KR20100082445A - 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100082445A
KR20100082445A KR1020090001761A KR20090001761A KR20100082445A KR 20100082445 A KR20100082445 A KR 20100082445A KR 1020090001761 A KR1020090001761 A KR 1020090001761A KR 20090001761 A KR20090001761 A KR 20090001761A KR 20100082445 A KR20100082445 A KR 20100082445A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
data storage
patterns
storage pattern
driving patterns
Prior art date
Application number
KR1020090001761A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100999975B1 (ko
Inventor
유천열
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020090001761A priority Critical patent/KR100999975B1/ko
Priority to PCT/KR2009/006158 priority patent/WO2010079881A2/ko
Publication of KR20100082445A publication Critical patent/KR20100082445A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100999975B1 publication Critical patent/KR100999975B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/14—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/02—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
    • G11C19/08—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
    • G11C19/0808—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)

Abstract

본 발명은 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법을 제공한다. 이 장치는 제1 방향으로 연장되고 제1 방향으로 자화된 자벽을 가지는 정보저장패턴, 및 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들을 포함한다. 정보저장패턴은 자벽과 자구들을 포함하고, 구동 패턴들은 정보저장패턴의 자벽을 정보저장패턴 내에서 이동시킬 수 있다.
Figure P1020090001761
자속밀도 인가, 자벽이동, 자벽, 자구, 비휘발성 이동성 정보 저장 장치

Description

자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법{MAGNETIC DOMAIN WALL MOVEMNENT MEMORY DEVICE AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 기억 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 자벽이동 기억 장치에 관한 것이다.
본 발명은 과학기술부원의 나노기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제명: 불균일 자기장 이용 자벽이동 메모리 소자].
기억 장치에는 디렘(DRAM), 에스렘(SRAM), 플래시 기억 장치(Flash memory device), 자기 하드 디스크(magnetic hard disk)등이 있다. 상기 플래시 기억 장치의 장점은 비휘발성이나, 단점은 가격이 비싸고 대용량화가 어렵다는 것이다. 상기 자기 하드 디스크의 장점은 높은 기록 밀도 및 비휘발성을 가지나, 단점은 기계적으로 움직이는 헤드를 가져 충격에 약하다. 따라서, 상기 하드 디스크는 이동성 저장장치로서 사용되기 부적합하다.
전류인가 자벽이동 기억 장치(current driven magnetic domain wall movement memory device)는 복수의 자구들을 갖는 정보저장패턴(data storage pattern)을 구비한다. 상기 자구들(magnetic domains)은 자벽(magnetic domain wall)이라 불리는 경계면에 의해 구분될 수 있으며, 자구들은 서로 다른 자화 방향(magnetization direction)을 가질 수 있다. 상기 정보저장패턴에 소정의 전류(current)가 흐를 경우, 소정 자구에 기록된 정보는 인접한 다른 자구로 연속적으로 이동할 수 있다. 이러한 현상을 전류인가 자벽이동 현상이라고 불린다. 다만, 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치는 상기 자구 또는 자벽의 이동 속도가 느리다. 따라서, 상기 전류인가 자벽이동 현상만을 이용한 기억 장치는 사용함에 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 집적도와 동작속도가 빠른 자벽이동 기억 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 집적도와 동작속도가 빠른 자벽이동 기억 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치는 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 자화된 자벽을 가지는 정보저장패턴, 및 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들을 포함한다. 상기 정보저장패턴은 상기 자벽과 자구들을 포함하고, 상기 구동 패턴들은 상기 정보저장패턴의 상기 자벽을 상기 정보저장패턴 내에서 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 이웃한 상기 자벽들 사이에 적어도 3개의 구동 패턴들이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자구는 상기 정보저장패턴의 배치 평면에 수직하게 자화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴은 수직 자기 이방성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴과 상기 구동패턴들 사이에 절연막이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동 패턴들은 상기 제1 방향의 자속밀도 성분을 포함하고, 상기 제1 방향의 자속밀도 성분은 상기 제1 방향의 그레디언트를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동패턴들은 상기 정보저장패턴의 상에 배치된 상부 구동 패턴들, 및 상기 정보저장패턴의 하에 배치된 하부 구동패턴들을 포함하되, 상기 상부 구동 패턴들과 상기 하부 구동패턴들은 서로 정렬될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동 패턴들 중에 적어도 하나는 서로 다른 평면에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴의 소정 영역에 배치된 기록-재생 구조체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기록-재생 구조체는 GMR(giant magneto resistance) 구조 및 TMR(tunnel magneto resistance) 구조 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기록-재생 구조체 및 상기 정보저장패턴에 인접하여 배치되어 상기 정보저장패턴에 정보를 기록하는 동작에서 상기 자벽을 상기 제1 방향으로 정렬시키는 자벽 정렬 구조체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴은 일정한 간격으로 배치되고 상기 자벽을 고정시키는 피닝영역을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴에 전류를 인가하여 상기 자벽을 이동시키는 전류인가수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치는 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향으로 자화된 자벽을 가지는 정보저장패턴들, 및 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되고 상기 정보저장패턴들을 가로지르는 복수의 구동 패턴들을 포함한다. 상기 정보저장패턴들은 상기 자벽과 자구들을 포함하고, 상기 구동 패턴들은 상기 정보저장패턴들의 상기 자벽을 상기 정보저장패턴들 내에서 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장 패턴들 및 상기 구동 패턴들은 3차원적으로 적층될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자벽이동 기억장치는 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향으로 자화된 자벽을 가지는 정보저장패턴들, 및 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들을 포함하고, 상기 정보저장패턴들은 상기 자벽과 자구들을 포함하고, 상기 구동 패턴들은 상기 정보저장패턴들의 상기 자벽을 상기 정보저장패턴들 내에서 이동시킬 수 있다. 이 장치의 동작 방법은 상기 정보저장패턴을 상기 정보저장패턴의 배치 평면에 수직하게에 초기 자화시키는 단계, 상기 정보저장패턴의 소정 영역 배치된 기록-재생 구조체에 의하여 상기 정보저장패턴에 정보를 기록하는 단계, 상기 구동패턴들에 전류를 인가하여 상기 정보저장패턴들 내에서 상기 자벽을 이동시키어 상기 정보를 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보를 이동시키는 단계는 상기 정보저 장패턴들의 정보가 동시에 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보를 이동시키는 단계는 상기 구동 패턴들에 순차적으로 전류를 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치는 정보저장패턴들과 구동패턴들이 매트릭스 형태로 배치되어 동시에 정보들을 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 직접도 및 동작 속도가 증가할 수 있다.
상기 정보저장패턴에 불균일한 자속밀도가 인가되는 경우, 자벽은 인접한 다른 영역으로 연속적으로 이동될 수 있다. 이 출원에서는 이러한 현상을 자속밀도 인가 자벽이동(magnetic flux density driven magnetic domain wall movement) 현상으로 부를 것이다.
각 자구의 자화 방향(magnetization direction)은 상기 정보저장패턴의 소정 영역에 배치되는 기록-재생 구조체에 의하여 바뀔 수 있고, 서로 평행(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 상태들 중의 하나일 수 있다. 이처럼, 자구의 자화 방향이 가변적이면서 평행(parallel) 또는 반평행(anti parallel) 두 가지 상태를 가질 수 있다는 점에서, 자구의 자화 방향은 이진 정보(binary data)로서 이용될 수 있다.
이때, 상기 자구들은 정보가 저장될 수 있는 독립된 영역이라는 점에서, 하 나의 정보저장패턴에는 복수 개의 정보들이 기록될 수 있다. 이에 더하여, 상기 자구는 복수의 단위 자구들로 구분될 수 있고, 상기 단위 자구에 정보가 저장될 수 있다. 또한, 자구들은 자벽을 경계로 연속적으로 배열된다는 점에서, 자벽 이동 기억 장치는 정보가 저장되는 영역들(예를 들면, 플로팅 게이트 전극들(floating gate electrodes)의 공간적 분리를 요구하는 플래시 기억 장치에 비하여 더 높은 정보 저장 밀도를 구현할 수 있다. 또한, 자벽 이동 기억 장치는 반도체 결정을 이용하는 트랜지스터를 사용할 필요가 없어 3차원적 적층 구조(stacked structure)가 용이하다. 자벽이동은 자속밀도인가 자벽이동 현상과 전류인가 자벽이동 현상에 의하여 수행될 수 있다.
상기 자벽이동 현상은 정보저장패턴 내에서 자구들에 기록된 데이터의 훼손 없이 데이터가 기록된 자구들의 위치를 변화시킬 수 있다. 상기 자벽이동 현상을 이용하면, 소정 단위 자구에 기록된 데이터를 변경하기 위해, 자기 하드 디스크의 경우처럼 기록-재생 구조체를 기계적으로 이동시킬 필요가 없다. 이에 따라, 상기 자벽이동 현상을 이용하는 기억 장치는 외부 충격에 강하다.
구체적으로, 이러한 데이터 변경은, 상기 자벽이동 현상을 이용하여, 변경하고자 하는 데이터를 상기 기록-재생 구조체에 인접한 단위 자구로 이동시킨 후, 상기 기록-재생 구조체를 이용하여 해당 데이터를 변경하는 과정을 통하여 수행될 수 있다.
또한, 데이터의 재생은, 상기 자벽이동 현상을 이용하여, 읽고자 하는 데이터를 기록-재생 구조체에 인접한 단위 자구로 이동시킨 후, 상기 기록-재생 구조체 를 이용하여 해당 데이터를 읽는 과정을 통하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자속밀도인가 자벽 이동 기억 장치는 전류 인가 자벽 이동 기억 장치보다 빠른 이동 속도를 확보할 수 있어, 비휘발성 휴대용 대용량 기억 장치로서 유리하다. 본 발명에 따른 자벽 이동 기억 장치는 전류인가 자벽이동 현상과 자속밀도인가 자벽이동 현상을 순차적으로 및/또는 동시에 적용할 수 있다.
본 발명에서 기록-재생 구조체는 종래의 하드 디스크 또는 엠렘(Magnetic Random access memory,MRAM)에서 사용된 기술을 응용하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 종래의 GMR(giant magneto resistance), TMR(tunnel magneto resistance), STT(spin torque transfer, spin transfer torque)등은 본 발명에 응용될 수 있어 공정 개발시간을 단축시킬 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는, MRAM의 용어를 사용하면, 정보를 저장하는 자유층과 자화방향이 고정된 자화 고정층을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 자벽이동 기억 장치의 기록-재생 구조체에서, 상기 자유층은 상기 정보저장패턴에 대응될 수 있고, 상기 자화 고정층은 고정패턴에 대응될 수 있다. 또한, 상기 기록-재생 구조체는 상기 정보저장패턴과 상기 고정패턴 사이에 터널절연패턴 및/또는 비자성 도전패턴이 배치된 구조를 포함할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체의 동작원리는 GMR, TMR, 또는 STT의 동작원리와 유사하여 생략한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어진 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태 로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한 층 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐서, 자화방향을 나타내는 화살표는 자벽 혹은 자구 내부의 대표적인 자화방향을 나타내며, 구체적인 자벽 혹은 자구 내부의 자화방향은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 정보저장패턴(100)과 상기 정보저장패턴(100)에 자속밀도를 인가하는 구동 패턴(미도시, driving pattern)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 복수의 자구들(110)과 자벽들(112)로 구분될 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 x축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 자벽들(112)은 상기 x축 방향으로 자화될 수 있다. 인접한 한 쌍의 서로 다른 자화 방향을 가지는 상기 자구들(110) 사이에는 상기 자벽(112)이 있을 수 있다. 상기 자구(110) 및 상기 자벽(112)은 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동할 수 있다.
상기 자구들(110)은 적어도 하나 이상의 단위 자구(unit magnetic domain)를 포함할 수 있다. 상기 단위 자구는 정보를 저장할 수 있는 최소 영역을 의미한 다. 상기 자구(110)는 복수의 단위 자구들(110a, 110b)를 구비하고, 상기 단위 자구들(110a, 110b) 사이에 자벽이 배치되지 않을 수 있다. 상기 단위 자구들(110a,110b) 사이에 상기 자벽(112)이 배치되 않아도, 상기 단위 자구들(110a,110b)에 저장된 정보들은 상기 정보저장패턴 내에서 일방향으로 연속적으로 이동하므로, 상기 단위 자구들(110a,110b)에 저장된 정보들은 손실되지 않을 수 있다. 상기 단위 자구들(110a,110b)은 물리적 길이에 의하여 정의될 수 있다.
상기 정보 저장 패턴(100)은 복수의 단위영역들을 구비하고, 상기 단위영역들 각각은 하나의 단위 자구(110a)를 포함한다. 다만, 서로 연속하는 상기 단위 자구들(110a, 110b)의 자화방향이 서로 다른 경우, 상기 단위 영역은 하나의 상기 자구(110) 일측에 형성되는 하나의 자벽(112)을 더 포함할 수 있다. 상기 단위 영역은 단위 셀(cell)이라 불린다.
상기 정보저장패턴(100)은 강자성체 물질을 포함하는 박막의 형태일 수 있다. 면 자기(Inplane Magnetic Anisotropy:IMA) 물질의 자화방향은 정자기 에너지를 최소화하기 위하여 상기 박막의 면내에 존재할 수 있다. 한편, 수직 자기(Perpendicular Magnetic Anisotropy: PMA) 물질의 자화방향은 상기 박막의 면에 수직한 방향의 이방성 에너지가 상기 정자기 에너지를 극복하여 상기 박막의 면에 수직한 자화 방향을 향할 수 있다. 상기 수직 자기 물질은 Co/Pd, Co/Pt, Fe/Pt, Fe/Ni 등의 다층 박막 및 희토류-전이금속 합금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 수직 자기 물질을 포함할 수 있다. 이 에 따라, 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자구들(110)의 자화방향은 상기 정보저장패턴(100)의 배치 평면에 수직할 수 있다. 상기 수직 자기 물질이 나노 와이어의 형태를 가지는 경우, 상기 자벽(112)의 자화방향은 상기 수직 자기 물질의 물질 상수들과 상기 나노 와이어의 두께 및 폭 등에 따라 상기 나노 와이어의 진행 방향 또는 폭의 방향을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자벽 이동 기억 장치의 정보저장패턴(100)의 상기 자벽의 자화 방향은 상기 정보저장패턴(100)의 진행방향과 일치할 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)은 스트립라인(strip line)의 형태를 가질 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 진행방향은 x축 방향일 수 있다. 또한, 상기 정보저장 패턴(100)은 두께(t)와 너비(w)를 가질 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 자구들(110)의 자화방향은 +z 방향 또는 -z 방향일 수 있다. 상기 자벽들(112)의 자화 방향은 +x축 방향 및 -x축 방향 중에서 어느 하나의 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 정보저장패턴(100) 상에서 x축 방향 성분의 자속밀도(Bx)가 인가될 수 있다. 상기 Bx는 x축 방향으로 그래디언트(gradient)를 가지는 경우, 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)에 작용하는 힘은 다음과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112009001329569-PAT00001
여기서, 상기 자구(110)의 x 방향의 자화 성분은 고려하지 아니하고, 상기 자벽(112)의 자화 방향을 x 방향의 성분만으로 근사할 경우, 상기 자벽(112)에 작 용하는 힘은 수학식 2와 같이 간단해 질 수 있다.
Figure 112009001329569-PAT00002
수학식1에서
Figure 112009001329569-PAT00003
은 상기 자벽(112)의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)이고,
Figure 112009001329569-PAT00004
는 자속밀도(또는 자기장, magnetic flux density)이다. 상기 x축 방향으로 자화된 상기 자벽은 불균일한 x방향의 자기장에 의하여 x방향으로 이동하여, 상기 정보저장패턴(100)의 지만(Zeeman) 에너지는 최소화될 수 있다.
상기 자벽들(112)의 자화방향이 같은 방향으로 정렬된 경우, 상기 자벽들(112)은 같은 방향으로 이동할 수 있으므로, 상기 자구(112)에 기록된 정보의 소실 없이 상기 자구들(110)의 위치를 이동시킬 수 있어 기억 장치로 이용될 수 있다.
상기 자구(110)가 복수의 단위 자구(110a, 110b)를 포함하는 경우, 상기 자구(110)에 인접한 자벽들(112)이 이동함에 따라, 상기 자구(110)도 이동하게 된다. 따라서, 상기 자구(110)에 저장된 정보들은 소실되지 않는다.
자속 밀도(magnetic flux density, 자기장, B)과 자계(magnetic field intensity, H)는 다음과 같은 관계가 있으므로, 자속밀도와 자계를 혼용하여 써도 무방하다.
Figure 112009001329569-PAT00005
여기서,
Figure 112009001329569-PAT00006
는 투자율(permeability)이다.
도 2a 및 도 2b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면이다. 도 2b는 도 2a의 하나의 구동 패턴에 의하여 형성된 자계를 설명하는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동시킬 수 있다.
기판(90) 상에 상기 정보저장패턴(100)이 x축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 기판(90)은 반도체 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 및 금속 기판 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 복수 개일 수 있다. 상기 정보저장패턴들(100)은 x 축 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽들(112)은 +x축 방향으로 모두 정렬될 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 자구들(110)은 z축 방향과 평행 또는 반평행할 수 있다.
상기 구동 패턴들(120)은 상기 정보저장패턴(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 구동 패턴들(120)은 서로 인접한 상기 자벽들(112) 사이에 배치된 제1 내지 제3 구동 패턴들(120a,120b,120c)을 포함할 수 있다. 상기 구동 패턴들(120)은 y축 방향으로 연장되고, 주기적으로 배치될 수 있다. 상기 구동 패턴들(120)은 상기 x 축 성분을 가지는 자계를 형성할 수 있다. 상기 자계는 상기 x축 방향으로 주기적으로 할 수 있다. 상기 구동 패턴들의 폭은 10 nm 내지 1000 nm 의 범위에 있을 수 있다.
도 2b를 참조하면, 구체적으로 상기 구동 패턴(120)의 폭이 100 nm 인 경우,상기 구동 패턴(120)에 의하여 생성된 자계를 나타낸다. 하나의 상기 구동 패턴(120)에 의하여 형성된 x축 자계 성분(Hx)은 상기 구동 패턴(120)의 중심에서 최대값을 가지고 상기 구동 패턴(120)에서 멀어질수록 감소할 수 있다. 상기 구동 패턴(120)에 의하여 형성된 z축 자계 성분(Hz)은 상기 구동 패턴(120)의 중심에서 영의 값을 가질 수 있다. 한편, 상기 구동 패턴(120)에 의하여 형성된 y축 자계 성분(Hy)는 상기 구동 패턴(120)이 충분히 길면 무시할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 기판(90) 상에 정보저장패턴(100)이 x축 방향으로 연장된다. 상기 정보저장패턴(100)의 자벽은 +x축 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 정보저장패턴(100) 상에 복수의 구동 패턴들(120)이 y축 방향으로 연장된다. 상기 정보저장패턴(100)과 상기 구동 패턴들(120)은 서로 이격될 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)과 상기 구동 패턴들(120) 사이에 절연막(미도시)이 배치될 수 있다.
상기 구동 패턴들(120)은 서로 이웃한 자벽들(112) 사이에 적어도 3 개 이상 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 패턴들(120)은 제1 내지 제4 구동 패턴 들(120a,120b,120c,120d)을 포함할 수 있다. 초기 상태에 상기 제1 구동 패턴(120a)과 상기 자벽(112)은 정렬될 수 있다. 상기 제2 구동 패턴(120b)에 전류가 흐르면, 상기 제2 구동 패턴(120b)은 x 축 자계 성분(Hx)를 형성할 수 있다. 상기 x 축 자계 성분(Hx)은 상기 자벽(112)을 +x 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 도 3b를 참조하면, 상기 자벽(112)은 상기 x축 자계 성분(Hx)이 최대가 되는 상기 제2 구동 패턴(120b)의 바로 아래까지 이동할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 제2 구동 패턴(120b)의 바로 아래까지 이동한 상기 자벽(112)은 상기 제3 구동패턴(120b)에 의한 x축 자계 성분(Hx)에 의하여 상기 제3 구동 패턴(120c)의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동할 수 있다.
상기 제3 구동 패턴(120c)의 바로 아래까지 이동한 상기 자벽(112)은 상기 제4 구동패턴(120d)에 의한 x축 자계 성분(Hx)에 의하여 상기 제4 구동 패턴(120d)의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 구동 패턴들은 단위 영역에 대하여 3 이상 배치될 수 있다. 상기 구동 패턴들의 형태 및 간격은 다양하게 변형될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동시킬 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)은 기판(90) 상에 x축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 구동 패턴들(120)은 제1 내지 제3 구동 패턴들(120a,120b,120c)을 포함할 수 있다. 상기 구동 패턴들(120)은 주기적으로 반복하여 배치될 수 있다. 초기 상태에서, 상기 자벽(112)은 상기 제1 구동 패턴들(120a)과 정렬될 수 있다. 상기 제2 구동 패턴들(120b)에 전류가 흐르는 경우, 상기 제2 구동 패턴들(120b)에 흐르는 전류는 x 축 성분의 자계(Hx)를 상기 x 축 방향으로 주기적으로 형성할 수 있다. 상기 x 축 성분의 자계(Hx)는 상기 자벽(112)을 상기 제2 구동 패턴들(120b)의 중심의 바로 아래까지 상기 x 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 제3 구동 패턴들(120c)에 흐르는 전류는 x 축 성분의 자계(Hx)를 상기 x 축 방향으로 주기적으로 형성할 수 있다. 상기 x 축 성분의 자계(Hx)는 상기 자벽(112)을 상기 제3 구동 패턴들(120c)의 중심의 바로 아래까지 상기 x 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 제1 구동 패턴들(120a)에 흐르는 전류는 x 축 성분의 자계(Hx)를 상기 x 축 방향으로 주기적으로 형성될 수 있다. 상기 x 축 성분의 자계(Hx)는 상기 자벽(112)을 상기 제1 구동 패턴의 중심의 바로 아래까지 상기 x 축 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 구동 패턴들(112)이 상기 이웃한 자벽들(112) 사이에 적어도 3개 이상 배치될 수 있다. 상기 구동 패턴들(120)이 상기 정보저장패턴(100)의 이웃한 단위 자벽들(112) 사이에 제1 구동 패턴 및 제2 구동 패턴만을 가지는 경우, 상기 제1 구동 패턴에 의한 상기 자벽은 이동할 수 있으나, 상기 제1 구동 패턴에 의하여 상기 자벽의 이동하는 방향은 +x 축 방향 또는 -x축 방향 중에서 어느 하나일 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 상기 정보저장패턴의 정보는 소실될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동시킬 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)은 기판(90) 상에서 x축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 구동 패턴들(120,220)은 상부 구동 패턴들(120) 및 하부 구동 패턴들(220)을 포함할 수 있다. 상기 상부 구동 패턴들(120)과 상기 하부 구동 패턴들(220)은 서로 정렬될 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 상부 구동패턴들(120)과 상기 하부 구동패턴들(220) 사이에 개재될 수 있다. 상기 하부 구동패턴들(220)은 제1 내지 제3 하부 구동 패턴들(220a,220b,220c)을 포함할 수 있다. 상기 상부 구동 패턴들(120)은 제1 내지 제3 상부 구동패턴들(120a,120b,120c)을 포함할 수 있다. 상 기 상부 구동 패턴들(120)과 상기 하부 구동 패턴들(220)에 흐르는 전류는 서로 반대 방향일 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 구동 패턴들 및 상기 하부 구동 패턴들에 의하여 형성된 자계의 x축 성분(Hx)은 보강 간섭하고, z축 성분(Hz)은 상쇄 간섭할 수 있다. 상기 x 축 성분의 자계(Hx)는 상기 자벽(112)을 이동시킬 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 상하에 배치된 상기 구동패턴들(120,220)의 대칭성은 안정적인 상기 자벽의 이동을 제공할 수 있다. 상기 구동패턴들(120,220)에 흐르는 전류의 방향은 상기 자벽(112)의 이동방향을 결정할 수 있다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 6를 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴들(100a,100b), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120,220,320,420)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴들(100a,100b)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120,220,320,420)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴(100a,100b) 내에서 이동시킬 수 있다.
상기 정보저장패턴들(100a,100b) 및 상기 구동 패턴들(120,220,320,420)은 3차원적으로 적층될 수 있다. 상기 정보저장패턴들(100a,100b)은 하층 정보저장패턴(100b) 및 상층 정보저장패턴(100a)을 포함할 수 있다. 상기 구동 패턴들(120,220,320,420)은 하층 구동 패턴들(320,420) 및 상층 구동패턴들(120,220)을 포함할 수 있다. 상기 하층 구동 패턴들(320,420)은 하층 하부 구동 패턴들(420) 및 하층 상부 구동 패턴들(320)을 포함할 수 있다. 상기 상층 구동 패턴들(120,220)은 상층 하부 구동 패턴들(220) 및 상층 상부 구동패턴들(120)을 포함할 수 있다.
상기 하층 하부 구동 패턴들(420)이 기판(90) 상에서 y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 하층 하부 구동 패턴들(420) 상에 상기 하층 정보저장패턴들(100b)이 x축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 하층 정보저장패턴(100b) 상에 상기 하층 상부 구동패턴들(320)이 y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 하층 하부 구동 패턴들(420)은 제1 내지 제3 하층 하부 구동패턴들(420a,420b,420c,420d)을 포함할 수 있다. 상기 하층 상부 구동 패턴들(320)은 제1 내지 제3 하층 상부 구동 패턴들(320a,320b,320c,320d)을 포함할 수 있다. 상기 하층 하부 구동 패턴들(420)과 상기 하층 하부 구동 패턴들(320)은 서로 정렬될 수 있다.
상기 하층 상부 구동패턴들(320) 상에 차폐막(80)이 배치될 수 있다. 상기 차폐막(80)은 강자성체 및 페리자성체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 차폐막(80)은 층간의 자기장의 간섭을 차폐하는 수단일 수 있다.
상기 차폐막(80) 상에 상층 하부 구동패턴들(220)이 y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 상층 하부 구동패턴들(220) 상에 상기 상층 정보저장패턴(100a)이 x축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 상층 정보저장패턴(100a) 상에 상기 상층 상부 구동패턴들(120)이 y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 상층 하부 구동 패턴들(220)은 제1 내지 제3 상층 하부 구동패턴들(220a,220b,220c,220d)을 포함할 수 있다. 상기 상층 상부 구동 패턴들(120)은 제1 내지 제3 상층 상부 구동 패턴들(120a,120b,120c,120d)을 포함할 수 있다. 상기 상층 하부 구동 패턴들(220)과 상기 상층 하부 구동 패턴들(120)은 서로 정렬될 수 있다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 7을 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120,220)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120,220)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동시킬 수 있다.
상기 구동 패턴들(120,220)은 상기 정보저장패턴(100)의 진행방향으로 불균일한 자계를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 구동 패턴들(120,220)은 같은 평면에 배치될 필요가 없으며, 상기 구동패턴들(120,220)의 단면은 직사각형에 한정되지 않는다.
상기 구동 패턴들(120)은 상부 구동 패턴들(120) 및 하부 구동패턴들(220)을 포함할 수 있다. 상기 하부 구동패턴들(220)은 제1 내지 제3 하부 구동 패턴들(220a,220b,220c,220d)을 포함할 수 있다. 상기 상부 구동 패턴들(120)은 제1 내지 제3 상부 구동패턴들(120a,120b,120c,120d)을 포함할 수 있다. 상기 제2 하부 구동 패턴들(220b)은 기판(90) 상의 제1 평면에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제3 하부 구동 패턴들(220a,220c)은 상기 제1 평면 상의 제2 평면에 배치될 수 있 다.
상기 제2 평면 상에 상기 정보저장패턴(100)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴 상의 제3 평면에 제1 및 제3 상부 구동패턴들(120a,120c)이 배치될 수 있다. 상기 제3 평면 상의 제4 평면에 상기 제2 상부 구동패턴들이(120b) 배치될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 구동 패턴들이 배치 평면은 다양하게 변형될 수 있다.
도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 8을 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동시킬 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)은 기판(90) 상에 배치될 수 있다. 상기 구동패턴들(120)은 제1 내지 제3 구동패턴들(120a,120b,120c)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 소정 영역에 기록-재생 구조체(130a,130b)가 배치될 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(130a,130b)는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(130a,130b)는 GMR 구조 또는 TMR 구조를 포함할 수 있다. 상기 GMR 구조는 강자성체/비자성도전체/강자성체 구조를 포함할 수 있다. 상기 TMR 구조는 강자성체/절연체/강자성체 구조를 포함할 수 있다.
상기 기록-재생 구조체(130a,130b)는 상기 정보저장패턴(100)의 양단에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(130a,130b)는 제1 기록-재생 구조체(130a) 및 제2 기록-재생 구조체(130b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기록-재생 구조체(130a)는 상기 정보저장패턴의 일단의 상부에 배치될 수 있다. 상기 제2 기록-재생 구조체(130b)는 상기 정보저장패턴(100)의 타단의 하부에 배치될 수 있다.
상기 기록-재생 구조체(130a,130b)는 차례로 적층된 비자성 패턴(133a), 고정 자화 패턴(132a), 및 배선(131a)을 포함할 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 기록-재생 구조체는 배선(131a), 반강자성패턴(미도시), 고정 자화 패턴(132a), 및 비자성 패턴(133a)을 포함할 수 있다.
기록 동작시, 전류는 상기 제1 기록-재생 구조체(130a) 및 상기 정보저장패턴(100)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 배선(131a)은 기록-재생 구동 회로에 연결될 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 상기 소정 영역의 자화방향의 스위칭은 스핀 토그 트랜스퍼 현상에 의하여 발생할 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라 상기 소정 영역에 저장된 정보가 판독될 수 있다. 상기 소정 영역은 단위 영역일 수 있다.
상기 제1 기록-재생 구조체(130a)는 기록 동작만 수행할 수 있고, 상기 제2 기록-재생 구조체(130b)는 재생 동작만을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 자벽(112)은 상기 구동 패턴들(120)에 의하여 일 방향으로만 이동할 수 있다. 상기 제2 기록-재생 구조체(130b)에 의하여 판독된 정보는 제1 기록-재생 구조체(130a)에 의하여 다시 기록될 수 있다.
상기 비자성 패턴(133a)은 터널 절연막 또는 비자성 도전막일 수 있다. 상기 소정 영역의 자화방향의 스위칭은 상기 GMR 구조 또는 상기 TMR 구조에서 전류 인가 자화 역전(current induced magnetization swithcing)에 의하여 수행될 수 있다. 상기 전류 인가 자화 역전은 스핀 토그 트랜스퍼 형상에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 재생 동작은 상기 GMR 구조 또는 상기 TMR 구조에서 GMR 현상 또는 TMR 현상을 이용하여 수행될 수 있다.
인ㄱ가 GMR(giant magneto resistance), TMR(tunnel magneto resistance), STT(spin torque transfer, spin transfer torque) 중에서 적어도 하나를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 비자성 도전막은 루테늄(Ru), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 상기 터널 절연막은 실리콘산화막(SiOx), 마그내슘산화막(MgOx), 알루미늄산화막(AlOx) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 비자성 패턴(133a) 및 상기 고정 자화 패턴(132a)의 측면은 서로 정렬될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보저장패턴의 일단은 전류 구동부(미도시)에 연결될 수 있다. 상기 전류 구동부는 상기 정보저장패턴에 전류를 인가하여 전류인가 자벽이동 현상을 이용하여 상기 자벽을 이동시킬 수 있다. 이 경우, 전류인가 자벽이동 현상과 자속밀도인가 자벽이동 현상은 동시에 또는 순차적으로 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 9을 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(120)을 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동시킬 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)은 기판(90) 상에 배치될 수 있다. 상기 구동패턴들(120)은 제1 내지 제3 구동패턴들(120a,120b,120c)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 소정 영역에 기록-재생 구조체(140)가 배치될 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(140)는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다.
상기 기록-재생 구조체(140)는 제1 배선(141), 고정 자화 패턴(142), 비자성 패턴(143) 및 제2 배선(144)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 소정 영역은 상기 제2 배선(144)과 상기 비자성 패턴(143) 사이에 개재될 수 있다.
기록 또는 재생 동작시, 전류는 상기 기록-재생 구조체(140) 및 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정영역을 통하여 흐를 수 있다. 상기 제1 및 제2 배선(141,144)은 기록-재생 구동 회로(미도시)에 연결될 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 상기 소정 영역의 자화방향의 스위칭은 스핀 토그 트랜 스퍼 현상에 의하여 발생할 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라 상기 소정 영역에 저장된 정보가 판독될 수 있다. 상기 소정 영역은 단위 영역일 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 피닝이란 자벽(112)이 과도하게 이동하는 것을 막아주기 위한 방법 또는 수단이다. 구체적으로, 상기 피닝에 의하여 자벽(112)은 정해진 위치에서 국소적으로 최소 에너지를 가지면서 안정된 상태를 유지할 수 있다. 정보저장패턴(100)의 자벽(112)은 주변의 물질 또는 자속밀도와 상호 작용하여 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 상기 정보저장패턴(100)의 신뢰성을 확보하기 위하여, 소정의 외부 힘이 작용하지 않는 한 상기 자벽(112)이 이동하지 않아야 한다. 따라서, 상기 정보저장패턴(100)은 피닝의 역할을 하는 피닝 영역(pinning region)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 피닝 영역(114)은 상기 자구(110) 및 상기 자벽(112)과 달리 물리적으로 고정되어 있을 수 있다. 상기 피닝 영역(114)은 정보저장패턴(100)의 자체의 특성에 의하여 형성되거나, 피닝 구조체(116)에 의하여 정보저장패턴(100)에 상기 피닝 영역(112)이 형성될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 상기 정보저장패턴의 너비(w)는 피닝 영역(114)에서 국소적으로 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 피닝 영역(114)에서 상기 정보저장패턴(100)의 너비는 다른 영역의 너비 보다 작을 수 있다. 이 경우, 상기 자벽(112)이 상기 피닝영역(114)에 배치되면, 상기 정보저장패턴(100)의 전체 에너 지를 감소시켜 안정된 상태를 이룰 수 있다.
상기 피닝 영역(114)의 공간적 주기와 상기 자벽(112)의 공간적 주기는 정수 배의 관계에 있을 수 있다. 예를 들면, 연속적으로 배치된 두 개의 상기 피닝 영역들(114) 사이에 1개 또는 2개의 자벽들(112)이 배치될 수 있다. 변형된 실시예에 따르면, 2개의 자벽들(112) 사이에 1개 또는 2개의 피닝영역들(114)이 배치될 수 있다. 각각의 상기 피닝 영역(114)에 하나의 상기 자벽(112)을 배치시키는 것이 바람직하다.
도 10b를 참조하면, 정보저장패턴(100)의 두께(t)가 국소적으로 다를 수 있다. 이 경우, 상기 정보저장패턴(100)의 국소적으로 두께(t)가 다른 영역이 피닝 영역(114)이 될 수 있다. 예를 들면, 피닝영역(114)에서 정보저장패턴(100)의 두께는 작을 수 있다. 이 경우, 자벽(112)이 상기 피닝영역(114)에 배치되면, 상기 정보저장패턴(100)의 전체 에너지를 감소시켜 안정된 상태를 이룰 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보저장패턴(100)의 자기 이방성 에너지(magnetic anisotropy energy)를 국소적으로 변화시켜 상기 피닝 영역(114)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 정보저장패턴(100)에 국부적으로 불순물을 첨가할 수 있다. 상기 불순물은 이온 주입 공정(ion implantation process)에 의하여 수행되거나 또는 확산 공정(diffusion process)에 의하여 수행될 수 있다. 상기 불순물은 상기 정보저장패턴을 구성하는 물질에 한정되는 것은 아니며, 산소, 불소, 질소, 금속, 전이금속 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보 저장 패턴(100)에 높은 이온 에너지를 이용한 흠집들(defects)이나 보이드들(voids)을 국부적으로 형성할 수 있다. 상기 흠집들이나 보이드들이 상기 피닝 영역(114)을 형성할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보저장패턴(100)에 상기 피닝 영역(114)을 형성하기 위하여, 국부적으로 산화(oxidation), 보이드(void)의 형성, 물질 조성을 국부적으로 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 산화는 플라즈마 산화(Plasma oxidation), 열산화(thermal oxidation) 공정 등이 이용될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 상기 정보저장패턴(100)과 다른 물질 간의 층간 교환 상호 작용 에너지(interlayer exchange coupling energy)를 이용하여 상기 피닝 영역(114)을 형성할 수 있다. 상기 층간 교환 상호 작용이란 강자성체층/비자성체층/강자성체층의 삼층 구조일 경우, 두 강자성체층의 자화방향이 비자성체층의 두께에 따라 평행한 방향 또는 반평행한 방향으로 정렬되는 현상이다. 상기 비자성체층은 3d, 4d, 5d의 전이금속(구리(Cu), 루세늄(Ru), 크롬(Cr), 금(Au)), 반도체(실리콘, 게르마늄(Ge), 갈늄아세나이드(GaAs)), 및 이들의 화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 정보저장패턴(100) 주위에 배치된 피닝 구조체(116)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 정보저장패턴(100) 및 상기 피닝 구조체(116)는 강자성체층/비자성층/강자성체층의 삼층 구조를 포함할 수 있다. 상기 피닝 구조체(116)는 비자성층/강자성체층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 피닝 영역(114)은 상기 강자성체층/비자성층/강자성체층의 3층 구조를 이루는 영역일 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보저장패턴과 반강자성체층 간 의 교환 바이어스(exchange bias)를 이용하여 상기 피닝 영역(114)을 형성할 수 있다. 상기 교환 바이어스는 강자성체/반강자성체층 이층 구조에서 반강자성체에 의하여 상기 강자성체의 자기이력곡선(magnetic hysteresis curve)이 자속밀도에 대해서 비대칭을 보이는 현상이다. 상기 반강자성체층은 상기 강자성체층에 단방향 이방성 에너지(unidirectional anisotropy energy)를 부여할 수 있다. 구체적으로, 상기 정보저장패턴(100) 및 상기 피닝 구조체(116)은 강자성체/반강자성체 이층 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 정보 저장 패턴(100)은 강자성체를 포함할 수 있고, 상기 피닝 구조체(116) 반강자성체를 포함할 수 있다. 상기 피닝 영역(114)은 강자성체/반강자성체 이층 구조를 이루는 영역일 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 높은 보자력(coercive force)을 지닌 스프링 자석(spring magnet)을 정보저장패턴(100)의 주위에 배치할 수 있다. 상기 스프링 자석은 상기 정보저장패턴(100)의 자벽(112)의 위치에서 에너지를 국소적으로 최소화하여 상기 피닝 영역(114)을 형성할 수 있다. 상기 스프링 자석은 연자성체(soft magnetic material )/경자성체(hard magnetic material)을 이층 또는 다층 박막 구조로 형성한 자성체 구조체일 수 있다. 상기 스프링 자석의 상기 연자성체의 자화방향은 상기 경자성체의 자화 방향과 평행 또는 반평행한 상태를 선호하도록 형성할 수 있다. 상기 보자력이 큰 상기 경자성체의 자화방향은 외부 자기장에 의해 쉽게 변하지 않으므로 경자성체의 자화방향은 고정되어 있다고 생각할 수 있다. 따라서 상기 연자성체의 자화방향이 상기 경자성체의 자화방향에 영향을 받기 때문에 선택적으로 자화방향을 선호하도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 정보저장패턴(100)은 연자성체를 포함하고, 상기 경자성체을 포함하는 피닝구조체(116)는 상기 정보저장패턴(100)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 정보저장패턴(100)의 피닝 영역(114)에 생성되는 상기 자벽(112)의 자화 방향을 선택할 수 있다. 상기 피닝 구조체(116) 및 상기 정보저장패턴(100)은 연자성체/경자성체의 이층 또는 다층 박막 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보저장패턴(100)의 주위에 0.1 nm 에서 1000 nm 의 간격을 가지고 피닝 구조체(116)이 배치될 수 있다. 상기 피닝구조체(116)은 연자성체(Soft magnetic material) 일 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)과 상기 피닝 구조체(116) 사이의 자기 쌍극자 상호 작용(magnetic dipole interaction)이 형성될 수 있다. 상기 피닝 구조체(116)는 자벽(112)을 고정시키는 피닝 영역(114)을 형성할 수 있다. 상기 연자성체는 외부 자속밀도에 의하여 쉽게 포화될 수 있는 강자성체 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 연자성체는 3d 전이금속 또는 그 합금들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), FeNi, CoFe, CoFeSi, CoFeSiB 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 연자성체를 사용하는 상기 피닝 구조체(116)의 너비와 길이는 1nm 내지 1000nm 중에서 어느 하나일 수 있다. 상기 피닝 구조체(116)의 형태는 직육면체에 한하지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 x 축 방향으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120)은 상기 정보저장패턴(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴(100) 내에서 이동시킬 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)의 소정 영역에 기록-재생 구조체(140)가 배치될 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(140)는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(140)의 주위에 자벽 정렬 구조체(118)가 배치될 수 있다. 상기 자벽 정렬 구조체(118)는 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정 영역에 기록 동작을 수행하는 과정에서 새로이 형성된 자벽(112)을 +x축 방향으로 정렬시킬 수 있다. 상기 자벽 정렬 구조체(118)는 반강자성체를 포함할 수 있다. 상기 반강자성체와 상기 정보저장패턴(100)의 교환 바이어스 작용은 상기 자벽(112)을 한 방향으로 정렬시킬 수 있다. 상기 교환 바이어스 작용은 강자성체/반강자성체의 이층 구조에서, 상기 반강자성체의 의하여 상기 강자성체의 자기이력곡선이 자기장에 대하여 비대칭을 보이는 현상이다. 상기 반강자성체는 상기 강자성체에 단방향 이방성 에너지를 부여할 수 있다. 따라서, 상기 정보저장패턴(100)이 상기 강자성체를 포함하고, 상기 자벽 정렬 구조체(118)가 상기 반강자성체를 포함하면, 상기 자벽(112)은 일정한 방향으로만 정렬할 수 있다. 상기 반강자성체는 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 이리듐(Ir), FeMn, IrMn, PtMn, CoO, NiO 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 자벽(112)의 정렬은 상기 구동 패턴들(120)을 이용하여 수행될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다. 도 12b는 도 12a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 나란히 연장되고 상기 x 축으로 자화된 자벽(112)을 가지는 정보저장패턴들(100), 및 상기 x축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120,220)을 포함한다, 상기 정보저장패턴들(100)은 상기 자벽(112)과 자구들(110)을 포함하고, 상기 구동 패턴들(120,220)은 상기 정보저장패턴들(100)의 상기 자벽(112)을 상기 정보저장패턴들(100) 내에서 이동시킬 수 있다. 상기 정보저장패턴들(100)은 주기적으로 배치된 피닝영역들(114)을 포함할 수 있다.
상기 구동 패턴들(120,220)은 하부 구동 패턴들(220) 및 상부 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 하부 구동 패턴들(220)은 기판(90) 상에 상기 y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 하부 구동 패턴들(220)은 제1 내지 제3 하부 구동 패턴들(220a,220b,220c)을 포함할 수 있다. 상기 하부 구동 패턴들(220) 상에 상기 정보저장패턴들(100)은 나란히 상기 x축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴들(100) 상에 상기 상부 구동패턴들(120)이 상기 y축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 하부 구동 패턴들(220)과 상기 상부 구동패턴들(120)은 서로 정렬될 수 있다.
상기 정보저장패턴들(100)의 일단에 기록-재생 구조체들(140)이 배치될 수 있다. 상기 구동 패턴들(120,220)에 의하여 상기 정보저장패턴들(100)의 상기 자벽들(112)은 동시에 이동할 수 있다. 따라서, 재생 동작 및/또는 기록 동작은 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 상기 정보저장패턴들(100)과 상기 구동패턴들(120,220)이 매트릭스 형태로 배치된 구조는 집적도 및 동작 속도를 증가시킬 수 있다.
도 13a 내지 도 13g는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치의 동작 방법을 설명하는 도면들이다.
도 13a를 참조하면, 자벽이동 기억 장치는 x축 방향으로 연장되고 상기 +z 축 방향으로 자화된 정보저장패턴(100), 및 상기 x 축 방향을 가로지르는 y축 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(100)의 소정 영역에 기록-재생 구조체(140)가 배치될 수 있다. 상기 구동 패턴들(120)은 제1 내지 제3 구동 패턴들(120a,120b,120c)을 포함할 수 있다.
상기 정보저장패턴(100)은 상기 정보저장패턴(100)의 배치 평면에 수직하게에 초기 자화될 수 있다. 상기 초기 자화는 상기 정보저장패턴(100)의 형성 공정과 동시에 또는 상기 정보저장패턴을 형성한 후에 수행될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 상기 기록-재생 구조체(140)에 전류를 인가하여 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정 영역의 자화방향을 -z 방향으로 스위칭시킬 수 있다. 이와 동시에, 상기 기록-재생 구조체(140)에 인접하여 배치된 상기 제2 구동패턴(120b)에 자벽 정렬 전류를 인가하여 새로이 형성된 자벽(112)을 +x축 방 향으로 정렬시킬 수 있다. 상기 제2 구동패턴(120b)에 흐르는 상기 자벽 정렬 전류는 상기 자벽(112)을 이동시키지 않을 수 있다.
도 13c를 참조하면, 상기 제2 구동 패턴들(120b)에 전류를 인가하여 상기 자벽(112)을 상기 제2 구동 패턴들(120b)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 13d를 참조하면, 상기 제3 구동 패턴들(120c)에 전류를 인가하여 상기 자벽(112)을 상기 제3 구동 패턴들(120c)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 13e를 참조하면, 상기 제1 구동 패턴들(120a)에 전류를 인가하여 상기 자벽(112)을 상기 제1 구동 패턴들(120a)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 13f를 참조하면, 상기 기록-재생 구조체(140)에 전류를 인가하여 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정 영역의 자화방향을 +z 방향으로 스위칭시킬 수 있다. 이와 동시에, 상기 기록-재생 구조체(140)에 인접하여 배치된 상기 제2 구동패턴(120b)에 자벽 정렬 전류를 인가하여 새로이 형성된 자벽(112)을 +x축 방향으로 정렬시킬 수 있다. 상기 제2 구동패턴(120b)에 흐르는 상기 자벽 정렬 전류는 상기 자벽(112)을 이동시키지 않을 수 있다.
도 13g를 참조하면, 상기 제2 구동 패턴들(120b)에 전류를 인가하여 상기 자벽들(112)을 상기 제2 구동 패턴들(120b)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 제3 구동 패턴들(120c)에 전류를 인가하여 상기 자벽들(112)을 상기 제3 구동 패턴들(120c)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 제1 구동 패턴들(120a)에 전류를 인가하여 상기 자벽들(112)을 상기 제1 구동 패턴들(120a)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 기록-재생 구조체(140)에 전류를 인가하여 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정 영역의 자화방향을 +z 방향으로 스위칭시킬 수 있다. 이 경우, 상기 소정 영역의 우측에 새로이 자벽이 생성되지 않을 수 있다. 왜냐하면, 같은 자화방향을 가지기 때문이다.
이어서, 상기 제2 구동 패턴들(120b)에 전류를 인가하여 상기 자벽들(112)을 상기 제2 구동패턴들(120b)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 제3 구동 패턴들(120c)에 전류를 인가하여 상기 자벽들(112)을 상기 제3 구동 패턴들(120c)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 제1 구동 패턴들(120a)에 전류를 인가하여 상기 자벽들(112)을 상기 제1 구동 패턴들(120a)의 중심의 바로 아래까지 +x축 방향으로 이동시킬 수 있다.
이어서, 상기 기록-재생 구조체(140)에 전류를 인가하여 상기 정보저장패턴(100)의 상기 소정 영역의 자화방향을 -z 방향으로 스위칭시킬 수 있다. 이와 동시에, 상기 기록-재생 구조체(140)에 인접하여 배치된 상기 제2 구동패턴(120b)에 자벽 정렬 전류를 인가하여 새로 형성된 자벽(112)을 +x축 방향으로 정렬시킬 수 있다. 상기 제2 구동패턴(120b)에 흐르는 상기 자벽 정렬 전류는 상기 자벽(112)을 이동시키지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치를 설명하는 도면들이다.
도 13a 내지 도 13g는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자벽이동 기억 장치의 동작 방법을 설명하는 도면들이다.

Claims (18)

  1. 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 자화된 자벽을 가지는 정보저장패턴; 및
    상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들을 포함하고,
    상기 정보저장패턴은 상기 자벽과 자구들을 포함하고, 상기 구동 패턴들은 상기 정보저장패턴의 상기 자벽을 상기 정보저장패턴 내에서 이동시키는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    이웃한 상기 자벽들 사이에 적어도 3개의 구동 패턴들이 배치되는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 자구는 상기 정보저장패턴의 배치 평면에 수직하게 자화된 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 정보저장패턴은 수직 자기 이방성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 정보저장패턴과 상기 구동패턴들 사이에 절연막이 배치된 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 패턴들은 상기 제1 방향의 자속밀도 성분을 포함하고, 상기 제1 방향의 자속밀도 성분은 상기 제1 방향의 그레디언트를 가지는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 구동패턴들은
    상기 정보저장패턴의 상에 배치된 상부 구동 패턴들; 및
    상기 정보저장패턴의 하에 배치된 하부 구동패턴들을 포함하되,
    상기 상부 구동 패턴들과 상기 하부 구동패턴들은 서로 정렬된 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 패턴들 중에 적어도 하나는 서로 다른 평면에 배치되는 것을 특징 으로 하는 자벽 이동 기억 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 정보저장패턴의 소정 영역에 배치된 기록-재생 구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기록-재생 구조체는 GMR(giant magneto resistance) 구조 및 TMR(tunnel magneto resistance) 구조 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 기록-재생 구조체 및 상기 정보저장패턴에 인접하여 배치되어 상기 정보저장패턴에 정보를 기록하는 동작에서 상기 자벽을 상기 제1 방향으로 정렬시키는 자벽정렬 구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 정보저장패턴은 일정한 간격으로 배치되고 상기 자벽을 고정시키는 피닝영역을 더 포함하는 것을 특징으로 자벽이동 기억 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 정보저장패턴에 전류를 인가하여 상기 자벽을 이동시키는 전류인가수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  14. 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향으로 자화된 자벽을 가지는 정보저장패턴들; 및
    상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되고 상기 정보저장패턴들을 가로지르는 복수의 구동 패턴들을 포함하고,
    상기 정보저장패턴들은 상기 자벽과 자구들을 포함하고, 상기 구동 패턴들은 상기 정보저장패턴들의 상기 자벽을 상기 정보저장패턴들 내에서 이동시키는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 정보저장 패턴들 및 상기 구동 패턴들은 3차원적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치.
  16. 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향으로 자화된 자벽을 가지는 정보저장패턴들, 및 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 복수의 구동 패턴들을 포함하고, 상기 정보저장패턴들은 상기 자벽과 자구들을 포함하고, 상기 구동 패턴들은 상기 정보저장패턴들의 상기 자벽을 상기 정보저장패턴들 내에서 이 동시키는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 정보저장패턴을 상기 정보저장패턴의 배치 평면에 수직하게 초기 자화시키는 단계;
    상기 정보저장패턴의 소정 영역 배치된 기록-재생 구조체에 의하여 상기 정보저장패턴에 정보를 기록하는 단계;
    상기 구동패턴들에 전류를 인가하여 상기 정보저장패턴들 내에서 상기 자벽을 이동시키어 상기 정보를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치의 동작 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 정보를 이동시키는 단계는
    상기 정보저장패턴들의 정보가 동시에 이동하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치의 동작 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 정보를 이동시키는 단계는
    상기 구동 패턴들에 순차적으로 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 기억 장치의 동작 방법.
KR1020090001761A 2009-01-09 2009-01-09 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법 KR100999975B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090001761A KR100999975B1 (ko) 2009-01-09 2009-01-09 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법
PCT/KR2009/006158 WO2010079881A2 (ko) 2009-01-09 2009-10-23 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090001761A KR100999975B1 (ko) 2009-01-09 2009-01-09 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100082445A true KR20100082445A (ko) 2010-07-19
KR100999975B1 KR100999975B1 (ko) 2010-12-13

Family

ID=42316931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090001761A KR100999975B1 (ko) 2009-01-09 2009-01-09 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100999975B1 (ko)
WO (1) WO2010079881A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013054098A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-18 University Of York Method of pinning domain walls in a nanowire magnetic memory device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102662153B1 (ko) 2019-08-16 2024-05-03 삼성전자주식회사 자기 메모리 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237183A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 磁気シフト・レジスタ・メモリ・デバイスにおいて用いるデータ・トラックの製造方法
JP4799983B2 (ja) * 2005-09-29 2011-10-26 シャープ株式会社 磁気メモリ、磁気メモリの駆動回路、磁気メモリの配線方法、および磁気メモリの駆動方法
KR101274203B1 (ko) * 2007-01-02 2013-06-14 삼성전자주식회사 자구 벽 이동을 이용한 정보 저장 매체 및 그 제조 방법
KR100887640B1 (ko) * 2007-05-16 2009-03-11 인하대학교 산학협력단 요크 패턴을 갖는 자벽이동 메모리 장치 및 메모리 장치의형성 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013054098A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-18 University Of York Method of pinning domain walls in a nanowire magnetic memory device
US9293184B2 (en) 2011-10-10 2016-03-22 University Of York Method of pinning domain walls in a nanowire magnetic memory device

Also Published As

Publication number Publication date
KR100999975B1 (ko) 2010-12-13
WO2010079881A2 (ko) 2010-07-15
WO2010079881A3 (ko) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7929342B2 (en) Magnetic memory cell, magnetic random access memory, and data read/write method for magnetic random access memory
KR100875383B1 (ko) 보텍스 자기 랜덤 액세스 메모리
JP5146836B2 (ja) 磁気ランダムアクセスメモリ及びその製造方法
JP5206414B2 (ja) 磁気メモリセルおよび磁気ランダムアクセスメモリ
US8269295B2 (en) Magnetic memory device having a recording layer
US7848137B2 (en) MRAM and data read/write method for MRAM
US20100193890A1 (en) Magnetic domain wall random access memory
US20060198185A1 (en) Magnetic device and method of making the same
JP5257831B2 (ja) 磁気ランダムアクセスメモリ、及びその初期化方法
KR100900960B1 (ko) 자속밀도인가 자벽이동 기억 장치, 그 동작 방법 및 그형성 방법
CN101552033B (zh) 磁性存储装置及其驱动方法和信息写入读取方法
JP4187021B2 (ja) 記憶素子及びメモリ
JP5201538B2 (ja) 磁気ランダムアクセスメモリ
KR100999975B1 (ko) 자벽이동 기억 장치 및 그 동작 방법
JP2007095765A (ja) 多値記録スピン注入磁化反転素子およびこれを用いた装置
JP2004296858A (ja) 磁気記憶素子及び磁気記憶装置
KR100887643B1 (ko) 인위적 반강자성 또는 인위적 준반강자성을 갖는 자벽이동메모리 장치 및 그 형성 방법
KR100910369B1 (ko) 기억 장치, 그 동작 방법 및 그 형성 방법
KR20090122544A (ko) 수직 자화 터널 접합을 이용한 고용량 엠램
JP2006310423A (ja) 磁気メモリ及びその製造方法
CN101136451A (zh) 使用电感转换的磁随机存取存储器装置
JP2001256773A (ja) 磁気メモリセルのアクセス方法及び磁気メモリセル
JP4749037B2 (ja) 半導体装置
JP2004111437A (ja) 磁気記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130913

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140818

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151001

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160912

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee