KR20100068791A - 자성트랙, 자성트랙을 포함하는 정보저장장치 및 상기 정보저장장치의 동작방법 - Google Patents

자성트랙, 자성트랙을 포함하는 정보저장장치 및 상기 정보저장장치의 동작방법 Download PDF

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Abstract

자성트랙, 자성트랙을 포함하는 정보저장장치 및 상기 정보저장장치의 동작방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 자성트랙은 서로 다른 길이의 제1 및 제2자구영역을 포함한다. 상기 제1 및 제2자구영역에서 자구벽 이동속도는 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2자구영역 중 길이가 긴 영역은 정보의 기록/재생영역일 수 있다.

Description

자성트랙, 자성트랙을 포함하는 정보저장장치 및 상기 정보저장장치의 동작방법{Magnetic track, information storage device comprising magnetic track and method of operating the information storage device}
본 개시는 자성트랙, 자성트랙을 포함하는 정보저장장치 및 상기 정보저장장치의 동작방법에 관한 것이다.
전원이 차단되더라도 기록된 정보가 유지되는 비휘발성 정보저장장치는 HDD(hard disk drive)와 비휘발성 RAM(ramdom access memory) 등이 있다.
일반적으로, HDD는 회전하는 부분을 갖는 저장장치로 마모되는 경향이 있고, 동작시 페일(fail)이 발생할 가능성이 크기 때문에 신뢰성이 떨어진다. 한편, 비휘발성 RAM의 대표적인 예로 플래시 메모리를 들 수 있는데, 플래시 메모리는 회전하는 기계 장치를 사용하지 않지만, 읽기/쓰기 동작 속도가 느리고 수명이 짧으며, HDD에 비해 저장용량이 작은 단점이 있다. 또한 플래시 메모리의 생산 비용은 상대적으로 높은 편이다.
이에, 최근에는 종래의 비휘발성 정보저장장치의 문제점을 극복하기 위한 방안으로서, 자성 물질의 자구벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용하는 새로 운 정보저장장치에 관한 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 자구(magnetic domain)는 강자성체 내에서 자기 모멘트가 일정 방향으로 정돈된 자기적인 미소영역이고, 자구벽은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계부이다. 자구 및 자구벽은 자성체에 인가되는 전류에 의해 이동될 수 있다. 자구 및 자구벽의 이동 원리를 이용하면, 회전하는 기계 장치를 사용하지 않으면서 저장용량이 큰 정보저장장치를 구현할 수 있을 것이라 예상된다.
그러나 자구는 매우 작은 크기로, 예컨대, 10nm 정도의 길이를 갖도록 만들 수 있는 반면, 재생수단이나 기록수단의 경우, 리소그라피(lithograph) 공정 등의 한계로 자구와 같이 작게 만들기 어렵다. 현재 기술로는, 재생수단이나 기록수단의 선폭은 50∼60nm 정도까지 줄일 수 있다. 따라서 재생수단(또는 기록수단)의 크기에 자구의 크기를 맞추는 경우, 자구의 크기는 최소한 50∼60nm 정도는 되어야 하므로, 기록밀도를 높이기 어렵다.
본 발명의 일 측면(aspect)은 다수의 자구영역 및 그들 사이에 자구벽영역을 갖는 자성트랙을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 자구 및 자구벽의 이동 원리를 이용하는 정보저장장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 정보저장장치의 동작방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 제1자구영역; 및 상기 제1자구영역과 길이가 다른 적어도 하나의 제2자구영역;을 포함하고, 상기 제1 및 제2자구영역에서 자구벽 이동속도가 다른 자성트랙을 제공한다.
상기 제1자구영역의 길이는 상기 제2자구영역의 길이보다 길 수 있다.
상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도는 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도보다 빠를 수 있다.
상기 제1자구영역의 길이(ℓ1), 상기 제2자구영역의 길이(ℓ2), 상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도(V1) 및 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도(V2)는 V1=(ℓ1/ℓ2)×V2 를 만족할 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역은 물성이 서로 다를 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역은 스핀분극(spin polarization)(Sp), 포화자화량(saturation magnetization)(Ms) 및 자기이방성 에너지상수(magnetic anisotropy energy constant)(Ku) 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역 중 자구벽 이동속도가 상대적으로 빠른 하나의 스핀분극은 다른 하나의 스핀분극보다 클 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역 중 자구벽 이동속도가 상대적으로 빠른 하나의 포화자화량은 다른 하나의 포화자화량보다 작을 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역은 폭 및 두께 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역 중 자구벽 이동속도가 상대적으로 빠른 하나의 폭은 다른 하나의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역 중 자구벽 이동속도가 상대적으로 빠른 하나의 두께는 다른 하나의 두께보다 작을 수 있다.
상기 제1자구영역의 양단 중 적어도 하나에 다수의 상기 제2자구영역이 직렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 제1자구영역; 및 상기 제1자구영역보다 길이가 짧은 적어도 하나의 제2자구영역;을 포함하고, 상기 제1자구영역은 정보 기록/재생영역인 자성트랙을 제공한다.
상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도는 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도보다 빠를 수 있다.
상기 제1자구영역의 길이(ℓ1), 상기 제2자구영역의 길이(ℓ2), 상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도(V1) 및 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도(V2)는 V1=(ℓ1/ℓ2)×V2 를 만족할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 다수의 자구영역 및 그들 사이에 자구벽영역을 갖고, 상기 다수의 자구영역은 제1자구영역 및 상기 제1자구영역보다 길이가 짧은 적어도 하나의 제2자구영역을 포함하는 자성트랙; 상기 제1자구영역에 정보의 기록 및 재생 중 적어도 하나를 수행하는 제1유닛; 및 상기 자구벽영역의 자구벽을 이동시키기 위한 자구벽 이동수단;을 포함하는 정보저장장치를 제공한다.
상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도는 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도보다 빠를 수 있다.
상기 제1자구영역의 길이(ℓ1), 상기 제2자구영역의 길이(ℓ2), 상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도(V1) 및 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도(V2)는 V1=(ℓ1/ℓ2)×V2 를 만족할 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역은 물성이 서로 다를 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역은 스핀분극(spin polarization)(Sp), 포화자화량(saturation magnetization)(Ms) 및 자기이방성 에너지상수(magnetic anisotropy energy constant)(Ku) 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
상기 제1자구영역의 스핀분극은 상기 제2자구영역의 스핀분극보다 클 수 있다.
상기 제1자구영역의 포화자화량은 상기 제2자구영역의 포화자화량보다 작을 수 있다.
상기 제1 및 제2자구영역은 폭 및 두께 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
상기 제1자구영역의 폭은 상기 제2자구영역의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1자구영역의 두께는 상기 제2자구영역의 두께보다 작을 수 있다.
상기 제1자구영역의 양단 중 적어도 하나에 다수의 상기 제2자구영역이 직렬로 연결될 수 있다.
상기 제1유닛은 TMR(tunnel magneto resistance) 소자 또는 GMR(giant magneto resistance) 소자일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자구영역의 길이에 따라 자구벽 이동속도가 조절된 자성트랙을 구현할 수 있다. 이러한 자성트랙을 정보저장장치에 적용하면, 기록/재생유닛이 구비되는 제1자구영역만 선택적으로 크게 형성하고, 나머지 자구영역들은 작게 형성할 수 있으므로, 기록밀도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 자성트랙, 자성트랙을 포함하는 정보저장장치, 상기 정보저장장치의 동작방법 및 상기 자성트랙과 상기 정보저장장치의 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자성트랙 및 그를 포함하는 정보저장장치를 보여준다.
도 1을 참조하면, 소정 방향, 예컨대, X축 방향으로 뻗어 있는 자성트랙(100)이 구비될 수 있다. 자성트랙(100)은 강자성(ferromagnetic) 물질로 형성된 정보저장층일 수 있다. 예컨대, 자성트랙(100)은 Co, Ni 및 Fe 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 그 밖의 다른 물질을 더 포함할 수 있다. 자성트랙(100)은 제1자구영역(d1)을 포함할 수 있고, 제1자구영역(d1)과 길이가 다른 적어도 하나의 제2자구영역(d2)을 포함할 수 있다. 제1자구영역(d1)은 기록/재생영역일 수 있고, 제1자구영역(d1)의 길이(ℓ1)는 제2자구영역(d2)의 길이(ℓ2)보다 길 수 있다. 제1자구영역(d1)의 길이 방향에 따른 양측면 중 적어도 하나에 다수의 제2자구영역(d2)이 직렬로 연속 배열될 수 있다. 다시 말해, 자성트랙(100)은 연속 배열된 다수의 자구영역을 가질 수 있는데, 그 중 하나는 제1자구영역(d1)일 수 있고, 나머지는 제2자구영역(d2)일 수 있다. 자성트랙(100)에서 제1자구영역(d1)을 제외한 나머지영역을 참조번호 R1으로 표시하였다. 상기 나머지영역(R1)은 다수의 제2자구영역(d2)으로 구성될 수 있다. 도 1에서는 제1자구영역(d1)의 양측으로 다수의 제2자구영역(d2)이 배열된 경우에 대해 도시하였지만, 제1자구영역(d1)의 일측으로만 다수의 제2자구영역(d2)이 구비될 수도 있다. 즉, 제1자구영역(d1)은 자성트랙(100)의 단부에 위치할 수 있다. 제1자구영역(d1)의 위치는 다양하게 변화될 수 있다. 또한 제1자구영역(d1)은 두 개 이상 구비될 수도 있다. 두 개의 제1자구영역(d1)이 구비되는 경우, 그 중 하나는 자성트랙(100)의 일단에 다른 하나는 자성트랙(100)의 타단에 구비될 수 있다. 그리고 세 개 이상의 제1자구영역(d1)이 구비되는 경우, 그들은 등간격으로 구비될 수 있다.
인접한 두 개의 자구영역 사이, 즉, 제1자구영역(d1)과 그와 인접한 제2자구영역(d2)의 사이 및 인접한 두 개의 제2자구영역(d2)들 사이에 자구벽영역(DW)이 구비될 수 있다. 자구벽영역(DW)은 자구벽이 핀닝(pinning)되는 지점으로서, 2차원적으로 도시하였지만, 실제는 소정의 부피를 갖는 3차원적 영역일 수 있다. 예컨대, 자구벽영역(DW)은 도핑영역이거나 노치(notch)가 형성된 영역일 수 있다. 다시 말해, 도핑이나 노치(notch)를 형성하는 방법 등으로 자구벽영역(DW)을 한정할 수 있다. 상기 노치(notch)는 자성트랙(100)의 Y축 방향에 따른 양측면에 형성된 것일 수 있다. 자구벽영역(DW)이 한정됨에 따라, 다수의 자구영역, 즉, 제1 및 제2자구영역(d1, d2)이 한정될 수 있다. 도 1에서 자성트랙(100)은 라인 형태로 도시하였지만, 그 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
제1자구영역(d1)에 제1유닛(200)이 구비될 수 있다. 제1유닛(200)의 길이는 제1자구영역(d1)의 길이(ℓ1)와 같거나 유사할 수 있다. 제1유닛(200)은 예컨대, TMR(tunnel magneto resistance) 효과를 이용하는 소자(이하, TMR 소자)이거나, GMR(giant magneto resistance) 효과를 이용하는 소자(이하, GMR 소자)일 수 있고, 기록유닛, 재생유닛 및 기록/재생유닛 중 어느 하나일 수 있다. 도 1에서 제1유닛(200)은 제1자구영역(d1)의 하면에 구비된 것으로 도시하였지만, 하면이 아닌 상면에 구비되거나, 하면 및 상면에 나눠서 구비될 수 있다. 제1자구영역(d1)이 두 개 이상 존재하는 경우, 각각의 제1자구영역(d1)에 제1유닛(200)이 구비될 수 있다. 제1유닛(200)에 대해서는 추후에 보다 구체적으로 설명한다.
자성트랙(100)에 연결된 자구벽 이동수단(300)이 구비될 수 있다. 자구벽 이동수단(300)은 전원을 포함할 수 있다. 상기 전원은 펄스 전류를 발생시키는 전류원일 수 있다. 자구벽 이동수단(300)은 상기 전원과 자성트랙(100) 사이에 트랜지 스터나 다이오드와 같은 스위칭소자를 더 포함할 수 있다. 도 1에서 자구벽 이동수단(300)은 자성트랙(100)의 일단에 연결된 것으로 도시되어 있지만, 자성트랙(100)의 타단 또는 양단에 연결될 수 있다. 자구벽 이동수단(300)에서 자성트랙(100)으로 인가되는 펄스 전류에 의해 자구영역(제1 및 제2자구영역(d1, d2))에 위치하는 자구 및 자구벽영역(DW)에 위치하는 자구벽이 소정 방향으로 1비트씩 이동될 수 있다. 즉, n번째 자구영역(제1 또는 제2자구영역(d1, d2))에 위치하는 자구와 n번째 자구벽영역(DW)에 위치하는 자구벽이 상기 펄스 전류에 의해 n+1번째(또는 n-1번째) 자구영역(제1 또는 제2자구영역(d1, d2)) 및 n+1번째(또는 n-1번째) 자구벽영역(DW)으로 이동될 수 있다. 전자와 전류의 방향은 반대이므로, 자구 및 자구벽은 전류와 반대 방향으로 이동될 수 있다.
다수의 자구영역 각각은 1비트에 대응될 수 있으므로, 상기 펄스 전류에 의해 제1지점(P1)에 위치하는 자구벽은 제2지점(P2)으로 이동하고, 제2지점(P2)에 위치하는 자구벽은 제3지점(P3)으로 이동될 수 있다. 혹은 제2지점(P2)의 자구벽이 제1지점(P1)으로 이동하고, 제3지점(P3)의 자구벽이 제2지점(P2)으로 이동될 수 있다. 따라서 제1자구영역(d1)에서의 자구벽 이동속도(V1)는 제2자구영역(d2)에서의 자구벽 이동속도(V2)보다 빠를 수 있다. 예컨대, 제1자구영역(d1)의 길이(ℓ1), 제2자구영역(d2)의 길이(ℓ2), 제1자구영역(d1)에서의 자구벽 이동속도(V1) 및 제2자구영역(d2)에서의 자구벽 이동속도(V2)는 다음 식을 만족할 수 있다.
Figure 112008086099082-PAT00001
이러한 자구벽 이동속도의 차이를 유발하기 위해, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)의 물성 및/또는 치수(두께, 폭) 등을 다르게 할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 자세히 설명한다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 도 1의 제1유닛(200)의 구조를 보다 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 제1유닛(200A)은 제1자구영역(d1)의 하면 및 상면 중 하나, 예컨대, 하면에 구비된 제1고정층(pinned layer)(40a)을 포함할 수 있고, 제1고정층(40a)과 제1자구영역(d1) 사이에 개재된(interposed) 제1분리층(20a)을 포함할 수 있다. 제1분리층(20a)은 절연층이거나 도전층일 수 있다. 제1분리층(20a)이 절연층인 경우, 제1유닛(200A)은 TMR 소자이고, 제1분리층(20a)이 도전층인 경우, 제1유닛(200A)은 GMR 소자이다. 또한 제1유닛(200A)은 제1고정층(40a) 하면에 구비된 제1전극(60a)과 제1자구영역(d1) 상에 구비된 제2전극(60b)을 더 포함할 수 있다. 제2전극(60b)과 제1자구영역(d1) 사이에는 자성트랙(100)보다 전기 저항이 높은 저항성층(30)이 더 구비될 수 있다. 저항성층(30)은 자성트랙(100)에 자구 및 자구벽 이동을 위한 전류를 인가했을 때, 상기 전류가 제1유닛(200A)으로 누설되는 것을 방지하는 전기적 베리어(barrier)와 같은 역할을 할 수 있고, 제1전극(60a)과 제2전극(60b) 사이에 전류를 인가했을 때는 그 흐름을 거의 방해하지 않을 수 있 다. 이를 위해, 저항성층(30)은 적절한 전기 저항을 갖는 물질로, 적당히 얇은 두께로 형성될 수 있다. 예컨대, 저항성층(30)의 비저항은 자성트랙(100)의 비저항의 500∼10000배, 좁게는, 1000∼3000배 정도일 수 있다. 이러한 비저항차를 위해, 자성트랙(100)은 NiFe, Co, CoNi, CoFe, CoCr, CoCu, NiCu, FePt, FePd, CoCrPt, CoFeTb, CoFeGd , CoTb 및 CoFeNi중 어느 하나로 형성하고, 저항성층(30)은 비정질의 CoZrNb 및 CoFeB 중 어느 하나로 형성하거나 Si, B 등의 불순물을 포함하여 높은 비저항을 갖는 자성물질로 형성할 수도 있다. 제1분리층(20a)이 도전층인 경우, 자성트랙(100)과 제1분리층(20a) 사이에도 상기 저항성층(30)과 동일한 층이 더 구비될 수 있다.
도 2에 도시하지는 않았지만, 제1고정층(40a)과 제1전극(60a) 사이에 제1고정층(40a)의 자화 방향을 고정시키기 위한 적어도 하나의 층이 더 구비될 수 있다. 상기 적어도 하나의 층은 반강자성트랙(anti-ferromagnetic layer)을 포함할 수 있다. 제1고정층(40a)의 자화 방향을 고정시키기 위한 층(또는 층들)의 구성은 잘 알려진 바, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 3은 도 2의 제1유닛(200A)과 다른 구조의 제1유닛(200B)을 보여준다.
도 3을 참조하면, 제1유닛(200B)은 제1자구영역(d1)의 하면에 구비된 제1고정층(40a)과 제1자구영역(d1)의 상면에 구비된 제2고정층(40b)을 포함할 수 있다. 제1고정층(40a)과 제2고정층(40b)의 자화 방향은 서로 반대일 수 있다. 제1고정층(40a)과 제1자구영역(d1) 사이에 제1분리층(20a)이 구비될 수 있고, 제2고정층(40b)과 제1자구영역(d1) 사이에 제2분리층(20b)이 구비될 수 있다. 제1분리 층(20a) 및 제2분리층(20b)은 절연층이거나 도전층일 수 있다. 제1분리층(20a) 및 제2분리층(20b)이 도전층인 경우, 제1분리층(20a)과 제1자구영역(d1) 사이 및 제2분리층(20b)과 제1자구영역(d1) 사이에 도 2의 저항성층(30)과 동일한 층이 구비될 수 있다. 제1고정층(40a) 하면에 제1전극(60a)이 구비될 수 있고, 제2고정층(40b) 상면에 제2전극(60b)이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 3의 제1유닛(200A, 200B)을 이용한 정보의 기록 및 재생방법을 간략하게 설명한다.
<기록방법>
도 2의 제1유닛(200A)에 소정 방향의 쓰기전류를 인가함으로써, 제1자구영역(d1)에 소정의 정보를 기록할 수 있다. 상기 쓰기전류의 방향에 따라, 제1자구영역(d1)에 기록되는 정보의 종류가 달라질 수 있다. 예컨대, 제2전극(60b)에서 제1전극(60a)으로 제1쓰기전류를 인가하면, 전자들은 제1전극(60a)에서 제2전극(60b)으로 흐른다. 이때, 제1고정층(40a)과 동일한 스핀 방향을 갖는 전자들만 제1고정층(40a)을 통과하여 제1자구영역(d1)에 스핀 전이 토크(spin transfer torque)를 인가하고, 제1고정층(40a)과 반대의 스핀 방향을 갖는 전자들은 제1고정층(40a)을 통과하지 못한다. 따라서, 제1자구영역(d1)은 제1고정층(40a)과 동일한 방향으로 자화될 수 있다. 이때, 제1자구영역(d1)에 정보 '0'이 기록된 것이라 할 수 있다. 한편, 제1전극(60a)에서 제2전극(60b)으로 제2쓰기전류를 인가하면, 전자들은 제2전극(60b)에서 제1전극(60a)으로 흐른다. 이때, 제1고정층(40a)과 동일한 스핀 방향을 갖는 전자들은 제1고정층(40a)을 통과하여 제1전극(60a)으로 흐르고, 제1고정 층(40a)과 반대의 스핀 방향을 갖는 전자들은 제1고정층(40a)을 통과하지 못하고 제1자구영역(d1)으로 되돌아와 제1자구영역(d1)에 스핀 전이 토크(spin transfer torque)를 인가한다. 따라서, 제1자구영역(d1)은 제1고정층(40a)과 반대 방향으로 자화될 수 있다. 이때, 제1자구영역(d1)에 정보 '1'이 기록된 것이라 할 수 있다. 이와 같이, 제1유닛(200A)에 소정의 쓰기전류를 인가하여, 제1자구영역(d1)의 자구에 정보 '0' 또는 '1'을 기록할 수 있다. 한편, 도 3의 제1유닛(200B)을 사용하는 경우, 자성트랙(100)의 아래 및 위쪽의 두 개의 고정층(40a, 40b)으로부터 제1자구영역(d1)으로 스핀 전이 토크(spin transfer torque)가 인가될 수 있으므로, 도 2의 제1유닛(200A)을 사용하는 경우보다 작은 전류로도 기록동작을 수행할 수 있다.
상기 쓰기전류를 인가하는 단계와 자성트랙(100)의 자구벽을 소정 방향으로 1비트만큼 이동시키는 단계를 반복 수행하면, 자성트랙(100)에 다수의 정보를 기록할 수 있다.
<재생방법>
도 2의 제1자구영역(d1)에 기록된 정보를 재생하기 위해, 제1유닛(200A)에 재생전류를 인가할 수 있다. 제1자구영역(d1)에 기록된 정보의 종류에 따라 상기 재생전류의 저항이 달라지므로, 제1자구영역(d1)에 기록된 정보를 판별할 수 있다. 상기 재생전류는 제1전극(60a)과 제2전극(60b) 사이에 인가하거나, 자성트랙(100)의 양단 중 하나와 제1전극(60a) 사이에 인가할 수 있다. 자성트랙(100)의 양단 중 하나와 제1전극(60a) 사이에 상기 재생전류를 인가하더라도, 제1자구영역(d1)을 제외한 나머지 자구영역들, 즉, 제2자구영역(d2)들의 자화 상태는 상기 재생전류에 큰 영향을 주지 않을 수 있다. 즉, 제1유닛(200A)이 형성된 제1자구영역(d1)의 자화 상태가 상기 재생전류의 크기를 결정하는 지배적인(dominant) 역할을 할 수 있다. 한편, 도 3의 제1유닛(200B)의 경우, 제1전극(60a) 및 제2전극(60b) 중 하나와 자성트랙(100)의 양단 중 하나 사이에 상기 재생전류를 인가할 수 있다.
상기 재생전류를 인가하여 제1자구영역(d1)의 정보를 판별하는 단계와 자성트랙(100)의 자구벽을 소정 방향으로 1비트만큼 이동시키는 단계를 반복 수행하면, 자성트랙(100)에 기록된 다수의 정보를 재생할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 자성트랙(100)의 자구벽을 소정 방향으로 이동시킬 때, 제1자구영역(d1)에서의 자구벽 이동속도는 제2자구영역(d2)에서 자구벽 이동속도보다 빠를 수 있다. 예컨대, 도 1에서 제1지점(P1)에 위치하는 자구벽이 제2지점(P2)으로 이동하는 동안, 제2지점(P2)에 위치하는 자구벽은 제3지점(P3)으로 이동될 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)에서 자구벽 이동속도가 달라지는 원리에 대해 자세히 설명한다. 자구벽 이동속도의 차이는 도 1의 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2), 즉, 제1자구영역(d1)과 나머지영역(R1)의 물성 및/또는 치수 등의 차이에 기인할 수 있다. 보다 구제척으로 설명하면, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)의 스핀분극(spin polarization)(Sp), 포화자화량(saturation magnetization)(Ms) 및 자기이방성 에너지상수(magnetic anisotropy energy constant)(Ku) 중 적어도 하나가 다를 때, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)에서 자구벽 이동속도가 달라질 수 있다. 또한, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)의 두께 및 폭 중 적어도 하나가 다를 때, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)에서의 자구벽 이동속도가 달라질 수 있다.
도 4는 스핀분극(spin polarization)(Sp)이 서로 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도(VDW)의 변화를 보여준다.
도 4를 참조하면, 스핀분극(Sp)이 증가함에 따라 자구벽 이동속도(VDW)가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 도 1의 구조를 제조함에 있어서, 자성트랙(100)에서 제1자구영역(d1)의 스핀분극(Sp)을 선택적으로 증가시킴으로써, 제1자구영역(d1)에서의 자구벽 이동속도를 증가시킬 수 있다. 스핀분극(Sp)을 높여주는 방법으로는, 예컨대, 가스상 흡착(gaseous adsorbate) 방법 등이 있다. 즉, 제1자구영역(d1)만 소정의 가스상에 노출시켜 제1자구영역(d1)에만 상기 가스상이 흡착되도록 할 수 있고, 그 결과, 제1자구영역(d1)의 스핀분극(Sp)을 증가시킬 수 있다. 그 밖의 다른 방법으로도, 제1자구영역(d1)과 나머지영역(R1)의 스핀분극(Sp) 차이를 유발할 수 있다.
도 5는 포화자화량(saturation magnetization)(Ms)이 서로 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도(VDW)의 변화를 보여준다.
도 5를 참조하면, 포화자화량(Ms)이 감소함에 따라 자구벽 이동속도(VDW)가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 도 1의 구조를 제조함에 있어서, 제1자구영역(d1)의 포화자화량(Ms)이 제2자구영역(d2)들의 포화자화량(Ms)보다 작아지도록 하여, 제1자구영역(d1)에서 자구벽이 상대적으로 빠르게 움직이게 할 수 있다. 예 컨대, 연자성층(soft magnetic layer)을 제1자구영역(d1)의 표면에 부착하면, 상기 연자성층에 의해 제1자구영역(d1)의 포화자화량(Ms)이 감소할 수 있다. 상기 연자성층은 도 2의 제1자구영역(d1)과 제1분리층(20a) 사이 및 제1자구영역(d1)과 저항성층(30) 사이 중 적어도 하나에 개재(interposed)될 수 있고, 도 3의 제1자구영역(d1)과 제1분리층(20a) 사이 및 제1자구영역(d1)과 제2분리층(20b) 사이 중 적어도 하나에 개재(interposed)될 수 있다. 상기 연자성층을 사용하는 방법 대신에, 또는 그와 더불어서, 다른 방법을 사용할 수도 있다. 예컨대, 제1자구영역(d1)은 포화자화량(Ms)이 작은 제1물질로 형성하고, 제2자구영역(d2)들은 포화자화량(Ms)이 큰 제2물질로 형성하여 포화자화량(Ms) 차이를 유발할 수 있다.
도 6은 자기이방성 에너지상수(magnetic anisotropy energy constant)(Ku)가 서로 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도(VDW)의 변화를 보여준다.
도 6을 참조하면, 자기이방성 에너지상수(Ku)가 증가함에 따라 자구벽 이동속도(VDW)가 증가하다가 감소하는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 자기이방성 에너지상수(Ku)가 2×106 erg/cc 인 자성트랙 샘플에서의 자구벽 이동속도(VDW)는 자기이방성 에너지상수(Ku)가 1×106 erg/cc 인 자성트랙 샘플에서의 자구벽 이동속도(VDW)보다 월등히 빠르다. 그런데 자기이방성 에너지상수(Ku)가 3× 106 erg/cc 인 자성트랙 샘플에서의 자구벽 이동속도(VDW)는 자기이방성 에너지상수(Ku)가 2×106 erg/cc 인 자성트랙 샘플에서의 자구벽 이동속도(VDW)보다 다소 느리다. 이는 소정의 임계 값까지 자기이방성 에너지상수(Ku)가 증가함에 따라 자구벽 이동속도(VDW)가 증가하지만, 자기이방성 에너지상수(Ku)가 상기 임계 값보다 커지면 자구벽 이동속도(VDW)는 도리어 다소 느려질 수 있음을 보여준다. 자기이방성 에너지상수(Ku)는 자성트랙(100)의 결정성에 관련된 물질 상수일 수 있다. 예컨대, 자성트랙(100)의 결정성이 우수할수록 자기이방성 에너지상수(Ku)는 커질 수 있다. 따라서 도 1의 구조를 제조함에 있어서, 제1자구영역(d1)의 결정성과 제2자구영역(d2)의 결정성, 즉, 제1자구영역(d1)의 결정성과 나머지영역(R1)의 결정성이 달라지도록 하면, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)의 자기이방성 에너지상수(Ku)가 달라질 수 있고, 그에 따라, 제1자구영역(d1)과 제2자구영역(d2)에서의 자구벽 이동속도가 달라질 수 있다. 예컨대, He 나 Ga 이온과 같은 불순물 이온을 자성트랙(100)의 소정 영역에 주입하면, 상기 소정 영역의 자기이방성 에너지상수(Ku)가 선택적으로 감소할 수 있다. 여기서, 상기 소정 영역은 제1자구영역(d1)이거나, 다수의 제2자구영역(d2)일 수 있다. 불순물 이온을 도핑하는 방법 이외에 다른 방법도 가능하다. 예컨대, 제1자구영역(d1)과 다수의 제2자구영역(d2)을 서로 다른 결정 특성을 갖는 하부층 상에 형성함으로써, 제1자구영역(d1)과 다수의 제2자구영역(d2)의 결정성이 달라지게 할 수도 있다. 이는 상기 하부층의 결정 특성에 따라 그 위에 형성되는 자성층의 결정성이 달라질 수 있기 때문이다.
도 7은 폭(width)이 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도(VDW)의 변화를 보여준다.
도 7을 참조하면, 자성트랙 샘플의 폭(width)이 감소함에 따라 자구벽 이동속도(VDW)가 증가하는 것을 알 수 있다. 자성트랙 샘플의 폭은 인가 전류의 밀도와 반비례한다. 따라서, 도 1의 자성트랙(100)에서 제1자구영역(d1)의 폭(즉, Y축 방향으로의 길이)이 32 nm이고, 다수의 제2자구영역(d2)의 폭이 64 nm인 경우, 제1자구영역(d1)에 60 MA/㎠ 의 전류가 흐른다면, 다수의 제2자구영역(d2)에는 30 MA/㎠ 의 전류가 흐른다. 도 7로부터, 32 nm의 폭을 갖는 자성트랙에 60 MA/㎠ 의 전류가 흐를 때 자구벽은 55.6 m/s 정도의 속도로 움직이고, 64 nm의 폭을 갖는 자성트랙에 30 MA/㎠ 의 전류가 흐를 때 자구벽은 22.4 m/s 정도의 속도로 움직이는 것을 알 수 있다. 따라서 제1자구영역(d1)의 폭이 32 nm이고, 제2자구영역(d2)의 폭이 64 nm이며, 제1자구영역(d1)에 60 MA/㎠ 의 전류가 흐르는 경우, 제1자구영역(d1)에서의 자구벽 이동속도(약 55.6 m/s)는 제2자구영역(d2)에서의 자구벽 이동속도(약 22.4 m/s)보다 2.5배 정도 빠를 수 있다.
도 8은 두께가 다른 두 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도(VDW)의 변화를 보여준다.
도 8을 참조하면, 자성트랙 샘플의 두께가 감소함에 따라 자구벽 이동속도(VDW)가 증가하는 것을 알 수 있다. 자성트랙 샘플의 두께는 이동전류의 밀도와 반비례한다. 따라서, 도 1의 자성트랙(100)에서 제1자구영역(d1)의 두께가 5 nm이고, 다수의 제2자구영역(d2)의 두께가 10 nm인 경우, 제1자구영역(d1)에 60 MA/㎠ 의 전류가 흐른다면, 다수의 제2자구영역(d2)에 30 MA/㎠ 의 전류가 흐른다. 도 8로부터, 5 nm의 두께를 갖는 자성트랙에 60 MA/㎠ 의 전류가 흐를 때 자구벽은 53.5 m/s 정도의 속도로 움직이고, 10 nm의 폭을 갖는 자성트랙에 30 MA/㎠ 의 전류가 흐를 때 자구벽은 5.5 m/s 정도의 속도로 움직이는 것을 알 수 있다. 따라서 제1자구영역(d1)의 두께가 5 nm이고, 제2자구영역(d2)의 두께가 10 nm이며, 제1자구영역(d1)에 60 MA/㎠ 의 전류가 흐르는 경우, 제1자구영역(d1)에서의 자구벽 이동속도(약 53.5 m/s)는 제2자구영역(d2)에서의 자구벽 이동속도(약 5.5 m/s)보다 10배 정도 빠를 수 있다.
아래의 표 1은 도 4 내지 도 8의 결과에 기초한 것으로 자성트랙의 물질 상수 및 치수(폭 및 두께)의 변화에 따른 자구벽 이동속도의 변화 정도를 보여준다.
구분 조건1 조건2 자구벽 이동속도 비
(조건1 속도/조건2 속도)
스핀분극(Sp) 0.7 0.5 1.52
포화자화량(Ms) (emu/cc) 100 200 2.13
이방성 에너지상수(Ku) (Merg/cc) 2 3 1.11
폭(width) (nm) 32 64 2.49
두께(thickness) (nm) 5 10 9.73
표 1을 참조하면, 자성트랙의 폭 및 두께를 변화시키는 경우, 특히, 자성트랙의 두께를 변화시키는 경우, 물질 상수를 변화시키는 경우보다 자구벽 이동속도의 변화가 큰 것을 알 수 있다.
본 실시예에서는, 자성트랙(100)에서 제1유닛(200)이 형성되는 영역, 즉, 제1자구영역(d1)의 스핀분극(Sp), 포화자화량(Ms), 자기이방성 에너지상수(Ku), 폭 및 두께 중 적어도 어느 하나를 제1자구영역(d1)을 제외한 나머지영역(R1)과 다르게 함으로써, 제1자구영역(d1)에서 자구벽이 상대적으로 빠르게 움직이도록 할 수 있다. 따라서, 전술한 수학식 1을 만족하는 자성트랙(100) 및 그를 포함하는 정보저장장치를 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 자구영역의 길이에 따라 자구벽 이동속도가 다른 자성트랙(100)을 구현할 수 있다. 또한 이러한 자성트랙(100)을 정보저장장치에 적용하면, 자성트랙(100)에서 제1유닛(200)이 구비되는 자구영역(제1자구영역)(d1)만 선택적으로 크게 형성하고, 나머지 자구영역들은 작게 형성할 수 있다. 즉, 제1유닛(200)의 크기와 상관없이 상기 나머지 자구영역들의 크기를 가능한 작게 만들 수 있다. 따라서, 기록밀도를 높일 수 있다. 또한 제1유닛(200)을 상기 나머지 자구영역들과 같이 작게 만들 필요가 없으므로, 제1유닛(200)을 용이하게 형성할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자성트랙 및 그를 포함하는 정보저장장치를 보여주는 평면도이다. 본 실시예들은 도 1의 제1자구영역(d1)과 나머지영역(R1)의 폭이 다른 경우에 대응한다.
도 9a를 참조하면, 자성트랙(100a)에서 제1유닛(200)이 형성되는 제1자구영역(d1')은 상대적으로 작은 제1폭(w1)을 가질 수 있고, 그를 제외한 나머지 자구영역들, 즉, 제2자구영역(d2')들은 상대적으로 큰 제2폭(w2)을 가질 수 있다. 제1자구영역(d1')과 제2자구영역(d2') 사이에는 일종의 자구벽영역인 연결영역(DW1')이 구비될 수 있다. 연결영역(DW1')의 폭은 제2자구영역(d2')에서 제1자구영역(d1')으로 갈수록 점차 좁아질 수 있다. 인접한 제2자구영역(d2')들 사이의 자구벽영역(DW)도 2차원적으로 도시하였지만, 실제는 소정의 부피를 갖는 3차원적 영역일 수 있다. 도 9a에서 제1자구영역(d1')의 중심과 제2자구영역(d2')들의 중심은 동일 직선 상에 위치할 수 있다. 그러나 다른 실시예의 경우, 제1자구영역(d1')과 제2자구영역(d2')들의 상대적인 위치는 달라질 수 있다. 그 일례가 도 9b에 도시되어 있다.
도 9b의 제1자구영역(d1")은 도 9a의 제1자구영역(d1')보다 도면의 아래쪽(Y축의 역방향)에 위치한다. 이 경우, 자성트랙(100b)의 일측면은 평탄할 수 있다. 도 9b에서 제1자구영역(d1")과 제2자구영역(d2") 사이의 연결영역(DW1")의 폭은 도 9a의 연결영역(DW1')과 유사하게 제2자구영역(d2")에서 제1자구영역(d1")으로 갈수록 좁아질 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자성트랙 및 그를 포함하는 정보저장장치를 보여주는 단면도이다. 본 실시예들은 도 1의 제1자구영역(d1)과 나머지영역(R1)의 두께가 다른 경우에 대응한다.
도 10a를 참조하면, 자성트랙(100c)에서 제1유닛(200)이 형성되는 제1자구영역(d11')은 상대적으로 작은 제1두께(t1)을 가질 수 있고, 그를 제외한 나머지 자구영역들, 즉, 제2자구영역(d22')들은 상대적으로 큰 제2두께(t2)을 가질 수 있다. 제1자구영역(d11')과 제2자구영역(d22') 사이에는 일종의 자구벽영역인 연결영역(DW2')이 구비될 수 있다. 연결영역(DW2')의 두께는 제2자구영역(d22')에서 제1자구영역(d11')으로 갈수록 점차 얇아질 수 있다. 도 10a에서는 자성트랙(100c)의하면은 평탄하고, 자성트랙(100c)의 윗면에 홈(groove)이 형성되어 제1자구영역(d11')의 두께가 상대적으로 얇아진 경우에 대해 도시하였지만, 이 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 그 일례가 도 10b에 도시되어 있다.
도 10b의 구조는 도 10a 구조를 위·아래로 뒤집은 구조와 유사하다. 도 10b의 제1자구영역(d11")은 도 10a의 제1자구영역(d11')보다 도면의 위쪽에 위치한다. 이 경우, 자성트랙(100d)의 윗면은 평탄할 수 있다. 도 10b에서 제1자구영역(d11")과 제2자구영역(d22") 사이의 연결영역(DW2")의 두께는 도 10a의 연결영역(DW2')과 유사하게 제2자구영역(d2")에서 제1자구영역(d1")으로 갈수록 얇아질 수 있다.
도 9a 내지 도 10b에서 참조번호 200은 제1영역(d1', d1", d11', d11")에 구비되는 제1유닛을 나타낸다. 제1유닛(200)의 일부를 먼저 형성하고, 그 위에 자성트랙(100a∼100d)을 형성한 다음, 제1유닛(200)의 나머지를 형성할 수 있다. 그리고 도 9a 내지 도 10b에서 연결영역(DW1', DW1", DW2', DW2")을 구비시키는 것은 선택적(optional)이다. 한편, 도시하지는 않았지만, 자성트랙(100a∼100d)에 도 1의 자구벽 이동수단(300)과 동일한 수단이 연결될 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 3 및 도 9a 내지 도 10b의 구조는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 도 1 내지 도 3 및 도 9a 내지 도 10b에서 자성트랙(100, 100a∼100d), 제1고정층(40a) 및 제2고정층(40b)은 수직 자기이방성 또는 수평 자기이방성을 가질 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 실시예에 따른 자성트랙 및 그를 포함하는 정보저장장치를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 정보저장장치에 구비될 수 있는 기록/재생유닛을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스핀분극(spin polarization)이 서로 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포화자화량(saturation magnetization)이 서로 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기이방성 에너지상수(magnetic anisotropy energy constant)가 서로 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 폭이 다른 세 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 두께가 다른 두 가지 자성트랙 샘플의 인가 전류 밀도에 따른 자구벽 이동속도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자성트랙 및 그를 포함하는 정보저장장치를 보여주는 평면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자성트랙 및 그를 포함하는 정보저장장치를 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
d1, d2 : 제1 및 제2자구영역 DW : 자구벽영역
P1∼P3 : 제1 내지 제3지점 R1 : 나머지영역
20a, 20b : 분리층 30 : 저항성층
40a, 40b : 고정층 60a, 60b : 전극
100, 100a∼100d : 자성트랙 200, 200A, 200B : 제1유닛
300 : 자구벽 이동수단

Claims (23)

  1. 제1자구영역; 및
    상기 제1자구영역과 길이가 다른 적어도 하나의 제2자구영역;을 포함하고,
    상기 제1 및 제2자구영역에서 자구벽 이동속도가 다른 자성트랙.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 길이는 상기 제2자구영역의 길이보다 긴 자성트랙.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도는 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도보다 빠른 자성트랙.
  4. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 길이(ℓ1), 상기 제2자구영역의 길이(ℓ2), 상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도(V1) 및 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도(V2)는 V1=(ℓ1/ℓ2)×V2 를 만족하는 자성트랙.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2자구영역은 물성이 서로 다른 자성트랙.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2자구영역은 폭 및 두께 중 적어도 하나가 다른 자성트랙.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2자구영역은 스핀분극(spin polarization)(Sp), 포화자화량(saturation magnetization)(Ms) 및 자기이방성 에너지상수(magnetic anisotropy energy constant)(Ku) 중 적어도 하나가 다른 자성트랙.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 양단 중 적어도 하나에 다수의 상기 제2자구영역이 직렬로 연결된 자성트랙.
  9. 제1자구영역; 및
    상기 제1자구영역보다 길이가 짧은 적어도 하나의 제2자구영역;을 포함하고,
    상기 제1자구영역은 정보 기록/재생영역인 자성트랙.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도는 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도보다 빠른 자성트랙.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 길이(ℓ1), 상기 제2자구영역의 길이(ℓ2), 상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도(V1) 및 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도(V2)는 V1=(ℓ1/ℓ2)×V2 를 만족하는 자성트랙.
  12. 다수의 자구영역 및 그들 사이에 자구벽영역을 갖고, 상기 다수의 자구영역은 제1자구영역 및 상기 제1자구영역보다 길이가 짧은 적어도 하나의 제2자구영역을 포함하는 자성트랙;
    상기 제1자구영역에 정보의 기록 및 재생 중 적어도 하나를 수행하는 제1유닛; 및
    상기 자구벽영역의 자구벽을 이동시키기 위한 자구벽 이동수단;을 포함하는 정보저장장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1자구영역에서의 자구벽 이동속도는 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도보다 빠른 정보저장장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 길이(ℓ1), 상기 제2자구영역의 길이(ℓ2), 상기 제1자 구영역에서의 자구벽 이동속도(V1) 및 상기 제2자구영역에서의 자구벽 이동속도(V2)는 V1=(ℓ1/ℓ2)×V2 를 만족하는 정보저장장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2자구영역은 물성이 서로 다른 정보저장장치.
  16. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2자구영역은 폭 및 두께 중 적어도 하나가 다른 정보저장장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2자구영역은 스핀분극(spin polarization)(Sp), 포화자화량(saturation magnetization)(Ms) 및 자기이방성 에너지상수(magnetic anisotropy energy constant)(Ku) 중 적어도 하나가 다른 정보저장장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 스핀분극은 상기 제2자구영역의 스핀분극보다 큰 정보저장장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 포화자화량은 상기 제2자구영역의 포화자화량보다 작은 정보저장장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 폭은 상기 제2자구영역의 폭보다 작은 정보저장장치.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 두께는 상기 제2자구영역의 두께보다 작은 정보저장장치.
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1자구영역의 양단 중 적어도 하나에 다수의 상기 제2자구영역이 직렬로 연결된 정보저장장치.
  23. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1유닛은 TMR 소자 또는 GMR 소자인 정보저장장치.
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