KR20010031201A - 고체 바디내 스핀 분극화된 전자의 흐름을 검출하기 위한방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기 강자성 접촉 바디로부터 비강자성 고체 바디로의 주입에 의해 생성된 스핀 분극화된 전자 흐름의 분극 방향을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 프로세스 비용을 줄이기 위해, 현 부품보다 더 작은 디멘션을 가진 부품을 제조할 수 있고, 분석 접촉부 또는 자계 센서를 필요로 하지 않으며, 전자 흐름과 관계없는 분극 방향을 위한 측정 전압을 포함할 수 있다. 따라서, 스핀에 의해 생성된 그것의 자기 모멘트에 따라 각각의 주입된 전자를 편향시키는 분균일한 자계가 고체 바디내에 생성되고, 이러한 전자의 자기적 편향에 의해 형성된 전계는 전압으로서 측정된다.
Description
상기 방법 및 상기 장치는 바람직하게 자기 메모리 기술에 적용되도록 제공된다. 상기 자기 메모리내에서 매우 높은 메모리 밀도가 달성될 수 있다. 왜냐하면, 자기 메모리는 비휘발성이기 때문이다. 기록을 위해, 단지 자화는 외부 자계의 인가를 통해 변경되어야만 한다. 그러나, 자기 메모리에서 전자의 판독 과정은 어려움을 초래한다.
히스테리시스 및 최종적인 항자계를 갖는 강자성 입자는 그것의 자화 방향의 형태로 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 비트를 저장한다는 것은 미리 주어진 공간 방향에 대해 병렬로 또는 역병렬로 자화가 이루어진다는 것을 의미한다. 여기서는 소위 자기 메모리 기술이 다루어진다. 비트를 저장하는 입자는 기본적으로 완전히 한 방향으로 자화될 수 있다. 그러나, 이것은 상태 밀도(물질)에 따라, 전도 전자의 100 % 스핀 분극화를 의미하지는 않는다. 기본적으로, 전도 전자의 스핀 분극화는 오히려 반대로 될 수 있다. 따라서, "주" 분극 방향이 언급된다. 일반적으로 일정한 기준은 전도 전자의 자화 장치 및 분극화 사이에 존재한다는 것이 중요하다.
강자성 물질내의 전자는 전자 스핀의 설치에 따라 상이한 상태 밀도를 갖는다. 상기 상태 밀도가 페르미 준위에서 구별되면, 전류를 수송하는 전자는 자화에 상응하는 우선 스핀 장치를 갖는다. 이와 마찬가지로, 다른 물질로부터 강자석내로 들어가는 전자에는 그 각각의 스핀 설치에 따른 다수의 자유 상태가 나타난다.
US-PS 54 32 373(Johnson 373)에 따르면, 강자석으로부터 비강자석으로의 전류 전도시, 전자의 분극화는 개별 접촉부에 대한 확실한 간격에 의해 유지될 수 있다. 여기에 공지된 장치는 비강자성 도체 또는 반도체 고체 바디위의 강자성 금속 접촉부로 이루어진다.
여기서는, 전도 전자의 스핀 분극화가 강자성 접촉부 물질로부터 비강자성 고체 바디 물질로의 이동시 유지되고, 거기서 스핀 분극화된 전류를 생성한다는 사실이 이용된다. 전자의 분극화는 확실한 물질 및 온도에 따른 간격에 의해 유지된다. 전자에 대한 대부분의 산란 메카니즘은 그것의 스핀에 직접 영향을 미치지 않기 때문에, 스핀 이완 길이가 분명히 전자에 대한 평균적인 자유 경로 길이 보다 더 크다는 사실로부터 출발한다. 또한, 개별 강자성 접촉부에 저장된 정보의 전자적 판독 방법은 전류의 스핀 분극화를 검출하는 데 있다.
US-PS 56 54 566(Johnson)에 공지된, 강자성 접촉부로부터 도체 또는 반도체 고체 바디에 주입된 전자로의 스핀 분극화를 검출하기 위한 방법은 고체 바디에서 제 2 강자성 접촉부를 필요로 한다. 여기서, 상기 제 2 접촉부의 특성은 그것의 자화의 실행에 따라 전류의 분극화에 대해 상대적으로 변화된다는 것이 가정된다. 이에 대한 근거는 강자석의 두 스핀 장치에 대한 상이한 상태 밀도이어야 하며, 상기 강자석은 도달하는 스핀 분극화된 전자에 대한 스핀에 의한 도입 가능성에 영향을 끼쳐야만 한다. 그러나, 반도체의 상태 밀도는 강자석 접촉부의 상태 밀도에 비해, 스핀 전도성이 측량할 수 없이 작아질 만큼 작다. 실제로, 반도체로 이루어진 모든 전자는 강자성 접촉부내에 자유 상태를 발견한다.
제 2 강자성 접촉부가 터널 배리어에 의해 제 1 강자성과 분리되면, 스핀 전도성이 다시 제조된다. 그러나, 이러한 경우 터널 배리어에 관련하여 높은 저항 및 상당한 제조 문제를 감수할 수 있으며, 상기 터널 배리어는 통상적으로 작은 나노미터의 두께를 가진 산화물로 이루어지고, 어떠한 결함도 가져서는 안된다.
본 발명은 비강자성 고체 바디의 자기 강자성 접촉 바디로부터 최후에 생성된 스핀 분극화된 전자 흐름의 주 분극 방향을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 주입기 접촉부를 포함하는, 본 발명에 따라 형성된 메모리 셀의 투시도;
도 2 및 도 3은 스핀 분극 및 자계의 병렬 또는 역병렬 배열시 도 1의 메커니즘;
도 4 및 도 5는 도 2 및 도 3과 유사하나, 두 개의 주입기 접촉부를 포함하는 하나의 셀을 갖는 경우의 메커니즘;
도 6은 도 1에 따른 메모리 셀의 플레이너 모델;
도 7은 도 6에 따른 (불균일한) 자계의 파형;
도 8은 도 1 또는 도 6에 따른 다수의 부품을 포함하는 메모리 행렬을 나타낸다.
본 발명의 목적은 전술한 단점을 극복하는, 자기 강자성 접촉 바디로부터 비강자성 고체 바디로 주입된 스핀 분극화된 전자 흐름의 스핀 분극화를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 스핀 분극화를 직접 측정할 수 있는 새로운 측정법에 따라서, 기술적으로 입력 및 출력 저항이 달성되고, 터널 배리어 또는 그와 같이 어렵게 제조된 보조제는 필요하지 않으며, 드리프트-, 오프셋-, 그리고 잡음 저항에 비해 가급적 적은 감도를 가짐으로써, 이에 상응하는 부품은 1 비트의 정보량에 대한 비휘발성 메모리 지점으로서 규소를 기초로 하는 종래의 다이내믹한 메모리(DRAM)에 비해 더 높은 집적도에서 사용될 수 있다. 기본적으로, 비휘발성 메모리인 플래시 램, EPROM, EEPROM 에 비해 장점이 달성되어야만 한다. 그러나, 본 발명의 범주에서는, 부가적으로 휘발성의 다이내믹한 메모리가 비휘발성 메모리에 의해 대체될 수 있을 경우에 더 진보할 수 있을 것이다. 입력 및 출력 저항은 종래 기술(CMOS)과 모순되어서는 안된다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 스핀에 의해 생성된 자기 모멘트에 따라 각각의 주입된 전자를 편향시키는 불균일한 자계가 고체 바디내에 생성되고, 이러한 스핀 분극화된 전자의 편향에 의해 형성된 전계가 전압으로서 검출되는, 서두에 언급된 방식에 의해 달성된다. 다시 말해, 전계의 적분이 두 접촉부사이의 전압으로서 결정된다.
상기 방법을 실행하기 위한 바람직한 장치에 있어서, 스핀 분극화된 전자를 주입하는 적어도 하나의 고체 바디(및 주입 접촉부), 불균일한 자계를 생성하는 적어도 하나의 강자석 및 자계를 검출하기 위한 적어도 하나의 전기 접촉부가 고체 바디위에 제공된다. 이것은 바람직하게, 적어도 하나의 주입기 및 전류를 저장하기 위한 제 2 접촉부, 그리고 적어도 하나의 강자석 및 그 중 하나가 자석을 포함할 수 있는, 자기장을 검출하기 위한 두 개의 접촉부가 사용된다는 것을 의미한다. 여기서, "강자석"은 매우 불균일한 자계를 생산하고 지지하는 상태에 있는 모든 수단을 대표한다. 본 발명의 몇몇 개선예 및 부가적 실시예는 종속항에서 나타난다.
본 발명은 지금까지 사용된 방법과 근본적으로 구분되는 측정 방법이 제공된다. 고정 바디, 특히 반도체의 전자에 작용하는 통상적인 자계 효과는 자기 저항 및 홀 효과라는 말로 요약될 수 있다. 상기 두 효과는 제 1 근사값에서 전자 스핀과 무관하다. 상기 두 효과는 이동 전자를 전류 및 자계 방향으로부터 펼쳐진 영역에 대해 수직 방향으로 편향시키는 로렌츠의 힘에 기인한다. 또한 스핀 분극화된 이동에 대한 자계 효과를 관찰하면, 문서에는 매우 균일한 자계에서 작용하는 전자계의 세차 운동만이 언급된다. A. G. Aronov, G. E. Pikus, Spin injection into semiconductors, Sov. Phys. Semicond. 10, 6, (1976), 698-700 참고.
본 발명에 따라, 또다른 힘, 즉 스핀 분극화된 전자를 가속하거나 편향시키는 힘이 사용된다. 이러한 힘은 1921년, 소위 Stern-Gerlach 실험에 의해 매우 불균일한 자계에서 실버 원자의 양자화를 검출되면서 발견된 것이다(물리 교과서 참조).
하전되지 않은 입자에 대해 구상된, 하전된 입자, 즉 양자화된 스핀에 의해 자기 모멘트를 갖는 전자에 대한 Stern-Gerlach 실험의 본 발명에 따른 변형에 의해, 기울기와 연관된 자계(B)내의 고체 바디내에 주입된 스핀 분극화된 전자상에 자기 모멘트에 의해 힘(F = M.∇B)이 작용한다.
본 발명에 따라 검출된 자계 및 전압의 국부적 기울기에 비례하는 힘은 전류/자계 영역내의 스핀 분극화된 전자 흐름(로렌츠의 힘과는 다르다)의 가속도 및 곡률에 B 필드 기울기의 방향으로 작용한다. 본 발명에 따라 적용된, 개별 전자를 편향시키는 힘(F)은 자계의 기울기 및 전자의 자기 모멘트에 의해 좌우된다. 이에 반해, 상기 힘은 (전자-)전류의 크기와 무관하다. 분극도 및 전류는 스핀 분극화된 전자의 수에 의해 단지 출력 저항을 결정짓는다.
본 발명의 또다른 장점은, 분석 접촉부 및 자계 센서가 필요하지 않고, 특히 통상적인 제조 방법을 사용할 때 지금까지 보다 적은 프로세스 비용과 더 적은 치수로 제조될 수 있다는 것이다. 예컨대, 매우 작은 강자성 입자의 외부 자계가 입자 표면에서 항구 조건에 의해 입자의 자화 만큼이나 높게 만들어 질 수 있으며, 1 내지 2 테슬라의 영역에 놓일 수 있다. 입자 표면의 적은 간격에 의해, (불균일한) 자화가 매우 빨리 감소할 수 있다. 대략 300 nm의 직경의 입자가 1 마이크로메터의 간격에서는 거의 어떠한 더이상 자계도 생성하지 않는다. 따라서, 외부 자계는 입자 표면 - 예컨대, 500 nm의 근처에서 극도로 높은 기울기를 가지며, 상기 기울기는 107T/m의 크기를 달성할 수 있다. 바람직하게, 본 발명의 범주에서는 소형화 척도에 상응하여 500 nm보다 작은 직경, 특히 200 nm보다 작은 직경을 갖는 강자성 입자는 사용되지 않는다. 입자는 가급적이면 더 작아질 수 있다. 현재는 100 nm 이하의 직경이 추구된다.
본 발명의 범주에서는, 고체 바디는 반도체 또는 도체의 비강자성 물질로 이루어질 수 있고, 특히 바람직한 물질로는 규소이다. 불균일한 자계를 생성하기 위해 제공되는 강자성 접촉부는 스핀 분극화된 전자의 중심 주입 방향에 대해서는 횡으로, 전자를 제공하는 고체 바디의 표면에 대해서는 평행하게 자화되어야만 한다. 이렇게 자화된 강자성 접촉 바디-주입기 콘택트-에는, 전체적으로는 비강자성이지만, 또한 제 2 강자성 접촉 바디가 상기 고체 바디의 서로 마주놓인 에지위에 배치될 수 있다.
본 발명은 다른 실시예들 및 개선예들을 포함하여, 부분적으로 도면을 참고로 하여 더 자세히 설명된다.
도 1에 도시된 구조 내에, 반도체 물질로, 바람직하게는 규소로 이루어진 고체 바디(1)의 서로 마주 놓인 에지 상에 강자성 접촉 바디(2) - 도 1에서는 주입기 접촉부 - 및 비강자성 접촉 바디(3)가 배치되며, 상기 비강자성 접촉 바디(3)는 도 1에서 전류의 저장(기억)에만 사용된다. 상기 두 개의 다른 고체 바디 에지에, 편향 및 전압 측정을 위한 강자성 접촉부(4) 및 전압 측정을 위한 비 강자성 접촉부(5)가 인접해있다.
상기 강자성 접촉부(2)는 고체 바디(1)의 표면에 평행하게 및 접촉 바디(2, 3)의 결합선과 중앙 전류 방향(6)에 횡으로 자화되어야 한다. 상기 자화 방향은 바디(2) 내에서 (7)로 표시되어있다. 상기 접촉 바디들(2, 3) 사이에 중앙에 있는 전자(8)가 전류 방향(6)에 종으로 흘러야 한다. 상기 전자(8)는 결정된 비율에서 스핀 분극화되어야 한다. 이러한 스핀 분극화(9)가 방향상으로 볼때 상기 스핀 분극화와 같이 전도 전자가 자화와 결합됨에 따라, 상기 콘택트 바디(2)의 자화 방향(7)에 상응하거나 대치된다.
이어서 전류 방향(6)이 주입된 스핀 분극화 전자의 이동 방향을 표시한다. 상기 접촉 바디(2)의 전류가 고체 바디(1)를 통해 접촉 바디(3)로, 상기 접촉 바디(2)의 자화에 의해 결정된, 상이한 스핀 방향에 대한 상이한 상태 밀도에 상응하게 스핀 분극화된다. 접촉부(4)의 불균일한 자계장에 의해 스핀 분극화된 전자(8)에 하나의 힘이 작용한다. 상기 힘에 의해 상기 접촉부들(4, 5) 사이에 전압(U)을 발생시키는 하전 분리가 일어난다. 상기 전압은 (얻어진) 힘이 끌어당겨지는지 또는 밀어내지는지에 따라 전압의 연산 부호를 교체한다.
상기 고체 바디(1)가 직사각형으로 표시되면, 상기 접촉 바디(2, 3)가 고체 바디 에지(10, 11) 상에 놓이고 상기 접촉부(4, 5)는 상기 에지(12, 13)에 접하게 된다. 접촉부(4)의 자화(14)는 도 1에 따라 다른 쪽 접촉부(5)의 방향으로 진행해야만 한다. 상기 방향은 x-방향으로 표시된다. 상기 접촉부(4) 내지는 고체 바디(1)로의 그 접속부는 x = 0일 때 존재하며, 상기 접촉부(5)(내지는 고체 바디(1)로의 그 접속부)는 d가 고체 바디(1)의 마주 놓인 에지(12, 13)의 거리를 나타내는 경우, x = d일 때 존재한다.
보편성에 제한되지 않고 도 1에 B-계(14)가 양의 x 방향으로 수용된다. 상기 접촉부(4)의 치수 및 그 형태가, 외부 자계가 양의 x 방향으로 기존의 높은 B-기울기(변화도)를 포함하도록 선택된다. 접촉 바디(2)로부터 접촉 바디(3) 쪽으로 고체 바디(1)를 통해 이동하는, 스핀 분극화된 상기 전자(8)에 전자-스핀에 의해 생성된 자기 모멘트 및 자계 기울기에 따른 하나의 힘이 작용한다.
이로 인해 상기 전자(8)가 편향되고, 이로써 실행되는 하전 분리가 상이한 자기 모멘트의 불균등한 분배에 따라 (편향을 저지하는) 전기장(E)을 형성한다. 상기 전기장은 변수 E = l/e.M.▽B 를 갖는다.
상기 두 개의 접촉부(4, 5) 사이에, (4) 및 (5)의 전기장에 의한 적분에 상응하는 전압(U)이 놓인다. 접촉부(4)(x = 0)에서 접촉부(5)(x = d)까지의 자계(B)가 0으로 떨어지면, 적분 U = l/e.M.B 가 얻어진다.
상기 전압은 접촉부(4)의 자화의 값에 따라 100 마이크로 볼트와 1 밀리볼트 사이의 영역에 놓인다. 상기 전압(U)은 마지막 공식에 개시된 바와 같이 (스핀에 좌우되지 않는 홀 전압과는 완전히 반대로) 접촉 바디(2, 3) 사이의 전류에 좌우되지 않는다. 상기 전류는 부품 또는 메모리 소자(기억 소자)의 출력 저항만을 결정한다. 상기 부품은 존속하는 회로들에도 매칭될 수 있다. 상기 전압(U)이 별도의 접촉부(4, 5)에 의해 측정되면, 스핀 분극화에 대한 본 발명에 따른 정보가 전압 레벨에 삽입되는 것이 아니라 연산 부호에 삽입된다.
도 2는 스핀 분극화(9) 및 편향된 (불균일한) 자계(14)의 평행 배치에 있어서, 본 발명에 따른 부품의 구성 및 기능에 대한 실시예를 나타낸다. 상기 접촉 바디(2, 3) 사이에 하나의 전압원(15)이 놓이고, 접촉부(4, 5) 사이의 구해진 전압(U)이 측정 장치(16)에서 판독된다.
도 3에는 도 2에 도시된 것과 유사한 구성이 도시되어있다. 그 차이는 기본적으로 전자(8)의 스핀 분극화(9)가 자계(14)에 역병렬로 놓인다는 것이다.
전자류의 스핀 분극화는 주입기 접촉부에 의해 사전 설정된다. 그러나 상기 접촉 바디(2, 3)가 동일하게 설계되면, 전류 방향이 역전됨으로써 선택적으로 접촉 바디(2) 또는 (3)이 판독될 수 있다. 이러한 경우 집적도가 두 배가 된다. 도 4 및 도 5에는 도 2 및 도 3의 경우와 유사한 비율이 도시되어 있으나, 두 개의 접촉 바디(2, 3)가 강자성으로 및 분극화 정보의 메모리로서 사용될 수 있다는 것이 나타나있다. 이러한 점이 -도시된 바와 같이- 하나의 및 동일한 부품에서 전류 방향(6)의 역전 또는 전압원(15)의 극 전환에 의해 두 개의 주입기 접촉부(2, 3)가 판독될 수 있게 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 부품은 저장 장소 또는 저장 엘리먼트로서 1 비트의 정보량으로 사용될 수 있고, 이 경우 매우 높은 집적에 도달될 수 있다. 본질적으로, 소형화는 종래의 DRAM 에서 보다 더 많이 일어날 수 있다.
상기 각 저장된 정보는 선택에 따라, 접촉 바디(2) 또는 접촉 바디(4)에 저장될 수 있고, 이 경우 판독을 위해 각각의 또 다른 접촉부의 자화 방향이 공지되어야만 한다. 그러나 일반적으로, 저장을 위해 사용되는 연자기성 재료로 이루어진 강자성 접촉부, 및 심하게 불균일한 자계의 발생을 위해 사용되는 경자기성 재료의 접촉부를 제조하는 것이 바람직하다.
도 6 에 도 1 에 나타난 장치의 플레이너 모델이 나타나 있다. 활성화된 부분, 즉 고체 바디(1)는 예컨대 특히 반도체 물질을 사용할 경우, 이온 주입에 의해 발생된다. 도 1 에 따라 접촉부(4, 5)는 상기 고체 바디(1)의 영역에 위치하고, 도 6 에 따라 모든 접촉부(2, 3 및 4, 5)는 상기 고체 바디(1)의 표면에 위치한다. 불균일한 B - 자계를 발생시켜야만 하는 상기 접촉부(4, 5)는 도 6 및 7 에 따라, 자계 및 자계 기울기가 (1의) 표면에, 거의 평행으로 진행하도록 얇게 형성된다. 이러한 제조 방식은 종래의 기술과 모순되지 않는다.
도 6 에 따라, 도 7 은 플레이너 변형내의 편향된 접촉부(4)의 앞 부분에서 편향된 (불균일한) 자계의 바람직한 파형을 나타낸다. 아주 얇은 상기 접촉부(4)를 통해 B - 기울기는 직접 상기 고체 바디(1), 특히 반도체의 표면 내 또는 옆에서 진행한다.
추가 발명에 따라, 상기 접촉부(4 및 5)는 둘 다 강자성으로 설계된다. 두 개의 상기 접촉부(4 및 5)에서 B - 자계는, 상기 접촉부(4 및 5)의 B - 기울기가 반대일 경우에만 동일한 방향으로 가리킬 수 있다. 상기 두 접촉부의 자계가 접촉부 사이의 중간 (x = d/2) 에서 거의 제로값이 되도록, 상기 접촉부(4 및 5)의 거리(d)가 선택된다면, 자계 기울기에 의해 발생될 전압은 가산된다. 따라서 이것에 의해 출력 전압은 배가된다.
상기 접촉부(4)의 재료, 및 상기 고체 바디(1)의 재료 사이의 기술적인 부적합성이 존재하는 경우에, 상기 접촉부(4)는 얇지만 비강자기성의 상기 고체 바디(1)의 금속층(17)에 의해, 기능은 손상되지 않고 분리 될 수 있다. 또한 주입 자석(2)이 반드시 반도체(1)에 직접 접촉될 필요는 없다. 접촉부 특성의 개선을 위해, 비강자기성의 얇은 금속층이 제공되며, 이 경우 상기 금속층에서 스핀은 - 어떤 경우라도 방해되지 않게 - 이완되어서는 안된다.
상기 접촉부(5)는 기본 원리에서 완전히 생략될 수 있다. 이러한 경우, 상기 접촉부(4 및 3 또는 4 및 2)사이의 전압(U)이 측정되지만, 이 경우 스핀 편광의 변동과 함께 부호 교체가 아닌 단지 하나의 전압 변동이 발생한다. 아주 큰 전압의 변동이 발생하고, 하나의 접촉부의 정지를 통해 이루어지는 더 높은 집적도가 예상될 때, 이러한 해결은 바람직 할 수 있다.
개별 부품은 집적될 경우, 저장 매트릭스에 배치 된다. 이 경우 각 행 및 각 열에 하나의 라인이 진행하며, 이 경우 자극 반전된 접촉부 옆에 각 열라인 또는 행라인이 중첩된다. 하나의 열라인 또는 행라인을 발생시키는 자계는 정보가 저장될 접촉부의 향자 자계보다 작다. 열라인 또는 행라인의 자계가 중첩되는 지점에 향자력이 초과된다. 이러한 방식으로, 간단한 제어에 의해 접촉부는 선택적으로 자극이 반전(변환하여 씀)된다. 이러한 열라인 및 행라인은 개별 엘리먼트의 제어(어드레싱) 및 판독을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 범주에서 다수의 저장 엘리먼트는 상호 접속될 수 있고, 이 경우 각 n 번째 엘리먼트의 접촉 바디(2), 및 (n + 1) 번째 엘리먼트의 접촉 바디(3)가 결합된다. 체인의 마지막 엘리먼트의 접촉 바디(2)를 위한 체인의 제 1 엘리먼트의 접촉 바디(3)의 전류에서, 관련된 출력 전압이 체인의 모든 엘리먼트에 포함된다. 이것은 또한 평행으로 판독될 수 있다. 대안적으로 다수의 엘리먼트는 상호 접속될 수 있으며, 이 경우 n 번째 엘리먼트의 각 접촉부(4)는 (n + 1) 번째 엘리먼트의 접촉부(5)에 연결될 수 있다. 상기 체인의 n 번째 부품의 제어시, 그의 접촉 바디(2 및 3)를 통해, 제 1 엘리먼트의 접촉부(5) 및 마지막 엘리먼트의 접촉부(4)사이에 n 번째 엘리먼트의 출력 전압이 포함된다. 이것을 통해 선택적인 판독은 단지 하나의 출력 신호 라인을 통해 가능하게 된다.
상기 접촉 바디(2 및 3)가 예컨대 열로 배치되거나, 상기 접촉 바디(4 및 5)가 예컨대 행으로 배치됨으로써, 상기 쇄교는 조합될 수 있다. 전류는 하나의 열을 통해 인가될 수 있고, 하나의 행의 선택에 의해 매트릭스의 개별 엘리먼트가 의도한 바대로 판독될 수 있다. 이러한 경우, n2엘리먼트를 어드레스 하기 위해 2n 라인이 필요하다. 이러한 매트릭스 쇄교에서 상기 접촉부(4 및 5)는 두 개의 부품에 의해 사용될 수 있다. 상기 작동으로 보아, 상기 접촉부(4 및 5)는 나란히 위치한 저장 엘리먼트에서 좌우로 교체되게 설치되어야 한다. 상기 통합은 공간 뿐만 아니라, 재료 및 비용까지 절약하게 해준다. 하나의 매트릭스에서 각 두 개의 엘리먼트의 접촉부를 공동으로 사용하는 또 다른 엘리먼트의 상응하는 회로 설계 및 제어가 도 8 에 나타난다.
도 8 은 계속하여 다음을 나타낸다. 즉 두 개의 편향된 자석을 가진 변형이 사용된다. 양 극을 가진 자석은 각각 분리된 것처럼 보이기 때문에, 모든 엘리먼트는 동일하게 작동된다. 또한 모든 접촉부(2 및 3)는 정보 매체이다. 그러나 상기 접촉부(2 및 3)는 그것의 엘리먼트가 관찰됨에 따라, 주입 아니면 제 2 의 접촉으로서 전류의 인가를 위해 사용된다 (이 경우 자화를 방해하지 않음). 또한 두 개의 접촉부를 절약하거나, 2 Bit의 변형을 사용하지만, 전류 반전에 의해 판독하지는 않는다. 개별 연결은 도 8 의 도면 및 도면 부호에 의해 최상으로 이해될 수 있다.
Claims (24)
- 비강자성 고체 바디(1)의 자기 강자성 접촉 바디로부터 주입에 의해 상기 고체 바디(1)에, 스핀 분극화된 전자의 흐름의 주 분극 방향를 검출하기 위한 방법에 있어서,상기 고체 바디(1) 내에 각각의 주입된 전자(8)를 스핀에 의해 생성된 자기 모멘트에 따라 편향시키는 불균일한 자계가 생성되고, 이러한 스핀 분극화된 전자(8)의 자기적 편향에 의해 형성된 전계가 전압으로 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 강자성 접촉 바디(2) 또는 상기 고체 바디(1)의 추가 접촉 바디(3) 사이에 전압을 인가함으로써 주입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항 또는 2항에 있어서,상기 강자성 접촉 바디(2)가 정보 매체 또는 자기 메모리로서 자화되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전계가 상기 고체 바디(1)의 접촉부들(2, 4; 3, 4; 4, 5) 사이의 전압으로서 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전계가 상기 강자성 접촉 바디(2)에 추가로 제공된, 고체 바디(1)의 두 접촉부들(4, 5) 사이의 전압으로서 전자(8)의 중심 전류 방향에 횡 방향으로 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 전계의 방향 또는 전압의 극성만이 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 불균일한 자계가 상기 고체 바디(1)의 외부에 있는 고체 바디 에지(12)에 배치된 외부 강자석(4)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 강자성 접촉 바디(2) 또는 상기 외부 강자석(4)이 정보 매체 또는 자기 메모리로서 자화되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서,상기 고체 바디(1)에 스핀 분극화된 전자(8)를 주입시키는 적어도 하나의 강자성 접촉 바디(2), 불균일한 자계를 형성시키는 적어도 하나의 강자석, 그리고 전계의 검출을 위한 적어도 하나의 전기 접촉부(4)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 스핀 분극화된 전자(8)를 주입시키는 강자성 접촉 바디(2), 및 전자 주입용 전기 전압의 인가를 위한 제 2 접촉 바디(3)가 상기 고체 바디(1)의 마주 놓인 에지(10, 11)에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10항에 있어서,상기 두 접촉 바디(2, 3)가 강자성이고, 동시에 또는 선택적으로 자화될 수 있는 정보 매체 또는 자기 메모리로서 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10항 또는 11항에 있어서,상기 고체 바디(1)의 마주 놓인 에지(12, 13)에 스핀 분극화된 전자(8)의 중심 전류 방향(6)에 대해 횡으로, 상기 전계의 검출을 위한 각각의 전기 접촉부(4, 5)가 일렬로 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 12항에 있어서,상기 전기 접촉부(4, 5) 중 적어도 하나가 상기 고체 바디(1) 내에 각각의 불균일한 전계의 생성을 위한 하나의 외부 강자석을 형성하거나 또는 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 13항에 있어서,상기 강자석으로서 자기 메모리 공학의 소형화 척도에 상응하는 강자성 입자, 바람직하게는 직경이 500 nm 미만이고, 특히 200 nm 미만인 입자가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9항 내지는 14항 중 어느 한 항에 있어서,각각의 외부 강자석이 고체 바디의 치수보다 얇은 보호층 또는 금속층에 의해 상기 고체 바디(1)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 접촉부들(2, 3, 4, 5) 및 관련 강자석과 다수의 고체 바디(1)의 쇄교가 이루어지고, 불균일한 자계의 형성 및 전계의 측정을 위한 각각 하나의 동일한 외부 강자석 또는 자기 접촉부가 두 개의 인접한 고체 바디 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서,상기 접촉부들(2, 3, 4, 5) 및 관련 강자석과 고체 바디(1)의 쇄교가 이루어지고, 두 개의 엘리먼트마다 각각의 접촉부가 사용되고, 상기 각각의 엘리먼트는 단면도로 볼 때 두 개의 접촉부만을 가지며, 각각 하나의 엘리먼트의 주입기 접촉부가 자화와는 무관하게 주입 전압의 인가를 위한 접촉부로서 다른 엘리먼트에 사용되는 것을 특징으로 하는 장치(도 8).
- 제 9 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,불균일한 자계를 발생시키는 영역 또는 접촉부는 자계 및 자계 기울기가 고체 바디의 표면에서 이 표면에 대해 거의 평행하게 진행하도록 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 장치(도 7).
- 제 9 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,스핀 분극화된 전자(8)의 소오스로서 사용되는 각각의 강자성 접촉 바디(2)는 쉽게 자화되지 않는다는 의미에서, 연강자성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,불균일한 자계의 발생을 위해 사용되는 각각의 강자석(4)은 가능한한 경자성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,고체 바디(1)가 반도체 물질로, 바람직하게 규소로 이루어진 것을 특징로 하는 장치.
- 제 9 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고체 바디(1)의 플레이너 구조에 접촉부(2, 3, 4, 5)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치(도 6).
- 제 9 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 접촉부(2, 3, 4, 5) 및 강자석이 플레이너 구조의 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치(도 1).
- 제 9 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,이온 주입에 의해 형성된 액티브 영역이 고체 바디(1)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
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