KR20100081537A - 자성구조체를 포함하는 정보저장장치와 그의 제조 및 동작방법 - Google Patents

자성구조체를 포함하는 정보저장장치와 그의 제조 및 동작방법 Download PDF

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Abstract

자성구조체, 자성구조체의 형성방법, 자성구조체를 포함하는 정보저장장치 및 정보저장장치의 제조 및 동작방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 자성구조체는 제1방향으로 연장된 제1부분과 상기 제1부분의 양단에서 제2방향으로 연장된 제2부분을 포함할 수 있다. 상기 자성구조체에 자기장을 인가함으로써 서로 반대 방향으로 자화된 두 개의 자구 및 그들 사이에 자구벽을 생성할 수 있다. 이러한 자성구조체는 정보저장장치의 기록유닛으로 사용될 수 있다.

Description

자성구조체를 포함하는 정보저장장치와 그의 제조 및 동작방법{Information storage device comprising magnetic structure and methods of manufacturing and operating information storage device}
본 개시는 자성구조체, 자성구조체의 형성방법, 자성구조체를 포함하는 정보저장장치 및 정보저장장치의 제조 및 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 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치는 아직 개발 초기단계에 있고, 그의 실용화를 위해서는 몇몇 문제점들이 해결되어야 한다. 특히, 정보를 기록하는 방법의 개선이 요구된다.
본 발명의 일 측면(aspect)은 정보 기록수단으로 사용가능한 자성구조체를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 자성구조체의 형성방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 자성구조체를 포함하는 정보저장장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 정보저장장치의 제조 및 동작방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기판에 평행한 제1방향으로 연장된 제1부분; 및 상기 제1부분의 양단에서 상기 제1부분에 수직한 방향으로 연장된 제2부분;을 포함하고, 서로 반대 방향으로 자화된 두 개의 자구 및 그들 사이에 자구벽을 갖는 정보 기록용 자성구조체를 제공한다.
상기 자성구조체는 U자형(U-shape) 또는 역 U자형(reversed U-shape)일 수 있다.
상기 자구벽은 상기 제1부분 내에 위치할 수 있다.
상기 자성구조체는 수직 자기이방성을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기판에 평행한 제1방향으로 연장된 제1부분과 그 양단에서 상기 제1부분에 수직한 방향으로 연장된 제2부분을 포함하는 자성구조체를 마련하는 단계; 및 상기 자성구조체에 상기 제1방향과 평행한 자기장을 인가하여 상기 자성구조체 내에 자구벽을 생성하는 단계;를 포함하는 자성구조체의 형성방법을 제공한다.
상기 자성구조체는 U자형 또는 역 U자형으로 형성할 수 있다.
상기 자성구조체는 수직 자기이방성을 갖는 물질로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 전술한 정보 기록용 자성구조체; 및 상기 자성구조체에 연결된 적어도 하나의 정보 저장용 자성트랙;을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치를 제공한다.
상기 자성구조체는 U자형 또는 역 U자형일 수 있다.
상기 자성트랙은 상기 자성구조체의 상기 제1부분에 직접 또는 간접적으로 접촉될 수 있다.
상기 자성구조체는 상기 자성트랙의 일단에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 자성트랙의 일단은 상기 자성구조체의 상기 제1부분 측면에 접촉될 수 있다. 또한, 상기 자성트랙은 상기 자성구조체와 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 자구벽은 상기 자성구조체의 상기 제1부분 내에 위치할 수 있다.
상기 자성구조체와 상기 자성트랙은 수직 자기이방성을 가질 수 있다.
상기 자성트랙에 기록된 정보를 재생하기 위한 재생유닛이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 정보 기록용 자성구조체를 형성하는 단계; 및 상기 자성구조체에 연결된 적어도 하나의 정보 저장용 자성트랙을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 자성구조체를 형성하는 단계는 기판에 평행한 제1방향으로 연장된 제1부분과 그 양단에서 상기 제1부분에 수직한 방향으로 연장된 제2부분을 포함하는 자성구조체를 마련하는 단계; 및 상기 자성구조체에 상기 제1방향과 평행한 자기장을 인가하여 상기 자성구조체 내에 자구벽을 생성하는 단계;를 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치의 제조방법을 제공한다.
상기 자성구조체는 U자형 또는 역 U자형으로 형성할 수 있다.
상기 자성트랙은 상기 자성구조체의 상기 제1부분에 직접 또는 간접적으로 접촉될 수 있다.
상기 자성구조체 및 상기 자성트랙은 수직 자기이방성을 갖는 물질로 형성할 수 있다.
본 실시예의 제조방법은 상기 자성트랙에 기록된 정보를 재생하기 위한 재생유닛을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기판에 평행한 제1방향으로 연장된 제1부분 및 그 양단에서 상기 제1부분에 수직한 방향으로 연장된 제2부분을 포함하고 서로 반대 방향으로 자화된 두 개의 자구 및 그들 사이의 자구벽을 갖는 자성구조체, 및 상기 제1부분에 접촉된 자성트랙을 포함하는 정보저장장치의 동작방법에 있어서, 상기 자구벽이 상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역을 지나치도록 상기 자구벽을 상기 제1방향으로 이동시키는 단계; 및 상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역의 자구를 상기 자성트랙으로 적어도 1비트만큼 확장시키는 단계;를 포함하는 정보저장장치의 동작방법을 제공한다.
본 실시예의 동작방법은 상기 자구벽을 상기 제1방향의 역방향으로 이동시켜 상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역을 지나치도록 만드는 단계; 및 상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역의 자구를 상기 자성트랙으로 적어도 1비트만큼 확장시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 자구벽 생성을 위한 장치 없이, 매우 간단한 방법으로, 자성구조체 내에 자구벽을 생성할 수 있다. 이러한 자성구조체를 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치의 기록유닛으로 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 자성구조체, 자성구조체를 포함하는 정보저장장치 및 정보저장장치의 제조 및 동작방법을 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 자성구조체(100)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 자성구조체(100)는 기판(미도시)에 평행한 소정 방향, 예컨대, X축 방향으로 연장된 제1부분(10)을 포함할 수 있다. 자성구조체(100)는 제1부분(10)의 양단에서 상기 기판에 수직한 방향, 예컨대, Z축의 역방향으로 연장된 제2부분(20)을 포함할 수 있다. 제2부분(20)은 제1부분(10)의 길이 방향(즉, X축 방향)에 따른 양측면에서 연장된 것으로 볼 수 있지만, 제1부분(10)의 양단 하면에서 연장된 것으로 볼 수도 있다. 본 상세한 설명에서는 제2부분(20)이 제1부분(10)의 길이 방향에 따른 양측면에서 연장된 것으로 본다. 즉, 자성구조체(100)에서 두께가 상대적으로 얇은 부분을 제1부분(10)으로, 그 양측의 두께가 두꺼운 부분을 제2부분(20)으로 본다. 이와 같이, 본 실시예의 자성구조체(100)는 역 U자형(reversed U-shape)일 수 있다. 제1 및 제2부분(10, 20)은 동일한 강자성(ferromagnetic) 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2부분(10, 20)은 Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 그 밖의 다른 물질을 더 포함할 수 있다. 자성구조체(100)는 단일체(single body)일 수 있고, 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropic)을 가질 수 있다. 즉, 제1 및 제2부분(10, 20)은 Z축과 평행한 자화용이축(magnetic easy axis)을 가질 수 있다.
자성구조체(100)는 서로 반대 방향으로 자화된 두 개의 자구(이하, 제1 및 제2자구)(D1, D2)를 포함할 수 있다. 도 1에서 제1 및 제2자구(D1, D2)의 앞면에 도시한 화살표는 그의 자화 방향을 나타낸다. 제1 및 제2자구(D1, D2)의 상면에 도시한 표시
Figure 112009000608287-PAT00001
및
Figure 112009000608287-PAT00002
도 화살표에 대응하는 자화 방향을 나타낸다. 이러한 표시는 다른 도면들에서도 같은 의미로 사용된다. 제1자구(D1)는 Z축 방향으로, 제2자구(D2)는 Z축의 역방향으로 자화된 것으로 도시되어 있지만, 자화 방향은 서로 바뀔 수 있다. 제1 및 제2자구(D1, D2) 사이에는 자구벽(DW1)이 존재한다. 자구벽(DW1)은 제1부분(10)의 소정 영역에 위치할 수 있다. 예컨대, 자구벽(DW1)은 제1부분(10)의 중앙부에 위치할 수 있다. 자성구조체(100)에 소정 방향의 전류를 인가하여 자구벽(DW1)을 제1부분(10) 내에서 이동시킬 수 있다. 전류와 전자의 방향은 반대이므로, 자구벽(DW1)은 상기 전류의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 자구벽(DW1)이 이동한다는 것은 제1 및 제2자구(D1, D2)의 크기가 달라진다는 것을 의미한다. 즉, 자구벽(DW1) 이동에 의해 제1 및 제2자구(D1, D2) 중 하나는 확장되고, 다른 하나는 축소될 수 있다.
자성구조체(100)의 형태는 다양하게 변화될 수 있다. 그 일례가 도 2에 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 제2부분(20')은 제1부분(10')의 양단에서 Z축 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 본 실시예의 자성구조체(100')는 U자형일 수 있다. 도 2의 참조부호 D1', D2' 및 DW1'는 각각 제1자구, 제2자구 및 자구벽을 나타낸다. 제1 및 제2자구(D1', D2')의 자화 방향은 일례에 불과하고, 자구벽(DW1')의 위치는 달라질 수 있다.
도 1 및 도 2에서 자성구조체(100, 100')는 좌우 대칭 구조로 도시하였지만, 이들은 비대칭적 구조를 가질 수도 있다. 또한 자성구조체(100, 100')의 절곡부(bend portion)는 각진 형태로 도시하였지만, 각진 형태가 아닌 둥근 형태를 가질 수도 있다. 그 밖에도, 도 1 및 도 2의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
도 1 및 도 2의 자성구조체(100, 100')는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치의 구성요소로 적용될 수 있다. 예컨대, 자성구조체(100, 100')는 정보 기록을 위한 요소, 즉, 기록유닛으로 사용될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 자세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 자성구조체의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 제1부분(10a) 및 그 양단에서 연장된 제2부분(20a)을 포함하는 자성구조체(100a)를 마련한다. 제1부분(10a)은 기판(미도시)에 평행한 방향, 예컨대, X축 방향으로 연장될 수 있고, 제2부분(20a)은 상기 기판에 수직한 방향, 예컨대, Z축의 역방향으로 연장될 수 있다. 기판에 서로 이격된 두 개의 홈(groove)을 만들고, 상기 기판 상에 상기 홈(groove)들을 채우는 자성층을 증착한 후, 상기 자성층을 패터닝하여 자성구조체(100a)를 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 홈(groove)들을 채우는 자성층패턴이 제2부분(20a)이 될 수 있고, 그들 사이의 자성층패턴이 제1부분(10a)이 될 수 있다. 다른 방법으로는, 기판에 역 U자형(reversed U-shape) 홈(groove)을 만들고, 상기 역 U자형 홈(groove)에 자성 물질을 채워 자성구조체(100a)를 형성할 수도 있다. 그 밖에도, 자성구조체(100a)의 형성 방법은 매우 다양하게 변화될 수 있다. 제1 및 제2부분(10a, 20a)은 Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함하는 강자성(ferromagnetic) 물질로 형성할 수 있다. 상기 강자성 물질은 Co, Fe 및 Ni 이외에 다른 물질을 더 포함할 수도 있다. 제1 및 제2부분(10a, 20a)은 수직 자기이방성을 가질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 자성구조체(100a)에 제1부분(10a)과 평행한 방향, 예컨대, X축 방향의 자기장(F1)을 인가할 수 있다. 이때, 자기장(F1)은 제1 및 제2부분(10a, 20a)을 수평 방향으로 자화시킬 정도의 강도를 가질 수 있다. 그 결과, 제1 및 제2부분(10a, 20a)은 X축 방향으로 자화될 수 있다.
자기장(F1)을 제거하면, 시간이 지남에 따라, 제1 및 제2부분(10a, 20a)의 자화 방향이 변화될 수 있다. 그 과정이 도 3c에, 그 결과가 도 3d에 도시되어 있다.
도 3c를 참조하면, 제1 및 제2부분(10a, 20a)은 수직 자기이방성을 갖기 때문에, 즉, Z축과 평행한 자화용이축을 갖기 때문에, 이들(10a, 20a)의 자화 방향은 Z축과 평행하게 변화되려는 성질을 갖는다. 제1 및 제2부분(10a, 20a) 중 두께가 두꺼운 쪽, 즉, 제2부분(20a)에서 자화 방향의 변화가 빠르게 진행될 수 있다. 그런데 두 개의 제2부분(20a) 중 좌측의 제2부분(20a)과 그와 인접한 제1부분(10a)의 자화 방향은 반시계 방향으로 회전하는 반면, 두 개의 제2부분(20a) 중 우측의 제2부분(20a)과 그와 인접한 제1부분(10a)의 자화 방향은 시계 방향으로 회전할 수 있다. 이는 그렇게 되는 것이 정자기 에너지(magnetostatic energy)를 낮추는 것으로서, 에너지적으로 안정하기 때문이다. 달리 표현하면, 자성구조체(100a)의 중앙부가 X축 방향으로 자화되어 있기 때문에, 그 좌측부의 자화 방향은 반시계 방향으 로, 우측부의 자화 방향은 시계 방향으로 회전되는 것이 에너지적으로 안정적이다.
따라서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 두 개의 제2부분(20a) 중 좌측의 제2부분(20a)과 그와 인접한 제1부분(10a)은 Z축 방향으로 자화될 수 있고, 두 개의 제2부분(20a) 중 우측의 제2부분(20a)과 그와 인접한 제1부분(10a)은 Z축의 역방향으로 자화될 수 있다. 그 결과, 제1부분(10a) 내에 자구벽(DW1)이 생성될 수 있다. 자구벽(DW1)은, 예컨대, 제1부분(10a)의 중앙부에 위치할 수 있다.
도 3d의 자성구조체(100a)는 도 1의 자성구조체(100)에 대응될 수 있다. 도 3a 내지 도 3d와 유사한 방법으로, 도 2의 자성구조체(100')도 형성할 수 있다. 도 2의 자성구조체(100')를 형성할 때는, 예컨대, 일정 두께의 자성층패턴을 형성하고, 그 중앙부의 일부 두께를 식각하여 U자형 자성층패턴을 얻은 다음, 그것에 자기장을 인가함으로써, 자구벽을 생성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 자구벽 생성을 위한 장치 없이, 매우 간단한 방법, 즉, 인-플레인 자기장(in-plane magnetic field)을 인가하는 방법으로, 자성구조체 내에 자구벽을 용이하게 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자성구조체(100)를 포함하는 정보저장장치를 보여준다.
도 4를 참조하면, 자성구조체(100)에 연결된 적어도 하나의 자성트랙(200)이 구비될 수 있다. 자성트랙(200)은 자성구조체(100)의 제1부분(10)(도 1 참조)에 직접 또는 간접적으로 접촉될 수 있다. 예컨대, 자성구조체(100)의 제1부분(10)(도 1 참조) 측면에 자성트랙(200)이 구비될 수 있다. 이 경우, 자성트랙(200)은 자성구 조체(100)에 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 자성구조체(100)는 도 1의 자성구조체(100)와 동일한 구조를 가질 수 있으나, 도 2의 자성구조체(100')로 대체될 수 있다. 자성구조체(100)는 정보 기록유닛으로 사용될 수 있다. 자성트랙(200)은 연속 배열된 다수의 자구영역(D) 및 그들 사이의 자구벽영역(DW)을 포함하는 정보 저장트랙일 수 있다. 본 실시예에서는 자성구조체(100)의 측면에 하나의 자성트랙(200)이 구비된 경우에 대해서 도시하였지만, 자성구조체(100)을 길게 형성한 후, 그 측면에 복수 개의 자성트랙(200)을 구비시킬 수도 있다. 자성구조체(100)의 적어도 일부와 자성트랙(200)은 동일 물질 및 동일 공정으로 동시에 형성할 수 있다. 자성구조체(100)의 일단(E1) 및 타단(E2)에 각각 연결된 제1 및 제2도선(C1, C2)이 구비될 수 있고, 자성트랙(200)의 양단(E3, E4) 중 자성구조체(100)와 인접하지 않은 일단(E3)에 연결된 제3도선(C3)이 구비될 수 있다.
자성트랙(200)에 기록된 정보를 재생하기 위한 재생유닛(300)이 더 구비될 수 있다. 재생유닛(300)은, 예컨대, 자성트랙(200) 일단(E3) 바로 옆 자구영역(D)에 구비될 수 있지만, 그 위치는 달라질 수 있다. 또한 재생유닛(300)은 자구영역(D)의 하면 또는 상면에 구비되거나, 하면과 상면에 나눠서 구비될 수 있다. 재생유닛(300)은 TMR(tunnel magneto resistance) 효과를 이용하는 소자(이하, TMR 소자)이거나, GMR(giant magneto resistance) 효과를 이용하는 소자(이하, GMR 소자)일 수 있지만, 그 밖의 다른 소자일 수도 있다.
도시하지는 않았지만, 재생유닛(300)에 연결된 전류검출기가 더 구비될 수 있고, 상기 전류검출기와 자성구조체(100)에 연결된 정보기록소자(infomation writing element)가 더 구비될 수 있다. 제1 및 제2도선(C1, C2)이 상기 정보기록소자에 연결될 수 있고, 제3도선(C3) 또한 상기 정보기록소자에 연결될 수 있다.
도 4의 정보저장장치의 구성은 일례에 불과하고, 다양하게 변형될 수 있다. 구체적인 예로, 도 4에서는 자성트랙(200)이 제1부분(100)의 측면에 접촉된 것으로 도시하였지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 정보 저장용 자성트랙은 제1부분(100)의 위쪽에 구비될 수도 있다. 이 경우, 상기 정보 저장용 자성트랙과 제1부분(100)은 소정의 연결층을 사이에 두고 간접적으로 접촉될 수 있다. 상기 연결층은 자성구조체(100)의 상면 중앙에 구비될 수 있고, 자성구조체(100)보다 자기이방성 에너지가 낮은 자성물질로 형성될 수 있다. 그 밖에도 다양한 변형구조가 가능하다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여, 도 4에 도시된 정보저장장치의 기록방법을 보다 자세하게 설명한다.
도 5a를 참조하면, 자성구조체(100)의 일단(E1)에서 타단(E2)으로 전자를 흘려주어, 즉, 자성구조체(100)의 타단(E2)에서 일단(E1)으로 전류를 흘려주어, 자구벽(DW1)을 자성구조체(100)의 일단(E1)에서 타단(E2) 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 자구벽(DW1)은 자성트랙(200)을 지나치도록 이동될 수 있다. 다시 말해, 제1자구(D1)를 확장시켜 자성트랙(200)과 접하도록 만들 수 있다.
자구벽(DW1)은 자성구조체(100)의 얇은 부분(즉, 도 1의 제1부분(10))에서 두꺼운 부분(즉, 도 1의 제2부분(20))으로 이동되기 어렵다. 이는 자구벽(DW1)이 자성구조체(100)의 얇은 부분에서 두꺼운 부분으로 이동하려면 자구벽(DW1)의 크기 가 급격히 커져야 하는데, 크기가 커지는 쪽으로 자구벽(DW1)이 이동하는 것은 용이하지 않기 때문이다. 따라서 자구벽(DW1)은 자성구조체(100)의 두께가 얇은 부분(즉, 도 1의 제1부분(10)) 내에서만 이동될 수 있다. 이는 자구벽(DW1)이 자성구조체(100) 밖으로 사라질 가능성이 거의 없다는 것을 의미한다. 그러므로 본 발명의 실시예에 따른 자성구조체(100)를 이용하면, 안정적으로 정보의 기록동작을 수행할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 자성트랙(200)의 일단(E3)에서 자성구조체(100)의 일단(E1)으로 펄스전류를 흘려주어, 자성트랙(200)과 접한 자성구조체(100)의 자구, 즉, 제1자구(D1)를 자성트랙(200)의 타단(E4)으로 이동(확장)시킬 수 있다. 이는 자성트랙(200)의 타단(E4)에 제1자구(D1)에 대응하는 정보, 예컨대, '1'을 기록한 것이라 할 수 있다. 이때, 자성트랙(200)의 타단(E4)에 기록된 정보를 제1정보라 한다.
도 5c를 참조하면, 자성구조체(100)의 타단(E2)에서 일단(E1)으로 전자를 흘려주어, 즉, 자성구조체(100)의 일단(E1)에서 타단(E2)으로 전류를 흘려주어, 자구벽(DW1)을 자성구조체(100)의 타단(E2)에서 일단(E1) 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 자구벽(DW1)은 자성트랙(200)을 지나치도록 이동될 수 있다. 다시 말해, 제2자구(D2)를 확장시켜 자성트랙(200)과 접하도록 만들 수 있다.
도 5d를 참조하면, 자성트랙(200)의 일단(E3)에서 자성구조체(100)의 타단(E2)으로 펄스전류를 흘려주어, 자성트랙(200)과 접한 제1부분(10) 부분의 자구, 즉, 제2자구(D2)를 자성트랙(200)의 타단(E4)으로 이동(확장)시킬 수 있다. 이는 자성트랙(200)의 타단(E4)에 제2자구(D2)에 대응하는 정보, 예컨대, '0'을 기록한 것이라 할 수 있다. 이때, 도 5b 단계에서 기록된 상기 제1정보는 자성트랙(200)의 일단(E3) 쪽으로 1비트만큼 이동될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 정보저장장치에서는 정보 기록용 자성구조체(100) 및 그와 연결된 정보 저장용 자성트랙(200) 내에서 자구 및 자구벽을 적절히 이동시키는 방법으로 정보를 용이하게 기록할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 정보저장장치를 이용한 정보의 재생방법을 간략히 설명하면 다음과 같다. 도 4의 재생유닛(300)에 소정의 재생전류를 인가하여 재생유닛(300)이 구비된 자구영역(D)에 기록된 정보를 판별할 수 있다. 상기 재생전류의 저항은 재생유닛(300)이 구비된 자구영역(D)에 기록된 정보의 종류에 따라 달라질 수 있다. 따라서 상기 재생전류의 저항을 검출하여 재생유닛(300)이 구비된 자구영역(D)의 정보가 무엇인지 알 수 있다. 자성트랙(200)의 타단(E4)에서 일단(E3)으로 자구벽을 1비트씩 이동시키면서, 재생유닛(300)에 위치하는 자구의 정보를 재생할 수 있다. 부가적으로, 상기한 정보 재생과정에서 재생유닛(300)으로 재생한 정보는 다시 자성트랙(200)의 타단(E4)에 기록, 즉, 전사(trasfer)될 수 있다. 재생, 자구벽 이동 및 상기 재생된 정보의 전사(trasfer)를 반복하면, 자성트랙(200)의 정보를 모두 재생했을 때, 자성트랙(200)에 기록된 정보는 재생동작 전과 동일할 수 있다. 상기 정보의 전사(transfer)는 재생유닛(300)과 자성구조체(100)에 연결된 정보기록소자(infomation writing element)(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 이때, 상기 정보기록소자는 자성트랙(200)의 일단(E3)에도 연결될 수 있다. 그러나 이상에서 설명한 재생방법은 일례에 불과하고, 정보저장장치의 구조가 변경됨에 따라 재생방법은 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치의 제조방법은 정보 기록용 자성구조체의 형성방법을 포함할 수 있다. 상기 자성구조체는, 예컨대, 도 3a 내지 도 3d의 방법으로 도 1의 구조를 갖도록 형성하거나, 도 3a 내지 도 3d의 방법을 변형하여 도 2의 구조를 갖도록 형성할 수 있다. 또한 상기 정보저장장치의 제조방법은 상기 자성구조체에 연결된 정보 저장용 자성트랙을 형성하는 단계 및 상기 자성트랙에 구비되는 재생유닛을 형성하는 단계 등을 포함할 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 및 도 2의 자성구조체(100, 100')는 기록유닛이 아닌 다른 요소로 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 도 1, 도 2 및 도 4의 구조는 다양하게 변형될 수 있고, 도 3a 내지 도 3d 및 도 5a 내지 도 5d의 방법도 다양하게 변화될 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 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 자성구조체를 보여주는 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 자성구조체의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치를 보여주는 사시도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치의 동작방법을 보여주는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10, 10', 10a : 제1부분 20, 20', 20a : 제2부분
100, 100' : 자성구조체 200 : 자성트랙
300 : 재생유닛 C1∼C3 : 도선
D : 자구영역 D1, D2 : 제1 및 제2자구
DW : 자구벽영역 DW1 : 자구벽
E1, E2 : 자성구조체의 양단 E3, E4 : 자성트랙의 양단

Claims (25)

  1. 기판에 평행한 제1방향으로 연장된 제1부분; 및
    상기 제1부분의 양단에서 상기 제1부분에 수직한 방향으로 연장된 제2부분;을 포함하고,
    서로 반대 방향으로 자화된 두 개의 자구 및 그들 사이에 자구벽을 갖는 정보 기록용 자성구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 U자형(U-shape) 또는 역 U자형(reversed U-shape)인 자성구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자구벽은 상기 제1부분 내에 위치하는 자성구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 수직 자기이방성을 갖는 자성구조체.
  5. 기판에 평행한 제1방향으로 연장된 제1부분과 그 양단에서 상기 제1부분에 수직한 방향으로 연장된 제2부분을 포함하는 자성구조체를 마련하는 단계; 및
    상기 자성구조체에 상기 제1방향과 평행한 자기장을 인가하여 상기 자성구조체 내에 자구벽을 생성하는 단계;를 포함하는 자성구조체의 형성방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 U자형(U-shape) 또는 역 U자형(reversed U-shape)인 자성구조체의 형성방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 수직 자기이방성을 갖는 자성구조체의 형성방법.
  8. 청구항 1에 기재된 정보 기록용 자성구조체; 및
    상기 자성구조체에 연결된 적어도 하나의 정보 저장용 자성트랙;을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 U자형(U-shape) 또는 역 U자형(reversed U-shape)인 정보저장장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성트랙은 상기 자성구조체의 상기 제1부분에 직접 또는 간접적으로 접촉된 정보저장장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 상기 자성트랙의 일단에 위치하는 정보저장장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 자성트랙의 일단은 상기 자성구조체의 상기 제1부분 측면에 접촉된 정보저장장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자성트랙은 상기 자성구조체와 수직한 방향으로 연장된 정보저장장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 자구벽은 상기 자성구조체의 상기 제1부분 내에 위치하는 정보저장장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성구조체와 상기 자성트랙은 수직 자기이방성을 갖는 정보저장장치.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성트랙에 기록된 정보를 재생하기 위한 재생유닛을 더 포함하는 정보저장장치.
  17. 청구항 5에 기재된 방법으로 정보 기록용 자성구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 자성구조체에 연결된 적어도 하나의 정보 저장용 자성트랙을 형성하는 단계;를 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 U자형(U-shape) 또는 역 U자형(reversed U-shape)으로 형성하는 정보저장장치의 제조방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 자성트랙은 상기 자성구조체의 상기 제1부분에 직접 또는 간접적으로 접촉된 정보저장장치의 제조방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 자성구조체 및 상기 자성트랙은 수직 자기이방성을 갖는 물질로 형성하는 정보저장장치의 제조방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 자성트랙에 기록된 정보를 재생하기 위한 재생유닛을 형성하는 단계를 더 포함하는 정보저장장치의 제조방법.
  22. 기판에 평행한 제1방향으로 연장된 제1부분 및 그 양단에서 상기 제1부분에 수직한 방향으로 연장된 제2부분을 포함하고 서로 반대 방향으로 자화된 두 개의 자구 및 그들 사이의 자구벽을 갖는 자성구조체, 및 상기 제1부분에 접촉된 자성트랙을 포함하는 정보저장장치의 동작방법에 있어서,
    상기 자구벽이 상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역을 지나치도록 상기 자구벽을 상기 제1방향으로 이동시키는 단계; 및
    상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역의 자구를 상기 자성트랙으로 적어도 1비트만큼 확장시키는 단계;를 포함하는 정보저장장치의 동작방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 자구벽을 상기 제1방향의 역방향으로 이동시켜 상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역을 지나치도록 만드는 단계; 및
    상기 자성트랙과 접촉된 상기 제1부분 영역의 자구를 상기 자성트랙으로 적어도 1비트만큼 확장시키는 단계;를 더 포함하는 정보저장장치의 동작방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 자성구조체는 U자형(U-shape) 또는 역 U자형(reversed U-shape)인 정보 저장장치의 동작방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 자성구조체 및 상기 자성트랙은 수직 자기이방성을 갖는 정보저장장치의 동작방법.
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