KR20080024902A - 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법및 정보 읽기 방법 - Google Patents

자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법및 정보 읽기 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 및 읽기 방법에 관한 것이다. 쓰기 트랙, 상기 쓰기 트랙 상에 형성된 중간층 및 상기 중간층 상에 형성된 정보 저장 트랙을 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법 및 상기 정보 저장 트랙에 기록된 정보의 읽기 방법을 제공한다.

Description

자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법 및 정보 읽기 방법{Data Writing and Reading Method of Memory device using magnetic domain wall moving}
도 1a 내지 도 1c는 자구벽 이동에 관한 기본 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4l은 본 발명의 실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11... 제 1자구 12... 제 2자구
13... 자구 벽
31, 41... 정보 저장 트랙 32, 42... 중간층
33, 43... 쓰기 트랙 44... 자기 저항 센서
E1, E2, E3, E4, E5... 전도선
본 발명은 정보 저장 장치의 정보 기록 및 읽기 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성 재료의 자구벽(magnetic domain wall) 이동을 이용한 정보 저장 장치에 정보를 기록 및 읽어내는 방법에 관한 것이다.
정보 산업이 발달함에 따라 대용량의 정보 처리가 요구됨에 따라 고용량의 정보를 저장할 수 있는 정보 저장 매체에 관한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 수요의 증가에 따라 정보 저장 속도가 빠르면서 소형의 정보 저장 매체에 관한 연구가 진행되고 있으며 결과적으로 다양한 종류의 정보 저장 장치가 개발되었다. 일반적으로 정보 저장 매체로 널리 사용되는 HDD는 읽기/쓰기 헤드와 정보가 기록되는 회전하는 매체를 포함하고 있으며, 100GB (gigabyte) 이상의 고용량 정보가 저장될 수 있다. 그러나, HDD와 같이 회전하는 부분을 갖는 저장 장치는 마모되는 경향이 있고, 동작시 페일(fail)이 발생할 가능성이 크기 때문에 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.
최근에는 자성 물질의 자구 벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용하는 새로운 데이터 저장 장치에 관한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
도 1a 내지 도 1c는 자구 벽 이동 원리를 나타낸 도면이다. 도 1a를 참조하면 제 1자구(11), 제 2자구(12) 및 제 1자구(11)와 제 2자구(12)의 경계인 자구 벽(13)을 포함하는 자성 와이어가 개시되어 있다.
일반적으로 자성체를 구성하는 자기적인 미소 영역을 자구(magnetic domain)이라 한다. 자구 내에서는 전자의 자전, 즉 자기 모멘트의 방향이 동일한 특징을 지니고 있다. 이러한 자구의 크기 및 자화 방향은 자성 재료의 모양, 크기 및 외부의 에너지에 의해 적절히 제어될 수 있다. 자구 벽(magnetic domain wall)은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분을 나타내는 것이다. 이러한 자구 벽은 자성 재료에 인가되는 자기장 또는 전류에 의해 이동될 수 있는 특징이 있다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 소정의 폭 및 두께를 갖는 자성층 내에 특정 방향을 갖는 다수의 자구들을 만든 후, 외부에서 자장(magnetic field) 또는 전류(current)를 인가한 경우, 자구 벽을 이동시킬 수 있다.
도 1b를 참조하면, 제 2자구(12)에서 제 1자구(11) 방향으로 외부에서 자장을 가하면 자구 벽(13)은 제 2자구(12)에서 제 1자구(11) 방향, 즉 외부 자장의 인가 방향과 동일한 방향으로 이동함을 알 수 있다. 동일한 원리로 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 자장을 인가하는 경우 자구 벽(13)은 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 이동한다.
도 1c를 참조하면, 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 외부에서 전류를 인가하면 자구 벽(13)은 제 2자구(12)에서 제 1자구(11) 방향으로 이동한다. 전류를 인가하는 경우, 전자는 반대 방향으로 흐르게 되며, 자구 벽(13)은 전자의 이동 방향으로 함께 이동하는 것이다. 즉 자구 벽은 외부 전류의 인가 방향과 반대 방향으로 이동함을 알 수 있다. 동일한 원리로 제 2자구(11)에서 제 1자구(12) 방향으로 전류을 인가하는 경우 자구 벽(13)은 제 1자구(11)에서 제 2자구(12) 방향으로 이동한다.
결과적으로 자구 벽은 외부 자장이나 전류의 인가를 통하여 이동시킬 수 있 으며, 이는 곧 자구의 이동을 의미한다.
자구 벽 이동 원리는 HDD나 비휘발성 RAM과 같은 정보 저장 장치에 적용될 수 있다. 즉, 특정 방향으로 자화된 자구들 및 그들의 경계인 자구 벽을 갖는 자성 물질에서 자구 벽이 이동됨에 따라 자성 물질 내의 전압이 변화되는 원리를 이용하여 '0' 또는 '1'의 데이터를 쓰고 읽을 수 있는 비휘발성 메모리 소자를 구현할 수 있다. 이 경우, 라인 형태의 자성 물질 내에 특정 전류를 흘려주어 자구 벽의 위치를 변화시키면서 데이터를 쓰고 읽을 수 있기 때문에, 매우 간단한 구조를 갖는 고집적 소자 구현이 가능하다. 그러므로, 자구 벽 이동 원리를 이용하는 경우 종래 FRAM, MRAM 및 PRAM 등에 비해 매우 큰 저장 용량을 갖는 메모리의 제조가 가능하다. 그러나, 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치들은 아직 개발 초기단계에 있으며, 대체로 정보 저장 밀도가 낮은 단점이 있다. 따라서, 고밀도의 최적화된 구조를 지닌 자구 벽 이동을 이용한 메모리 장치가 요구된다.
본 발명은 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에 정보를 기록하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에 기록된 정보를 읽는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는,
쓰기 트랙, 상기 쓰기 트랙 상에 형성된 중간층 및 상기 중간층 상에 형성된 정보 저장 트랙을 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법에 있어서,
(가) 상기 중간층과 접촉하는 상기 쓰기 트랙에 기록하고자 하는 스핀 방향을 지닌 제 1자구를 위치시키는 단계;
(나) 상기 쓰기 트랙과 접촉하는 상기 중간층을 상기 제 1자구와 동일한 스핀 방향을 지니도록 자화시키는 단계; 및
(다) 상기 중간층과 접촉하는 상기 정보 저장 트랙에 상기 제 1자구와 동일한 스핀 방향을 지닌 제 2자구를 형성하는 단계;를 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기 트랙은 제 1자구 및 상기 제 1자구의 자화 방향과 반대의 자화 방향을 지닌 자구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계는, 상기 쓰기 트랙의 양쪽 단부를 통하여 전류를 인가함으로써 제 1자구를 상기 중간츤과 접촉하는 영역으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (다) 단계는, 상기 정보 저장 트랙에서 상기 쓰기 트랙 방향으로 전류를 인가하여 상기 정보 저장 트랙에 상기 제 2자구를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기 트랙 및 상기 정보 저장 트랙은 105 J/m3 내지 107 J/m3의 자기 이방성 상수 값을 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 쓰기 트랙 및 상기 정보 저장용 트랙은 CoPt 또는 FePt 중 적어도 어느 한 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 중간층은 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 중간층은 NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 한 물질을 포함하는 합금 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 자기 저항 센서가 형성된 쓰기 트랙, 상기 쓰기 트랙의 제 1단부 상에 형성된 중간층 및 상기 중간층 상에 형성된 정보 저장 트랙을 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법에 있어서,
(가) 상기 쓰기 트랙의 서로 다른 자화 방향을 지닌 자구들을 상기 쓰기 트랙의 제 2단부 측으로 이동시키는 단계;
(나) 상기 정보 저장 트랙의 자구들을 상기 중간층을 통하여 상기 쓰기 트랙 방향으로 이동시키는 단계; 및
(다) 상기 자기 저항 센서를 통하여 상기 정보 저장 트랙에서 상기 쓰기 트랙으로 이동한 자구들의 자화 방향을 검출하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 (가)단계는, 상기 쓰기 트랙의 제 1단부 및 제 2단부를 통해 전류를 인가함으로써 상기 쓰기 트랙의 서로 다른 자화 방향을 지닌 자구들을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (나)단계는, 상기 상기 정보 저장 트랙 및 상기 자기 저항 센서를 통하여 전류를 인가함으로써 상기 정보 저장 트랙의 자구들을 상기 쓰기 트랙으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (다) 단계는, 상기 정보 저장 트랙들의 자구들을 상기 쓰기 트랙으로 이동시킨 뒤, 상기 정보 저장 트랙 및 상기 쓰기 트랙에 전류를 인가하여 상기 쓰기 트랙으로 이동된 자구들을 상기 자기 저항 소자와 접촉하게 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 쓰기 및 읽기 방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 여기서, 도면에 나타낸 각 층의 두께 및 폭은 설명을 위하여 다소 과장된 것임을 명심하여야 한다.
도 2는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 1방향으로 형성된 정보 저장 트랙(recording track)(21)과 제 2방향으로 형성된 쓰기 트랙(writing track)(22) 및 정보 저장 트랙(21)과 쓰기 트랙(writing track)(22) 사이에 형성된 중간층(soft magnetic interconnecting layer)(23)을 포함하는 구조의 정보 저장 장치가 도시되어 있다.
정보 저장 트랙(21) 및 쓰기 트랙(22)은 정보 저장 밀도를 높이기 위해 높은 자기 이방성 특성을 지닌 물질을 사용하여 형성시킨다. 자기 이방성 상수(magnetic anisotropy constant)는 105 J/m3 이상인 물질을 사용하며, 105 J/m3 내지 107 J/m3의 자기 이방성 에너지 상수를 지닌 물질(High Ku)을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 물질을 구체적으로 예를 들면, 수직 자화 특성을 지닌 CoPt, FePt 또는 이들을 포함하는 합금 물질이 있다. 정보 저장 트랙(21) 및 쓰기 트랙(22)은 단층 또는 다층 구조로 형성시킬 수 있으며, 단층 구조의 경우 1 내지 100nm의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.
중간층(23)은 정보 저장 트랙(21) 및 쓰기 트랙(22)보다 낮은 자기 이방성 상수를 지닌 물질(Low Ku)로 형성시킨다. 중간층(23)의 자기 이방성 상수는 103 J/m3 보다 작은 물질로 형성시키며, 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 물질로 형성시키는 것이 바람직하다. 구체적으로 NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 한 물질을 포함하는 합금으로 형성시킬 수 있다. 중간층(23)의 두께는 10nm 이상으로 형성시키며, 10 내지 100nm의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다. 중간층(23)은 단층 및 다층 구조로 형성시킬 수 있다.
도 2에서는 정보 저장 트랙(21) 및 쓰기 트랙(22)이 상호 평행(parallel)한 방향으로 형성된 구조를 도시하고 있으나, 사용 환경에 따라 적절히 트랙 방향을 조절하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 정보 저장 트랙(21) 및 쓰기 트랙(22)이 교차(cross)하는 방향 또는 수직(orthogonal) 방향으로 형성할 수 있다. 또한, 정보 저장 트랙(21) 및 쓰기 트랙(22) 다수의 자구를 지닌 와이어 형태로 형성할 수 있다.
이하, 도 2에 도시된 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 쓰기 방 법을 도 3a 내지 도 3h를 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 3a를 참조하면, 정보 저장 트랙(31)과 쓰기 트랙(33)이 형성되어 있으며, 정보 저장 트랙(31) 및 쓰기 트랙(33) 사이에는 중간층(32)이 형성되어 있다. 정보 저장 트랙(31)의 좌측 단부에는 전도성 물질로 형성된 제 1전도선(E1)이 형성되어 있으며, 쓰기 트랙(33)의 좌측 단부에는 제 2전도선(E2)이 형성되어 있고, 우측 단부에는 제 3도전선(E3)이 형성되어 있다. 쓰기 트랙(33)에는 자화 방향이 상방인 자구 영역 A1 및 자화 방향이 하방인 자구 영역 A2가 형성되어 있다. 정보 저장 트랙(31)의 경우 자화 방향이 모두 상방으로 형성되어 있다. 자화 방향이 하방인 경우를 "0"으로 설정하고, 자화 방향이 상방인 경우를 "1"로 설정하는 경우 정보 저장 트랙(31)에 자화 방향이 하방인 "0"의 정보를 저장하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3b를 참조하면, 먼저 쓰기 트랙(33)의 양측 단부의 제 1전도선(E1) 및 제 2전도선(E2)를 통하여 전류를 공급한다.
도 3c를 참조하면, 제 2전도선(E2)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 전류를 흐르도록 하면, 자구 벽은 전류의 방향과 반대로 이동한다. 자구 벽은 전자의 이동 방향에 따라 함께 이동하게 되므로 전류의 방향과 반대로 이동하는 것이다. 따라서, 제 2전도선(E2) 방향으로 자구 벽이 이동한다. 결과적으로 쓰기 트랙(33)의 자구 A1은 감소되고, 자구 A2는 증가한다. 자구 A2가 중간층(32)의 하부에 위치하게 되면, 중간층(32)은 자구 A2의 영향을 받게 되어 자구 A2와 동일한 자화 방향을 지니게 된다.
도 3d를 참조하면, 쓰기 트랙(33)의 좌측 단부의 제 2전도선(E2)은 OFF로 설정하고, 정보 저장 트랙(31)의 좌측 단부의 제 1전도선(E1)을 ON으로 설정한다. 그리고, 제 1전도선(E1) 및 제 3전도선(E3)을 통하여 전류가 흐르도록 한다. 전류의 흐름 방향을 제 1전도선(E1)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 설정하면, 중간층(32)을 통하여 자화 방향이 하방인 자구 A2가 정보 저장 트랙(31)으로 확장되어 정보 저장 트랙(31) 좌측 방향으로 자화 방향이 하방이 자구 A3이 확장된다. 결과적으로 정보 저장 트랙(31)에 자화 방향이 하방인 자구 A3가 생기며, "0"의 정보가 저장된다.
도 3e를 참조하면, 자구 A3를 정보 저장 트랙(31)의 좌측 방향으로 확장하도록 제 3전도선(E3)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 전류를 흐르도록 한다.
다음으로, "0"의 정보를 정보 저장 트랙(31)에 기록한 다음, 자화 방향이 상방인 자구 영역, 즉 "1"의 정보를 정보 저장 트랙(31)에 기록하는 과정을 설명한다.
도 3f를 참조하면, 제 1전도선(E1)을 OFF로 설정하고, 제 2전도선(E2) 및 제 3전도선(E3)을 ON으로 설정하여 전류를 흐르도록 한다.
도 3g를 참조하면, 제 3전도선(E3)에서 제 2전도선(E2) 방향으로 전류가 흐르도록 한다. 제 3전도선(E3)에서 제 2전도선(E2) 방향으로 전류가 흐르게 되면, 전자는 제 2전도선(E2)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 자화 방향이 상방인 자구 A1과 자화 방향이 하방인 자구 A2의 경계인 자구 벽은 쓰기 트랙(33)의 우측 방향으로 이동하게 된다. 자구 A1과 자구 A2 사이의 자구 벽이 중간층(32)과 대응되는 영역을 통과할 때까지 전류를 인가한다. 자구 A1이 중간층(32) 과 접촉하게 되므로, 중간층(32)은 쓰기 트랙(33)의 자구 A1과 같은 상방의 자화 방향을 지니게 된다.
도 3h를 참조하면, 제 1전도선(E1) 및 제 2전도선(E2)를 ON으로 설정하고 제 3전도선(E3)를 OFF로 설정한다. 제 1전도선(E1)에서 제 2전도선(E2) 방향으로 전류를 흐르도록 하면, 전자는 제 2전도선(E2)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 전자가 이동한다. 따라서, 중간층(32)을 통하여 정보 저장 트랙(31)에는 자화 방향이 상방인 자구 A4가 확장된다. 결과적으로 정보 저장 트랙(31)에는 자화 방향이 하방인 자구 A3의 우측에 자화 방향이 하방인 자구 A4가 위치하게 된다. 따라서, "0"의 정보 영역 우측에 "1"의 정보 영역이 발생하게 된다.
이하, 도 2에 도시된 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법을 도 4a 내지 도 4l을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 4a를 참조하면, 정보 저장 트랙(41)과 쓰기 트랙(43)이 형성되어 있으며, 정보 저장 트랙(41) 및 쓰기 트랙(43) 사이에는 중간층(42)이 형성되어 있다. 중간층(42)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 정보 저장 트랙(41)의 좌측 단부에는 전도성 물질로 형성된 제 1도전선(E1)이 형성되어 있으며, 쓰기 트랙(43)의 제 1단부, 구체적으로 좌측 단부에는 제 2도전선(E2)이 형성되어 있고, 제 2단부, 즉 우측 단부에는 제 3도전선(E3)이 형성되어 있다. 쓰기 트랙(43) 중앙 영역에는 쓰기 트랙(43)의 소정 위치에서의 자구의 자화 방향을 읽어내는 자기 저항 센서 센서(44)가 접촉하고 있다. 자기 저항 센서(44)에는 자기 저항 센서(44)의 저항 상태를 측정할 수 있는 전극(S1)이 형성되어 있으며, 그 양측부에 쓰기 트랙(43)에 전 류를 인가할 수 있는 제 4전도선(E4) 및 제 5도전선(E5)가 형성되어 있다. 자기 저항 센서(44)는 통상적으로 기록 매체의 자화 방향을 검출할 수 있는 GMR(giant magneto-resistance) 센서 또는 TMR(tunneling magneto-resistance) 센서를 사용할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 쓰기 트랙(43)은 서로 반대 방향의 자화 방향을 지닌 두개의 자구가 기본적으로 형성되어 있어야 정보 저장 트랙(41)에 정보를 기록할 수 있다. 따라서, 상방 또는 하방으로 자화된 자구 B1 및 자구 B1과 반대 방향의 자화 방향을 지닌 자구를 보존하기 위하여, 먼저, 제 1전도선(E1)은 OFF로 설정하고, 제 2도선(E2) 및 제 3전도선(E3)는 ON으로 설정한다. 그리고, 전류를 제 3전도선(E3)에서 제 2전도선(E1) 방향으로 인가한다. 이에 따라, 전자는 제 2전도선(E2)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 이동하며, 자구 B1 영역이 제 3전도선(E3) 방향으로 확장된다. 자구 B1이 자기 저항 센서(44)와 접촉하는 영역을 지나칠 때까지 확장하도록 전류를 인가한다.
도 4c를 참조하면, 제 1전도선(E1) 및 센서 전극(E4)을 ON으로 설정하고, 제 2전도선(E2) 및 제 3전도선(E3)을 OFF으로 설정한다.
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 제 4전도선(E4)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 전류를 인가한다. 전자는 제 1전도선(E1)에서 제 4전도선(E4) 방향으로 이동하게 되며, 결과적으로 자구 B2 및 자구 B3는 중간층(42)를 통하여 쓰기 트랙(43) 방향으로 이동하게 된다. 자구 B2는 자구 B1과 동일한 자화 방향을 지닌 것이므로 자구 B1으로 합쳐진다.
도 4e를 참조하면, 제 4전도선(E4)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 지속적으로 전류를 인가한다. 그러면 정보 저장 트랙(41)의 자구들이 지속적으로 쓰기 트랙(43)으로 이동하게 된다. 제 4전도선(E1)으로부터 제 1전도선(E1)으로 전류를 인가함로써 쓰기 트랙의 자구 B1는 제 3전도선(E3) 방향으로 이동하지 않으면서 정보 저장 트랙(41)으로부터 자구 B3 및 자구 B4가 이동하기 때문에 그 영역이 점차 축소된다. 결과적으로 도 4f 및 도 4g에 나타낸 바와 같이 정보 저장 트랙(41)의 자구 B5 및 B6까지 쓰기 트랙(43) 영역으로 이동할 때까지 제 1전도선(E1) 및 제 4전도선(E4)를 통하여 전류를 인가한다.
도 4h를 참조하면, 제 1전도선(E1) 및 제 3전도선(E3)를 ON으로 설정하고, 제 3전도선(E3)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 전류를 인가한다. 전자는 제 1전도선(E1)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 이동하며, 자구 벽도 동일한 방향으로 이동한다.
도 4i를 참조하면, 정보 저장 트랙(41) 및 쓰기 트랙(43)의 모든 트랙들, 예를 들어 자구 B1, B3, B4, B5 및 B6 등이 모두 쓰기 트랙(43)의 우측 단부인 제 3전도선(E3) 방향으로 이동하게 된다. 자구들이 쓰기 트랙(43)과 접촉하고 있는 자기 저항 센서(44)를 지나가게 되므로, 자기 저항 센서(44)에서는 자구들의 자화 방향을 읽으면서 자구들에 기록된 정보를 읽어들이게 되는 것이다.
원하는 정보를 모두 읽은 뒤에는 쓰기 트랙(43)의 자구들을 정보 저장 트랙(41)의 본래 위치로 이동시킴으로써 읽기 동작을 완료한다.
도 4j 내지 도 4l을 참조하면, 제 1전도선(E1) 및 제 3전도선(E3)를 ON으로 설정한다. 제 1전도선(E1)에서 제 3전도선(E3) 방향으로 전류를 인가한다. 이 경우 전자는 제 3전도선(E3)에서 제 1전도선(E1) 방향으로 이동하게 되며, 자구 벽도 동일한 방향으로 이동한다. 자구 벽의 이동에 의해 쓰기 트랙(43)에 위치한 자구들 B6, B5, B4 및 B3는 중간층(42)를 통하여 정보 저장 트랙(41) 방향으로 이동하게 된다. 결과적으로 쓰기 트랙(43)의 좌측 단부에 자구 B1이 위치할 때까지 제 1전도선(E1) 및 제 3전도선(E3)을 통하여 전류를 인가함으로써 자구들을 본래의 위치로 이동시킴으로써 읽기 동작을 완료한다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명의 반도체 장치는 자기 저항 센서는 쓰기 트랙의 하방이 아닌 연자성 중간층과 접촉하는 정보 저장 트랙의 상부에 위치하고 제 4전도선은 쓰기 트랙 하부의 소정 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예들에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 정보 저장 장치의 구동 시 HDD 등과는 달리 자기 저항 센서나 정보 저장 매체를 기구적으로 이동시키지 않고 정보를 저장 및 재생이 가능하다. 따라서, 기계적 마모가 없어 수명이 길고 안정성이 뛰어난 장점이 있다.
둘째, 정보 저장 장치의 크기를 매우 작게 형성할 수 있고 정보의 쓰기 및 읽기 동작이 간단하므로 모바일용으로 사용할 수 있으며, 초소형화가 가능하여 테라비트/in2의 고밀도의 정보 저장 장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 쓰기 트랙, 상기 쓰기 트랙 상에 형성된 중간층 및 상기 중간층 상에 형성된 정보 저장 트랙을 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법에 있어서,
    (가) 상기 중간층과 접촉하는 상기 쓰기 트랙 영역에 기록하고자 하는 스핀 방향을 지닌 제 1자구를 위치시키는 단계;
    (나) 상기 쓰기 트랙과 접촉하는 상기 중간층을 상기 제 1자구와 동일한 스핀 방향을 지니도록 자화시키는 단계; 및
    (다) 상기 중간층과 접촉하는 상기 정보 저장 트랙에 상기 제 1자구와 동일한 스핀 방향을 지닌 제 2자구를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 쓰기 트랙은 제 1자구 및 상기 제 1자구의 자화 방향과 반대의 자화 방향을 지닌 자구를 포함하는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (가) 단계는, 상기 쓰기 트랙의 양쪽 단부를 통하여 전류를 인가함으로 써 제 1자구를 상기 중간층과 접촉하는 영역으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (다) 단계는, 상기 정보 저장 트랙에서 상기 쓰기 트랙 방향으로 전류를 인가하여 상기 정보 저장 트랙에 상기 제 2자구를 형성하는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쓰기 트랙 및 상기 정보 저장 트랙은 105 J/m3 내지 107 J/m3의 자기 이방성 상수 값을 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 쓰기 트랙 및 상기 정보 저장 트랙은 CoPt 또는 FePt 중 적어도 어느 한 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층은 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 중간층은 NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 한 물질을 포함하는 합금 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 기록 방법.
  9. 자기 저항 센서가 형성된 쓰기 트랙, 상기 쓰기 트랙의 제 1단부 상에 형성된 중간층 및 상기 중간층 상에 형성된 정보 저장 트랙을 포함하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법에 있어서,
    (가) 상기 쓰기 트랙의 서로 다른 자화 방향을 지닌 자구들을 상기 쓰기 트랙의 제 2단부 측으로 이동시키는 단계;
    (나) 상기 정보 저장 트랙의 자구들을 상기 중간층을 통하여 상기 쓰기 트랙 방향으로 이동시키는 단계; 및
    (다) 상기 자기 저항 센서를 통하여 상기 정보 저장 트랙에서 상기 쓰기 트랙으로 이동한 자구들의 자화 방향을 검출하는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 (가)단계는, 상기 쓰기 트랙의 제 1단부 및 제 2단부를 통해 전류를 인가함으로써 상기 쓰기 트랙의 서로 다른 자화 방향을 지닌 자구들을 이동시키는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 (나)단계는, 상기 정보 저장 트랙 및 상기 자기 저항 센서를 통하여 전류를 인가함으로써 상기 정보 저장 트랙의 자구들을 상기 쓰기 트랙으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 (다) 단계는, 상기 정보 저장 트랙들의 자구들을 상기 쓰기 트랙으로 이동시킨 뒤, 상기 정보 저장 트랙 및 상기 쓰기 트랙에 전류를 인가하여 상기 쓰기 트랙으로 이동된 자구들을 상기 자기 저항 소자와 접촉하게 하는 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
  13. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쓰기 트랙 및 상기 정보 저장 트랙은 105 J/m3 내지 107 J/m3의 자기 이 방성 상수 값을 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 쓰기 트랙 및 상기 정보 저장 트랙은 CoPt 또는 FePt 중 적어도 어느 한 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
  15. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층은 102 내지 103 J/m3의 자기 이방성 상수를 지닌 자성 물질로 형성된 것을 특징으로 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 중간층은 NiFe, CoFe, Ni, Fe, Co 또는 이들 중 적어도 어느 한 물질을 포함하는 합금 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 정보 읽기 방법.
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