KR100915966B1 - Method for read-out of information in magnetic recording element - Google Patents

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Abstract

자기기록소자의 정보판독방법이 개시된다. 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법은 자기소용돌이가 형성된 자기자유층을 구비하는 자기기록소자를 준비하고 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당한다. 그리고 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 인가하여, 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시킨다. 그리고 인가된 전류 또는 자기장에 의해 회전되는 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경은 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 달라지고, 이 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 발생되는 특성을 측정함으로써, 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독한다. 본 발명에 의하면, 시간에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 자기기록소자에 인가하여, 자기기록소자의 자기자유층에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 선택적으로 자기소용돌이 중심의 회전 반경을 크게 증가시킬 수 있게 되어, 적은 전력으로 명확하게 정보를 판독할 수 있다.An information reading method of a magnetic recording element is disclosed. In the information reading method of a magnetic recording element according to the present invention, a magnetic recording element having a magnetic free layer having a magnetic vortex is prepared, and " 0 " or " 1 " Assign. Then, the magnetic flux formed in the magnetic free layer is rotated on the magnetic free layer by applying a current or a magnetic field which changes in direction with time to the magnetic free layer having the magnetic swivel formed thereon. The rotation radius of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer rotated by the applied current or the magnetic field varies depending on the perpendicular magnetization direction of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer. By measuring the generated characteristic, the magnetic spool formed in the magnetic free layer reads " 0 " or " 1 " assigned according to the vertical magnetization direction of the center. According to the present invention, by applying a current or a magnetic field that changes direction with time to the magnetic recording element, the rotation radius of the magnetic swivel center selectively in accordance with the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer of the magnetic recording element. Can be increased significantly, so that information can be read clearly with less power.

자기 소용돌이, 원편광 자기장, 원편광 전류, 유도 전압, 고유진동수, TMR Magnetic vortex, circularly polarized magnetic field, circularly polarized current, induced voltage, natural frequency, TMR

Description

자기기록소자의 정보판독방법{Method for read-out of information in magnetic recording element}Method for read-out of information in magnetic recording element

본 발명은 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(nonvolatile random access memory)에 사용 가능한 자기기록소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수 마이크로미터 크기 이하의 자기막에 존재하는 자기소용돌이(magnetic vortex)를 이용한 자기기록소자의 정보판독방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic recording element that can be used for nonvolatile random access memory, and more particularly, to magnetic recording using magnetic vortex present in a magnetic film of several micrometers or less. The present invention relates to a method of reading information of a device.

최근 정보통신 산업의 눈부신 발전으로 인하여 각종 기억소자의 수요가 증가하고 있다. 특히 휴대용 단말기, MP3 플레이어 등에 필요한 기억소자는 전원이 꺼지더라도 기록된 데이터가 지워지지 않는 비휘발성(nonvolatile)이 요구되고 있다. 이러한 비휘발성 기억소자는 전기적으로 데이터의 저장과 소거가 가능하고 전원이 공급되지 않아도 데이터의 보존이 가능하기 때문에, 다양한 분야에서 그 응용이 증가하고 있다. 그러나 종래에 반도체를 이용하여 구성된 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(dynamic RAM, DRAM)는 전원이 공급되지 않는 상황에서는 저장된 정보를 모두 잃어버리는 휘발성(volatile)의 특징을 가지므로 이를 대체할 비휘발성 기억소자의 연구가 수행되고 있다.Recently, due to the remarkable development of the information and communication industry, the demand for various memory devices is increasing. In particular, memory devices required for portable terminals, MP3 players and the like are required to be nonvolatile, in which recorded data is not erased even when the power is turned off. Such nonvolatile memory devices can be electrically stored and erased, and data can be stored even when power is not supplied. Therefore, their applications are increasing in various fields. However, the conventional dynamic random access memory (DRAM) constructed using semiconductors has a volatile characteristic that loses all stored information when power is not supplied. Is being performed.

이러한 비휘발성 기억소자 중, 상전이 현상을 이용하는 상전이 랜덤 액세스 메모리(phase RAM, PRAM), 자기저항 변화현상을 이용하는 자기 랜덤 액세스 메모리(magnetic RAM, MRAM), 강유전체의 자발분극현상을 이용한 강유전체 랜덤 액세스 메모리(ferroelectric RAM, FRAM)과 더불어 금속 산화물 박막의 저항 스위칭(resistance switching) 또는 전도도 스위칭(conductivity switching) 현상을 이용하는 저항변화기록소자(resistance RAM, ReRAM) 등이 주요 연구의 대상이다. 특히, MRAM은 다른 비휘발성 기억 소자에 비하여 속도가 빠르고 반복사용에 따른 내구성이 우수하여 최근에 많은 주목을 받고 있다. Among these nonvolatile memory devices, phase transition random access memory (phase RAM, PRAM) using phase transition phenomenon, magnetic random access memory (magnetic RAM, MRAM) using magnetoresistance change phenomenon, ferroelectric random access memory using spontaneous polarization phenomenon of ferroelectric In addition to (ferroelectric RAM, FRAM), a resistance change recording device (resistance RAM, ReRAM) using the resistance switching or conductivity switching of the metal oxide thin film is the subject of research. In particular, MRAM has received much attention in recent years because it is faster than other nonvolatile memory devices and excellent in durability due to repeated use.

MRAM은 정보판독방법에 따라 거대 자기저항(giant magneto resistance, GMR) 효과를 이용하는 것과 터널링 자기저항(tunneling magnetro resistance, 터널링 자기저항) 효과를 이용하는 것으로 구분된다. 거대 자기저항 효과를 이용하는 MRAM은 자기저항값이 10% 정도에 불과하고, 속도가 느리고 작업이 복잡한 단점이 있다. 또한, 인근 자기기록소자에 인가되는 자기장의 영향을 받을 가능성이 있어 자기기록소자 사이의 간격을 일정거리 이상 유지하여야 하므로 고집적에 어려움이 있다.The MRAM is classified into using a giant magneto resistance (GMR) effect and a tunneling magnetro resistance (tunneling magnetoresistance) effect according to an information reading method. MRAM using a large magnetoresistance effect has a magnetoresistance of only about 10%, a slow speed and complicated operation. In addition, there is a possibility of being affected by the magnetic field applied to the adjacent magnetic recording element, so that the distance between the magnetic recording elements must be maintained for a predetermined distance or more, so there is difficulty in high integration.

터널링 자기저항 효과를 이용하는 MRAM의 경우는 MTJ(magnetic tunnel junction)를 기본 구조로 이용한다. MTJ의 구조는 기판 상에 판독전극, 반강자성층, 강자성체로 형성된 자기고정층, 절연막, 강자성체로 형성된 자기자유층, 구동전극 등이 순차적으로 적층되는 구조를 지닌다. MTJ 구조를 이용한 MRAM의 경우도 거대 자기저항 효과를 이용하는 MRAM의 경우와 같이 자기자유층과 자기고정층의 상대적인 자화 방향에 따른 자기저항의 차이로 정보를 저장한다. 터널링 자기저항 효 과를 이용하는 MRAM의 경우는 거대자기저항 효과를 이용하는 MRAM의 경우와 달리 자기저항값이 20% 이상이기 때문에 자료 재생 속도가 빠르고 집적도가 높다는 장점이 있다.  In the case of MRAM using the tunneling magnetoresistance effect, a magnetic tunnel junction (MTJ) is used as a basic structure. The MTJ has a structure in which a read electrode, an antiferromagnetic layer, a magnetic pinned layer formed of a ferromagnetic material, an insulating film, a magnetic free layer formed of a ferromagnetic material, a driving electrode, and the like are sequentially stacked on a substrate. In the case of the MRAM using the MTJ structure, as in the case of the MRAM using the large magnetoresistance effect, information is stored as a difference in magnetoresistance according to the relative magnetization directions of the magnetic free layer and the magnetic pinned layer. The MRAM using the tunneling magnetoresistance effect has a merit that the data reproduction speed is high and the integration is high because the magnetoresistance value is 20% or more, unlike the MRAM using the giant magnetoresistance effect.

터널링 자기저항 효과를 이용하는 MRAM의 경우에는 절연막의 두께에 따라서 각 자기기록소자의 저항이 크게 변화한다. 따라서 현재에는 인접한 비교 자기기록소자와의 저항 차이를 이용하여 정보를 저장한다. 그러나 저장 자기기록소자와 비교 자기기록소자의 절연막의 두께가 0.2Å 이상 차이가 나면 자기기록소자에 저장된 정보를 파악하기 어렵다. 따라서 생산공정 시에 수 인치 반경의 웨이퍼에 균일한 두께의 절연막을 형성해야 하는 기술적인 문제점이 있다.In the case of the MRAM using the tunneling magnetoresistance effect, the resistance of each magnetic recording element varies greatly depending on the thickness of the insulating film. Therefore, information is currently stored by using a difference in resistance from an adjacent comparative magnetic recording element. However, if the thickness of the insulating film between the storage magnetic recording element and the comparison magnetic recording element is 0.2 mm or more, it is difficult to grasp the information stored in the magnetic recording element. Therefore, there is a technical problem of forming an insulating film of uniform thickness on a wafer of several inches radius during the production process.

또한, 자기기록소자의 크기가 작아지는 경우 자기자유층과 자기고정층의 거리가 가까워지고, 이에 따라 자기고정층을 이루는 강자성체의 자장에 의해서 자기자유층을 이루는 강자성체가 영향을 받는다. 이러한 자기고정층에 의한 자장, 즉 스트레이 필드(stray field)는 자기저항을 낮아지게 하거나 자기자유층의 항자력을 증가시키는 등 나쁜 영향을 줄 수 있다. 특히 MTJ 구조는 터널링 자기저항 효과를 이용하므로 절연막의 두께가 거대 자기저항 효과를 이용하는 MRAM의 전도막의 두께보다 얇다. 따라서 자기고정층과 자기자유층의 거리가 보다 가까워지고, 자기고정층에 의해서 자기자유층의 자화가 영향을 많이 받는 문제점이 있다.In addition, when the size of the magnetic recording element is reduced, the distance between the magnetic free layer and the magnetic fixing layer is closer, and thus the ferromagnetic material forming the magnetic free layer is affected by the magnetic field of the ferromagnetic material forming the magnetic fixing layer. The magnetic field generated by the magnetic fixing layer, that is, the stray field, may adversely affect the magnetic resistance or increase the coercive force of the magnetic free layer. In particular, since the MTJ structure utilizes the tunneling magnetoresistance effect, the thickness of the insulating film is thinner than the thickness of the conductive film of MRAM using the giant magnetoresistive effect. Therefore, the distance between the self-fixed layer and the self-free layer is closer, and the magnetization of the self-free layer is affected by the self-fixed layer.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 실제 MRAM으로 이용이 가능하도록 전력소모가 적고, 간편하며, 수 나노초(ns) 이하의 시간으로 스위칭이 가능하고, 평방 인치당 수 기가바이트 이상의 고집적이 가능한 자기소용돌이를 이용한 자기기록소자의 정보판독방법 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is a low-power consumption, easy to use as a real MRAM, can be switched in a few nanoseconds (ns) or less time, high-density self-swirl of several gigabytes per square inch The present invention provides a method of reading information of a magnetic recording device using the same.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법은 자기소용돌이가 형성된 자기자유층을 구비하는 자기기록소자를 준비하는 단계; 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하는 단계; 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 인가하여, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계; 및 상기 인가된 전류 또는 자기장에 의해 회전되는 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경은 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 달라지고, 이 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 발생되는 특성을 측정함으로써, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계;를 갖는다.In order to solve the above technical problem, the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention comprises the steps of preparing a magnetic recording element having a magnetic free layer having a magnetic spinneret; Allocating " 0 " or " 1 " according to the vertical magnetization direction of the magnetic spool formed in the magnetic free layer; Applying a current or a magnetic field whose direction changes with time to the magnetic free layer having the magnetic swivel formed thereon, thereby rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer; And a rotation radius of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer rotated by the applied current or the magnetic field depends on the direction of vertical magnetization of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, Reading the " 0 " or " 1 " assigned by the magnetic vortex formed in the magnetic free layer according to the vertical magnetization direction of the center by measuring the characteristic caused by the difference.

본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 의하면, 시간에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 자기기록소자에 인가하여, 자기기록소자의 자기자유층에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 선택적으로 자기소용돌이 중심의 회전 반경을 크게 증가시킬 수 있게 되어, 적은 전력으로 명확하게 정보를 판독할 수 있다.According to the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention, a current or magnetic field which changes in direction with time is applied to the magnetic recording element so that the magnetic swivel formed in the magnetic free layer of the magnetic recording element is in the vertical magnetization direction of the center. Accordingly, the magnetic vortex can selectively increase the rotational radius of the center, thereby making it possible to clearly read information with less power.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of an information reading method of a magnetic recording device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.

도 1은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 이용되는 자기기록소자의 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a preferred embodiment of a magnetic recording element used in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 제1실시예의 자기기록소자(100)는 판독전극(110), 자기고정층(120), 절연막(130), 자기자유층(140) 및 구동전극(150a, 150b, 151a, 151b)을 구비한다.Referring to FIG. 1, the magnetic recording device 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention may include a read electrode 110, a magnetic pinned layer 120, an insulating layer 130, a magnetic free layer 140, and a driving electrode 150a, 150b, 151a, and 151b.

판독전극(110)은 한쪽으로 길게 뻗은 판 형상으로 형성되어 자기기록소자(100)에 저장되어 있는 정보를 판독할 때 이용된다. 판독전극(110)은 티타늄과 금의 이중층(bilayer)으로 형성된다.The read electrode 110 is formed in a plate shape extending to one side and used when reading information stored in the magnetic recording element 100. The read electrode 110 is formed of a bilayer of titanium and gold.

자기고정층(120)은 판독전극(110) 상에 원판의 형상으로 형성된다. 그리고 자기고정층(120)은 강자성 물질인 퍼멀로이라고 불리는 철-니켈 합금으로 형성된 다. 자기고정층(120)은 자기기록소자의 정보를 판독할 때 기준이 되는 자화를 제공한다. 이를 위해서, 자기고정층(120)에는 자기소용돌이(magnetic vortex)가 형성될 수도 있고, 자기고정층(120)의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구(magnetic single domain)가 형성될 수도 있다. 자기고정층(120)에 형성되는 자화상태는 자기고정층(120)의 형상에 의해 결정된다. 자기막의 형상에 따라 자기막에 형성된 자화상태의 변화를 도 2에 나타내었다.The self-fixing layer 120 is formed in the shape of a disc on the read electrode 110. The self-fixing layer 120 is formed of an iron-nickel alloy called permalo, which is a ferromagnetic material. The magnetic pinned layer 120 provides magnetization as a reference when reading information of the magnetic recording element. To this end, a magnetic vortex may be formed in the magnetic fixing layer 120, or a magnetic single domain in which a magnetization state is arranged in parallel with the upper surface of the magnetic fixing layer 120 may be formed. The magnetization state formed in the self-fixing layer 120 is determined by the shape of the self-fixing layer 120. The change of the magnetization state formed in the magnetic film according to the shape of the magnetic film is shown in FIG. 2.

도 2는 자기막의 구성물질이 퍼멀로이이고, 자기이방성상수(magnetic anisotropy, Ku)가 0이며, 자기막이 원판의 형상을 가지는 경우에 자기막의 두께와 직경에 따라 자기막에 형성된 자화상태의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 2 shows the change of the magnetization state formed in the magnetic film according to the thickness and diameter of the magnetic film when the material of the magnetic film is permalloy, the magnetic anisotropy (Ku) is 0, and the magnetic film has the shape of a disc. Drawing.

도 2에 도시된 바와 같이 원판 형상의 자기막의 자화상태는 자기막의 직경과 두께에 의해 결정된다. 도 2의 영역 1에 해당하는 두께와 직경을 가지는 자기막에는 자기막의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성된다. 그리고 도 2의 영역 3에 해당하는 두께와 직경을 가지는 자기막에는 자기막의 상면에 수직한 방향으로 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성된다. 그리고 도 2의 영역 2에 해당하는 두께와 직경을 가지는 자기막에는 자기소용돌이가 형성된다. As shown in FIG. 2, the magnetization state of the disc-shaped magnetic film is determined by the diameter and thickness of the magnetic film. In a magnetic film having a thickness and a diameter corresponding to region 1 of FIG. 2, a single magnetic domain in which magnetization states are arranged in parallel with an upper surface of the magnetic film is formed. In the magnetic film having a thickness and a diameter corresponding to region 3 in FIG. 2, a single magnetic domain in which magnetization states are arranged in a direction perpendicular to the upper surface of the magnetic film is formed. In addition, magnetic swirls are formed in the magnetic film having a thickness and a diameter corresponding to region 2 of FIG. 2.

따라서 자기고정층(120)에는 상술한 바와 같이 자기소용돌이나 자기고정층(120)의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성되므로, 자기고정층(120)은 도 2의 영역 1 또는 영역 2에 해당하는 두께와 직경을 갖는다.Therefore, since the magnetic pinned layer 120 is formed with a single magnetic domain in which the magnetized state or the magnetized state is arranged in parallel with the upper surface of the magnetic pinned layer 120 as described above, the magnetic pinned layer 120 is formed in the region 1 or region 2 of FIG. Have a corresponding thickness and diameter.

절연막(130)은 자기고정층(120) 상에 자기고정층(120)과 동일한 형상, 즉 원판의 형상으로 형성된다. 절연막(130)은 터널링 자기저항(tunneling magneto- resistance; TMR) 효과를 이용하여 자기기록소자(100)에 저장되어 있는 정보를 판독하기 위해 형성된다.. 그러므로 절연막(130)은 터널링 자기저항 효과가 큰 마그네슘 산화막(MgO)으로 형성한다.The insulating layer 130 is formed on the magnetic fixing layer 120 in the same shape as the magnetic fixing layer 120, that is, in the shape of a disc. The insulating film 130 is formed to read the information stored in the magnetic recording element 100 using the tunneling magneto-resistance (TMR) effect. Therefore, the insulating film 130 has a tunneling magnetoresistance effect. It is formed of a large magnesium oxide film (MgO).

자기자유층(140)은 절연막(130) 상에 절연막(130)과 동일한 형상, 즉 원판의 형상으로 형성된다. 그리고 자기자유층(140)은 원판의 형상 외에 타원판의 형상, 직사각판의 형상 또는 정사각판의 형상으로 형성될 수 있다. 자기자유층(140)은 자기고정층(120)과 마찬가지로 강자성 물질 퍼멀로이라 불리는 철-니켈 합금으로 형성된다. 그리고 자기자유층(140)은 자기소용돌이가 형성될 수 있도록 형성된다. 즉 도 2의 영역 2에 해당하는 두께와 직경을 갖도록 자기자유층(140)이 형성된다.The free magnetic layer 140 is formed on the insulating film 130 in the same shape as the insulating film 130, that is, in the shape of a disc. In addition to the shape of the original plate, the magnetic free layer 140 may be formed in the shape of an elliptic plate, the shape of a rectangular plate, or the shape of a square plate. The magnetic free layer 140 is formed of an iron-nickel alloy called a ferromagnetic material permallow, like the magnetic pinned layer 120. And the magnetic free layer 140 is formed so that the magnetic whirlpool can be formed. That is, the free layer 140 is formed to have a thickness and a diameter corresponding to region 2 of FIG. 2.

도 2의 영역 2에 해당하는 두께와 직경을 가져서 자기소용돌이가 형성되어 있는 자기자유층(140)의 자화 상태를 도 3a 및 도 3b에 개략적으로 나타내었다. 자기소용돌이(310)는 자기자유층(140)의 중앙부분에 자기자유층(140)의 상면에 수직한 방향의 자화 성분을 가지는 자기소용돌이 중심(magnetic vortex core)(320a, 320b)을 가진다. 그리고 자기소용돌이(310)는 자기소용돌이 중심(320a, 320b)의 주변에 자기자유층(140)의 상면과 평행한 방향의 회전하는 자화 성분인 수평자화(330)를 가진다. 이때 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향은 도 3a에 도시된 바와 같이 자기자유층(140)의 상면 위쪽 방향으로 형성(320a)되거나 도 3b에 도시된 바와 같이 자기자유층(140)의 상면 아래쪽 방향으로 형성(320b)된다. 자기소용돌이 중심의 주변에 형성되어 있는 수평자화(330)는 자기소용돌이 중심(320a, 320b)을 중심으로 하여 동심원의 형태를 이룬다.3A and 3B schematically illustrate magnetization states of the magnetic free layer 140 having the thickness and diameter corresponding to region 2 of FIG. The magnetic swivel 310 has magnetic vortex cores 320a and 320b having a magnetization component in a direction perpendicular to the upper surface of the magnetic free layer 140 at a central portion of the magnetic free layer 140. The magnetic swivel 310 has a horizontal magnetization 330 that is a magnetization component that rotates in a direction parallel to the upper surface of the magnetic free layer 140 around the magnetic swivel centers 320a and 320b. At this time, the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center is formed in the upper direction of the upper surface of the magnetic free layer 140 as shown in Figure 3a (320a) or as shown in Figure 3b the upper surface of the magnetic free layer 140 in the downward direction Formed 320b. The horizontal magnetization 330 formed around the center of the magnetic swivel forms a concentric circle around the magnetic swivel centers 320a and 320b.

이와 같이 자기소용돌이(310)가 형성되도록 두께와 직경을 조절하여 자기자 유층(140)이 형성되면, 자기자유층(140)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 정보를 저장할 수 있다. 즉, 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 자기자유층(140)의 상면에서 위쪽으로 형성된 것(320a)을 "1", 자기자유층(140)의 아래쪽으로 형성된 것(320b)을 "0"이라고 정의하여 정보를 저장할 수 있다. As such, when the magnetic free layer 140 is formed by adjusting the thickness and the diameter so that the magnetic swivel 310 is formed, the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 140 may store information according to the vertical magnetization direction of the center. That is, the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel is formed at the upper surface of the magnetic free layer 140 (320a) is "1", the one formed below the magnetic free layer 140 (320b) is "0" You can define and store information.

구동전극(150a, 150b, 151a, 151b)은 한쪽으로 길게 뻗은 평판의 형상으로 형성된다. 구동전극(150a, 150b, 151a, 151b) 역시 판독전극(110)과 마찬가지로 티타늄과 금의 이중층으로 형성될 수 있다. 구동전극(150a, 150b, 151a, 151b) 중 참조번호 150a 및 150b로 표시된 구동전극이 하나의 구동전극쌍을 이루고, 참조번호 151a 및 151b로 표시된 구동전극이 다른 하나의 구동전극쌍을 이룬다. 그리고 구동전극(150a, 150b, 151a, 151b)은 자기자유층(140)의 둘레방향을 따라 90°간격으로 형성되며, 구동전극(150a, 150b, 151a, 151b)과 자기자유층(140)은 오믹 콘택(ohmic contact)되도록 배치된다. 이로 인해 구동전극쌍(150, 1510)에 전압을 인가하면 자기자유층(140)에 전류가 흐르게 된다. The driving electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b are formed in the shape of a flat plate extending to one side. The driving electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b may also be formed of a double layer of titanium and gold, similarly to the read electrode 110. Among the driving electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b, the driving electrodes indicated by reference numerals 150a and 150b form one driving electrode pair, and the driving electrodes indicated by reference numerals 151a and 151b form the other driving electrode pair. The driving electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b are formed at 90 ° intervals along the circumferential direction of the magnetic free layer 140, and the driving electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b and the magnetic free layer 140 are formed. It is arranged to be ohmic contact. Therefore, when a voltage is applied to the driving electrode pairs 150 and 1510, a current flows in the free layer 140.

구동전극(150a, 150b, 151a, 151b)은 도 1에 도시된 것과 같이 자기자유층(140)의 둘레방향을 따라 90°의 간격으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 4개의 전극(150a, 150b, 151a, 151b)이 모두 다른 각도의 간격으로 자기자유층(140)의 둘레방향을 따라 형성될 수 있다. 그리고 자기자유층(140)과 오믹 콘택되도록 측면에 배치될 수도 있고, 자기자유층(140)과 오믹 콘택되도록 복수의 구동전극쌍이 형성될 수 있다. 그리고 3개 이상의 구동전극쌍이 자기자유층(140)과 오믹 콘택되도록 형성될 수 있다.The driving electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b may be formed at intervals of 90 ° along the circumferential direction of the magnetic free layer 140 as shown in FIG. 1, but the four electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b may be formed along the circumferential direction of the free layer 140 at intervals of different angles. In addition, the magnetic free layer 140 may be disposed on the side surface to be in ohmic contact, or the plurality of driving electrode pairs may be formed to be in ohmic contact with the magnetic free layer 140. In addition, three or more driving electrode pairs may be formed to be in ohmic contact with the free layer 140.

이상에서 본 발명에 따른 자기기록소자(100)는 자기고정층(120)과 자기자유층(140) 사이에 절연막(130)을 구비하여 자기기록소자(100)에 저장되어 있는 정보 판독시 터널링 자기저항 효과를 이용하는 것에 대해 도시하고 설명하였으나 이에 한정되는 것이 아니라, 자기기록소자(100)는 절연막 대신 전도막을 구비할 수 있다. 전도막 또한 자기고정층(120)과 자기자유층(140) 사이에 자기고정층(120)과 동일한 형상, 원판의 형상으로 형성된다. 전도막은 절연막과 마찬가지로 자기기록소자(100)에 저장되어 있는 정보 판독시 자기저항의 차이를 크게 하여 거대 자기저항의 효과를 이용하기 위한 것이다. 따라서 전도막은 거대 자기저항(giant magneto-resistance; GMR) 효과가 잘 나타나는 구리로 형성될 수 있다.As described above, the magnetic recording device 100 according to the present invention includes an insulating film 130 between the magnetic fixing layer 120 and the magnetic free layer 140, and tunneling magnetoresistance when reading information stored in the magnetic recording device 100. Although the effects are illustrated and described, the present invention is not limited thereto, and the magnetic recording element 100 may include a conductive film instead of an insulating film. The conductive film is also formed between the self-fixing layer 120 and the self-free layer 140 in the same shape as the self-fixing layer 120 and in the shape of a disc. The conductive film, like the insulating film, is used to increase the difference of the magnetoresistance when reading the information stored in the magnetic recording element 100 to use the effect of the giant magnetoresistance. Therefore, the conductive film may be formed of copper, which exhibits a giant magneto-resistance (GMR) effect.

도 4는 본 발명에 따른 자기기록소자의 바람직한 다른 실시예의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다. 4 is a perspective view showing a schematic structure of another preferred embodiment of a magnetic recording element according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 제2실시예의 자기기록소자(400)는 판독전극(410), 자기고정층(420), 절연막(430), 자기자유층(440) 및 구동전극(450, 451)을 구비한다.Referring to FIG. 4, the magnetic recording device 400 according to the second exemplary embodiment of the present invention may include a read electrode 410, a magnetic pinned layer 420, an insulating film 430, a magnetic free layer 440, and a driving electrode 450. 451).

도 4의 자기기록소자(400)가 구비한 판독전극(410), 자기고정층(420), 절연막(430) 및 자기자유층(440)은 도 1에서 도시하고 설명한 자기기록소자(100)가 구비한 판독전극(110), 자기고정층(120), 절연막(130) 및 자기자유층(140)에 각각 대응된다. 도 4의 자기기록소자(400)의 경우도 자기자유층(440)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향으로 정보를 저장한다.The read electrode 410, the magnetic pinned layer 420, the insulating layer 430, and the magnetic free layer 440 of the magnetic recording element 400 of FIG. 4 are provided with the magnetic recording element 100 illustrated and described with reference to FIG. 1. The read electrode 110, the magnetic pinned layer 120, the insulating layer 130, and the magnetic free layer 140 respectively correspond. In the case of the magnetic recording device 400 of FIG. 4, the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 440 stores information in the vertical magnetization direction of the center.

구동전극(450, 451)은 자기자유층(440)의 상부 중앙부를 덮는 형태로 교차 배치되게 복수로 형성될 수 있다. 바람직하게는 2개의 구동전극(150b)이 90°의 각도로 교차되게 형성한다. 구동전극(450, 451) 역시 제1실시예의 구동전극(150a, 150b, 151a, 151b)과 티타늄과 금의 이중층으로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 구동전극(450, 451)을 통해 전류를 인가하게 되면, 자기자유층(440)에 자기장이 인가된다. The driving electrodes 450 and 451 may be formed in a plural number so as to cross each other so as to cover the upper center portion of the magnetic free layer 440. Preferably, the two driving electrodes 150b are formed to intersect at an angle of 90 °. The driving electrodes 450 and 451 may also be formed of the driving electrodes 150a, 150b, 151a and 151b of the first embodiment and a double layer of titanium and gold. When a current is applied through the driving electrodes 450 and 451 formed as described above, a magnetic field is applied to the magnetic free layer 440.

도 4에는 구동전극(450, 451)이 자기자유층(440)의 상부 중앙부를 덮는 형태로 90°의 각도로 교차되게 형성되는 경우에 대해서 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 1개의 구동전극은 자기자유층(440)의 상부에 배치되고, 나머지 1개의 구동전극은 자기자유층(440)의 하부에 배치되거나 2개의 구동전극 모두가 자기자유층(440)의 하부에 배치될 수 있다. 그리고, 2개의 구동전극(450, 451)이 90°의 각도로 교차되지 않고, 90°의 각도가 이외의 소정의 각도로 교차되게 형성될 수도 있고, 자기자유층(440)의 상부 중앙부가 아닌 주변부를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도 4에는 2개의 구동전극으로 이루어진 경우 대해 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 자기자유층(140)의 상부 및/또는 하부에 3개 이상의 구동전극이 교차되게 형성될 수 있다.4 illustrates a case in which the driving electrodes 450 and 451 are formed to cross each other at an angle of 90 ° to cover the upper center portion of the magnetic free layer 440, but the driving electrodes 450 and 451 are not limited thereto. May be disposed above the free layer 440, and the other one driving electrode may be disposed under the free layer 440, or both driving electrodes may be disposed under the free layer 440. In addition, the two driving electrodes 450 and 451 may not cross each other at an angle of 90 °, but may be formed such that the angle of 90 ° crosses at a predetermined angle other than the upper portion of the magnetic free layer 440. It may be formed to cover the peripheral portion. In addition, although FIG. 4 illustrates a case in which two driving electrodes are formed, three or more driving electrodes may be formed to intersect the upper and / or lower portions of the free layer 140 without being limited thereto.

도 4의 자기기록소자(400)도 도 1의 자기기록소자(100)와 마찬가지로 터널링 자기저항 효과를 이용하기 위한 절연막(430) 대신에 거대 자기저항 효과를 이용하기 위한 전도막이 형성되도록 할 수 있다. 이때의 전도막은 도 1에서 설명한 전도막에 대응된다.Similarly to the magnetic recording element 100 of FIG. 1, the magnetic recording element 400 of FIG. 4 may have a conductive film for using the giant magnetoresistive effect instead of the insulating film 430 for utilizing the tunneling magnetoresistive effect. . The conductive film at this time corresponds to the conductive film described with reference to FIG. 1.

도 5는 본 발명에 따른 자기기록소자의 바람직한 또 다른 실시예의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다. 5 is a perspective view showing a schematic structure of still another preferred embodiment of a magnetic recording element according to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 자기기록소자(500)는 자기자유층(540), 구동전극(550a, 550b, 551a, 551b) 및 판독도선(510)을 구비한다.Referring to FIG. 5, the magnetic recording device 500 according to the present invention includes a magnetic free layer 540, driving electrodes 550a, 550b, 551a, 551b, and a read lead 510.

도 5의 자기기록소자(500)가 구비한 자기자유층(540) 및 구동전극(550a, 550b, 551a, 551b)은 도 1에서 도시하고 설명한 자기기록소자(100)가 구비한 자기자유층(140) 및 구동전극(150a, 150b, 151a, 151b)에 각각 대응된다. 도 5의 자기기록소자(500)의 경우도 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향으로 정보를 저장한다.The magnetic free layer 540 and the driving electrodes 550a, 550b, 551a, and 551b of the magnetic recording device 500 of FIG. 5 may include the magnetic freedom layer of the magnetic recording device 100 of FIG. 1. 140 and the driving electrodes 150a, 150b, 151a, and 151b, respectively. In the case of the magnetic recording element 500 of FIG. 5, the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 540 stores information in the vertical magnetization direction of the center.

판독도선(510)은 한 방향으로 길게 뻗은 형상으로 자기자유층(540) 주변에 배치된다. 구동전극(550a, 550b, 551a, 551b)을 통해 자기자유층(540)에 소정의 전압이 인가되면 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이가 운동하게 된다. 자기소용돌이가 운동함에 따라 자기소용돌이에 의해 발생되는 자기장이 변화하게 되고 이러한 자기장의 변화에 의해 판독도선(510)에 유도전압이 발생하게 된다. 따라서 판독도선(510)에 전류가 흐르게 된다. 이때 판독도선(510)에 발생하는 유도전압은 자기기록소자(500)에 저장되어 있는 정보에 따라 그 크기 및 변화 정도가 다르게 되므로 판독도선(510)에 흐르는 전류를 측정함으로써 자기기록소자(500)에 저장되어 있는 정보를 알 수 있게 된다.The read lead 510 is disposed around the magnetic free layer 540 in a shape extending in one direction. When a predetermined voltage is applied to the free layer 540 through the driving electrodes 550a, 550b, 551a, and 551b, the magnetic swirls formed on the free layer 540 move. As the magnetic vortex moves, the magnetic field generated by the magnetic vortex changes, and the induced voltage is generated in the read lead 510 by the change of the magnetic field. Therefore, current flows through the read lead 510. At this time, the induced voltage generated in the read lead 510 is different in magnitude and degree of change depending on the information stored in the magnetic write element 500, so that the magnetic write element 500 is measured by measuring the current flowing through the read lead 510. You can see the information stored in.

자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이의 운동에 의해 유도되는 유도전압의 차이를 크게 하기 위해, 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이가 판독도선(510)의 좌우로 움직일 수 있도록 판독도선(510)이 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 판독도선(510)의 너비는 자기자유층(540)의 직경보다 작게 할 수 있다. 판독도선(510)의 너비가 자기자유층(540)의 직경보다 더 크다면, 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이가 운동하더라도 전부 판독도선(510)의 범위 안에서 이루어지므로, 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 회전 반경에 따른 유도전압의 차이가 크지 않기 때문이다. In order to increase the difference in the induced voltage induced by the motion of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 540, the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 540 may move left and right of the read lead 510. Preferably, the read lead 510 is formed. To this end, the width of the read lead 510 may be smaller than the diameter of the free layer 540. If the width of the read lead 510 is larger than the diameter of the free layer 540, even if the magnetic whirlpool formed in the free layer 540 moves, the read lead 510 is entirely within the range of the read lead 510. This is because the magnetic vortex formed in the layer 540 does not have a large difference in induced voltage depending on the radius of rotation.

그리고 판독도선(510)은 자기자유층(540)의 중심과 이격되게 배치되는 것이 바람직하다. 이는 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이의 회전 반경이 작은 경우에는 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이가 판독도선(510)의 한쪽편에서만 움직이도록 하기 위함이다. 이와 같이 하여 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이의 회전 반경에 따른 유도전압의 차이가 더욱 크게 할 수 있다. The read lead 510 may be disposed to be spaced apart from the center of the free layer 540. This is to allow the magnetic swirl formed in the magnetic free layer 540 to move only on one side of the read lead 510 when the rotation radius of the magnetic swirl formed in the magnetic free layer 540 is small. In this way, the difference in induced voltage according to the rotation radius of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer 540 can be further increased.

도 6은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다. 참고적으로, 후술하는 자기기록소자의 정보판독방법은 상술한 도 1 및 도 4에 도시된 자기기록소자(100, 400)를 이용해서 구현하는 것으로 설명하겠지만, 자기소용돌이가 형성된 자기자유층을 구비하는 자기기록소자이면 다른 자기기록소자를 이용해도 된다.6 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention. For reference, the information reading method of the magnetic recording device to be described later will be described by using the magnetic recording devices 100 and 400 shown in FIGS. 1 and 4, but has a magnetic free layer having magnetic swirls. Other magnetic recording elements may be used as long as they are magnetic recording elements.

도 6을 참조하면, 우선 자기소용돌이가 형성된 자기자유층(140, 440)을 구비하는 자기기록소자(100, 400)를 준비한다(S2010). 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보기록방법은 자기자유층(140, 440)의 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"로 정보가 기록되므로, 도 3a 또는 도 3b에 도시된 바와 같은 자기소용돌이가 형성된 자기자유층(140, 440)을 구비하는 자기기록 소자(100, 400)를 준비해야 한다. 따라서 자기자유층(140, 440)은 도 2의 영역 2에 해당하는 두께와 직경을 갖도록 한다. Referring to FIG. 6, first, magnetic recording elements 100 and 400 including magnetic free layers 140 and 440 having magnetic swivels are prepared (S2010). As described above, in the information recording method of the magnetic recording element according to the present invention, since information is recorded as "0" or "1" according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel centers of the magnetic free layers 140 and 440, FIG. It is necessary to prepare the magnetic recording elements 100 and 400 including the magnetic free layers 140 and 440 having the magnetic vortex as shown in FIG. 3B. Therefore, the free layers 140 and 440 have a thickness and a diameter corresponding to area 2 of FIG. 2.

다음으로, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당한다(S2020). 예컨대, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 자기자유층(140, 440) 상면 아래쪽 방향인 경우는 "0", 상면 위쪽 방향인 경우는 "1"로 정의하여 할당할 수 있다.Next, “0” or “1” is allocated according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 (S2020). For example, when the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 is downward in the upper surface of the magnetic free layers 140 and 440, "0" is defined as "1". Can be assigned.

다음으로, 시간의 변화에 따라 그 방향이 변화하는 전류 또는 자기장을 자기자유층(140, 440)에 인가하여 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심을 자기자유층 상에서 회전시킨다(S2030). Next, a current or magnetic field whose direction changes with time is applied to the magnetic free layers 140 and 440 to rotate the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layers 140 and 440 on the magnetic free layer (S2030). ).

자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420) 모두 자기소용돌이가 형성된 경우 고정된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향의 상대적 차이에서 오는 자기저항 차이를 측정하고 이로써 자기기록소자에 기록된 정보를 판독할 수 있다. 그러나 자기소용돌이 중심이 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)에서 차지하는 면적은 수 %로 매우 작아서, 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향의 상대적 차이에서 나타나는 자기저항의 차이는 그 정도가 미미하다. 따라서 이를 측정하여 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향을 구분하는데 어려움이 있다. When both the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic fixing layers 120 and 420 form magnetic swivels, the magnetic resistance difference from the relative difference in the vertical magnetization direction of the fixed magnetic swivel center is measured, thereby recording the information recorded in the magnetic recording device. Can be read. However, the area occupied by the magnetic swivel centers in the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic fixing layers 120 and 420 is very small (a few%), so that the magnetic formed in the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic fixing layers 120 and 420. The difference in magnetoresistance in the relative difference in the direction of perpendicular magnetization of the vortex center is minimal. Therefore, it is difficult to distinguish the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center by measuring it.

자기자유층(140, 440)에 전류 또는 자기장을 인가하면 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심이 회전하게 된다. 그러나 방향의 변화가 없는 전류 또는 자기장, 예컨대 선편광 전류(linear polarized current) 또는 선편광 자기 장(linear polarized magnetic field)를 인가하면 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향과 상관없이 동일하게 회전한다. 따라서 방향의 변화가 없는 전류 또는 자기장을 인가하여서는 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향을 판별할 수 없기 때문에 자기기록소자(100, 400)에 저장된 정보를 판독할 수 없다.When a current or a magnetic field is applied to the free magnetic layers 140 and 440, the center of the magnetic swivel formed in the free magnetic layers 140 and 440 rotates. However, when a current or magnetic field with no change in direction is applied, such as a linear polarized current or a linear polarized magnetic field, the magnetic spools formed in the magnetic free layers 140 and 440 correlate with the center vertical magnetization direction. Rotate the same without. Therefore, since the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 cannot be determined by applying a current or a magnetic field with no change in direction, the information stored in the magnetic recording elements 100 and 400 can be read. none.

그러나 시간의 변화에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 인가하게 되면, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 달라지므로 이 회전 반경의 차이에서 오는 특성을 측정하여 자기기록소자(100, 400)에 저장된 정보를 판독할 수 있다.However, when the current or the magnetic field is changed in accordance with the change of time, the rotation radius of the magnetic swivel center is different according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer (140, 440), the difference of this rotation radius The information stored in the magnetic recording devices 100 and 400 may be read.

따라서 본 실시예에서는 자기자유층(140, 440)에 시간의 변화에 따라 그 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 인가하여 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 운동을 유발시킨다. 그리고 이 자기소용돌이 중심의 운동에 의해서 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420) 사이에서 동적으로 생성되는 수평자화의 차이에 의한 자기저항을 측정하여 정보를 판독한다. Therefore, in the present embodiment, the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 causes a central movement by applying a current or a magnetic field whose direction changes with the time change to the magnetic free layers 140 and 440. The magnetoresistance due to the difference in the horizontal magnetization generated dynamically between the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic pinned layers 120 and 420 by the movement of the magnetic swivel center is measured to read information.

이때 인가되는 전류는 시간의 변화에 따라 방향이 연속적으로 변할 수 있다. 또한, 하나의 평면 상에서 방향이 연속적으로 변하는 전류가 인가될 수 있고, 이 평면은 자기자유층(140)의 상면과 평행한 평면일 수 있다. 또한, 시간의 변화에 따라 일정한 주기를 갖고 방향이 연속적으로 변하거나, 시간의 변화에 따라 방향은 연속적으로 변하나 그 크기는 항상 일정한 전류가 인가될 수 있다. 그리고 펄스 형태의 시간에 따라 방향이 변하는 전류를 인가할 수 있다. 바람직하게는 자기자유 층(140)의 형상이 타원형이나 직사각형 형태인 경우에는 자기자유층(140)의 상면과 평행한 평면을 따라 회전하는 타원편광 전류(eliptical polarized current)를 인가한다. 그리고 자기자유층(140)의 형상이 원형이나 정사각형 형태인 경우에는 자기자유층(140)의 상면과 평행한 평면을 따라 회전하는 원편광 전류(circularly polarized current)를 인가하는 것이 바람직하다.In this case, the direction of the applied current may change continuously with time. In addition, a current in which the direction is continuously changed may be applied on one plane, and the plane may be a plane parallel to the upper surface of the free layer 140. In addition, the direction may change continuously with a certain period according to the change of time, or the direction may change continuously according to the change of time, but the constant current may always be applied. In addition, it is possible to apply a current whose direction changes with time in the form of a pulse. Preferably, when the shape of the magnetic free layer 140 is an elliptical or rectangular shape, an elliptical polarized current that rotates along a plane parallel to the upper surface of the magnetic free layer 140 is applied. When the shape of the free layer 140 is circular or square, it is preferable to apply a circularly polarized current rotating along a plane parallel to the upper surface of the free layer 140.

타원편광 전류는 시간에 대한 전류 크기와 방향 궤적이 타원형인 형태인 전류를 의미하고, 원편광 전류는 타원편광 전류의 특수한 형태로서 시간에 대한 전류 크기와 방향 궤적이 원형인 전류로서, 크기는 시간의 변화에 관계 없이 동일한 전류이다. 타원편광 전류 또는 원편광 전류는 일정한 회전주기를 지니며, 이로부터 자기자유층(140)에 인가되는 타원편광 전류 또는 원편광 전류는 일정한 진동수(frequency)를 가진다.Elliptical polarization current refers to a current in which the current magnitude and direction trajectory are elliptical with respect to time, and circular polarization current is a special form of elliptical polarization current, which is a circular current magnitude and direction trajectory with respect to time. It is the same current regardless of the change. The elliptical polarization current or circular polarization current has a constant rotation period, from which the elliptic polarization current or circular polarization current applied to the free layer 140 has a constant frequency.

타원편광 전류 또는 원편광 전류를 인가하는 과정을 도 7 및 도 8에 나타내었다.7 and 8 illustrate a process of applying an elliptical polarization current or a circular polarization current.

도 7은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보기판독법에 있어서, 자기기록소자의 전극 구성에 대한 바람직한 일 실시예를 나타내는 도면이고, 그리고, 도 8는 도 7의 교류 전압원이 인가하는 전압의 바람직한 일 실시예를 나타내는 도면이다. 7 is a view showing a preferred embodiment of the electrode configuration of the magnetic recording element in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a preferred voltage applied by the AC voltage source of FIG. A diagram showing an embodiment.

도 7 및 도 8를 참조하면, 자기기록소자(100)의 자기자유층(140)에 전류를 인가하기 위해 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같은 전극 구성을 가진다. 즉 자기자유층(140)에 오믹 콘택된 4개의 전극(150a, 150b, 150c, 150d)을 자기자유층(140) 상면의 둘레 방향을 따라 90° 간격으로 배치한다. 그리고 4개의 전극(150a, 150b, 150c, 150d) 중에서 마주보는 2개의 전극, 즉 도 7의 참조번호 150a, 150b로 표시된 2개의 전극을 하나의 전극쌍으로, 그리고 도 7의 참조번호 151a, 151b로 표시된 2개의 전극을 또 하나의 전극쌍으로 하여, 각각의 전극쌍에 교류 전압원을 연결한다. 설명의 편의상 참조번호 도 7의 150a, 150b로 표시된 2개의 전극을 제1구동전극쌍, 도 7의 참조번호 151a, 151b로 표시된 2개의 전극을 제2구동전극쌍이라 칭한다.Referring to FIGS. 7 and 8, an electrode configuration as shown in FIGS. 1 and 7 is provided to apply a current to the magnetic free layer 140 of the magnetic recording element 100. That is, the four electrodes 150a, 150b, 150c, and 150d that are ohmic contacted to the magnetic free layer 140 are disposed at 90 ° intervals along the circumferential direction of the upper surface of the magnetic free layer 140. And two electrodes facing each other among the four electrodes 150a, 150b, 150c, and 150d, that is, two electrodes indicated by reference numerals 150a and 150b of FIG. 7 as one electrode pair, and reference numerals 151a and 151b of FIG. 7. An alternating voltage source is connected to each of the electrode pairs, with the two electrodes indicated by. For convenience of description, the two electrodes denoted by reference numerals 150a and 150b of FIG. 7 are referred to as a first driving electrode pair, and the two electrodes denoted by reference numerals 151a and 151b of FIG. 7 are referred to as second drive electrode pairs.

제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 진동수가 동일하고, 소정의 위상 차이를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 전압을 인가하면, 자기자유층(140)에는 타원편광 전류가 흐르게 된다. 즉, 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 진동수가 동일하고, 90°의 위상 차이를 가지며, 진폭이 서로 다른 사인파형 또는 코사인파형의 전압을 인가하거나, 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 진동수와 진폭이 동일하고, 90°이외의 위상차를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 전압을 인가하면 자기자유층(140)에는 타원편광 전류가 흐르게 된다. The magnetic free layer 140 is applied to a pair of first driving electrodes 150a and 150b and a pair of second driving electrodes 151a and 151b by applying a sinusoidal or cosine waveform having the same frequency and having a predetermined phase difference. An elliptical polarization current flows through it. That is, a voltage having the same frequency, 90 ° phase difference, and different amplitudes is applied to the first driving electrode 150a and 150b pair and the second driving electrode 151a and 151b pair. Alternatively, when a voltage of a sinusoidal or cosine waveform having the same frequency and amplitude and a phase difference other than 90 ° is applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b and the pair of second driving electrodes 151a and 151b, An elliptical polarization current flows through the layer 140.

그리고, 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 진동수와 진폭이 동일하고, 90°의 위상 차이를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 전압을 인가하면 자기자유층(140)에는 원편광 전류가 흐르게 된다. 이와 같이 자기자유층(140)에 원편광 전류를 인가하기 위한 일 예를 도 8에 나타내었다. 즉, 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 도 8의 참조번호 1010으로 표시된 사인 파형의 교류 전압을 인가하고, 제2구동전극(150a, 150b)쌍에 도 8의 참조번호 1020으로 표시된 코사인 파형의 교류 전압을 인가한다. 도 8에 도시된 바와 같이 참조번호 1010으로 표시된 사인 파형의 교류 전압과 참조번호 1020으로 표시된 코사인 파형의 교류 전압은 진동수, 진폭이 동일하고 단지 위상만이 90°의 차이가 있다.When a voltage of a sinusoidal or cosine waveform having the same frequency and amplitude and a phase difference of 90 ° is applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b and the pair of second driving electrodes 151a and 151b, Circular polarization current flows through the layer 140. An example for applying the circularly polarized current to the magnetic free layer 140 is illustrated in FIG. 8. That is, an alternating voltage having a sinusoidal waveform indicated by reference numeral 1010 of FIG. 8 is applied to the first driving electrode 150a and 150b pair, and cosine indicated by reference numeral 1020 of FIG. 8 to the second driving electrode 150a and 150b pair. Apply an alternating voltage of the waveform. As shown in FIG. 8, the AC voltage of the sine waveform indicated by reference numeral 1010 and the cosine waveform indicated by reference numeral 1020 have the same frequency and amplitude, and only 90 ° in phase.

도 8에 나타낸 교류 전압을 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 각각 인가하였을 때, 자기자유층(140)에 흐르는 전류의 시간에 따른 변화를 도 9a 내지 도 9c에 나타내었다. When the AC voltage shown in FIG. 8 is applied to each of the first and second driving electrodes 150a and 150b and the pair of the second and second driving electrodes 151a and 151b, the change in time of the current flowing through the free layer 140 is shown. 9a to 9c.

도 9a는 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 +0.2V가 인가되고, 제1구동전극(150a, 150b)쌍에는 0V가 인가된 경우를 나타내는 도면이다. 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 +0.2V를 인가하기 위하여, 제2구동전극(151a, 151b)쌍 중 좌측 전극(151b)에 +0.1V, 우측 전극(151a)에 -0.1V를 인가하였다. 도 9a에 도시된 화살표의 길이는 그 부분에서의 전류의 크기를 나타내고 화살표의 방향은 그 부분에서의 전류의 방향을 나타낸다. 이때는 제1구동전극(150a, 150b)쌍을 통해서는 전압이 인가되지 않고 있으므로 자기자유층(140)을 흐르는 총 전류의 방향은 왼쪽에서 오른쪽으로 향하는 방향이고, 총 전류의 방향과 수직한 방향이 참조번호 1110으로 표시한 방향이고 이때를 0°라고 정의한다.FIG. 9A illustrates a case in which + 0.2V is applied to the pair of second driving electrodes 151a and 151b and 0V is applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b. In order to apply + 0.2V to the pair of second driving electrodes 151a and 151b, + 0.1V to the left electrode 151b and -0.1V to the right electrode 151a of the pair of second driving electrodes 151a and 151b. Authorized. The length of the arrow shown in FIG. 9A indicates the magnitude of the current in that portion and the direction of the arrow indicates the direction of the current in that portion. In this case, since no voltage is applied through the pair of first driving electrodes 150a and 150b, the direction of the total current flowing through the free layer 140 is from left to right, and the direction perpendicular to the direction of the total current is The direction indicated by reference numeral 1110 is defined as 0 °.

도 9b는 시간이 경과함에 따라, 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 +0.152V가 인가되고, 제1구동전극(150a, 150b)쌍에는 +0.1V가 인가된 경우를 나타내는 도면이다. 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 +0.152V를 인가하기 위하여 제2구동전극(151a, 151b)쌍 중 좌측 전극(151b)에 +0.086V, 우측 전극(151a)에 -0.086V를 인가하였고, 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 +0.1V를 인가하기 위하여 제1구동전극(150a, 150b)쌍 중 상측 전극(150a)에 +0.05V, 하측 전극(150b)에 -0.05V를 인가하였다. 이때 자기자유층(140)을 흐르는 총 전류의 방향과 수직한 방향은 참조번호 1120으로 표시한 방향과 같이 되며, 도 9a에 비해 30°정도 시계 방향으로 진행된 것에 해당한다.FIG. 9B illustrates a case where + 0.152V is applied to the pair of second driving electrodes 151a and 151b and + 0.1V is applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b as time passes. To apply + 0.152V to the second pair of driving electrodes 151a and 151b, + 0.086V is applied to the left electrode 151b and -0.086V to the right electrode 151a of the second pair of driving electrodes 151a and 151b. In order to apply + 0.1V to the first driving electrode 150a and 150b pairs, + 0.05V to the upper electrode 150a and -0.05V to the lower electrode 150b of the first driving electrode 150a and 150b pairs. Was applied. At this time, the direction perpendicular to the direction of the total current flowing through the free magnetic layer 140 is the same as the direction indicated by reference numeral 1120, and corresponds to the clockwise progress of about 30 ° compared to FIG. 9A.

도 9c는 시간이 더욱 경과함에 따라, 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍 모두에 +0.142V가 인가된 경우를 나타내는 도면이다. 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 +0.142V를 인가하기 위하여 제1구동전극(150a, 150b)쌍 중 상측 전극(150a)에 +0.071V, 하측 전극(150b)에 -0.071V를 인가하였고, 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 +0.142V를 인가하기 위하여 제2구동전극(151a, 151b)쌍 중 좌측 전극(151b)에 +0.071V, 우측 전극(151a)에 -0.071V를 인가하였다. 이때 자기자유층(140)을 흐르는 전류의 방향과 수직한 방향은 참조번호 1130으로 표시한 방향과 같으며, 도 9a에 비해 45°정도 시계방향으로 진행된 것에 해당한다.9C is a diagram illustrating a case where + 0.142V is applied to both the first driving electrode pairs 150a and 150b and the second driving electrode pairs 151a and 151b as time passes. In order to apply + 0.142V to the first driving electrode 150a and 150b pairs, + 0.071V is applied to the upper electrode 150a and -0.071V to the lower electrode 150b of the first driving electrode 150a and 150b pairs. In order to apply + 0.142V to the pair of second driving electrodes 151a and 151b, + 0.071V to the left electrode 151b and -0.071V to the right electrode 151a of the pair of second driving electrodes 151a and 151b. Was applied. At this time, the direction perpendicular to the direction of the current flowing through the free layer 140 is the same as the direction indicated by reference numeral 1130, and corresponds to the clockwise progress of about 45 ° compared to Figure 9a.

시간이 계속 경과하면 전류의 방향은 시계 방향으로 회전하게 되고, 이때 전류의 크기는 변하지 않으므로, 원편광 전류가 발생하게 된다. 이때 원편광 전류의 진동수는 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 인가되는 전압의 진동수와 같다. 이와 같이 자기자유층(140)의 상면과 평행한 평면을 일정한 진동수를 가지고 시계 방향으로 회전하는 원편광 전류를 우측 방향으로 원편광된(right circularly polarized, RCP) 전류라고 한다. 반대로 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 코사인파형의 전압을 인가하고, 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 사인파형의 전압을 인가하게 되면 반시계 방향으로 회전하는 원편광 전류를 자기자유층(140)에 인가할 수 있다. 이와 같이 자기자유층(140)의 상면과 평행한 평면을 일 정한 진동수를 가지고 반시계 방향으로 회전하는 원편광 전류는 좌측 방향으로 원편광된(left circularly polarized, LCP) 전류라고 한다.If the time continues, the direction of the current rotates clockwise. At this time, since the magnitude of the current does not change, the circularly polarized current is generated. In this case, the frequency of the circularly polarized current is equal to the frequency of the voltage applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b and the pair of second driving electrodes 151a and 151b. The circularly polarized current rotating in a clockwise direction with a constant frequency on a plane parallel to the upper surface of the magnetic free layer 140 is referred to as a right circularly polarized (RCP) current. On the contrary, when a cosine waveform voltage is applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b and a sinusoidal voltage is applied to the pair of second driving electrodes 151a and 151b, the circularly polarized current rotating in the counterclockwise direction is magnetized. It may be applied to the free layer 140. As such, the circularly polarized current rotating in a counterclockwise direction with a predetermined frequency parallel to the upper surface of the free layer 140 is called a left circularly polarized (LCP) current.

상기와 같은 방법으로 타원편광 전류 또는 원편광 전류를 인가하는 것이 가능하다. 그러나 이와 같이 계속적으로 전압을 인가하는 것이 아니라 펄스 형태의 전압을 인가할 수도 있다. 펄스 형태의 전압을 인가하기 위해 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 예컨대, 가우시안 밀집도(Gaussian distribution)를 가지는 펄스 형태의 전압을 소정의 시간 차이를 두고 인가할 수 있다. 다만 이때 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 인가되는 펄스 전압은 적어도 일정 시간 동안은 함께 인가되어야 한다. 함께 인가되는 시간이 없으면 시간에 따라 방향이 변하지 않는 전류가 인가되기 때문이다.It is possible to apply the elliptical polarization current or the circular polarization current in the same manner as described above. However, instead of applying a voltage continuously in this manner, a voltage in the form of a pulse may be applied. In order to apply a pulse-shaped voltage, a pulse-shaped voltage having a Gaussian distribution, for example, has a predetermined time difference between the pair of first driving electrodes 150a and 150b and the pair of second driving electrodes 151a and 151b. Can be authorized. In this case, the pulse voltages applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b and the pair of second driving electrodes 151a and 151b should be applied together for at least a predetermined time. This is because if no time is applied together, a current is applied that does not change direction with time.

제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압을 인가하여 시간에 따라 방향이 변하는 전류를 자유자기층(140)에 인가하는 일 예를 도 10a 및 도 10b에 나타내었다.A pulse type voltage having a Gaussian density is applied to the first driving electrode 150a and 150b pairs and the second driving electrode 151a and 151b pairs to apply a current whose direction changes with time to the free magnetic layer 140. An example is shown in FIGS. 10A and 10B.

도 10a는 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 참조번호 4410a로 표시된 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압을 인가하고, 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 참조번호 4420a로 표시된 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압을 인가한 경우를 나타낸 도면이다. 이와 같이 전압을 인가하게 되면 도 10a의 우측에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 회전하는 형태의 전류가 자기자유층(140)에 인가된다. 그리고 도 10b는 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 참조번호 4410b로 표시된 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압을 인가하고, 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 참조번호 4420b로 표시된 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압을 인가한 경우를 나타낸 도면이다. 이와 같이 전압을 인가하게 되면 도 10b의 우측에 도시된 바와 같이 시계방향으로 회전하는 형태의 전류가 자기자유층(140)에 인가된다. 10A illustrates a pulse type voltage having a Gaussian density represented by reference numeral 4410a to a pair of first driving electrodes 150a and 150b, and a Gaussian density denoted by reference number 4420a to a pair of second driving electrodes 151a and 151b. FIG. Is a diagram showing a case where a voltage having a pulse shape is applied. When the voltage is applied in this way, as shown in the right side of FIG. 10A, a current of a form that rotates counterclockwise is applied to the magnetic free layer 140. 10B illustrates a pulse type voltage having a Gaussian density represented by reference numeral 4410b to a pair of first driving electrodes 150a and 150b, and a Gaussian density represented by reference number 4420b to a pair of second driving electrodes 151a and 151b. A diagram illustrating a case in which a voltage having a pulse shape is applied. When the voltage is applied in this way, as shown in the right side of FIG. 10B, a current rotating in a clockwise direction is applied to the magnetic free layer 140.

이때 자기자유층(140)에 인가되는 시간에 대한 전류의 크기와 방향 궤적은 인가되는 두 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압이 동일한 형태의 가우시안 밀집도를 가질 때 원형에 가깝게 된다. 즉 두 가우시안 밀집도의 평균값과 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 동일할 때 자기자유층(140)에 인가되는 시간에 대한 전류의 크기와 방향 궤적이 원형에 가깝게 된다. 그리고 두 가우시안 밀집도의 형태를 가지는 펄스 형태의 전압이 반치폭의 1/2에 해당하는 시간을 두고 인가될 때에 자기지유층(140)에 인가되는 시간에 대한 전류의 크기와 방향 궤적이 원형에 가깝게 된다. 이러한 특성을 이용하여 자기자유층(140)의 형상에 맞게 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압을 인가할 수 있다. 예컨대, 자기자유층(140)이 원판의 형상으로 형성되는 경우에는 원형에 가까운 궤적을 갖는 전류가 자기자유층(140)에 인가되는 것이 바람직하므로 평균값과 반치폭이 동일한 두 가우시안 밀집도의 형태를 가지는 펄스 형태의 전압을 반치폭의 1/2에 해당하는 시간을 두고 인가한다.At this time, the magnitude and direction trajectory of the current with respect to the time applied to the free layer 140 becomes close to the circular shape when the voltage of the pulse type having the two Gaussian densities applied has the same type of Gaussian density. That is, when the average value of the two Gaussian densities and the full width at half maximum (FWHM) are the same, the magnitude of the current and the direction trajectory with respect to the time applied to the free layer 140 become close to the circular shape. In addition, when a pulse-shaped voltage having a form of two Gaussian densities is applied over a time corresponding to 1/2 of the half width, the magnitude of the current and the direction trajectory with respect to the time applied to the magnetic holding layer 140 become close to a circle. . By using such a characteristic, a pulse-type voltage having Gaussian density may be applied according to the shape of the magnetic free layer 140. For example, when the magnetic free layer 140 is formed in the shape of a disk, a current having a trajectory close to a circular shape is preferably applied to the magnetic free layer 140, so that the pulse having the form of two Gaussian densities having the same average value and half width is used. Apply a form of voltage over a half of the full width at half maximum.

그리고 제1구동전극(150a, 150b)쌍과 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 진동수가 동일하고 소정의 위상차를 가지는 사인 펄스나 코사인 펄스 형태의 전압을 인가할 수 있다. 이와 같이 전압을 인가하게 되면, 타원편광 전류 또는 원편광 전류를 소정의 시간 동안 인가하는 결과가 된다. 이러한 전압을 인가하는 일 예를 도 11a 내 지 도 11c에 나타내었다. A voltage in the form of a sine pulse or cosine pulse having the same frequency and a predetermined phase difference may be applied to the pair of first driving electrodes 150a and 150b and the pair of second driving electrodes 151a and 151b. When voltage is applied in this way, an elliptical polarization current or circular polarization current is applied for a predetermined time. An example of applying such a voltage is shown in FIGS. 11A to 11C.

도 11a는 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 참조번호 1210a로 표시된 1/2 주기의 사인펄스를 인가하고, 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 참조번호 1220a로 표시된 1/2 주기의 사인펄스를 인가한 경우를 나타낸 도면이다. 이와 같이 전압을 인가하게 되면 도 11a의 우측에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 90°회전하는 원편광 전류가 자기자유층(140)에 인가된다. 그리고 도 11b는 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 참조번호 1210b로 표시된 1 주기의 사인펄스를 인가하고, 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 참조번호 1220b로 표시된 1 주기의 사인펄스를 인가한 경우를 나타낸 도면이다. 이와 같이 전압을 인가하게 되면 도 11b의 우측에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 270°회전하는 원편광 전류가 자기자유층(140)에 인가된다. 그리고 도 11c는 제2구동전극(151a, 151b)쌍에 참조번호 1210c로 표시된 3/2 주기의 사인펄스를 인가하고, 제1구동전극(150a, 150b)쌍에 참조번호 1220c로 표시된 3/2 주기의 사인펄스를 인가한 경우를 나타낸 도면이다. 이와 같이 전압을 인가하게 되면 도 11c의 우측에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 450°회전하는 원편광 전류가 자기자유층(140)에 인가된다.11A shows a sine pulse of 1/2 cycle indicated by reference numeral 1210a to a pair of second drive electrodes 151a and 151b, and a 1/2 cycle indicated by reference numeral 1220a to a pair of first drive electrodes 150a and 150b. Is a diagram showing a case where a sine pulse of? When the voltage is applied in this way, as shown in the right side of FIG. 11A, a circularly polarized current rotated 90 ° in the counterclockwise direction is applied to the magnetic free layer 140. 11B shows a sine pulse of one cycle indicated by reference numeral 1210b to the pair of second drive electrodes 151a and 151b, and a sine pulse of one cycle indicated by reference numeral 1220b to the pair of first drive electrodes 150a and 150b. Is a diagram illustrating a case of applying. When the voltage is applied in this way, as shown in the right side of FIG. 11B, a circularly polarized current rotating 270 ° counterclockwise is applied to the free layer 140. 11C shows a 3/2 period sine pulse indicated by reference numeral 1210c to the pair of second drive electrodes 151a and 151b, and 3/2 indicated by reference numeral 1220c to the pair of first drive electrodes 150a and 150b. A diagram showing a case where a sine pulse of a period is applied. When the voltage is applied in this way, as shown in the right side of FIG. 11C, a circularly polarized current rotated 450 degrees in the counterclockwise direction is applied to the magnetic free layer 140.

이상에서 시간의 변화에 따라 방향이 변하는 전류를 자기자유층(140)에 인가하는 방법으로 2개의 구동전극쌍을 구비한 자기기록소자에 대해서 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상의 구동전극쌍을 구비한 자기기록소자의 경우도 유사하다. 다만 모든 구동전극쌍에서 인가되는 전압의 진동수는 동일한 것이 바람직하고, 원편광 전류를 인가하기 위해서는 구동전극이 동일한 각도로 자 기자유층(140)의 둘레방향을 따라 형성되고, 각 구동전극쌍에는 일정한 위상차를 갖는 전압을 인가해야 한다.As described above, the magnetic recording element having two driving electrode pairs is illustrated and described as a method of applying a current which changes in direction according to a change of time to the magnetic free layer 140. However, the present invention is not limited thereto. The same applies to the magnetic recording element having an electrode pair. However, the frequency of the voltage applied to all the drive electrode pairs is preferably the same, and in order to apply the circularly polarized current, the drive electrodes are formed along the circumferential direction of the free layer 140 at the same angle, and constant for each drive electrode pair. A voltage having a phase difference must be applied.

지금까지 원편광 전류 또는 타원편광 전류를 자기자유층에 인가하는 방법에 대해서 도시하고 설명하였으나, 자기자유층에 원편광 자기장 또는 타원편광 자기장을 인가하여도 그 효과는 유사하다.The method of applying a circularly polarized current or an elliptically polarized current to a magnetic free layer has been shown and described so far, but the effect is similar even when a circularly polarized magnetic field or an elliptical polarized magnetic field is applied to the magnetic free layer.

다만, 자기자유층에 자기장을 인가하기 위해서는 구동전극의 구성을 전류를 인가할 때와 다르게 해야 한다. 자기자유층에 자기장을 인가하기 위한 구동전극의 구성은 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 자기자유층(440)에 자기장을 인가하기 위한 구동전극의 구성은 복수의 구동전극을 자기자유층(440)의 상부 및/또는 하부에 교차되도록 배치할 수 있다. 예컨대 도 4의 참조번호 450, 451과 같이 자기자유층(440)의 상부에 90°의 각도로 교차되게 배치될 수 있다. 그리고 각 구동전극(450, 451)에 전류를 인가하면, 자기자유층(440)에 자기장이 인가된다. However, in order to apply the magnetic field to the magnetic free layer, the configuration of the driving electrode should be different from that of applying the current. The configuration of the drive electrode for applying the magnetic field to the magnetic free layer is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the configuration of the driving electrode for applying the magnetic field to the magnetic free layer 440 may be arranged such that the plurality of driving electrodes intersect the upper and / or lower portion of the magnetic free layer 440. For example, as shown by reference numerals 450 and 451 of FIG. 4, the magnetic free layer 440 may be disposed to cross at an angle of 90 °. When a current is applied to each of the driving electrodes 450 and 451, a magnetic field is applied to the magnetic free layer 440.

2개의 구동전극(450, 451)에 진동수가 동일하고, 소정의 위상 차이를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 전류를 인가하면, 자기자유층(440)에는 타원편광 자기장이 인가된다. 즉, 2개의 구동전극(450, 451)에 진동수가 동일하고, 90°의 위상 차이를 가지며, 진폭이 서로 다른 사인파형 또는 코사인파형의 전류를 인가하거나, 2개의 구동전극(450, 451)에 진동수와 진폭이 동일하고, 90°이외의 위상차를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 전류를 인가하면 자기자유층(440)에는 타원편광 자기장이 인가된다. 그리고, 2개의 구동전극(450, 451)에 진동수와 진폭이 동일하고, 90°의 위상 차이를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 전류를 인가하면 자기자유 층(440)에는 원편광 자기장이 인가된다. When a sinusoidal or cosine waveform current having the same frequency and a predetermined phase difference is applied to the two driving electrodes 450 and 451, an elliptical polarization magnetic field is applied to the magnetic free layer 440. That is, two driving electrodes 450 and 451 have the same frequency, have a phase difference of 90 °, and apply a current having a sinusoidal or cosine waveform having different amplitudes, or to two driving electrodes 450 and 451. An elliptical polarization magnetic field is applied to the magnetic free layer 440 by applying a sinusoidal or cosine waveform current having the same frequency and amplitude and having a phase difference other than 90 °. A circularly polarized magnetic field is applied to the magnetic free layer 440 by applying a sinusoidal or cosine waveform current having the same frequency and amplitude to the two driving electrodes 450 and 451 and having a phase difference of 90 °.

또한, 2개의 구동전극(450, 451)에 진동수가 동일하고 소정의 위상 차이를 가지는 사인펄스 또는 코사인펄스 형태의 전류를 인가하거나, 소정의 시간 차이를 가지는 2개의 펄스 형태의 전류를 인가하면, 시간에 따라 방향이 변하는 형태의 펄스 자기장을 자기자유층(440)에 인가할 수 있다. 다만 2개의 펄스 전류가 적어도 일정 시간 동안은 함께 인가되어야 한다.In addition, when a current in the form of a sine pulse or cosine pulse having the same frequency and a predetermined phase difference or two currents having a predetermined time difference are applied to the two driving electrodes 450 and 451, A pulse magnetic field having a direction that changes with time may be applied to the magnetic free layer 440. However, two pulse currents must be applied together for at least a certain time.

상술한 방법으로 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 자기자유층(140, 440)에 인가하게 되면, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화의 방향에 따라 그 회전 반경이 다르게 된다.When the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied to the magnetic free layers 140 and 440 by the above-described method, the rotation radius of the magnetic flux formed in the magnetic free layers 140 and 440 varies depending on the direction of the vertical magnetization of the center. do.

도 12a 및 도 12b는 자기소용돌이 중심이 자기막의 상면 위쪽으로 형성된 자기막에 원편광 전류가 인가되었을 때 자기소용돌이 중심의 변화를 개략적으로 나타내는 도면들이다. 도 12a가 좌측으로 원편광된 전류가 인가된 경우이고, 도 12b가 우측으로 원편광된 전류가 인가된 경우이다. 각각에 인가된 전류의 진동수 및 크기는 동일하다.12A and 12B are views schematically showing a change in the center of the magnetic swirl when a circularly polarized current is applied to the magnetic film in which the center of the magnetic swivel is formed above the upper surface of the magnetic film. 12A illustrates a case where a circularly polarized current is applied to the left side, and FIG. 12B illustrates a case where a circularly polarized current is applied to the right side. The frequency and magnitude of the current applied to each is the same.

도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 자기막에 좌측으로 원편광된 전류가 인가된 경우가 우측으로 원편광된 전류가 인가된 경우에 비해 훨씬 큰 회전 반경을 가짐을 알 수 있다. 이때 진동수의 변화에 따른 자기소용돌이 중심의 회전 반경을 도 13에 나타내었다. 이용된 자기막의 직경은 300nm이다. 그리고 x축은 인가된 전류의 진동수를 자기막에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수로 정규 화(normalization)한 것이다. 자기소용돌이의 고유진동수(ω0)는 수학식 1로 정의된다.As shown in FIGS. 12A and 12B, it can be seen that the case in which the circularly polarized current is applied to the magnetic film has a much larger radius of rotation than the case in which the circularly polarized current is applied to the right. At this time, the rotation radius of the center of the magnetic spool according to the change of the frequency is shown in FIG. The diameter of the magnetic film used is 300 nm. The x-axis normalizes the frequency of the applied current to the natural frequency of the magnetic swirl formed in the magnetic film. The natural frequency (ω 0 ) of the magnetic whirlpool is defined by Equation 1.

Figure 112007074985802-pat00001
Figure 112007074985802-pat00001

여기서, Ms는 자기막의 포화자화(saturation magnetization)값, χ(0)는 초기 자화율(initial susceptibility), γ는 자이로마그네틱 비율상수(gyromagnetic ratio) 그리고 ξ는 비례상수이다. 자이로마그네틱 비율상수와 비례상수는 자기막의 형성 물질 및 형상에 상관없이 일정한 값이므로, 자기소용돌이의 고유진동수는 자기소용돌이가 형성된 자기막의 초기 자화율에 반비례하고, 포화자화 값의 제곱에 비례한다. 초기 자화율은 자기막의 형상에 의해서 결정되고, 포화자화 값은 자기막의 형성 물질에 의해 결정된다. Where Ms is the saturation magnetization value of the magnetic film, χ (0) is the initial susceptibility, γ is the gyromagnetic ratio constant, and ξ is the proportionality constant. Since the gyro magnetic ratio constant and the proportional constant are constant values regardless of the material and the shape of the magnetic film, the natural frequency of the magnetic vortex is inversely proportional to the initial susceptibility of the magnetic film on which the magnetic swivel is formed, and is proportional to the square of the saturation magnetization value. The initial susceptibility is determined by the shape of the magnetic film, and the saturation magnetization value is determined by the forming material of the magnetic film.

도 13의 참조번호 1410으로 표시된 그래프는 0.8mA의 크기를 갖는 좌로 편광된 전류가 인가된 경우이고, 도 13의 참조번호 1420으로 표시된 그래프는 0.8mA의 크기를 갖는 우로 편광된 전류가 인가된 경우이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 모든 진동수에서 좌로 편광된 전류가 인가된 경우가 우로 편광된 전류가 인가된 경우에 비해 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 크다. 특히 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 진동수가 인가될 때 그 회전 반경의 차이가 크므로 정보를 판별하기에 용이하다.The graph indicated by reference numeral 1410 of FIG. 13 is a case in which a left polarized current having a magnitude of 0.8 mA is applied, and the graph denoted by a reference number 1420 of FIG. 13 is a right polarized current having a magnitude of 0.8 mA. to be. As shown in FIG. 13, the rotation radius of the magnetic swivel center is larger in the case where the left polarized current is applied at all frequencies than when the right polarized current is applied. In particular, when the same frequency as the natural frequency of the magnetic whirlpool is applied, the difference in the rotation radius is large, so that it is easy to determine the information.

그러나 자기막의 상면 아래쪽 방향으로 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향 이 형성되어 있는 경우에는 상기의 경우와 반대가 된다. 이것을 도 14a 내지 도 15에 나타내었다. However, in the case where the vertical magnetization direction of the magnetic vortex is formed in the downward direction of the upper surface of the magnetic film, the above case is reversed. This is shown in Figures 14A-15.

도 14a는 좌측으로 원편광된 전류가 인가된 경우에 자기소용돌이 중심의 변화를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 14b는 우측으로 원편광된 전류가 인가된 경우에 자기소용돌이 중심의 변화를 개략적으로 나타낸 도면이다. 그리고 도 15는 진동수의 변화에 따른 자기소용돌이 중심의 회전 반경을 나타낸 도면이다. 도 15의 참조번호 1710으로 표시된 그래프가 우로 편광된 전류가 인가된 경우이고, 도 15의 참조번호 1720으로 표시된 그래프가 좌로 편광된 전류가 인가된 경우이다.14A is a diagram schematically showing a change in the center of magnetic swirl when a circularly polarized current is applied to the left, and FIG. 14B is a diagram schematically showing a change in the center of a magnetic swirl when a circularly polarized current is applied to the right. to be. 15 is a diagram showing a rotation radius of the center of the magnetic swirl according to the change of the frequency. The graph indicated by reference numeral 1710 of FIG. 15 is a case in which a polarized current is applied to the right, and the graph indicated by reference numeral 1720 of FIG. 15 is a case in which a polarized current is applied to the left.

도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 자기막의 상면 위쪽 방향으로 형성된 경우와는 반대로, 자기막에 좌측으로 원편광된 전류가 인가된 경우(도 14a)가 우측으로 원편광된 전류가 인가된 경우(도 14b)에 비해 훨씬 작은 회전 반경을 가진다. 그리고 이러한 회전 반경의 차이는 도 15에 도시된 바와 같이 모든 진동수에 있어서, 좌로 편광된 전류가 인가된 경우(1710)가 우로 편광된 전류가 인가된 경우(1720)보다 작은 회전 반경을 가지게 된다. 도 13와 마찬가지로 특히 자기소용돌이 부근의 진동수를 갖는 전류가 인가될 때 큰 차이를 보인다. As shown in FIGS. 14A and 14B, in contrast to the case where the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center is formed above the upper surface of the magnetic film, the case in which the circularly polarized current is applied to the magnetic film to the left (FIG. 14A) is the right. It has a much smaller radius of rotation than when the circularly polarized current is applied (FIG. 14B). As shown in FIG. 15, the difference in the rotation radius has a rotation radius smaller than that in the case in which the left polarized current is applied 1710 in all frequencies, when the right polarized current is applied 1720. As in FIG. 13, a large difference is observed especially when a current having a frequency near the magnetic swirl is applied.

이상에서 원편광 전류가 인가되었을 때에 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따른 회전 반경의 차이를 도시하고 설명하였으나, 원편광 자기장이 인가되었을 때에도 이와 유사하다.In the above, when the circular polarization current is applied, the difference in the rotation radius according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center is illustrated and explained. However, this is similar when the circular polarization magnetic field is applied.

결국 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 자기자유층(140, 440)에 인가하면, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화의 방향에 따라 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 달라지게 된다. 그리고 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이는 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 진동수를 가지는 전류 또는 자기장을 인가할 때 극대화된다. 따라서 본 실시예에서는 자기자유층(140, 440)에 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 진동수를 가지는 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 인가하는 것이 바람직하다.Eventually, when the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied to the magnetic free layers 140 and 440, the radius of rotation of the magnetic swivel center is changed according to the direction of vertical magnetization of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layers 140 and 440. do. The difference in the rotational radius of the magnetic swirl center is maximized when a current or magnetic field having the same frequency as the natural frequency of the magnetic swirl is applied. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to apply the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field having the same frequency as the natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic free layers 140 and 440 to the magnetic free layers 140 and 440.

다만, 자기기록소자(100, 400)에 저장되어 있는 정보가 변경되지 않기 위해서는 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향은 전환되지 않아야 한다. 따라서, 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 인가하되, 자기자유층(140, 400)에 형성된 자기소용돌이 중심의 속도가 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 전환되는 임계속도를 넘지 않도록 해야 한다. However, in order for the information stored in the magnetic recording elements 100 and 400 not to be changed, the perpendicular magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 should not be changed. Therefore, the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied, but the speed of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 400 should not exceed the critical speed at which the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel is switched.

즉, 자기자유층(140, 440)에 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 진동수를 가지고, 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 전환되는 임계속도를 넘지 않도록 하는 크기의 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 인가하여 발생하는 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 발생되는 특성으로 자기기록소자(100, 400)에 저장된 정보를 판독한다. 그러나 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이를 직접 측정하는 것보다는 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 발생되는 특성 중 측정이 용이한 것을 측정하여 자기기록소자에 할당되어 있는 정보가 "0"인지 "1"인지를 판독하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 측정이 용이한 자기저항(magneto-resistance)을 측정 하여 자기기록소자(100, 400)에 저장되어 있는 정보를 판독한다.That is, the magnetic free layers 140 and 440 have the same frequency as the natural frequency of the magnetic swirls formed in the magnetic free layers 140 and 440, and the magnetic swirls do not exceed the critical speed at which the vertical magnetization direction of the center is switched. A magnetic swivel generated by applying a circularly polarized current or a circularly polarized magnetic field reads information stored in the magnetic recording elements 100 and 400 as a characteristic generated by a difference in the rotation radius of the center. However, rather than directly measuring the difference in the rotational radius of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layers 140 and 440, it is easy to measure the characteristics generated by the difference in the rotational radius of the magnetic swivel center. It is preferable to read whether the allocated information is "0" or "1". In this embodiment, magneto-resistance that is easy to measure is measured to read information stored in the magnetic recording elements 100 and 400.

이를 위해서는 도 16에 도시된 바와 같이 기준 자화를 제공하는 자기고정층(2220)이 필요하다. 또한 상술한 바와 같이 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)의 상대적인 자화상태의 차이에서 나타나는 자기저항의 차이를 극대화하기 위해 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)의 사이에 절연막(2230)을 형성하여 터널링 자기저항 효과를 측정한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 자기고정층(2220)에도 자기자유층(2240)과 마찬가지로 자기소용돌이가 형성된 것을 이용할 수 있다. 이 경우 자기고정층(2220)에 자기소용돌이가 형성되도록 도 2의 영역 2에 해당하는 두께와 직경을 갖도록 자기고정층(2220)을 형성한다. 상술한 바와 같이 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)에 자기소용돌이가 형성되면 자기소용돌이 중심에는 수직자화가 형성되고 중심 주변에는 수평자화가 형성된다. 그리고 수평자화는 자기소용돌이 중심을 축으로 하여 시계방향이나 반시계방향으로 회전하는 것과 같은 형태의 자화가 형성된다. To this end, as shown in FIG. 16, a self-fixing layer 2220 that provides reference magnetization is required. In addition, as described above, in order to maximize the difference in the magnetoresistance caused by the difference in the relative magnetization state between the magnetic free layer 2240 and the magnetic pinned layer 2220, an insulating film between the magnetic free layer 2240 and the magnetic pinned layer 2220 is used. 2230 to measure the tunneling magnetoresistance effect. As shown in FIG. 16, the magnetic fixing layer 2220 may be formed of a magnetic swivel like the magnetic free layer 2240. In this case, the magnetic fixing layer 2220 is formed to have a thickness and a diameter corresponding to area 2 of FIG. 2 so that the magnetic swivel may be formed in the magnetic fixing layer 2220. As described above, when the magnetic swivel is formed in the magnetic free layer 2240 and the magnetic fixing layer 2220, vertical magnetization is formed at the center of the magnetic swivel and horizontal magnetization is formed around the center. In the horizontal magnetization, the magnetization is formed in such a way that the magnetic whirl is rotated clockwise or counterclockwise about its center.

도 16은 자기자유층(2240)에 전류 또는 자기장이 인가되기 전의 상태를 나타내는 도면이고, 도 17은 도 16에 도시된 구조를 가지는 자기기록소자의 자기자유층(2240)에 원편광 전류 또는 원편광 자기장이 인가되어 자기소용돌이 중심이 회전을 하는 때의 일 순간에 해당하는 상태를 나타내는 도면이다. FIG. 16 is a view showing a state before a current or a magnetic field is applied to the magnetic free layer 2240, and FIG. 17 shows a circular polarized current or a circle in the magnetic free layer 2240 of the magnetic recording element having the structure shown in FIG. It is a figure which shows the state corresponding to one instant when a polarizing magnetic field is applied and the center of magnetic swivel is rotated.

도 16은 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)에 자기소용돌이가 형성되어 있고 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향은 위쪽 방향으로 동일하고 수평자화의 방향도 반시계방향으로 동일한 경우이다. 이때에는 도 16에 도시된 바와 같이 원편광 전류 또는 원편광 자기장이 인가되기 전의 상태에는 상대적 수평자화의 차이가 존재하지 않는다.FIG. 16 illustrates a case where magnetic swivels are formed in the magnetic free layer 2240 and the magnetic fixing layer 2220, and the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel is the same in the upward direction and the direction of the horizontal magnetization is the same in the counterclockwise direction. In this case, as shown in FIG. 16, there is no difference in relative horizontal magnetization in the state before the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied.

그러나 도 17에 도시된 바와 같이 자기자유층(2240)에 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 인가하게 되면, 자기소용돌이 중심은 회전을 하여, 자기소용돌이 중심이 자기자유층(2240)의 중앙부에서 주변부로 이동하게 된다. 이때 참조번호 2310으로 표시된 부분과 같이 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)의 수평자화는 상대적인 방향 차이를 가지게 된다. 즉, 자기자유층(2240)에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 크게 되면 회전 반경이 작은 경우에 비해 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)의 상대적인 수평자화의 차이가 크게 된다. 따라서 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)의 상대적인 자화상태의 차이에서 발생하는 자기저항도 커지게 되어 저장되어 있는 정보를 판독할 수 있다However, when the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied to the magnetic free layer 2240 as shown in FIG. 17, the center of the magnetic whirl is rotated so that the center of the magnetic whirl is from the center of the magnetic free layer 2240 to the periphery. Will move. At this time, as shown by the reference numeral 2310, the horizontal magnetization of the magnetic free layer 2240 and the magnetic fixing layer 2220 has a relative direction difference. That is, when the rotation radius of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2240 is large, the difference in the relative horizontal magnetization of the magnetic free layer 2240 and the magnetic fixing layer 2220 becomes larger than when the rotation radius is small. Therefore, the magnetoresistance caused by the difference in the relative magnetization state between the magnetic free layer 2240 and the magnetic pinned layer 2220 also increases, so that the stored information can be read.

다만 이때 자기자유층(2240)에 원편광 전류 또는 자기장을 인가하면 자기고정층(2220)에도 영향을 미치게 되어, 자기고정층(2220)에 형성된 자기소용돌이 중심 역시 회전할 수 있다. 그러나 자기고정층(2220)은 기준이 되는 자화를 제공하는 것이므로 자기고정층(2220)의 자화 방향은 변하지 않게 하거나, 자기고정층(2220)의 자화 방향이 변하더라도 그 변하는 정도가 아주 미미해야 한다. However, when the circularly polarized current or the magnetic field is applied to the magnetic free layer 2240, the magnetic fixing layer 2220 may also be affected, and the center of the magnetic swivel formed on the magnetic fixing layer 2220 may also rotate. However, since the self-fixing layer 2220 provides magnetization as a reference, the magnetization direction of the self-fixing layer 2220 should not be changed, or even if the magnetization direction of the self-fixing layer 2220 is changed, the degree of change should be minimal.

도 13 및 도 15에 도시된 바와 같이 자기자유층(2240)에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경은 인가된 전류 또는 자기장의 진동수와 관련이 있다. 특히 자기소용돌이의 고유진동수 부근에서는 그 변화가 매우 심하다. 즉 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 전류 또는 자기장을 인가한 경우에 비해 자기소용돌이의 고유 진동수와 동일하지 않은 전류 또는 자기장을 인가한 경우에는 동일한 조건에서 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 현저하게 작다.As shown in FIGS. 13 and 15, the radius of rotation of the center of the magnetic swirl formed in the magnetic free layer 2240 is related to the applied current or the frequency of the magnetic field. Especially in the vicinity of the natural frequency of the magnetic vortex, the change is very severe. That is, when a current or magnetic field not equal to the natural frequency of the magnetic swirl is applied, the rotation radius of the center of the magnetic swirl is significantly smaller under the same conditions.

자기고정층(2220)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 자기자유층(2240)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수를 다르게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 인가되는 전류 또는 자기장의 진동수가 자기자유층(2240)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 동일하면, 자기고정층(2220)에는 자기고정층(2220)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 다른 진동수를 가지는 전류 또는 자기장이 인가된다. 따라서 자기자유층(2240)에 형성된 자기소용돌이 중심을 회전시키기 위해 인가된 전류 또는 자기장에 의해 자기고정층(2220)에 형성된 자기소용돌이 중심은 큰 영향을 받지 않게 된다. 영향을 더욱 받지 않기 위해서는 자기자유층(2240)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 자기고정층(2220)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수의 차이가 클수록 좋다.The natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic fixing layer 2220 and the natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer 2240 may be different. In this way, if the frequency of the applied current or the magnetic field is the same as the natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer 2240, the magnetic fixed layer 2220 has a frequency different from the natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic fixed layer 2220. A current or magnetic field with is applied. Therefore, the magnetic swivel center formed in the magnetic fixing layer 2220 is not significantly affected by the current or magnetic field applied to rotate the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer 2240. In order not to be further influenced, the greater the difference between the natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer 2240 and the natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic fixed layer 2220, the greater.

자기자유층(2240)에 형성된 자기소용돌이와 자기고정층(2220)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수를 다르게 하기 위해서는 상술한 바와 같이 자기막의 초기 자화율이나 포화자화 값을 서로 다르게 해야 한다. 초기 자화율은 자기막의 형상과 관련되고, 포화자화 값은 자기막을 구성하는 물질과 관련된 값이므로 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)의 구성물질, 두께 및 직경 중 적어도 어느 하나를 달리한다. 특히 제어가 간단한 두께를 조절하는 것, 즉 자기자유층(2240)과 자기고정층(2220)의 두께를 다르게 형성하는 것이 바람직하다. In order to vary the natural frequencies of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2240 and the magnetic swivel formed in the magnetic fixing layer 2220, the initial susceptibility or the saturation magnetization of the magnetic film must be different from each other. Since the initial susceptibility is related to the shape of the magnetic film, and the saturation magnetization value is related to the material constituting the magnetic film, at least one of constituent materials, thickness, and diameter of the magnetic free layer 2240 and the magnetic fixing layer 2220 is different. In particular, it is preferable that the thickness of the self-free layer 2240 and the self-fixing layer 2220 are differently controlled by adjusting the thickness of the control.

다음으로, 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)의 사이에 전압을 인가하여 상대적 수평자화 방향 차이에 따른 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항을 측정함으로써, 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독한다(S2040). 자기고정층(120, 420)에 형성된 자기소용돌이 중심은 거의 변하지 않는 상태에서 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심만이 회전하도록 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 인가하면, 상술한 바와 같이 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 상대적 수평자화 방향 차이가 발생한다. 그리고 상대적 수평자화 방향차이는 자기저항 차이로 나타난다. 이러한 자기저항 차이는 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)의 사이에 전압을 인가하여 나타나는 전류의 크기 차이로부터 도출된다. 이때 자기저항에 따른 전류의 차이를 알 수 있게 하기 위해 자기고정층(120, 420)과 자기자유층(140, 440)의 사이에 인가되는 전압은 직류 전압인 것이 바람직하다.Next, by applying a voltage between the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic pinned layers 120 and 420, the tunneling magnetoresistance derived from the difference in the magnitude of the current according to the relative horizontal magnetization direction difference is measured. The allocated " 0 " or " 1 " When the circularly polarized current or circularly polarized magnetic field is applied such that only the centrally swirl formed in the magnetic free layers 140 and 440 is rotated while the center of the magnetic swivel formed in the magnetic fixing layers 120 and 420 is hardly changed, as described above. The relative horizontal magnetization direction difference occurs according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center. The relative horizontal magnetization direction difference is represented by the difference in magnetoresistance. This magnetoresistance difference is derived from the difference in the magnitude of the current which appears by applying a voltage between the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic pinned layers 120 and 420. In this case, the voltage applied between the magnetic pinned layers 120 and 420 and the magnetic free layers 140 and 440 may be a DC voltage in order to know the difference in current according to the magnetoresistance.

이러한 자기저항의 차이를 도 18에 나타내었다. 자기저항 값은 터널링 자기저항 비로써 나타내었다. 이때 터널링 자기저항 효과를 크게 하기 위하여 절연막(130, 430)이 이용되며, 본 실시예에서는 절연막(130, 430)을 마그네슘 산화물로 형성하였다. 도 18은 도 16에 도시된 바와 같이 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)에 자기소용돌이가 형성되어 있고, 자기소용돌이 중심 주변의 수평자화의 회전방향도 반시계방향으로 동일한 경우에, 좌측으로 원편광된 전류 또는 자기장을 인가한 후, 시간에 따른 터널링 자기저항 비를 나타낸 도면이다. 도 18의 참조번호 2410으로 표시된 직선은 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화의 방향이 상면 위쪽인 경우이고, 도 18의 참조번호 2420으로 표시된 직선은 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화의 방향이 상면 아래쪽인 경우에 해당한다. This difference in magnetoresistance is shown in FIG. 18. The magnetoresistance value is expressed as the tunneling magnetoresistance ratio. In this case, in order to increase the tunneling magnetoresistance effect, the insulating films 130 and 430 are used. In the present embodiment, the insulating films 130 and 430 are formed of magnesium oxide. 18, as shown in FIG. 16, magnetic spools are formed in the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic fixing layers 120 and 420, and the rotation directions of the horizontal magnetization around the center of the magnetic spool are also counterclockwise. In this case, the tunneling magnetoresistance ratio with time after applying a circularly polarized current or a magnetic field to the left. The straight line indicated by reference numeral 2410 in FIG. 18 is a case where the direction of vertical magnetization of the center of the magnetic swivel formed in the free magnetic layers 140 and 440 is above the upper surface, and the straight line denoted by reference numeral 2420 in FIG. 18 is the free magnetic layer 140. , 440 is a case where the direction of the vertical magnetization of the magnetic vortex formed in the center is below the upper surface.

도 18에 도시된 바와 같이 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이가 일정한 반경을 일정한 속도로 원운동을 하고 있을 경우에는 수직자화의 방향에 관계 없이 일정한 터널링 자기저항 비를 갖는다. 그러나 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화의 방향이 상면 위쪽일 때는 좌측으로 원편광된 전류 또는 자기장을 인가하는 경우 상술한 바와 같이 회전 반경이 크다. 따라서 상술한 바와 같이 자기저항의 차이가 커져서 참조번호 2410에 표현된 바와 같이 터널링 자기저항 비가 크다. 반대로 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화의 방향이 상면 아래쪽일 때는 회전 반경이 작아서 참조번호 2420에 표현된 바와 같이 터널링 자기저항 비가 작다. 이러한 자기저항의 차이, 즉 터널링 자기저항 비의 차이를 통해 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향을 알 수 있게 된다.As shown in FIG. 18, when the magnetic swirls formed in the magnetic free layers 140 and 440 are circularly moved at a constant speed at a constant radius, they have a constant tunneling magnetoresistance ratio regardless of the direction of vertical magnetization. However, when the direction of vertical magnetization of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 is above the upper surface, when the current or the magnetic field is circularly polarized to the left, the rotation radius is large as described above. Therefore, as described above, the difference in magnetoresistance becomes large, and as shown in reference numeral 2410, the tunneling magnetoresistance ratio is large. On the contrary, when the direction of the vertical magnetization of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 is lower than the upper surface, the radius of rotation is small and the tunneling magnetoresistance ratio is small as indicated by reference numeral 2420. Through this difference in magnetoresistance, that is, the difference in the tunneling magnetoresistance ratio, it is possible to know the perpendicular magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440.

자기고정층(2520)에 자기소용돌이가 형성되어 있을 때, 터널링 자기저항을 측정하여 정보를 판독하는 일 실시예를 살펴본다. 우선, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당한다. 그리고, 자기고정층(120, 420)은 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향과 자기소용돌이 중심 주변에 자기고정층(120, 420)의 상면과 평행하게 형성된 수평자화의 회전 방향이 자기자유층(140, 440)의 자기소용돌이와 동일하게 형성한다. When the magnetic vortex is formed in the magnetic fixing layer 2520, an embodiment in which information is read by measuring tunneling magnetoresistance will be described. First, the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 is "1", and the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the free magnetic layers 140 and 440 is the upper surface. The case of downward direction is assigned as "0". In addition, the self-fixing layers 120 and 420 have a vertical magnetization direction at the center of the magnetic swivel and a rotational direction of horizontal magnetization formed in parallel with the upper surfaces of the self-fixing layers 120 and 420 around the center of the magnetic swivel. It is formed in the same manner as the magnetic whirlpool of.

그리고 우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(140, 440)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(120, 420)과 자기자유층(140, 440) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항 크기를 측정한다. 그리고 측정된 터널링 자기저항 크기가 사전에 설정된 기준 크기보다 작으면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 크면 "0"으로 판독한다.The magnetic pinning layers 120 and 420 and the magnetic free layer 140 are rotated by applying a current circularly polarized to the right or a magnetic field circularly polarized to the right to rotate the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layers 140 and 440. 440 is applied to measure the tunneling magnetoresistance derived from the magnitude difference of the current. If the measured tunneling magnetoresistance size is smaller than the preset reference size, the information recorded in the magnetic recording element is read as "1", and if it is large, it is read as "0".

반대로, 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(140, 440)의 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(120, 420)과 자기자유층(140, 440) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항 크기를 측정한다. 그리고 측정된 터널링 자기저항 크기가 사전에 설정된 기준 크기보다 크면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 작으면 "0"으로 판독한다.On the contrary, the magnetic pinned layers 120 and 420 and the magnetic free layers 140 and 440 are rotated by applying a current circularly polarized to the left or a magnetic field circularly polarized to the left to rotate the center of the magnetic swivel of the magnetic free layers 140 and 440. Measure the magnitude of the tunneling magnetoresistance derived from the difference in magnitude of current by applying a DC voltage between If the measured tunneling magnetoresistance magnitude is larger than the preset reference magnitude, the information recorded in the magnetic recording element is read as "1", and if it is small, it is read as "0".

자기고정층(2520)에 자기소용돌이가 형성되어 있을 때, 터널링 자기저항을 측정하여 정보를 판독하는 다른 실시예를 살펴본다. 우선, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당한다. 그리고, 자기고정층(120, 420)은 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향과 자기소용돌이 중심 주변에 자기고정층(120, 420)의 상면과 평행하게 형성된 수평자화의 회전 방향이 자기자유층(140, 440)의 자기소용돌이와 동일하게 형성한다. When a magnetic vortex is formed in the magnetic fixing layer 2520, another embodiment of measuring tunneling magnetoresistance and reading information will be described. First, the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layers 140 and 440 is "1", and the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the free magnetic layers 140 and 440 is the upper surface. The case of downward direction is assigned as "0". In addition, the self-fixing layers 120 and 420 have a vertical magnetization direction at the center of the magnetic swivel and a rotational direction of horizontal magnetization formed in parallel with the upper surfaces of the self-fixing layers 120 and 420 around the center of the magnetic swivel. It is formed in the same manner as the magnetic whirlpool of.

그리고 우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(140, 440)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(120, 420)과 자기자유층(140, 440) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항 크기를 측정한다. 그리고 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(140, 440)의 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(120, 420)과 자기자유층(140, 440) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항 크기를 측정한다. The magnetic pinning layers 120 and 420 and the magnetic free layer 140 are rotated by applying a current circularly polarized to the right or a magnetic field circularly polarized to the right to rotate the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layers 140 and 440. 440 is applied to measure the tunneling magnetoresistance derived from the magnitude difference of the current. The magnetic pinning layers 120 and 420 and the magnetic free layers 140 and 440 are rotated by applying a current circularly polarized to the left or a magnetic field circularly polarized to the left to rotate the centers of the magnetic swirls of the magnetic free layers 140 and 440. Applying a direct current voltage in between measures the magnitude of the tunneling magnetoresistance derived from the magnitude difference of the current.

우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가한 경우에 측정되는 터널링 자기저항 크기가 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가한 경우보다 작으면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 크면 "0"으로 판독한다. If the magnitude of the tunneling magnetoresistance measured when applying a circularly polarized current to the right or a circularly polarized magnetic field to the right is smaller than that of applying a circularly polarized current to the left or a circularly polarized magnetic field to the left, The recorded information is read as "1", and when large, it is read as "0".

이상의 실시예는 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 자유자기층(140, 440)에 인가된 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 타원편광 전류 또는 타원편광 자기장을 인가하는 경우에도 유사하다. 또한, 펄스를 인가하는 경우도 유사하다. 다만 펄스를 인가하는 경우에는 자기자유층(140, 440)에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 다른 진동수에서 회전시키는 것이 전력소모가 적을 수 있으므로 시뮬레이션을 통하여 최적화할 수 있다. 그리고 펄스를 인가하는 경우에도 자기자유층(140, 440)에 인가되는 전류 또는 자기장의 시간에 대한 크기와 방향 궤적이 원형에 가까운 것이 자기소용돌이 중심의 운동이 원운동에 가까워서 판독에 용이하게 된다. 이를 위해 예컨대, 2개의 구동전극쌍 또는 2개의 구동전극을 이용하여 사인 펄스 또는 코사인 펄스를 인가하는 경우에는 1/4 주기 시간 차이를 두고 인가하는 것이 바람직하다. 다른 예로 2개의 구동전극쌍 또는 2개의 구동전극을 이용하여 가우시안 밀집도를 갖는 형태의 펄스를 인가하는 경우에는 동일한 평균값과 반치폭을 갖고, 반치폭의 절반의 시간 차이를 두고 인가하는 것이 바람직하다.The above embodiment has been described in the case where the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied to the free magnetic layers 140 and 440, but the present invention is not limited thereto and is similar to the case where the elliptical polarized current or the elliptical polarized magnetic field is applied. The same applies to the case of applying a pulse. However, in the case of applying a pulse, it may be optimized through simulation because the power consumption may be reduced by rotating at a different frequency from the natural frequency of the magnetic vortex formed in the magnetic free layers 140 and 440. In addition, even when a pulse is applied, the magnitude and direction trajectory of the current or magnetic field applied to the magnetic free layers 140 and 440 are close to a circular shape, so that the movement of the center of the spinneret is close to the circular motion, thereby making it easier to read. For this purpose, for example, when a sine pulse or a cosine pulse is applied using two driving electrode pairs or two driving electrodes, it is preferable to apply a 1/4 period time difference. As another example, when applying a pulse having a Gaussian density using two driving electrode pairs or two driving electrodes, it is preferable to apply the pulses having the same average value and half width and leave the half time width at half time.

이상의 설명에서는 자기고정층에 자기 소용돌이가 형성된 경우에 대해서 도시하고 설명하였으나, 도 19와 같이 자기고정층(2520)에 자기고정층(2520)의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구를 형성하는 경우에도 유사하다. 자기고정층(2520)에 단일 자구를 형성하기 위해서는 도 2의 영역 1에 해당하는 두께와 직경을 가지도록 자기고정층(2520)을 형성한다. 즉, 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하고, 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 인가하여 자기소용돌이 중심을 회전시킨 후, 자기고정층(2520)과 자기자유층(2540)의 사이에 전압을 인가하여 도출되는 자기저항을 측정함으로써 "0" 또는 "1"을 판독한다.In the above description, the magnetic vortex is formed and described in the self-fixing layer, but as shown in FIG. 19, even when a single magnetic domain is formed in the self-fixing layer 2520 in which the magnetization states are arranged in parallel with the upper surface of the self-fixing layer 2520. similar. In order to form a single magnetic domain on the self-fixing layer 2520, a self-fixing layer 2520 is formed to have a thickness and a diameter corresponding to area 1 of FIG. 2. That is, "0" or "1" is allocated according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540, and the magnetic swivel center is rotated by applying a circular polarization current or a circular polarization magnetic field. "0" or "1" is read by measuring the magnetoresistance derived by applying a voltage between the 2520 and the magnetic free layer 2540.

다만 자기고정층에 자기소용돌이가 형성된 경우(도 16의 2220)와 달리 단일 자구가 형성된 경우(도 19의 2520)에는 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심이 회전함에 따라 상대적 수평자화 방향 차이가 시간에 따라 변하게 된다. 즉, 도 19에 도시된 바와 같이 자화의 방향이 형성된 자기기록소자에 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 인가하여 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심을 회전시 키면 시간이 경과함에 따라 도 20a 및 도 20b와 같이 자기소용돌이 중심이 이동한다. 도 20a에 도시된 바와 같이 자기소용돌이 중심이 우측으로 이동하게 되면, 자기자유층(2540)에서 좌측의 많은 부분(2610)이 자기고정층(221)의 수평자화 방향과 동일하거나 유사하게 된다. 그러나 도 20b에 도시된 바와 같이 자기소용돌이 중심이 좌측으로 이동하게 되면, 자기자유층(2540)에서 우측의 많은 부분(2620)이 자기고정층(2520)의 수평자화 방향과 반대 방향으로 형성된다.However, unlike the case in which the magnetic swivel is formed in the magnetic fixing layer (2220 in FIG. 16), when the single magnetic domain is formed (2520 in FIG. 19), the relative horizontal magnetization direction difference is different as the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 rotates. It will change over time. That is, as shown in FIG. 19, when a circularly polarized current or a circularly polarized magnetic field is applied to the magnetic recording element in which the magnetization direction is formed, the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 rotates, FIG. 20A. And the center of the magnetic vortex as shown in Figure 20b is moved. As shown in FIG. 20A, when the magnetic swivel center moves to the right side, a large portion 2610 on the left side of the magnetic free layer 2540 is the same as or similar to the horizontal magnetization direction of the magnetic fixing layer 221. However, as shown in FIG. 20B, when the magnetic swivel center moves to the left side, a large portion 2620 of the right side of the magnetic free layer 2540 is formed in a direction opposite to the horizontal magnetization direction of the magnetic fixing layer 2520.

이와 같이 자기고정층(2520)에 자기고정층(2520)의 상면에 평행하게 단일자구가 형성되어 있는 경우에는 상대적 수평자화 방향 차이가 시간에 따라 변하게 된다. 다만 변하는 정도가 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 따라 달라진다. 즉 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 큰 경우에는 그 변하는 정도가 커지게 되고, 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 작은 경우에는 그 변하는 정도가 작게 된다. 상대적 수평자화 방향 차이는 자기저항 차이로 나타나므로 자기저항 역시 시간에 따라 변하게 된다. As described above, when the single magnetic domain is formed in the self-fixed layer 2520 in parallel with the upper surface of the self-fixed layer 2520, the difference in the relative horizontal magnetization direction changes with time. However, the degree of change depends on the difference in the radius of rotation of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer 2540. That is, when the rotational radius of the magnetic swivel center is large, the degree of change becomes large, and when the rotational radius of the magnetic swivel center is small, the degree of change becomes small. Since the difference in the relative horizontal magnetization direction is represented by the difference in magnetoresistance, the magnetoresistance also changes with time.

도 21에 이러한 자기저항의 변화를 시간의 변화에 따라 나타내었다. 자기저항 값은 터널링 자기저항 비로써 나타내었다. 이때 터널링 자기저항 효과를 크게 하기 위하여 절연막(2530)이 이용되며, 절연막(2530)은 터널링 자기저항 효과가 큰 마그네슘 산화물이 이용된다. 참조번호 2710로 표현된 곡선은 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 위쪽인 경우이고, 참조번호 2720로 표현된 곡선은 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 아래쪽인 경우에 해당한다. 그리고 자기자유층(2540)에 좌측으로 원편광된 전류 또 는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가하였다. 상술한 바와 같이 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가한 경우에는, 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 위쪽일 때가 회전 반경이 크므로 시간에 따른 터널링 자기저항 비의 변화 폭이 더 크다(2710). 그리고 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 아래쪽일 때에는 회전 반경이 작으므로 시간에 따른 터널링 자기저항 비의 변화 폭이 작다(2720).In Fig. 21, the change of the magnetoresistance is shown with the change of time. The magnetoresistance value is expressed as the tunneling magnetoresistance ratio. In this case, the insulating film 2530 is used to increase the tunneling magnetoresistance effect, and magnesium oxide having a large tunneling magnetoresistance effect is used for the insulating film 2530. The curve represented by reference numeral 2710 is the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 is upward, the curve represented by reference number 2720 is the vertical of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 This is the case when the magnetization direction is downward. Then, a current circularly polarized to the left or a magnetic field circularly polarized to the left was applied to the magnetic free layer 2540. As described above, when the current circularly polarized to the left or the magnetic field circularly polarized to the left is applied, the rotation radius is large when the vertical direction of magnetization of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 is higher, and thus, The variation in the tunneling magnetoresistance ratio is greater (2710). In addition, when the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer 2540 is downward, the rotation radius is small, and thus the variation in the tunneling magnetoresistance ratio with time is small (2720).

따라서, 자기자유층(2540)과 자기고정층(2520) 사이에 직류 전압을 인가하여 도출되는 터널링 자기저항을 측정하게 되면, 측정되는 터널링 자기저항 역시 시간에 따라 변하게 되고, 이러한 터널링 자기저항의 변화율의 차이로써, 자기자유층(2540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향을 알 수 있게 된다.Therefore, when the tunneling magnetoresistance obtained by applying a DC voltage between the magnetic free layer 2540 and the magnetic pinned layer 2520 is measured, the measured tunneling magnetoresistance also changes with time, and the rate of change of the tunneling magnetoresistance As a difference, the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 can know the vertical magnetization direction of the center.

한편, 단일 자구가 형성된 자기고정층(2520)을 이용할 경우에는 상술한 바와 같이 자기고정층(2520)의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구는 아주 큰 전류 또는 자기장을 인가하는 경우에만 그 방향이 영향을 받으므로, 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심을 회전시킬 때 이용되는 전류 또는 자기장의 크기에 의해서는 그 영향이 거의 없다. 그리고 이 영향을 더욱 억제하기 위한 방법으로 교환 바이어스를 이용한다. 즉, 자기고정층(2520)의 하부에 반강자성막을 형성하여 외부 전류 또는 자기장에 의해 자기고정층(2520)의 단일 자구 구조가 변화하는 것을 방지한다.On the other hand, in the case of using the magnetic pinned layer 2520 in which the single magnetic domain is formed, as described above, the single magnetic domain in which the magnetization states are arranged in parallel with the upper surface of the magnetic pinned layer 2520 is oriented only when a very large current or magnetic field is applied. Since it is affected, there is little influence by the magnitude of the current or the magnetic field used when the magnetic vortex formed in the magnetic free layer 2540 rotates the center. And exchange bias is used as a method to further suppress this effect. That is, an antiferromagnetic film is formed under the magnetic fixing layer 2520 to prevent the single magnetic domain structure of the magnetic fixing layer 2520 from being changed by an external current or a magnetic field.

자기고정층(2520)에 자기고정층(2520)의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성되어 있을 때, 터널링 자기저항을 측정하여 정보를 판독하는 일 실시예를 살펴본다. 우선, 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당한다.When a single magnetic domain in which the magnetization states are arranged in parallel with the upper surface of the magnetic fixing layer 2520 is formed in the magnetic fixing layer 2520, an embodiment of measuring the tunneling magnetoresistance to read information will be described. First, a case where the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed on the magnetic free layer 2540 is in the upper direction toward the upper surface is "1", and the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer 2540 is in the lower direction on the upper surface. Assigns to "0".

그리고 우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(2540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(2520)과 자기자유층(2540) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항을 측정한다. 그리고 측정된 터널링 자기저항의 변화율이 사전에 설정된 기준 크기보다 작으면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 크면 "0"으로 판독한다.Direct current between the magnetic pinned layer 2520 and the magnetic free layer 2540 in a state in which the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 is rotated by applying a current circularly polarized or a magnetic field circularly polarized to the right. Apply a voltage to measure the tunneling magnetoresistance resulting from the difference in magnitude of the current. When the measured rate of change of the tunneling magnetoresistance is smaller than the preset reference magnitude, the information recorded in the magnetic recording element is read as "1", and when large, it is read as "0".

반대로, 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(2540)의 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(2520)과 자기자유층(2540) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항을 측정한다. 그리고 측정된 터널링 자기저항의 변화율이 사전에 설정된 기준 크기보다 크면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 작으면 "0"으로 판독한다.On the contrary, a DC voltage is applied between the magnetic pinned layer 2520 and the magnetic free layer 2540 in a state in which the center of the magnetic vortex of the magnetic free layer 2540 is rotated by applying a current circularly polarized to the left or a magnetic field circularly polarized to the left. Is applied to measure the tunneling magnetoresistance resulting from the magnitude difference of the current. If the measured rate of change in the tunneling magnetoresistance is larger than the preset reference magnitude, the information recorded in the magnetic recording element is read as "1", and if smaller, it is read as "0".

자기고정층(2520)에 자기고정층(2520)의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성되어 있을 때, 터널링 자기저항을 측정하여 정보를 판독하는 다른 실시예를 살펴본다. 우선, 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 자기자유층(2540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당한다.When a single magnetic domain in which the magnetization states are arranged in parallel with the upper surface of the magnetic fixing layer 2520 is formed in the magnetic fixing layer 2520, another embodiment of measuring the tunneling magnetoresistance to read information will be described. First, a case where the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed on the magnetic free layer 2540 is in the upper direction toward the upper surface is "1", and the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer 2540 is in the lower direction on the upper surface. Assigns to "0".

그리고 우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(2540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(2520)과 자기자유층(2540) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항을 측정한다. 그리고 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(2540)의 자기소용돌이 중심을 회전시킨 상태에서 자기고정층(2520)과 자기자유층(2540) 사이에 직류 전압을 인가하여 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항을 측정한다. Direct current between the magnetic pinned layer 2520 and the magnetic free layer 2540 in a state in which the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 2540 is rotated by applying a current circularly polarized or a magnetic field circularly polarized to the right. Apply a voltage to measure the tunneling magnetoresistance resulting from the difference in magnitude of the current. In addition, a DC voltage is applied between the magnetic pinned layer 2520 and the magnetic free layer 2540 in a state in which the center of the magnetic swirl of the magnetic free layer 2540 is rotated by applying a current circularly polarized to the left or a magnetic field circularly polarized to the left. The tunneling magnetoresistance derived from the difference in magnitude of the current is measured.

우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가한 경우에 측정되는 터널링 자기저항의 변화율이 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가한 경우에 측정되는 터널링 자기저항의 변화율보다 작으면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 크면 "0"으로 판독한다. The rate of change of the tunneling magnetoresistance measured when the current is circularly polarized to the right or the magnetic field is circularly polarized to the right is the tunneling magnetoresistance measured when the current is circularly polarized to the left or the magnetic field is circularly polarized to the left. If smaller than the rate of change, the information recorded in the magnetic recording element is read as " 1 ", and if larger, it is read as " 0 ".

이상의 실시예는 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 자유자기층(2540)에 인가된 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 타원편광 전류 또는 타원편광 자기장을 인가하는 경우에도 유사하다. 또한, 펄스를 인가하는 경우도 유사하다.The above embodiments have been described in the case where the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied to the free magnetic layer 2540, but the present invention is not limited thereto and is similar to the case where the elliptical polarized current or the elliptical polarized magnetic field is applied. The same applies to the case of applying a pulse.

이상에서 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)의 상대적인 자화상태의 차이에서 나타나는 자기저항을 극대화하기 위해 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)의 사이에 절연막(130, 430)을 형성하여 터널링 자기저항 효과를 측정하는 자기기록소자의 정보판독방법에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 자기저항을 극대화하기 위해 자기자유층(140, 440)과 자기고정층(120, 420)의 사이에 전도막을 형성하여 거대 자기저항 효과를 측정하여 자기기록소자의 정보를 판독할 수 있다. 전도막을 형성하고 거대 자기저항 효과를 측정하여 자기기록소자의 정보를 판독하는 방법은 절연막을 형성하고 터널링 자기저항 효과를 측정하여 자기기록소자의 정보를 판독하는 방법과 비교할 때, 절연막 대신 전도막을 사용하는 점과 터널링 자기저항 효과를 측정하는 대신 거대 자기저항 효과를 측정한다는 점만을 제외하면 모든 과정이 동일하다.In the above, in order to maximize the magnetoresistance caused by the difference in the relative magnetization state between the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic pinned layers 120 and 420, the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic pinned layers 120 and 420 are interposed therebetween. The information reading method of the magnetic recording element for forming the insulating films 130 and 430 in the above to measure the tunneling magnetoresistance effect has been shown and described. However, in order to maximize the magnetoresistance, a conductive film may be formed between the magnetic free layers 140 and 440 and the magnetic pinned layers 120 and 420 to measure the giant magnetoresistance effect to read the information of the magnetic recording device. The method of reading the information of the magnetic recording element by forming the conductive film and measuring the giant magnetoresistive effect is compared with the method of forming the insulating film and measuring the information of the magnetic recording device by measuring the tunneling magnetoresistance effect. The process is the same except that it measures the effects of giant magnetoresistance instead of measuring the effect of tunneling magnetoresistance.

도 22는 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다. 참고적으로, 후술하는 자기기록소자의 정보판독방법은 상술한 도 5에 도시된 자기기록소자(500)를 이용해서 구현하는 것으로 설명한다. 그러나 자기소용돌이가 형성된 자기자유층과 자기소용돌이의 중심의 운동에 의해 발생되는 유도전압을 측정할 수 있는 판독도선을 구비하는 자기기록소자이면 다른 자기기록소자를 이용해도 된다.Fig. 22 is a flowchart showing a process of performing another preferred embodiment of the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention. For reference, the information reading method of the magnetic recording element described later will be described by using the magnetic recording element 500 shown in FIG. However, another magnetic recording element may be used as long as it is a magnetic recording element having a magnetic free layer having a magnetic vortex and a read lead capable of measuring an induced voltage generated by the movement of the center of the magnetic vortex.

도 22를 참조하면, 우선 자기소용돌이가 형성된 자기자유층(540)을 구비하는 자기기록소자(500)를 준비한다(S2810). 그리고 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당한다(S2820). 다음으로, 시간의 변화에 따라 그 방향이 변화하는 전류 또는 자기장을 자기자유층(540)에 인가하여 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이 중심을 자기자유층 상에서 회전시킨다(S2830). S2810 단계 내지 S2830 단계는 도 6의 S2010 단계 내지 S2030 단계와 동일하다.Referring to FIG. 22, first, a magnetic recording device 500 including a magnetic free layer 540 having magnetic swirls is prepared (S2810). Then, "0" or "1" is allocated according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 540 (S2820). Next, a current or magnetic field whose direction changes with time is applied to the magnetic free layer 540 to rotate the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layer 540 on the magnetic free layer (S2830). Steps S2810 to S2830 are the same as steps S2010 to S2030 of FIG. 6.

다음으로, 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전에 의해 발생 되는 유도전압에 의해 생성되는 전류를 측정하여 "0" 또는 "1"을 판독한다(S2840).Next, by measuring the current generated by the induced voltage generated by the rotation of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer 540 to read "0" or "1" (S2840).

자기자유층(540)에 시간에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장, 바람직하게는 원편광 전류 또는 원편광 자기장이 인가되면 상술한 바와 같이 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이의 중심이 운동하게 된다. 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이의 중심에는 강한 자기장이 형성되어 있다. 따라서 자기소용돌이의 중심이 운동함에 따라 자기소용돌이의 중심에 형성된 자기장도 같이 변화하게 된다. 이러한 자기장의 변화에 의해 자기자유층(540)의 주변에는 유도전압이 발생한다. 결국 자기자유층(540) 주변에 배치된 판독도선(510)에 유도전압에 의해 전류가 흐르게 된다. When a current or magnetic field, preferably a circularly polarized current or circularly polarized magnetic field, which changes in direction with time is applied to the magnetic free layer 540, the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 540 is moved as described above. Done. A strong magnetic field is formed at the center of the magnetic swirl formed in the magnetic free layer 540. Therefore, as the center of the magnetic swivel moves, the magnetic field formed at the center of the magnetic swirl also changes. Due to the change in the magnetic field, an induced voltage is generated around the magnetic free layer 540. As a result, current flows through the read lead 510 disposed around the magnetic free layer 540 by the induced voltage.

상술한 바와 같이 정보를 판독하기 위해 원편광 전류 또는 원편광 자기장이 자기자유층(540)에 인가되면 자기기록소자(500)에 저장되어 있는 정보에 따라 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 다르게 된다. 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 다르게 되면 자기소용돌이 중심에 의해 형성되는 자기장의 변화 또한 달라지게 된다. 따라서 자기장의 변화에 의해 발생하는 유도전압이 변화하게 되어서 유도전압에 의해 판독도선(510)에 흐르는 전류의 변화율이 자기기록소자(500)에 저장되어 있는 정보에 따라 차이가 발생하게 된다. 결국 전류의 변화율을 측정하게 되면, 자기기록소자(500)에 저장되어 있는 정보를 판독할 수 있다.When the circularly polarized current or the circularly polarized magnetic field is applied to the magnetic free layer 540 to read the information as described above, the magnetic field formed in the magnetic free layer 540 according to the information stored in the magnetic recording element 500. The radius of rotation of the vortex center is different. If the rotational radius of the magnetic swivel center is different, the magnetic field generated by the magnetic swivel center also changes. Therefore, the induced voltage generated by the change of the magnetic field is changed, and the variation rate of the current flowing through the read lead 510 by the induced voltage varies depending on the information stored in the magnetic recording element 500. As a result, when the rate of change of the current is measured, the information stored in the magnetic recording element 500 can be read.

판독도선(510)에 흐르는 전류의 변화율을 측정하여 정보를 판독하는 일 실시예를 살펴본다. 우선, 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방 향이 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 판독한다.An embodiment of reading information by measuring a rate of change of current flowing through the read lead 510 will be described. First, a case in which the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the free magnetic layer 540 is upward direction is "1", and a vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic freedom layer 540 is downward direction upward. Is read as "0".

그리고 우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심을 회전시키면서 판독도선(510)을 흐르는 전류를 측정한다. 그리고 측정된 전류의 변화율이 사전에 설정된 기준 크기보다 작으면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 크면 "0"으로 판독한다.Then, a current circularly polarized to the right or a magnetic field circularly polarized to the right is applied to measure a current flowing through the read lead 510 while rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer 540. When the rate of change of the measured current is smaller than the preset reference magnitude, the information recorded in the magnetic recording element is read as "1", and when large, it is read as "0".

반대로, 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(540)의 자기소용돌이 중심을 회전시키면서 판독도선(510)을 흐르는 전류를 측정한다. 그리고 측정된 전류의 변화율이 사전에 설정된 기준 크기보다 크면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 작으면 "0"으로 판독한다.On the contrary, a current circularly polarized to the left or a magnetic field circularly polarized to the left is applied to measure a current flowing through the read lead 510 while rotating the center of the magnetic whirl of the magnetic free layer 540. If the rate of change of the measured current is larger than the preset reference magnitude, the information recorded in the magnetic recording element is read as "1", and if it is small, it is read as "0".

판독도선(510)에 흐르는 전류의 변화율을 측정하여 정보를 판독하는 다른 실시예를 살펴본다. 우선, 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 자기자유층(540)에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당한다.Another embodiment of reading information by measuring a rate of change of a current flowing through the read lead 510 will be described. First, a case where the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed on the magnetic free layer 540 is in the upper direction toward the upper surface is "1", and the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer 540 is in the downward direction on the upper surface. Assigns to "0".

그리고 우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(540)에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심을 회전시키면서 판독도선(510)을 흐르는 전류의 변화율을 측정한다. 그리고 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가하여 자기자유층(540)의 자기소용돌이 중심을 회 전시키면서 판독도선(510)을 흐르는 전류의 변화율을 측정한다.Then, by applying a current circularly polarized to the right or a magnetic field circularly polarized to the right, the rate of change of the current flowing through the read lead 510 is measured while rotating the center of the magnetic swirl formed in the magnetic free layer 540. Then, by applying a current circularly polarized to the left or a magnetic field circularly polarized to the left, the rate of change of the current flowing through the read lead 510 is measured while rotating the center of the magnetic swirl of the magnetic free layer 540.

우측으로 원편광된 전류 또는 우측으로 원편광된 자기장을 인가한 경우에 측정되는 전류의 변화율이 좌측으로 원편광된 전류 또는 좌측으로 원편광된 자기장을 인가한 경우에 측정되는 전류의 변화율보다 작으면, 자기기록소자에 기록되어 있는 정보를 "1"로 판독하고, 크면 "0"으로 판독한다. If the rate of change of the current measured when the current is circularly polarized to the right or the magnetic field is circularly polarized to the right is less than the rate of change of the current measured when the current is circularly polarized to the left or the magnetic field is circularly polarized to the left The information recorded in the magnetic recording element is read as "1", and if large, the information is read as "0".

이상의 판독도선(510)에 흐르는 전류의 변화율을 측정하여 정보를 판독하는 실시예는 원편광 전류 또는 원편광 자기장을 자유자기층(540)에 인가된 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 타원편광 전류 또는 타원편광 자기장을 인가하는 경우에도 유사하다. 또한, 펄스를 인가하는 경우도 유사하다.In the above-described embodiment in which the rate of change of the current flowing through the read lead 510 is measured and the information is read, the circular polarized current or the circular polarized magnetic field is applied to the free magnetic layer 540, but the present invention is not limited thereto. The same is true when applying a current or elliptical polarization magnetic field. The same applies to the case of applying a pulse.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 이용되는 바람직한 일 실시예의 자기기록소자의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a magnetic recording element of a preferred embodiment used in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 2는 자기막의 구성물질이 퍼멀로이이고, 자기이방성상수(magnetic anisotropy, Ku)가 0이며, 자기막이 원판의 형상을 가지는 경우에 자기막의 두께와 직경에 따라 자기막에 형성된 자화상태의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 2 shows the change of the magnetization state formed in the magnetic film according to the thickness and diameter of the magnetic film when the material of the magnetic film is permalloy, the magnetic anisotropy (Ku) is 0, and the magnetic film has the shape of a disc. Drawing.

도 3a 및 도 3b는 자기소용돌이가 형성되어 있는 자기막의 자화 방향을 개략적으로 나타낸 도면들이다.3A and 3B are diagrams schematically illustrating the magnetization direction of the magnetic film in which the magnetic swirls are formed.

도 4는 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 이용되는 바람직한 다른 실시예의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view showing a schematic structure of another preferred embodiment used in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 이용되는 바람직한 또 다른 실시예의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view showing a schematic structure of another preferred embodiment used in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 자기기록소자의 전극 구성에 대한 바람직한 일 실시예를 나타내는 도면이다.Fig. 7 is a diagram showing a preferred embodiment of the electrode configuration of the magnetic recording element in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 8은 도 9의 표시된 교류 전압원에서 인가하는 전압의 바람직한 일 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a preferred embodiment of a voltage applied from the displayed AC voltage source of FIG. 9.

도 9a 내지 도 9c는 도 9에 나타낸 교류 전압을 인가하였을 때, 자기자유층에 흐르는 전류의 시간에 따른 변화를 나타낸 도면들이다.9A to 9C are views showing a change with time of a current flowing in the free layer when the AC voltage shown in FIG. 9 is applied.

도 10a 내지 도 10b는 본 발명에 따른 정보기록방법에 있어서, 구동전극을 통해 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압을 인가할 때 자유자기층에 인가되는 전류의 결과를 나타내는 도면들이다.10A to 10B are diagrams showing the result of a current applied to a free magnetic layer when a pulse type voltage having Gaussian density is applied through a driving electrode in the information recording method according to the present invention.

도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보기록방법에 있어서, 구동전극을 통해 진동수가 동일하고 소정의 위상차를 가지는 사인펄스나 코사인 펄스 형태의 전압을 인가할 때 자유자기층에 인가되는 전류의 결과를 나타내는 도면들이다.11A to 11C illustrate an information recording method of a magnetic recording device according to the present invention, which is applied to a free magnetic layer when a sine pulse or cosine pulse type voltage having the same frequency and a predetermined phase difference is applied through a driving electrode. Figures showing the result of the current to be.

도 12a 및 도 12b는 자기소용돌이 중심이 자기막의 상면 위쪽으로 형성된 자기막에 원편광 전류가 인가되었을 때 자기소용돌이 중심의 변화를 개략적으로 나타내는 도면들이다.12A and 12B are views schematically showing a change in the center of the magnetic swirl when a circularly polarized current is applied to the magnetic film in which the center of the magnetic swivel is formed above the upper surface of the magnetic film.

도 13은 자기막에 좌측 방향으로 원편광된 전류와 우측 방향으로 원편광된 전류를 인가하였을 때, 인가되는 전류의 진동수의 변화에 따른 자기소용돌이 중심의 회전 반경을 나타낸 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a rotation radius of a magnetic swivel center according to a change in the frequency of the applied current when a circularly polarized current and a circularly polarized current are applied to the magnetic film.

도 14a 및 도 14b는 자기소용돌이 중심이 자기막의 상면 아래쪽으로 형성된 자기막에 원편광 전류가 인가되었을 때 자기소용돌이 중심의 변화를 개략적으로 나타내는 도면들이다.14A and 14B are views schematically illustrating a change in the center of the magnetic swirl when a circularly polarized current is applied to the magnetic film in which the center of the magnetic swivel is formed below the upper surface of the magnetic film.

도 15는 자기막에 좌측 방향으로 원편광된 전류와 우측 방향으로 원편광된 전류를 인가하였을 때, 인가되는 전류의 진동수의 변화에 따른 자기소용돌이 중심의 회전 반경을 나타낸 도면이다.FIG. 15 is a diagram illustrating a rotation radius of a magnetic swivel center according to a change in the frequency of applied current when a circularly polarized current and a circularly polarized current are applied to the magnetic film.

도 16은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 자기고정층 에 자기소용돌이가 형성되어 있고 전류 또는 자기장이 인가되지 않은 경우를 나타내는 도면이다.FIG. 16 is a diagram showing a case where magnetic swivels are formed in the magnetic fixing layer and no current or magnetic field is applied in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 17은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 도 16의 자화를 갖는 자기기록소자에 원편광 전류 또는 자기장이 인가된 경우의 자화의 변화를 나타내는 도면이다.17 is a diagram showing a change in magnetization when a circularly polarized current or a magnetic field is applied to the magnetic recording element having the magnetization of FIG. 16 in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 17은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 자기고정층에 자기소용돌이가 형성된 경우, 시간에 따른 TMR 비를 나타내는 도면이다.17 is a diagram showing a TMR ratio with time when a magnetic swirl is formed in the magnetic fixing layer in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 19는 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 자기고정층에 자기고정층의 상면에 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성되어 있고, 전류 또는 자기장이 인가되지 않은 경우를 나타내는 도면이다.19 is a view showing a case in which a single magnetic domain in which a magnetization state is arranged in parallel with an upper surface of a magnetic fixing layer is formed in a magnetic fixing layer, and a current or a magnetic field is not applied, in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention. to be.

도 20a는 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 도 19의 자화상태를 갖는 자기기록소자에 원편광 전류 또는 자기장이 인가되고 일정 시간 경과 후 자화의 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 20A is a diagram showing a change in magnetization after a predetermined time after a circularly polarized current or a magnetic field is applied to the magnetic recording element having the magnetization state of FIG. 19 in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 20b은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 도 19의 자화상태를 갖는 자기기록소자에 원편광 전류 또는 자기장이 인가되고 다른 일정 시간 경과 후 자화의 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 20B is a view showing a change in magnetization after a predetermined time elapses after a circular polarization current or a magnetic field is applied to the magnetic recording element having the magnetization state of FIG. 19 in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 21은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법에 있어서, 자기고정층에 자기고정층의 상면에 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성된 경우, 시간에 따른 TMR 비를 나타내는 도면이다.21 is a view showing a TMR ratio with time when a single magnetic domain in which the magnetization states are arranged in parallel to the upper surface of the magnetic fixing layer is formed in the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

도 21은 본 발명에 따른 자기기록소자의 정보판독방법의 바람직한 다른 실시 예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다.21 is a flowchart illustrating a process of performing another preferred embodiment of the information reading method of the magnetic recording element according to the present invention.

Claims (55)

자기소용돌이가 형성된 자기자유층을 구비하는 자기기록소자를 준비하는 단계;Preparing a magnetic recording element having a magnetic free layer having a magnetic vortex; 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하는 단계;Allocating " 0 " or " 1 " according to the vertical magnetization direction of the magnetic spool formed in the magnetic free layer; 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 인가하여, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계; 및Applying a current or a magnetic field whose direction changes with time to the magnetic free layer having the magnetic swivel formed thereon, thereby rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer; And 상기 인가된 전류 또는 자기장에 의해 회전되는 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경은 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 달라지고, 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 크기를 판별함으로써, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.The rotation radius of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer rotated by the applied current or the magnetic field varies depending on the direction of vertical magnetization of the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer, and the magnitude of the rotation radius of the magnetic swivel center is determined. And determining, by reading "0" or "1" assigned according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인가하는 전류 또는 자기장은 시간에 따라 방향이 변하는 펄스 형태인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the current or magnetic field to be applied is in the form of a pulse whose direction changes with time. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 자기자유층에 형성되어 있는 자기소용돌이 중심의 속도가 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 전환되는 임계속도보다 작은 속도로 회전하도록, 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.The direction of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer rotates at a speed smaller than the critical speed at which the vertical magnetization direction of the magnetic swivel center is changed. An information reading method of a magnetic recording element, characterized by applying a current or a magnetic field. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 방향이 연속적으로 변하는 전류 또는 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a current or a magnetic field whose direction is continuously changed with a change of time to the magnetic free layer having the magnetic swivel formed therein. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 동일 평면 상에서 방향이 연속적으로 변하는 전류 또는 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a current or a magnetic field whose direction is continuously changed on the same plane as a change of time to the magnetic free layer having the magnetic swivel formed therein. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 동일 평면은 상기 자기자유층의 상면과 평행한 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And said coplanar plane is parallel to an upper surface of said magnetic free layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 방향이 일정한 주기를 갖고 연속적으로 변하는 전류 또는 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a current or magnetic field continuously changing at a certain period of time with a change in time to the magnetic free layer having the magnetic swivel formed thereon. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 크기가 일정하고 시간의 변화에 따라 방향이 연속적으로 변하는 전류와 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 자 기기록소자의 정보판독방법.And a magnetic field having a constant size and a current continuously changing in accordance with a change in time, to the magnetic free layer having the magnetic swivel formed therein. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전류는 타원편광 전류이고, 상기 자기장은 타원편광 자기장인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.Wherein said current is an elliptical polarization current, and said magnetic field is an elliptical polarization magnetic field. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 자기자유층의 상면은 타원형 또는 직사각형인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And an upper surface of the magnetic free layer is oval or rectangular. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전류는 원편광 전류이고, 상기 자기장은 원편광 자기장인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And wherein the current is a circularly polarized current, and the magnetic field is a circularly polarized magnetic field. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 자기자유층의 상면은 원형 또는 정사각형인 것을 특징으로 하는 자기기 록소자의 정보판독방법.And an upper surface of the magnetic free layer is circular or square. 제9항 또는 제11항에 있어서,The method according to claim 9 or 11, 상기 자기자유층에 인가되는 전류 또는 자기장의 진동수는 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the frequency of the current or magnetic field applied to the magnetic free layer is the same as the natural frequency of the magnetic swirl formed in the magnetic free layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층과 오믹 콘택되도록 배치되어 있는 복수의 구동전극쌍을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic recording element comprises a plurality of drive electrode pairs arranged to be in ohmic contact with the magnetic free layer. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 복수의 구동전극쌍은,The plurality of driving electrode pairs, 2개의 구동전극쌍으로 이루어지고, 상기 2개의 구동전극쌍을 이루는 4개의 구동전극은 상기 자기자유층의 둘레 방향을 따라 90°의 간격으로 배치되며, 서로 마주보고 있는 2개의 구동전극이 각 하나의 구동전극쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.Four driving electrodes comprising two driving electrode pairs and constituting the two driving electrode pairs are arranged at intervals of 90 ° along the circumferential direction of the magnetic free layer, and two driving electrodes facing each other are provided. An information reading method of a magnetic recording element, characterized by comprising a pair of drive electrodes. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회 전시키는 단계는,The step of rotating the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극쌍에 소정의 위상 차이를 가지고, 진동수가 동일한 사인파형 또는 코사인파형의 교류 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And an alternating current voltage having a predetermined phase difference and having the same frequency to the two drive electrode pairs. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극쌍에 진폭과 진동수가 동일하고, 90°의 위상 차이를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 교류 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a sinusoidal or cosine waveform alternating voltage having the same amplitude and frequency and a 90 ° phase difference to the two drive electrode pairs. 제16항 또는 제17항에 있어서,The method according to claim 16 or 17, 상기 인가되는 전압의 진동수는 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the frequency of the applied voltage is the same as the natural frequency of the magnetic swirl formed in the magnetic free layer. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극쌍을 통해 소정의 위상 차이를 가지고, 진동수가 동일한 사인펄스 또는 코사인펄스 형태의 전압을 2개 인가하되, 상기 2개의 펄스 형태의 전압이 적어도 일정 시간 동안 함께 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.The two pulses having a predetermined phase difference and having the same frequency and having the same frequency have two sine or cosine pulses, but the two pulses are applied together for at least a predetermined time period. An information reading method of a magnetic recording element. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 2개의 구동전극쌍을 통해 인가되는 사인펄스 또는 코사인펄스 형태의 전압은 1/4주기 시간 차이를 두고 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a voltage in the form of a sine pulse or cosine pulse applied through the two driving electrode pairs is applied with a quarter cycle time difference. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극쌍을 통해 2개의 펄스 형태의 전압을 소정의 시간 차이를 가지고 인가하되, 상기 2개의 펄스 형태의 전압이 적어도 일정 시간 동안 함께 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.Two pulse-type voltages are applied with a predetermined time difference through the two drive electrode pairs, and the two pulse-type voltages are applied together for at least a predetermined time. . 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 2개의 구동전극쌍을 통해 인가되는 펄스 형태는 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a pulse shape applied through the two driving electrode pairs is a pulse shape having Gaussian density. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 2개의 구동전극쌍을 통해 인가되는 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태의 전압은 평균값과 반치폭(full width at half maximum)이 동일하고, The pulse-type voltage having Gaussian density applied through the two driving electrode pairs has the same value as the full width at half maximum, 반치폭의 절반 시간 차이를 두고 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.An information reading method of a magnetic recording element, characterized in that applied at half time difference of half width. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층의 상부 및/또는 하부에 서로 교차 형성된 복수의 구동전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic recording element comprises a plurality of drive electrodes formed on the upper and / or lower portion of the magnetic free layer to cross each other. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 복수의 구동전극은 상기 자기자유층의 상부 및/또는 하부에 90°의 각도로 서로 교차되게 2개 배치되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the plurality of driving electrodes are disposed on the upper and / or lower portion of the magnetic free layer to cross each other at an angle of 90 degrees. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극에 소정의 위상 차이를 가지고 진동수가 동일한 사인파 형 또는 코사인파형의 교류 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And an alternating current of a sinusoidal or cosine waveform having the same phase difference and having a predetermined phase difference is applied to the two drive electrodes. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극에 진폭과 진동수가 동일하고, 90°의 위상 차이를 가지는 사인파형 또는 코사인파형의 교류 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a sinusoidal or cosine waveform alternating current having the same amplitude and frequency and having a 90 ° phase difference to the two drive electrodes. 제26항 또는 제27항에 있어서,The method of claim 26 or 27, 상기 인가되는 전류의 진동수는 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 동일한 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the frequency of the applied current is the same as the natural frequency of the magnetic swirl formed in the magnetic free layer. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극을 통해 소정의 위상 차이를 가지고, 진동수가 동일한 사인펄스 또는 코사인펄스 형태의 전류를 2개 인가하되, 상기 2개의 펄스 형태의 전류가 적어도 일정 시간 동안 함께 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.The two driving electrodes having a predetermined phase difference, the same frequency of the sine pulse or cosine pulse type of two currents are applied, wherein the two pulse currents are applied together for at least a predetermined time Information reading method of magnetic recording element. 제29항에 있어서,The method of claim 29, 상기 2개의 구동전극을 통해 인가되는 사인펄스 또는 코사인펄스 형태의 전류는 1/4주기 시간 차이를 두고 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.The current of the sine pulse or cosine pulse type applied through the two driving electrodes is applied with a 1/4 cycle time difference, the information reading method of the magnetic recording element. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 2개의 구동전극을 통해 2개의 펄스 형태의 전류를 소정의 시간 차이를 가지고 인가하되, 상기 2개의 펄스 형태의 전류가 적어도 일정 시간 동안 함께 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And applying two pulse-type currents with a predetermined time difference through the two driving electrodes, wherein the two pulse-type currents are applied together for at least a predetermined time period. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 2개의 구동전극을 통해 인가되는 펄스 형태는 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a pulse shape applied through the two driving electrodes is a pulse shape having Gaussian density. 제32항에 있어서,33. The method of claim 32, 상기 2개의 구동전극을 통해 인가되는 가우시안 밀집도를 가지는 펄스 형태 의 전류는 평균값과 반치폭(full width at half maximum)이 동일하고, The pulse-type current having Gaussian density applied through the two driving electrodes has the same average value and full width at half maximum, 반치폭의 절반 시간 차이를 두고 인가되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.An information reading method of a magnetic recording element, characterized in that applied at half time difference of half width. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층의 하부에 자기고정층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic recording device further comprises a magnetic fixing layer under the magnetic free layer. 제34항에 있어서,The method of claim 34, wherein 상기 자기고정층에는 자기소용돌이가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a magnetic swivel in the magnetic fixing layer. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는,Rotating the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer, 상기 자기소용돌이가 형성된 자기자유층에 시간의 변화에 따라 방향이 변하는 전류 또는 자기장을 인가하여, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전하게 하되, 상기 자기고정층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경이 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경보다 작게 되도록, 상기 전류 또는 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자 의 정보판독방법.The magnetic swivel formed in the magnetic fixing layer is applied to the magnetic swivel layer by applying a current or a magnetic field which changes in direction with time, to rotate the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer. And the current or the magnetic field is applied such that the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is smaller than the rotational radius of the center. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 자기고정층은,The self-fixing layer, 상기 자기고정층에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수가 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이의 고유진동수와 서로 다르도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And an intrinsic frequency of the magnetic swivel formed in the magnetic fixing layer is different from that of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 발생되는 특성은,Characterized by the difference in the rotation radius of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the center, 상기 자기자유층의 자기소용돌이 주변에 상기 자기자유층의 상면과 평행하게 형성된 수평자화와 상기 자기고정층의 자기소용돌이 주변에 상기 자기고정층의 상면과 평행하게 형성된 수평자화와의 사이에 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 따른 상대적 수평자화 방향 차이인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.In the magnetic free layer between the horizontal magnetization formed in parallel with the upper surface of the magnetic free layer around the magnetic spool of the magnetic free layer and the horizontal magnetization formed in parallel with the upper surface of the magnetic fixing layer around the magnetic spool of the magnetic fixing layer. An information reading method of a magnetic recording element, characterized in that the formed magnetic vortex is a difference in the relative horizontal magnetization direction according to the difference in the rotation radius of the center. 제38항에 있어서,The method of claim 38, 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층과 상기 자기고정층 사이에 절연막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic recording device further comprises an insulating film between the magnetic free layer and the magnetic fixing layer. 제39항에 있어서,The method of claim 39, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는,The step of reading "0" or "1" assigned according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, 상기 자기고정층과 상기 자기자유층 사이에 전압을 인가하여, 상기 상대적 수평자화 방향 차이에 따른 전류의 크기 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항(tunneling magnetro resistance : TMR)을 측정함으로써, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.A voltage is applied between the magnetic pinned layer and the magnetic free layer to measure tunneling magnetro resistance (TMR) derived from the magnitude difference of the current according to the relative horizontal magnetization direction difference, thereby forming the magnetic free layer. An information reading method of a magnetic recording element, characterized by reading " 0 " or " 1 " assigned in accordance with the perpendicular magnetization direction of the magnetic vortex. 제40항에 있어서,The method of claim 40, 상기 자기고정층의 자기소용돌이 중심 주변에 상기 자기고정층의 상면과 평행하게 형성된 수평자화 방향은 상기 자기자유층의 자기소용돌이 중심 주변에 상기 자기자유층의 상면과 평행하게 형성된 수평자화 방향과 동일하고,The horizontal magnetization direction formed in parallel with the top surface of the magnetic fixing layer around the center of the magnetic spool of the magnetic fixing layer is the same as the horizontal magnetization direction formed in parallel with the top surface of the magnetic free layer around the center of the magnetic spool of the magnetic free layer, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하는 단계는, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당하며,Allocating "0" or "1" in accordance with the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the upper direction of the upper surface of the magnetic free layer In the case of "1", the case where the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is a downward direction of the upper surface of the magnetic free layer is assigned to "0", 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회 전시키는 단계는 타원편광 전류, 타원편광 자기장, 원편광 전류 및 원편광 자기장 중 어느 하나를 인가하고,The step of rotating the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer may be any one of an elliptically polarized current, an elliptically polarized magnetic field, a circularly polarized current, and a circularly polarized magnetic field. 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는, 상기 인가된 전류 또는 자기장이 우측으로 편광되었을 때 도출되는 터널링 자기저항의 크기가 좌측으로 편광되었을 때 도출되는 터널링 자기저항의 크기보다 작은 경우를 "1"로 판독하고, 큰 경우를 "0"으로 판독하는 자기기록소자의 정보판독방법.The reading of "0" or "1" assigned to the magnetic swivel formed in the magnetic free layer according to the vertical magnetization direction of the center may include the magnitude of the tunneling magnetoresistance derived when the applied current or the magnetic field is polarized to the right. An information reading method of a magnetic recording element which reads a case smaller than the magnitude of the tunneling magnetoresistance derived when polarized to the left as "1" and a case larger than "0". 제38항에 있어서,The method of claim 38, 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층과 상기 자기고정층 사이에 전도막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic recording element further comprises a conductive film between the magnetic free layer and the magnetic fixing layer. 제42항에 있어서,The method of claim 42, wherein 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는,The step of reading "0" or "1" assigned according to the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, 상기 자기고정층과 상기 자기자유층 사이에 전압을 인가하여, 상기 상대적 수평자화 방향 차이에 따른 전류의 크기 차이로부터 도출되는 거대 자기저항(giant magneto resistance : GMR)을 측정함으로써, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.Applying a voltage between the magnetic pinned layer and the magnetic free layer, by measuring a giant magneto resistance (GMR) derived from the difference in the magnitude of the current according to the difference in the relative horizontal magnetization direction, formed in the magnetic free layer An information reading method of a magnetic recording element, characterized by reading " 0 " or " 1 " assigned in accordance with the perpendicular magnetization direction of the magnetic swivel center. 제43항에 있어서,The method of claim 43, 상기 자기고정층의 자기소용돌이 중심 주변에 상기 자기고정층의 상면과 평행하게 형성된 수평자화 방향은 상기 자기자유층의 자기소용돌이 중심 주변에 상기 자기자유층의 상면과 평행하게 형성된 수평자화 방향과 동일하고,The horizontal magnetization direction formed in parallel with the top surface of the magnetic fixing layer around the center of the magnetic spool of the magnetic fixing layer is the same as the horizontal magnetization direction formed in parallel with the top surface of the magnetic free layer around the center of the magnetic spool of the magnetic free layer, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하는 단계는, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당하며,Allocating "0" or "1" in accordance with the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the upper direction of the upper surface of the magnetic free layer In the case of "1", the case where the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is a downward direction of the upper surface of the magnetic free layer is assigned to "0", 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는 타원편광 전류, 타원편광 자기장, 원편광 전류 및 원편광 자기장 중 어느 하나를 인가하고,Rotating the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer is any one of an elliptical polarization current, an elliptical polarization magnetic field, a circular polarization current and a circular polarization magnetic field, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는, 상기 인가된 전류 또는 자기장이 우측으로 편광되었을 때 도출되는 거대 자기저항의 크기가 좌측으로 편광되었을 때 도출되는 거대 자기저항의 크기보다 작은 경우를 "1"로 판독하고, 큰 경우를 "0"으로 판독하는 자기기록소자의 정보판독방법.The reading of “0” or “1” assigned to the magnetic swivel formed in the magnetic free layer according to the vertical magnetization direction of the center may include the magnitude of the large magnetoresistance derived when the applied current or the magnetic field is polarized to the right. An information reading method of a magnetic recording element which reads a case smaller than the magnitude of a giant magnetoresistance derived when polarized to the left as "1" and a case larger than "0". 제34항에 있어서,The method of claim 34, wherein 상기 자기고정층에는 상기 자기고정층의 상면과 평행하게 자화상태가 배열된 단일 자구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And a single magnetic domain in which the magnetization states are arranged in parallel with the upper surface of the magnetic fixing layer. 제45항에 있어서,The method of claim 45, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 발생되는 특성은,Characterized by the difference in the rotation radius of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the center, 상기 자기자유층의 자기소용돌이 주변에 상기 자기자유층의 상면과 평행하게 형성된 수평자화와 상기 자기고정층의 상면과 평행하게 배열된 수평자화와의 사이에 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 나타나는 상대적 수평자화 방향의 변화율의 차이인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.Rotation radius of the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layer between the horizontal magnetization formed in parallel with the upper surface of the magnetic free layer and the horizontal magnetization arranged in parallel with the upper surface of the magnetic fixing layer. The information reading method of a magnetic recording element, characterized in that the difference in the rate of change of the relative horizontal magnetization direction indicated by the difference. 제46항에 있어서,47. The method of claim 46 wherein 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층과 상기 자기고정층 사이에 절연막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic recording device further comprises an insulating film between the magnetic free layer and the magnetic fixing layer. 제47항에 있어서,The method of claim 47, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따란 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는,The step of reading the assigned "0" or "1" according to the vertical magnetization direction of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer, 상기 자기고정층과 상기 자기자유층 사이에 전압을 인가하여, 상기 상대적 수평자화 방향 차이에 따른 전류의 크기 변화율의 차이로부터 도출되는 터널링 자기저항의 변화율을 측정함으로써, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.By applying a voltage between the magnetic pinned layer and the magnetic free layer, by measuring the rate of change of the tunneling magnetoresistance derived from the difference in the magnitude change rate of the current according to the difference in the relative horizontal magnetization direction, the center of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer And an information "0" or "1" assigned according to the vertical magnetization direction of the data. 제47항에 있어서,The method of claim 47, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하는 단계는, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당하고,Allocating "0" or "1" in accordance with the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the upper direction of the upper surface of the magnetic free layer In the case of "1", the case where the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the downward direction of the upper surface of the magnetic free layer is assigned to "0", 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는 타원편광 전류, 타원편광 자기장, 원편광 전류 및 원편광 자기장 중 어느 하나를 인가하고,Rotating the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer is any one of an elliptical polarization current, an elliptical polarization magnetic field, a circular polarization current and a circular polarization magnetic field, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는, 상기 인가된 전류 또는 자기장이 우측으로 편광되었을 때 도출되는 터널링 자기저항의 변화율이 좌측으로 편광되었을 때 도출되는 터널링 자기저항의 변화율보다 큰 경우를 "1"로 판독하고, 작은 경우를 "0"으로 판독하는 자기기록소자의 정보판독방법.The reading of " 0 " or " 1 " assigned to the magnetic swivel formed in the magnetic free layer in accordance with the vertical magnetization direction of the center may include a change rate of the tunneling magnetoresistance derived when the applied current or magnetic field is polarized to the right. An information reading method of a magnetic recording element which reads a case larger than the change rate of the tunneling magnetoresistance derived when polarized to the left as "1" and a case smaller than "0". 제46항에 있어서,47. The method of claim 46 wherein 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층과 상기 자기고정층 사이에 전도막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic recording element further comprises a conductive film between the magnetic free layer and the magnetic fixing layer. 제50항에 있어서,51. The method of claim 50, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따란 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는,The step of reading the assigned "0" or "1" according to the vertical magnetization direction of the magnetic vortex formed in the magnetic free layer, 상기 자기고정층과 상기 자기자유층 사이에 전압을 인가하여, 상기 상대적 수평자화 방향 차이에 따른 전류의 크기 변화율의 차이로부터 도출되는 거대 자기저항의 변화율을 측정함으로써, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.By applying a voltage between the magnetic pinned layer and the magnetic free layer, by measuring the rate of change of the giant magnetoresistance derived from the difference in the magnitude change rate of the current according to the relative horizontal magnetization direction difference, the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layer And an information "0" or "1" assigned according to the vertical magnetization direction of the data. 제51항에 있어서,The method of claim 51, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하는 단계는, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당하고,Allocating "0" or "1" in accordance with the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the upper direction of the upper surface of the magnetic free layer In the case of "1", the case where the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the downward direction of the upper surface of the magnetic free layer is assigned to "0", 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회 전시키는 단계는 타원편광 전류, 타원편광 자기장, 원편광 전류 및 원편광 자기장 중 어느 하나를 인가하고,The step of rotating the magnetic swivel center formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer may be any one of an elliptically polarized current, an elliptically polarized magnetic field, a circularly polarized current, and a circularly polarized magnetic field. 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는, 상기 인가된 전류 또는 자기장이 우측으로 편광되었을 때 도출되는 거대 자기저항의 변화율이 좌측으로 편광되었을 때 도출되는 거대 자기저항의 변화율보다 큰 경우를 "1"로 판독하고, 작은 경우를 "0"으로 판독하는 자기기록소자의 정보판독방법.The reading of “0” or “1” assigned according to the vertical magnetization direction of the magnetic spool formed in the magnetic free layer may include a rate of change of the giant magnetoresistance derived when the applied current or magnetic field is polarized to the right. An information reading method of a magnetic recording element which reads a case larger than the rate of change of the giant magnetoresistance derived when polarized to the left as "1" and a case small as "0". 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기기록소자는 상기 자기자유층 주변에 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전에 의해 발생되는 유도전압에 의해 생성되는 전류가 흐르는 판독도선을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.The magnetic recording element further includes a read-through line through which current generated by an induced voltage generated by rotation of a magnetic swivel center formed in the magnetic free layer around the magnetic free layer flows. How to read. 제53항에 있어서,The method of claim 53, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 발생되는 특성은,Characterized by the difference in the rotation radius of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the center, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 회전 반경의 차이에 의해 나타나는 상기 판독도선을 흐르는 전류의 변화율의 차이인 것을 특징으로 하는 자기기록소자의 정보판독방법.And the magnetic spool formed in the magnetic free layer is the difference in the rate of change of the current flowing through the read lead represented by the difference in the rotation radius of the magnetic free layer. 제54항에 있어서,The method of claim 54, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 "0" 또는 "1"을 할당하는 단계는, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 위쪽 방향인 경우를 "1"로, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향이 상기 자기자유층의 상면 아래쪽 방향인 경우를 "0"으로 할당하고,Allocating "0" or "1" in accordance with the vertical magnetization direction of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer, the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the upper direction of the upper surface of the magnetic free layer In the case of "1", the case where the vertical magnetization direction of the center of the magnetic swivel formed in the magnetic free layer is the downward direction of the upper surface of the magnetic free layer is assigned to "0", 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심을 상기 자기자유층 상에서 회전시키는 단계는 타원편광 전류, 타원편광 자기장, 원편광 전류 및 원편광 자기장 중 어느 하나를 인가하고,Rotating the center of the magnetic spool formed in the magnetic free layer on the magnetic free layer is any one of an elliptical polarization current, an elliptical polarization magnetic field, a circular polarization current and a circular polarization magnetic field, 상기 자기자유층에 형성된 자기소용돌이 중심의 수직자화 방향에 따라 할당된 "0" 또는 "1"을 판독하는 단계는, 상기 인가된 전류 또는 자기장이 우측으로 편광되었을 때 상기 판독도선을 흐르는 전류의 변화율이 좌측으로 편광되었을 때 상기 판독도선을 흐르는 전류의 변화율보다 큰 경우를 "1"로 판독하고, 작은 경우를 "0"으로 판독하는 자기기록소자의 정보판독방법.The reading of " 0 " or " 1 " assigned to the magnetic swivel formed in the magnetic free layer according to the vertical magnetization direction of the center includes: a rate of change of the current flowing through the read lead when the applied current or the magnetic field is polarized to the right; The information reading method of the magnetic recording element which reads the case where it is larger than the change rate of the electric current which flows through the said read lead when it is polarized to the left, and reads the case where it is small as "0".
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102522620B1 (en) * 2016-11-29 2023-04-19 삼성전자주식회사 Magnetic memory device and writing method of magnetic memory device
KR102073467B1 (en) * 2018-01-30 2020-02-04 고려대학교 산학협력단 Spin-orbit torque Magnetic Memory Device Using Alternating Current

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020089141A (en) * 2001-05-21 2002-11-29 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 Magnetic transfer method and magnetic transfer device
KR20070036673A (en) * 2005-09-29 2007-04-03 재단법인서울대학교산학협력재단 Method of generating strong spin waves and spin devices for ultra-high speed information processing using spin waves
KR20070097595A (en) * 2005-01-31 2007-10-04 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Apparatus and method for reading and/or writing information and method for controlling a stepping motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020089141A (en) * 2001-05-21 2002-11-29 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 Magnetic transfer method and magnetic transfer device
KR20070097595A (en) * 2005-01-31 2007-10-04 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Apparatus and method for reading and/or writing information and method for controlling a stepping motor
KR20070036673A (en) * 2005-09-29 2007-04-03 재단법인서울대학교산학협력재단 Method of generating strong spin waves and spin devices for ultra-high speed information processing using spin waves

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101041427B1 (en) 2010-01-21 2011-06-15 서울대학교산학협력단 Method for reading and read-out of information in magnetic recording element using periodic unipolar pulsed rotating current or field

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