と前記第２の
    情報記録部とで逆であることを特徴とする請求項１１ま
    たは１２に記載の磁気メモリ素子。
15. 【請求項１５】 前記第１の強磁性体層および第２の強
    磁性体層が、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏまたはこれらの合金から
    なる層であることを特徴とする請求項１１〜１４のいず
    れかに記載の磁気メモリ素子。
16. 【請求項１６】 前記第１の情報記録部の電気抵抗値と
    前記第２の情報記録部の電気抵抗値とを比較する抵抗比
    較手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１５
    のいずれかに記載の磁気メモリ素子。
17. 【請求項１７】 非磁性体を介して積層された２層以上
    の強磁性体の磁化方向の差を情報として記憶するととも
    にこの磁化方向の差を電気抵抗値として読み出す第１の
    情報記録部および第２の情報記録部と、これら第１の情
    報記録部および第２の情報記録部に同時に逆方向の磁界
    を与える磁界形成用電極とを備える磁気メモリ素子の情
    報記録方法であって、 第１の値を記録する場合には、前記第２の情報記録部の
    前記磁化方向の差のみが零となるような電流を前記磁界
    形成用電極の第１の方向に流し、 第２の値を記録する場合には、前記第１の情報記録部の
    前記磁化方向の差のみが零となるような電流を前記磁界
    形成用電極の第２の方向に流す、 ことを特徴とする磁気メモリ素子の情報記録方法。
18. 【請求項１８】 前記磁界形成用電極の前記第１の方向
    に第１の値の電流を流したときには前記第１の情報記録
    部の前記磁化方向の差が１８０度且つ前記第２の情報記
    録部の前記磁化方向の差が０度となり、前記磁界形成用
    電極の前記第２の方向に第２の値の電流を流したときに
    は前記第１の情報記録部の前記磁化方向の差が０度且つ
    前記第２の情報記録部の前記磁化方向の差が１８０度と
    なるように、前記第１の方向と前記第２の方向とがなす
    角度、前記第１の値および前記第２の値が定められたこ
    とを特徴とする請求項１７に記載の磁気メモリ素子の情
    報記録方法。
19. 【請求項１９】 前記第１の方向と前記第２の方向との
    なす角度が１８０度であり、且つ、前記第１の値と前記
    第２の値との絶対値が同一であることを特徴とする請求
    項１７または１８に記載の磁気メモリ素子の情報記録方
    法。
20. 【請求項２０】 前記第１の方向および前記第２の方向
    が、前記磁化方向の差を電気抵抗値として読出すために
    流す電流の方向と直交することを特徴とする請求項１７
    〜１９のいずれかに記載の磁気メモリ素子の情報記録方
    法。
21. 【請求項２１】 非磁性体を介して積層された２層以上
    の強磁性体の磁化方向の差を情報として記憶するととも
    にこの磁化方向の差を電気抵抗値として読み出す第１の
    情報記録部および第２の情報記録部と、これら第１の情
    報記録部および第２の情報記録部に同時に逆方向の磁界
    を与える磁界形成用電極とを備える磁気メモリ素子の情
    報記録方法であって、 第１の値を記録する場合には、前記第２の情報記録部の
    前記磁化方向の差のみが零となるような電流を前記磁界
    形成用電極の第１の方向に流し、 第２の値を記録する場合には、前記第１の情報記録部の
    前記磁化方向の差のみが零となるような電流を前記磁界
    形成用電極の第２の方向に流し、 第３の値を記録する場合には、前記第１の情報記録部の
    前記磁化方向の差と前記第２の情報記録部の前記磁化方
    向の差とが同一となるような電流を前記第１の方向また
    は前記第２の方向に流す、 ことを特徴とする磁気メモリ素子の情報記録方法。
22. 【請求項２２】 前記磁界形成用電極の前記第１の方向
    に第１の値の電流を流したときには前記第１の情報記録
    部の前記磁化方向の差が１８０度且つ前記第２の情報記
    録部の前記磁化方向の差が０度となり、前記磁界形成用
    電極の前記第２の方向に第２の値の電流を流したときに
    は前記第１の情報記録部の前記磁化方向の差が０度且つ
    前記第２の情報記録部の前記磁化方向の差が１８０度と
    なり、前記磁界形成用電極の前記第２の方向に第３の値
    の流したときには前記第１の情報記憶部の前記磁化方向
    の差が０度且つ前記第２の情報記憶部の前記磁化方向の
    差が０度となるように、前記第１の方向と前記第２の方
    向とのなす角度、前記第１の値、前記第２の値および前
    記第３の値が定められたことを特徴とする請求項２１に
    記載の磁気メモリ素子の情報記録方法。
23. 【請求項２３】 前記第１の方向と前記第２の方向との
    なす角度が１８０度であり、且つ、前記第１の値と前記
    第２の値との絶対値が同一であることを特徴とする請求
    項２１または２２に記載の磁気メモリ素子の情報記録方
    法。
24. 【請求項２４】 前記第１の方向および前記第２の方向
    が、前記磁化方向の差を電気抵抗値として読出すために
    流す電流の方向と直交することを特徴とする請求項２１
    〜２３のいずれかに記載の磁気メモリ素子の情報記録方
    法。
25. 【請求項２５】 非磁性体を介して積層された２層以上
    の強磁性体の磁化方向の差を情報として記録するととも
    にこの磁化方向の差を電気抵抗値として読み出す第１の
    情報記録部および第２の情報記録部と、これら第１の情
    報記録部および第２の情報記録部に同時に逆方向の磁界
    を与える磁界形成用電極とを備える磁気メモリ素子をマ
    トリクス状に配列してなるメモリセルアレイを有する情
    報記憶装置において、 同一行のそれぞれの前記磁気メモリ素子の前記磁界形成
    用電極の一端と接続された複数の第１の記録電流供給線
    と、 同一列のそれぞれの前記磁気メモリ素子の前記磁界形成
    用電極の他端と接続された複数の第２の記録電流供給線
    と、 同一行のそれぞれの前記磁気メモリ素子の前記第１の情
    報記録部および第２の情報記録部に設けられたそれぞれ
    の前記強磁性体の一端と接続された複数の第１の抵抗値
    検出線と、 同一列のそれぞれの前記磁気メモリ素子の前記第１の情
    報記録部に設けられたそれぞれの前記強磁性体の他端と
    接続された複数の第２の抵抗値検出線と、 同一列のそれぞれの前記磁気メモリ素子の前記第２の情
    報記録部に設けられたそれぞれの前記強磁性体の他端と
    接続された複数の第３の抵抗値検出線と、 前記第２の抵抗値検出線および前記第３の抵抗値検出線
    の電流値または電圧値を用いて前記第１の情報記録部の
    電気抵抗値と前記第２の情報記録部の電気抵抗値とを比
    較する抵抗比較手段と、 を備えたことを特徴とする情報記憶装置。
26. 【請求項２６】 情報の記録時に、任意の行の前記第１
    の記録電流供給線および任意の列の前記第２の記録電流
    供給線を１本ずつ選択することによって１個の前記磁気
    メモリ素子を特定するとともに、このようにして選択さ
    れた前記第１の記録電流供給線および前記第２の記録電
    流供給線を用いてこの特定された磁気メモリ素子に電流
    を供給する記録制御手段と、 情報の読出し時に、任意の行の前記第１の抵抗値検出線
    と任意の列の前記第２の抵抗値検出線および前記第３の
    抵抗値検出線を１本ずつ選択することによって１個の前
    記磁気メモリ素子を特定するとともに、このようにして
    選択された前記第１の抵抗値検出線を介して前記第１の
    情報記録部および前記第２の情報記録部に電流または電
    圧を供給し、このときに選択されている前記第２の抵抗
    値検出線および前記第３の抵抗値検出線の前記電流また
    は前記電圧を前記抵抗比較手段に供給する読出制御手段
    と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項２５に記載の情
    報記憶装置。