KR100790885B1 - 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 - Google Patents
자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100790885B1 KR100790885B1 KR1020060089651A KR20060089651A KR100790885B1 KR 100790885 B1 KR100790885 B1 KR 100790885B1 KR 1020060089651 A KR1020060089651 A KR 1020060089651A KR 20060089651 A KR20060089651 A KR 20060089651A KR 100790885 B1 KR100790885 B1 KR 100790885B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- track
- magnetic domain
- magnetic
- information storage
- domain wall
- Prior art date
Links
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 title claims abstract description 100
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910018979 CoPt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 37
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/02—Recording, reproducing, or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/14—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/012—Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/74—Record carriers characterised by the form, e.g. sheet shaped to wrap around a drum
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/74—Record carriers characterised by the form, e.g. sheet shaped to wrap around a drum
- G11B5/82—Disk carriers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/02—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
- G11C19/08—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
- G11C19/0808—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/02—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
- G11C19/08—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
- G11C19/0808—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation
- G11C19/0816—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation using a rotating or alternating coplanar magnetic field
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/02—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
- G11C19/08—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
- G11C19/0808—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation
- G11C19/0841—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation using electric current
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/902—Specified use of nanostructure
- Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
- Y10S977/933—Spintronics or quantum computing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
Abstract
본 발명은 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에 관한 것이다. 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에 있어서, 자성 물질을 포함하며 제 1방향으로 형성된 쓰기용 트랙; 상기 쓰기용 트랙 상에 연자성체를 포함하여 형성된 중간층; 및 상기 중간층 상에 제 2방향으로 형성되며, 자성 물질을 포함하는 정보 저장용 트랙;을 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 제공한다.
Description
도 1a 내지 도 1c는 자구벽 이동에 관한 기본 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 의한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 의한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 의한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 4실시예에 의한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 도면으로서, 쓰기 트랙의 자화 방향에 따라 연자성 중간층의 스핀 방향이 변화하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 쓰기 방법을 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11... 제 1자구 12... 제 2자구
13... 자구 벽
21, 31, 41, 51, 61... 제 1트랙
22, 32, 42, 52a, 52b, 52c, 62... 중간층
23, 33, 43, 53, 63... 제 2트랙
본 발명은 정보 저장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성 재료의 자구벽(magnetic domain wall) 이동을 유도하여 정보를 기록, 저장 및 소거를 할 수 있는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에 관한 것이다.
정보 산업이 발달함에 따라 대용량의 정보 처리가 요구됨에 따라 고용량의 정보를 저장할 수 있는 정보 저장 매체에 관한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 수요의 증가에 따라 정보 저장 속도가 빠르면서 소형의 정보 저장 매체에 관한 연구가 진행되고 있으며 결과적으로 다양한 종류의 정보 저장 장치가 개발되었다. 일반적으로 정보 저장 매체로 널리 사용되는 HDD는 읽기/쓰기 헤드와 정보가 기록되는 회전하는 매체를 포함하고 있으며, 100GB (gigabyte) 이상의 고용량 정보가 저장될 수 있다. 그러나, HDD와 같이 회전하는 부분을 갖는 저장 장치는 마모되는 경향이 있고, 동작시 페일(fail)이 발생할 가능성이 크기 때문에 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.
최근에는 자성 물질의 자구 벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용하는 새로운 데이터 저장 장치에 관한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
도 1a 내지 도 1c는 자구 벽 이동 원리를 나타낸 도면이다. 도 1a를 참조하면 제 1자구(11), 제 2자구(12) 및 제 1자구(11)와 제 2자구(12)의 경계인 자구 벽(13)을 포함하는 자성 와이어가 개시되어 있다.
일반적으로 자성체를 구성하는 자기적인 미소 영역을 자구(magnetic domain)이라 한다. 자구 내에서는 전자의 자전, 즉 자기 모멘트의 방향이 동일한 특징을 지니고 있다. 이러한 자구의 크기 및 자화 방향은 자성 재료의 모양, 크기 및 외부의 에너지에 의해 적절히 제어될 수 있다. 자구 벽(magnetic domain wall)은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분을 나타내는 것이다. 이러한 자구 벽은 자성 재료에 인가되는 자기장 또는 전류에 의해 이동될 수 있는 특징이 있다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 소정의 폭 및 두께를 갖는 자성층 내에 특정 방향을 갖는 다수의 자구들을 만든 후, 외부에서 자장(magnetic field) 또는 전류(current)를 인가한 경우, 자구 벽을 이동시킬 수 있다.
도 1b를 참조하면, 제 2자구(12)에서 제 1자구(11) 방향으로 외부에서 자장을 가하면 자구 벽(13)은 제 2자구(12)에서 제 1자구(11) 방향, 즉 외부 자장의 인가 방향과 동일한 방향으로 이동함을 알 수 있다. 동일한 원리로 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 자장을 인가하는 경우 자구 벽(13)은 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 이동한다.
도 1c를 참조하면, 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 외부에서 전류를 인가하면 자구 벽(13)은 제 2자구(12)에서 제 1자구(11) 방향으로 이동한다. 전류를 인가하는 경우, 전자는 반대 방향으로 흐르게 되며, 자구 벽(13)은 전자의 이 동 방향으로 함께 이동하는 것이다. 즉 자구 벽은 외부 전류의 인가 방향과 반대 방향으로 이동함을 알 수 있다. 동일한 원리로 제 2자구(11)에서 제 1자구(12) 방향으로 전류을 인가하는 경우 자구 벽(13)은 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 이동한다.
결과적으로 자구 벽은 외부 자장이나 전류의 인가를 통하여 이동시킬 수 있으며, 이는 곧 자구의 이동을 의미한다.
자구 벽 이동 원리는 HDD나 비휘발성 RAM과 같은 정보 저장 장치에 적용될 수 있다. 즉, 특정 방향으로 자화된 자구들 및 그들의 경계인 자구 벽을 갖는 자성 물질에서 자구 벽이 이동됨에 따라 자성 물질 내의 전압이 변화되는 원리를 이용하여 '0' 또는 '1'의 데이터를 쓰고 읽을 수 있는 비휘발성 메모리 소자를 구현할 수 있다. 이 경우, 라인 형태의 자성 물질 내에 특정 전류를 흘려주어 자구 벽의 위치를 변화시키면서 데이터를 쓰고 읽을 수 있기 때문에, 매우 간단한 구조를 갖는 고집적 소자 구현이 가능하다. 그러므로, 자구 벽 이동 원리를 이용하는 경우 종래 FRAM, MRAM 및 PRAM 등에 비해 매우 큰 저장 용량을 갖는 메모리의 제조가 가능하다. 그러나, 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치들은 아직 개발 초기단계에 있으며, 대체로 정보 저장 밀도가 낮은 단점이 있다. 따라서, 고밀도의 최적화된 구조를 지닌 자구 벽 이동을 이용한 메모리 장치가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 높은 정보 저장 밀도를 지니며 간단한 구조를 지닌 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,
삭제
자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에 있어서,
자성 물질을 포함하며 제 1방향으로 형성된 쓰기용 트랙;
상기 쓰기용 트랙 상에 연자성체를 포함하여 형성된 중간층; 및
상기 중간층 상에 제 2방향으로 형성되며, 자성 물질을 포함하는 정보 저장용 트랙;을 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1방향 및 상기 제 2방향은 서로 평행, 직교 또는 교차하는 방향인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 다층 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 105 J/m3 내지 107 J/m3의 자기 이방성 상수 값을 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 수직 자기 이방성을 지닌 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 CoPt 또는 FePt 중 적어도 어느 한 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 1 내지 100nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 중간층은 다층 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 중간층은 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 중간층은 10 내지 100nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 중간층은 NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 한 물질을 포함하는 합금 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 자세하게 설명하도록 한다. 도면에 나타낸 각 층의 두께 및 폭은 설명을 위하여 다소 과장된 것임을 명심하여야 한다.
본 발명에서는 하나 이상의 자구를 포함하는 제 1트랙과 자성 물질로 형성된 제 2트랙 및 상기 제 1트랙과 상기 제 2트랙 사이에 형성된 중간층을 포함하는 정보 저장 장치를 제공한다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 메모리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 1방향으로 형성된 제 1트랙(21)과 제 2방향으로 형성된 제 2트랙(23) 및 제 1트랙(writing track)(21)과 제 2트랙(recording track)(23) 사이에 형성된 중간층(soft magnetic interconnecting layer: 연자성 중간층)(22)을 포함하는 구조의 정보 저장 장치가 도시되어 있다. 도 2에 개시된 실시예의 경우, 제 1트랙(21)과 제 2트랙(23)이 상호 나란한 방향으로 형성되어 있으며, 이를 평행(parallel) 형이라 한다. 본 발명에 있어서, 제 1트랙(21)은 기능적으로 쓰기용 트랙에 해당하며, 제 2트랙(22)은 정보 저장용 트랙에 해당한다.
제 1트랙(21) 및 제 2트랙(23)은 정보 저장 밀도를 높이기 위해 높은 자기 이방성 특성을 지닌 물질을 사용하여 형성시킨다. 자기 이방성 상수(magnetic anisotropy energy constant)는 105 J/m3 이상인 물질을 사용하며, 105 J/m3 내지 107 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 물질(High Ku)을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 물질을 구체적으로 예를 들면, 수직 자화 특성을 지닌 CoPt, FePt 또는 이들을 포함하는 합금 물질이 있다. 제 1트랙(21) 및 제 2트랙(23)은 단층 또는 다층 구조로 형성시킬 수 있으며, 1 내지 100nm의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.
중간층(22)은 연자성(soft magnetic) 물질로 형성된 것으로, 제 1트랙(21) 및 제 2트랙(23)보다 낮은 자기 이방성 상수를 지닌 물질(Low Ku)로 형성시킨다. 중간층(22)의 자기 이방성 상수는 103 J/m3 이하인 물질로 형성시키며, 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 물질로 형성시키는 것이 바람직하다. 구체적으로 NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 중간층(23)의 두께는 10nm 이상으로 형성시키며, 10 내지 100nm의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 메모리 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제 1방향으로 형성된 제 1트랙(31)과 제 2방향으로 형성된 제 2트랙(33) 및 제 1트랙(31)과 제 2트랙(33) 사이에 형성된 중간층(32)을 포함하는 구조의 정보 저장 장치가 개시되어 있다. 도 3에 개시된 구조의 경우, 제 1트랙(31) 및 제 2트랙(33)이 상호 수직 방향으로 형성되어 있으며, 이를 직교(orthogonal) 형이라 한다.
도 3에 나타낸 정보 저장 장치의 경우, 도 2와 비교하면 제 1트랙(31)과 제 2트랙(33)의 형성 방향에 차이가 있으나, 각 트랙의 구성 물질과 중간층(32) 구성 물질의 경우, 도 2에 나타낸 제 1실시예의 물질들을 그대로 사용하여 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제 1방향으로 형성된 제 1트랙(41)과 제 2방향으로 형성된 제 2트랙(43) 및 제 1트랙(41)과 제 2트랙(43) 사이에 형성된 중간층(42)을 포함한다. 도 4에 개시된 정보 저장 트랙의 경우, 제 1트랙(41) 및 제 2트랙(43)이 교차하는 방향으로 형성되어 있으며, 이와 같은 구조를 교차(cross) 형이라 한다.
도 4에 나타낸 정보 저장 장치의 경우, 도 3에 나타낸 정보 저장 장치와 비교하면 제 2트랙(43)이 중간층(42)과 접하는 영역 양쪽에 모두 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 4에서는 제 1트랙 및 제 2트랙의 형성 방향에 따른 정보 저장 장치를 도시하고 있으며, 이는 본 발명의 실시예에 의한 정보 저장 장치의 트랙들은 사용 환경에 따라 적절히 그 방향을 조절하여 구성될 수 있음을 의미한다. 제 1트랙 및 제 2트랙의 방향을 임의로 설정할 수 있으며, 다수의 자구를 지닌 와이어 형태로 형성할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 4실시예에 의한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 것이다. 제 1방향으로 형성된 제 1트랙(51) 상에 다층 구조의 중간층(52a, 52b, 52c)가 형성되어 있으며, 중간층(52a, 52b, 52c) 상에는 제 2방향으로 형성된 제 2트랙(53)이 형성되어 있다. 제 1트랙(51), 제 2트랙(53) 및 중간층(52a, 52b, 52c)은 본원의 제 1실시예에서 사용한 물질과 동일한 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면 중간층(52a, 52b, 52c)가 다층 구조로 형성되어 있음을 알 수 있다. 중간층(52a, 52b, 52c)는 상술한 바와 같이 자기 이방성 상수는 103 J/m3 이하인 물질로 형성시키며, 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 물질로 형성시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하여 형성될 수 있다. .
도 5a 및 도 5b의 경우 중간층(52a, 52b, 52c)의 자화 방향이 반대인 것을 알 수 있다. 도 5a의 경우, 제 2트랙(53)의 자구를 중간층(52a, 52b, 52c)을 거쳐 제 1트랙(51)으로 이동시킨 것으로, 제 1트랙(51)에서 제 2트랙(53) 방향으로 전류를 인가한 것이다. 반면, 도 5b에서는 제 1트랙(51)의 자구를 중간층(52a, 52b, 52c)을 거쳐 제 2트랙(53) 방향으로 이동시킨 것으로, 이는 제 2트랙(53)에서 제 1트랙(51) 방향으로 전류를 인가한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 쓰기 방법을 도 6a 내지 도 6h를 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 6a를 참조하면, 제 1트랙(61)과 제 2트랙(63)이 서로 나란한 방향으로 형성되어 있으며, 제 1트랙(61) 및 제 2트랙(63) 사이에는 중간층(62)이 형성되어 있다. 여기서 제 1트랙(61)은 쓰기 트랙의 역할을 하며, 제 2트랙은 정보 저장 트랙의 역할을 한다. 제 2트랙(63)의 좌측 단부에는 전도성 물질로 형성된 제 1도전선(E1)이 형성되어 있으며, 제 1트랙(61)의 좌측 단부에는 제 2도전선(E2)이 형성되어 있고, 우측 단부에는 제 3도전선(E3)이 형성되어 있다. 제 1트랙(61)에는 자화 방향이 상방인 자구 영역 A1 및 자화 방향이 하방인 자구 영역 A2가 형성되어 있다. 제 2트랙(63)의 경우 자화 방향이 모두 상방으로 형성되어 있다. 자화 방향이 하방인 경우를 "0"으로 설정하고, 자화 방향이 상방인 경우를 "1"로 설정하는 경우 제 2트랙(63)에 자화 방향이 하방인 "0"의 정보를 저장하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 6b를 참조하면, 먼저 제 1트랙(61)의 양측 단부의 제 2전도선(E2) 및 제 3전도선(E3)를 통하여 전류를 공급한다.
도 6c를 참조하면, 제 2전도선(E2)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 전류를 흐르도록 하면, 자구 벽은 전류의 방향과 반대로 이동한다. 자구 벽은 전자의 이동 방향에 따라 함께 이동하게 되므로 전류의 방향과 반대로 이동하는 것이다. 따라 서, 제 2전도선(E2) 방향으로 자구 벽이 이동한다. 결과적으로 제 1트랙(61)의 자구 A1의 영역은 감소되고, 자구 A2의 영역은 증가한다. 자구 A2가 중간층(62)의 하부에 위치하게 되면, 중간층(62)은 자구 A2의 영향을 받게 되어 자구 영역 A2와 동일한 자화 방향을 지니게 된다.
도 6d를 참조하면, 제 1트랙(33)의 좌측 단부의 제 2전도선(E2)은 OFF로 설정하고, 제 2트랙(31)의 좌측 단부의 제 1전도선(E1)을 ON으로 설정한다. 그리고, 제 1전도선(E1) 및 제 3전도선(E3)을 통하여 전류가 흐르도록 한다. 전류의 흐름 방향을 제 1전도선(E1)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 설정하면, 중간층(62)을 통하여 자화 방향이 하방인 자구 A2가 제 2트랙(63)으로 확장되어 제 2트랙(63) 좌측 방향으로 자화 방향이 하방인 자구 A3이 확장된다. 결과적으로 제 2트랙(63)에 자화 방향이 하방인 자구 A3가 생기며, "0"의 정보가 저장된다.
도 6e를 참조하면, 자구 A3를 제 2트랙(63)의 좌측 방향으로 이동하도록 제 3전도선(E3)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 전류를 흐르도록 한다.
다음으로, "0"의 정보를 제 2트랙(63)에 기록한 다음, 자화 방향이 상방인 자구 영역, 즉 "1"의 정보를 제 2트랙(31)에 기록하는 과정을 설명한다.
도 6f를 참조하면, 제 1전도선(E1)을 OFF로 설정하고, 제 2전도선(E2) 및 제 3전도선(E3)을 ON으로 설정하여 전류를 흐르도록 한다.
도 6g를 참조하면, 제 3전도선(E3)에서 제 2전도선(E2) 방향으로 전류가 흐르도록 한다. 제 3전도선(E3)에서 제 2전도선(E2) 방향으로 전류가 흐르게 되면, 전자는 제 2전도선(E2)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 자화 방향이 상방인 자구 A1과 자화 방향이 하방인 자구 A2의 경계인 자구 벽은 제 1트랙(61)의 우측 방향으로 이동하게 된다. 자구 A1과 자구 A2 사이의 자구 벽이 중간층(62)과 대응되는 영역을 통과할 때까지 전류를 인가한다. 자구 A1이 중간층(62)과 접촉하게 되므로, 중간층(62)은 제 1트랙(61)의 자구 A1과 같은 상방의 자화 방향을 지니게 된다.
도 6h를 참조하면, 제 1전도선(E1) 및 제 2전도선(E2)를 ON으로 설정하고 제 3전도선(E3)를 OFF로 설정한다. 제 1전도선(E1)에서 제 2전도선(E2) 방향으로 전류를 흐르도록 하면, 전자는 제 2전도선(E2)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 전자가 이동한다. 따라서, 중간층(62)을 통하여 제 2트랙(63)에는 자화 방향이 상방인 자구 A4가 확장된다. 결과적으로 제 2트랙(63)에는 자화 방향이 하방인 자구 A3의 우측에 자화 방향이 하방인 자구 A4가 위치하게 된다. 따라서, "0"의 정보 영역 우측에 "1"의 정보 영역이 발생하게 된다.
그리고, 정보의 재생 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 제 1트랙(61)의 하방에 자기 저항 센서(미도시)를 위치시키고, 제 1트랙(61)의 우측의 제 3전도선(E3) 및 제 2트랙(63)의 제 1전도선(E1)을 통하여 전류를 인가하여 제 2트랙(63)의 자구들을 제 1트랙(61) 우측으로 이동시킨다. 제 1트랙(61) 하방에 위치한 자기 저항 센서는 이동하는 자구들의 자화 방향에 따른 저항 값이 변하게 되며, 이 저항 값을 측정함으로써 자화 방향을 읽어낼 수 있다. 물론, 자기 저항 센서의 형성 위치는 선택적으로 조절 가능하다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명의 반도체 장치는 읽기/쓰기 헤드를 더 포함하는 HDD와 같은 스토리지 장치일 수 있고, 읽기/쓰기 전극을 더 포함하는 RAM과 같은 메모리 소자일 수도 있으며, 경우에 따라서는 로직(Logic) 소자로 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예들에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 정보 저장 장치의 구동 시 HDD 등과는 달리 기구적으로 이동시키거나 접촉시키지 않고 정보를 저장 및 재생이 가능하므로 기구적 마모가 없어 모바일 용으로 사용할 수 있으며, 초소형화가 가능하여 테라비트/in2의 고밀도의 정보 저장 장치를 제공할 수 있다.
둘째, 구조가 매우 간단하여 대량 생산에 유리하고 재현성 확보에 유리한 장점이 있다.
Claims (11)
- 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에 있어서,자성 물질을 포함하며 제 1방향으로 형성된 쓰기용 트랙;상기 쓰기용 트랙 상에 연자성체를 포함하여 형성된 중간층; 및상기 중간층 상에 제 2방향으로 형성되며, 자성 물질을 포함하는 정보 저장용 트랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1방향 및 상기 제 2방향은 서로 평행, 직교 또는 교차하는 방향인 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 다층 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 105 J/m3 내지 107 J/m3의 자기 이방성 상수 값을 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 수직 자기 이방성을 지닌 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 CoPt 또는 FePt 중 적어도 어느 한 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 쓰기용 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 1 내지 100nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 중간층은 다층 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 중간층은 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 중간층은 10 내지 100nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
- 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 중간층은 NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 한 물질을 포함하는 합금 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060089651A KR100790885B1 (ko) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 |
| US11/851,049 US7652906B2 (en) | 2006-09-15 | 2007-09-06 | Memory device employing magnetic domain wall movement |
| JP2007239834A JP5305627B2 (ja) | 2006-09-15 | 2007-09-14 | 磁区壁移動を利用したメモリ装置 |
| EP07116415.6A EP1901305B1 (en) | 2006-09-15 | 2007-09-14 | Memory device employing magnetic domain wall movement |
| CN2007101540948A CN101145597B (zh) | 2006-09-15 | 2007-09-14 | 采用磁畴壁移动的存储器装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060089651A KR100790885B1 (ko) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100790885B1 true KR100790885B1 (ko) | 2008-01-02 |
Family
ID=38955701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060089651A KR100790885B1 (ko) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7652906B2 (ko) |
| EP (1) | EP1901305B1 (ko) |
| JP (1) | JP5305627B2 (ko) |
| KR (1) | KR100790885B1 (ko) |
| CN (1) | CN101145597B (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8614014B2 (en) | 2009-08-19 | 2013-12-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Tracks including magnetic layer and magnetic memory devices comprising the same |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100790886B1 (ko) * | 2006-09-15 | 2008-01-03 | 삼성전자주식회사 | 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 |
| KR100873637B1 (ko) * | 2006-11-28 | 2008-12-12 | 삼성전자주식회사 | 자기장 인가부를 이용한 자구벽 이동 장치 및 이를 이용한메모리 장치 |
| JP4640489B2 (ja) * | 2008-10-20 | 2011-03-02 | ソニー株式会社 | 情報記憶素子、及び、情報記憶素子における情報書込み・読出し方法 |
| US8406029B2 (en) | 2009-02-17 | 2013-03-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Identification of data positions in magnetic packet memory storage devices, memory systems including such devices, and methods of controlling such devices |
| US8050074B2 (en) * | 2009-02-17 | 2011-11-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic packet memory storage devices, memory systems including such devices, and methods of controlling such devices |
| TWI415315B (zh) * | 2009-04-07 | 2013-11-11 | Univ Nat Changhua Education | 軌道競賽式非揮發性記憶體製造方法及其結構 |
| US8279667B2 (en) * | 2009-05-08 | 2012-10-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Integrated circuit memory systems and program methods thereof including a magnetic track memory array using magnetic domain wall movement |
| US8374052B2 (en) * | 2009-05-08 | 2013-02-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Information storage devices using magnetic domain wall movement and methods of operating the same |
| US8638601B1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-01-28 | International Business Machines Corporation | Domain wall motion in perpendicularly magnetized wires having magnetic multilayers with engineered interfaces |
| US20160372146A1 (en) * | 2013-11-01 | 2016-12-22 | Carnegie Mellon University | Magnetic Disk of a Data Storage Device with Tempered Growth of Magnetic Recording Layer |
| KR101642478B1 (ko) * | 2014-07-15 | 2016-07-25 | 한국표준과학연구원 | 자성 구조체의 자구벽 제어 방법 및 이를 이용한 자기 메모리 소자 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003188360A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-07-04 | Hitachi Ltd | 磁気メモリセル |
| US20050078511A1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-04-14 | International Business Machines Corporation | System and method for storing data in an unpatterned, continuous magnetic layer |
| JP2006005308A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Victor Co Of Japan Ltd | 不揮発性磁気メモリ |
| KR20060013476A (ko) * | 2005-12-29 | 2006-02-10 | 안도열 | 자성 금속을 이용한 자기 기억 소자 |
| US20060120132A1 (en) * | 2004-12-04 | 2006-06-08 | International Business Machines Corporation | System and method for transferring data to and from a magnetic shift register with a shiftable data column |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6834005B1 (en) | 2003-06-10 | 2004-12-21 | International Business Machines Corporation | Shiftable magnetic shift register and method of using the same |
| US6920062B2 (en) * | 2003-10-14 | 2005-07-19 | International Business Machines Corporation | System and method for reading data stored on a magnetic shift register |
| JP4143020B2 (ja) * | 2003-11-13 | 2008-09-03 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ |
| JP2006237183A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁気シフト・レジスタ・メモリ・デバイスにおいて用いるデータ・トラックの製造方法 |
| JP2007324276A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Fujitsu Ltd | 磁気メモリ装置及びその製造方法 |
-
2006
- 2006-09-15 KR KR1020060089651A patent/KR100790885B1/ko active IP Right Grant
-
2007
- 2007-09-06 US US11/851,049 patent/US7652906B2/en active Active
- 2007-09-14 CN CN2007101540948A patent/CN101145597B/zh active Active
- 2007-09-14 JP JP2007239834A patent/JP5305627B2/ja active Active
- 2007-09-14 EP EP07116415.6A patent/EP1901305B1/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003188360A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-07-04 | Hitachi Ltd | 磁気メモリセル |
| US20050078511A1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-04-14 | International Business Machines Corporation | System and method for storing data in an unpatterned, continuous magnetic layer |
| US20060028866A1 (en) * | 2003-10-14 | 2006-02-09 | Parkin Stuart S | Data storage device and associated method for writing data to, and reading data from an unpatterned magnetic layer |
| JP2006005308A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Victor Co Of Japan Ltd | 不揮発性磁気メモリ |
| US20060120132A1 (en) * | 2004-12-04 | 2006-06-08 | International Business Machines Corporation | System and method for transferring data to and from a magnetic shift register with a shiftable data column |
| US7236386B2 (en) | 2004-12-04 | 2007-06-26 | International Business Machines Corporation | System and method for transferring data to and from a magnetic shift register with a shiftable data column |
| KR20060013476A (ko) * | 2005-12-29 | 2006-02-10 | 안도열 | 자성 금속을 이용한 자기 기억 소자 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8614014B2 (en) | 2009-08-19 | 2013-12-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Tracks including magnetic layer and magnetic memory devices comprising the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101145597B (zh) | 2010-12-15 |
| EP1901305A2 (en) | 2008-03-19 |
| JP5305627B2 (ja) | 2013-10-02 |
| EP1901305A3 (en) | 2009-06-03 |
| EP1901305B1 (en) | 2014-06-18 |
| CN101145597A (zh) | 2008-03-19 |
| US20080068881A1 (en) | 2008-03-20 |
| US7652906B2 (en) | 2010-01-26 |
| JP2008091901A (ja) | 2008-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100790885B1 (ko) | 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 | |
| KR100790886B1 (ko) | 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 | |
| US7952905B2 (en) | Data storage device using magnetic domain wall movement and method of operating the same | |
| US7710757B2 (en) | Magnetic track using magnetic domain wall movement and information storage device including the same | |
| KR101598833B1 (ko) | 자기 메모리 소자 및 그 동작방법 | |
| KR101584099B1 (ko) | 자성층을 구비한 트랙 및 이를 포함하는 자성소자 | |
| KR100785034B1 (ko) | 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치, 그 제조방법 및 그동작방법 | |
| JP5202000B2 (ja) | 磁壁移動を利用した情報記録媒体 | |
| KR20110040460A (ko) | 자기저항소자, 이를 포함하는 정보저장장치 및 상기 정보저장장치의 동작방법 | |
| CN101751989B (zh) | 使用磁畴壁移动的信息存储装置及操作该装置的方法 | |
| US7924594B2 (en) | Data writing and reading method for memory device employing magnetic domain wall movement | |
| KR100868761B1 (ko) | 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 매체 | |
| US20090316475A1 (en) | Information storage devices and methods of operating the same | |
| JP2010161362A (ja) | 磁性構造体、磁性構造体の形成方法、磁性構造体を含む情報記録装置、及びその製造及び動作方法 | |
| JP2010141340A (ja) | 磁気トラック、磁気トラックを備える情報保存装置及び該情報保存装置の動作方法 | |
| US20100085659A1 (en) | Information storage devices using magnetic domain wall motion | |
| KR101698931B1 (ko) | 자성트랙 및 이를 포함하는 정보저장장치 | |
| KR20080069867A (ko) | 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 동작방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121115 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131129 Year of fee payment: 7 |