CN101299347A

CN101299347A - 利用磁畴壁移动的信息存储装置及其制造和操作方法

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Publication number: CN101299347A
Application number: CNA2007101857958A
Authority: CN
Inventors: 林志庆; 左圣熏
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: KR100785034B1; US7965470B2; JP2008153653A; JP5311809B2; US20080138661A1; CN101299347B

Abstract

本发明提供了一种使用磁畴壁移动的信息存储装置，以及制造和操作该信息存储装置的方法。该信息存储装置包括具有磁畴的存储轨道和用于将数据记录到存储轨道的写头，其中写头包括：第一磁性层和第二磁性层，该第二磁性层形成为覆盖第一磁性层的一部分并具有比第一磁性层更小的磁各向异性能。

Description

利用磁畴壁移动的信息存储装置及其制造和操作方法

技术领域

本发明涉及一种信息存储装置，更具体地，涉及一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，以及制造和操作该信息存储装置的方法。

背景技术

一般的硬盘驱动器(HDD)是一种通过旋转盘状的磁记录介质并沿着该磁记录介质移动读/写头从而读和写信息的装置。硬盘驱动器是能够存储100千兆字节(GB)或更多数据的非易失性数据存储装置，并在计算机中被广泛用作主存储装置。

然而，硬盘驱动器包括许多移动机械***。当硬盘驱动器从一个位置移动到另一个位置，或受到震动影响时，这些机械***可能会导致各种机械故障，因而降低硬盘驱动器的移动性和可靠性。另外，这些机械***还增加了硬盘驱动器制造的复杂度和成本，增加了功率消耗并产生噪音。特别地，当硬盘驱动器小型化时，制造硬盘驱动器的增加的复杂度和成本将变得更加严重。

因此，近来，提供新的存储装置的研究正在进行，该新的存储装置不包括移动机械***，但允许与硬盘驱动器一样大的信息存储量。例如，已经建议利用磁性材料中磁畴壁移动的移动原理的数据存储装置。

构成磁体的磁性微小区域叫做磁畴。在磁畴中，磁矩的取向是一致的。磁畴的大小和磁化方向与磁化的方向能够通过改变或控制磁性材料的属性、形状和大小以及外部能量而被适当地控制。磁畴壁是每个具有不同磁化方向的相邻磁畴之间的边界，并且能够通过施加到该磁性材料上的电流或磁场被移动。当磁畴壁的移动原理应用到信息存储装置时，可以通过磁畴壁的移动或传播(propagation)以可控的方式移动磁畴以穿过固定的读/写头，这样可以读/写数据而不旋转记录介质。采用磁畴壁移动原理的该信息存储装置可以存储大量数据并同时不包括移动机械装置，因此避免了与移动机械***相关的缺点。因此，这样的存储装置可以具有优良的移动性和可靠性，能被容易地制造，并消耗更少的功率。

然而，使用磁畴壁移动的信息存储装置仍处于研究的初步阶段，为了把它们投入到实际应用中还需要进一步的研发。

传统的写方法可以分为使用外磁场方法和使用电子自旋扭矩(spintorque)方法。用外磁场的写方法不能用于具有高的磁各向异性能的磁性层存储介质。当软磁层比如NiFe层用作存储介质时，很难确保磁畴壁移动的稳定性和实现高记录密度。同时，用电子自旋扭矩的方法不能用在厚度大于约3纳米的磁性层上。因此，用电子自旋扭矩的写方法不能用于需要磁性层具有100纳米或更大厚度的垂直磁记录存储装置。

发明内容

本发明提供一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，在该信息存储装置中记录操作可以独立于其中记录数据的磁性层的属性或尺寸而进行。

本发明还提供一种制造信息存储装置的方法。

本发明还提供一种操作信息存储装置的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，包括：存储轨道，具有每个都具有一磁化方向的磁畴；和写头(writer)，将数据记录到该存储轨道，其中写头包括：第一磁性层；以及第二磁性层，形成该第二磁性层以与第一磁性层的一部分接触并且该第二磁性层具有比第一磁性层更小的磁各向异性能。信息存储装置还可以包括设置在存储轨道和写头之间的第三层，该第三层与存储轨道的一部分以及与写头的一部分相接触，且该第三层具有比存储轨道和第一磁性层更小的磁各向异性能。

信息存储装置可以是存储轨道，第三层，和写头的叠层。

信息存储装置可以是以单层的形式，其中存储轨道，第三层，和写头排列在单层上。

第一磁性层的与第二磁性层接触的部分的磁化方向与所述第一磁性层的不与第二磁性层接触的剩余部分的磁化方向相反，并且第一磁性层可以具有磁畴壁移动特性。

可以形成多层相同的第二磁性层，并且包含于第一磁性层的磁畴的数量可以根据第二磁性层的数目而改变。

第二磁性层可以在第一磁性层的一端形成，并且第一磁性层可以具有彼此在相反方向磁化的两个磁畴。

第二磁性层可以在第一磁性层的中间形成，并且第一磁性层可以具有三个磁畴。

可以形成至少两个第二磁性层，并且第一磁性层可以具有至少四个磁畴。

第一磁性层的其上形成第二磁性层的部分可以具有比第一磁性层的没有形成第二磁性层的部分更大的宽度。

第一磁性层的第一端和第二端的至少一个可以具有比第一磁性层除第一端和第二端外的剩余区域更大的宽度。

第一磁性层的磁各向异性能为2×10³-10⁷J/m³。

第二磁性层的磁各向异性能为10-10³J/m³。

第二磁性层可由Ni，Co，NiCo，NiFe，CoFe，CoZrNb，和CoZrCr中的一种形成。

第二磁性层的厚度可以为5到100纳米。

第二磁性层可以形成在第一磁性层上面或下面。

多个结构的每一个包括存储轨道和写头，其中第一磁性层可以彼此相同且该结构平行排列。每一个第一磁性层的一部分具有比该第一磁性层的剩余部分更大的宽度且可以与另一个相接触，并且第二磁性层可以形成在第一磁性层的该部分上并覆盖该部分。

信息存储装置进一步包括连接于存储轨道和写头的电流施加装置。

根据本发明的另一方面，提供一种制造利用磁畴壁移动的信息存储装置的方法，该信息存储装置包括具有磁畴的存储轨道，每个磁畴具有一磁化方向；以及写头，将数据记录在该存储轨道上，该方法包括形成写头；以及形成存储轨道，其中形成写头包括形成第一磁性层；以及形成第二磁性层，第二磁性层设置为与第一磁性层的一部分接触且具有比第一磁性层更小的磁各向异性能。

该方法还包括，在形成第一和第二磁性层后：对第一和第二磁性层施加第一磁场；以及对第一和第二磁性层施加与第一磁场方向相反且比第一磁场强度更小的第二磁场。

第一磁场沿第一方向磁化第一磁性层，以及第二磁场沿与第一方向相反的第二方向磁化第一磁性层的与第二磁性层接触的部分。

磁场具有可选择地反转被第二磁性层覆盖的第一磁性层的部分的磁化方向的强度。

第一磁性层的磁各向异性能为2×10³-10⁷J/m³。

第二磁性层的磁各向异性能为10-10³J/m³。

根据本发明的另一方面，提供一种操作利用磁畴壁移动的信息存储装置的方法，该信息存储装置包括：具有磁畴的存储轨道，每个磁畴具有一磁化方向；和写头，将数据记录在该存储轨道上，其中写头包括：第一磁性层；以及第二磁性层，该第二磁性层设置为与第一磁性层的一部分接触并且具有比第一磁性层更小的磁各向异性能，该方法包括：在第一磁性层中形成磁畴壁；(b)给第一磁性层施加第一电流以移动磁畴壁；以及(c)通过存储轨道给写头施加第二电流。

步骤(a)可以包括：给第一和第二磁性层施加第一磁场；并对第一和第二磁性层施加与第一磁场方向相反且比第一磁性层强度更小的第二磁场。

第一磁场沿第一方向磁化第一磁性层，并且第二磁场沿与第一方向相反的第二方向磁化第一磁性层的与第二磁性层相接触的部分。

步骤(a)可以包括：给第一和第二磁性层施加磁场。

磁场具有可选择地反转第一磁性层的与第二磁性层选择性地接触的部分的磁化方向的方向和强度。

附图说明

通过具体的实施例并结合附图的详细描述，本发明的上述以及其他特征和优点将会更加清楚。

图1是图解根据本发明一个实施例的信息存储装置的透视图；

图2A到2D是图解根据本发明实施例的图1所示信息存储装置的写方法的透视图；

图3是图解根据本发明另一个实施例的信息存储装置的透视图；

图4A到4F是图解根据本发明实施例可以包含在本发明的信息存储装置中的写头的一部分的透视图；

图5A到5B是图解根据本发明实施例形成包含在信息存储装置中的写头的方法的截面图；

图6A到6C是图解根据本发明另一实施例形成包含在信息存储装置中的写头的方法的截面图；

图7描绘根据本发明实施例的信息存储装置，在该信息存储装置中写头和存储轨道形成在单层上。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更加充分的描述，在附图中展示了本发明的示范性实施例。为了清楚起见，附图中的层和区域的厚度被夸大。

图1是图解根据本发明示范性实施例的信息存储装置的透视图。

参照图1，信息存储装置包括由铁磁材料形成的存储轨道300和用于在存储轨道300上写数据的写头100。由软磁层形成的中间层200置于写头100和存储轨道300之间。中间层200与存储轨道的一部分以及写头100的一部分直接接触。写头100和存储轨道300可以在它们的长度方向上彼此平行设置或相互垂直交叉。第一导线C1和第二导线C2分别连接到写头100的第一端E1和第二端E2，并且第三导线C3和第四导线C4分别连接到存储轨道300的第一端E3和第二端E4。第一导线C1到第四导线C4用于给写头100和存储轨道300施加电流。

写头100包括第一磁性层10和第二磁性层20，该第二磁性层20形成在第一磁性层10的表面上并覆盖第一磁性层10的一部分。第一磁性层10由铁磁材料形成，且第二磁性层20由具有比第一磁性层10小的磁各向异性能的软磁材料形成。在一个实施例中，中间层200可以形成在第一磁性层10的一部分上，该中间层200设置在存储轨道300和写头100之间并与存储轨道300和写头100直接接触。

第一磁性层10的其上形成第二磁性层20的部分和第一磁性层10的剩余区域的磁化方向彼此相反。也就是说，第一磁性层10可以具有在两个相反方向磁化的磁畴，即如图1所示的第一磁畴D1和第二磁畴D2。图1中，第二磁畴D2，中间层200，和存储轨道300沿第一方向M1磁化，以及第一磁畴D1沿第二方向M2磁化。磁畴壁W存在于第一磁畴D1和第二磁畴D2之间的边界。通过从该写头100的第一端E1到第二端E2给写头100施加电流，可以在写头100中移动磁畴壁W，反之亦然。因为电流方向与电子移动的方向相反，因此磁畴壁W沿与电流方向相反的方向移动。写头100将在后面详细说明。

根据磁畴壁W的位置的改变，可以转换中间层200的磁化方向。因为中间层200由容易被磁化反转的软磁层组成，所以中间层200的磁化方向可以转换为与第一磁性层10的与中间层200相接触的部分的磁化方向相一致。

当中间层200的磁化方向被反转时，存储轨道300的与中间层200接触的部分的磁化方向可以变为与中间层200的磁化方向相同。也就是说，存储轨道300的与中间层200接触的部分的磁化方向反转为与中间层200的磁化方向相同。这是因为当中间层200的该部分的磁化方向与存储轨道300的与中间层200接触的部分的磁化方向相同时比它们的磁化方向不同时更加稳定。在写头100中磁畴壁W的移动可有效地引起中间层200和存储轨道300的与中间层200相接触的部分的磁化方向的反转。存储轨道300的与中间层200接触的部分的磁化方向的反转在存储轨道300中产生磁畴壁，通过对存储轨道300或写头100施加电流可以使该磁畴壁沿着存储轨道300移动，这样在存储轨道300上实现信息的写入，这将在下面进一步说明。写头100的第一磁性层10的磁各向异性能远大于存储轨道300的磁各向异性能。

尽管未在图1中示出，但用于典型磁记录装置的读头可形成在存储轨道300的预定区域上。在一个具体实施例中，多个中间层200和多个存储轨道300的叠层可以以中间层200和存储轨道300交替堆叠的方式形成在写头100上。另外，在读/写操作中存储轨道300的一部分可作为缓冲区用于临时数据的存储。

以下将描述根据本发明当前实施例的信息存储装置的写方法。

图2A到2D是图解根据本发明当前实施例的图1所示的信息存储装置的写方法。

图2A图解了图1所示的信息存储装置的磁畴壁W移动的结果。参照图2A，从第一磁性层10的第二端E2到第一端E1施加电流，由此在从第一端E1到第二端E2的方向上移动磁畴壁。这样，具有磁化方向M2的第一磁畴D1延伸到第一磁性层10与中间层200接触的区域。当磁畴壁W移动时，中间层200的磁化方向从M1反转为第二方向M2。然后存储轨道300的与中间层200接触的部分的磁化方向也从M1反转为第二方向M2。结果，磁畴D3(在下文所述的“第三磁畴D3”)形成在存储轨道300中。

参照图2B，从存储轨道300的第一端E3到第一磁性层10施加电流，从而将第三磁畴D3向存储轨道300的第一端E3延伸一个比特。相应于第三磁畴D3的数据可以例如为‘0’。

参照图2C，从第一磁性层10的第一端E1到第二端E2施加电流以沿第二端E2到第一端E1的方向移动磁畴壁W。这样，第二磁畴D2延伸到第一磁性层与中间层200接触的区域。随着磁畴壁W移动，中间层200和存储轨道300的与中间层200接触的部分的磁化方向从M2反转到第一方向M1。存储轨道300的与中间层200接触的部分中的磁畴称为第四磁畴D4。相应于第四磁畴D4的数据可以例如为‘1’。

参照图2D，从存储轨道300的第一端E3到第一磁性层10施加电流以将第三磁畴D3和第四磁畴D4向所述第一端E3移动一个比特。

这样，根据本发明当前实施例，信息存储装置通过移动第一磁性层10中的磁畴壁W并从而移动存储轨道300中的磁畴来记录数据。通过控制电流的流动而进行利用磁畴壁W移动的写操作。因此根据本发明当前的实施例中信息存储装置的写操作不受例如记录数据的磁性层的属性或尺寸的限制。

以下将详细描述根据本发明当前实施例的信息存储装置的写头100。

根据本发明当前的实施例，为了制造和操作信息存储装置，第一磁畴D1和第二磁畴D2需要形成在所述第一磁性层10上，并且当磁畴壁W移动时，磁畴壁W不应该消失。为了这个目的，形成第二磁性层20以覆盖第一磁性层10的一部分。第二磁性层20不与存储轨道300的任何部分接触。

第一磁性层10的磁各向异性能为2×10³-10⁷J/m³，优选为10⁴-10⁷J/m³。第二磁性层20的磁各向异性能为10-10³J/m³，并优选为10²-10³J/m³。例如，第一磁性层10由CoPt，FePt，或其合金形成，和第二磁性层20由Ni，Co，NiCo，NiFe，CoFe，CoZrNb，和CoZrCr形成。第二磁性层20形成在第一磁性层10的面对存储轨道300的表面上，或相反表面上，厚度为5到100纳米。第二磁性层20形成在，例如，第一磁性层10的第一端E1或第二端E2。第二磁性层20的位置可以改变。另外，第二磁性层20优选地形成为具有与第一磁性层10同样的宽度或更大的宽度，但也可以形成为具有比第一磁性层10小的宽度。

第二磁性层20的磁化方向具有相对较小的磁各向异性能，易于被外磁场反转，并因此第二磁性层20作为启动因子(initiator)反转第一磁性层10的与第二磁性层20接触的部分的磁化方向。因此第一磁性层10与第二磁性层20接触的区域能够比第一磁性层10中剩余区域更容易反转。利用此原理，不同磁化方向的磁畴能够在第一磁性层10中形成。

另外，因为写头100上形成第二磁性层20的部分的厚度大于写头100剩余部分的厚度，因此当施加电流给写头100时，写头100的形成第二磁性层20的部分的电流密度将减少。因此磁畴壁W的移动可能停止在第一磁性层10上形成第二磁性层20的部分。也就是说，如图2B所示，第二磁性层20形成在第一磁性层10的第一端E1并且磁畴壁W沿着从第一磁性层10的第二端E2到第一端E1的方向移动，磁畴壁W的移动可能停止在第一磁性层10上形成第二磁性层20的部分和第一磁性层10的剩余部分的边界处。这样防止磁畴壁W通过第一磁性层10消失。同时，为了防止磁畴壁W通过第一磁性层10的第二端E2消失，第一磁性层的第二端E2形成为具有比第一磁性层10的剩余部分相对较大的宽度。第一磁性层10的第一端E1的宽度还可以形成为比第一磁性层10的第二端E2以外的第一磁性层10的剩余部分相对大的宽度。第一磁性层10的第一端E1和第二端E2可具有不同的尺寸和宽度。

根据本发明当前实施例的信息存储装置的结构可以不同方式改变，并因此写头100也可以具有多种结构。例如，根据本发明当前实施例的信息存储装置具有如图3所示的结构。即，图3展示了根据本发明另一示范性实施例的信息存储装置的透视图。

参照图3，写头150包括第一和第二磁性层15和25。第一磁性层15包括第五磁畴D5、第六磁畴D6和第七磁畴D7，并且第二磁性层25形成在第一磁性层15的中心区域。第五磁畴D5和第七磁畴D7磁化方向与第六磁畴D6相反。第一磁畴壁W1和第二磁畴壁W2分别形成在第五磁畴D5与第六磁畴D6之间以及第六磁畴D6与第七磁畴D7之间。第一中间层200a和第二中间层200b分别形成在第二磁性层25的两侧，其间存在距离，并且第一存储轨道300a和第二存储轨道300b分别形成在第一中间层200a和第二中间层200b上。尽管在图3中未示出，但可形成连接到第一磁性层15两端和中心的导线，和连接到第一存储轨道300a和第二存储轨道300b的每一个的两端的导线。在移动第一磁畴壁W1或第二磁畴壁W2并从第一存储轨道300a或第二存储轨道300b施加电流给写头150后，预定的数据可以被记录到第一存储轨道300a或第二存储轨道300b。

图3的信息存储装置中，写头150中第一磁性层15的第一端、第二端及其中心的至少一个形成为具有比第一磁性层15的第一端、第二端和中心以外的第一磁性层15的剩余部分更大的宽度。

根据本发明另一示范性实施例的信息存储装置中包括的写头的第一磁性层可以具有四个或更多磁畴，并且两个或更多第二磁性层可以设置在第一磁性层上。在第一磁性层中包括的磁畴的数量根据第二磁性层的数量而变化。

同时，图1和图3的信息存储装置中分别包括多个第一磁性层10和15，并且多个第一磁性层10和15可以彼此平行排列。例如，参照图1，每个都包括写头100、中间层200和存储轨道300的多个结构可以彼此沿Y方向平行排列；参照图3，每一个都包括写头150、第一中间层200a和第二中间层200b以及第一存储轨道300a和第二存储轨道300b的多个结构可以彼此沿Y方向平行排列。这样，第一磁性层10和15的每一个的一部分可以形成为彼此邻近，该部分具有比第一磁性层10和15的剩余区域更大的宽度，并且第二磁性层20和25形成为覆盖上述部分。

图4A到4F展示了本发明信息存储装置中包括的写头的不同结构的透视图。上述关于写头的描述包括了关于如图4A到4F所示的写头的描述，在此不再赘述。参照图4A到4F，附图标记10a到10c以及15a到15c表示第一磁性层，和附图标记20a到20c以及25a到25c表示第二磁性层。

根据本发明一个示范性实施例，以下将描述形成信息存储装置中写头100的方法。

根据本发明一个示范性实施例，图5A和5B展示了形成信息存储装置中写头的方法的截面图。

参照图5A，第一磁性层10和覆盖第一磁性层10的一部分的第二磁性层20形成在衬底上(未示出)。第二磁性层20具有比第一磁性层10小的磁各向异性能。第一磁性层10在形成时，可以形成为具有垂直磁各向异性，并且第二磁性层20在形成时，可以形成为具有水平磁各向异性。第一磁性层10由在第一方向M1磁化的第二磁畴D2形成。

参照图5B，沿第二方向M2的磁场F施加到第一磁性层10和第二磁性层20。控制磁场F为足够的强度以使所述其上形成第二磁性层20的第一磁性层10的部分的磁化方向反转，但第一磁性层10上未形成第二磁性层20的部分的磁化方向不被反转。磁场F的强度根据第一磁性层10和第二磁性层20的类型和厚度而改变。结果，第二磁性层20的磁化方向首先被反转，然后通过第二磁性层20的影响，第一磁性层10上形成第二磁性层20的部分可以被反转。然而，第一磁性层10上未形成第二磁性层20的部分的磁化方向可以不被反转。结果，在其上形成第二磁性层20的第一磁性层10的部分中可以形成第一磁畴D1，并且在第一磁畴D1和第二磁畴D2之间可以产生磁畴壁W。

在一个实施例中，第一磁性层10具有垂直磁各向异性并且第二磁性层20具有水平磁各向异性，或第一磁性层10具有水平磁各向异性并且第二磁性层20具有垂直磁各向异性都是可能的。在另一个实施例中，第一磁性层10和第二磁性层20具有相同的磁各向异性。而且，第一磁性层10和第二磁性层20中的至少一个在形成时可以不具有磁各向异性。这样，需要施加一套双外磁场以在第一磁性层10中形成以相反的方向磁化的磁畴。以下将描述通过两次施加外磁场形成写头的方法。

根据本发明另一示范性实施例，图6A到6C展示了形成信息存储装置中写头的方法的截面图。

参照图6A，第一磁性层10和覆盖第一磁性层10的一部分的第二磁性层20形成在衬底上(未示出)。所述第一磁性层和第二磁性层可以通过采用多种本领域熟知的技术例如物理气相沉积法或化学气相沉积法来形成。第二磁性层20具有比第一磁性层10更小的磁各向异性能。第一磁性层10和第二磁性层20在形成过程中可以不受到使其具有磁各向异性的处理。

参照图6B，沿第一方向M1的第一磁场F1施加到第一磁性层10和第二磁性层20。这里，第一磁场F1具有能磁化第一磁性层10的足够高的强度。结果，第一磁性层10沿第一方向M1被磁化，同时产生第二磁畴D2。

参照图6C，与第一磁场F1方向相反且强度小于第一磁场F1的第二磁场F2施加到第一磁性层10和第二磁性层20。第二磁场F2足以反转第一磁性层10上形成第二磁性层20的部分的磁化方向，但不足以反转其上未形成第二磁性层20的第一磁性层10的部分的磁化方向。第一磁场F1和第二磁场F2的强度根据第一磁性层10和第二磁性层20的类型和厚度而改变。也就是说，第二磁性层20的磁化方向首先反转，然后通过第二磁性层20的影响，其上形成第二磁性层20的第一磁性层10的部分反转。即，磁化方向容易反转的第二磁性层20引发其上形成第二磁性层20的第一磁性层10的部分的磁化反转。然而，其上未形成第二磁性层20的第一磁性层10的部分的磁化方向不发生反转。结果，其上形成第二磁性层20的第一磁性层10的部分中形成第一磁畴D1，并且在第一磁畴D1和第二磁畴D2之间产生磁畴壁W。

同时，施加磁场F，以及第一磁场F1和第二磁场F2的时刻可以改变。在图5A，5B，和6A到6C中，在写头上形成中间层之前施加磁场F，F1和F2，但磁场F，F1和F2可以在形成中间层之后施加。这样，在信息存储装置任何制造步骤中，通过施加磁场F或第一磁场F1和第二磁场F2能形成磁畴壁W，例如在形成第二磁性层20后，或制造完成后且在信息存储装置的初始操作之前。当在制造信息存储装置后并且在初始操作之前形成磁畴壁W时，磁畴壁W的形成是信息存储装置操作中的预备步骤。该预备步骤可以仅被执行一次。在形成磁畴壁W后，根据本发明当前实施例的信息存储装置的写操作与参照附图2A到2D所描述的写操作相同。

尽管以上描述了包括第一磁性层10和15，中间层200，200a，200b，和存储轨道300，300a，300b的信息存储装置，但根据本发明另一示范性实施例的信息存储装置可以不包括中间层。例如，第一磁性层和存储轨道形成为单层而不包括中间层。然而，中间层可以置于第一磁性层和存储轨道之间。这样，通过在第一磁性层和存储轨道中移动磁畴壁，数据被记录到存储轨道。图7展示了该装置单层形式的实例。在图7中，附图标记10，20，100，300以及C1’-C3’分别表示第一磁性层，第二磁性层，写头，存储轨道和第一到第三导线。因此，本发明的范围不限于图1和图3所示的信息存储装置。

另外，参照图1和图3，本发明的原理还可以用在具有水平磁各向异性而不是垂直磁各向异性的第一磁性层10和15，中间层200，200a，和200b，以及存储轨道300，300a和300b上。

综上所述，根据本发明，在写头的第一磁性层中至少形成一个磁畴壁，并防止磁畴壁的消失。在本发明的信息存储装置中，通过移动在第一磁性层和存储轨道中的磁畴壁，数据可以容易地记录在存储轨道中。上述记录操作独立于记录数据的磁性层的属性和尺寸。

因此，根据本发明，可以改进利用磁畴壁移动的信息存储装置的操作并可以提高信息存储装置的记录密度。

虽然参照示范性实施例具体地展示和描述了本发明，但本领域技术人员应该了解，在不偏离本发明所附权利要求限定的精神和范围下，可以进行形式和细节的多种改变。

Claims

1、一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，该信息存储装置包括：

具有磁畴的存储轨道，每一个磁畴具有一磁化方向；以及将数据记录到所述存储轨道的写头，

其中，所述写头包括：

第一磁性层；和

第二磁性层，所述第二磁性层设置为与所述第一磁性层的一部分相接触并具有比所述第一磁性层更小的磁各向异性能。

2、如权利要求1所述的信息存储装置，该信息存储装置是所述存储轨道和所述写头的叠层，并进一步包括置于所述存储轨道和所述第一磁性层之间的第三层，其中所述第三层与所述存储轨道的一部分接触并与所述第一磁性层的一部分接触，并且具有比所述存储轨道和所述第一磁性层更小的磁各向异性能。

3、如权利要求1所述的信息存储装置，该信息存储装置是单层的形式，其中所述存储轨道和所述第一磁性层被设置在单层上。

4、如权利要求3所述的信息存储装置，进一步包括置于所述存储轨道和所述第一磁性层之间的第三层，其中所述第三层与所述存储轨道的一部分接触并与所述第一磁性层的一部分接触，并且具有比所述存储轨道和所述第一磁性层更小的磁各向异性能。

5、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层与所述第二磁性层接触的所述第一磁性层的部分的磁化方向与所述第一磁性层的与所述第二磁性层未接触的剩余部分的磁化方向相反，并且所述第一磁性层具有磁畴壁移动特性。

6、如权利要求1所述的信息存储装置，其中提供多个相同的第二磁性层，并且包含在所述第一磁性层中的磁畴的数目根据所述第二磁性层的数目改变。

7、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层设置在所述第一磁性层的端部，并且所述第一磁性层具有沿彼此相反的方向磁化的两个磁畴。

8、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层设置在所述第一磁性层的中心，并且所述第一磁性层具有三个磁畴。

9、如权利要求1所述的信息存储装置，其中提供至少两个第二磁性层，并且所述第一磁性层具有至少四个磁畴。

10、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层的设置所述第二磁性层的部分具有比所述第一磁性层的未形成所述第二磁性层的部分更大的宽度。

11、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层的第一端部和第二端部的至少一个具有比所述第一磁性层的第一端部或第二端部以外的剩余区域更大的宽度。

12、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层的磁各向异性能为2×10³-10⁷J/m³。

13、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层的磁各向异性能为10-10³J/m³。

14、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层由选自Ni，Co，NiCo，NiFe，CoFe，CoZrNb和CoZrCr组成的组中的一种形成。

15、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层的厚度为5到100纳米。

16、如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层设置在所述第一磁性层之上或之下。

17、如权利要求2所述的信息存储装置，该信息存储装置包括多个结构，每个结构包括所述存储轨道和所述写头，其中所述第一磁性层彼此是相同的并且所述结构平行排列。

18、如权利要求17所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层的每一个的一部分具有比该第一磁性层的剩余部分更大的宽度并且相互接触，并且所述第二磁性层设置在所述第一磁性层的所述部分上并覆盖所述部分。

19、如权利要求1所述的信息存储装置，进一步包括连接到所述存储轨道和所述写头的电流施加装置。

20、一种制造信息存储装置的方法，该信息存储装置利用磁畴壁的移动，该信息存储装置包括：具有磁畴的存储轨道，每一个磁畴具有一磁化方向；以及将数据记录到该存储轨道的写头，该方法包括：

形成该写头；以及

形成该存储轨道，

其中形成该写头包括：形成第一磁性层；以及形成第二磁性层，该第二磁性层设置为与该第一磁性层的一部分相接触并且具有比该第一磁性层更小的磁各向异性能。

21、如权利要求20所述的方法，在形成所述第一磁性层和第二磁性层后，进一步包括：

向该第一磁性层和第二磁性层施加第一磁场；和

向该第一磁性层和第二磁性层施加第二磁场，该第二磁场与该第一磁场方向相反且比该第一磁场强度更小。

22、如权利要求21所述的方法，其中所述第一磁场沿第一方向磁化所述第一磁性层，并且所述第二磁场沿与该第一方向相反的第二方向磁化该第一磁性层与该第二磁性层接触的该第一磁性层的一部分。

23、如权利要求20所述的方法，其中所述第一磁性层沿第一方向被磁化。

24、如权利要求23所述的方法，在形成所述第一磁性层和第二磁性层后，进一步包括：向该第一磁性层和该第二磁性层施加磁场，该磁场的方向与所述第一方向相反。

25、如权利要求24所述的方法，其中所述磁场具有选择性地反转所述第一磁性层的所述部分的磁化方向的强度，所述第一磁性层在所述部分与所述第二磁性层相接触。

26、如权利要求20所述的方法，其中所述第一磁性层的磁各向异性能为2×10³-10⁷J/m³。

27、如权利要求20所述的方法，其中所述第二磁性层的磁各向异性能为10-10³J/m³。

28、如权利要求20所述的方法，其中所述第二磁性层由选自Ni，Co，NiCo，NiFe，CoFe，CoZrNb和CoZrCr组成的组中的一种形成。

29、一种操作信息存储装置的方法，该信息存储装置利用磁畴壁的移动，该信息存储装置包括：具有磁畴的存储轨道，每一个磁畴具有一磁化方向；以及将数据记录到所述存储轨道的写头，

其中该写头包括：第一磁性层和第二磁性层，该第二磁性层设置为与该第一磁性层的一部分相接触并具有比该第一磁性层更小的磁各向异性能，

该方法包括：

(a)在该第一磁性层中形成磁畴壁；

(b)向该第一磁性层施加第一电流以移动该磁畴壁；以及

(c)通过该存储轨道向该写头施加第二电流。

30、如权利要求29所述的方法，其中(a)包括：

向所述第一磁性层和第二磁性层施加第一磁场；以及

31、如权利要求30所述的方法，其中所述第一磁场沿第一方向磁化该第一磁性层，并且所述第二磁场沿着与该第一方向相反的第二方向磁化该第一磁性层的一部分，该第一磁性层在该部分与该第二磁性层相接触。

32、如权利要求29所述的方法，其中(a)包括：向所述第一磁性层和所述第二磁性层施加磁场。

33、如权利要求32所述的方法，其中所述磁场具有选择性地反转所述第一磁性层的一部分的磁化方向的方向和强度，该第一磁性层在该部分与该第二磁性层相接触。