JP2010516043A - 異なった強磁性材料層を含む記憶素子並びにその作製および使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一強磁性材料層の各々は、第一層厚(L1)と第一限界電流密度(JC1)とを有し、第二強磁性材料層の各々は、第二層厚(L2)と第二限界電流密度(JC2)とを有し、JC1<JC2であり、L1は約300nmよりも大きく、L2は約20nmから約200nmの範囲にある。該素子は、交互する、磁壁で隔てられた相反対方向の磁区を含む。これら磁区および磁壁は、駆動電流を印加することにより、第一および第二強磁性材料層に亘って移動させることができる。これを利用し、データを、磁区および磁壁の位置として記憶素子中に格納することができる。
【選択図】図4
Description
本出願は、同時係属中の米国特許出願、名称「FORMATION OF NANOSTRUCTURES COMPRISING COMPOSITIONALLY MODULATED FERROMAGNETIC LAYERS BY PULSED ECD)」(代理人整理番号YOR20060193US1−SSMP19769)および「FORMATION OF VERTICAL DEVICES BY ELECTROPLATING」(代理人整理番号YOR20060194US1−SSMP19770)に関連し、該出願は、本出願と同日付で出願されており、本出願と同一の譲受人に譲渡される。上記の同時係属中の米国特許出願の全内容は、全ての目的のため参照によって本出願に組み込まれる。
を含む記憶手段に関し、データは、磁区および磁壁の位置として記憶素子の中に格納される。
Claims (22)
- 交互する少なくとも複数の第一および第二強磁性層を含む構造であって、前記第一強磁性層の各々は、第一層厚(L1)と第一限界電流密度(JC1)とを有し、前記第二強磁性層の各々は、第二層厚(L2)と第二限界電流密度(JC2)とを有し、JC1<JC2であって、L1は約300nmより大きく、L2は約20nmから約200nmの範囲にある、構造。
- 間に位置する磁壁で相互に隔てられ相反対に磁化された、交互する複数の磁区をさらに含み、前記磁区および磁壁は、前記構造に駆動電流を印加することによって、前記第一および第二強磁性層に亘って移動させることが可能な、請求項1に記載の構造。
- 前記第一強磁性層と第二強磁性層との間に、一つ以上の追加の層をさらに含む、請求項1に記載の構造。
- 前記第一強磁性層と第二強磁性層とは、材料組成、応力、局所粗さ、粒径、スピン分極、飽和磁化、スピン移動効率、局所スピン、格子定数、飽和保磁力、磁気異方性、交換結合エネルギー、磁壁厚さ、および磁気歪から成る群から選択された一つ以上の特性が異なる、請求項1に記載の構造。
- 前記第一強磁性層と第二強磁性層とは材料組成が異なる、請求項4に記載の構造。
- 前記第一強磁性層と第二強磁性層とは相異なる強磁性元素を含む、請求項5に記載の構造。
- 前記第一強磁性層と第二強磁性層とは、相異なる非磁性元素と合金された同一の強磁性元素を含む、請求項5に記載の構造。
- 前記第一強磁性層と第二強磁性層とは、同じ強磁性元素群を含むがその比率が異なる、請求項5に記載の構造。
- 前記第一および第二強磁性層の双方がNi−Fe合金を含み、前記第一強磁性層は、約75wt%から約85wt%までのNiと約15wt%から約25wt%までのFeとを有する第一Ni−Fe合金を含み、前記第二強磁性層は、約30wt%から約60wt%までのNiと約40wt%から約70wt%までのFeとを有する第二Ni−Fe合金を含む、請求項8に記載の構造。
- L1は約400nmより大きく、L2は約40nmから約200nmの範囲にある、請求項1に記載の構造。
- 前記第一および第二強磁性層は、約20nmから約200nmの範囲の直径を有する金属ワイヤまたは金属ストリップを形成する、請求項1に記載の構造。
- 請求項2に記載の前記構造および磁壁を含む記憶素子と、
前記記憶素子から選択的にデータを読取るため、前記記憶素子に近接して配置された読取り素子と、
前記記憶素子中に選択的にデータを書込むため、前記記憶素子に近接して配置された書込み素子と、
を含む記憶手段であって、
データは、前記記憶素子内に磁区および磁壁の位置として格納される、
記憶手段。 - 前記記憶素子に駆動電流を印加して、特定の磁区を、前記読取りおよび書込み素子の一つを通過して移動させ、前記記憶素子からデータを読取りまたは書込みできるようにするための電流源をさらに含む、請求項12に記載の記憶手段。
- 前記駆動電流は、交互する高電流および低電流パルスを有するパルス電流であって、前記低電流パルスは、前記磁区および磁壁を前記第一強磁性層を越えて移動させ前記第二強磁性層で停止させるため、JC1よりは大きいがJC2よりは小さい比較的に低い電流密度(Jlow)を有し、前記高電流パルスは、前記磁区および磁壁を前記第二強磁性層を抜け出て移動させせるため、JC2より大きい比較的に高い電流密度(Jhigh)を有する、請求項13に記載の記憶手段。
- 前記磁壁は、前記第一強磁性層中の前記低電流パルスの下で第一速度(V1)を有し、前記第一強磁性層中の前記高電流パルスの下で第二速度(V1’)を有し、前記第二強磁性層中の前記高電流パルスの下で第三速度(V2)を有し、前記低電流パルスの持続時間(Dlow)は、L1/V1以上であるが2×L1/V1よりは短く、前記高電流パルスの持続時間(Dhigh)は、L2/V2以上であるがL2/V2+L1/V1’よりは短い、請求項14に記載の記憶手段。
- 前記読取り素子または書込み素子は、低電流パルスの終端だが次の高電流パルスの前で前記記憶素子からの読取りまたはこれへの書込みを行う、請求項15に記載の記憶手段。
- 請求項2に記載の前記構造を含む記憶素子を形成するステップと、
前記記憶素子からデータを選択的に読取るステップと、
前記記憶素子の中にデータを選択的に書込むステップと、
を含む方法であって、
データは、前記記憶素子中に磁区および磁壁の位置として格納される、
方法。 - 前記選択的読取りおよび書込みは、前記記憶素子に駆動電流を印加し、前記磁区を読取りまたは書込み素子を通過して移動させることによって実施される、請求項17に記載の方法。
- 前記駆動電流は、交互する高および低電流パルスを有するパルス電流であって、前記低電流パルスは、前記磁区および磁壁を前記第一強磁性層を越えて移動させ前記第二強磁性層で停止させるため、JC1よりは大きいがJC2よりは小さい比較的に低い電流密度(Jlow)を有し、前記高電流パルスは、前記磁区および磁壁を前記第二強磁性層を抜けて移動させせるため、JC2より大きい比較的に高い電流密度(Jhigh)を有する、請求項18に記載の方法。
- 前記磁壁は、前記第一強磁性材料層中の前記低電流パルスの下で第一速度(V1)を有し、前記第一強磁性材料層中の前記高電流パルスの下で第二速度(V1’)を有し、前記第二強磁性材料層中の前記高電流パルスの下で第三速度(V2)を有し、前記低電流パルスの持続時間(Dlow)は、L1/V1以上であるが2×L1/V1よりは短く、前記高電流パルスの持続時間(Dhigh)は、L2/V2と等しいかやや長いがL2/V2+L1/V1’よりは短い、請求項19に記載の方法。
- 前記選択的読取りまたは書込みは、低電流パルスの終端だが次の高電流パルスの前で行われる、請求項20に記載の方法。
- 交互する少なくとも複数の第一強磁性層と第二強磁性層とを含む記憶素子を形成するステップであって、前記第一強磁性層の各々は第一限界電流密度(JC1)を有し、前記第二強磁性層の各々は第二限界電流密度(JC2)を有し、JC1<JC2であり、前記記憶素子は、間に位置する磁壁によって相互に隔てられた、交互する複数の相反対方向の磁区をさらに含み、データは、前記記憶素子中に磁区および磁壁の位置として格納される、前記ステップと、
前記記憶素子に駆動電流を印加して、前記磁区および磁壁を読取り素子または書込み素子を通過して移動させるステップであって、前記駆動電流は、JC2より大きい一定電流密度(JCconstant)を有し、前記磁壁は、前記第一強磁性層中の前記駆動電流の下で第一速度(VA)を有し、前記第二強磁性層中の前記駆動電流の下で第二速度(VB)を有し、VB<VAである、前記ステップと、
前記磁壁速度がVBに等しくなったとき、前記記憶素子からデータを選択的に読取り、またはこれに書込むステップと、
を含む方法。
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