KR20080069867A - Information storage device using magnetic domain wall moving and method of operating the same - Google Patents

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KR20080069867A
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Abstract

An information storage device using magnetic domain wall movement and an operating method thereof are provided to reduce the misalignment by making storage tracks, non-magnetic conductive layers, and a ferromagnetic fixing layer intersect with each other. An information storage device using magnetic domain wall movement comprises storage tracks(300a,300b) having a magnetic domain wall(DW), and a writing unit for recording information on the storage tracks, and a reading unit for reproducing information recorded on the storage tracks. The reading unit consists of non-magnetic conductive layers(400) intersecting with the storage tracks, and a ferromagnetic fixing layer(500). The ferromagnetic fixing layer, separated from the storage tracks in the longitudinal direction of the non-magnetic conductive layers, covers portions of the non-magnetic conductive layers. The non-magnetic conductive layers are formed on the upper or lower surface of the storage tracks. The ferromagnetic fixing layer is formed on the upper or lower surface of the non-magnetic conductive layers.

Description

자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 동작방법{Information storage device using magnetic domain wall moving and method of operating the same}Information storage device using magnetic domain wall moving and method of operating the same}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 보여주는 사시도이다. 1 is a perspective view showing an information storage device using magnetic domain wall movement according to a first embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 읽기 방법을 단계별로 보여주는 사시도이다. 2A and 2B are perspective views illustrating a method of reading an information storage device using magnetic domain wall movement according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 보여주는 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating an information storage device using magnetic domain wall movement according to a second embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 읽기 방법을 단계별로 보여주는 사시도이다. 4A and 4B are perspective views illustrating a method of reading an information storage device using magnetic domain wall movement according to a second embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *

100 : 쓰기 트랙 200, 200a, 200b : 중간층100: write track 200, 200a, 200b: middle layer

300, 300a, 300b : 저장 트랙 400, 400a, 400b : 비자성 도전층300, 300a, 300b: storage track 400, 400a, 400b: nonmagnetic conductive layer

500 : 강자성 고정층 C1∼C6 : 제1 내지 제6 도전선500: ferromagnetic pinned layer C1 to C6: first to sixth conductive lines

CS1, CS2 : 제1 및 제2 칼럼 구조체 D1, D2 : 제1 및 제2 자구CS1, CS2: first and second column structures D1, D2: first and second magnetic domains

DW : 자구벽 E1 : 읽기 전류DW: Magnetic Wall E1: Read Current

E2∼E4 : 전류 V : 읽기 전압E2 to E4: current V: read voltage

1. 발명의 분야1. Field of Invention

본 발명은 정보 저장 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다. The present invention relates to an information storage device and an operation method thereof, and more particularly, to an information storage device using magnetic domain wall movement and an operation method thereof.

2. 관련 기술의 설명2. Description of related technology

일반적인 HDD(Hard disk drive)는 디스크 형태의 자기 기록 매체를 회전시키면서 그 위에 읽기/쓰기(reading/writing) 헤드를 부상시켜 정보를 읽고 쓰는 장치이다. 이러한 HDD는 100GB(gigabite) 이상의 많은 데이터를 저장할 수 있는 비휘발성 정보 저장 장치로서, 주로 컴퓨터의 주 저장 장치로 이용되어왔다. A typical hard disk drive (HDD) is a device that reads and writes information by rotating a disk-type magnetic recording medium while floating a read / write head thereon. The HDD is a nonvolatile information storage device capable of storing a lot of data of more than 100GB (gigabite), and has been mainly used as a main storage device of a computer.

그러나 HDD는 그 내부에 많은 수의 움직이는 기계 시스템을 포함한다. 이들은 HDD가 이동되거나 충격을 받으면 다양한 기계적인 고장(trouble)을 유발할 수 있고, 그러므로 HDD의 이동성(mobility) 및 신뢰성(reliability)을 저하시킨다. 또한, 상기 기계 시스템들은 HDD의 제조 복잡성과 제조 비용을 증가시키고, 소비 전력을 증가시키며, 소음을 유발한다. 특히, HDD를 소형화할 때 상기 제조 복잡성과 제조 비용의 증가 문제는 더욱 커진다. HDDs, however, contain a large number of moving mechanical systems therein. These can cause various mechanical troubles when the HDD is moved or impacted, thus degrading the mobility and reliability of the HDD. In addition, the mechanical systems increase the manufacturing complexity and manufacturing cost of the HDD, increase power consumption, and cause noise. In particular, when miniaturizing the HDD, the problem of increasing the manufacturing complexity and the manufacturing cost becomes larger.

이에, 최근에는 움직이는 기계 시스템을 포함하지 않으면서 HDD와 같이 대량의 데이터를 저장할 수 있는 새로운 저장 장치의 개발을 위한 연구가 이루어지고 있다. 상기 새로운 저장 장치의 일례로, 자성 물질의 자구벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용한 정보 저장 장치가 제안되었다. Recently, research has been made for the development of a new storage device capable of storing a large amount of data such as an HDD without including a moving mechanical system. As an example of the new storage device, an information storage device using a principle of moving magnetic domain walls of magnetic materials has been proposed.

자성체를 구성하는 자기적인 미소영역을 자기 구역(magnetic domain ; 이하, 자구라 함)이라 한다. 이러한 자구 내에서는 자기 모멘트의 방향이 동일하다. 자구의 크기 및 자화 방향은 자성체의 물성, 모양, 크기 및 외부의 에너지에 의해 적절히 제어될 수 있다. 자구벽(magnetic domain wall)은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분이고, 자성체에 인가되는 전류 또는 자기장에 의해 이동될 수 있다. 예를 들면, 소정 길이를 갖는 라인 형태의 자성체에 제1 방향으로 전류를 인가하면, 상기 자성체 내의 자구벽 및 자구는 상기 제1 방향과 반대 방향으로 이동될 수 있다. 이것은 자구벽이 전자의 흐름 방향으로 이동하기 때문이다. 상기 자구벽의 이동 원리를 정보 저장 장치에 적용하면, 자구벽 이동에 의해 자구들이 고정된 읽기/쓰기 헤드를 통과하도록 함으로써, 기록 매체의 회전 없이 읽기/쓰기가 가능하다. 이러한 자구벽 이동 원리가 적용된 정보 저장 장치는 움직이는 기계 시스템을 포함하지 않아 이동성(mobility) 및 신뢰성(reliability)이 우수하고, 제조가 용이하며, 소비 전력이 적다는 이점이 있다. The magnetic microregions constituting the magnetic body are called magnetic domains (hereinafter, referred to as magnetic domains). Within these domains, the directions of the magnetic moments are the same. The size and magnetization direction of the magnetic domain can be appropriately controlled by the physical properties, shape, size and magnetic energy of the magnetic body. The magnetic domain wall is a boundary portion of magnetic domains having different magnetization directions and may be moved by a current or a magnetic field applied to the magnetic material. For example, when a current is applied to a line-shaped magnetic body having a predetermined length in a first direction, the magnetic domain walls and the magnetic domains in the magnetic body may be moved in a direction opposite to the first direction. This is because the magnetic domain walls move in the direction of flow of electrons. When the principle of movement of the magnetic domain wall is applied to the information storage device, the magnetic domains are allowed to pass through the fixed read / write head by the magnetic domain wall movement, thereby enabling reading / writing without rotation of the recording medium. The information storage device to which the magnetic domain wall moving principle is applied does not include a moving mechanical system, and thus has advantages of excellent mobility and reliability, ease of manufacture, and low power consumption.

그러나 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치는 아직 개발 초기단계에 있고, 그의 실용화 및 고집적화를 위해서 극복해야 할 문제점들이 있다. 상기 문제점 중 하나는 읽기 헤드와 관련된다. 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에서 이용될 수 있는 읽기 헤드로는 CPP-TMR(Current Perpendicular to Plane-Tunnel Magneto Resistance) 헤드 및 CPP-GMR(Current Perpendicular to Plane-Giant Magneto Resistance) 헤드가 있다. CPP-TMR 및 CPP-GMR 헤드는 그를 구성하는 복수의 층들 을 동시에 패터닝하여 제조하는 도트 타입(dot type) 헤드이다. 정보 저장 장치의 기록 밀도를 높이기 위해서는 정보 저장 트랙의 폭을 감소시켜야 하는데, 그에 따라 CPP-TMR 및 CPP-GMR 헤드의 제조는 어려워진다. 이것은 정보 저장 트랙의 폭이 감소할수록, 구현해야 할 CPP-TMR 또는 CPP-GMR 헤드의 크기가 작아지기 때문이다. 더욱이, 정보 저장 트랙의 폭이 감소할수록 정보 저장 트랙과 CPP-TMR 또는 CPP-GMR 헤드간 오정렬(misalignment)로 인한 문제가 발생할 가능성이 증가한다. However, the information storage device using the magnetic domain wall movement is still in the early stage of development, and there are problems to overcome for its practical use and high integration. One of the problems is related to the read head. Read heads that can be used in an information storage device using magnetic domain wall movement include a Current Perpendicular to Plane-Tunnel Magneto Resistance (CPP-TMR) and a Current Perpendicular to Plane-Giant Magneto Resistance (CPP-GMR) head. The CPP-TMR and CPP-GMR heads are dot type heads manufactured by simultaneously patterning a plurality of layers constituting them. In order to increase the recording density of the information storage device, it is necessary to reduce the width of the information storage track, which makes it difficult to manufacture the CPP-TMR and CPP-GMR heads. This is because the smaller the width of the information storage track, the smaller the size of the CPP-TMR or CPP-GMR head to be implemented. Moreover, as the width of the information storage track decreases, the possibility of problems due to misalignment between the information storage track and the CPP-TMR or CPP-GMR head increases.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 정보 저장 트랙의 폭이 좁아지더라도 용이하게 제조할 수 있어서 고집적화에 유리한 읽기 수단을 구비한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 제공하는데 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to improve the above-mentioned conventional problems, and can be easily manufactured even if the width of the information storage track is narrowed. To provide.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 정보 저장 장치의 동작방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of operating the information storage device.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 자구벽을 갖는 저장 트랙, 상기 저장 트랙에 정보를 기록하기 위한 쓰기 수단 및 상기 저장 트랙에 기록된 정보를 재생하기 위한 읽기 수단을 포함하는 정보 저장 장치에 있어서, 상기 읽기 수단은 상기 저장 트랙과 교차하도록 형성된 비자성 도전층; 및 상기 비자성 도전층의 길이 방향으로 상기 저장 트랙과 이격하고, 상기 비자성 도전층의 일부를 덮도록 형성된 강자성 고정층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치를 제공 한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention relates to an information storage apparatus including a storage track having a magnetic domain wall, writing means for recording information in the storage track, and reading means for reproducing information recorded in the storage track. The reading means comprises: a nonmagnetic conductive layer formed to intersect the storage track; And a ferromagnetic pinned layer spaced apart from the storage track in the longitudinal direction of the nonmagnetic conductive layer and covering a portion of the nonmagnetic conductive layer.

여기서, 상기 비자성 도전층은 상기 저장 트랙의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. Here, the nonmagnetic conductive layer may be formed on an upper surface or a lower surface of the storage track.

상기 강자성 고정층은 상기 비자성 도전층의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. The ferromagnetic pinned layer may be formed on an upper surface or a lower surface of the nonmagnetic conductive layer.

상기 강자성 고정층은 상기 비자성 도전층과 교차하도록 형성될 수 있다. The ferromagnetic pinned layer may be formed to cross the nonmagnetic conductive layer.

상기 비자성 도전층은 Cu, Al, Au 및 Ag로 구성된 군 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The nonmagnetic conductive layer may be formed of any one group consisting of Cu, Al, Au, and Ag.

상기 강자성 고정층은 Fe-Pd, Fe-Pt, Co-Pt, Co-Tb, Co-Fe-Tb, Co-Fe-Gd, Co-Fe-Ho 및 Co-Fe-Nb로 구성된 군 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The ferromagnetic pinned layer is formed of any one of a group consisting of Fe-Pd, Fe-Pt, Co-Pt, Co-Tb, Co-Fe-Tb, Co-Fe-Gd, Co-Fe-Ho, and Co-Fe-Nb Can be.

상기 저장 트랙과 상기 강자성 고정층 간의 거리는 1nm∼500nm일 수 있다. The distance between the storage track and the ferromagnetic pinned layer may be 1 nm to 500 nm.

상기 저장 트랙은 복수 개로 배열되고, 상기 저장 트랙 중에서 인접한 두 개의 저장 트랙 사이마다 상기 강자성 고정층이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 강자성 고정층과 그와 인접한 두 개의 상기 저장 트랙 간의 거리는 같을 수 있다. 또한, 상기 비자성 도전층은 상기 저장 트랙 모두와 공통으로 연결될 수 있다. The storage track may be arranged in plural, and the ferromagnetic pinned layer may be formed between two adjacent storage tracks among the storage tracks. In this case, the distance between the ferromagnetic pinned layer and the two adjacent storage tracks may be equal. Further, the nonmagnetic conductive layer may be connected in common with all of the storage tracks.

상기 비자성 도전층은 복수 개로 배열되되, 상기 저장 트랙 하나에 상기 비자성 도전층 하나씩 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 강자성 고정층은 그와 인접한 두 개의 상기 저장 트랙 각각에 연결된 상기 비자성 도전층들과 공통으로 연결될 수 있다. The nonmagnetic conductive layers may be arranged in plural numbers, and the nonmagnetic conductive layers may be connected to one storage track. In this case, the ferromagnetic pinned layer may be commonly connected with the nonmagnetic conductive layers connected to each of the two adjacent storage tracks.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 자구벽을 갖고 정보가 기록된 저장 트랙, 상기 저장 트랙과 교차하도록 형성된 비자성 도전층 및 상기 비자성 도전층의 길이 방향으로 상기 저장 트랙과 이격하고 상기 비자성 도전층의 일부를 덮도록 형성된 강자성 고정층이 마련된 상태에서, 상기 저장 트랙과 상기 강자성 고정층 사이에 읽기 전류를 인가하는 제1 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법을 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a storage track having a magnetic domain wall and having information recorded thereon, a nonmagnetic conductive layer formed to intersect the storage track, and spaced apart from the storage track in a longitudinal direction of the nonmagnetic conductive layer. And a first step of applying a read current between the storage track and the ferromagnetic pinned layer in a state where a ferromagnetic pinned layer formed to cover a portion of the nonmagnetic conductive layer is provided. to provide.

상기 정보 저장 장치의 동작방법은 상기 제1 단계 후, 상기 저장 트랙 내에서 상기 자구벽을 1 비트만큼 이동시키는 제2 단계;를 더 포함할 수 있다. The method of operating the information storage device may further include a second step of moving the magnetic domain wall by one bit in the storage track after the first step.

여기서, 상기 저장 트랙은 복수 개로 배열되고, 상기 저장 트랙 중에서 인접한 두 개의 저장 트랙 사이마다 상기 강자성 고정층이 형성되며, 상기 비자성 도전층은 상기 저장 트랙 모두와 공통으로 연결될 수 있다. Here, the storage tracks are arranged in plural, the ferromagnetic pinned layer is formed between two adjacent storage tracks among the storage tracks, and the nonmagnetic conductive layer may be commonly connected to all of the storage tracks.

상기 강자성 고정층과 그와 인접한 두 개의 상기 저장 트랙 간의 거리는 같을 수 있다. The distance between the ferromagnetic pinned layer and two adjacent storage tracks may be the same.

또한, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 자구벽을 갖고 정보가 기록된 저장 트랙, 상기 저장 트랙과 교차하도록 형성된 비자성 도전층 및 상기 비자성 도전층의 길이 방향으로 상기 저장 트랙과 이격하고 상기 비자성 도전층의 일부를 덮도록 형성된 강자성 고정층이 마련된 상태에서, 상기 저장 트랙과 상기 비자성 도전층의 일단 사이에 전류를 인가하면서, 상기 강자성 고정층과 상기 비자성 도전층의 타단 사이의 전위차를 측정하는 제1 단계;를 포함하는 정보 저장 장치의 동작방법을 제공한다. 여기서, 상기 비자성 도전층의 상기 일단은 상기 저장 트랙과 인접하고, 상기 비자성 도전층의 상기 타단은 상기 강자성 고정층과 인 접한다. In addition, in order to achieve the above technical problem, the present invention provides a storage track having magnetic domain walls and having information recorded thereon, a nonmagnetic conductive layer formed to intersect the storage track, and the storage track in a longitudinal direction of the nonmagnetic conductive layer. With a ferromagnetic pinned layer spaced apart and covering a portion of the nonmagnetic conductive layer, a current is applied between the storage track and one end of the nonmagnetic conductive layer, while between the ferromagnetic pinned layer and the other end of the nonmagnetic conductive layer. The first step of measuring the potential difference of the; provides a method of operating an information storage device comprising a. Here, one end of the nonmagnetic conductive layer is adjacent to the storage track, and the other end of the nonmagnetic conductive layer is adjacent to the ferromagnetic pinned layer.

상기 정보 저장 장치의 동작방법은 상기 제1 단계 후, 상기 저장 트랙 내에서 상기 자구벽을 1 비트만큼 이동시키는 제2 단계;를 더 포함할 수 있다. The method of operating the information storage device may further include a second step of moving the magnetic domain wall by one bit in the storage track after the first step.

상기 저장 트랙 및 상기 비자성 도전층은 복수 개로 배열되고, 상기 저장 트랙 하나에 상기 비자성 도전층 하나씩 연결되며, 상기 저장 트랙 중에서 인접한 두 개의 저장 트랙 사이마다 상기 강자성 고정층이 형성될 수 있다. The storage track and the nonmagnetic conductive layer may be arranged in plural, the nonmagnetic conductive layer may be connected to one of the storage tracks, and the ferromagnetic pinned layer may be formed between two adjacent storage tracks among the storage tracks.

상기 강자성 고정층은 그와 인접한 두 개의 저장 트랙 각각에 연결된 상기 비자성 도전층들과 공통으로 연결될 수 있다. The ferromagnetic pinned layer may be commonly connected with the nonmagnetic conductive layers connected to each of two adjacent storage tracks.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 동작방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. Hereinafter, an information storage apparatus using magnetic domain wall movement and an operation method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the layers or regions illustrated in the drawings are somewhat exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치(이하, 본 발명의 제1 정보 저장 장치)를 보여준다. 1 shows an information storage device (hereinafter, the first information storage device of the present invention) using magnetic domain wall movement according to the first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 정보 저장 장치는 데이터 저장을 위한 저장 트랙(300)과 저장 트랙(300)에 데이터를 기록하기 위한 쓰기 트랙(100)을 포함한다. 쓰기 트랙(100)과 저장 트랙(300)은 모두 자구벽 이동 특성을 갖는다. 도 1에는 쓰기 트랙(100)과 저장 트랙(300)이 평행한 경우가 도시되어 있지만, 그들은 수직 교차하게 형성될 수도 있다. 쓰기 트랙(100) 상에 형성된 저장 트랙(300)은 2층 이상의 다층 구조일 수 있다. 도 1에서는 2층 구조의 저장 트랙(300)이 개시되어 있는데, 아래부터 번호를 부여하여 제1 및 제2 저장 트랙(300a, 300b)이라 한다. 제1 및 제2 저장 트랙(300a, 300b)의 길이는 서로 다를 수 있다. 예컨대, 저장 트랙(300)의 길이는 상부로 갈수록 길어질 수 있다.Referring to FIG. 1, a first information storage device of the present invention includes a storage track 300 for storing data and a write track 100 for recording data in the storage track 300. The write track 100 and the storage track 300 both have magnetic domain movement characteristics. Although the writing track 100 and the storage track 300 are parallel in FIG. 1, they may be formed vertically intersecting. The storage track 300 formed on the write track 100 may have a multilayer structure of two or more layers. In FIG. 1, a two-layered storage track 300 is disclosed, which are referred to below as first and second storage tracks 300a and 300b. The lengths of the first and second storage tracks 300a and 300b may be different. For example, the length of the storage track 300 can be longer toward the top.

쓰기 트랙(100)과 제1 저장 트랙(300a) 사이 및 제1 저장 트랙(300a)과 제2 저장 트랙(300b) 사이에는 연자성 물질로 형성된 중간층(200)이 구비된다. 쓰기 트랙(100)과 제1 저장 트랙(300a) 사이의 중간층(200)을 제1 중간층(200a)이라 하고, 제1 및 제2 저장 트랙(300a, 300b) 사이의 중간층(200)을 제2 중간층(200b)이라 한다. An intermediate layer 200 formed of a soft magnetic material is provided between the write track 100 and the first storage track 300a and between the first storage track 300a and the second storage track 300b. The intermediate layer 200 between the write track 100 and the first storage track 300a is referred to as a first intermediate layer 200a and the intermediate layer 200 between the first and second storage tracks 300a and 300b is referred to as a second layer. It is called the intermediate layer 200b.

쓰기 트랙(100)의 양단(E1, E2)에 제1 및 제2 도전선(C1, C2)이 형성되어 있고, 각 저장 트랙(300)의 양단에 제3 내지 제6 도전선(C3∼C6)이 형성되어 있다. 제1 내지 제6 도전선(C1∼C6)은 쓰기 트랙(100) 및 저장 트랙(300)에 전류를 인가하기 위한 수단으로서, 그 각각은 트랜지스터와 같은 구동 소자(미도시)와 연결되어 있을 수 있다. First and second conductive lines C1 and C2 are formed at both ends E1 and E2 of the write track 100, and third to sixth conductive lines C3 to C6 at both ends of each storage track 300. ) Is formed. The first to sixth conductive lines C1 to C6 are means for applying current to the write track 100 and the storage track 300, each of which may be connected to a driving element such as a transistor (not shown). have.

쓰기 트랙(100)은 CoPt 또는 FePt로 형성되거나, CoPt와 FePt의 합금으로 형성된 강자성층일 수 있고, 그의 자기 이방성 에너지는 2×103∼107 J/m3 정도인 것이 바람직하다. 중간층(200)은 Ni, Co, NiCo, NiFe, CoFe, CoZrNb 및 CoZrCr 중 어느 하나로 형성된 연자성층일 수 있고, 그의 자기 이방성 에너지는 10∼103 J/m3 정도인 것이 바람직하다. 저장 트랙(300)에서 중간층(200)과 접한 부분(이하, 제1 부 분)의 자기 이방성 에너지는 상기 제1 부분을 제외한 나머지 부분(이하, 제2 부분)의 자기 이방성 에너지보다 작은 것이 바람직하다. 그러나 저장 트랙(300)은 전 영역에서 동일한 자기 이방성 에너지를 가질 수도 있다. 상기 제1 부분의 자기 이방성 에너지(K1)는 0≤K1≤107 J/m3 정도일 수 있고, 상기 제2 부분의 자기 이방성 에너지(K2)는 2×103≤K2≤107 J/m3 정도일 수 있다. 이러한 저장 트랙(300)은 CoPt 또는 FePt로 형성되거나, CoPt와 FePt의 합금으로 형성될 수 있는데, 상기 제1 부분은 He+나 Ga+와 같은 불순물 이온이 도핑된 영역일 수 있다. 상기 불순물 이온이 도핑됨에 따라, 상기 제1 부분의 자기 이방성 에너지가 상기 제2 부분의 그것보다 낮아진다. The write track 100 may be formed of CoPt or FePt, or may be a ferromagnetic layer formed of an alloy of CoPt and FePt, and its magnetic anisotropy energy is preferably about 2 × 10 3 to 10 7 J / m 3 . The intermediate layer 200 may be a soft magnetic layer formed of any one of Ni, Co, NiCo, NiFe, CoFe, CoZrNb, and CoZrCr, and its magnetic anisotropy energy is preferably about 10 to 10 3 J / m 3 . In the storage track 300, the magnetic anisotropy energy of the portion (hereinafter, referred to as the first portion) in contact with the intermediate layer 200 is preferably smaller than the magnetic anisotropy energy of the remaining portions (hereinafter, referred to as the second portion) except for the first portion. . However, the storage track 300 may have the same magnetic anisotropy energy in all regions. The magnetic anisotropy energy K1 of the first portion may be about 0 ≦ K1 ≦ 10 7 J / m 3 , and the magnetic anisotropy energy K2 of the second portion may be about 2 × 10 3 ≦ K2 ≦ 10 7 J / m. It can be three degrees. The storage track 300 may be formed of CoPt or FePt, or an alloy of CoPt and FePt. The first part may be a region doped with impurity ions such as He + or Ga + . As the impurity ions are doped, the magnetic anisotropy energy of the first portion is lower than that of the second portion.

쓰기 트랙(100)은 적어도 두 개의 자구 및 적어도 한 개의 자구벽을 포함한다. 도 1에는 쓰기 트랙(100)이 제1 및 제2 자구(D1, D2)와 그들 사이에 하나의 자구벽(DW)을 갖는 경우가 도시되어 있다. 쓰기 트랙(100) 내에 제1 및 제2 자구(D1, D2)를 형성하는 방법은 다양하다. 예를 들면, 쓰기 트랙(100)이 될 강자성층의 일단 상에 연자성층을 형성한 후, 상기 강자성층과 상기 연자성층에 소정의 외부 자장을 인가하면, 상기 연자성층과 접한 강자성층은 나머지 부분과 다른 자화 방향을 가질 수 있다. 이 밖에도 다양한 방법으로 제1 및 제2 자구(D1, D2)를 형성할 수 있다. The write track 100 includes at least two magnetic domains and at least one magnetic domain wall. 1 shows a case in which the writing track 100 has the first and second magnetic domains D1 and D2 and one magnetic domain wall DW therebetween. There are various methods of forming the first and second magnetic domains D1 and D2 in the writing track 100. For example, after forming a soft magnetic layer on one end of the ferromagnetic layer to be the write track 100, and applying a predetermined external magnetic field to the ferromagnetic layer and the soft magnetic layer, the ferromagnetic layer in contact with the soft magnetic layer is the remaining portion. May have a different magnetization direction. In addition, the first and second magnetic domains D1 and D2 may be formed by various methods.

쓰기 트랙(100)의 양단 사이에 전류를 흘려줌으로써, 자구벽(DW)을 쓰기 트랙(100) 내에서 이동시킬 수 있다. 전류 방향과 전자의 이동 방향은 반대이므로, 자구벽(DW)은 전류 방향과 반대 방향으로 이동한다. 예컨대, 제1 도전선(C1)에서 제2 도전선(C2)으로 전류를 흘려주면 자구벽(DW)은 제1 도전선(C1) 쪽으로 이동한다. 자구벽(DW)의 위치에 따라, 제1 중간층(200a)의 자화 방향이 달라질 수 있다. 다시 말해, 제1 중간층(200a)의 자화 방향은 제1 중간층(200a)과 접한 쓰기 트랙(100)의 자화 방향을 따른다. 이것은 중간층(200)이 자화 반전되기 용이한 연자성층이기 때문이다. 제1 중간층(200a)의 자화 방향이 반전되면, 그에 따라 제1 중간층(200a) 상의 제1 저장 트랙(300a)에서 제1 중간층(200a)과 접한 부분, 즉 상기 제1 부분의 자화 방향이 제1 중간층(200a)의 그것과 동일해진다. 이것은 제1 중간층(200a) 및 제1 저장 트랙(300a)의 상기 제1 부분이 동일한 자화 방향을 가지는 것이 그렇지 않은 것보다 에너지적으로 안정하기 때문이다. 이러한 자화 반전은 최하층의 중간층(200), 즉 제1 중간층(200a)부터 최상층의 제1 부분, 즉 제2 저장 트랙(300b)에서 제2 중간층(200b)과 접한 부분까지 연쇄적으로 일어난다. 상기 제1 부분의 자기 이방성 에너지(K1)가 상기 제2 부분의 자기 이방성 에너지(K2)보다 작으면, 상기 제1 부분의 자화 반전이 더욱 용이하다. By flowing a current between both ends of the write track 100, the magnetic domain wall DW can be moved within the write track 100. Since the current direction and the electron moving direction are opposite, the magnetic domain wall DW moves in the opposite direction to the current direction. For example, when a current flows from the first conductive line C1 to the second conductive line C2, the magnetic domain wall DW moves toward the first conductive line C1. Depending on the position of the magnetic domain wall DW, the magnetization direction of the first intermediate layer 200a may vary. In other words, the magnetization direction of the first intermediate layer 200a is along the magnetization direction of the writing track 100 in contact with the first intermediate layer 200a. This is because the intermediate layer 200 is a soft magnetic layer that is easily magnetized inverted. When the magnetization direction of the first intermediate layer 200a is reversed, a portion of the first storage track 300a on the first intermediate layer 200a which is in contact with the first intermediate layer 200a, that is, the magnetization direction of the first portion 200a may be changed. It becomes the same as that of one intermediate | middle layer 200a. This is because it is more energy stable than the first intermediate layer 200a and the first portion of the first storage track 300a to have the same magnetization direction. This magnetization reversal occurs in series from the lowermost intermediate layer 200, that is, the first intermediate layer 200a to the uppermost first portion, that is, the portion of the second storage track 300b that is in contact with the second intermediate layer 200b. When the magnetic anisotropy energy K1 of the first portion is smaller than the magnetic anisotropy energy K2 of the second portion, the magnetization reversal of the first portion is easier.

상기 제1 부분의 자화 방향을 원하는 상태로 반전시킨 후, 상기 제1 부분에서 상기 제2 부분 방향으로 자구벽을 1 비트만큼 이동시키면, 상기 제2 부분에 소정의 정보를 기록할 수 있다. After inverting the magnetization direction of the first portion to a desired state, by moving the magnetic domain wall by one bit from the first portion to the second portion, predetermined information can be recorded in the second portion.

쓰기 트랙(100), 중간층(200) 및 저장 트랙(300)을 포함하는 칼럼 구조체는 복수 개가 등간격으로 배열될 수 있다. 도 1에는 상기 칼럼 구조체가 두 개만 도시되어 있지만 그 수는 훨씬 더 많을 수 있다. 도 1에서 오른쪽 칼럼 구조체를 제1 칼럼 구조체(CS1)라고 하고, 왼쪽 칼럼 구조체는 제2 칼럼 구조체(CS2)라 한다. A plurality of column structures including the write track 100, the intermediate layer 200, and the storage track 300 may be arranged at equal intervals. Although only two of the column structures are shown in FIG. 1, the number can be much higher. In FIG. 1, the right column structure is referred to as a first column structure CS1 and the left column structure is referred to as a second column structure CS2.

제1 및 제2 칼럼 구조체(CS1, CS2)의 제2 저장 트랙(300b) 상에 그들과 교차하는 비자성 도전층(400)이 형성되어 있다. 비자성 도전층(400)은 복수의 제2 저장 트랙(300b)과 공통으로 연결되어 있다. 비자성 도전층(400)은 제2 저장 트랙(300b)의 하면에 형성될 수도 있으며, Cu, Al, Au 및 Ag 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 비자성 도전층(400) 상면에 제2 저장 트랙(300b)과 이격되고, 비자성 도전층(400)과 교차하는 강자성 고정층(500)이 형성되어 있다. 강자성 고정층(500)은 비자성 도전층(400)의 하면에 형성될 수도 있으며, Fe-Pd, Fe-Pt, Co-Pt, Co-Tb, Co-Fe-Tb, Co-Fe-Gd, Co-Fe-Ho 및 Co-Fe-Nb 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 강자성 고정층(500)은 인접한 두 개의 제2 저장 트랙(300b) 사이에 배치된다. 강자성 고정층(500)과 그와 인접한 두 개의 제2 저장 트랙(300b) 간의 거리는 동일할 수 있다. 강자성 고정층(500)과 제2 저장 트랙(300b) 간의 거리는 1nm∼500nm 정도일 수 있다. 비자성 도전층(400)과 강자성 고정층(500)은 읽기 수단을 구성한다. 상기 읽기 수단으로 비자성 도전층(400)과 접한 제2 저장 트랙(300b)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. A nonmagnetic conductive layer 400 is formed on the second storage track 300b of the first and second columnar structures CS1 and CS2 to intersect them. The nonmagnetic conductive layer 400 is connected in common with the plurality of second storage tracks 300b. The nonmagnetic conductive layer 400 may be formed on the bottom surface of the second storage track 300b and may be formed of any one of Cu, Al, Au, and Ag. A ferromagnetic pinned layer 500 is formed on the upper surface of the nonmagnetic conductive layer 400 to be spaced apart from the second storage track 300b and intersect the nonmagnetic conductive layer 400. The ferromagnetic pinned layer 500 may be formed on the lower surface of the nonmagnetic conductive layer 400, and may include Fe-Pd, Fe-Pt, Co-Pt, Co-Tb, Co-Fe-Tb, Co-Fe-Gd, and Co. It may be formed of any one of -Fe-Ho and Co-Fe-Nb. The ferromagnetic pinned layer 500 is disposed between two adjacent second storage tracks 300b. The distance between the ferromagnetic pinned layer 500 and two adjacent second storage tracks 300b may be the same. The distance between the ferromagnetic pinned layer 500 and the second storage track 300b may be about 1 nm to about 500 nm. The nonmagnetic conductive layer 400 and the ferromagnetic pinned layer 500 constitute reading means. The reading means may read data stored in the second storage track 300b in contact with the nonmagnetic conductive layer 400.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 정보 저장 장치의 읽기 방법을 자세하게 설명한다. Hereinafter, a reading method of the first information storage device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 정보 저장 장치의 읽기 방법을 단계적으로 보여주는 사시도이다. 2A and 2B are perspective views illustrating stepwise reading methods of the first information storage device of the present invention.

도 2a를 참조하면, 제1 및 제2 칼럼 구조체(CS1, CS2)의 저장 트랙(300)에 소정의 데이터가 저장되어 있다. 상기 데이터는 2진(binary) 데이터이며, 데이터 0과 데이터 1은 서로 다른 음영으로 표시하였다. 저장 트랙(300)의 일부에는 데이터가 저장되지 않을 수 있는데, 데이터가 저장되지 않는 부분은 데이터의 임시 보관 영역인 버퍼 영역일 수 있다. Referring to FIG. 2A, predetermined data is stored in the storage tracks 300 of the first and second column structures CS1 and CS2. The data is binary data, and data 0 and data 1 are shown in different shades. Data may not be stored in a portion of the storage track 300. The portion where the data is not stored may be a buffer area that is a temporary storage area of the data.

제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b)과 강자성 고정층(500) 사이에 읽기 전류(E1)를 인가한다. 예컨대, 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제1 도전선(C1)에서 비자성 도전층(400)을 거쳐 강자성 고정층(500)으로 읽기 전류(E1)를 인가한다. 비자성 도전층(400)과 접한 제2 저장 트랙(300b)에 저장된 데이터의 종류에 따라 읽기 전류(E1)의 저항이 다르다. 만일 비자성 도전층(400)과 접한 제2 저장 트랙(300b)과 강자성 고정층(500)이 같은 방향으로 자화되어 있으면 읽기 전류(E1)의 흐름이 원활하여 그 저항이 작다. 반면, 비자성 도전층(400)과 접한 제2 저장 트랙(300b)과 강자성 고정층(500)이 반대 방향으로 자화되어 있으면 읽기 전류(E1)의 흐름이 방해를 받기 때문에 그 저항이 상대적으로 크다. 이와 같은 저항 차이를 감지함으로써, 제2 저장 트랙(300b)에 기록된 데이터를 읽을 수 있다. The read current E1 is applied between the second storage track 300b of the first column structure CS1 and the ferromagnetic pinned layer 500. For example, a read current E1 is applied from the first conductive line C1 of the first column structure CS1 to the ferromagnetic pinned layer 500 via the nonmagnetic conductive layer 400. The resistance of the read current E1 varies depending on the type of data stored in the second storage track 300b in contact with the nonmagnetic conductive layer 400. If the second storage track 300b and the ferromagnetic pinned layer 500 which are in contact with the nonmagnetic conductive layer 400 are magnetized in the same direction, the read current E1 flows smoothly and the resistance thereof is small. On the other hand, if the second storage track 300b and the ferromagnetic pinned layer 500 which are in contact with the nonmagnetic conductive layer 400 are magnetized in opposite directions, the resistance of the read current E1 is disturbed. By detecting such a resistance difference, data recorded in the second storage track 300b can be read.

도 2b를 참조하면, 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b) 내에서 자구벽들을 1 비트만큼 이동시킨다. 예컨대, 제5 도전선(C5)에서 제6 도전선(C6)으로 전류(E2)를 인가하면, 상기 자구벽들은 제6 도전선(C6)에서 제5 도전선(C5) 방향으로 1 비트만큼 이동된다. 그 다음, 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b)과 강자성 고정층(500) 사이에 읽기 전류(E1)를 인가하여 읽기 동작을 수행할 수 있다. 이와 같이 자구벽 이동과 읽기 전류(E1) 인가를 교번하여 반복하면, 저장 트 랙(300)에 기록된 데이터를 모두 읽을 수 있다. Referring to FIG. 2B, the magnetic domain walls are moved by one bit in the second storage track 300b of the first column structure CS1. For example, when the current E2 is applied from the fifth conductive line C5 to the sixth conductive line C6, the magnetic domain walls are one bit in the direction from the sixth conductive line C6 to the fifth conductive line C5. Is moved. Next, a read operation may be performed by applying a read current E1 between the second storage track 300b of the first column structure CS1 and the ferromagnetic pinned layer 500. As described above, when the magnetic domain wall movement and the read current E1 are alternately repeated, all of the data recorded in the storage track 300 can be read.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치(이하, 본 발명의 제2 정보 저장 장치)를 보여준다. 본 실시예는 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 제1 정보 저장 장치에서 변형된 것이다. 본 발명의 제1 정보 저장 장치와 본 발명의 제2 정보 저장 장치의 차이는 비자성 도전층(400)에 있다.3 shows an information storage device (hereinafter, the second information storage device of the present invention) using magnetic domain wall movement according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is modified from the first information storage device of the present invention described with reference to FIG. The difference between the first information storage device of the present invention and the second information storage device of the present invention lies in the nonmagnetic conductive layer 400.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 정보 저장 장치에서 비자성 도전층(400)은 복수 개로 배열되고, 제2 저장 트랙(300b) 하나에 비자성 도전층(400) 하나씩 연결되어 있다. 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b)과 연결된 비자성 도전층(400)은 제1 비자성 도전층(400a)이라 하고, 제2 칼럼 구조체(CS2)의 제2 저장 트랙(300b)과 연결된 비자성 도전층(400)은 제2 비자성 도전층(400b)이라 한다. 제1 및 제2 비자성 도전층(400a, 400b)은 평행하게 이격되어 있으나, 그들의 일부가 오버랩(overlap)될 수 있다. 상기 오버랩된 부분 상에 강자성 고정층(500)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 비자성 도전층(400a, 400b)은 오버랩되지 않고, 제1 및 제2 비자성 도전층(400a, 400b) 각각에 강자성 고정층(500)이 하나씩 형성될 수도 있다. Referring to FIG. 3, in the second information storage device of the present invention, a plurality of nonmagnetic conductive layers 400 are arranged, and one nonmagnetic conductive layer 400 is connected to one second storage track 300b. The nonmagnetic conductive layer 400 connected to the second storage track 300b of the first column structure CS1 is referred to as a first nonmagnetic conductive layer 400a and the second storage track of the second column structure CS2 ( The nonmagnetic conductive layer 400 connected to 300b is referred to as a second nonmagnetic conductive layer 400b. The first and second nonmagnetic conductive layers 400a and 400b are spaced apart in parallel, but some of them may overlap. The ferromagnetic pinned layer 500 is formed on the overlapped portion. The first and second nonmagnetic conductive layers 400a and 400b do not overlap each other, and a single ferromagnetic pinned layer 500 may be formed on each of the first and second nonmagnetic conductive layers 400a and 400b.

이하에서는 본 발명의 제2 정보 저장 장치의 읽기 방법을 자세하게 설명한다. Hereinafter, a method of reading the second information storage device of the present invention will be described in detail.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 정보 저장 장치의 읽기 방법을 단계적으로 보여주는 사시도이다. 4A and 4B are perspective views illustrating stepwise reading methods of the second information storage device of the present invention.

도 4a를 참조하면, 제1 및 제2 칼럼 구조체(CS1, CS2)의 저장 트랙(300)에 소정의 데이터가 저장되어 있다. 상기 데이터는 2진(binary) 데이터이며, 데이터 0과 데이터 1은 서로 다른 음영으로 표시하였다. 저장 트랙(300)의 일부에는 데이터가 저장되지 않을 수 있는데, 데이터가 저장되지 않는 부분은 데이터의 임시 보관 영역인 버퍼 영역일 수 있다. Referring to FIG. 4A, predetermined data is stored in the storage tracks 300 of the first and second column structures CS1 and CS2. The data is binary data, and data 0 and data 1 are shown in different shades. Data may not be stored in a portion of the storage track 300. The portion where the data is not stored may be a buffer area that is a temporary storage area of the data.

제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b)에서 제1 비자성 도전층(400a)으로 전류(E3)를 인가하면서, 강자성 고정층(500)과 제1 비자성 도전층(400a)의 타단 사이에 읽기 전압(V)을 인가한다. 여기서, 제1 비자성 도전층(400a)의 상기 일단은 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b)과 인접한 부분이고, 제1 비자성 도전층(400a)의 상기 타단은 강자성 고정층(500)과 인접한 부분이다. 제1 비자성 도전층(400a)과 접한 제2 저장 트랙(300b)에 기록된 데이터의 종류에 따라, 상기 읽기 전압(V)의 크기, 즉, 강자성 고정층(500)과 제1 비자성 도전층(400a)의 타단 사이의 전위차가 달라진다. 제1 비자성 도전층(400a)과 접한 제2 저장 트랙(300b)에 기록된 데이터의 종류에 따라, 전류(E3)에 의해 제1 비자성 도전층(400a)에 축적(accumulation)되는 전자의 종류가 달라지기 때문이다. 전류(E3)에 의해 제1 비자성 도전층(400a)에 축적된 상기 전자는 강자성 고정층(500)과 제1 비자성 도전층(400a)의 타단 사이의 상기 전위차에 영향을 준다. 이와 같은 원리로 제2 저장 트랙(300b)에 기록된 데이터를 읽을 수 있다.While applying the current E3 from the second storage track 300b of the first column structure CS1 to the first nonmagnetic conductive layer 400a, the ferromagnetic pinned layer 500 and the first nonmagnetic conductive layer 400a The read voltage V is applied between the other ends. Here, one end of the first nonmagnetic conductive layer 400a is a portion adjacent to the second storage track 300b of the first column structure CS1, and the other end of the first nonmagnetic conductive layer 400a is a ferromagnetic pinned layer. 500 and adjacent parts. According to the type of data recorded in the second storage track 300b in contact with the first nonmagnetic conductive layer 400a, the size of the read voltage V, that is, the ferromagnetic pinned layer 500 and the first nonmagnetic conductive layer The potential difference between the other ends of 400a varies. According to the type of data recorded in the second storage track 300b in contact with the first nonmagnetic conductive layer 400a, the electrons accumulated in the first nonmagnetic conductive layer 400a by the current E3 are used. Because the kind is different. The electrons accumulated in the first nonmagnetic conductive layer 400a by the current E3 affect the potential difference between the ferromagnetic pinned layer 500 and the other end of the first nonmagnetic conductive layer 400a. In this manner, data recorded on the second storage track 300b can be read.

도 4b를 참조하면, 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b) 내에서 자구벽들을 1 비트만큼 이동시킨다. 예컨대, 제5 도전선(C5)에서 제6 도전선(C6)으로 전류(E4)를 인가하면, 상기 자구벽들은 제6 도전선(C6)에서 제5 도전선(C5) 방향으 로 1 비트만큼 이동된다. 그 다음, 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b)에서 제1 비자성 도전층(400a)으로 전류(E3)를 인가하면서, 강자성 고정층(500)과 제1 비자성 도전층(400a)의 타단 사이의 전위차를 측정하는 읽기 동작을 수행할 수 있다. 이와 같이 자구벽 이동과 읽기 동작을 교번하여 반복하면, 저장 트랙(300)에 기록된 데이터를 모두 읽을 수 있다. Referring to FIG. 4B, the magnetic domain walls are moved by one bit in the second storage track 300b of the first column structure CS1. For example, when the current E4 is applied from the fifth conductive line C5 to the sixth conductive line C6, the magnetic domain walls are one bit from the sixth conductive line C6 to the fifth conductive line C5. Is moved by. Next, the ferromagnetic pinned layer 500 and the first nonmagnetic conductive layer (I) are applied to the first nonmagnetic conductive layer 400a from the second storage track 300b of the first column structure CS1. A read operation for measuring the potential difference between the other ends of 400a) may be performed. When the magnetic domain wall movement and the reading operation are alternately repeated in this manner, all data recorded in the storage track 300 can be read.

한편, 도시하지는 않았지만, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 본 발명의 제1 정보 저장 장치의 읽기 방법은 본 발명의 제2 정보 저장 장치에 동일하게 적용될 수 있다. 예컨대, 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제1 도전선(C1)에서 제1 비자성 도전층(400a)을 거쳐 강자성 고정층(500)으로 읽기 전류를 인가함으로써, 제1 칼럼 구조체(CS1)의 제2 저장 트랙(300b)에 기록된 데이터를 읽을 수 있다. Although not shown, the method of reading the first information storage device of the present invention described with reference to FIGS. 2A and 2B may be equally applied to the second information storage device of the present invention. For example, by applying a read current from the first conductive line C1 of the first column structure CS1 to the ferromagnetic pinned layer 500 via the first nonmagnetic conductive layer 400a, the first column structure CS1 may be formed. 2 Data recorded in the storage track 300b can be read.

이상의 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 쓰기 트랙(100), 중간층(200) 및 저장 트랙(300)의 구조 및 그들 간의 위치 관계를 다양하게 변형할 수 있을 것이다. 예를 들면, 중간층(200)이 개재됨(interposition) 없이 쓰기 트랙(100)의 측면에 저장 트랙(300)이 형성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 원리는 쓰기 트랙(100) 및 저장 트랙(300)이 수직 자기 이방성을 갖느냐 아니면 수평 자기 이방성을 갖느냐에 상관없이 적용될 수 있다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Although many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. Those skilled in the art will be able to variously modify the structure of the writing track 100, the intermediate layer 200 and the storage track 300 and the positional relationship therebetween. For example, the storage track 300 may be formed on the side of the writing track 100 without interposing the intermediate layer 200. In addition, the principles of the present invention can be applied regardless of whether the write track 100 and the storage track 300 have vertical magnetic anisotropy or horizontal magnetic anisotropy. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 정보 저장 장치에서 읽기 수단은 저장 트랙(300)에 교차하는 비자성 도전층(400)과 비자성 도전층(400)에 교차하는 강자성 고정층(500)을 포함한다. 비자성 도전층(400)과 강자성 고정층(500)은 라인 타입이기 때문에, 그들의 폭이 작아지더라도, 도트 타입의 CPP-TMR 또는 CPP-GMR 보다 용이하게 형성할 수 있다. 특히, 저장 트랙(300)과 비자성 도전층(400)이 서로 교차하고, 비자성 도전층(400)과 강자성 고정층(500)이 서로 교차하기 때문에 그들 사이의 오정렬 문제는 발생 가능성이 낮다. 그러므로, 상기 읽기 수단을 포함한 본 발명의 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치는 고집적화에 유리하다. As described above, in the information storage device of the present invention, the reading means includes a nonmagnetic conductive layer 400 crossing the storage track 300 and a ferromagnetic pinned layer 500 crossing the nonmagnetic conductive layer 400. . Since the nonmagnetic conductive layer 400 and the ferromagnetic pinned layer 500 are of a line type, they can be formed more easily than the dot type CPP-TMR or CPP-GMR even if their widths are small. In particular, since the storage track 300 and the nonmagnetic conductive layer 400 cross each other, and the nonmagnetic conductive layer 400 and the ferromagnetic pinned layer 500 cross each other, misalignment problems between them are unlikely to occur. Therefore, the information storage device using the magnetic domain wall movement of the present invention including the reading means is advantageous for high integration.

Claims (20)

자구벽을 갖는 저장 트랙, 상기 저장 트랙에 정보를 기록하기 위한 쓰기 수단 및 상기 저장 트랙에 기록된 정보를 재생하기 위한 읽기 수단을 포함하는 정보 저장 장치에 있어서, An information storage apparatus comprising a storage track having a magnetic domain wall, writing means for recording information in the storage track, and reading means for reproducing information recorded in the storage track. 상기 읽기 수단은 The reading means 상기 저장 트랙과 교차하도록 형성된 비자성 도전층; 및 A nonmagnetic conductive layer formed to intersect the storage track; And 상기 비자성 도전층의 길이 방향으로 상기 저장 트랙과 이격하고, 상기 비자성 도전층의 일부를 덮도록 형성된 강자성 고정층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. And a ferromagnetic pinned layer spaced apart from the storage track in the longitudinal direction of the nonmagnetic conductive layer and covering a portion of the nonmagnetic conductive layer. 제 1 항에 있어서, 상기 비자성 도전층은 상기 저장 트랙의 상면 또는 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage device of claim 1, wherein the nonmagnetic conductive layer is formed on an upper surface or a lower surface of the storage track. 제 1 항에 있어서, 상기 강자성 고정층은 상기 비자성 도전층의 상면 또는 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage device of claim 1, wherein the ferromagnetic pinned layer is formed on an upper surface or a lower surface of the nonmagnetic conductive layer. 제 1 항에 있어서, 상기 강자성 고정층은 상기 비자성 도전층과 교차하도록 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage device of claim 1, wherein the ferromagnetic pinned layer is formed to intersect with the nonmagnetic conductive layer. 제 1 항에 있어서, 상기 비자성 도전층은 Cu, Al, Au 및 Ag로 구성된 군 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage device of claim 1, wherein the nonmagnetic conductive layer is formed of any one of Cu, Al, Au, and Ag. 제 1 항에 있어서, 상기 강자성 고정층은 Fe-Pd, Fe-Pt, Co-Pt, Co-Tb, Co-Fe-Tb, Co-Fe-Gd, Co-Fe-Ho 및 Co-Fe-Nb로 구성된 군 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. According to claim 1, wherein the ferromagnetic pinned layer is Fe-Pd, Fe-Pt, Co-Pt, Co-Tb, Co-Fe-Tb, Co-Fe-Gd, Co-Fe-Ho and Co-Fe-Nb Information storage device, characterized in that formed in any one of the configured group. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 트랙과 상기 강자성 고정층 간의 거리는 1nm∼500nm인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage apparatus of claim 1, wherein a distance between the storage track and the ferromagnetic pinned layer is 1 nm to 500 nm. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 트랙은 복수 개로 배열되고, 상기 저장 트랙 중에서 인접한 두 개의 저장 트랙 사이마다 상기 강자성 고정층이 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage apparatus of claim 1, wherein the storage tracks are arranged in plural and the ferromagnetic pinned layer is formed between two adjacent storage tracks among the storage tracks. 제 8 항에 있어서, 상기 강자성 고정층과 그와 인접한 두 개의 상기 저장 트랙 간의 거리는 같은 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 9. An information storage apparatus according to claim 8, wherein a distance between said ferromagnetic pinned layer and two adjacent said storage tracks is equal. 제 8 항에 있어서, 상기 비자성 도전층은 상기 저장 트랙 모두와 공통으로 연결된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 10. The information storage device of claim 8, wherein the nonmagnetic conductive layer is commonly connected to all of the storage tracks. 제 8 항에 있어서, 상기 비자성 도전층은 복수 개로 배열되되, 상기 저장 트랙 하나에 상기 비자성 도전층 하나씩 연결된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 10. The information storage apparatus of claim 8, wherein the nonmagnetic conductive layers are arranged in plural and connected to each of the storage tracks one by one. 제 11 항에 있어서, 상기 강자성 고정층은 그와 인접한 두 개의 상기 저장 트랙 각각에 연결된 상기 비자성 도전층들과 공통으로 연결된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 12. An information storage apparatus according to claim 11, wherein said ferromagnetic pinned layer is commonly connected with said nonmagnetic conductive layers connected to each of said two adjacent storage tracks. 자구벽을 갖고 정보가 기록된 저장 트랙, 상기 저장 트랙과 교차하도록 형성된 비자성 도전층 및 상기 비자성 도전층의 길이 방향으로 상기 저장 트랙과 이격하고 상기 비자성 도전층의 일부를 덮도록 형성된 강자성 고정층이 마련된 상태에서, A storage track having magnetic domain walls and having information recorded thereon, a nonmagnetic conductive layer formed to intersect the storage track, and a ferromagnetic material spaced apart from the storage track in the longitudinal direction of the nonmagnetic conductive layer and covering a portion of the nonmagnetic conductive layer With the fixed layer provided, 상기 저장 트랙과 상기 강자성 고정층 사이에 읽기 전류를 인가하는 제1 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법. And a first step of applying a read current between the storage track and the ferromagnetic pinned layer. 제 13 항에 있어서, 상기 제1 단계 후, The method of claim 13, wherein after the first step: 상기 저장 트랙 내에서 상기 자구벽을 1 비트만큼 이동시키는 제2 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법. And a second step of moving the magnetic domain wall by one bit in the storage track. 제 13 항에 있어서, 상기 저장 트랙은 복수 개로 배열되고, 상기 저장 트랙 중에서 인접한 두 개의 저장 트랙 사이마다 상기 강자성 고정층이 형성되며, 상기 비자성 도전층은 상기 저장 트랙 모두와 공통으로 연결된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법.The method of claim 13, wherein the storage track is arranged in plurality, the ferromagnetic pinned layer is formed between two adjacent storage tracks of the storage track, the nonmagnetic conductive layer is connected in common with all of the storage tracks Method of operating an information storage device. 제 15 항에 있어서, 상기 강자성 고정층과 그와 인접한 두 개의 상기 저장 트랙 간의 거리는 같은 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법. 16. The method of claim 15, wherein a distance between the ferromagnetic pinned layer and two adjacent storage tracks is the same. 자구벽을 갖고 정보가 기록된 저장 트랙, 상기 저장 트랙과 교차하도록 형성된 비자성 도전층 및 상기 비자성 도전층의 길이 방향으로 상기 저장 트랙과 이격하고 상기 비자성 도전층의 일부를 덮도록 형성된 강자성 고정층이 마련된 상태에서, A storage track having magnetic domain walls and having information recorded thereon, a nonmagnetic conductive layer formed to intersect the storage track, and a ferromagnetic material spaced apart from the storage track in the longitudinal direction of the nonmagnetic conductive layer and covering a portion of the nonmagnetic conductive layer With the fixed layer provided, 상기 저장 트랙과 상기 비자성 도전층의 일단 사이에 전류를 인가하면서, 상기 강자성 고정층과 상기 비자성 도전층의 타단 사이의 전위차를 측정하는 제1 단계;를 포함하되, A first step of measuring a potential difference between the ferromagnetic pinned layer and the other end of the nonmagnetic conductive layer while applying a current between the storage track and one end of the nonmagnetic conductive layer; 상기 비자성 도전층의 상기 일단은 상기 저장 트랙과 인접하고, 상기 비자성 도전층의 상기 타단은 상기 강자성 고정층과 인접한 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법. And said one end of said nonmagnetic conductive layer is adjacent to said storage track, and said other end of said nonmagnetic conductive layer is adjacent to said ferromagnetic pinned layer. 제 17 항에 있어서, 상기 제1 단계 후, 18. The method of claim 17, wherein after the first step: 상기 저장 트랙 내에서 상기 자구벽을 1 비트만큼 이동시키는 제2 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법. And a second step of moving the magnetic domain wall by one bit in the storage track. 제 17 항에 있어서, 상기 저장 트랙 및 상기 비자성 도전층은 복수 개로 배열되고, 상기 저장 트랙 하나에 상기 비자성 도전층 하나씩 연결되며, 상기 저장 트랙 중에서 인접한 두 개의 저장 트랙 사이마다 상기 강자성 고정층이 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법. 18. The method of claim 17, wherein the storage track and the nonmagnetic conductive layer are arranged in plural, the nonmagnetic conductive layer is connected to one of the storage tracks, and the ferromagnetic pinned layer is disposed between two adjacent storage tracks among the storage tracks. Method of operating an information storage device, characterized in that formed. 제 19 항에 있어서, 상기 강자성 고정층은 그와 인접한 두 개의 저장 트랙 각각에 연결된 상기 비자성 도전층들과 공통으로 연결된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치의 동작방법. 20. The method of claim 19, wherein the ferromagnetic pinned layer is commonly connected to the nonmagnetic conductive layers connected to each of two adjacent storage tracks.
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