JP2001028466A - 磁気機能素子及び磁気記録装置 - Google Patents
磁気機能素子及び磁気記録装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高密度に集積化された場合でも安定且つ確実
な動作が可能とする。 【解決手段】 歪みによって磁気的な状態が変化する歪
み敏感磁性層２と、この歪み敏感磁性層２に対して歪み
を付与する歪み付与層３とを備える。そして、歪み敏感
磁性層２に対して付与する歪みを制御することにより、
この歪み敏感磁性層２の磁気的な状態を制御する。これ
により、磁気的な状態を変化させるために、電流によっ
て磁界を発生させる必要がなくなる。
な動作が可能とする。 【解決手段】 歪みによって磁気的な状態が変化する歪
み敏感磁性層２と、この歪み敏感磁性層２に対して歪み
を付与する歪み付与層３とを備える。そして、歪み敏感
磁性層２に対して付与する歪みを制御することにより、
この歪み敏感磁性層２の磁気的な状態を制御する。これ
により、磁気的な状態を変化させるために、電流によっ
て磁界を発生させる必要がなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気的な状態を可
変とする磁気機能素子、及びこのような磁気機能素子が
複数配置されて情報を記録する磁気記録装置に関する。
変とする磁気機能素子、及びこのような磁気機能素子が
複数配置されて情報を記録する磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁性体を利用した素子は、近年広く用い
られているような半導体を利用した素子と比較して、２
つの点で大きな魅力を有している。
られているような半導体を利用した素子と比較して、２
つの点で大きな魅力を有している。
【０００３】第１の点としては、導電性を有する金属材
料によって素子の要素を構成できることが挙げられる。
そのため、磁性体を利用した素子は、半導体を利用した
素子と比較して、高いキャリア密度、及び低い抵抗値を
実現することができ、微細化及び高集積化に適すると期
待されている。
料によって素子の要素を構成できることが挙げられる。
そのため、磁性体を利用した素子は、半導体を利用した
素子と比較して、高いキャリア密度、及び低い抵抗値を
実現することができ、微細化及び高集積化に適すると期
待されている。
【０００４】第２の点としては、磁性体が備える磁化方
向の双安定性を、不揮発性メモリに利用できる可能性が
あることが挙げられる。すなわち、磁化方向の双安定性
を利用することによって、電力の供給を停止した場合で
も記録した情報が失われない、固体不揮発性メモリを実
現できると期待されている。
向の双安定性を、不揮発性メモリに利用できる可能性が
あることが挙げられる。すなわち、磁化方向の双安定性
を利用することによって、電力の供給を停止した場合で
も記録した情報が失われない、固体不揮発性メモリを実
現できると期待されている。
【０００５】このような固体不揮発性メモリは、究極の
省電力メモリとして、様々な分野において実用化が期待
されている。具体的に例えると、固体不揮発性メモリ
は、非活動時に電力消費がないため、携帯型の小型電子
情報機器等におけるバッテリーの容量及び重量を低減す
るキーテクノロジーとして期待されている。また、固体
不揮発性メモリは、衛星メディアビジネスの立ち上がり
を背景に、太陽電池による発電が不可能となる地球の影
の中で、衛星の活動を支えるものとしても需要が高い。
省電力メモリとして、様々な分野において実用化が期待
されている。具体的に例えると、固体不揮発性メモリ
は、非活動時に電力消費がないため、携帯型の小型電子
情報機器等におけるバッテリーの容量及び重量を低減す
るキーテクノロジーとして期待されている。また、固体
不揮発性メモリは、衛星メディアビジネスの立ち上がり
を背景に、太陽電池による発電が不可能となる地球の影
の中で、衛星の活動を支えるものとしても需要が高い。
【０００６】そして、磁性体を利用した素子には、
（１）不揮発性を有すること、（２）記録再生の繰り返
しによる劣化がないこと、（３）高速な書き込み動作が
可能であること、（４）小型化及び高密度化に適してい
ること、（５）放射線耐性に優れていること、などの利
点がある。以下では、これらの利点について説明する。
（１）不揮発性を有すること、（２）記録再生の繰り返
しによる劣化がないこと、（３）高速な書き込み動作が
可能であること、（４）小型化及び高密度化に適してい
ること、（５）放射線耐性に優れていること、などの利
点がある。以下では、これらの利点について説明する。
【０００７】（１）不揮発性を有する 磁気テープや磁気ディスク等の磁気記録媒体がそうであ
るように、磁性体自体がもつ磁化方向の双安定性（bist
ability）のおかげで、磁化方向として記録された情報
は、駆動力がなくなってもそのままの状態に保持され
る。
るように、磁性体自体がもつ磁化方向の双安定性（bist
ability）のおかげで、磁化方向として記録された情報
は、駆動力がなくなってもそのままの状態に保持され
る。
【０００８】（２）記録再生の繰り返しによる劣化がな
い 例えば、磁性体と同様に双安定性を示す強誘電体を利用
したメモリ（Ｆ−ＲＡＭ：Ferroelectric Random Acces
s Memory）も、固体不揮発性メモリの実現を可能とする
候補として提案されている。Ｆ−ＲＡＭでは、自発誘電
分極を反転させることにより、メモリの記憶状態を書き
換えることとなる。しかし、Ｆ−ＲＡＭは、このような
記憶状態の書き換えを行う際に、結晶格子中でのイオン
移動を伴うので、書き換えを１００万回程度繰り返す
と、結晶欠陥が発達してしまう。そのため、Ｆ−ＲＡＭ
では、その素子寿命が材料の疲労によって制限されてし
まうといった問題がある。一方、磁性体の双安定性を利
用した素子は、磁性体の磁化反転がイオン移動等を伴わ
ないため、その素子寿命が材料の疲労によって制限され
てしまうことがなく、ほぼ無限に書き換えを繰り返すこ
とができる。
い 例えば、磁性体と同様に双安定性を示す強誘電体を利用
したメモリ（Ｆ−ＲＡＭ：Ferroelectric Random Acces
s Memory）も、固体不揮発性メモリの実現を可能とする
候補として提案されている。Ｆ−ＲＡＭでは、自発誘電
分極を反転させることにより、メモリの記憶状態を書き
換えることとなる。しかし、Ｆ−ＲＡＭは、このような
記憶状態の書き換えを行う際に、結晶格子中でのイオン
移動を伴うので、書き換えを１００万回程度繰り返す
と、結晶欠陥が発達してしまう。そのため、Ｆ−ＲＡＭ
では、その素子寿命が材料の疲労によって制限されてし
まうといった問題がある。一方、磁性体の双安定性を利
用した素子は、磁性体の磁化反転がイオン移動等を伴わ
ないため、その素子寿命が材料の疲労によって制限され
てしまうことがなく、ほぼ無限に書き換えを繰り返すこ
とができる。
【０００９】（３）高速な書き込み動作が可能 磁性体の磁化反転の早さは、１ｎｓ程度以下であり、非
常に高速である。したがって、この高速なスイッチング
速度を活用することで、高速な書き込み動作が可能な素
子を実現することができる。
常に高速である。したがって、この高速なスイッチング
速度を活用することで、高速な書き込み動作が可能な素
子を実現することができる。
【００１０】（４）小型化及び高密度化に適している 磁性合金は、組成や組織を選択することにより、その磁
気的な状態を様々に変化させることができる。したがっ
て、磁性体を利用した素子では、設計の自由度が極めて
高いものとなる。また、磁性体を利用した素子では、例
えば、導電性を有する磁性合金を利用することも可能で
ある。このように導電性を有する磁性合金を利用した場
合には、半導体を利用した素子と比較して、素子中の電
流密度を向上させることができるため、素子の小型化及
び高密度化を図ることができる。
気的な状態を様々に変化させることができる。したがっ
て、磁性体を利用した素子では、設計の自由度が極めて
高いものとなる。また、磁性体を利用した素子では、例
えば、導電性を有する磁性合金を利用することも可能で
ある。このように導電性を有する磁性合金を利用した場
合には、半導体を利用した素子と比較して、素子中の電
流密度を向上させることができるため、素子の小型化及
び高密度化を図ることができる。
【００１１】（５）放射線耐性に優れている 例えば、従来から利用されているＤ−ＲＡＭ（Dynamic
Random Access Memory）のように、電荷の充電によって
メモリ状態の書き換えを行っている素子は、電離放射線
が素子中を通過した際に放電が生じてしまい、メモリ状
態が変化してしまう。これに対して、磁性体の磁化方向
は、電離放射線によって乱されるようなことがない。そ
のため、磁性体を利用した素子は、放射線耐性に優れて
いる。したがって、磁性体を利用した素子は、例えば通
信衛星に搭載する場合のような、高い放射線耐性が要求
される用途に対して特に有用である。実際に、磁性体を
利用したメモリのひとつである磁気バブルメモリは、衛
星に搭載されるメモリとして既に利用されており、多く
の実績がある。
Random Access Memory）のように、電荷の充電によって
メモリ状態の書き換えを行っている素子は、電離放射線
が素子中を通過した際に放電が生じてしまい、メモリ状
態が変化してしまう。これに対して、磁性体の磁化方向
は、電離放射線によって乱されるようなことがない。そ
のため、磁性体を利用した素子は、放射線耐性に優れて
いる。したがって、磁性体を利用した素子は、例えば通
信衛星に搭載する場合のような、高い放射線耐性が要求
される用途に対して特に有用である。実際に、磁性体を
利用したメモリのひとつである磁気バブルメモリは、衛
星に搭載されるメモリとして既に利用されており、多く
の実績がある。
【００１２】以上のように、磁性体を利用した素子に
は、様々な利点がある。そして、これらの利点を活用し
た記録デバイスとして、固体磁気メモリ（Ｍ−ＲＡＭ：
Magnetic Random Access Memory）が提案されている。
Ｍ−ＲＡＭでは、通常、記憶担体として一軸磁気異方性
を有する磁性薄膜が用いられ、この磁性薄膜の磁化方向
を反転させることにより、情報の記録を行っている。す
なわち、Ｍ−ＲＡＭは、磁性体の配列を記憶担体として
用いた磁気記録デバイスであり、磁気テープや磁気ディ
スク等のように記憶担体の磁気ヘッドに対する相対的な
移動動作を伴うことなく記録動作を行う。
は、様々な利点がある。そして、これらの利点を活用し
た記録デバイスとして、固体磁気メモリ（Ｍ−ＲＡＭ：
Magnetic Random Access Memory）が提案されている。
Ｍ−ＲＡＭでは、通常、記憶担体として一軸磁気異方性
を有する磁性薄膜が用いられ、この磁性薄膜の磁化方向
を反転させることにより、情報の記録を行っている。す
なわち、Ｍ−ＲＡＭは、磁性体の配列を記憶担体として
用いた磁気記録デバイスであり、磁気テープや磁気ディ
スク等のように記憶担体の磁気ヘッドに対する相対的な
移動動作を伴うことなく記録動作を行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来のＭ−ＲＡＭでは、記憶担体を磁化反転させる
ために、この記憶担体に近接して、導線が設けられてい
る。そして、この導線に電流パルスを流すことによって
発生する磁界を利用して、記憶担体の磁化反転を制御し
ている。しかしながら、このように、導線に流す電流パ
ルスによって生じる磁界を利用して磁性体の磁化反転を
行う場合には、以下に挙げる２つの大きな問題がある。
うな従来のＭ−ＲＡＭでは、記憶担体を磁化反転させる
ために、この記憶担体に近接して、導線が設けられてい
る。そして、この導線に電流パルスを流すことによって
発生する磁界を利用して、記憶担体の磁化反転を制御し
ている。しかしながら、このように、導線に流す電流パ
ルスによって生じる磁界を利用して磁性体の磁化反転を
行う場合には、以下に挙げる２つの大きな問題がある。
【００１４】第１に、磁界によって磁化反転を行うこと
により、クロストークが生じてしまうという問題があ
る。磁界は遠距離力であることから、記憶担体が高密度
に集積された場合には、磁化反転を行う記憶担体に隣接
する領域に対しても無視できない影響が及んでしまい、
クロストークが生じてしまう。したがって、記憶担体を
高密度に集積した場合に、安定して確実な磁化反転を行
うことが困難となり、素子の信頼性が低下してしまう。
また、クロストークの問題を防止するために、例えば
「Z.G.Wang,et al.,IEEE Trans Magn.,Mag33,4498(199
7)」において、磁界遮蔽構造を備える記憶担体の設計例
も報告されているが、構造が複雑になってしまうという
欠点がある。
により、クロストークが生じてしまうという問題があ
る。磁界は遠距離力であることから、記憶担体が高密度
に集積された場合には、磁化反転を行う記憶担体に隣接
する領域に対しても無視できない影響が及んでしまい、
クロストークが生じてしまう。したがって、記憶担体を
高密度に集積した場合に、安定して確実な磁化反転を行
うことが困難となり、素子の信頼性が低下してしまう。
また、クロストークの問題を防止するために、例えば
「Z.G.Wang,et al.,IEEE Trans Magn.,Mag33,4498(199
7)」において、磁界遮蔽構造を備える記憶担体の設計例
も報告されているが、構造が複雑になってしまうという
欠点がある。
【００１５】第２に、導線に流す電流パルスにより生じ
る磁界を利用していることにより、導線の微細化に伴っ
て、記憶担体の保磁力が低下してしまうという問題があ
る。以下では、この第２の問題について説明する。
る磁界を利用していることにより、導線の微細化に伴っ
て、記憶担体の保磁力が低下してしまうという問題があ
る。以下では、この第２の問題について説明する。
【００１６】すなわち、導線の電流密度ｉ[A/m2]には、
材料によって決定される限界がある。したがって、素子
のデザインルールが微細化し、導線径が細くなるに従っ
て、利用できる電流の上限値が低下する。
材料によって決定される限界がある。したがって、素子
のデザインルールが微細化し、導線径が細くなるに従っ
て、利用できる電流の上限値が低下する。
【００１７】ここで、導線の直径をＤ[m]とすると、こ
の導線の中心から距離Ｌ[m]だけ離れた位置での磁界強
度Ｈ[A/m]は、以下の式１で表される。
の導線の中心から距離Ｌ[m]だけ離れた位置での磁界強
度Ｈ[A/m]は、以下の式１で表される。
【００１８】 Ｈ＝（πｉＤ2／４）／（２πＬ） ・・・ 式１ 導線と記憶担体との距離Ｌは、Ｄよりも大幅に小さくな
ることはないので、Ｌ＝Ｄとおくと、記憶担体に印加さ
れる磁界強度Ｈは、以下の式２で表される。
ることはないので、Ｌ＝Ｄとおくと、記憶担体に印加さ
れる磁界強度Ｈは、以下の式２で表される。
【００１９】 Ｈ＝（πｉＤ2／４）／（２πＬ）＝ｉＤ／８ ・・・ 式２ そして、導線の許容電流密度をｉ＝１０11[A/m2]とし、
Ｄ’[μｍ]＝Ｄ[m]×１０6とすると、記録担体に印加さ
れる磁界強度Ｈは、以下の式３で表される。
Ｄ’[μｍ]＝Ｄ[m]×１０6とすると、記録担体に印加さ
れる磁界強度Ｈは、以下の式３で表される。
【００２０】 Ｈ＝１２５００×Ｄ’[A/m]＝１５６×Ｄ’[Oe] ・・・ 式３ このように、導線の微細化によって、記憶担体である磁
性体をより導線の近くに配置することが可能となり、記
憶担体が磁界発生源に近くなるという効果を勘案したと
しても、記憶担体の磁化反転に利用できる磁界強度は、
概ね素子のデザインルールの微細化に比例して減少する
こととなってしまう。
性体をより導線の近くに配置することが可能となり、記
憶担体が磁界発生源に近くなるという効果を勘案したと
しても、記憶担体の磁化反転に利用できる磁界強度は、
概ね素子のデザインルールの微細化に比例して減少する
こととなってしまう。
【００２１】一方、記憶担体の保磁力は、外部から印加
される磁界で磁化反転が達成されるように設計されなく
てはならない。したがって、記憶担体に印加できる磁界
強度が、素子の微細化に伴って減少するにつれて、記憶
担体の保磁力を小さくする必要がある。すなわち、電流
によって発生させた磁場を利用して磁化反転を行う素子
では、素子の微細化に伴って、記憶担体の保磁力を小さ
くする必要がある。
される磁界で磁化反転が達成されるように設計されなく
てはならない。したがって、記憶担体に印加できる磁界
強度が、素子の微細化に伴って減少するにつれて、記憶
担体の保磁力を小さくする必要がある。すなわち、電流
によって発生させた磁場を利用して磁化反転を行う素子
では、素子の微細化に伴って、記憶担体の保磁力を小さ
くする必要がある。
【００２２】しかしながら、記憶担体の保磁力があまり
に小さくなると、記録された情報を安定に保持すること
ができなくなってしまい、外部磁界からの影響によって
変化しやすくなってしまう。そのため、記憶担体を高密
度に集積するために、導線を微細化してゆくと、素子の
信頼性が低下してしまうという問題が生じる。このこと
は、例えば、特に周囲から外乱磁界を受ける環境で使用
されることが多い、携帯型の小型電子情報機器のメモリ
として用いる場合に大きな問題となる。
に小さくなると、記録された情報を安定に保持すること
ができなくなってしまい、外部磁界からの影響によって
変化しやすくなってしまう。そのため、記憶担体を高密
度に集積するために、導線を微細化してゆくと、素子の
信頼性が低下してしまうという問題が生じる。このこと
は、例えば、特に周囲から外乱磁界を受ける環境で使用
されることが多い、携帯型の小型電子情報機器のメモリ
として用いる場合に大きな問題となる。
【００２３】以上のように、磁性体を利用した素子にお
いて、導線に流す電流パルスによって生じる磁界を利用
して磁化反転を行う場合には、高密度な集積化と、素子
の信頼性とを両立することが困難となるといった問題が
あった。また、電流によって発生させた磁界を利用して
磁化反転を行う方法は、磁化反転に必要な磁界を得るた
めに大きな電流を必要とするため、磁性体を利用した素
子の本質的な利点である省電力性を大きく損なう要因と
なるといった問題があった。
いて、導線に流す電流パルスによって生じる磁界を利用
して磁化反転を行う場合には、高密度な集積化と、素子
の信頼性とを両立することが困難となるといった問題が
あった。また、電流によって発生させた磁界を利用して
磁化反転を行う方法は、磁化反転に必要な磁界を得るた
めに大きな電流を必要とするため、磁性体を利用した素
子の本質的な利点である省電力性を大きく損なう要因と
なるといった問題があった。
【００２４】なお、ここまでの説明では、磁性体を利用
した素子の一例として、磁化方向に応じて情報を記録す
るＭ−ＲＡＭを挙げて説明しているが、例えば、磁性体
の磁化方向に応じて出力が変化するスピントランジスタ
等の素子においても、上述したような問題が顕著となる
ことは勿論である。
した素子の一例として、磁化方向に応じて情報を記録す
るＭ−ＲＡＭを挙げて説明しているが、例えば、磁性体
の磁化方向に応じて出力が変化するスピントランジスタ
等の素子においても、上述したような問題が顕著となる
ことは勿論である。
【００２５】しかしながら、磁性体を利用した素子に関
連して、近年開発された技術の多くは、周辺回路との整
合性を保つために、記憶担体からの読み出し信号を十分
な大きさに高めることに関するものである。そして、記
憶担体に対する磁化反転は、導線に流す電流パルスによ
って生じる磁界を利用するという方法、すなわち、上述
したように多くの問題を有する従来からの方法が踏襲さ
れてきている。
連して、近年開発された技術の多くは、周辺回路との整
合性を保つために、記憶担体からの読み出し信号を十分
な大きさに高めることに関するものである。そして、記
憶担体に対する磁化反転は、導線に流す電流パルスによ
って生じる磁界を利用するという方法、すなわち、上述
したように多くの問題を有する従来からの方法が踏襲さ
れてきている。
【００２６】そこで、本発明は、上述した問題を解決し
て、高密度に集積化された場合であっても安定且つ確実
な動作が可能であるとともに、動作に必要な消費電力を
低減することが可能な磁気機能素子及び磁気記録装置を
提供することを目的とする。
て、高密度に集積化された場合であっても安定且つ確実
な動作が可能であるとともに、動作に必要な消費電力を
低減することが可能な磁気機能素子及び磁気記録装置を
提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者は、上述
した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、上述
した各種の問題が、磁化反転を行うための磁界を電流に
よって発生させていることに起因している点に注目し
た。そして、磁界を印加することなく磁性体の磁気的な
状態を変化させることによって、磁性体を利用した素子
の利点を損なうことなく、優れた磁気機能素子及び磁気
記録装置を実現することが可能であるという知見を得る
に至った。
した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、上述
した各種の問題が、磁化反転を行うための磁界を電流に
よって発生させていることに起因している点に注目し
た。そして、磁界を印加することなく磁性体の磁気的な
状態を変化させることによって、磁性体を利用した素子
の利点を損なうことなく、優れた磁気機能素子及び磁気
記録装置を実現することが可能であるという知見を得る
に至った。
【００２８】すなわち、本発明に係る磁気機能素子は、
歪みによって磁気的な状態が変化する歪み敏感磁性層
と、この歪み敏感磁性層に対して歪みを付与する歪み付
与層とを備える。
歪みによって磁気的な状態が変化する歪み敏感磁性層
と、この歪み敏感磁性層に対して歪みを付与する歪み付
与層とを備える。
【００２９】以上のように構成された本発明に係る磁気
機能素子は、歪み付与層により歪み敏感磁性層に対して
歪みが付与されることによって、この歪み敏感磁性層の
磁気的な状態が変化する。そのため、磁性体の磁気的な
状態を変化させる際に磁界を印加する必要がなく、磁界
を電流によって発生させることに起因する問題が生じる
ことがない。したがって、本発明に係る磁気機能素子
は、高密度に集積化された場合であっても安定且つ確実
な動作が可能であるとともに、動作に必要な消費電力を
低減することが可能となる。
機能素子は、歪み付与層により歪み敏感磁性層に対して
歪みが付与されることによって、この歪み敏感磁性層の
磁気的な状態が変化する。そのため、磁性体の磁気的な
状態を変化させる際に磁界を印加する必要がなく、磁界
を電流によって発生させることに起因する問題が生じる
ことがない。したがって、本発明に係る磁気機能素子
は、高密度に集積化された場合であっても安定且つ確実
な動作が可能であるとともに、動作に必要な消費電力を
低減することが可能となる。
【００３０】また、本発明に係る磁気記録装置は、歪み
によって磁気的な状態が変化する歪み敏感磁性層と、こ
の歪み敏感磁性層に対して歪みを付与する歪み付与層と
を備え、上記歪み敏感磁性層の磁気的な状態の変化によ
って情報の記録が行われる磁気機能素子が、複数配設さ
れてなる。
によって磁気的な状態が変化する歪み敏感磁性層と、こ
の歪み敏感磁性層に対して歪みを付与する歪み付与層と
を備え、上記歪み敏感磁性層の磁気的な状態の変化によ
って情報の記録が行われる磁気機能素子が、複数配設さ
れてなる。
【００３１】以上のように構成された本発明に係る磁気
記録装置では、各磁気機能素子が、歪み付与層により歪
み敏感磁性層に対して歪みが付与されることにより、こ
の歪み敏感磁性層の磁気的な状態が変化し、これにより
情報の記録が行われる。そのため、情報を記録するため
に磁性体の磁気的な状態を変化させる際に、磁界を印加
する必要がなく、磁界を電流によって発生させることに
起因する問題が生じることがない。したがって、本発明
に係る磁気記録媒体は、磁気機能素子を高密度に集積化
した場合であっても、安定且つ確実な動作が可能である
とともに、動作に必要な消費電力を低減することができ
る。
記録装置では、各磁気機能素子が、歪み付与層により歪
み敏感磁性層に対して歪みが付与されることにより、こ
の歪み敏感磁性層の磁気的な状態が変化し、これにより
情報の記録が行われる。そのため、情報を記録するため
に磁性体の磁気的な状態を変化させる際に、磁界を印加
する必要がなく、磁界を電流によって発生させることに
起因する問題が生じることがない。したがって、本発明
に係る磁気記録媒体は、磁気機能素子を高密度に集積化
した場合であっても、安定且つ確実な動作が可能である
とともに、動作に必要な消費電力を低減することができ
る。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下では、本発明に係る磁気機能
素子及び磁気記録装置の実施の形態について、図面を参
照しながら詳細に説明する。まず、本発明に係る磁気機
能素子の基本的な一構成例として、図１に示すような磁
気機能素子１について説明する。
素子及び磁気記録装置の実施の形態について、図面を参
照しながら詳細に説明する。まず、本発明に係る磁気機
能素子の基本的な一構成例として、図１に示すような磁
気機能素子１について説明する。
【００３３】磁気機能素子１は、図１に示すように、歪
みによって磁気的な状態が変化する歪み敏感磁性層２
と、この歪み敏感磁性層２に対して歪みを付与する歪み
付与層３とを備える。なお、図１においては、歪み敏感
磁性層２と歪み付与層３とが積層された構成を図示して
いるが、磁気機能素子１においては、歪み付与層３が歪
み敏感磁性層２に対して歪みを付与することができる程
度に近接して配設されていればよく、積層構造に限定さ
れるものではない。
みによって磁気的な状態が変化する歪み敏感磁性層２
と、この歪み敏感磁性層２に対して歪みを付与する歪み
付与層３とを備える。なお、図１においては、歪み敏感
磁性層２と歪み付与層３とが積層された構成を図示して
いるが、磁気機能素子１においては、歪み付与層３が歪
み敏感磁性層２に対して歪みを付与することができる程
度に近接して配設されていればよく、積層構造に限定さ
れるものではない。
【００３４】磁気機能素子１において、歪み敏感磁性層
２は、歪み付与層３によって歪みが付与されることによ
り、その磁気的な状態が変化する。すなわち、磁気機能
素子１は、歪み敏感磁性層２の磁気的な状態を変化させ
るに際して、外部から磁界を印加される必要がなく、従
来のＭ−ＲＡＭのように電流によって発生させた磁界に
よって磁化反転を行う場合のような、クロストークの発
生や、素子の微細化に伴う保磁力の低下などの問題が生
じない。したがって、磁気機能素子１は、高密度に集積
化された場合であっても、安定且つ確実に動作すること
ができる。
２は、歪み付与層３によって歪みが付与されることによ
り、その磁気的な状態が変化する。すなわち、磁気機能
素子１は、歪み敏感磁性層２の磁気的な状態を変化させ
るに際して、外部から磁界を印加される必要がなく、従
来のＭ−ＲＡＭのように電流によって発生させた磁界に
よって磁化反転を行う場合のような、クロストークの発
生や、素子の微細化に伴う保磁力の低下などの問題が生
じない。したがって、磁気機能素子１は、高密度に集積
化された場合であっても、安定且つ確実に動作すること
ができる。
【００３５】磁気機能素子１において、歪みを発生させ
る機構としては、圧電効果又は電歪効果を利用すること
ができる。具体的には、例えば、歪み付与層３に隣接し
て、圧電材料によって形成した歪み発生部を配設する。
このように、圧電効果又は電歪効果を利用した歪み発生
機構によって、歪み付与層３を介して歪み敏感磁性層２
に対して歪みを付与する構成とすることにより、磁気機
能素子１は、磁気的な状態の変化を電圧の印加によって
制御することが可能な、いわゆる電圧駆動型の素子とす
ることができる。
る機構としては、圧電効果又は電歪効果を利用すること
ができる。具体的には、例えば、歪み付与層３に隣接し
て、圧電材料によって形成した歪み発生部を配設する。
このように、圧電効果又は電歪効果を利用した歪み発生
機構によって、歪み付与層３を介して歪み敏感磁性層２
に対して歪みを付与する構成とすることにより、磁気機
能素子１は、磁気的な状態の変化を電圧の印加によって
制御することが可能な、いわゆる電圧駆動型の素子とす
ることができる。
【００３６】したがって、磁気機能素子１は、従来の磁
化反転方法で利用されているような、電流によって磁気
的な状態の制御が行われる素子、すなわち電流駆動型の
素子と比較して、動作に必要な消費電力を低減すること
ができ、省電力化を図ることができる。また、磁気機能
素子１は、電流駆動型の素子と比較して、素子の発熱を
抑制することができる。これにより、磁気機能素子１
は、例えば、高密度に集積化する場合や、高速で動作さ
せる場合などであっても、特別な冷却機構を備えること
なく安定に動作させることが容易となる。
化反転方法で利用されているような、電流によって磁気
的な状態の制御が行われる素子、すなわち電流駆動型の
素子と比較して、動作に必要な消費電力を低減すること
ができ、省電力化を図ることができる。また、磁気機能
素子１は、電流駆動型の素子と比較して、素子の発熱を
抑制することができる。これにより、磁気機能素子１
は、例えば、高密度に集積化する場合や、高速で動作さ
せる場合などであっても、特別な冷却機構を備えること
なく安定に動作させることが容易となる。
【００３７】また、電流駆動型の素子の場合には、磁性
体の磁気的な状態を可逆に変化させるために、印加する
磁界の向きを変える必要があり、導線に流す電流の向き
を変えたり、別々の導線からの磁界を印加する必要があ
った。しかしながら、磁気機能素子１のように、電圧駆
動型の素子の場合には、印加する電圧の符号を変えるだ
けで、歪み敏感磁性層２の磁気的な状態を正逆両方向に
変化させることができる。そのため、磁気機能素子１
は、電流駆動型の素子と比較して、素子の構成を簡素化
することができる。
体の磁気的な状態を可逆に変化させるために、印加する
磁界の向きを変える必要があり、導線に流す電流の向き
を変えたり、別々の導線からの磁界を印加する必要があ
った。しかしながら、磁気機能素子１のように、電圧駆
動型の素子の場合には、印加する電圧の符号を変えるだ
けで、歪み敏感磁性層２の磁気的な状態を正逆両方向に
変化させることができる。そのため、磁気機能素子１
は、電流駆動型の素子と比較して、素子の構成を簡素化
することができる。
【００３８】また、磁気機能素子１においては、圧電効
果又は電歪効果を有する材料によって歪み付与層３を形
成することにより、この歪み付与層３自体が歪み発生機
構としての機能を備える構成とすることもできる。以下
では、このような構成の磁気機能素子の一構成例とし
て、図２に示すような磁気機能素子１０について説明す
る。
果又は電歪効果を有する材料によって歪み付与層３を形
成することにより、この歪み付与層３自体が歪み発生機
構としての機能を備える構成とすることもできる。以下
では、このような構成の磁気機能素子の一構成例とし
て、図２に示すような磁気機能素子１０について説明す
る。
【００３９】磁気機能素子１０は、図２（ａ）及び図２
（ｂ）に示すように、導電性を有する電極層１１と、電
圧の印加によって歪みを発生する圧電体層１２と、歪み
敏感磁性層１３とが順次積層されてなる。歪み敏感磁性
層１３は、歪みによって磁気的な状態が変化するととも
に、導電性を有する材料によって形成され、圧電体層１
２の電極としての機能を有している。すなわち、磁気機
能素子１０は、電極層１１と歪み敏感磁性層１３とによ
り構成された一対の電極の間に圧電体層１２が配設され
た構成とされている。また、圧電体層１２は、歪み敏感
磁性層１３に対して歪みを付与する歪み付与層としての
機能を有している。
（ｂ）に示すように、導電性を有する電極層１１と、電
圧の印加によって歪みを発生する圧電体層１２と、歪み
敏感磁性層１３とが順次積層されてなる。歪み敏感磁性
層１３は、歪みによって磁気的な状態が変化するととも
に、導電性を有する材料によって形成され、圧電体層１
２の電極としての機能を有している。すなわち、磁気機
能素子１０は、電極層１１と歪み敏感磁性層１３とによ
り構成された一対の電極の間に圧電体層１２が配設され
た構成とされている。また、圧電体層１２は、歪み敏感
磁性層１３に対して歪みを付与する歪み付与層としての
機能を有している。
【００４０】磁気機能素子１０は、図２（ａ）及び図２
（ｂ）に示すように、一対の電極に電圧が印加されてい
ない場合、すなわち、歪み敏感磁性層１３に歪みが付与
されていない場合に、例えば、歪み敏感磁性層１３の磁
化方向が＋ｘ方向を示す状態とされている。そして、圧
電体層１２に電圧が印加され、歪み敏感磁性層１３に歪
みが付与されると、この歪み敏感磁性層１３の磁化方向
が−ｙ方向を示す状態となる。
（ｂ）に示すように、一対の電極に電圧が印加されてい
ない場合、すなわち、歪み敏感磁性層１３に歪みが付与
されていない場合に、例えば、歪み敏感磁性層１３の磁
化方向が＋ｘ方向を示す状態とされている。そして、圧
電体層１２に電圧が印加され、歪み敏感磁性層１３に歪
みが付与されると、この歪み敏感磁性層１３の磁化方向
が−ｙ方向を示す状態となる。
【００４１】なお、図２では、圧電体層１２に印加する
電圧の極性が固定された構成を示しているが、磁気機能
素子１０においては、例えば、圧電体層１２に印加する
電圧の極性を正逆両方向に切り替え可能としてもよい。
このような構成とすることによって、歪み敏感磁性層１
３に対して、ひっぱり歪み及び圧縮歪みという２種の異
なる歪みを積極的に付与することができ、磁化方向を制
御するための自由度を増大することができる。
電圧の極性が固定された構成を示しているが、磁気機能
素子１０においては、例えば、圧電体層１２に印加する
電圧の極性を正逆両方向に切り替え可能としてもよい。
このような構成とすることによって、歪み敏感磁性層１
３に対して、ひっぱり歪み及び圧縮歪みという２種の異
なる歪みを積極的に付与することができ、磁化方向を制
御するための自由度を増大することができる。
【００４２】このように、磁気機能素子１０では、圧電
体層１２が歪み発生機構としての機能と、歪み付与層と
しての機能とを兼ねていることから、素子全体での構造
を単純化することができる。なお、上述の説明では、歪
み敏感磁性層１３の磁化方向が変化するとしたが、歪み
敏感磁性層１３は、歪みを付与されることによって磁気
的な状態が変化すればよく、磁化方向の変化に限定され
るものではない。
体層１２が歪み発生機構としての機能と、歪み付与層と
しての機能とを兼ねていることから、素子全体での構造
を単純化することができる。なお、上述の説明では、歪
み敏感磁性層１３の磁化方向が変化するとしたが、歪み
敏感磁性層１３は、歪みを付与されることによって磁気
的な状態が変化すればよく、磁化方向の変化に限定され
るものではない。
【００４３】なお、上述した磁気機能素子１及び磁気機
能素子１０の説明では、歪み敏感磁性層２及び歪み敏感
磁性層１３に歪みを付与する機構として、圧電効果又は
電歪効果を利用するとしたが、本発明に係る磁気機能素
子は、圧電効果又は電歪効果を利用した歪みの付与に限
定されるものではない。例えば、磁気機能素子１の歪み
付与層３に対して超音波パルスを照射することによっ
て、この歪み付与層３に歪みを発生させ、これによって
歪み敏感磁性層２に対して歪みを付与する構成としても
よい。
能素子１０の説明では、歪み敏感磁性層２及び歪み敏感
磁性層１３に歪みを付与する機構として、圧電効果又は
電歪効果を利用するとしたが、本発明に係る磁気機能素
子は、圧電効果又は電歪効果を利用した歪みの付与に限
定されるものではない。例えば、磁気機能素子１の歪み
付与層３に対して超音波パルスを照射することによっ
て、この歪み付与層３に歪みを発生させ、これによって
歪み敏感磁性層２に対して歪みを付与する構成としても
よい。
【００４４】ところで、本発明に係る磁気機能素子を実
現するに際しては、歪み敏感磁性層２或いは歪み敏感磁
性層１３を形成する材料を適切に選択することが重要に
なる。すなわち、付与された歪みに対する磁気的な状態
の変化量が大きな材料によって歪み敏感磁性層を形成す
ることにより、歪みと磁気的な状態の変化量との変換特
性に優れた磁気機能素子を実現することが可能となる。
そこで、以下では、歪み敏感磁性層を形成する材料につ
いて説明する。
現するに際しては、歪み敏感磁性層２或いは歪み敏感磁
性層１３を形成する材料を適切に選択することが重要に
なる。すなわち、付与された歪みに対する磁気的な状態
の変化量が大きな材料によって歪み敏感磁性層を形成す
ることにより、歪みと磁気的な状態の変化量との変換特
性に優れた磁気機能素子を実現することが可能となる。
そこで、以下では、歪み敏感磁性層を形成する材料につ
いて説明する。
【００４５】磁性体の磁気的な状態の歪み依存性を調べ
るためには、図３に示すような装置を用いることができ
る。この装置は、試料基板２０の表面に薄膜形成された
磁性層２１に対して、試料台によって歪みを加えるとと
もに、コイル２２によって磁界を印加しながら、磁気光
学効果（Magneto-Optical Kerr Effect）を利用して、
この磁性層２１のｘ方向成分の磁化履歴を測定する装置
である。
るためには、図３に示すような装置を用いることができ
る。この装置は、試料基板２０の表面に薄膜形成された
磁性層２１に対して、試料台によって歪みを加えるとと
もに、コイル２２によって磁界を印加しながら、磁気光
学効果（Magneto-Optical Kerr Effect）を利用して、
この磁性層２１のｘ方向成分の磁化履歴を測定する装置
である。
【００４６】この装置は、試料基板２０を固定保持する
試料台（図示せず。）を備える。試料台には、試料基板
２０に対して曲げモーメントを与えて、±ｘ方向又は±
ｙ方向に反りを加える機構が備えられている。すなわ
ち、試料基板２０上の磁性層２１は、試料基板２０に反
りが加えられることにより、薄膜面内方向に伸張又は圧
縮され、歪みが付与される。
試料台（図示せず。）を備える。試料台には、試料基板
２０に対して曲げモーメントを与えて、±ｘ方向又は±
ｙ方向に反りを加える機構が備えられている。すなわ
ち、試料基板２０上の磁性層２１は、試料基板２０に反
りが加えられることにより、薄膜面内方向に伸張又は圧
縮され、歪みが付与される。
【００４７】また、この装置は、試料基板２０を両側か
ら挟む位置に、一対のコイル２２が配設されており、試
料基板２０上の磁性層２１に対して磁界を印加すること
が可能とされている。一対のコイル２２は、試料基板２
０を中心に、ｚ方向を軸として回動自在とされている。
また、磁性層２１の磁化履歴を測定する測定機構２３と
しては、レーザ発振器２４と、偏光子２５と、第１のレ
ンズ２６と、第２のレンズ２７と、検光子２８と、光検
出器２９とを備える。
ら挟む位置に、一対のコイル２２が配設されており、試
料基板２０上の磁性層２１に対して磁界を印加すること
が可能とされている。一対のコイル２２は、試料基板２
０を中心に、ｚ方向を軸として回動自在とされている。
また、磁性層２１の磁化履歴を測定する測定機構２３と
しては、レーザ発振器２４と、偏光子２５と、第１のレ
ンズ２６と、第２のレンズ２７と、検光子２８と、光検
出器２９とを備える。
【００４８】磁性層２１の磁化履歴の歪み依存性を測定
する際には、先ず、磁性層２１が薄膜形成された試料基
板２０に対して、試料台によって所定の歪みを付与す
る。次に、歪みを付与した状態で、レーザ発振器２４か
ら出射したレーザ光を、偏光子２５及び第１のレンズ２
６を介して、磁性層２１の表面に照射する。そして、磁
性層２１で反射したレーザ光を、第２のレンズ２７及び
検光子２８を介して、光検出器２９によって検出し、磁
気光学効果を利用して、磁性層２１の磁化履歴の歪み依
存性を測定する。
する際には、先ず、磁性層２１が薄膜形成された試料基
板２０に対して、試料台によって所定の歪みを付与す
る。次に、歪みを付与した状態で、レーザ発振器２４か
ら出射したレーザ光を、偏光子２５及び第１のレンズ２
６を介して、磁性層２１の表面に照射する。そして、磁
性層２１で反射したレーザ光を、第２のレンズ２７及び
検光子２８を介して、光検出器２９によって検出し、磁
気光学効果を利用して、磁性層２１の磁化履歴の歪み依
存性を測定する。
【００４９】つぎに、以上のような装置を用いて、Ｆｅ
−Ｒｈ合金の磁化履歴の歪み依存性を調べた場合につい
て説明する。以下では、試料基板２０として、強磁性を
示すＦｅ−Ｒｈ合金をスパッタリング法によって１００
ｎｍの厚さで堆積させたガラス基板を用いた。
−Ｒｈ合金の磁化履歴の歪み依存性を調べた場合につい
て説明する。以下では、試料基板２０として、強磁性を
示すＦｅ−Ｒｈ合金をスパッタリング法によって１００
ｎｍの厚さで堆積させたガラス基板を用いた。
【００５０】まず、Ｆｅ−Ｒｈ合金によって薄膜形成さ
れた磁性層２１に対して、薄膜の面内でｘ方向にひっぱ
り歪みを付与し、この歪みと平行な方向、すなわちｘ方
向の磁化履歴を測定した。その結果を、磁化曲線として
図４に示す。なお、図４（ａ），図４（ｂ），図４
（ｃ）は、それぞれ、ひっぱり歪みεを、ε＜１×１０
-5，ε＝２×１０-4，３×１０-4とした場合の磁化曲線
である。また、図４において、横軸は磁性層２１に印加
した外部磁界の強さであり、縦軸は磁性層２１に生じた
磁化のｘ方向成分の値である。
れた磁性層２１に対して、薄膜の面内でｘ方向にひっぱ
り歪みを付与し、この歪みと平行な方向、すなわちｘ方
向の磁化履歴を測定した。その結果を、磁化曲線として
図４に示す。なお、図４（ａ），図４（ｂ），図４
（ｃ）は、それぞれ、ひっぱり歪みεを、ε＜１×１０
-5，ε＝２×１０-4，３×１０-4とした場合の磁化曲線
である。また、図４において、横軸は磁性層２１に印加
した外部磁界の強さであり、縦軸は磁性層２１に生じた
磁化のｘ方向成分の値である。
【００５１】図４から明らかであるように、磁性層２１
に付与した歪みと平行な方向の磁化は、外部磁界が所定
の値のときに、マイナスの飽和値からプラスの飽和値に
反転し、外部磁界が０となっても飽和値を保つ。また、
外部磁界を正負に振ったサイクルにおける磁化曲線は、
略四角形状のループを描いている。このことから、磁性
層２１には、ひっぱり方向に沿って磁化容易軸が生じて
いることが分かる。
に付与した歪みと平行な方向の磁化は、外部磁界が所定
の値のときに、マイナスの飽和値からプラスの飽和値に
反転し、外部磁界が０となっても飽和値を保つ。また、
外部磁界を正負に振ったサイクルにおける磁化曲線は、
略四角形状のループを描いている。このことから、磁性
層２１には、ひっぱり方向に沿って磁化容易軸が生じて
いることが分かる。
【００５２】また、磁性層２１の磁化が反転に到る外部
磁界の値、すなわち、磁性層２１の保磁力Ｈｃは、以下
の表１に示す値であった。
磁界の値、すなわち、磁性層２１の保磁力Ｈｃは、以下
の表１に示す値であった。
【００５３】
【表１】
【００５４】表１に示す結果から、磁性体２１に付与す
るひっぱり歪みが大きいほど、略四角形状のループの幅
が大きくなり、より大きな逆方向の外部磁界に対しても
飽和磁化の保磁力が増大していることを示している。す
なわち、磁化をその方向に保持しようとする作用が大き
くなっている。
るひっぱり歪みが大きいほど、略四角形状のループの幅
が大きくなり、より大きな逆方向の外部磁界に対しても
飽和磁化の保磁力が増大していることを示している。す
なわち、磁化をその方向に保持しようとする作用が大き
くなっている。
【００５５】つぎに、Ｆｅ−Ｒｈ合金によって薄膜形成
された磁性層２１に対して、薄膜の面内でｙ方向にひっ
ぱり歪みを付与し、この歪みと垂直な方向、すなわちｘ
方向の磁化履歴を測定した。その結果を、磁化曲線とし
て図５に示す。なお、図５（ａ），図５（ｂ），図５
（ｃ），図５（ｄ）は、それぞれ、ひっぱり歪みεを、
ε＜１×１０-5，ε＝１×１０-4，ε＝２×１０-4，ε
＝３×１０-4とした場合の磁化曲線である。また、図５
において、横軸は磁性層２１に印加した外部磁界の強さ
であり、縦軸は磁性層２１に生じた磁化のｘ方向成分の
値である。
された磁性層２１に対して、薄膜の面内でｙ方向にひっ
ぱり歪みを付与し、この歪みと垂直な方向、すなわちｘ
方向の磁化履歴を測定した。その結果を、磁化曲線とし
て図５に示す。なお、図５（ａ），図５（ｂ），図５
（ｃ），図５（ｄ）は、それぞれ、ひっぱり歪みεを、
ε＜１×１０-5，ε＝１×１０-4，ε＝２×１０-4，ε
＝３×１０-4とした場合の磁化曲線である。また、図５
において、横軸は磁性層２１に印加した外部磁界の強さ
であり、縦軸は磁性層２１に生じた磁化のｘ方向成分の
値である。
【００５６】図５から明らかであるように、この場合に
は、付与するひっぱり歪みが大きくなるにつれてループ
が斜めに傾いてゆくことが分かる。この結果は、磁性層
２１のひっぱり方向に沿って生じた磁化容易軸に対して
垂直な方向、いわば磁化困難方向に外部磁界を印加して
いるという事実に、よく一致する。すなわち、ひっぱり
歪みと垂直な方向に磁化を飽和させるためには、より大
きな外部磁界を要することとなる。また、外部磁界が０
になると、磁性層２１の磁化の値は、飽和値よりも著し
く下がる。
は、付与するひっぱり歪みが大きくなるにつれてループ
が斜めに傾いてゆくことが分かる。この結果は、磁性層
２１のひっぱり方向に沿って生じた磁化容易軸に対して
垂直な方向、いわば磁化困難方向に外部磁界を印加して
いるという事実に、よく一致する。すなわち、ひっぱり
歪みと垂直な方向に磁化を飽和させるためには、より大
きな外部磁界を要することとなる。また、外部磁界が０
になると、磁性層２１の磁化の値は、飽和値よりも著し
く下がる。
【００５７】また、磁性層２１の磁化がほぼ飽和磁化に
達して、図５における磁化曲線のループが閉じるときの
外部磁界の値は、異方性の大きさを反映している。そこ
で、以下では、このときの外部磁界の値を異方性磁場Ｈ
K（Ｏｅ）と称して、磁性層２１の磁気異方性の大きさ
を測る目安とする。そして、図５（ａ）〜（ｄ）に示し
た各場合における異方性磁場ＨKの値を測定した結果
を、以下の表２に示す。なお、磁性層２１のひっぱり歪
みをε＜１×１０-5とした場合は、磁化の飽和が急峻で
あるため、異方性磁場ＨKの値を測定せず、表２でも示
していない。
達して、図５における磁化曲線のループが閉じるときの
外部磁界の値は、異方性の大きさを反映している。そこ
で、以下では、このときの外部磁界の値を異方性磁場Ｈ
K（Ｏｅ）と称して、磁性層２１の磁気異方性の大きさ
を測る目安とする。そして、図５（ａ）〜（ｄ）に示し
た各場合における異方性磁場ＨKの値を測定した結果
を、以下の表２に示す。なお、磁性層２１のひっぱり歪
みをε＜１×１０-5とした場合は、磁化の飽和が急峻で
あるため、異方性磁場ＨKの値を測定せず、表２でも示
していない。
【００５８】
【表２】
【００５９】表２に示す結果から、ひっぱり歪みを大き
くするに伴って、磁性層２１の異方性磁場ＨKが大きく
なることが分かる。
くするに伴って、磁性層２１の異方性磁場ＨKが大きく
なることが分かる。
【００６０】また、表２に示す結果から、印加する外部
磁界の正逆の方向によって、異方性磁場ＨKの値が異な
っていることが分かる。さらに、図５に示した磁化曲線
を詳細に見ると、磁性層２１に付与する歪みεを２×１
０-4以上とした場合、すなわち、図５（ｃ）及び図５
（ｄ）では、磁化曲線のループが非対称になっているこ
とが分かる。これらのことから、磁性層２１の磁化は、
印加する外部磁界の正逆の方向によって非対称となるこ
とが明らかである。これは、強磁性材料によって作製し
た磁性層２１中に、反強磁性成分が存在していることを
示している。すなわち、Ｆｅ−Ｒｈ合金は、温度によっ
て強磁性状態と反強磁性状態との間で磁気相転移が生じ
ることが知られているが、このような磁気相転移が歪み
の付与によっても生じることが分かる。
磁界の正逆の方向によって、異方性磁場ＨKの値が異な
っていることが分かる。さらに、図５に示した磁化曲線
を詳細に見ると、磁性層２１に付与する歪みεを２×１
０-4以上とした場合、すなわち、図５（ｃ）及び図５
（ｄ）では、磁化曲線のループが非対称になっているこ
とが分かる。これらのことから、磁性層２１の磁化は、
印加する外部磁界の正逆の方向によって非対称となるこ
とが明らかである。これは、強磁性材料によって作製し
た磁性層２１中に、反強磁性成分が存在していることを
示している。すなわち、Ｆｅ−Ｒｈ合金は、温度によっ
て強磁性状態と反強磁性状態との間で磁気相転移が生じ
ることが知られているが、このような磁気相転移が歪み
の付与によっても生じることが分かる。
【００６１】以上のように、Ｆｅ−Ｒｈ合金によって薄
膜形成された磁性層２１に対して、薄膜の面内でひっぱ
り歪みを付与し、磁化の様子を測定した結果から、以下
のことが明らかとなった。
膜形成された磁性層２１に対して、薄膜の面内でひっぱ
り歪みを付与し、磁化の様子を測定した結果から、以下
のことが明らかとなった。
【００６２】第１には、Ｆｅ−Ｒｈ合金によって形成さ
れた磁性層２１に対してひっぱり歪みを付与した場合に
生じる磁気異方性の変化は、材料の磁化方向をひっぱり
歪みと平行な方向に規制するのに十分な大きさを有して
いることである。磁性体に歪みが付与された場合に、こ
の歪みと平行又は垂直な方向に磁化方向を規制する性
質、すなわち磁気異方性が生じるということは、一般に
磁歪の逆効果による磁気異方性としてよく知られてい
る。ここでは、Ｆｅ−Ｒｈ合金の磁歪が十分に大きいこ
とが実測によって確認された。したがって、磁気機能素
子の歪み敏感磁性層を形成する材料として、この合金の
ように磁気異方性の歪み依存性が大きい材料、又は磁歪
が大きい材料を選択することにより、磁化方向を確実に
制御することができる磁気機能素子を実現することがで
きる。
れた磁性層２１に対してひっぱり歪みを付与した場合に
生じる磁気異方性の変化は、材料の磁化方向をひっぱり
歪みと平行な方向に規制するのに十分な大きさを有して
いることである。磁性体に歪みが付与された場合に、こ
の歪みと平行又は垂直な方向に磁化方向を規制する性
質、すなわち磁気異方性が生じるということは、一般に
磁歪の逆効果による磁気異方性としてよく知られてい
る。ここでは、Ｆｅ−Ｒｈ合金の磁歪が十分に大きいこ
とが実測によって確認された。したがって、磁気機能素
子の歪み敏感磁性層を形成する材料として、この合金の
ように磁気異方性の歪み依存性が大きい材料、又は磁歪
が大きい材料を選択することにより、磁化方向を確実に
制御することができる磁気機能素子を実現することがで
きる。
【００６３】第２には、磁性体に歪みを付与することに
よって、強磁性状態と反強磁性状態との間で磁気相転移
が生じるということである。したがって、磁気機能素子
の歪み敏感磁性層を形成する材料として、歪みによる磁
気相転移が生じやすい材料を選択することにより、磁気
相転移を確実に制御することができる磁気機能素子を実
現することができる。
よって、強磁性状態と反強磁性状態との間で磁気相転移
が生じるということである。したがって、磁気機能素子
の歪み敏感磁性層を形成する材料として、歪みによる磁
気相転移が生じやすい材料を選択することにより、磁気
相転移を確実に制御することができる磁気機能素子を実
現することができる。
【００６４】磁気異方性の歪み依存性が大きい材料とし
ては、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎのうち少なくと
も１種の元素を含む合金を挙げることができる。これら
の合金は、例えば酸化物と比較して作製が容易であると
いう利点を有する。具体的には、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ，Ｃｏ
−Ｎｉ，Ｆｅ−Ａｌ，又はＭｎ−Ｂｉなどである。ま
た、希土類元素と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少な
くとも１種の元素とを含む合金を挙げることができる。
このような合金は、磁性体の中でも特に磁歪の絶対値が
大きい。具体的には、ＴｂＦｅ2，Ｔｂ70Ｆｅ30，Ｔｂ
（ＣｏＦｅ）2，Ｔｂ（ＮｉＦｅ）2，ＳｍＦｅ，ＥｒＦ
ｅ2，又はＳｍＦｅ3などである。さらに、白金族金属元
素と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の
元素とを含む合金を挙げることができる。このような合
金は、耐食性に優れ、靭性が高い。具体的には、Ｆｅ70
Ｐｄ30，又はＦｅ50Ｒｈ50などである。また、Ｃｏ系フ
ェライト、Ｎｉ系フェライト、Ｂａ系フェライト、希土
類鉄ガーネット、又はこれらを主成分とする固溶体を挙
げることができる。これらの材料は、結晶の作製に多少
の難があるが、耐食性に優れる。
ては、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎのうち少なくと
も１種の元素を含む合金を挙げることができる。これら
の合金は、例えば酸化物と比較して作製が容易であると
いう利点を有する。具体的には、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ，Ｃｏ
−Ｎｉ，Ｆｅ−Ａｌ，又はＭｎ−Ｂｉなどである。ま
た、希土類元素と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少な
くとも１種の元素とを含む合金を挙げることができる。
このような合金は、磁性体の中でも特に磁歪の絶対値が
大きい。具体的には、ＴｂＦｅ2，Ｔｂ70Ｆｅ30，Ｔｂ
（ＣｏＦｅ）2，Ｔｂ（ＮｉＦｅ）2，ＳｍＦｅ，ＥｒＦ
ｅ2，又はＳｍＦｅ3などである。さらに、白金族金属元
素と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の
元素とを含む合金を挙げることができる。このような合
金は、耐食性に優れ、靭性が高い。具体的には、Ｆｅ70
Ｐｄ30，又はＦｅ50Ｒｈ50などである。また、Ｃｏ系フ
ェライト、Ｎｉ系フェライト、Ｂａ系フェライト、希土
類鉄ガーネット、又はこれらを主成分とする固溶体を挙
げることができる。これらの材料は、結晶の作製に多少
の難があるが、耐食性に優れる。
【００６５】歪みによって強磁性相と反強磁性相との間
で磁気相転移が生じやすい材料としては、Ｆｅ−Ｒｈ，
Ｍｎ−Ｒｈ，又はＣｒ−Ｓなどを挙げることができる。
また、Ｍｎ系ペロブスカイトを挙げることができる。こ
れらの材料は、酸化物であるため、錆びないという利点
を有する。具体的には、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3，Ｐｒ1-x
ＣａxＭｎＯ3，又はＮｄ1-xＳｒxＭｎＯ3などである。
また、歪みによって強磁性相と常磁性相との間で磁気相
転移が生じやすい材料としては、例えば、ＦｅＲｈ1-x
Ｐｔx又はＦｅＲｈ1-xＩｒxなどを挙げることができ
る。
で磁気相転移が生じやすい材料としては、Ｆｅ−Ｒｈ，
Ｍｎ−Ｒｈ，又はＣｒ−Ｓなどを挙げることができる。
また、Ｍｎ系ペロブスカイトを挙げることができる。こ
れらの材料は、酸化物であるため、錆びないという利点
を有する。具体的には、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3，Ｐｒ1-x
ＣａxＭｎＯ3，又はＮｄ1-xＳｒxＭｎＯ3などである。
また、歪みによって強磁性相と常磁性相との間で磁気相
転移が生じやすい材料としては、例えば、ＦｅＲｈ1-x
Ｐｔx又はＦｅＲｈ1-xＩｒxなどを挙げることができ
る。
【００６６】以上のように、本発明に係る磁気機能素子
は、歪み敏感磁性層に対して歪みを付与することによっ
て、磁気異方性が変化したり、磁気相転移が生じるなど
といった具合に、その磁気的な状態が変化するという点
を特徴として構成されている。本発明に係る磁気機能素
子を利用して、例えば、固体不揮発性メモリ、電流制御
素子、アナログ増幅器、可変抵抗素子、或いは論理回路
などを実現することができる。また、本発明に係る磁気
機能素子を利用して、例えば、ビデオサーバ装置、ビデ
オカメラ装置、電子通信端末装置などを実現することが
できる。また、音声情報や映像情報等のような各種情報
の記録及び／又は再生を行う各種記録再生装置、カード
状又はチップ状の着脱自在なメモリ媒体などを実現する
ことができる。
は、歪み敏感磁性層に対して歪みを付与することによっ
て、磁気異方性が変化したり、磁気相転移が生じるなど
といった具合に、その磁気的な状態が変化するという点
を特徴として構成されている。本発明に係る磁気機能素
子を利用して、例えば、固体不揮発性メモリ、電流制御
素子、アナログ増幅器、可変抵抗素子、或いは論理回路
などを実現することができる。また、本発明に係る磁気
機能素子を利用して、例えば、ビデオサーバ装置、ビデ
オカメラ装置、電子通信端末装置などを実現することが
できる。また、音声情報や映像情報等のような各種情報
の記録及び／又は再生を行う各種記録再生装置、カード
状又はチップ状の着脱自在なメモリ媒体などを実現する
ことができる。
【００６７】以下では、特に、本発明に係る磁気機能素
子を固体磁気メモリとして利用する場合について、具体
的に説明することとする。
子を固体磁気メモリとして利用する場合について、具体
的に説明することとする。
【００６８】本発明に係る磁気機能素子を固体磁気メモ
リとして利用する場合には、大まかに分類して、２つの
方法が考えられる。第１には、歪み敏感磁性層における
磁気異方性の歪み依存性を利用する方法であり、第２に
は、歪み敏感磁性層における強磁性相と反強磁性相との
間の磁気相転移、又は強磁性相と常磁性相との間の磁気
相転移を利用する方法である。
リとして利用する場合には、大まかに分類して、２つの
方法が考えられる。第１には、歪み敏感磁性層における
磁気異方性の歪み依存性を利用する方法であり、第２に
は、歪み敏感磁性層における強磁性相と反強磁性相との
間の磁気相転移、又は強磁性相と常磁性相との間の磁気
相転移を利用する方法である。
【００６９】そこで、まず、磁気異方性の歪み依存性を
利用して、本発明に係る磁気機能素子を固体磁気メモリ
として利用する場合の一構成例として、図６に示すよう
な磁気機能素子３０について説明する。
利用して、本発明に係る磁気機能素子を固体磁気メモリ
として利用する場合の一構成例として、図６に示すよう
な磁気機能素子３０について説明する。
【００７０】磁気機能素子３０は、図６に示すように、
導電性を有する電極層３１と、電圧の印加によって歪み
を発生する圧電体層３２と、歪みによって磁化方向が変
化する歪み敏感磁性層３３と、非磁性層３４と、磁性層
３５とが順次積層されてなる。歪み敏感磁性層３３は、
歪みによって磁化方向が変化するとともに、導電性を有
する材料によって形成され、圧電体層３２の電極として
の機能を有している。すなわち、磁気機能素子３０は、
電極層３１と歪み敏感磁性層３３とにより構成された一
対の電極の間に圧電体層３２が配設された構成とされて
いる。
導電性を有する電極層３１と、電圧の印加によって歪み
を発生する圧電体層３２と、歪みによって磁化方向が変
化する歪み敏感磁性層３３と、非磁性層３４と、磁性層
３５とが順次積層されてなる。歪み敏感磁性層３３は、
歪みによって磁化方向が変化するとともに、導電性を有
する材料によって形成され、圧電体層３２の電極として
の機能を有している。すなわち、磁気機能素子３０は、
電極層３１と歪み敏感磁性層３３とにより構成された一
対の電極の間に圧電体層３２が配設された構成とされて
いる。
【００７１】磁気機能素子３０は、上述した磁気機能素
子１０と同様に、一対の電極に電圧が印加されていない
場合、すなわち、歪み敏感磁性層３３に歪みが付与され
ていない場合に、例えば、歪み敏感磁性層３３の磁化方
向が＋ｘ方向を示す状態とされている。そして、圧電体
層３２に電圧が印加され、歪み敏感磁性層３３に歪みが
付与されると、この歪み敏感磁性層３３の磁化方向が、
＋ｘ方向からずれた方向を示す状態となる。
子１０と同様に、一対の電極に電圧が印加されていない
場合、すなわち、歪み敏感磁性層３３に歪みが付与され
ていない場合に、例えば、歪み敏感磁性層３３の磁化方
向が＋ｘ方向を示す状態とされている。そして、圧電体
層３２に電圧が印加され、歪み敏感磁性層３３に歪みが
付与されると、この歪み敏感磁性層３３の磁化方向が、
＋ｘ方向からずれた方向を示す状態となる。
【００７２】磁気機能素子３０は、上述したようにし
て、歪み敏感磁性層３３に付与する歪みを制御すること
によって、この歪み敏感磁性層３３の磁化方向を制御
し、これによって情報を記録する固体磁気メモリ素子と
して機能するように構成されている。具体的には、例え
ば、歪み敏感磁性層３３の磁化方向が＋ｘ方向を示す状
態であるときに、値「１」を記録し、磁化方向が＋ｘ方
向からずれた方向を示す状態でるときに、値「０」を記
録する構成とされる。言い換えると、磁気機能素子３０
は、いわゆる２値記録を行う固体磁気メモリ素子として
機能する。
て、歪み敏感磁性層３３に付与する歪みを制御すること
によって、この歪み敏感磁性層３３の磁化方向を制御
し、これによって情報を記録する固体磁気メモリ素子と
して機能するように構成されている。具体的には、例え
ば、歪み敏感磁性層３３の磁化方向が＋ｘ方向を示す状
態であるときに、値「１」を記録し、磁化方向が＋ｘ方
向からずれた方向を示す状態でるときに、値「０」を記
録する構成とされる。言い換えると、磁気機能素子３０
は、いわゆる２値記録を行う固体磁気メモリ素子として
機能する。
【００７３】ところで、磁性層３５は、例えば＋ｘ方向
に磁化されており、磁化の方向は変化しない。また、非
磁性層３４は、例えばＣｕ等の導電性非磁性材料によっ
て薄膜状に形成されている。そして、磁気機能素子３０
では、歪み敏感磁性層３３、非磁性層３４、及び磁性層
３５が、いわゆるスピンバルブとして機能して、磁気抵
抗効果を利用することにより、記録された情報を再生す
る構造とされている。以下では、これら歪み敏感磁性層
３３、非磁性層３４、及び磁性層３５が積層された部分
を、ＭＲ部３６と称する。
に磁化されており、磁化の方向は変化しない。また、非
磁性層３４は、例えばＣｕ等の導電性非磁性材料によっ
て薄膜状に形成されている。そして、磁気機能素子３０
では、歪み敏感磁性層３３、非磁性層３４、及び磁性層
３５が、いわゆるスピンバルブとして機能して、磁気抵
抗効果を利用することにより、記録された情報を再生す
る構造とされている。以下では、これら歪み敏感磁性層
３３、非磁性層３４、及び磁性層３５が積層された部分
を、ＭＲ部３６と称する。
【００７４】具体的には、歪み敏感磁性層３３と磁性層
３５との磁化方向が同じである場合に、ＭＲ部３６は、
電気抵抗値が小さくなる。また、歪み敏感磁性層３３と
磁性層３５との磁化方向がずれている場合に、ＭＲ部３
６は、電気抵抗値が大きくなる。これは、歪み敏感磁性
層３３及び磁性層３５により構成された一対の磁性層
と、非磁性層３４との界面で、電子のスピン依存散乱が
生じることに起因する。
３５との磁化方向が同じである場合に、ＭＲ部３６は、
電気抵抗値が小さくなる。また、歪み敏感磁性層３３と
磁性層３５との磁化方向がずれている場合に、ＭＲ部３
６は、電気抵抗値が大きくなる。これは、歪み敏感磁性
層３３及び磁性層３５により構成された一対の磁性層
と、非磁性層３４との界面で、電子のスピン依存散乱が
生じることに起因する。
【００７５】磁気機能素子３０では、ＭＲ部３６の電気
抵抗値を検出することによって、歪み敏感磁性層３３の
磁化方向を検出することができ、これによって、記録さ
れた情報の再生を行うことが可能となる。
抵抗値を検出することによって、歪み敏感磁性層３３の
磁化方向を検出することができ、これによって、記録さ
れた情報の再生を行うことが可能となる。
【００７６】なお、上述の説明では、歪み敏感磁性層３
３の磁化方向を検出するために、歪み敏感磁性層３３、
非磁性層３４、及び磁性層３５によってＭＲ部３６を構
成するとしたが、磁化方向の検出手段は、このような構
成に限定されるものではない。磁気機能素子３０は、上
述したようなＭＲ部３６を備えるとせずに、例えば、磁
気抵抗効果によって歪み敏感磁性層３３自体の電気抵抗
値が変化する構成としてもよい。これにより、素子全体
の構造を簡素化することができる。また、磁気抵抗効果
を利用するとせずに、例えばホール効果を利用すること
により、歪み敏感磁性層３３の磁化方向を検出する構成
としてもよい。
３の磁化方向を検出するために、歪み敏感磁性層３３、
非磁性層３４、及び磁性層３５によってＭＲ部３６を構
成するとしたが、磁化方向の検出手段は、このような構
成に限定されるものではない。磁気機能素子３０は、上
述したようなＭＲ部３６を備えるとせずに、例えば、磁
気抵抗効果によって歪み敏感磁性層３３自体の電気抵抗
値が変化する構成としてもよい。これにより、素子全体
の構造を簡素化することができる。また、磁気抵抗効果
を利用するとせずに、例えばホール効果を利用すること
により、歪み敏感磁性層３３の磁化方向を検出する構成
としてもよい。
【００７７】ところで、上述した磁気機能素子３０は、
歪み敏感磁性層３３と磁性層３５との磁化方向がずれた
状態としておく、すなわち値「０」を記録しておくため
には、圧電体層３２に電圧を印加し続ける必要がある。
しかしながら、歪み敏感磁性層３３と磁気的に結合し、
磁気異方性を示す記憶磁性層を備えることによって、継
続的に電圧を印加しなくても記録を保持することが可能
な、いわゆる固体不揮発性メモリを実現することができ
る。以下では、このように固体不揮発性メモリとして利
用する場合の一構成例として、図７に示すような磁気機
能素子４０について説明する。
歪み敏感磁性層３３と磁性層３５との磁化方向がずれた
状態としておく、すなわち値「０」を記録しておくため
には、圧電体層３２に電圧を印加し続ける必要がある。
しかしながら、歪み敏感磁性層３３と磁気的に結合し、
磁気異方性を示す記憶磁性層を備えることによって、継
続的に電圧を印加しなくても記録を保持することが可能
な、いわゆる固体不揮発性メモリを実現することができ
る。以下では、このように固体不揮発性メモリとして利
用する場合の一構成例として、図７に示すような磁気機
能素子４０について説明する。
【００７８】磁気機能素子４０は、図７に示すように、
歪み付与層４１と、歪み敏感磁性層４２と、この歪み敏
感磁性層４２と磁気的に結合し、磁気異方性を示す記憶
磁性層４３とが順次積層されてなる。なお、磁気機能素
子４０において、歪み発生機構としては、上述した磁気
機能素子１などと同様な機構を備えればよいため、図示
及び説明を省略する。また、磁気機能素子４０におい
て、歪み発生機構の電極構造、及び記録された情報の検
出手段としては、上述した磁気機能素子３０と同様にし
て実現することができるため、図示及び説明を省略す
る。
歪み付与層４１と、歪み敏感磁性層４２と、この歪み敏
感磁性層４２と磁気的に結合し、磁気異方性を示す記憶
磁性層４３とが順次積層されてなる。なお、磁気機能素
子４０において、歪み発生機構としては、上述した磁気
機能素子１などと同様な機構を備えればよいため、図示
及び説明を省略する。また、磁気機能素子４０におい
て、歪み発生機構の電極構造、及び記録された情報の検
出手段としては、上述した磁気機能素子３０と同様にし
て実現することができるため、図示及び説明を省略す
る。
【００７９】磁気機能素子４０において、歪み付与層４
１、歪み敏感磁性層４２、及び記憶磁性層４３は、それ
ぞれ、例えば、ＭｇＯ、Ｆｅ−Ｒｈ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合
金によって形成する。Ｆｅ−Ｒｈ合金及びＦｅ−Ｎｉ合
金等のＦｅ系のｂｃｃ金属は、ＭｇＯによって形成され
た歪み付与層４１の（００１）面上でエピタキシャルに
成長させることができる。このとき、それぞれの結晶の
方位関係は、図８に示すように、Ｆｅ−Ｒｈ合金及びＦ
ｅ−Ｎｉ合金の（００１）面がＭｇＯの（００１）面に
平行となり、Ｆｅ−Ｒｈ合金及びＦｅ−Ｎｉ合金の＜１
００＞及び＜０１０＞軸が、ＭｇＯの各軸とは互いに４
５°をなすように、（００１）面内で４５°回転した方
位となる性質がある。なお、図７は、磁気機能素子４０
の側面図であり、図８は、磁気機能素子４０における各
層を個別に示す平面図である。
１、歪み敏感磁性層４２、及び記憶磁性層４３は、それ
ぞれ、例えば、ＭｇＯ、Ｆｅ−Ｒｈ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合
金によって形成する。Ｆｅ−Ｒｈ合金及びＦｅ−Ｎｉ合
金等のＦｅ系のｂｃｃ金属は、ＭｇＯによって形成され
た歪み付与層４１の（００１）面上でエピタキシャルに
成長させることができる。このとき、それぞれの結晶の
方位関係は、図８に示すように、Ｆｅ−Ｒｈ合金及びＦ
ｅ−Ｎｉ合金の（００１）面がＭｇＯの（００１）面に
平行となり、Ｆｅ−Ｒｈ合金及びＦｅ−Ｎｉ合金の＜１
００＞及び＜０１０＞軸が、ＭｇＯの各軸とは互いに４
５°をなすように、（００１）面内で４５°回転した方
位となる性質がある。なお、図７は、磁気機能素子４０
の側面図であり、図８は、磁気機能素子４０における各
層を個別に示す平面図である。
【００８０】図８に示すように、ＭｇＯによって形成さ
れた歪み付与層４１上にエピタキシャル成長によって形
成された歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３は、と
もに薄膜面が（００１）であり、薄膜面に垂直な＜００
１＞軸の周りに４回対称の結晶構造を有する。この明確
な４回対称性を反映して、結晶磁気異方性によって決ま
る記憶磁性層４３の薄膜面内における磁化容易方向も、
４方向に現れる。ここで用いたＦｅ−Ｎｉ合金のよう
に、結晶磁気異方性の定数Ｋ1が正の値を示す材料であ
れば、その磁化容易軸は、面内の［１００］方向とな
る。したがって、結晶軸が図８に示すように配置されて
いる場合に、記憶磁性層４３は、ｘ軸方向及びｙ軸方向
に磁化容易軸を有し、明確な磁気異方性を有することと
なる。
れた歪み付与層４１上にエピタキシャル成長によって形
成された歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３は、と
もに薄膜面が（００１）であり、薄膜面に垂直な＜００
１＞軸の周りに４回対称の結晶構造を有する。この明確
な４回対称性を反映して、結晶磁気異方性によって決ま
る記憶磁性層４３の薄膜面内における磁化容易方向も、
４方向に現れる。ここで用いたＦｅ−Ｎｉ合金のよう
に、結晶磁気異方性の定数Ｋ1が正の値を示す材料であ
れば、その磁化容易軸は、面内の［１００］方向とな
る。したがって、結晶軸が図８に示すように配置されて
いる場合に、記憶磁性層４３は、ｘ軸方向及びｙ軸方向
に磁化容易軸を有し、明確な磁気異方性を有することと
なる。
【００８１】磁気機能素子４０では、その初期状態とし
て、歪み敏感磁性層４２の磁化方向が＋ｘ方向を示して
いるとすると、この歪み敏感磁性層４２と強磁性的に結
合している記憶磁性層４３の磁化方向も＋ｘ方向を示し
ている。この初期状態のときに、歪み敏感磁性層４２に
対してｙ軸方向にひっぱり歪みが付与されると、歪み敏
感磁性層４２は、図８中のｙ軸方向に磁化容易となる大
きな磁気異方性を生じる。この磁気異方性によって、歪
み敏感磁性層４２の磁化は、ｙ軸方向を向く駆動作用を
受ける。このとき、記憶磁性層４３の磁化は、歪み敏感
磁性層４２に対して強磁性的に結合していることから、
この歪み敏感磁性層４２とともにｙ軸方向へと駆動され
る。
て、歪み敏感磁性層４２の磁化方向が＋ｘ方向を示して
いるとすると、この歪み敏感磁性層４２と強磁性的に結
合している記憶磁性層４３の磁化方向も＋ｘ方向を示し
ている。この初期状態のときに、歪み敏感磁性層４２に
対してｙ軸方向にひっぱり歪みが付与されると、歪み敏
感磁性層４２は、図８中のｙ軸方向に磁化容易となる大
きな磁気異方性を生じる。この磁気異方性によって、歪
み敏感磁性層４２の磁化は、ｙ軸方向を向く駆動作用を
受ける。このとき、記憶磁性層４３の磁化は、歪み敏感
磁性層４２に対して強磁性的に結合していることから、
この歪み敏感磁性層４２とともにｙ軸方向へと駆動され
る。
【００８２】そして、歪みに付与が除去されると、歪み
敏感磁性層４２の磁気異方性が小さくなり、記憶磁性層
４３の磁気異方性が支配的となる。したがって、歪み敏
感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁
性層４３の磁化容易軸方向に保持される。すなわち、記
憶磁性層４３の磁化容易軸であるｘ軸方向とｙ軸方向と
のうち、歪みが除去される直前に磁化が向いていたｙ軸
方向に保持されることとなる。
敏感磁性層４２の磁気異方性が小さくなり、記憶磁性層
４３の磁気異方性が支配的となる。したがって、歪み敏
感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁
性層４３の磁化容易軸方向に保持される。すなわち、記
憶磁性層４３の磁化容易軸であるｘ軸方向とｙ軸方向と
のうち、歪みが除去される直前に磁化が向いていたｙ軸
方向に保持されることとなる。
【００８３】また、この状態のときに、歪み敏感磁性層
４２に対してｘ軸方向にひっぱり歪み、又はｙ軸方向に
圧縮歪みが付与されると、歪み敏感磁性層４２及び記憶
磁性層４３の磁化方向は、図８中のｘ軸方向、すなわち
＋ｘ方向又は−ｘ方向を示すようになる。そして、歪み
敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、歪み
敏感磁性層４２に対する歪みの付与が取り除かれた後
も、上述と同様にして、ｘ軸方向に保持されることとな
る。
４２に対してｘ軸方向にひっぱり歪み、又はｙ軸方向に
圧縮歪みが付与されると、歪み敏感磁性層４２及び記憶
磁性層４３の磁化方向は、図８中のｘ軸方向、すなわち
＋ｘ方向又は−ｘ方向を示すようになる。そして、歪み
敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、歪み
敏感磁性層４２に対する歪みの付与が取り除かれた後
も、上述と同様にして、ｘ軸方向に保持されることとな
る。
【００８４】なお、磁気機能素子４０の各層は、上述で
例示した材料によって形成することに限定されるもので
はない。ただし、記憶磁性層４３は、磁気異方性が適度
にあるとともに、飽和磁化が適度に小さく、単磁区構造
が得やすい材料によって形成することが望ましい。ま
た、上述のように図７及び図８を参照して説明した構成
例のように、＜１００＞又は＜０１０＞方向を磁化容易
軸として用いる場合には、結晶磁気異方性の定数Ｋ1が
正の値を示す材料を選択する必要がある。
例示した材料によって形成することに限定されるもので
はない。ただし、記憶磁性層４３は、磁気異方性が適度
にあるとともに、飽和磁化が適度に小さく、単磁区構造
が得やすい材料によって形成することが望ましい。ま
た、上述のように図７及び図８を参照して説明した構成
例のように、＜１００＞又は＜０１０＞方向を磁化容易
軸として用いる場合には、結晶磁気異方性の定数Ｋ1が
正の値を示す材料を選択する必要がある。
【００８５】磁気機能素子４０は、上述したように、明
確な磁気異方性を示す記憶磁性層４３を備えていること
によって、歪み敏感磁性層４２に対する歪みの付与を取
り除いた後も、歪み敏感磁性層４２と、この歪み敏感磁
性層４２と磁気的に結合している記憶磁性層４３との磁
化方向を、ｘ軸又はｙ軸方向のいずれかに安定な状態に
保持することができる。したがって、磁気機能素子４０
は、磁化方向、すなわち記録の状態を保持するために、
例えば上述した磁気機能素子３０のように圧電体層３２
に対して電圧を印加し続ける必要がなく、いわゆる固体
不揮発性メモリとして利用することができる。そのた
め、動作に必要な消費電力をさらに低減することができ
る。
確な磁気異方性を示す記憶磁性層４３を備えていること
によって、歪み敏感磁性層４２に対する歪みの付与を取
り除いた後も、歪み敏感磁性層４２と、この歪み敏感磁
性層４２と磁気的に結合している記憶磁性層４３との磁
化方向を、ｘ軸又はｙ軸方向のいずれかに安定な状態に
保持することができる。したがって、磁気機能素子４０
は、磁化方向、すなわち記録の状態を保持するために、
例えば上述した磁気機能素子３０のように圧電体層３２
に対して電圧を印加し続ける必要がなく、いわゆる固体
不揮発性メモリとして利用することができる。そのた
め、動作に必要な消費電力をさらに低減することができ
る。
【００８６】ところで、上述した磁気機能素子４０の説
明では、図９（ａ）に示すように、記憶磁性層４３の磁
化容易軸の方向がｘ軸及びｙ軸方向である一方で、歪み
敏感磁性層４２に対して付与する歪みの方向もｘ軸及び
ｙ軸方向であるとしている。そのため、磁気機能素子４
０では、例えば、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４
３の磁化方向が＋ｘ方向を示している状態で、歪み敏感
磁性層４２に対してｙ軸方向にひっぱり歪みを付与した
場合に、これら歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３
の磁化方向が＋ｙ方向又は−ｙ方向のいずれとなるかを
知ることができない。したがって、磁気機能素子４０
は、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向
が、ｘ軸又はｙ軸方向のいずれかを示していることによ
って情報を記憶するような、いわゆる２値記録を行う固
体不揮発性メモリとして構成されている。
明では、図９（ａ）に示すように、記憶磁性層４３の磁
化容易軸の方向がｘ軸及びｙ軸方向である一方で、歪み
敏感磁性層４２に対して付与する歪みの方向もｘ軸及び
ｙ軸方向であるとしている。そのため、磁気機能素子４
０では、例えば、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４
３の磁化方向が＋ｘ方向を示している状態で、歪み敏感
磁性層４２に対してｙ軸方向にひっぱり歪みを付与した
場合に、これら歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３
の磁化方向が＋ｙ方向又は−ｙ方向のいずれとなるかを
知ることができない。したがって、磁気機能素子４０
は、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向
が、ｘ軸又はｙ軸方向のいずれかを示していることによ
って情報を記憶するような、いわゆる２値記録を行う固
体不揮発性メモリとして構成されている。
【００８７】しかしながら、磁気機能素子４０は、図９
（ｂ）に示すように、記憶磁性層４３の磁化容易軸の方
向と、歪み敏感磁性層４２に対して付与する歪みの方向
とのなす角度αが０°を超えて９０°未満となるように
することによって、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層
４３の磁化方向を、これら薄膜の面内で３つ以上の方向
に安定な状態で保持することができる。これによって、
保持する磁化の方向に応じて情報を記録するような、い
わゆる多値記録を行う固体不揮発性メモリを実現するこ
とができる。以下では、この場合の具体的な例につい
て、図９（ｂ）及び図１０乃至図１３を参照しながら説
明する。なお、図１０乃至図１３において、横軸は図９
（ｂ）中ｘ軸方向のひっぱり歪みの大きさを示し、縦軸
は歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ軸
方向成分を示す。すなわち、図１０乃至図１３におい
て、横軸がマイナスとなるのは、ｘ軸方向に圧縮歪みが
付与されていることを示す。
（ｂ）に示すように、記憶磁性層４３の磁化容易軸の方
向と、歪み敏感磁性層４２に対して付与する歪みの方向
とのなす角度αが０°を超えて９０°未満となるように
することによって、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層
４３の磁化方向を、これら薄膜の面内で３つ以上の方向
に安定な状態で保持することができる。これによって、
保持する磁化の方向に応じて情報を記録するような、い
わゆる多値記録を行う固体不揮発性メモリを実現するこ
とができる。以下では、この場合の具体的な例につい
て、図９（ｂ）及び図１０乃至図１３を参照しながら説
明する。なお、図１０乃至図１３において、横軸は図９
（ｂ）中ｘ軸方向のひっぱり歪みの大きさを示し、縦軸
は歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ軸
方向成分を示す。すなわち、図１０乃至図１３におい
て、横軸がマイナスとなるのは、ｘ軸方向に圧縮歪みが
付与されていることを示す。
【００８８】磁気機能素子４０は、図９（ｂ）に示すよ
うに、例えば、記憶磁性層４３の磁化容易軸の方向と、
歪み敏感磁性層４２に対して付与する歪みの方向とのな
す角度αが、例えば８０°であり、初期状態として、歪
み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向が図中
矢印Ａ方向を示しているとする。この状態のときに、歪
み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ軸方向
成分は、図１０中の点ａで示す値となる。
うに、例えば、記憶磁性層４３の磁化容易軸の方向と、
歪み敏感磁性層４２に対して付与する歪みの方向とのな
す角度αが、例えば８０°であり、初期状態として、歪
み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向が図中
矢印Ａ方向を示しているとする。この状態のときに、歪
み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ軸方向
成分は、図１０中の点ａで示す値となる。
【００８９】次に、歪み敏感磁性層４２に対してｘ軸方
向にひっぱり歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層
４２の磁化方向は、図９（ｂ）中の＋ｘ方向を示すよう
になる。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁
性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層
４３の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ｂ方
向に安定な状態で保持されるようになる。このとき、こ
れら歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ
方向成分は、図１０中に示す矢印のように変化し、点ｂ
で安定となる。
向にひっぱり歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層
４２の磁化方向は、図９（ｂ）中の＋ｘ方向を示すよう
になる。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁
性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層
４３の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ｂ方
向に安定な状態で保持されるようになる。このとき、こ
れら歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ
方向成分は、図１０中に示す矢印のように変化し、点ｂ
で安定となる。
【００９０】次に、歪み敏感磁性層４２に対してｘ軸方
向に圧縮歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層４２
の磁化方向は、図９（ｂ）中の−ｙ方向を示すようにな
る。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁性層
４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層４３
の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ｃ方向に
安定な状態で保持されるようになる。このとき、これら
歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ方向
成分は、図１１中に示す矢印のように変化し、点ｃで安
定となる。
向に圧縮歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層４２
の磁化方向は、図９（ｂ）中の−ｙ方向を示すようにな
る。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁性層
４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層４３
の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ｃ方向に
安定な状態で保持されるようになる。このとき、これら
歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ方向
成分は、図１１中に示す矢印のように変化し、点ｃで安
定となる。
【００９１】次に、歪み敏感磁性層４２に対してｘ軸方
向にひっぱり歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層
４２の磁化方向は、図９（ｂ）中の−ｘ方向を示すよう
になる。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁
性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層
４３の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ｄ方
向に安定な状態で保持されるようになる。このとき、こ
れら歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ
方向成分は、図１２中の矢印のように変化し、点ｄで安
定となる。
向にひっぱり歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層
４２の磁化方向は、図９（ｂ）中の−ｘ方向を示すよう
になる。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁
性層４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層
４３の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ｄ方
向に安定な状態で保持されるようになる。このとき、こ
れら歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ
方向成分は、図１２中の矢印のように変化し、点ｄで安
定となる。
【００９２】次に、歪み敏感磁性層４２に対してｘ軸方
向に圧縮歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層４２
の磁化方向は、図９（ｂ）中の＋ｙ方向を示すようにな
る。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁性層
４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層４３
の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ａ方向に
安定な状態で保持されるようになる。このとき、これら
歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ方向
成分は、図１３中の矢印のように変化し、点ａに戻って
安定となる。
向に圧縮歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層４２
の磁化方向は、図９（ｂ）中の＋ｙ方向を示すようにな
る。その後、歪みの付与を除去すると、歪み敏感磁性層
４２及び記憶磁性層４３の磁化方向は、記憶磁性層４３
の磁気異方性に影響されて、図９（ｂ）中矢印Ａ方向に
安定な状態で保持されるようになる。このとき、これら
歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３の磁化のｘ方向
成分は、図１３中の矢印のように変化し、点ａに戻って
安定となる。
【００９３】以上のように磁気機能素子４０を構成する
ことにより、歪み敏感磁性層４２に対して歪みを付与し
続けなくても、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３
の磁化方向が、薄膜の面内で４つの方向に安定な状態で
保持されるような、いわば４値記録を行う固体不揮発性
メモリを実現することができる。磁気機能素子４０で
は、記憶磁性層４３の磁化容易軸の方向と、歪み敏感磁
性層４２に対して付与する歪みの方向とのなす角度αが
０°＜α＜９０°とされていることによって、歪み敏感
磁性層４２の磁化方向が所定の方向を示すように、順次
回転制御することが可能とされている。なお、角度α
は、５°＜α＜４０°又は５０°＜α＜８５°とされて
いることがより望ましい。これにより、歪み敏感磁性層
４２の磁化方向を所定の方向に確実に回転させることが
できる。
ことにより、歪み敏感磁性層４２に対して歪みを付与し
続けなくても、歪み敏感磁性層４２及び記憶磁性層４３
の磁化方向が、薄膜の面内で４つの方向に安定な状態で
保持されるような、いわば４値記録を行う固体不揮発性
メモリを実現することができる。磁気機能素子４０で
は、記憶磁性層４３の磁化容易軸の方向と、歪み敏感磁
性層４２に対して付与する歪みの方向とのなす角度αが
０°＜α＜９０°とされていることによって、歪み敏感
磁性層４２の磁化方向が所定の方向を示すように、順次
回転制御することが可能とされている。なお、角度α
は、５°＜α＜４０°又は５０°＜α＜８５°とされて
いることがより望ましい。これにより、歪み敏感磁性層
４２の磁化方向を所定の方向に確実に回転させることが
できる。
【００９４】この磁気機能素子４０のように、薄膜の面
内で磁化方向を変化させることによる多値記録は、従来
の磁気機能素子のように、導線に流した電流によって発
生させた磁界により磁化方向を制御するような構造で実
現することが非常に困難である。しかしながら、磁気機
能素子４０では、歪み敏感磁性層４２対して、断続的に
歪みを付与することによって、容易に多値記録を実現す
ることが可能となる。
内で磁化方向を変化させることによる多値記録は、従来
の磁気機能素子のように、導線に流した電流によって発
生させた磁界により磁化方向を制御するような構造で実
現することが非常に困難である。しかしながら、磁気機
能素子４０では、歪み敏感磁性層４２対して、断続的に
歪みを付与することによって、容易に多値記録を実現す
ることが可能となる。
【００９５】また、上述の説明では、歪み付与層４１に
対してエピタキシャルに歪み敏感磁性層４２及び記憶磁
性層４３を形成することによって、磁化容易軸の方向が
規制された記憶磁性層４３を形成するとしたが、本発明
はこのように形成された構成の磁気機能素子に限定され
るものではない。
対してエピタキシャルに歪み敏感磁性層４２及び記憶磁
性層４３を形成することによって、磁化容易軸の方向が
規制された記憶磁性層４３を形成するとしたが、本発明
はこのように形成された構成の磁気機能素子に限定され
るものではない。
【００９６】例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金をスパッタリング
法などによって成膜する際に、磁場を印加することによ
って、この印加磁場の方向に一軸磁気異方性を有する磁
性薄膜を形成することができる。このような方法を用い
て、歪み付与層上に、互いに略直交する方向に磁気異方
性を有する２つの磁性薄膜を積層することにより、磁気
機能素子を構成してもよい。このように構成された磁気
機能素子は、歪みを付与することによって、２つの磁性
薄膜の磁化方向がほぼ同じ方向を向いたまま変化する。
これにより、これら２つの磁性薄膜全体として、磁化方
向が４つの方向に安定な状態で保持されるような、多値
記録が可能な固体不揮発性メモリを実現することができ
る。
法などによって成膜する際に、磁場を印加することによ
って、この印加磁場の方向に一軸磁気異方性を有する磁
性薄膜を形成することができる。このような方法を用い
て、歪み付与層上に、互いに略直交する方向に磁気異方
性を有する２つの磁性薄膜を積層することにより、磁気
機能素子を構成してもよい。このように構成された磁気
機能素子は、歪みを付与することによって、２つの磁性
薄膜の磁化方向がほぼ同じ方向を向いたまま変化する。
これにより、これら２つの磁性薄膜全体として、磁化方
向が４つの方向に安定な状態で保持されるような、多値
記録が可能な固体不揮発性メモリを実現することができ
る。
【００９７】つぎに、上述した磁気機能素子３０及び磁
気機能素子４０とは異なり、歪み敏感磁性層における強
磁性相と反強磁性相との間の磁気相転移を利用する場合
の一構成例として、図１４に示すような磁気機能素子５
０について説明する。
気機能素子４０とは異なり、歪み敏感磁性層における強
磁性相と反強磁性相との間の磁気相転移を利用する場合
の一構成例として、図１４に示すような磁気機能素子５
０について説明する。
【００９８】磁気機能素子５０は、図１４に示すよう
に、歪み付与層５１と、第１の磁性層５２と、歪み敏感
磁性層５３と、記憶磁性層５４と、第２の磁性層５５と
が順次積層されてなる。なお、磁気機能素子５０におい
て、歪み発生機構としては、上述した磁気機能素子１な
どと同様な機構を備えればよいため、図示及び説明を省
略する。また、磁気機能素子５０において、歪み発生機
構の電極構造、及び記録された情報の検出手段として
は、上述した磁気機能素子３０と同様にして実現するこ
とができるため、図示及び説明を省略する。
に、歪み付与層５１と、第１の磁性層５２と、歪み敏感
磁性層５３と、記憶磁性層５４と、第２の磁性層５５と
が順次積層されてなる。なお、磁気機能素子５０におい
て、歪み発生機構としては、上述した磁気機能素子１な
どと同様な機構を備えればよいため、図示及び説明を省
略する。また、磁気機能素子５０において、歪み発生機
構の電極構造、及び記録された情報の検出手段として
は、上述した磁気機能素子３０と同様にして実現するこ
とができるため、図示及び説明を省略する。
【００９９】磁気機能素子５０において、歪み敏感磁性
層５３は、歪みを付与することによって、強磁性状態と
反強磁性状態との間で磁気相転移が生じやすい磁性材料
により薄膜状に形成されている。第１の磁性層５２及び
第２の磁性層５５は、それぞれの１８０°異なる方向に
磁化の向きが固定されている。また、第１の磁性層５２
は、強磁性状態にあるときの歪み敏感磁性層５３を介し
た記憶磁性層５４に対するバイアス磁界強度が、第２の
磁性層５５よりも大きくなるように配設されている。そ
して、磁気機能素子５０は、以下で説明するように動作
することにより、歪み敏感磁性層５３の相状態に応じ
て、記憶磁性層５４の磁化方向が変化するように構成さ
れている。
層５３は、歪みを付与することによって、強磁性状態と
反強磁性状態との間で磁気相転移が生じやすい磁性材料
により薄膜状に形成されている。第１の磁性層５２及び
第２の磁性層５５は、それぞれの１８０°異なる方向に
磁化の向きが固定されている。また、第１の磁性層５２
は、強磁性状態にあるときの歪み敏感磁性層５３を介し
た記憶磁性層５４に対するバイアス磁界強度が、第２の
磁性層５５よりも大きくなるように配設されている。そ
して、磁気機能素子５０は、以下で説明するように動作
することにより、歪み敏感磁性層５３の相状態に応じ
て、記憶磁性層５４の磁化方向が変化するように構成さ
れている。
【０１００】磁気機能素子５０では、その初期状態とし
て、歪み敏感磁性層５３が強磁性状態を示しているとす
ると、図１４（ａ）に示すように、歪み敏感磁性層５３
及び記憶磁性層５４が第１の磁性層５２と磁気的に結合
する。すなわち、この状態のときに、歪み敏感磁性層５
２及び記憶磁性層５３の磁化方向は、図１４（ａ）中の
矢印で示すように、第１の磁性層５２の磁化方向と同じ
向きを示す。
て、歪み敏感磁性層５３が強磁性状態を示しているとす
ると、図１４（ａ）に示すように、歪み敏感磁性層５３
及び記憶磁性層５４が第１の磁性層５２と磁気的に結合
する。すなわち、この状態のときに、歪み敏感磁性層５
２及び記憶磁性層５３の磁化方向は、図１４（ａ）中の
矢印で示すように、第１の磁性層５２の磁化方向と同じ
向きを示す。
【０１０１】次に、歪み敏感磁性層５３に対して圧縮方
向の歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層５３は、
強磁性状態から反強磁性状態に磁気相転移する。反強磁
性状態では、薄膜界面での原子レベルの凹凸が磁気秩序
の一貫性（coherency）を乱すように働くので、強磁性
状態と比較して長距離結合が弱まる。すると、図１４
（ｂ）に示すように、記憶磁性層５４は、第１の磁性層
５２よりも第２の磁性層５５からのバイアス磁界の影響
が強くなり、この第２の磁性層５５と磁気的に結合す
る。すなわち、この状態のときに、記憶磁性層５４の磁
化方向は、図１４（ｂ）中の矢印で示すように、第２の
磁性層５５の磁化方向と同じ向きを示す。
向の歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層５３は、
強磁性状態から反強磁性状態に磁気相転移する。反強磁
性状態では、薄膜界面での原子レベルの凹凸が磁気秩序
の一貫性（coherency）を乱すように働くので、強磁性
状態と比較して長距離結合が弱まる。すると、図１４
（ｂ）に示すように、記憶磁性層５４は、第１の磁性層
５２よりも第２の磁性層５５からのバイアス磁界の影響
が強くなり、この第２の磁性層５５と磁気的に結合す
る。すなわち、この状態のときに、記憶磁性層５４の磁
化方向は、図１４（ｂ）中の矢印で示すように、第２の
磁性層５５の磁化方向と同じ向きを示す。
【０１０２】次に、図１４（ｃ）に示すように、歪み敏
感磁性層５３に対する歪みの付与を除去する。すると、
歪み敏感磁性層５３は、磁気相転移に履歴を有すること
から、反強磁性状態に保持される。したがって、記憶磁
性層５４の磁化方向は、第２の磁性層５５の磁化方向と
同じ向きに保持される。
感磁性層５３に対する歪みの付与を除去する。すると、
歪み敏感磁性層５３は、磁気相転移に履歴を有すること
から、反強磁性状態に保持される。したがって、記憶磁
性層５４の磁化方向は、第２の磁性層５５の磁化方向と
同じ向きに保持される。
【０１０３】次に、歪み敏感磁性層５３に対してひっぱ
り方向の歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層５３
は、反強磁性状態から強磁性状態に磁気相転移する。す
ると、歪み敏感磁性層５３及び記憶磁性層５４の磁化方
向は、図１４（ｄ）中の矢印で示すように、第１の磁性
層５２の磁化方向と同じ向きを示すようになる。そし
て、歪み敏感磁性層５３に対する歪みの付与を除去した
後も、この歪み敏感磁性層５３の強磁性相状態は保持さ
れて、図１４（ａ）に示すような初期状態に保持され
る。
り方向の歪みが付与されると、この歪み敏感磁性層５３
は、反強磁性状態から強磁性状態に磁気相転移する。す
ると、歪み敏感磁性層５３及び記憶磁性層５４の磁化方
向は、図１４（ｄ）中の矢印で示すように、第１の磁性
層５２の磁化方向と同じ向きを示すようになる。そし
て、歪み敏感磁性層５３に対する歪みの付与を除去した
後も、この歪み敏感磁性層５３の強磁性相状態は保持さ
れて、図１４（ａ）に示すような初期状態に保持され
る。
【０１０４】上述したように、磁気機能素子５０では、
歪み敏感磁性層５３に対する歪みの付与を制御すること
によって、記憶磁性層５４の磁化方向を反転制御するこ
とができる。また、磁気機能素子５０では、歪み敏感磁
性層５３に対する歪みの付与を除去した後も、記憶磁性
層５４の磁化方向が保持することができる。
歪み敏感磁性層５３に対する歪みの付与を制御すること
によって、記憶磁性層５４の磁化方向を反転制御するこ
とができる。また、磁気機能素子５０では、歪み敏感磁
性層５３に対する歪みの付与を除去した後も、記憶磁性
層５４の磁化方向が保持することができる。
【０１０５】したがって、磁気機能素子５０は、例え
ば、記憶磁性層５４の磁化方向に応じて情報の記録を行
う、固体不揮発性メモリとして利用することができる。
この場合に、磁気機能素子５０は、上述した磁気機能素
子３０におけるＭＲ部３６と同様に、例えば磁気抵抗効
果を利用することによって記憶磁性層５４の磁化方向を
検出することができる。また、例えばホール効果を利用
して、記憶磁性層５４の磁化方向を検出するとしてもよ
い。この場合には、例えば、図１４に示すように、記憶
磁性層５４の上面を第２の磁性層５５によって完全に覆
わずに一部露出させて、この露出部に記憶磁性層５４の
磁化方向を検出する手段を設けるとすることができる。
ば、記憶磁性層５４の磁化方向に応じて情報の記録を行
う、固体不揮発性メモリとして利用することができる。
この場合に、磁気機能素子５０は、上述した磁気機能素
子３０におけるＭＲ部３６と同様に、例えば磁気抵抗効
果を利用することによって記憶磁性層５４の磁化方向を
検出することができる。また、例えばホール効果を利用
して、記憶磁性層５４の磁化方向を検出するとしてもよ
い。この場合には、例えば、図１４に示すように、記憶
磁性層５４の上面を第２の磁性層５５によって完全に覆
わずに一部露出させて、この露出部に記憶磁性層５４の
磁化方向を検出する手段を設けるとすることができる。
【０１０６】以上の説明では、歪み敏感磁性層５３が、
付与された歪みに応じて強磁性状態と反強磁性状態との
間で磁気相転移を生じるとした。しかしながら、図１４
を参照して説明した磁化反転動作の中心的な原理は、歪
み敏感磁性層５３を介在させることにより、第１の磁性
層５２と記憶磁性層５４との間で生じる強磁性的な結合
力の強弱が制御可能となることである。したがって、こ
の結合力の強弱を制御し得るような歪み敏感磁性層５３
の材料は、強磁性状態と反強磁性状態との間で磁気相転
移するものに限定されることなく、歪みを付与されるこ
とにより、強磁性状態と常磁性状態との間で磁気相転移
する材料であってもよい。
付与された歪みに応じて強磁性状態と反強磁性状態との
間で磁気相転移を生じるとした。しかしながら、図１４
を参照して説明した磁化反転動作の中心的な原理は、歪
み敏感磁性層５３を介在させることにより、第１の磁性
層５２と記憶磁性層５４との間で生じる強磁性的な結合
力の強弱が制御可能となることである。したがって、こ
の結合力の強弱を制御し得るような歪み敏感磁性層５３
の材料は、強磁性状態と反強磁性状態との間で磁気相転
移するものに限定されることなく、歪みを付与されるこ
とにより、強磁性状態と常磁性状態との間で磁気相転移
する材料であってもよい。
【０１０７】なお、上述の説明では、記憶磁性層５４の
磁化方向が、第１の磁性層５２及び第２の磁性層５５の
磁化方向に影響されて、１８０°に反転されるとした。
この場合に、第１の磁性層５２及び第２の磁性層５５
は、一軸磁気異方性を有して互いに逆向きに磁化されて
いればよいため、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金をスパッタリ
ング法などによって成膜する際に、磁場を印加すること
によって容易に形成することができる。
磁化方向が、第１の磁性層５２及び第２の磁性層５５の
磁化方向に影響されて、１８０°に反転されるとした。
この場合に、第１の磁性層５２及び第２の磁性層５５
は、一軸磁気異方性を有して互いに逆向きに磁化されて
いればよいため、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金をスパッタリ
ング法などによって成膜する際に、磁場を印加すること
によって容易に形成することができる。
【０１０８】磁気機能素子５０のように、歪みの付与に
よって生じる磁気的結合力の変化を利用する場合に、上
述した磁気機能素子４０のような多値記録を実現するた
めには、記憶磁性層５４を複数のバイアス磁化のもとに
配置する必要がある。すなわち、図１４に示す例では、
互いに異なる磁化方向を有する第１の磁性層５２及び第
２の磁性層５５のバイアス磁化のもとに記憶磁性層５４
が配置されるとしたが、例えば４値記録を行う構成とす
る場合には、記憶磁性層５４は、例えば、０°，９０
°，１８０°，２７０°という４方向にそれぞれ固定さ
れた磁化方向を有する４つの磁性層の影響下に配置する
必要がある。
よって生じる磁気的結合力の変化を利用する場合に、上
述した磁気機能素子４０のような多値記録を実現するた
めには、記憶磁性層５４を複数のバイアス磁化のもとに
配置する必要がある。すなわち、図１４に示す例では、
互いに異なる磁化方向を有する第１の磁性層５２及び第
２の磁性層５５のバイアス磁化のもとに記憶磁性層５４
が配置されるとしたが、例えば４値記録を行う構成とす
る場合には、記憶磁性層５４は、例えば、０°，９０
°，１８０°，２７０°という４方向にそれぞれ固定さ
れた磁化方向を有する４つの磁性層の影響下に配置する
必要がある。
【０１０９】このような配置を実現する第１の方法とし
ては、記憶磁性層５４の上面及び／又は下面を複数の領
域に分割してそれぞれ異なる方向のバイアス磁化と結合
させ、なおかつ記憶磁性層５４自体は複数の磁区に***
しないような特性を持たせる方法である。
ては、記憶磁性層５４の上面及び／又は下面を複数の領
域に分割してそれぞれ異なる方向のバイアス磁化と結合
させ、なおかつ記憶磁性層５４自体は複数の磁区に***
しないような特性を持たせる方法である。
【０１１０】また、第２の方法としては、記憶磁性層５
４を挟む２つの磁性層を、さらにその外側から挟む１つ
又は２つの異なる方向の磁化を有する磁性層に対して磁
気的に結合させた構成とする方法である。この場合に
は、内側に配置された磁性層と外側に配置された磁性層
との間に、結合力を制御する磁性層が配設される。そし
て、内側の磁性層は、いわば磁化方向が半固定された磁
性層として動作する。
４を挟む２つの磁性層を、さらにその外側から挟む１つ
又は２つの異なる方向の磁化を有する磁性層に対して磁
気的に結合させた構成とする方法である。この場合に
は、内側に配置された磁性層と外側に配置された磁性層
との間に、結合力を制御する磁性層が配設される。そし
て、内側の磁性層は、いわば磁化方向が半固定された磁
性層として動作する。
【０１１１】すなわち、この場合には、記憶磁性層５４
の磁化方向が直接的には内側の磁性層によって決定され
るが、これら内側の磁性層が記憶磁性層５４に対して０
°及び１８０°方向のバイアス磁化を付与するか、９０
°及び２７０°方向のバイアス磁化を付与するかという
ことが、この内側の磁性層に対して外側の磁性層によっ
て付与されるバイアス磁化の方向によって切り替え可能
な構成とする。このように、記憶磁性層５４に対してバ
イアス磁化を付与する磁性層を積層した構成とすること
によっても多値記録を実現することができる。
の磁化方向が直接的には内側の磁性層によって決定され
るが、これら内側の磁性層が記憶磁性層５４に対して０
°及び１８０°方向のバイアス磁化を付与するか、９０
°及び２７０°方向のバイアス磁化を付与するかという
ことが、この内側の磁性層に対して外側の磁性層によっ
て付与されるバイアス磁化の方向によって切り替え可能
な構成とする。このように、記憶磁性層５４に対してバ
イアス磁化を付与する磁性層を積層した構成とすること
によっても多値記録を実現することができる。
【０１１２】上述した第１の方法及び第２の方法のよう
に、様々な磁化方向を有する磁性層を積層して形成する
に際しては、磁気機能素子４０における説明と同様に、
適切な磁気異方性を有する磁性層をエピタキシャル成長
させることが有効である。
に、様々な磁化方向を有する磁性層を積層して形成する
に際しては、磁気機能素子４０における説明と同様に、
適切な磁気異方性を有する磁性層をエピタキシャル成長
させることが有効である。
【０１１３】また、上述したように、歪み敏感磁性層５
３の磁気相転移を利用して記憶磁性層５４の磁化方向を
制御するためには、各層同士の磁気的な結合強度が適切
に調節されている必要がある。このように、磁性体同士
の磁気的な結合強度を調節するためには、各層の界面付
近の領域に、例えば、Ａｌ等の非磁性金属元素、Ｔｉ，
Ｖ等の遷移金属元素、又はＡｕ，Ｃｕ等の貴金属元素を
微量に添加したり、酸化処理を施したりすることによっ
て実現することができる。また、例えば、真空装置を用
いて各層を順次薄膜形成する際に、この真空装置内部に
生じるアルコールやメタン等の有機物を、各層の表面に
吸着させながら積層することによっても実現することが
できる。
３の磁気相転移を利用して記憶磁性層５４の磁化方向を
制御するためには、各層同士の磁気的な結合強度が適切
に調節されている必要がある。このように、磁性体同士
の磁気的な結合強度を調節するためには、各層の界面付
近の領域に、例えば、Ａｌ等の非磁性金属元素、Ｔｉ，
Ｖ等の遷移金属元素、又はＡｕ，Ｃｕ等の貴金属元素を
微量に添加したり、酸化処理を施したりすることによっ
て実現することができる。また、例えば、真空装置を用
いて各層を順次薄膜形成する際に、この真空装置内部に
生じるアルコールやメタン等の有機物を、各層の表面に
吸着させながら積層することによっても実現することが
できる。
【０１１４】つぎに、以下では、本発明に係る磁気記録
装置について説明する。本発明に係る磁気記録装置は、
上述したような磁気機能素子が複数配設されてなり、各
磁気機能素子における歪み敏感磁性層の磁気的な状態が
変化することによって情報の記録が行われる構成とされ
ている。以下では、本発明に係る磁気記録装置の基本的
な一構成例として、図１５に示すような磁気記録装置６
０について説明する。
装置について説明する。本発明に係る磁気記録装置は、
上述したような磁気機能素子が複数配設されてなり、各
磁気機能素子における歪み敏感磁性層の磁気的な状態が
変化することによって情報の記録が行われる構成とされ
ている。以下では、本発明に係る磁気記録装置の基本的
な一構成例として、図１５に示すような磁気記録装置６
０について説明する。
【０１１５】磁気記録装置６０は、図１５に示すよう
に、第１の電極層６１と、電圧の印加によって歪みを発
生する圧電体層６２と、歪み敏感磁性層６３と、第２の
電極層６４とを備える。磁気記録装置６０では、第１の
電極層６１と第２の電極層６４との間に圧電体層６２が
配設された構成とされている。また、圧電体層６２は、
歪み付与層６３に対して歪みを付与する歪み付与層とし
ての機能を有している。
に、第１の電極層６１と、電圧の印加によって歪みを発
生する圧電体層６２と、歪み敏感磁性層６３と、第２の
電極層６４とを備える。磁気記録装置６０では、第１の
電極層６１と第２の電極層６４との間に圧電体層６２が
配設された構成とされている。また、圧電体層６２は、
歪み付与層６３に対して歪みを付与する歪み付与層とし
ての機能を有している。
【０１１６】また、磁気記録装置６０は、歪み敏感磁性
層６３及び第２の電極層６４を分断するように、複数の
分離溝６５が形成されており、この分離溝６５によって
分断された各部分に、上述した磁気機能素子１０と同様
な機能を有する磁気機能素子６６が構成されてなる。す
なわち、磁気記録装置６０は、第１の電極層６１上に、
複数の磁気機能素子６６が複数配設された構成とされて
いる。
層６３及び第２の電極層６４を分断するように、複数の
分離溝６５が形成されており、この分離溝６５によって
分断された各部分に、上述した磁気機能素子１０と同様
な機能を有する磁気機能素子６６が構成されてなる。す
なわち、磁気記録装置６０は、第１の電極層６１上に、
複数の磁気機能素子６６が複数配設された構成とされて
いる。
【０１１７】磁気記録装置６０は、第１の電極層６１
と、分離溝６５によって分断された任意の第２の電極層
６４との間に電圧を印加することによって、電圧が印加
された第２の電極層６４近傍の圧電体層６２に歪みが生
じる。すると、圧電体層６２の歪みが、分離溝６５によ
って分断された所定の歪み敏感磁性層６３に対して付与
されて、この歪み敏感磁性層６３の磁気的な状態が変化
する。このように、磁気記録装置６０は、任意の磁気機
能素子６６に対して、その歪み敏感磁性層６３の磁気的
な状態を制御することができる。
と、分離溝６５によって分断された任意の第２の電極層
６４との間に電圧を印加することによって、電圧が印加
された第２の電極層６４近傍の圧電体層６２に歪みが生
じる。すると、圧電体層６２の歪みが、分離溝６５によ
って分断された所定の歪み敏感磁性層６３に対して付与
されて、この歪み敏感磁性層６３の磁気的な状態が変化
する。このように、磁気記録装置６０は、任意の磁気機
能素子６６に対して、その歪み敏感磁性層６３の磁気的
な状態を制御することができる。
【０１１８】なお、分離溝６５は、歪み敏感磁性層６３
及び第２の電極層６４だけでなく、圧電体層６２の歪み
が他の磁気機能素子６６の圧電体層６２に及ばない程度
の深さで、圧電体層６２を分断することが望ましい。こ
れによって、特定の磁気機能素子６６の磁気的な状態を
制御する際に、これに隣接する他の磁気機能素子６６に
歪みが及んでしまうことを防止することができ、特定の
磁気機能素子６６だけを確実に制御することができる。
及び第２の電極層６４だけでなく、圧電体層６２の歪み
が他の磁気機能素子６６の圧電体層６２に及ばない程度
の深さで、圧電体層６２を分断することが望ましい。こ
れによって、特定の磁気機能素子６６の磁気的な状態を
制御する際に、これに隣接する他の磁気機能素子６６に
歪みが及んでしまうことを防止することができ、特定の
磁気機能素子６６だけを確実に制御することができる。
【０１１９】磁気記録装置６０の各磁気機能素子６６
は、上述したように、圧電体層６２によって歪み敏感磁
性層６３に対して歪みを付与されることにより、この歪
み敏感磁性層６３の磁気的な状態を制御することができ
る。したがって、磁気記録装置６０は、従来の磁化反転
方法で利用されているような、電流によって磁気的な状
態の制御が行われる固体磁気メモリ、すなわち電流駆動
型の固体磁気メモリと比較して、動作に必要な消費電力
を低減することができ、省電力化を図ることができる。
また、磁気記録装置６０においては、電流駆動型の素子
と比較して、各磁気機能素子６６の発熱を抑制すること
ができる。これにより、磁気記録装置６０は、例えば、
磁気機能素子６６を高密度に集積化する場合や、各磁気
機能素子６６を高速で動作させる場合などであっても、
特別な冷却装置を備えることなく安定に動作させること
ができる。
は、上述したように、圧電体層６２によって歪み敏感磁
性層６３に対して歪みを付与されることにより、この歪
み敏感磁性層６３の磁気的な状態を制御することができ
る。したがって、磁気記録装置６０は、従来の磁化反転
方法で利用されているような、電流によって磁気的な状
態の制御が行われる固体磁気メモリ、すなわち電流駆動
型の固体磁気メモリと比較して、動作に必要な消費電力
を低減することができ、省電力化を図ることができる。
また、磁気記録装置６０においては、電流駆動型の素子
と比較して、各磁気機能素子６６の発熱を抑制すること
ができる。これにより、磁気記録装置６０は、例えば、
磁気機能素子６６を高密度に集積化する場合や、各磁気
機能素子６６を高速で動作させる場合などであっても、
特別な冷却装置を備えることなく安定に動作させること
ができる。
【０１２０】また、磁気記録装置６０は、従来のような
電流駆動型の固体磁気メモリと異なり、各磁気機能素子
６６に印加する電圧の符号を変えるだけで、歪み敏感磁
性層６３の磁気的な状態を正逆両方向に変化させること
ができる。そのため、磁気記録装置６０は、従来の固体
磁気メモリと比較して、構造を簡素化することができ
る。
電流駆動型の固体磁気メモリと異なり、各磁気機能素子
６６に印加する電圧の符号を変えるだけで、歪み敏感磁
性層６３の磁気的な状態を正逆両方向に変化させること
ができる。そのため、磁気記録装置６０は、従来の固体
磁気メモリと比較して、構造を簡素化することができ
る。
【０１２１】なお、上述の説明では、第１の電極層６１
と第２の電極層６４とによって圧電体層６２の一対の電
極が構成されているとしたが、例えば、歪み敏感磁性層
６３が電極を兼ねる構成としてもよい。これにより、装
置全体の積層構造を簡素化することができる。
と第２の電極層６４とによって圧電体層６２の一対の電
極が構成されているとしたが、例えば、歪み敏感磁性層
６３が電極を兼ねる構成としてもよい。これにより、装
置全体の積層構造を簡素化することができる。
【０１２２】また、磁気記録装置６０では、第１の電極
層６１又は圧電体層６２に対して所定の厚さ及び剛性を
持たせることによって、装置全体を支持する基板として
の機能を果たすとしてもよいし、例えばガラスやシリコ
ン製の基板上に各層が形成されるとしてもよい。
層６１又は圧電体層６２に対して所定の厚さ及び剛性を
持たせることによって、装置全体を支持する基板として
の機能を果たすとしてもよいし、例えばガラスやシリコ
ン製の基板上に各層が形成されるとしてもよい。
【０１２３】また、上述の説明では、歪み敏感磁性層６
３に対して歪みを付与する歪み付与層として、圧電体層
６２を備えるとしたが、上述した磁気機能素子１と同様
に、歪み付与層と圧電体層とを別個に備える構成として
もよい。また、磁気記録装置６０は、圧電体層６２によ
って歪み敏感磁性層６３に対する歪みが付与されるとし
たが、例えば、歪み付与層に対して超音波パルスを照射
することによって、この歪み付与層に歪みを発生させ、
これによって歪み敏感磁性層６３に対して歪みを付与す
る構成としてもよい。
３に対して歪みを付与する歪み付与層として、圧電体層
６２を備えるとしたが、上述した磁気機能素子１と同様
に、歪み付与層と圧電体層とを別個に備える構成として
もよい。また、磁気記録装置６０は、圧電体層６２によ
って歪み敏感磁性層６３に対する歪みが付与されるとし
たが、例えば、歪み付与層に対して超音波パルスを照射
することによって、この歪み付与層に歪みを発生させ、
これによって歪み敏感磁性層６３に対して歪みを付与す
る構成としてもよい。
【０１２４】磁気記録装置６０において、制御の対象と
なる磁気的な状態としては、上述した磁気機能素子３０
及び磁気機能素子４０のように、歪み敏感磁性層６３の
磁化方向であるとしてもよいし、磁気機能素子５０のよ
うに、歪み敏感磁性層６３における強磁性及び反強磁性
の間の相状態、又は強磁性及び常磁性の間の相状態であ
るとしてもよい。
なる磁気的な状態としては、上述した磁気機能素子３０
及び磁気機能素子４０のように、歪み敏感磁性層６３の
磁化方向であるとしてもよいし、磁気機能素子５０のよ
うに、歪み敏感磁性層６３における強磁性及び反強磁性
の間の相状態、又は強磁性及び常磁性の間の相状態であ
るとしてもよい。
【０１２５】また、磁気記録装置６０における各磁気機
能素子６６に記録された情報を検出する手段としては、
上述した磁気機能素子３０のように、例えば、磁気抵抗
効果やホール効果を利用することによって実現すること
ができる。
能素子６６に記録された情報を検出する手段としては、
上述した磁気機能素子３０のように、例えば、磁気抵抗
効果やホール効果を利用することによって実現すること
ができる。
【０１２６】つぎに、上述した磁気記録装置６０の構造
を発展させて、複数の磁気機能素子６６に対して効率的
に情報の記録を行うことが可能とした場合の一構成例と
して、図１６に示すような磁気記録装置７０について説
明する。磁気記録装置７０の構成及び各部の機能は、上
述した磁気記録装置６０とほぼ同等であるため、以下で
は、上述した磁気記録装置６０と同等又は同一である部
分の説明を省略することとする。
を発展させて、複数の磁気機能素子６６に対して効率的
に情報の記録を行うことが可能とした場合の一構成例と
して、図１６に示すような磁気記録装置７０について説
明する。磁気記録装置７０の構成及び各部の機能は、上
述した磁気記録装置６０とほぼ同等であるため、以下で
は、上述した磁気記録装置６０と同等又は同一である部
分の説明を省略することとする。
【０１２７】磁気記録装置７０は、圧電体基板７１の両
主面に、それぞれ、互いに略平行な複数の第１の電極７
２と、この第１の電極７２と略直交する複数の第２の電
極７３とを備えてなる。
主面に、それぞれ、互いに略平行な複数の第１の電極７
２と、この第１の電極７２と略直交する複数の第２の電
極７３とを備えてなる。
【０１２８】圧電体基板７１は、装置全体を支持する基
板としての機能を有するとともに、圧電材料又は電歪材
料によって形成されて、電圧の印加により歪みを発生す
る。また、圧電体基板７１には、第２の電極７３と略平
行に、所定の深さで分離溝７４が形成されている。
板としての機能を有するとともに、圧電材料又は電歪材
料によって形成されて、電圧の印加により歪みを発生す
る。また、圧電体基板７１には、第２の電極７３と略平
行に、所定の深さで分離溝７４が形成されている。
【０１２９】また、圧電体基板７１には、第１の電極７
２と第２の電極７３とが交差する各交差位置で、分離溝
７４の側壁に歪み敏感磁性層７５が形成されている。こ
れにより、磁気記録装置７０は、第１の電極７２と第２
の電極７３との交差位置に、それぞれ、上述した磁気記
録装置６０と同様な機能を有する磁気機能素子が形成さ
れた構成とされている。
２と第２の電極７３とが交差する各交差位置で、分離溝
７４の側壁に歪み敏感磁性層７５が形成されている。こ
れにより、磁気記録装置７０は、第１の電極７２と第２
の電極７３との交差位置に、それぞれ、上述した磁気記
録装置６０と同様な機能を有する磁気機能素子が形成さ
れた構成とされている。
【０１３０】磁気記録装置７０は、第１の電極７２と第
２の電極７３との交差位置に、いわばマトリクス状に磁
気機能素子が形成されていることから、複数の磁気機能
素子を整然と配設することができ、素子設計を単純化す
ることができる。また、任意の磁気機能素子に対する磁
気的な状態の制御が容易となる。
２の電極７３との交差位置に、いわばマトリクス状に磁
気機能素子が形成されていることから、複数の磁気機能
素子を整然と配設することができ、素子設計を単純化す
ることができる。また、任意の磁気機能素子に対する磁
気的な状態の制御が容易となる。
【０１３１】なお、磁気記録装置７０において、各磁気
機能素子に記録された情報を検出するためには、上述し
た磁気機能素子３０におけるＭＲ部３６と同様な検出手
段を各磁気機能素子に備えることによって、容易に実現
することができる。また、磁気記録装置７０において
は、歪み敏感磁性層７５上に、上述した磁気機能素子４
０における記憶磁性層４３と同様な機能を有する磁性層
を積層して備えることによって、多値記録を容易に実現
することができる。
機能素子に記録された情報を検出するためには、上述し
た磁気機能素子３０におけるＭＲ部３６と同様な検出手
段を各磁気機能素子に備えることによって、容易に実現
することができる。また、磁気記録装置７０において
は、歪み敏感磁性層７５上に、上述した磁気機能素子４
０における記憶磁性層４３と同様な機能を有する磁性層
を積層して備えることによって、多値記録を容易に実現
することができる。
【０１３２】また、磁気記録装置７０の各磁気機能素子
は、上述した磁気機能素子５０と同様な膜構成により形
成されることによって、歪み敏感磁性層７５の歪みによ
る磁気相転移を利用して、記憶磁性層の磁化方向に応じ
て情報を記録する構成としてもよい。
は、上述した磁気機能素子５０と同様な膜構成により形
成されることによって、歪み敏感磁性層７５の歪みによ
る磁気相転移を利用して、記憶磁性層の磁化方向に応じ
て情報を記録する構成としてもよい。
【０１３３】以上のように、複数の磁気機能素子が形成
された磁気記録装置７０において、任意の磁気機能素子
に対して磁気的な状態を制御する際には、例えば、複数
配設された第１の電極７２及び第２の電極７３のうち、
任意の組の電極に対して電圧を印加する。具体的には、
例えば、特定の第１の電極７２に対して＋Ｅ（Ｖ）の電
圧を印加するとともに、特定の第２の電極７３に対して
−Ｅ（Ｖ）の電圧を印加する。
された磁気記録装置７０において、任意の磁気機能素子
に対して磁気的な状態を制御する際には、例えば、複数
配設された第１の電極７２及び第２の電極７３のうち、
任意の組の電極に対して電圧を印加する。具体的には、
例えば、特定の第１の電極７２に対して＋Ｅ（Ｖ）の電
圧を印加するとともに、特定の第２の電極７３に対して
−Ｅ（Ｖ）の電圧を印加する。
【０１３４】このとき、電圧が印加された電極同士が交
差する位置の磁気機能素子だけに２Ｅ（Ｖ）の電圧が印
加され、他の磁気機能素子に対しては、Ｅ（Ｖ）又は０
（Ｖ）の電圧が印加されることとなる。したがって、各
磁気機能素子は、圧電体層７１に２Ｅ（Ｖ）が印加され
て生じた歪みによって歪み敏感磁性層７５の磁気的な状
態が変化し、Ｅ（Ｖ）が印加されて生じた歪みでは磁気
的な状態を変化させるに十分でないとされていることに
より、この電圧が印加された電極同士の交差位置の磁気
機能素子だけを選択的に制御することができるようにな
る。
差する位置の磁気機能素子だけに２Ｅ（Ｖ）の電圧が印
加され、他の磁気機能素子に対しては、Ｅ（Ｖ）又は０
（Ｖ）の電圧が印加されることとなる。したがって、各
磁気機能素子は、圧電体層７１に２Ｅ（Ｖ）が印加され
て生じた歪みによって歪み敏感磁性層７５の磁気的な状
態が変化し、Ｅ（Ｖ）が印加されて生じた歪みでは磁気
的な状態を変化させるに十分でないとされていることに
より、この電圧が印加された電極同士の交差位置の磁気
機能素子だけを選択的に制御することができるようにな
る。
【０１３５】磁気記録装置７０においては、上述したよ
うに、第１の電極７２及び第２の電極７３に印加する電
圧を制御されることによって、複数配設された磁気機能
素子のうち、特定の素子だけに対して磁気的な状態の制
御を容易に行うことができる。
うに、第１の電極７２及び第２の電極７３に印加する電
圧を制御されることによって、複数配設された磁気機能
素子のうち、特定の素子だけに対して磁気的な状態の制
御を容易に行うことができる。
【０１３６】また、磁気記録装置７０では、第１の電極
７２及び第２の電極７３に電圧を印加することにより、
圧電体基板７１に生じる電場及び歪みの方向が、図１６
中矢印Ｅ方向となる。すなわち、磁気記録装置７０で
は、圧電体基板７１に生じる歪みの方向と、分離溝７４
の側壁に形成された歪み敏感磁性層７５の面内方向とが
平行であるため、この歪み磁性層７５に対して極めて効
率的に歪みの付与を行うことができる。したがって、磁
気記録装置７０は、動作に必要な消費電力をさらに低減
することができる。
７２及び第２の電極７３に電圧を印加することにより、
圧電体基板７１に生じる電場及び歪みの方向が、図１６
中矢印Ｅ方向となる。すなわち、磁気記録装置７０で
は、圧電体基板７１に生じる歪みの方向と、分離溝７４
の側壁に形成された歪み敏感磁性層７５の面内方向とが
平行であるため、この歪み磁性層７５に対して極めて効
率的に歪みの付与を行うことができる。したがって、磁
気記録装置７０は、動作に必要な消費電力をさらに低減
することができる。
【０１３７】ただし、磁気記録装置７０は、分離溝７４
の側壁に歪み敏感磁性層７５が配設されているために、
歪み敏感磁性層７５を高品質且つ高精度に成膜すること
が困難となる場合がある。この問題を解決するために、
例えば、分離溝７４の側壁を所定の角度で傾斜させると
してもよい。また、例えば、図１７に示すように、第２
の電極７３と歪み敏感磁性層７５との配設位置を逆にし
た構成としてもよい。
の側壁に歪み敏感磁性層７５が配設されているために、
歪み敏感磁性層７５を高品質且つ高精度に成膜すること
が困難となる場合がある。この問題を解決するために、
例えば、分離溝７４の側壁を所定の角度で傾斜させると
してもよい。また、例えば、図１７に示すように、第２
の電極７３と歪み敏感磁性層７５との配設位置を逆にし
た構成としてもよい。
【０１３８】この場合には、図１７に示すように、圧電
体基板７１の両主面に、それぞれ、複数の第１の電極７
２と、複数の歪み敏感磁性層７５とが配設されるとし、
分離溝７４の側壁に、第２の電極７３が配設された構成
とする。この場合には、圧電体基板７４に生じる電場及
び歪みの方向が、図１７中矢印Ｆ方向となる。すなわ
ち、圧電体基板７１に生じる歪みの方向と、歪み敏感磁
性層７５の面内方向とが平行とならず、この歪み敏感磁
性層７５に対する歪みの付与効率が若干低下してしま
う。
体基板７１の両主面に、それぞれ、複数の第１の電極７
２と、複数の歪み敏感磁性層７５とが配設されるとし、
分離溝７４の側壁に、第２の電極７３が配設された構成
とする。この場合には、圧電体基板７４に生じる電場及
び歪みの方向が、図１７中矢印Ｆ方向となる。すなわ
ち、圧電体基板７１に生じる歪みの方向と、歪み敏感磁
性層７５の面内方向とが平行とならず、この歪み敏感磁
性層７５に対する歪みの付与効率が若干低下してしま
う。
【０１３９】しかしながら、図１７に示すように、圧電
体基板７１の主面上に歪み敏感磁性層７５を配設するこ
とによって、この歪み敏感磁性層７５を高品質且つ高精
度に成膜することが容易となる。また、例えば、上述し
た磁気機能素子３０及び磁気機能素子５０などのよう
に、歪み敏感磁性層７５上に他の各種薄膜を積層して形
成することが容易となる。これにより、磁気記録装置７
０は、例えば、上述した磁気機能素子３０におけるＭＲ
部３６のような磁化方向の検出手段や、上述した磁気機
能素子４０における記憶磁性層４３と同様な機能を有す
る薄膜を積層形成することが容易となる。
体基板７１の主面上に歪み敏感磁性層７５を配設するこ
とによって、この歪み敏感磁性層７５を高品質且つ高精
度に成膜することが容易となる。また、例えば、上述し
た磁気機能素子３０及び磁気機能素子５０などのよう
に、歪み敏感磁性層７５上に他の各種薄膜を積層して形
成することが容易となる。これにより、磁気記録装置７
０は、例えば、上述した磁気機能素子３０におけるＭＲ
部３６のような磁化方向の検出手段や、上述した磁気機
能素子４０における記憶磁性層４３と同様な機能を有す
る薄膜を積層形成することが容易となる。
【０１４０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る磁
気機能素子は、歪み敏感磁性層に対して歪み付与層によ
って歪みが付与されることにより、この歪み敏感磁性層
の磁気的な状態が変化してなる。そのため、磁性体の磁
気的な状態を変化させる際に磁界を印加する必要がな
く、磁界を電流によって発生させることに起因する問題
が生じることがない。このため、本発明に係る磁気機能
素子は、高密度に集積化された場合であっても安定且つ
確実な動作が可能であるとともに、動作に必要な消費電
力を低減することが可能である。したがって、磁性体を
利用した素子の利点を最大限に活かして、優れた磁気機
能素子を実現することができる。
気機能素子は、歪み敏感磁性層に対して歪み付与層によ
って歪みが付与されることにより、この歪み敏感磁性層
の磁気的な状態が変化してなる。そのため、磁性体の磁
気的な状態を変化させる際に磁界を印加する必要がな
く、磁界を電流によって発生させることに起因する問題
が生じることがない。このため、本発明に係る磁気機能
素子は、高密度に集積化された場合であっても安定且つ
確実な動作が可能であるとともに、動作に必要な消費電
力を低減することが可能である。したがって、磁性体を
利用した素子の利点を最大限に活かして、優れた磁気機
能素子を実現することができる。
【０１４１】また、本発明に係る磁気記録装置は、各磁
気機能素子が、歪み敏感磁性層に対して歪み付与層によ
って歪みが付与されることにより、この歪み敏感磁性層
の磁気的な状態が変化し、これにより情報の記録が行わ
れる。そのため、情報を記録するために磁性体の磁気的
な状態を変化させる際に、磁界を印加する必要がなく、
磁界を電流によって発生させることに起因する問題が生
じることがない。このため、本発明に係る磁気記録装置
は、磁気機能素子を高密度に集積化した場合であって
も、安定且つ確実な動作が可能であるとともに、動作に
必要な消費電力を低減することが可能となる。したがっ
て、磁性体を利用した素子の利点を最大限に活かして、
優れた磁気記録装置を実現することができる。
気機能素子が、歪み敏感磁性層に対して歪み付与層によ
って歪みが付与されることにより、この歪み敏感磁性層
の磁気的な状態が変化し、これにより情報の記録が行わ
れる。そのため、情報を記録するために磁性体の磁気的
な状態を変化させる際に、磁界を印加する必要がなく、
磁界を電流によって発生させることに起因する問題が生
じることがない。このため、本発明に係る磁気記録装置
は、磁気機能素子を高密度に集積化した場合であって
も、安定且つ確実な動作が可能であるとともに、動作に
必要な消費電力を低減することが可能となる。したがっ
て、磁性体を利用した素子の利点を最大限に活かして、
優れた磁気記録装置を実現することができる。
【図１】本発明に係る磁気機能素子の基本的な一構成例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】本発明に係る磁気機能素子の他の構成例を示す
概略図であり、図２（ａ）は圧電体層に電圧を印加して
いない状態を示し、図２（ｂ）は圧電体層に電圧を印加
した状態を示す。
概略図であり、図２（ａ）は圧電体層に電圧を印加して
いない状態を示し、図２（ｂ）は圧電体層に電圧を印加
した状態を示す。
【図３】磁性体の磁化成分を測定する装置を説明するた
めの概略図である。
めの概略図である。
【図４】磁性体に歪みεを付与した状態における、歪み
付与方向の磁化履歴の一例として示す磁化曲線を示す図
であり、図４（ａ）はε＜１０-5の場合を示し、図４
（ｂ）はε＝２×１０-4の場合を示し、図４（ｃ）はε
＝３×１０-4の場合を示す。
付与方向の磁化履歴の一例として示す磁化曲線を示す図
であり、図４（ａ）はε＜１０-5の場合を示し、図４
（ｂ）はε＝２×１０-4の場合を示し、図４（ｃ）はε
＝３×１０-4の場合を示す。
【図５】磁性体に歪みεを付与した状態における、歪み
付与方向と垂直な方向の磁化履歴の一例として示す磁化
曲線を示す図であり、図５（ａ）はε＜１０-5の場合を
示し、図５（ｂ）はε＝１×１０-4の場合を示し、図５
（ｃ）はε＝２×１０-4の場合を示し、図５（ｄ）はε
＝３×１０-4の場合を示す。
付与方向と垂直な方向の磁化履歴の一例として示す磁化
曲線を示す図であり、図５（ａ）はε＜１０-5の場合を
示し、図５（ｂ）はε＝１×１０-4の場合を示し、図５
（ｃ）はε＝２×１０-4の場合を示し、図５（ｄ）はε
＝３×１０-4の場合を示す。
【図６】本発明に係る磁気機能素子において、磁化方向
の検出手段を備える構成例を示す概略図である。
の検出手段を備える構成例を示す概略図である。
【図７】本発明に係る磁気機能素子において、記憶磁性
層を備える構成例を示す概略側面図である。
層を備える構成例を示す概略側面図である。
【図８】同構成例における磁気機能素子の分解平面図で
ある。
ある。
【図９】同構成例における磁気機能素子の動作を説明す
る図であり、図９（ａ）は歪みの付与方向と磁化容易軸
とが平行な場合を示し、図９（ｂ）は歪みの付与方向と
磁化容易軸とが斜めに交わる場合を示す。
る図であり、図９（ａ）は歪みの付与方向と磁化容易軸
とが平行な場合を示し、図９（ｂ）は歪みの付与方向と
磁化容易軸とが斜めに交わる場合を示す。
【図１０】同構成例における磁気機能素子の動作を説明
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
【図１１】同構成例における磁気機能素子の動作を説明
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
【図１２】同構成例における磁気機能素子の動作を説明
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
【図１３】同構成例における磁気機能素子の動作を説明
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
する図であり、歪みの大きさと、磁化の歪み方向成分と
の関係を示す図である。
【図１４】本発明に係る磁気機能素子のさらに他の構成
例を示す概略図であり、図１４（ａ）は初期状態を示
し、図１４（ｂ）は圧縮歪みが付与された状態を示し、
図１４（ｃ）は圧縮歪みが除去された状態を示し、図１
４（ｄ）はひっぱり歪みが付与された状態を示す。
例を示す概略図であり、図１４（ａ）は初期状態を示
し、図１４（ｂ）は圧縮歪みが付与された状態を示し、
図１４（ｃ）は圧縮歪みが除去された状態を示し、図１
４（ｄ）はひっぱり歪みが付与された状態を示す。
【図１５】本発明に係る磁気記録装置の基本的な一構成
例を示す概略側面図である。
例を示す概略側面図である。
【図１６】本発明に係る磁気記録装置の他の構成例を示
す概略斜視図である。
す概略斜視図である。
【図１７】本発明に係る磁気記録装置のさらに他の構成
例を示す概略斜視図である。
例を示す概略斜視図である。
１ 磁気機能素子、２ 歪み敏感磁性層、３ 歪み付与
層、１０ 磁気機能素子、１１ 電極層、１２ 圧電体
層、１３ 歪み敏感磁性層、３０ 磁気機能素子、３１
電極層、３２ 圧電体層、３３ 歪み敏感磁性層、３
４ 非磁性層、３５ 磁性層、３６ ＭＲ部、４０ 磁
気機能素子、４１ 歪み付与層、４２歪み敏感磁性層、
４３ 記憶磁性層、５０ 磁気機能素子、５１ 歪み付
与層、５２ 第１の磁性層、５３ 歪み敏感磁性層、５
４ 記憶磁性層、５５ 第２の磁性層、６０ 磁気記録
装置、６１ 第１の電極層、６２ 圧電体層、６３ 歪
み敏感磁性層、６４ 第２の電極層、６５ 分離溝、６
６ 磁気機能素子、７０磁気記録装置、７１ 圧電体基
板、７２ 第１の電極、７３ 第２の電極、７４ 分離
溝、７５ 歪み敏感磁性層
層、１０ 磁気機能素子、１１ 電極層、１２ 圧電体
層、１３ 歪み敏感磁性層、３０ 磁気機能素子、３１
電極層、３２ 圧電体層、３３ 歪み敏感磁性層、３
４ 非磁性層、３５ 磁性層、３６ ＭＲ部、４０ 磁
気機能素子、４１ 歪み付与層、４２歪み敏感磁性層、
４３ 記憶磁性層、５０ 磁気機能素子、５１ 歪み付
与層、５２ 第１の磁性層、５３ 歪み敏感磁性層、５
４ 記憶磁性層、５５ 第２の磁性層、６０ 磁気記録
装置、６１ 第１の電極層、６２ 圧電体層、６３ 歪
み敏感磁性層、６４ 第２の電極層、６５ 分離溝、６
６ 磁気機能素子、７０磁気記録装置、７１ 圧電体基
板、７２ 第１の電極、７３ 第２の電極、７４ 分離
溝、７５ 歪み敏感磁性層
Claims (32)
- 【請求項１】 歪みによって磁気的な状態が変化する歪
み敏感磁性層と、この歪み敏感磁性層に対して歪みを付
与する歪み付与層とを備えることを特徴とする磁気機能
素子。 - 【請求項２】 上記歪み付与層は、圧電効果又は電歪効
果を有する材料によって形成されてなり、電圧を印加さ
れることにより生じた歪みを上記歪み敏感磁性層に対し
て付与することを特徴とする請求項１記載の磁気機能素
子。 - 【請求項３】 超音波パルスを発生する超音波パルス発
生手段を備え、 上記歪み付与層は、上記超音波パルスが印加されること
により生じた歪みを上記歪み敏感磁性層に対して付与す
ることを特徴とする請求項１記載の磁気機能素子。 - 【請求項４】 上記歪み敏感磁性層の磁気的な状態の変
化によって情報の記録が行われることを特徴とする請求
項１記載の磁気機能素子。 - 【請求項５】 上記歪み敏感磁性層は、歪みが付与され
ることによって磁化方向が変化することを特徴とする請
求項１記載の磁気機能素子。 - 【請求項６】 上記歪み敏感磁性層は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｍｎのうち少なくとも１種の元素を含む合金によっ
て形成されていることを特徴とする請求項５記載の磁気
機能素子。 - 【請求項７】 上記歪み敏感磁性層は、Ｆｅ−Ｃｏ−
Ｖ，Ｃｏ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ａｌ，又はＭｎ−Ｂｉによって
形成されていることを特徴とする請求項６記載の磁気機
能素子。 - 【請求項８】 上記歪み敏感磁性層は、希土類元素と、
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の元素と
を含む合金によって形成されていることを特徴とする請
求項６記載の磁気機能素子。 - 【請求項９】 上記歪み敏感磁性層は、ＴｂＦｅ2，Ｔ
ｂ70Ｆｅ30，Ｔｂ（ＣｏＦｅ）2，Ｔｂ（ＮｉＦｅ）2，
ＳｍＦｅ，ＥｒＦｅ2，又はＳｍＦｅ3によって形成され
ていることを特徴とする請求項８記載の磁気機能素子。 - 【請求項１０】 上記歪み敏感磁性層は、白金族金属元
素と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の
元素とを含む合金によって形成されていることを特徴と
する請求項６記載の磁気機能素子。 - 【請求項１１】 上記歪み敏感磁性層は、Ｆｅ70Ｐ
ｄ30，又はＦｅ50Ｒｈ50によって形成されていることを
特徴とする請求項１０記載の磁気機能素子。 - 【請求項１２】 上記歪み敏感磁性層は、Ｃｏ系フェラ
イト、Ｎｉ系フェライト、Ｂａ系フェライト、希土類鉄
ガーネット、又はこれらを主成分とする固溶体によって
形成されていることを特徴とする請求項５記載の磁気機
能素子。 - 【請求項１３】 上記歪み敏感磁性層の磁化方向に応じ
て情報の記録が行われることを特徴とする請求項１記載
の磁気機能素子。 - 【請求項１４】 上記歪み敏感磁性層と磁気的に結合
し、磁気異方性を示す記憶磁性層を備え、 上記歪み敏感磁性層の磁化方向が、上記記憶磁性層によ
って少なくとも２つの方向に安定な状態で保持され得る
ことを特徴とする請求項１３記載の磁気機能素子。 - 【請求項１５】 上記歪み敏感磁性層に付与される歪み
の方向と、上記記憶磁性層の磁化容易軸方向とのなす角
度αが０°＜α＜９０°とされてなり、 上記歪み敏感磁性層の磁化方向が、３つ以上の方向に安
定な状態で保持され得ることを特徴とする請求項１４記
載の磁気機能素子。 - 【請求項１６】 上記歪み敏感磁性層に付与される歪み
の方向と、上記記憶磁性層の磁化容易軸方向とのなす角
度αが５°＜α＜４０°又は５０°＜α＜８５°とされ
てなることを特徴とする請求項１５記載の磁気機能素
子。 - 【請求項１７】 上記歪み敏感磁性層の磁化方向を検出
する検出手段を備え、 上記検出手段によって、記録された情報の再生が行われ
ることを特徴とする請求項１３記載の磁気機能素子。 - 【請求項１８】 上記検出手段は、磁気抵抗効果又はホ
ール効果を利用して上記歪み敏感磁性層の磁化方向を検
出することを特徴とする請求項１５記載の磁気機能素
子。 - 【請求項１９】 上記歪み敏感磁性層は、歪みが付与さ
れることによって強磁性相と反強磁性相との間、又は強
磁性相と常磁性相との間で磁気相転移が生じることを特
徴とする請求項１記載の磁気機能素子。 - 【請求項２０】 上記歪み敏感磁性層は、Ｆｅ−Ｒｈ系
合金，Ｍｎ−Ｒｈ系合金，又はＣｒ−Ｓ系合金によって
形成されていることを特徴とする請求項１９記載の磁気
機能素子。 - 【請求項２１】 上記歪み敏感磁性層は、Ｍｎ系ペロブ
スカイトによって形成されていることを特徴とする請求
項１９記載の磁気機能素子。 - 【請求項２２】 上記歪み敏感磁性層は、Ｌａ1-xＳｒx
ＭｎＯ3，Ｐｒ1-xＣａxＭｎＯ3，又はＮｄ1-xＳｒxＭｎ
Ｏ3によって形成されていることを特徴とする請求項２
１記載の磁気機能素子。 - 【請求項２３】 上記歪み敏感磁性層は、ＦｅＲｈ1-x
Ｐｔx又はＦｅＲｈ1-xＩｒxによって形成されているこ
とを特徴とする請求項１９記載に磁気機能素子。 - 【請求項２４】 上記歪み敏感磁性層と、磁気異方性を
示す記憶磁性層とが、この記憶磁性層に対するバイアス
磁界強度及び磁化方向がそれぞれ異なる第１及び第２の
磁性層の間に配設されてなり、 上記歪み敏感磁性層の相状態に応じて上記記憶磁性層の
磁化方向が変化することを特徴とする請求項１９記載の
磁気機能素子。 - 【請求項２５】 上記記憶磁性層の磁化方向に応じて、
情報の記録が行われることを特徴とする請求項２４記載
の磁気機能素子。 - 【請求項２６】 上記記憶磁性層の磁化方向を検出する
検出手段を備え、 上記検出手段によって、記録された情報の再生が行われ
ることを特徴とする請求項２５記載の磁気機能素子。 - 【請求項２７】 上記検出手段は、磁気抵抗効果又はホ
ール効果を利用して上記歪み敏感磁性層の磁化方向を検
出することを特徴とする請求項２６記載の磁気機能素
子。 - 【請求項２８】 歪みによって磁気的な状態が変化する
歪み敏感磁性層と、この歪み敏感磁性層に対して歪みを
付与する歪み付与層とを備え、上記歪み敏感磁性層の磁
気的な状態の変化によって情報の記録が行われる磁気機
能素子が、複数配設されてなることを特徴とする磁気記
録装置。 - 【請求項２９】 上記歪み付与層は、圧電効果又は電歪
効果を有する材料によって形成されてなり、電圧を印加
されることにより生じた歪みを上記歪み敏感磁性層に対
して付与することを特徴とする請求項２８記載の磁気記
録装置。 - 【請求項３０】 上記各磁気機能素子の歪み付与層を駆
動するための電極として、互いに略平行な複数の第１の
電極と、この第１の電極と略直交する複数の第２の電極
とを備え、 上記各磁気機能素子は、上記第１及び第２の電極の交差
位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項
２９記載の磁気記録装置。 - 【請求項３１】 上記複数の第１及び第２の電極のう
ち、所定の組の電極に対して電圧を印加されることによ
って、任意の上記磁気機能素子に対して情報の記録が行
われることを特徴とする請求項３０記載の磁気記録装
置。 - 【請求項３２】 超音波パルスを発生する超音波パルス
発生手段を備え、 上記歪み付与層は、上記超音波パルスが印加されること
により生じた歪みを上記歪み敏感磁性層に対して付与す
ることを特徴とする請求項２８記載の磁気記録装置。
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| JP20084099A JP4568926B2 (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 磁気機能素子及び磁気記録装置 |
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