JPH11232711A - Magnetic memory - Google Patents

Magnetic memory

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JPH11232711A
JPH11232711A JP10027019A JP2701998A JPH11232711A JP H11232711 A JPH11232711 A JP H11232711A JP 10027019 A JP10027019 A JP 10027019A JP 2701998 A JP2701998 A JP 2701998A JP H11232711 A JPH11232711 A JP H11232711A
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magnetic
magnetic field
layer
multilayer film
memory
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亮一 中谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To utilize a multilayer film, where an antiferromagnetic layer, magnetic layer, non-magnetic layer and magnetic layer are laminated in this order, as a magnetic memory. SOLUTION: A memory cell 10 composed of the multilayer film, where an antiferromagnetic layer 15, magnetic layer 14, non-magnetic layer 13 and magnetic layer 12 are laminated in this order, is heated by laser beam 20 and when cooling the memory cell 10, a magnetic field H is impressed. Thus, information is recorded while corresponding to the direction of an exchange bias magnetic field to be impressed from the antiferromagnetic layer 15 to the magnetic layer 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高い磁気抵抗効果
を有する多層磁気抵抗効果膜を用いた磁性メモリに関す
る。
The present invention relates to a magnetic memory using a multilayer magnetoresistive film having a high magnetoresistance effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平6−295419号公報に、巨大
磁気抵抗効果を示す多層膜を用いた磁性メモリが開示さ
れている。このメモリは、アクセス時間が短い、セル面
積が小さいなどの特徴を有する。また、Irie等によ
る Jpn. J. Appl. Phys. Vol.34, pp. L415-417 に記載
の "Spin-Valve Memory Elements Using [[Co-Pt/Cu/Ni
-Fe-Co]/Cu] Multilayers" という論文のように、保磁
力の異なる2種類の磁性層を用いることにより、情報の
変更が可能なメモリを得ることができる。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-295419 discloses a magnetic memory using a multilayer film exhibiting a giant magnetoresistance effect. This memory has features such as a short access time and a small cell area. Also, "Spin-Valve Memory Elements Using [[Co-Pt / Cu / Ni]" described in Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34, pp. L415-417 by Irie et al.
-Fe-Co] / Cu] Multilayers ", the use of two types of magnetic layers having different coercive forces makes it possible to obtain a memory capable of changing information.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】巨大磁気抵抗効果を示
す多層膜の中には、Dienyらによるフィジカル・レ
ビュ−・B(Physical Review B)、第43巻、第1号、
1297〜1300頁に記載の「軟磁性多層膜における
巨大磁気抵抗効果」 (Giant Magnetoresistance in Soft
Ferromagnetic Multilayers) のように2層の磁性層を
非磁性層で分離し、一方の磁性層に反強磁性層からの交
換バイアス磁界を印加する多層膜がある。
Some multilayer films exhibiting a giant magnetoresistance effect include Physical Review B, Vol. 43, No. 1 by Dienny et al.
"Giant Magnetoresistance in Soft Magnetic Multilayer Film" described on pages 1297-1300 (Giant Magnetoresistance in Soft
There is a multilayer film such as Ferromagnetic Multilayers in which two magnetic layers are separated by a non-magnetic layer, and one magnetic layer is applied with an exchange bias magnetic field from an antiferromagnetic layer.

【0004】この多層膜は、単位磁界に対する電気抵抗
の変化が大きく、このため、磁気抵抗効果型ヘッドに応
用されようとしている。しかし、この型の多層膜は、高
い磁界を印加しても、磁界を除去すると磁化状態が元に
戻るため、このままでは磁性メモリに用いることができ
ない。本発明は、この一方の磁性層に反強磁性層からの
交換バイアス磁界を印加する多層膜を用いた磁性メモリ
を提供することを目的とする。
The multilayer film has a large change in electric resistance with respect to a unit magnetic field, and is therefore being applied to a magnetoresistive head. However, even when a high magnetic field is applied, this type of multilayer film returns to its original state when the magnetic field is removed, and thus cannot be used for a magnetic memory as it is. An object of the present invention is to provide a magnetic memory using a multilayer film in which an exchange bias magnetic field from an antiferromagnetic layer is applied to one magnetic layer.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、反強磁性
層、磁性層、非磁性層、磁性層の順に積層された多層膜
の磁性メモリへの適用について検討を行った結果、記録
を行う多層膜からなるメモリセルを反強磁性層のブロッ
キング温度近傍まで加熱し、外部から磁界を印加するこ
とにより、任意のメモリセルに情報を記録できることを
見出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied the application to a magnetic memory of a multilayer film laminated in the order of an antiferromagnetic layer, a magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a magnetic layer. The present inventors have found that information can be recorded in any memory cell by heating a memory cell composed of a multilayer film to near the blocking temperature of the antiferromagnetic layer and applying a magnetic field from the outside to complete the present invention. .

【0006】すなわち、上記多層膜からなるメモリセル
の反強磁性層のブロッキング温度近傍までメモリセルを
加熱し、冷却を行う際に、メモリセルに磁界を印加す
る。磁界印加を行うと、反強磁性層に接触した磁性層
は、磁界の向きに磁化される。冷却過程において、磁性
層の冷却中の磁化の向きに影響され、反強磁性層のスピ
ン配列が行われる。その結果、反強磁性層から磁性層に
印加される交換バイアス磁界の向きは、冷却中の磁性層
の磁化の向き、すなわち、冷却中の印加磁界の向きにな
る。従って、任意のメモリセルを加熱し、冷却中に磁界
を印加することにより、任意のメモリセルに印加磁界の
向きに対応した情報を記録することができる。また、こ
の記録の際、他のメモリセルを加熱、冷却しなければ、
他のメモリセルに誤った情報の書き込みが行われること
はない。
That is, a magnetic field is applied to the memory cell when the memory cell is heated to near the blocking temperature of the antiferromagnetic layer of the memory cell formed of the multilayer film and cooled. When a magnetic field is applied, the magnetic layer in contact with the antiferromagnetic layer is magnetized in the direction of the magnetic field. In the cooling process, the spin orientation of the antiferromagnetic layer is effected by the direction of the magnetization during the cooling of the magnetic layer. As a result, the direction of the exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer to the magnetic layer is the direction of the magnetization of the magnetic layer during cooling, that is, the direction of the applied magnetic field during cooling. Therefore, by heating an arbitrary memory cell and applying a magnetic field during cooling, information corresponding to the direction of the applied magnetic field can be recorded in the arbitrary memory cell. Also, during this recording, unless other memory cells are heated and cooled,
Erroneous information is not written to other memory cells.

【0007】本発明による磁性メモリは、反強磁性層、
第1の磁性層、非磁性層、第2の磁性層の順に積層され
た多層膜を備え、反強磁性層から第1の磁性層に印加さ
れる交換バイアス磁界の向きに対応させて記録値を与え
ることを特徴とする。多層膜に与えた記録値の再生は、
多層膜の電気抵抗率を検出する検出手段と、磁界印加手
段とを備え、磁界印加手段によって向きの変化する外部
磁界を印加しながら多層膜の電気抵抗率を検出すること
により行うことができる。このとき、磁界発生手段は多
層膜の面内で回転する回転磁界を発生し、検出手段は回
転磁界の回転に同期して多層膜の電気抵抗率を検出する
のが好ましい。
A magnetic memory according to the present invention comprises an antiferromagnetic layer,
A first magnetic layer, a non-magnetic layer, and a second magnetic layer, which are stacked in this order; and a recording value corresponding to a direction of an exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer to the first magnetic layer. Is provided. The reproduction of the recorded value given to the multilayer film
The detection can be performed by providing a detecting means for detecting the electric resistivity of the multilayer film and a magnetic field applying means, and detecting the electric resistivity of the multilayer film while applying an external magnetic field whose direction changes by the magnetic field applying means. At this time, it is preferable that the magnetic field generating means generate a rotating magnetic field that rotates in the plane of the multilayer film, and the detecting means detect the electric resistivity of the multilayer film in synchronization with the rotation of the rotating magnetic field.

【0008】また、本発明による磁性メモリは、反強磁
性層、第1の磁性層、非磁性層、第2の磁性層の順に積
層された多層膜と、多層膜に複数の方向の磁界を選択的
に印加する磁界印加手段と、多層膜を加熱する加熱手段
とを備え、磁界印加手段により多層膜に所定の方向の磁
界を印加しながら加熱手段によって多層膜を加熱し、反
強磁性層から第1の磁性層に印加される交換バイアス磁
界の作用で第1の磁性層の磁化の向きを磁界印加手段に
より印加された磁界の方向に固定することによって記録
値を与えることを特徴とする。加熱手段は多層膜を反強
磁性層のブロッキング温度以上に加熱するのが望まし
く、またこの加熱手段はレーザ光照射手段とすることが
できる。
Further, the magnetic memory according to the present invention comprises a multilayer film in which an antiferromagnetic layer, a first magnetic layer, a non-magnetic layer, and a second magnetic layer are laminated in this order, and applying a magnetic field in a plurality of directions to the multilayer film. A magnetic field applying means for selectively applying a magnetic field, and a heating means for heating the multilayer film, wherein the heating means heats the multilayer film while applying a magnetic field in a predetermined direction to the multilayer film. A recording value is given by fixing the direction of magnetization of the first magnetic layer to the direction of the magnetic field applied by the magnetic field applying means by the action of an exchange bias magnetic field applied to the first magnetic layer from . The heating means desirably heats the multilayer film to a temperature equal to or higher than the blocking temperature of the antiferromagnetic layer, and the heating means may be a laser beam irradiation means.

【0009】また、本発明による磁性メモリは、反強磁
性層、第1の磁性層、非磁性層、第2の磁性層の順に積
層された多層膜からそれぞれなる複数のメモリセルと、
メモリセルに向きの変化する磁界を印加する磁界印加手
段と、指定されたメモリセルの電気抵抗率を検出する検
出手段とを備えることを特徴とする。磁界印加手段は多
層膜の面内で回転する回転磁界を発生し、検出手段は回
転磁界の回転に同期して指定されたメモリセルの電気抵
抗率を検出するのが好ましい。
Further, the magnetic memory according to the present invention comprises a plurality of memory cells each composed of a multilayer film laminated in the order of an antiferromagnetic layer, a first magnetic layer, a non-magnetic layer, and a second magnetic layer;
A magnetic field applying means for applying a magnetic field whose direction changes to the memory cell, and a detecting means for detecting an electric resistivity of the designated memory cell are provided. Preferably, the magnetic field applying means generates a rotating magnetic field that rotates in the plane of the multilayer film, and the detecting means detects an electric resistivity of the designated memory cell in synchronization with the rotation of the rotating magnetic field.

【0010】また、本発明による磁性メモリは、反強磁
性層、第1の磁性層、非磁性層、第2の磁性層の順に積
層された多層膜からそれぞれなる複数のメモリセルと、
メモリセルに複数の向きの磁界を選択的に印加する磁界
印加手段と、指定されたメモリセルを選択的に加熱する
加熱手段とを備えることを特徴とする。加熱手段は指定
された多層膜を反強磁性層のブロッキング温度以上に加
熱するのが望ましく、この加熱手段はレーザ光照射手段
で構成することができる。
A magnetic memory according to the present invention comprises a plurality of memory cells each comprising a multilayer film laminated in the order of an antiferromagnetic layer, a first magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a second magnetic layer;
A magnetic field applying unit for selectively applying magnetic fields in a plurality of directions to a memory cell and a heating unit for selectively heating a specified memory cell are provided. The heating means desirably heats the specified multilayer film to a temperature equal to or higher than the blocking temperature of the antiferromagnetic layer, and this heating means can be constituted by a laser beam irradiation means.

【0011】図1及び図2を用いて、本発明による多層
膜磁性メモリへの記録(書き込み)方法を及び再生(読
み出し)方法の一例について簡単に説明する。本発明に
よる多層膜磁性メモリ10は、磁性層12、非磁性層1
3、磁性層14、反強磁性層15の順に積層された構造
を有する。磁性層12と磁性層14は同じ磁性材料で作
られた層とすることができる。
Referring to FIGS. 1 and 2, a recording (writing) method and an example of a reproducing (reading) method for the multilayer magnetic memory according to the present invention will be briefly described. The multilayer magnetic memory 10 according to the present invention comprises a magnetic layer 12, a non-magnetic layer 1
3, a magnetic layer 14, and an antiferromagnetic layer 15 are stacked in this order. The magnetic layers 12 and 14 can be layers made of the same magnetic material.

【0012】最初に、図1により記録方法を説明する。
図1(a)に示すように、多層膜10にレーザ光20を
照射して加熱する。加熱温度は、反強磁性膜15のブロ
ッキング温度以上とする。このとき多層膜10に外部磁
界Hを印加しておく。次に、図1(b)に示すように、
外部磁界Hを印加したままレーザ光の照射を止めて多層
膜10を冷却する。このとき磁性層14は、図中に矢印
で示すように外部磁界Hの向きに磁化されている。そし
て、磁性層14の冷却中の磁化の向きに影響され、冷却
過程において反強磁性層15のスピン配列が行われる。
その結果、図1(c)に示すように、反強磁性層15か
ら磁性層14に印加される交換バイアス磁界の向きは、
冷却中の磁性層14の磁化の向き、すなわち、冷却中の
印加磁界の向きになる。
First, a recording method will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1A, the multilayer film 10 is irradiated with a laser beam 20 and heated. The heating temperature is equal to or higher than the blocking temperature of the antiferromagnetic film 15. At this time, an external magnetic field H is applied to the multilayer film 10. Next, as shown in FIG.
The irradiation of the laser beam is stopped while the external magnetic field H is applied, and the multilayer film 10 is cooled. At this time, the magnetic layer 14 is magnetized in the direction of the external magnetic field H as indicated by the arrow in the figure. The spin orientation of the antiferromagnetic layer 15 is affected by the direction of magnetization during the cooling of the magnetic layer 14 during the cooling process.
As a result, as shown in FIG. 1C, the direction of the exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer 15 to the magnetic layer 14 is
The direction of the magnetization of the magnetic layer 14 during cooling, that is, the direction of the applied magnetic field during cooling.

【0013】図1(d)〜図1(f)に示すように、加
熱した多層膜10に印加する外部磁界Hの向きを逆にす
ると、反強磁性層15から磁性層14に印加される交換
バイアス磁界の向きも逆向きになる。このようにして、
多層膜メモリセルを加熱し、冷却中に磁界を印加するこ
とにより、任意のメモリセルに印加磁界の向きに対応し
た情報を記録することができる。
As shown in FIGS. 1D to 1F, when the direction of the external magnetic field H applied to the heated multilayer film 10 is reversed, the external magnetic field H is applied from the antiferromagnetic layer 15 to the magnetic layer 14. The direction of the exchange bias magnetic field is also reversed. In this way,
By heating the multilayer memory cell and applying a magnetic field during cooling, information corresponding to the direction of the applied magnetic field can be recorded in any memory cell.

【0014】次に、図2により、このようにして多層膜
磁性メモリに記録された情報の再生(読み出し)方法に
ついて説明する。図2は多層膜磁性メモリに多層膜の膜
面内で回転する外部磁界を印加したときの様子を説明す
る図であり、図2(a)は反強磁性層に接する磁性層1
4の磁化の向きと、他方の磁性層12の磁化の向きの変
化を表し、図2(b)は多層膜の磁気抵抗率の変化を表
す。
Next, a method of reproducing (reading) the information recorded in the multilayer magnetic memory in this manner will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a view for explaining a state when an external magnetic field rotating in the film plane of the multilayer film is applied to the multilayer magnetic memory, and FIG. 2 (a) shows the magnetic layer 1 in contact with the antiferromagnetic layer.
4 shows the change in the magnetization direction of the other magnetic layer 12, and FIG. 2B shows the change in the magnetic resistivity of the multilayer film.

【0015】いま、磁性膜14の磁化は、それに接する
反強磁性層15から印加される交換バイアス磁界によっ
て、図2の右方向を向いているものとする。この状態で
多層膜に時計回りに回転する回転磁界を印加すると、図
2(a)に矢印で示すように、自由な磁性膜12の磁化
の向きは、回転磁界の方向と同じ方向を向いて一緒に回
転する。一方、磁性膜14の磁化の向きは、反強磁性層
15から印加される交換バイアス磁界の影響を受けて、
右向きに固定されたまま動かない。こうして、2層の磁
性層12,14の磁化のなす角度は、時刻t1では直交
方向、時刻t2では平行方向、時刻t3では直交方向、時
刻t4では反平行方向、時刻t5では直交方向とサイクリ
ックに変化する。
Now, it is assumed that the magnetization of the magnetic film 14 is directed rightward in FIG. 2 by the exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer 15 in contact with it. When a rotating magnetic field that rotates clockwise is applied to the multilayer film in this state, the direction of magnetization of the free magnetic film 12 is oriented in the same direction as the direction of the rotating magnetic field, as indicated by the arrow in FIG. Rotate together. On the other hand, the direction of magnetization of the magnetic film 14 is affected by the exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer 15, and
Do not move while fixed to the right. Thus, the angle of the magnetization of the two layers of the magnetic layers 12 and 14, the time t 1 in the orthogonal direction, the time t in the second parallel direction, the time t 3 in orthogonal directions, the time t 4 in antiparallel, at time t 5 It changes cyclically with the orthogonal direction.

【0016】多層膜磁性メモリ10の磁気抵抗率は、2
層の磁性層の磁化の向きが互いに平行のとき極小にな
り、2層の磁性層の磁化の向きが互いに反平行のとき極
大になる。従って、多層膜磁性メモリ10の磁気抵抗率
は、印加磁界が回転するとき図2(b)のように変化
し、磁気抵抗率が極小値をとる時刻t2のときの回転磁
界の向き、あるいは磁気抵抗率が極大値をとる時刻t4
のときの回転磁界の向きから磁性膜14の磁化の向き、
すなわち多層膜磁性メモリ10に記録された情報を再生
することができる。このことから明らかなように、本発
明による磁性メモリは、メモリセル中の反強磁性層から
それに接する磁性層に印加される交換バイアス磁界の向
きに対応した多値記録が可能である
The magnetic resistivity of the multilayer magnetic memory 10 is 2
When the magnetization directions of the two magnetic layers are parallel to each other, the value is minimum, and when the magnetization directions of the two magnetic layers are antiparallel to each other, the value is maximum. Therefore, the magnetoresistance ratio of the multilayer film magnetic memory 10, the applied magnetic field is changed as shown in FIG. 2 (b) when rotated, the direction of the rotating magnetic field at time t 2 when the magnetoresistance ratio takes a minimum value or, Time t 4 at which the magnetic resistivity takes a maximum value
From the direction of the rotating magnetic field at the time, the direction of the magnetization of the magnetic film 14;
That is, information recorded in the multilayer magnetic memory 10 can be reproduced. As is apparent from this, the magnetic memory according to the present invention can perform multi-level recording corresponding to the direction of the exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer in the memory cell to the magnetic layer adjacent thereto.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図3は、本発明による磁性メモリ
の記録再生系の一例を示す概略平面図である。図3に
は、9つのメモリセル10a〜10iからなる磁性メモ
リが示されている。1つのメモリセルは、例えば1μm
×1μm程度の寸法を有する。各メモリセル10a〜1
0iは、導体16a〜16xによって電流印加・電圧検
出系17に接続されている。また、メモリセル10a〜
10iに磁界を印加するためのコイル21,22が設け
られている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the recording / reproducing system of the magnetic memory according to the present invention. FIG. 3 shows a magnetic memory including nine memory cells 10a to 10i. One memory cell is, for example, 1 μm
It has a size of about × 1 μm. Each memory cell 10a-1
Oi is connected to the current application / voltage detection system 17 by conductors 16a to 16x. In addition, the memory cells 10a to
Coils 21 and 22 for applying a magnetic field to 10i are provided.

【0018】図4は図3のAA断面模式図であり、本発
明による磁性メモリの一例の概略構造を示している。磁
性メモリの各メモリセル10a,10b,10cは、そ
れぞれ基板11上に積層された磁性層12、非磁性層1
3、磁性層14、反強磁性層15からなる多層膜によっ
て構成されている。ここでは、磁性層12および磁性層
14として厚さ5nmのNi−20at%Fe合金を、
非磁性層として厚さ2.5nmのCuを、反強磁性層1
5として厚さ10nmのMn−22at%Ir合金を用
いた。反強磁性層15は磁性層14の上に形成するのが
好ましいが、積層順序を逆にして基板11上に反強磁性
層15を形成し、その上に磁性層14を形成するように
しても構わない。各多層膜からなるメモリセル10a,
10b,10cは、Auからなる導体16a〜16dに
より、電流印加・電圧検出系17に接続されている。
FIG. 4 is a schematic sectional view taken along the line AA of FIG. 3, and shows a schematic structure of an example of the magnetic memory according to the present invention. Each of the memory cells 10a, 10b, and 10c of the magnetic memory includes a magnetic layer 12 and a non-magnetic layer 1 stacked on a substrate 11, respectively.
3, a multilayer film composed of a magnetic layer 14 and an antiferromagnetic layer 15. Here, a Ni-20 at% Fe alloy having a thickness of 5 nm is used as the magnetic layer 12 and the magnetic layer 14.
As a nonmagnetic layer, Cu having a thickness of 2.5 nm was deposited on the antiferromagnetic layer 1.
As Mn-22 at% Ir alloy having a thickness of 10 nm was used as 5. The antiferromagnetic layer 15 is preferably formed on the magnetic layer 14, but the stacking order is reversed to form the antiferromagnetic layer 15 on the substrate 11, and the magnetic layer 14 is formed thereon. No problem. A memory cell 10a composed of each multilayer film,
10b and 10c are connected to a current application / voltage detection system 17 by conductors 16a to 16d made of Au.

【0019】電流印加・電圧検出系17は、導体16a
〜16xを介してメモリセルに電流を流し、メモリセル
に磁界を印加する2対の磁界印加コイル21,22によ
り外部磁界を印加しながら、メモリセルの情報を再生す
る。この場合、再生時には、回転磁界を印加することが
好ましい。2対の磁界印加コイル21,22を制御する
ことにより、各メモリセルに回転磁界を印加することが
できる。印加磁界は、磁性層14に印加されている交換
バイアス磁界よりも低い必要がある。メモリセルにおけ
る磁性層14の磁化の向きと、回転する磁界の向き、す
なわち磁性層12の磁化の向きが一致した時に、そのメ
モリセルの電気抵抗率が極小になる。このようなメモリ
セルの電気抵抗の変化を電流印加・電圧検出系17によ
り検出することにより、メモリセルに書き込まれている
情報を再生することができる。
The current application / voltage detection system 17 includes a conductor 16a
The current of the memory cell is reproduced while an external magnetic field is applied by two pairs of magnetic field applying coils 21 and 22 for applying a current to the memory cell and applying a magnetic field to the memory cell through .about.16x. In this case, it is preferable to apply a rotating magnetic field during reproduction. By controlling the two pairs of magnetic field applying coils 21 and 22, a rotating magnetic field can be applied to each memory cell. The applied magnetic field needs to be lower than the exchange bias magnetic field applied to the magnetic layer 14. When the direction of magnetization of the magnetic layer 14 in the memory cell matches the direction of the rotating magnetic field, that is, the direction of magnetization of the magnetic layer 12, the electrical resistivity of the memory cell becomes minimum. By detecting such a change in the electrical resistance of the memory cell by the current application / voltage detection system 17, information written in the memory cell can be reproduced.

【0020】特定のメモリセル、例えばメモリセル10
cに記録(書き込み)を行うときは、図4に略示するよ
うに、多層膜からなるメモリセル10cに、レーザ光を
発生する機構18と光学系19によりレーザ光20を照
射し、メモリセル10cを加熱する。加熱は、メモリセ
ル10cを構成する反強磁性層15のブロッキング温度
近傍以上まで行うと、効率良く記録を行うことができ
る。メモリセル10cを加熱した後、レーザ光20の照
射をやめると、メモリセル10cは冷却される。冷却過
程において、メモリセル10cに磁界を印加する磁界印
加コイル21,22により、磁界を印加すると、磁性層
14の冷却中の磁化の向きに影響され、反強磁性層15
のスピン配列が行われる。その結果、反強磁性層15か
ら磁性層14に印加される交換バイアス磁界の向きは、
冷却中の磁性層14の磁化の向き、すなわち冷却中の印
加磁界の向きになる。
A specific memory cell, for example, memory cell 10
When recording (writing) is performed on the memory cell 10c, the memory cell 10c composed of a multilayer film is irradiated with a laser beam 20 by a mechanism 18 for generating a laser beam and an optical system 19, as schematically shown in FIG. Heat 10c. If the heating is performed up to the vicinity of the blocking temperature of the antiferromagnetic layer 15 constituting the memory cell 10c or more, recording can be performed efficiently. When the irradiation of the laser beam 20 is stopped after heating the memory cell 10c, the memory cell 10c is cooled. In the cooling process, when a magnetic field is applied by the magnetic field applying coils 21 and 22 for applying a magnetic field to the memory cell 10c, the magnetization direction during cooling of the magnetic layer 14 is affected, and the antiferromagnetic layer 15
Is performed. As a result, the direction of the exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer 15 to the magnetic layer 14 is
The direction of the magnetization of the magnetic layer 14 during cooling, that is, the direction of the applied magnetic field during cooling.

【0021】このように、任意のメモリセルを加熱し、
冷却中に磁界を印加することにより、任意のメモリセル
に印加磁界の向きに対応した情報を記録することができ
る。印加磁界の向きは多層膜の膜面内で任意に設定する
ことができ、後述する再生時において、磁性層14の磁
化の向きを検出する分解能が高ければ、それだけ多くの
値をひとつのメモリセルに記録することができる。例え
ば、図5に示すように、メモリセル10の4つの向き
A,B,C,Dのどれかにメモリセルを構成する多層膜
の磁性層14の磁化を向けることにより、4値記録が可
能である。4値記録以外にも、例えば角度分解能が30
度ならば、ひとつのメモリセルに12の値を記録する1
2値記録が可能になる。また、レーザ光を上記の任意の
多層膜に照射する機構を備えることにより、ランダムア
クセス記録が可能になる。
As described above, an arbitrary memory cell is heated,
By applying a magnetic field during cooling, information corresponding to the direction of the applied magnetic field can be recorded in any memory cell. The direction of the applied magnetic field can be set arbitrarily within the film surface of the multilayer film. At the time of reproduction, which will be described later, if the resolution for detecting the direction of magnetization of the magnetic layer 14 is high, the larger the value, the larger the value of one memory cell. Can be recorded. For example, as shown in FIG. 5, four-level recording is possible by directing the magnetization of the magnetic layer 14 of the multilayer film forming the memory cell to one of the four directions A, B, C, and D of the memory cell 10. It is. In addition to quaternary recording, for example, an angular resolution of 30
If it is a degree, record 12 values in one memory cell 1
Binary recording becomes possible. Further, by providing a mechanism for irradiating the above-mentioned arbitrary multilayer film with the laser beam, random access recording becomes possible.

【0022】次に、図3と共に図6を参照して、メモリ
セルに記録された情報を再生する方法の一例について説
明する。例えば、メモリセル10aの情報を再生するに
は、メモリセル10aに接点23aで接する導体16a
と接点23bで接する導体16mによりメモリセル10
aに定電流24aを流す。この時、メモリセルに磁界を
印加するコイル21,22により外部磁界を印加しなが
ら、接点23c,23d間の電圧を測定してメモリセル
10aの情報を再生する。メモリセル10bの情報を再
生するには、導体16bおよび導体16nによりメモリ
セル10bに定電流24bを流し、接点23g,23h
間の電圧を測定する。
Next, an example of a method for reproducing information recorded in a memory cell will be described with reference to FIG. 6 together with FIG. For example, to reproduce the information of the memory cell 10a, the conductor 16a that contacts the memory cell 10a at the contact 23a
The memory cell 10 is connected to the conductor 16m in contact with the contact 23b.
a is supplied with a constant current 24a. At this time, while applying an external magnetic field by the coils 21 and 22 for applying a magnetic field to the memory cell, the voltage between the contacts 23c and 23d is measured to reproduce the information of the memory cell 10a. To reproduce the information in the memory cell 10b, a constant current 24b is passed through the memory cell 10b by the conductors 16b and 16n, and the contacts 23g and 23h
Measure the voltage between them.

【0023】また、メモリセル10eの情報を再生する
には導体16e,16f,16q,16nによりメモリ
セル10eに電流を流すことになるが、この場合、導体
16p,16bを通ってメモリセル10aにも電流は分
流する。しかし、予めメモリセル10aの情報は読み出
してあるため、メモリセル10eに流れている電流は明
らかであり、メモリセル10eの電気抵抗も測定でき
る。このようにして、任意のメモリセルの情報を再生す
ることができる。
In order to reproduce information from the memory cell 10e, a current flows through the memory cell 10e through the conductors 16e, 16f, 16q, and 16n. In this case, the current flows through the conductors 16p and 16b to the memory cell 10a. The current also shunts. However, since the information of the memory cell 10a has been read in advance, the current flowing in the memory cell 10e is clear, and the electric resistance of the memory cell 10e can be measured. In this way, information of an arbitrary memory cell can be reproduced.

【0024】図7は本発明による磁性メモリの記録再生
系の他の例を示す概略平面図、図8はそのAA断面を示
す模式図である。磁性メモリは、Si等の基板11上
に、X方向(図7参照)の電極51,52,53を形成
し、電極51上にメモリセル10a〜10cを、電極5
2上にメモリセル10d〜10fを、電極53上にメモ
リセル10g〜10iを、各メモリセルの下側磁性膜が
電極と接するようにして形成する。隣接するメモリセル
間の空間はSiO2等の絶縁体25で埋める。メモリセ
ル10a〜10iの上には、Y方向の電極56,57,
58を形成する。電極56はメモリセル10a,10
d,10gの反強磁性層と接し、電極57はメモリセル
10b,10e,10hの反強磁性層と接し、電極58
はメモリセル10c,10f,10iの反強磁性層と接
する。
FIG. 7 is a schematic plan view showing another example of the recording / reproducing system of the magnetic memory according to the present invention, and FIG. 8 is a schematic diagram showing an AA section thereof. In the magnetic memory, electrodes 51, 52 and 53 in the X direction (see FIG. 7) are formed on a substrate 11 such as Si, and memory cells 10a to 10c are
2, memory cells 10d to 10f are formed on the electrode 53, and memory cells 10g to 10i are formed on the electrode 53 such that the lower magnetic film of each memory cell is in contact with the electrode. The space between adjacent memory cells is filled with an insulator 25 such as SiO 2 . On the memory cells 10a to 10i, the electrodes 56, 57,
58 is formed. The electrode 56 is connected to the memory cells 10a, 10
The electrode 57 contacts the antiferromagnetic layers of the memory cells 10b, 10e, and 10h, and the electrode 58 contacts the antiferromagnetic layers of the memory cells 10b, 10e, and 10h.
Contacts the antiferromagnetic layers of the memory cells 10c, 10f, and 10i.

【0025】磁性メモリの各メモリセル10a〜10i
の構造は、図3および図4で説明した構造と同様であ
り、それぞれ基板11上に積層された、磁性層12、非
磁性層13、磁性層14、反強磁性層15からなる。こ
こでは、磁性層12および磁性層14として厚さ5nm
のNi−20at%Fe合金を、非磁性層として厚さ
2.5nmのCuを、反強磁性層15として厚さ10n
mのMn−22at%Ir合金を用いた。
Each memory cell 10a to 10i of the magnetic memory
Is similar to the structure described with reference to FIGS. 3 and 4, and includes a magnetic layer 12, a nonmagnetic layer 13, a magnetic layer 14, and an antiferromagnetic layer 15 laminated on a substrate 11, respectively. Here, the magnetic layers 12 and 14 have a thickness of 5 nm.
Ni-20 at% Fe alloy, Cu having a thickness of 2.5 nm as a nonmagnetic layer, and a 10 n
m of Mn-22 at% Ir alloy was used.

【0026】各電極51〜53,56〜58は電流印加
・電圧測定系17に接続されており、電流印加・電圧測
定系17は、指定されたメモリセル10a〜10iの多
層膜に選択的に電流(定電流)を流し、その電流が流れ
た多層膜の電圧を測定することができる。メモリセル1
0a〜10iの周囲には、X方向の磁界を発生するコイ
ル21,21と、Y方向の磁界を発生するコイル22,
22の2組のコイル対が配置されており、コイル21,
21に流す電流とコイル22,22に流す電流を制御す
ることにより、各メモリセル10a〜10iにXY平面
内で回転する回転磁界を印加することができる。メモリ
セル10a〜10iの1個の大きさは1μm×1μm程
度とすることができる。
Each of the electrodes 51 to 53 and 56 to 58 is connected to a current application / voltage measurement system 17, and the current application / voltage measurement system 17 is selectively connected to the multilayer film of the specified memory cells 10a to 10i. A current (constant current) is passed, and the voltage of the multilayer film through which the current flows can be measured. Memory cell 1
The coils 21 and 21 for generating a magnetic field in the X direction and the coils 22 and 21 for generating a magnetic field in the Y direction
22, two coil pairs are arranged.
By controlling the current flowing through 21 and the current flowing through coils 22, 22, a rotating magnetic field that rotates in the XY plane can be applied to each of memory cells 10a to 10i. The size of one of the memory cells 10a to 10i can be about 1 μm × 1 μm.

【0027】指定されたメモリセルへの記録は、図4に
て説明したように、レーザ光により指定されたメモリセ
ルを加熱しながらコイル21,22に流す電流を制御し
てメモリセルにかかる磁界の方向を制御することにより
行うことができる。このとき、2対の磁界印加機構すな
わちコイル21,22を用いると、前述したように、メ
モリセルに多値記録を行うことができる。
As described with reference to FIG. 4, the recording in the designated memory cell is performed by controlling the current flowing through the coils 21 and 22 while heating the designated memory cell by the laser beam. Can be controlled by controlling the direction. At this time, if two pairs of magnetic field applying mechanisms, that is, the coils 21 and 22, are used, multi-value recording can be performed on the memory cell as described above.

【0028】多値記録を行った場合、再生時には、メモ
リセルに回転磁界を印加することが好ましい。2対の磁
界印加コイル21,22制御することにより、各メモリ
セルに回転磁界を印加することができる。メモリセルに
おける磁性層12の磁化の向きと、回転する磁界の向き
が一致した時に、そのメモリセルの電気抵抗率が極小に
なり、磁性層12の磁化の向きと回転する磁界の向きが
反平行になった時に、メモリセルの電気抵抗率は極大に
なる。このようなメモリセルの電気抵抗率の変化を電流
印加・電圧検出系17により検出することにより、メモ
リセルに書き込まれている情報を再生することができ
る。
When multi-value recording is performed, it is preferable to apply a rotating magnetic field to the memory cell during reproduction. By controlling the two pairs of magnetic field applying coils 21 and 22, a rotating magnetic field can be applied to each memory cell. When the direction of the magnetization of the magnetic layer 12 in the memory cell matches the direction of the rotating magnetic field, the electrical resistivity of the memory cell becomes minimal, and the direction of the magnetization of the magnetic layer 12 and the direction of the rotating magnetic field are antiparallel. , The electrical resistivity of the memory cell becomes maximum. By detecting such a change in the electric resistivity of the memory cell by the current application / voltage detection system 17, information written in the memory cell can be reproduced.

【0029】図9は、本発明による磁性メモリの再生信
号処理系の概略ブロック図である。この再生信号処理系
は、位相信号発生系61、位相比較系63及び情報変換
系64を備える。位相発生系61は連続的に変化する位
相信号、あるいは例えば0°、90°、180°、27
0°、0°と間欠的にサイクリックに変化する位相信号
を発生し、この位相信号はコイル電流制御系62及び位
相比較系63に供給される。コイル電流制御系62で
は、入力された位相信号に対応する向きの磁界を発生す
るように磁界印加コイル21,22に流す励磁電流を制
御する。ここでは、図5のAの方向を0°方向とし、B
の方向を90°、Cの方向を180°、Dの方向を27
0°というように、時計回りに角度を定義するものとす
る。従って、例えば位相発生系61から0°という位相
信号を受けたコイル電流制御系62は、メモリセルにA
方向の磁界が印加されるように磁界印加コイル21,2
2の励磁電流を制御する。
FIG. 9 is a schematic block diagram of a reproduction signal processing system of a magnetic memory according to the present invention. This reproduction signal processing system includes a phase signal generation system 61, a phase comparison system 63, and an information conversion system 64. The phase generation system 61 outputs a continuously changing phase signal or, for example, 0 °, 90 °, 180 °, 27 °.
A phase signal that changes intermittently at 0 ° and 0 ° is generated, and this phase signal is supplied to a coil current control system 62 and a phase comparison system 63. The coil current control system 62 controls the exciting current flowing through the magnetic field applying coils 21 and 22 so as to generate a magnetic field in a direction corresponding to the input phase signal. Here, the direction of A in FIG.
Direction 90 °, direction C 180 °, direction D 27
An angle is defined clockwise, such as 0 °. Therefore, for example, the coil current control system 62 that has received the phase signal of 0 ° from the phase generation system 61
Magnetic field applying coils 21 and
2 is controlled.

【0030】電流印加・電圧検出系17は、前述のよう
にして、指定されたメモリセルの電圧を検出する。電流
印加・電圧検出系17で検出されたメモリセルの電圧
は、位相比較系63で位相信号発生系61から供給され
た位相信号と比較され、例えばメモリセルの電圧値が極
大を示す位相についての情報が位相比較系63から次段
の情報変換系64に出力される。情報変換系64では、
入力された位相情報に基づいて、そのメモリセルに記録
されている値を再生し、出力する。
The current application / voltage detection system 17 detects the voltage of the specified memory cell as described above. The voltage of the memory cell detected by the current application / voltage detection system 17 is compared with the phase signal supplied from the phase signal generation system 61 by the phase comparison system 63. Information is output from the phase comparison system 63 to the information conversion system 64 at the next stage. In the information conversion system 64,
Based on the input phase information, the value recorded in the memory cell is reproduced and output.

【0031】図10を用いて、再生信号処理系の動作に
ついて説明する。図10は、2対の磁界印加コイル2
1,22によってメモリセルの位置に発生された外部磁
界の位相と電圧検出系で検出されたメモリセルの電圧変
化の関係の一例を、メモリセルの記録値毎に示した図で
ある。図10(a)は、磁界印加コイル21,22によ
ってメモリセルに印加される外部磁界の位相を、図5の
A方向を+方向とする磁界の強度で表した図である。い
ま、メモリセルの磁性層14の磁化の向きが0°である
図5のAの状態に記録値「0」を、90°であるBの状
態に記録値「1」を、180°であるCの状態に記録値
「2」を、270°であるDの状態に記録値「3」を割
り当てるものとする。
The operation of the reproduction signal processing system will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows two pairs of magnetic field applying coils 2
FIG. 9 is a diagram showing an example of a relationship between a phase of an external magnetic field generated at a position of a memory cell by a voltage detection system and a voltage change of the memory cell detected by a voltage detection system for each recorded value of the memory cell. FIG. 10A is a diagram showing the phase of the external magnetic field applied to the memory cell by the magnetic field applying coils 21 and 22 by the intensity of the magnetic field with the direction A in FIG. Now, the recorded value “0” is in the state of A in FIG. 5 where the magnetization direction of the magnetic layer 14 of the memory cell is 0 °, the recorded value “1” is in the state of B where it is 90 °, and 180 °. It is assumed that the recording value “2” is assigned to the state C and the recording value “3” is assigned to the state D which is 270 °.

【0032】図10(b)は、メモリセルの記録値が
「0」の時、すなわち磁性層14の磁化の向きが0°方
向である時に電流印加・電圧検出系17で検出されるメ
モリセルの電圧波形を示す。このとき、電流印加・電圧
検出系17で検出される電圧波形は、磁性層14の磁化
の向きと外部磁界の向きが一致した時、すなわち位相信
号発生系61から位相比較系63に入力される位相信号
が0°のとき極小値をとり、磁性層14の磁化の向きと
外部磁界の向きが反平行である位相信号180°のとき
極大値をとる。位相比較系63は、電流印加・電圧検出
系17の出力が位相が0°で極小値をとること、あるい
は位相180°で極大値をとることを情報変換系64に
伝達し、情報変換系64はそれを変換テーブルに照らし
て「0」を出力する。
FIG. 10B shows a memory cell detected by the current application / voltage detection system 17 when the recorded value of the memory cell is “0”, that is, when the direction of magnetization of the magnetic layer 14 is 0 °. 3 shows a voltage waveform of the first embodiment. At this time, the voltage waveform detected by the current application / voltage detection system 17 is input when the direction of magnetization of the magnetic layer 14 matches the direction of the external magnetic field, that is, from the phase signal generation system 61 to the phase comparison system 63. It takes a minimum value when the phase signal is 0 °, and takes a maximum value when the phase signal is 180 ° where the direction of the magnetization of the magnetic layer 14 and the direction of the external magnetic field are antiparallel. The phase comparison system 63 transmits to the information conversion system 64 that the output of the current application / voltage detection system 17 takes a local minimum value when the phase is 0 ° or a local maximum value when the phase is 180 °. Outputs "0" based on the conversion table.

【0033】図10(c)は、メモリセルの記録値が
「1」の時、すなわち磁性層14の磁化の向きが90°
方向である時に電流印加・電圧検出系17で検出される
メモリセルの電圧波形を示す。このとき、電流印加・電
圧検出系17で検出される電圧波形は、磁性層14の磁
化の向きと外部磁界の向きが一致した時、すなわち位相
信号発生系61から位相比較系63に入力される位相信
号が90°のとき極小値をとり、磁性層14の磁化の向
きと外部磁界の向きが反平行である位相信号270°の
とき極大値をとる。位相比較系63は、電流印加・電圧
検出系17の出力が位相が90°で極小値をとること、
あるいは位相270°で極大値をとることを情報変換系
64に伝達し、情報変換系64はそれを変換テーブルに
照らして「1」を出力する。
FIG. 10C shows the case where the recorded value of the memory cell is “1”, that is, the magnetization direction of the magnetic layer 14 is 90 °.
The voltage waveform of the memory cell detected by the current application / voltage detection system 17 when the direction is the direction is shown. At this time, the voltage waveform detected by the current application / voltage detection system 17 is input when the direction of magnetization of the magnetic layer 14 matches the direction of the external magnetic field, that is, from the phase signal generation system 61 to the phase comparison system 63. It takes a minimum value when the phase signal is 90 °, and takes a maximum value when the phase signal is 270 ° where the magnetization direction of the magnetic layer 14 and the direction of the external magnetic field are antiparallel. The phase comparison system 63 is such that the output of the current application / voltage detection system 17 has a minimum value at a phase of 90 °,
Alternatively, it is transmitted to the information conversion system 64 that the maximum value is obtained at the phase of 270 °, and the information conversion system 64 outputs “1” by referring to the conversion table.

【0034】図10(d)は、メモリセルの記録値が
「2」の時、すなわち磁性層14の磁化の向きが180
°方向である時に電流印加・電圧検出系17で検出され
るメモリセルの電圧波形を示し、図10(e)は、メモ
リセルの記録値が「3」の時、すなわち磁性層14の磁
化の向きが270°方向である時に電流印加・電圧検出
系17で検出されるメモリセルの電圧波形を示す。位相
比較系63は、同様にして電流印加・電圧検出系17で
検出されるメモリセルの電圧波形が極小値となる位相あ
るいは極大値となる位相を検出し、情報変換系64に出
力する。情報変換系64は、位相比較系63から供給さ
れた位相情報を変換テーブルと照合して、図10(d)
の場合には「2」を出力し、図10(e)の場合には
「3」を出力する。このようにして、本発明による磁性
メモリは、メモリセル中の反強磁性層15からそれに接
する磁性層14に印加される交換バイアス磁界の向きに
対応した多値記録が可能である。
FIG. 10D shows that the recorded value of the memory cell is “2”, that is, the magnetization direction of the magnetic layer 14 is 180.
FIG. 10E shows the voltage waveform of the memory cell detected by the current application / voltage detection system 17 when the direction is the ° direction. FIG. 10E shows the case where the recorded value of the memory cell is “3”, that is, the magnetization of the magnetic layer 14. The voltage waveform of the memory cell detected by the current application / voltage detection system 17 when the direction is the 270 ° direction is shown. Similarly, the phase comparison system 63 detects the phase at which the voltage waveform of the memory cell detected by the current application / voltage detection system 17 has a minimum value or a maximum value, and outputs the phase to the information conversion system 64. The information conversion system 64 compares the phase information supplied from the phase comparison system 63 with the conversion table, and
In this case, "2" is output, and in the case of FIG. 10E, "3" is output. In this manner, the magnetic memory according to the present invention can perform multi-level recording corresponding to the direction of the exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer 15 in the memory cell to the magnetic layer 14 in contact with it.

【0035】なお、ここでは、磁性層12および磁性層
14として厚さ5nmのNi−20at%Fe合金を、
非磁性層として厚さ2.5nmのCuを、反強磁性層1
5として厚さ10nmのMn−22at%Ir合金を用
いた場合について述べたが、他の磁性層材料でも同様の
効果を得ることができる。非磁性層として、絶縁材料を
用いることもできる。非磁性層として絶縁材料を用いる
場合には、多層膜の上下に設けた電極から2層の磁性層
の間に電圧を印加し、電子が絶縁層をトンネルする必要
がある。
Here, a Ni-20 at% Fe alloy having a thickness of 5 nm is used as the magnetic layer 12 and the magnetic layer 14.
As a nonmagnetic layer, Cu having a thickness of 2.5 nm was deposited on the antiferromagnetic layer 1.
Although the case where a Mn-22 at% Ir alloy having a thickness of 10 nm is used as 5 has been described, the same effect can be obtained with other magnetic layer materials. An insulating material can be used for the nonmagnetic layer. When an insulating material is used for the nonmagnetic layer, it is necessary to apply a voltage between the two magnetic layers from electrodes provided above and below the multilayer film, and electrons need to tunnel through the insulating layer.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によると、反強磁性層、磁性層、
非磁性層、磁性層の順に積層された多層膜によりメモリ
セルを構成し、任意のメモリセルに印加磁界の向きに対
応した情報を記録し、再生することができる。また、記
録の際、他のメモリセルを加熱、冷却しなければ、他の
メモリセルに誤った情報の書き込みが行われることはな
い。
According to the present invention, an antiferromagnetic layer, a magnetic layer,
A memory cell is formed by a multilayer film in which a non-magnetic layer and a magnetic layer are stacked in this order, and information corresponding to the direction of an applied magnetic field can be recorded and reproduced in an arbitrary memory cell. Further, at the time of recording, unless other memory cells are heated or cooled, erroneous information is not written in other memory cells.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による多層膜磁性メモリへの記録(書き
込み)方法を説明する図。
FIG. 1 is a view for explaining a recording (writing) method to a multilayer magnetic memory according to the present invention.

【図2】本発明による多層膜磁性メモリの再生(読み出
し)方法を説明する図。
FIG. 2 is a view for explaining a reproducing (reading) method of the multilayer magnetic memory according to the present invention.

【図3】本発明による磁性メモリの記録再生系の一例を
示す概略平面図。
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a recording / reproducing system of a magnetic memory according to the present invention.

【図4】図3のAA断面模式図。FIG. 4 is a schematic sectional view taken along the line AA in FIG. 3;

【図5】メモリセルと記録の向きを表す平面図。FIG. 5 is a plan view showing a memory cell and a recording direction.

【図6】指定されたメモリセルの情報を再生する方法の
一例を説明するための模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an example of a method of reproducing information of a specified memory cell.

【図7】本発明による磁性メモリの記録再生系の他の例
を示す概略平面図。
FIG. 7 is a schematic plan view showing another example of the recording / reproducing system of the magnetic memory according to the present invention.

【図8】図7のAA断面模式図。FIG. 8 is a schematic sectional view taken along the line AA of FIG. 7;

【図9】本発明による磁性メモリの再生信号処理系の概
略ブロック図。
FIG. 9 is a schematic block diagram of a reproduction signal processing system of a magnetic memory according to the present invention.

【図10】メモリセルの位置に発生された外部磁界の位
相と電圧検出系で検出されたメモリセルの電圧変化の関
係の一例をメモリセルの記録値毎に示した図。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a relationship between a phase of an external magnetic field generated at a position of a memory cell and a voltage change of the memory cell detected by a voltage detection system for each recorded value of the memory cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…多層膜磁性メモリ、10a〜10i…メモリセ
ル、11…基板、12,14…磁性層、13…非磁性
層、15…反強磁性層、16a〜16x…導体、17…
電流印加・電圧検出系、18…レーザ光を発生する機
構、19…光学系、20…レーザ光、21,22…磁界
印加コイル、23a〜23h…接点、24a,24b…
定電流、25…絶縁体、51〜53…電極、56〜58
…電極、61…位相信号発生系、62…コイル電流制御
系、63…位相比較系、64…情報変換系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Multilayer magnetic memory, 10a-10i ... Memory cell, 11 ... Substrate, 12, 14 ... Magnetic layer, 13 ... Nonmagnetic layer, 15 ... Antiferromagnetic layer, 16a-16x ... Conductor, 17 ...
Current application / voltage detection system, 18: mechanism for generating laser light, 19: optical system, 20: laser light, 21, 22, ... magnetic field application coil, 23a to 23h: contacts, 24a, 24b ...
Constant current, 25: insulator, 51 to 53: electrode, 56 to 58
... electrodes, 61 ... phase signal generation system, 62 ... coil current control system, 63 ... phase comparison system, 64 ... information conversion system

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年5月14日[Submission date] May 14, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反強磁性層、第1の磁性層、非磁性層、
第2の磁性層の順に積層された多層膜を備え、前記反強
磁性層から前記第1の磁性層に印加される交換バイアス
磁界の向きに対応させて記録値を与えることを特徴とす
る磁性メモリ。
An antiferromagnetic layer, a first magnetic layer, a nonmagnetic layer,
A magnetic layer provided in the order of a second magnetic layer, wherein a recording value is given in accordance with a direction of an exchange bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer to the first magnetic layer. memory.
【請求項2】 請求項1記載の磁性メモリにおいて、前
記多層膜の電気抵抗率を検出する検出手段と、磁界印加
手段とを備え、前記磁界印加手段によって向きの変化す
る外部磁界を印加しながら前記多層膜の電気抵抗率を検
出することにより記録値の再生を行うことを特徴とする
磁性メモリ。
2. The magnetic memory according to claim 1, further comprising: a detection unit for detecting an electric resistivity of the multilayer film; and a magnetic field application unit, wherein the magnetic field application unit applies an external magnetic field whose direction changes. A magnetic memory for reproducing a recorded value by detecting an electric resistivity of the multilayer film.
【請求項3】 請求項2記載の磁性メモリにおいて、前
記磁界発生手段は前記多層膜の面内で回転する回転磁界
を発生し、前記検出手段は前記回転磁界の回転に同期し
て前記多層膜の電気抵抗率を検出することを特徴とする
磁性メモリ。
3. The magnetic memory according to claim 2, wherein said magnetic field generating means generates a rotating magnetic field which rotates in the plane of said multilayer film, and said detecting means generates said rotating magnetic field in synchronization with rotation of said rotating magnetic field. A magnetic memory characterized by detecting an electric resistivity of the magnetic memory.
【請求項4】 反強磁性層、第1の磁性層、非磁性層、
第2の磁性層の順に積層された多層膜と、前記多層膜に
複数の方向の磁界を選択的に印加する磁界印加手段と、
前記多層膜を加熱する加熱手段とを備え、 前記磁界印加手段により前記多層膜に所定の方向の磁界
を印加しながら前記加熱手段によって前記多層膜を加熱
し、前記反強磁性層から前記第1の磁性層に印加される
交換バイアス磁界の作用で前記第1の磁性層の磁化の向
きを前記磁界印加手段により印加された磁界の方向に固
定することによって記録値を与えることを特徴とする磁
性メモリ。
4. An antiferromagnetic layer, a first magnetic layer, a nonmagnetic layer,
A multilayer film laminated in the order of the second magnetic layer; and a magnetic field applying unit for selectively applying magnetic fields in a plurality of directions to the multilayer film;
Heating means for heating the multilayer film; heating the multilayer film by the heating means while applying a magnetic field in a predetermined direction to the multilayer film by the magnetic field applying means; Wherein the recording value is given by fixing the direction of magnetization of the first magnetic layer to the direction of the magnetic field applied by the magnetic field applying means by the action of an exchange bias magnetic field applied to the magnetic layer. memory.
【請求項5】 請求項4記載の磁性メモリにおいて、前
記加熱手段は前記多層膜を前記反強磁性層のブロッキン
グ温度以上に加熱することを特徴とする記録再生装置。
5. The recording / reproducing apparatus according to claim 4, wherein said heating means heats said multilayer film to a temperature equal to or higher than a blocking temperature of said antiferromagnetic layer.
【請求項6】 請求項4又は5記載の磁性メモリにおい
て、前記加熱手段はレーザ光照射手段であることを特徴
とする磁性メモリ。
6. The magnetic memory according to claim 4, wherein said heating means is a laser beam irradiation means.
【請求項7】 反強磁性層、第1の磁性層、非磁性層、
第2の磁性層の順に積層された多層膜からそれぞれなる
複数のメモリセルと、前記メモリセルに向きの変化する
磁界を印加する磁界印加手段と、指定されたメモリセル
の電気抵抗率を検出する検出手段とを備えることを特徴
とする磁性メモリ。
7. An antiferromagnetic layer, a first magnetic layer, a nonmagnetic layer,
A plurality of memory cells each composed of a multilayer film laminated in the order of the second magnetic layer; magnetic field applying means for applying a changing magnetic field to the memory cells; and detecting an electrical resistivity of the designated memory cell A magnetic memory, comprising: a detection unit.
【請求項8】 請求項7記載の磁性メモリにおいて、前
記磁界印加手段は前記多層膜の面内で回転する回転磁界
を発生し、前記検出手段は前記回転磁界の回転に同期し
て指定されたメモリセルの電気抵抗率を検出することを
特徴とする磁性メモリ。
8. The magnetic memory according to claim 7, wherein said magnetic field applying means generates a rotating magnetic field which rotates in the plane of said multilayer film, and said detecting means is designated in synchronization with the rotation of said rotating magnetic field. A magnetic memory characterized by detecting an electric resistivity of a memory cell.
【請求項9】 反強磁性層、第1の磁性層、非磁性層、
第2の磁性層の順に積層された多層膜からそれぞれなる
複数のメモリセルと、前記メモリセルに複数の向きの磁
界を選択的に印加する磁界印加手段と、指定されたメモ
リセルを選択的に加熱する加熱手段とを備えることを特
徴とする磁性メモリ。
9. An antiferromagnetic layer, a first magnetic layer, a nonmagnetic layer,
A plurality of memory cells each composed of a multilayer film laminated in the order of the second magnetic layer; a magnetic field applying means for selectively applying a magnetic field in a plurality of directions to the memory cells; A magnetic memory, comprising: heating means for heating.
【請求項10】 請求項9記載の磁性メモリにおいて、
前記加熱手段は指定された多層膜を前記反強磁性層のブ
ロッキング温度以上に加熱することを特徴とする記録再
生装置。
10. The magnetic memory according to claim 9, wherein
The recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the heating means heats the specified multilayer film to a temperature higher than a blocking temperature of the antiferromagnetic layer.
【請求項11】 請求項9又は10記載の磁性メモリに
おいて、前記加熱手段はレーザ光照射手段であることを
特徴とする磁性メモリ。
11. The magnetic memory according to claim 9, wherein said heating means is a laser beam irradiation means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005520325A (en) * 2002-03-12 2005-07-07 エイジェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ Multistage cell magnetoresistive random access memory
JP2009146563A (en) * 2001-12-07 2009-07-02 Hynix Semiconductor Inc Magnetoresistive ram
JP2010192101A (en) * 2004-07-13 2010-09-02 Regents Of The Univ Of California Exchange-bias based multi-state magnetic memory, logic device, and magnetically stabilized magnetic storage

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