KR20090080335A - 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치에 관한 것이다. 개시된 본 발명의 정보저장장치는 다수의 자구를 갖는 트랙 및 상기 트랙에 연결된 전류 인가수단을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치로서, 상기 트랙은 제1 Co 합금층과 연자성층을 포함한다.

Description

자구벽 이동을 이용한 정보저장장치{Information storage device using magnetic domain wall movement}
본 발명은 정보저장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치에 관한 것이다.
전원이 차단되더라도 기록된 정보가 지워지지 않는 비휘발성 정보저장장치는 HDD(hard disk drive)와 비휘발성 RAM(ramdom access memory) 등이 있다.
HDD는 회전하는 부분을 갖는 저장 장치로 마모되는 경향이 있고, 동작시 페일(fail)이 발생할 가능성이 크기 때문에 신뢰성이 떨어진다.
비휘발성 RAM으로는 현재 널리 사용되고 있는 플래쉬 메모리가 대표적이지만, 플래쉬 메모리는 읽기/쓰기 동작 속도가 느리고 수명이 짧으며 HDD에 비하여 데이터 저장 용량이 매우 적고 생산 비용이 높다는 문제가 있다.
이에, 최근에는 종래의 비휘발성 정보저장장치의 문제점을 극복하기 위한 방법으로서, 자성 물질의 자구벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용하는 새로운 정보저장장치에 관한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
자성체를 구성하는 자기적인 미소영역을 자구(magnetic domain)라 하고, 서 로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분을 자구벽이라 한다. 자구벽은 소정의 부피를 가지며, 자성체에 인가되는 전류에 의해 자성체 내에서 이동될 수 있다. 보다 자세히 설명하면, 자구벽을 갖는 자성체에 전류를 인가하여 특정 스핀(spin) 방향을 갖는 전자로 상기 자구벽에 토크(torque)를 가함으로써 상기 자구벽을 이동시킬 수 있다. 이를 스핀 전달 토크(spin transfer torque)에 의한 자구벽의 이동이라 한다.
그러나 자성체 내에서 특정 스핀 방향을 갖는 전자가 자구벽에 잘 전달되지 않을 때, 자구벽의 이동은 용이하지 않을 수 있다. 우수한 성능 및 고집적도를 갖는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치를 구현하기 위해서는, 자구벽 이동이 원활하고 기록 밀도가 높은 자성층의 개발이 요구된다.
본 발명은 자구벽의 이동 원리를 이용한 정보저장장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 다수의 자구를 갖는 트랙 및 상기 트랙에 연결된 전류 인가수단을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치에 있어서, 상기 트랙은 제1 Co 합금층과 연자성층을 포함하는 정보저장장치를 제공한다.
상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층과 상기 연자성층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층]n 구조를 가질 수 있다.
상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층, 상기 연자성층 및 제2 Co 합금층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/Co 합금층]n 구조를 가질 수 있다.
상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층, 상기 연자성층 및 결정 배향층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/결정 배향층]n 구조를 가질 수 있다.
상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층, 상기 연자성층, 제2 Co 합금층 및 결정 배향층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/Co 합금층/결정 배향층]n 구조를 가질 수 있다.
상기 n은 1≤n≤5를 만족하는 자연수일 수 있다.
상기 제1 및 제2 Co 합금층은 Co(1-x)Fex층(여기서, x는 0≤x≤0.4)일 수 있 다.
상기 연자성층은 Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 연자성층은 Ni층일 수 있다.
상기 제1 및 제2 Co 합금층의 두께는 0.1∼1nm일 수 있고, 상기 연자성층의 두께는 0.1∼2nm일 수 있다.
상기 결정 배향층은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 결정 배향층의 두께는 0.1∼2nm일 수 있다.
상기 트랙은 수직 자기 이방성을 가질 수 있다.
상기 트랙 하면에 다른 결정 배향층을 더 구비할 수 있다.
상기 트랙 상면에 산화방지층을 더 구비할 수 있다.
상기 다른 결정 배향층은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 산화방지층은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au로 이루어진 군에서 선택한 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치는 상기 트랙과 등가한 복수의 트랙을 포함할 수 있다.
상기 복수의 트랙은 기판에 수직 및/또는 수평한 방향으로 배열될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 따른 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 및 그의 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들 및 상세한 설명 전체에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 도면에 도시된 층이나 영역들의 크기는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 정보 저장을 위한 저장트랙(100)이 구비되어 있다. 저장트랙(100)은 다수의 자구영역(10) 및 그들 사이에 자구벽영역(15)을 가질 수 있다. 자구영역(10)은 데이터가 저장되는 단위영역이다. 자구벽영역(15)에 대응하는 저장트랙(100)의 측면에는 자구벽의 용이한 피닝(pinning)을 위한 노치(notch)(미도시)가 구비될 수 있다.
추후에 보다 자세히 설명하겠지만, 저장트랙(100)은 적어도 하나의 Co 합금층과 적어도 하나의 연자성층을 포함하는 적층 구조를 갖는다. 상기 Co 합금층은 Co(1-x)Fex층(여기서, x는 0≤x≤0.4)일 수 있고, 상기 연자성층은 Co, Ni 및 Fe 중 적어도 하나를 포함하는 층, 예컨대, Ni층, Co층, Fe층, CoFe층, NiFe층, CoFeNi층, CoZrNb층 및 CoTaZr층 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 상기 연자성층들은 단위 부피당 자기 모멘트(magnetic moment)가 비교적 작은 층으로서, 상기 Co 합금층 과 함께 저장트랙(100)이 수직 자기 이방성을 나타내도록 작용한다. 상기 Co 합금층과 상기 연자성층의 두께는 각각 0.1∼1nm 및 0.1∼2nm 정도인 것이 바람직하다. 이러한 구성을 갖는 저장트랙(100)은 수직 자기 이방성을 가질 수 있고, 저장트랙(100) 내에서 자구벽 이동은 용이할 수 있다.
CoFe층(또는 Co층)과 Pt층(또는 Pd층)을 교대로 반복 적층한 저장트랙(이하, 종래의 저장트랙)의 경우, 수직 자기 이방성을 갖지만, 비자성 물질인 Pt(또는 Pd) 때문에 저장트랙 내에서 자구벽 이동이 방해를 받을 수 있다. 즉, 상기 종래의 저장트랙에서 비자성 물질의 비율이 높아 그로 인해 자구벽 이동을 위한 전자의 흐름이 원활하지 못할 수 있다. 이에 대해서는 "Current induced magnetization reversal in nanopillars with perpendicular anisotropy. (Nature materials, vol 5., p. 210)"에 보다 자세히 설명되어 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 저장트랙(100)은 비자성 물질을 포함하지 않거나, 종래의 저장트랙보다 적은 비자성 물질을 포함하기 때문에, 저장트랙(100) 내에서 자구벽의 이동이 용이하다. 따라서 본 발명을 이용하면 종래보다 적은 전류로 자구벽을 이동시킬 수 있고, 소비 전력이 적은 정보저장장치를 구현할 수 있다.
저장트랙(100)의 일단(E1) 및 타단(E2)에 각각 접촉된 제1 및 제2 도전선(C1, C2)이 구비될 수 있고, 제1 및 제2 도전선(C1, C2) 각각은 제1 및 제2 구동소자(D1, D2)와 연결될 수 있다. 제1 및 제2 구동소자(D1, D2)는 트랜지스터일 수 있으나, 그 밖의 다른 소자, 예컨대, 다이오드일 수도 있다. 제1 및 제2 구동소자(D1, D2)와 제1 및 제2 도전선(C1, C2)은 저장트랙(100)에 자구벽 이동을 위한 전류를 인가하는 전류 인가수단을 구성할 수 있다. 이러한 전류 인가수단은 도시된 것에 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 도전선(C1, C2) 각각이 제1 및 제2 구동소자(D1, D2)와 연결되는 대신에, 제1 및 제2 도전선(C1, C2) 중 어느 하나만 적어도 하나의 구동소자에 연결될 수 있다. 도 1의 구조에서는 제1 및/또는 제2 구동소자(D1, D2)에 의해 저장트랙(100)에 자구벽 이동을 위한 전류가 인가되는데, 상기 전류의 방향에 따라 자구벽의 이동 방향이 결정된다. 자구벽은 전자의 이동 방향, 즉, 전류의 역방향으로 이동한다.
저장트랙(100)의 소정 영역 상에 데이터 재생을 위한 읽기수단(200)과 데이터 기록을 위한 쓰기수단(300)이 구비될 수 있다. 읽기수단(200)과 쓰기수단(300) 각각은 하나의 자구영역(10)에 대응하는 저장트랙(100) 상에 구비될 수 있다. 읽기수단(200) 및 쓰기수단(300)은 터널자기저항(tunnel magneto resistance)(이하, TMR) 효과 또는 거대자기저항(giant magneto resistance)(이하, GMR) 효과를 이용하는 소자일 수 있는데, TMR 및 GMR 효과를 이용하는 소자에 대해서는 잘 알려진 바, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. 읽기수단(200) 및 쓰기수단(300)의 원리 및 구조는 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다. 일례로, 쓰기수단(300)은 외부 자장을 이용하여 데이터를 기록하는 장치일 수 있다. 이 경우, 저장트랙(100)과 쓰기수단(300)은 소정 간격 이격되어 있을 수 있다. 또한 읽기수단(200)과 쓰기수단(300)이 각각 구비되는 대신에, 쓰기 및 읽기 기능을 겸하는 일체형의 읽기/쓰기수단이 구비될 수도 있다.
제1 및/또는 제2 구동소자(D1, D2)로 저장트랙(100)에 소정의 펄스 전류를 인가하여 자구벽을 비트 단위로 이동시키면서, 읽기수단(200)에 읽기 전류를 인가하여 저장트랙(100)에 기록된 데이터를 재생하거나, 쓰기수단(300)에 쓰기 전류를 인가하여 저장트랙(100)에 데이터를 기록할 수 있다.
도 1에 도시하지는 않았지만, 저장트랙(100)은 소정의 결정 배향층 상에 형성된 것일 수 있다. 상기 결정 배향층에 의해 저장트랙(100)에서 상기 Co 합금층의 결정 배향성이 향상될 수 있는데, 이는 저장트랙(100)이 수직 자기 이방성을 갖는데 유리하게 작용할 수 있다. 상기 결정 배향층은 소정의 접착층(adhesion layer) 상에 구비될 수 있다. 또한 저장트랙(100) 상에는 저장트랙(100)이 산화되는 것을 방지하기 위한 산화방지층이 더 구비되는 것이 바람직하다. 읽기수단(200)과 쓰기수단(300)이 구비된 저장트랙(100) 부분에는 상기 산화방지층이 구비되지 않을 수 있고, 상기 산화방지층 상에 읽기수단(200)과 쓰기수단(300)을 덮는 캡핑층(capping layer)이 더 구비될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 저장트랙(100)이 가질 수 있는 다양한 구조 및 그 하부 및 상부 구조를 자세히 보여주는 단면도이다. 즉, 도 1의 저장트랙(100)은 도 2a 내지 도 2d에 각각 도시된 제1 내지 제4 저장트랙(100a∼100d)의 구조를 가질 수 있다. 도 2a 내지 도 2d의 제1 내지 제4 저장트랙(100a∼100d)은 각각 제1 내지 제4 적층패턴(130a∼130d)에 포함된 구조이다.
도 2a를 참조하면, 순차로 적층된 절연층(40), 접착층(60), 결정 배향층(80), 제1 저장트랙(100a) 및 산화방지층(120)을 포함하는 제1 적층패턴(130a)이 도시되어 있다. 접착층(60)은 그 상하부층간의 접착력을 향상시키기 위해 형성하는 것으로, 예를 들어, Ta층, TaN층, Ti층 또는 TiN층일 수 있다. 결정 배향층(80)은 그 위에 성막되는 제1 저장트랙(100a), 특히, Co 합금층의 결정 배향성을 향상시키기 위한 층이다. 결정 배향층(80)은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au 중 적어도 하나를 포함하는 층, 예컨대, Pt층일 수 있다. 이러한 결정 배향층(80)은 기판과 평행한 배향면으로서 (111)면 또는 이와 등가한 (0001)면을 가질 수 있다. 산화방지층(120)은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 절연층(40)은 반도체층이나 도전층으로 대체될 수 있고, 절연층(40) 아래에 소정의 기판(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 절연층(40), 접착층(60), 결정 배향층(80) 및 산화방지층(120) 중 적어도 어느 하나가 구비되지 않을 수도 있다.
도 2b 내지 도 2d의 구조는 도 1의 구조에서 제1 저장트랙(100a)이 제2 내지 제4 저장트랙(100b∼100d)으로 대체된 것이다. 따라서 도 1을 참조하여 설명한 절연층(40), 접착층(60), 결정 배향층(80) 및 산화방지층(120)에 대한 내용은 도 2b 내지 도 2d에서 동일할 수 있다.
이하에서는, 도 2a 내지 도 2d의 부분 확대도를 참조하여, 제1 내지 제4 저장트랙(100a∼100d)에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 2a의 부분 확대도를 참조하면, 제1 저장트랙(100a)은 제1 Co 합금층(1)과 연자성층(3)이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층]n 구조를 갖는다.
도 2b의 부분 확대도를 참조하면, 제2 저장트랙(100b)은 제1 Co 합금층(1), 연자성층(3) 및 제2 Co 합금층(1')이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/Co 합금층]n 구조를 갖는다. 제1 Co 합금층(1)과 제2 Co 합금층(1')은 실질적으로 동일할 수 있지만, 조성 및/또는 두께에 있어서 다소 다를 수도 있다. 이는 도 2d에서도 마찬가지이다.
도 2c의 부분 확대도를 참조하면, 제3 저장트랙(100c)은 제1 Co 합금층(1), 연자성층(3) 및 다른 결정 배향층(5)이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/결정 배향층]n 구조를 갖는다.
도 2d의 부분 확대도를 참조하면, 제4 저장트랙(100d)은 제1 Co 합금층(1), 연자성층(3), 제2 Co 합금층(1') 및 다른 결정 배향층(5)이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/Co 합금층/결정 배향층]n 구조를 갖는다.
도 2a 내지 도 2d에서 제1 Co 합금층(1) 및 제2 Co 합금층(1')은 모두 Co(1-x)Fex층(여기서, x는 0≤x≤0.4)일 수 있다. 연자성층(3)은 Co, Ni 및 Fe 중 적어도 하나를 포함하는 층, 예컨대, Ni층, Co층, Fe층, CoFe층, NiFe층, CoFeNi층, CoZrNb층 및 CoTaZr층 중 어느 하나, 바람직하게는, Ni층 일 수 있다. 제1 Co 합금층(1), 제2 Co 합금층(1') 및 연자성층(3)의 두께는 각각 0.1∼1nm, 0.1∼1nm 및 0.1∼2nm 정도인 것이 바람직하다. 한편, n은 1≤n≤5를 만족하는 자연수인 것이 바람직하다.
도 2c 및 도 2d에서 다른 결정 배향층(5)은 결정 배향층(80)과 동일한 물질 로 형성된 층일 수 있고, 0.1∼2nm 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 도 2c 및 도 2d에서와 같이, 제3 및 제4 저장트랙(100c, 100d)이 그 최상부에 다른 결정 배향층(5)을 구비하는 경우, 다른 결정 배향층(5)이 산화방지층의 역할을 겸할 수 있다. 따라서, 제3 및 제4 저장트랙(100c, 100d) 상에는 별도의 산화방지층(120)을 구비시키지 않을 수 있다.
도 2a 내지 도 2d의 제1 내지 제4 적층패턴(130a∼130d)은 소정의 기판 상에 절연층(40), 접착층(60), 결정 배향층(80), 저장트랙(제1 내지 제4 저장트랙)(100a∼100d) 및 산화방지층(120)을 적층한 후, 그들을 소정 모양으로 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 이때, 저장트랙(제1 내지 제4 저장트랙)(100a∼100d)은 마그네트론 스퍼터(magnetron sputter) 장비를 이용해서 증착할 수 있으며, 이때, 증착 속도 및 공정 압력은 각각 0.01∼0.2nm/s 및 5mT 정도일 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2a의 구조를 갖는 저장트랙(상기 제1 저장트랙)에 수직 자기장을 인가하면서 그의 자기 모멘트(magnetic moment)의 변화를 측정한 결과이다.
도 3은 Si 기판 상에 SiO2층(두께=100nm), Ta층(두께=5nm), Pt층(두께=2.5nm), [CoFe층(두께=0.3nm)/Ni층] 및 Pt층(두께=1nm)을 순차로 적층한 SiO2/Ta/Pt/[CoFe/Ni]/Pt 구조물에 대응하는 결과로서, Ni층의 두께별 수직 자기장에 따른 자기 모멘트의 변화를 보여준다. 여기서, SiO2층, Ta층, Pt층, [CoFe층/Ni층] 및 Pt층은 각각 도 2a의 절연층(40), 접착층(60), 결정 배향층(80), 제1 저장 트랙(100a) 및 산화방지층(120)에 대응된다.
도 4는 Si 기판 상에 SiO2층(두께=100nm), Ta층(두께=5nm), Pt층(두께=2.5nm), [CoFe층(두께=0.3nm)/Ni층(두께=0.4nm)]n 및 Pt층(두께=1nm)을 순차로 적층한 SiO2/Ta/Pt/[CoFe/Ni]n/Pt 구조물에 대응하는 것으로, n의 크기별 수직 자기장에 따른 자기 모멘트의 변화를 보여준다. 상기 SiO2/Ta/Pt/[CoFe/Ni]n/Pt 구조물 또한 도 2a의 제1 적층패턴(130a)에 대응된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전형적인 강자성 물질의 자기이력곡선(magnetic hysteresis loop)을 확인할 수 있다. 이는 도 2a의 제1 저장트랙(100a)이 수직 자기 이방성을 가짐을 의미한다. 특히, 도 3 및 도 4의 자기이력곡선에서 자기 모멘트의 변화가 급격하게 이루어지는 바, 제1 저장트랙(100a)의 자화 반전 특성이 우수함을 알 수 있다.
도 3에서 Ni층의 두께가 증가할수록 자기 모멘트가 증가한다. 이는 Ni층의 두께가 0.4nm에서 2.0nm까지 증가할수록 포화자화(Ms) 및 잔류자화(Mr)가 증가된다는 것을 의미한다. 그러나 도 3의 자기 모멘트를 단위 부피당 자화량(magnetization)으로 환산하면, Ni의 두께가 2.0nm인 저장트랙의 단위 부피당 자화량이 가장 낮다. 따라서 Ni의 두께가 2.0nm인 저장트랙의 전류에 의한 스위칭, 즉, 자화반전이 용이할 수 있다.
도 4에서 n이 커질수록 자기 모멘트가 증가한다. 이는 [CoFe층/Ni층]의 적층 횟수가 1회에서 3회로 증가할수록 포화자화(Ms) 및 잔류자화(Mr)가 증가된다는 것 을 의미한다.
도 5 및 도 6은 각각 도 2b 및 도 2d의 구조를 갖는 저장트랙(상기 제2 및 제4 저장트랙)에 수직 자기장을 인가하면서 그의 자기 모멘트의 변화를 측정한 결과이다.
도 5는 Si 기판 상에 SiO2층(두께=100nm), Ta층(두께=5nm), Pt층(두께=2.5nm), [CoFe층(두께=0.3nm)/Ni층/CoFe층(두께=0.3nm)] 및 Pt층(두께=1nm)을 순차로 적층한 SiO2/Ta/Pt/[CoFe/Ni/CoFe]/Pt 구조물에 대응하는 결과로서, Ni층의 두께별 수직 자기장에 따른 자기 모멘트의 변화를 보여준다.
도 6은 Si 기판 상에 SiO2층(두께=100nm), Ta층(두께=5nm), Pt층(두께=2.5nm) 및 [CoFe층(두께=0.3nm)/Ni층(두께=0.4nm)/CoFe층(두께=0.3nm)/Pt층(두께=1nm)]n을 순차로 적층한 SiO2/Ta/Pt/[CoFe/Ni/CoFe/Pt]n 구조물에 대응하는 것으로, n의 크기별 수직 자기장에 따른 자기 모멘트의 변화를 보여준다.
도 5는 도 3과 유사한 경향을 나타내고, 도 6은 도 4와 유사한 경향을 보인다.
도 3 내지 도 6의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저장트랙은 수직 자기 이방성을 가질 수 있다. 일반적으로, 수직 자기 이방성을 갖는 저장트랙의 자구벽(이하, 제1 자구벽)은 수평 자기 이방성을 갖는 저장트랙의 자구벽(이하, 제2 자구벽)보다 폭이 좁다. 또한 상기 제1 자구벽을 이동시키기 위한 임계 전류는 상기 제2 자구벽을 이동시키기 위한 임계 전류보다 작다. 따 라서, 본 발명의 실시예에 따른 저장트랙을 이용하면, 기록 밀도가 높고 소비 전력이 적은 정보저장장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정보저장장치는 도 1의 저장트랙(100)과 등가한 복수의 저장트랙을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 저장트랙은 기판과 평행한 방향으로 배열되거나, 기판과 수직한 방향으로 적층 배열되거나, 기판과 평행 및 수직한 방향으로 배열될 수 있다.
도 7a는 상기 복수의 저장트랙을 기판(20)과 평행한 방향으로 배열시킨 단면 구조의 일례를 보여주고, 도 7b는 상기 복수의 저장트랙을 기판(20)과 평행 및 수직한 방향으로 배열시킨 단면 구조의 일례를 보여준다.
도 7a 및 도 7b에서 복수의 적층패턴(130)은 저장트랙을 포함하는 구조물로서, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 제1 내지 제4 적층패턴(130a∼130d) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다. 도 7b의 참조번호 140은 층간절연층을 나타낸다. 도시하지는 않았지만, 도 7a의 기판(20) 상에도 적층패턴(130)을 덮는 층간절연층이 구비될 수 있고, 도 7b의 층간절연층(140) 상에 다른 층간절연층이 더 구비될 수 있다. 도 7b의 적층패턴(130) 상에 다른 적층패턴들을 더 적층할 수도 있다. 또한 도 7a 및 도 7b에서 적어도 하나의 적층패턴(130) 상에 읽기수단 및 쓰기수단이 구비될 수 있고, 적어도 하나의 적층패턴(130)과 연결된 전류 인가수단이 구비될 수 있다. 부가해서, 복수의 적층패턴(130) 중 적어도 두 개는 연자성층이나 도전층에 의해 서로 연결되어 있을 수도 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 2a 내지 도 2d의 저장트랙은 자구벽 이동을 이용하는 장치라면 어떤 구조를 갖는 장치든지 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 도 1, 도 2a 내지 도 2d, 도 7a 및 도 7b의 구조는 다양하게 변형될 수 있고, 저장트랙(100, 100a∼100d)은 데이터 저장용이 아닌 다른 용도로 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보저장장치를 보여주는 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예들에 따른 정보저장장치에 구비될 수 있는 저장트랙을 포함하는 적층패턴을 보여주는 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 정보저장장치에 구비되는 저장트랙의 수직 자기장에 따른 자기 모멘트의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 정보저장장치를 보여주는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1' Co 합금층 3 : 연자성층
5 : 결정 배향층 10 : 자구영역
15 : 자구벽영역 20 : 기판
40 : 절연층 60 : 접착층
80 : 결정 배향층 100, 100a∼100d : 저장트랙
120 : 산화방지층 130, 130a∼130d : 적층패턴
140 : 층간절연층 200 : 읽기수단
300 : 쓰기수단 C1, C2 : 제1 및 제2 도전선
D1, D2 : 제1 및 제2 구동소자

Claims (21)

  1. 다수의 자구를 갖는 트랙 및 상기 트랙에 연결된 전류 인가수단을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치에 있어서,
    상기 트랙은 제1 Co 합금층과 연자성층을 포함하는 정보저장장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층과 상기 연자성층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층]n 구조를 갖는 정보저장장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층, 상기 연자성층 및 제2 Co 합금층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/Co 합금층]n 구조를 갖는 정보저장장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층, 상기 연자성층 및 결정 배향층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/결정 배향층]n 구조를 갖는 정보저장장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙은 상기 제1 Co 합금층, 상기 연자성층, 제2 Co 합금층 및 결정 배향층이 n회 교대로 적층된 [Co 합금층/연자성층/Co 합금층/결정 배향층]n 구조를 갖는 정보저장장치.
  6. 제 2 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 n은 1≤n≤5를 만족하는 자연수인 정보저장장치.
  7. 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 Co 합금층은 Co(1-x)Fex층(여기서, x는 0≤x≤0.4)인 정보저장장치.
  8. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 Co 합금층은 Co(1-x)Fex층(여기서, x는 0≤x≤0.4)인 정보저장장치.
  9. 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연자성층은 Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함하는 정보저장장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 연자성층은 Ni층인 정보저장장치.
  11. 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 Co 합금층과 상기 연자성층의 두께는 각각 0.1∼1nm 및 0.1∼2nm인 정보저장장치.
  12. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 Co 합금층의 두께는 0.1∼1nm인 정보저장장치.
  13. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 결정 배향층은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 정보저장장치.
  14. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 결정 배향층의 두께는 0.1∼2nm인 것을 특징으로 하는 정보저장장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙은 수직 자기 이방성을 갖는 정보저장장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 하면에 결정 배향층을 더 구비하는 정보저장장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 상면에 산화방지층을 더 구비하는 정보저장장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 결정 배향층은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 정보저장장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 산화방지층은 Pt, Ru, Ir, Cu, Pd 및 Au로 이루어진 군에서 선택한 적어도 하나를 포함하는 정보저장장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙과 등가한 복수의 트랙을 포함하는 정보저장장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 트랙은 기판에 수직 및/또는 수평한 방향으로 배열된 정보저장장치.
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