JP2013175756A - Magnetic storage element, magnetic storage device and magnetic memory - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、磁気記憶素子、磁気記憶装置、および磁気メモリに関する。 Embodiments described herein relate generally to a magnetic storage element, a magnetic storage device, and a magnetic memory.
メモリの大容量化を実現する方法として、磁壁を用いたスピンシフトレジスタ型のメモリが提案されている。これは、従来の半導体メモリにおいて続いてきたような、各メモリセルに「記憶素子+選択素子+情報引き出し配線」を作りこむ方法ではなく、記憶情報を、一定の場所に形成されたセンサおよび配線の位置まで転送する方法をとることで、記憶素子のみを高密度に配置するというコンセプトに基づいており、メモリ容量を飛躍的に増大する可能性がある。 As a method for realizing a large memory capacity, a spin shift register type memory using a domain wall has been proposed. This is not a method of creating “storage element + selection element + information lead-out wiring” in each memory cell, which has been continued in the conventional semiconductor memory, but a sensor and a wiring in which stored information is formed in a fixed place. This method is based on the concept of arranging only the memory elements at a high density by using the method of transferring the data to the position, and may greatly increase the memory capacity.
しかしながら、安定なシフト動作を実現するためには、磁壁が静止した状態から移動状態に遷移させるための大きな電流密度の電流が必要であった。頻繁に行うシフト動作に大電流、大電力が必要とすることは、メモリとして信頼性確保、および消費電力の二つの観点から望ましくない構成であり、磁壁のシフト動作に必要な臨界電流値を低減させることが必要である。 However, in order to realize a stable shift operation, a current having a large current density is required to shift the domain wall from a stationary state to a moving state. The need for high current and high power for frequent shift operations is an undesirable configuration from the two viewpoints of ensuring reliability and power consumption as a memory, and reducing the critical current value required for domain wall shift operations. It is necessary to make it.
またメモリ向けのシフトレジスタは、各bit(または各桁)に制御電極を付けるのは望ましくなく、ビット列全体に対して何らかの作用を加えることで、所望の桁数のシフト動作を行う必要がある。これまでに提案されているメモリ向けシフトレジスタにおいては、シフトレジスタを貫通して流れる電流パルスにより、数桁ならまだしも、大容量メモリの実現のために必要なひとつの磁性細線にある少なくとも数百bit、大容量にするためには数kbit以上にもなるような全桁の情報を一斉に間違いなく桁送りすることは容易ではない。このような一つの細線上にあるビット数が多い大容量メモリの場合には、シフトレジスタの物理的な長さも大きくなり、容量やインダクタンス成分による電流パルス波形の鈍りにより誤動作の可能性が増大してしまうという問題が考えられる。 In addition, it is not desirable for a shift register for memory to have a control electrode attached to each bit (or each digit), and it is necessary to perform a shift operation of a desired number of digits by applying some action to the entire bit string. In memory shift registers that have been proposed so far, current pulses that flow through the shift register cause at least several hundred bits in one magnetic wire necessary for realizing a large-capacity memory, even if it is several digits long. In order to increase the capacity, it is not easy to shift all digits of information that can be several kbits or more at a time. In the case of such a large-capacity memory with a large number of bits on one thin line, the physical length of the shift register also increases, and the possibility of malfunction increases due to the dullness of the current pulse waveform due to the capacitance and inductance components. The problem of end up being considered.
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、磁壁が静止した状態から移動状態に遷移させるために必要な電流密度を低減化することができるとともに、磁壁の移動を安定に行うことができる磁気記憶素子、磁気記憶装置、および磁気メモリを提供することである。 The problem to be solved by the embodiments of the present invention is to reduce the current density necessary for transitioning the domain wall from a stationary state to a moving state, and to reduce the current density of the domain wall stably. It is to provide a storage element, a magnetic storage device, and a magnetic memory.
本実施形態の磁気記憶素子は、第1方向に延在し、磁壁により隔てられた複数の磁区を有する磁性細線と、前記磁性細線に前記第1方向の電流および前記第1方向と逆方向の電流を流すことが可能な電極と、電気的な入力を受け、前記磁性細線の全体または一部の領域の磁壁の移動をアシストするアシスト部と、を備え、前記アシスト部は、前記磁性細線の少なくとも一部の領域に近接して配置された磁性層と、電流が流れることにより発生する電流磁場を前記磁性層に印加するための配線と、を備えている。 The magnetic memory element of this embodiment includes a magnetic wire having a plurality of magnetic domains extending in a first direction and separated by a domain wall, a current in the first direction and a direction opposite to the first direction in the magnetic wire. An electrode through which an electric current can flow, and an assist unit that receives an electrical input and assists the movement of the domain wall in the whole or a part of the magnetic thin wire, and the assist unit includes the magnetic thin wire. A magnetic layer disposed in the vicinity of at least a part of the region; and a wiring for applying a current magnetic field generated when a current flows to the magnetic layer.
以下に図面を参照して実施形態について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
第1実施形態による磁気記憶素子を図1に示す。図1は第1実施形態による磁気記憶素子1の断面図である。この実施形態の磁気記憶素子1は、図示しない基板上に非磁性層(図示せず)などを介して、あるいは介さずに形成された磁性細線100と、磁性細線100に接続し磁性細線に電流を流す電極104a、104bと、配線210と、を備えている。磁性細線100は一方向に伸びた細線形状を有している。本明細書において、この細線が伸びた方向を細線方向(第1方向)と称す。磁性細線100を細線方向に対して垂直な面で切った断面形状は例えば四角形、円形又は楕円形状である。磁性細線100は内部に複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する。図1は、nが7として示している。磁区とは、その内部において磁化方向が一様な領域のことを指す。
(First embodiment)
A magnetic memory element according to the first embodiment is shown in FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetic memory element 1 according to the first embodiment. The magnetic memory element 1 of this embodiment includes a magnetic wire 100 formed on or not through a nonmagnetic layer (not shown) on a substrate (not shown), and a current connected to the magnetic wire 100 by connecting to the magnetic wire 100. Electrodes 104 a, 104 b that flow through and wiring 210. The magnetic wire 100 has a thin wire shape extending in one direction. In the present specification, the direction in which the fine line extends is referred to as a fine line direction (first direction). The cross-sectional shape obtained by cutting the magnetic wire 100 by a plane perpendicular to the wire direction is, for example, a quadrangle, a circle, or an ellipse. The magnetic wire 100 has a plurality of magnetic domains 101 1 to 101 n (n is an integer) inside. FIG. 1 shows n as 7. A magnetic domain refers to a region having a uniform magnetization direction inside.
隣接する2つの磁区の境界において、磁化方向は細線方向に連続的に変化する。このような磁化の変化領域は磁壁と呼ばれる。磁壁は一般に、磁性体の異方性エネルギーや交換スティフネスなどで決まる有限の幅wを有する。磁気記憶素子に書き込み部及び読み出し部が設けられる場合、磁性細線100において、細線方向に所定の長さを持つ領域毎の磁化方向を0または1のビットデータと対応付ける。したがって、たとえば、「00011011」というデータが磁気記憶素子に保存されている場合、第3ビットに対応する領域と第4ビットに対応する領域の境界、第5ビットに対応する領域と第6ビットに対応する領域の境界、第6ビットに対応する領域と第7ビットに対応する領域の境界、のそれぞれに磁壁が存在する。1つの磁気記憶素子に保存されるデータ量はたとえば、100から数1000ビットである。図1においては、各磁区の磁化方向は垂直であるが、平行であってもよい。なお、本明細書において磁化方向が垂直であるとは、細線方向に対して磁化の方向が垂直であることを意味する。また、磁性細線100に用いることができる材料については後述する。 At the boundary between two adjacent magnetic domains, the magnetization direction changes continuously in the direction of the thin line. Such a change region of magnetization is called a domain wall. The domain wall generally has a finite width w determined by the anisotropic energy, exchange stiffness, etc. of the magnetic material. When the magnetic memory element is provided with a writing unit and a reading unit, the magnetization direction of each region having a predetermined length in the direction of the thin wire in the magnetic thin wire 100 is associated with 0 or 1 bit data. Therefore, for example, when data “00011011” is stored in the magnetic memory element, the boundary between the region corresponding to the third bit and the region corresponding to the fourth bit, the region corresponding to the fifth bit, and the sixth bit A domain wall exists at each of the boundary of the corresponding region, the region corresponding to the sixth bit, and the boundary of the region corresponding to the seventh bit. The amount of data stored in one magnetic storage element is, for example, 100 to several thousand bits. In FIG. 1, the magnetization direction of each magnetic domain is perpendicular, but may be parallel. In the present specification, the magnetization direction being perpendicular means that the magnetization direction is perpendicular to the thin line direction. In addition, materials that can be used for the magnetic wire 100 will be described later.
電流源150は電極104a、104bを介して磁性細線100に接続され、磁性細線100内に細線方向に、双方向に電流を流すことが可能である。配線210は磁性細線100の近傍に配置され、磁性細線100とは電気的に絶縁されている。なお、図1においては、磁性細線100は、細線方向が基板面(例えば、基板の上面)に対して垂直に配置されるが、図2に示す第1変形例に磁気記憶素子1のように、基板面に対して平行に配置されてもよい。また、図3に示す第2変形例のように1つの磁性細線100に対して複数個(図2では2個)の配線211、212を設けてもよい。 The current source 150 is connected to the magnetic thin wire 100 via the electrodes 104a and 104b, and current can flow in both directions in the magnetic thin wire 100 in both directions. The wiring 210 is disposed in the vicinity of the magnetic wire 100 and is electrically insulated from the magnetic wire 100. In FIG. 1, the magnetic wire 100 is arranged so that the direction of the wire is perpendicular to the substrate surface (for example, the upper surface of the substrate), but in the first modification shown in FIG. , May be arranged parallel to the substrate surface. Further, a plurality (two in FIG. 2) of wirings 211 and 212 may be provided for one magnetic wire 100 as in the second modification shown in FIG.
本実施形態の磁気記憶素子1は、成膜技術と微細加工技術によって製造される。製造方法の詳細は、後述する。 The magnetic memory element 1 of this embodiment is manufactured by a film forming technique and a fine processing technique. Details of the manufacturing method will be described later.
本実施形態の磁気記憶素子1は、配線210と、電流源150とを用いて磁性細線100内の磁壁を細線方向に所定距離だけ移動させることができる。その手順を説明する。 The magnetic memory element 1 of the present embodiment can move the domain wall in the magnetic wire 100 by a predetermined distance in the direction of the wire using the wiring 210 and the current source 150. The procedure will be described.
まず、時刻t2から時刻t3(>t2)まで、配線210に電流を流すアシスト手順と呼ぶ手順を実行する。配線210の周囲に、磁性細線100の磁化に対して直交する成分を有する電流磁場が発生する。配線210が複数ある場合、少なくとも1つの配線210に電流を流す。磁性細線100の一部領域(励起領域と称す)はその電流磁場の作用を受け磁化方向にゆらぎが生じ、励起領域に含まれる磁壁の幅が拡がる。磁性細線100内の磁化の間には、双極子間相互作用と交換相互作用が働くため、上記磁化方向のゆらぎは磁性細線100内を伝播する。したがって、励起領域に含まれない磁性細線100内の磁壁の幅も電流磁場が及ぶ前に比べて拡がる。配線210に流す電流はパルス電流であっても交流電流であっても良い。交流である場合、磁性細線100を構成する磁性体の強磁性共鳴周波数に近い周波数を持つことが望ましい。これは、磁場に対する感受率が共鳴周波数近傍では高くなり、より小さい電流で磁化方向のゆらぎを発生させることができるためである。 First, from time t 2 to time t 3 (> t 2 ), a procedure called an assist procedure for passing a current through the wiring 210 is executed. A current magnetic field having a component orthogonal to the magnetization of the magnetic wire 100 is generated around the wiring 210. When there are a plurality of wirings 210, a current is passed through at least one wiring 210. A partial region (referred to as an excitation region) of the magnetic wire 100 is affected by the current magnetic field, and the magnetization direction fluctuates, and the width of the domain wall included in the excitation region is expanded. Since the interaction between dipoles and the exchange interaction act between the magnetizations in the magnetic wire 100, the fluctuation of the magnetization direction propagates in the magnetic wire 100. Therefore, the width of the domain wall in the magnetic wire 100 not included in the excitation region is also expanded as compared with that before the current magnetic field reaches. The current flowing through the wiring 210 may be a pulse current or an alternating current. In the case of alternating current, it is desirable to have a frequency close to the ferromagnetic resonance frequency of the magnetic material constituting the magnetic wire 100. This is because the susceptibility to the magnetic field increases near the resonance frequency, and fluctuations in the magnetization direction can be generated with a smaller current.
また時刻t1に、電流源150を用いて磁性細線100内に電流155を流す。 At time t 1 , a current 155 is passed through the magnetic wire 100 using the current source 150.
よく知られているように、磁性体中に電流を流すことにより、電流は磁化方向にスピン偏極する。磁壁の位置では磁化方向が空間的に変化するため、電流155のスピン偏極方向もそれに応じて空間的に変化し、その反作用で磁化は電流155からトルクを受ける。
電流値が閾値以上であれば磁性細線100内の磁壁の位置が電子の流れる方向、すなわち電流155と逆の方向105に移動する。電流155を切ると磁壁の移動は停止するので、電流155を流す時間により磁壁の移動距離を制御することができる。
As is well known, when a current is passed through the magnetic material, the current is spin-polarized in the magnetization direction. Since the magnetization direction changes spatially at the domain wall position, the spin polarization direction of the current 155 also changes spatially accordingly, and the magnetization receives torque from the current 155 due to the reaction.
If the current value is equal to or greater than the threshold value, the position of the domain wall in the magnetic wire 100 moves in the direction 105 in which electrons flow, that is, the direction 105 opposite to the current 155. When the current 155 is turned off, the domain wall stops moving, and therefore the domain wall travel distance can be controlled by the time during which the current 155 is applied.
この際、本実施形態の磁気記憶素子1においては、磁壁幅が拡げられた状態で上記トルクを与えることになるため、トルクの受け渡しに関与する磁化の総量が増える。そのため、配線210に流す電流によって磁場を発生させない場合に比べて、磁壁移動の効率が向上する。したがって、より少ない電流、かつ/または、より短い時間で磁壁を移動させることが可能になり、従来の場合と比べて磁壁の移動の安定性が著しく向上する。すなわち、本実施形態においては、配線210に電流を流すことにより、磁壁の移動をアシストしており、配線はアシスト部を構成する。 At this time, in the magnetic memory element 1 of the present embodiment, since the torque is applied in a state where the domain wall width is widened, the total amount of magnetization involved in the torque transfer increases. Therefore, the efficiency of domain wall motion is improved as compared with the case where a magnetic field is not generated by the current flowing through the wiring 210. Therefore, it becomes possible to move the domain wall with less current and / or in a shorter time, and the stability of the domain wall movement is remarkably improved as compared with the conventional case. In other words, in the present embodiment, the movement of the domain wall is assisted by passing a current through the wiring 210, and the wiring constitutes an assist unit.
以上の手順を、タイミングチャートとして表すと図4(a)に示すようになる。磁壁が移動を開始する時刻は、電流と磁場が同時に与えられる時刻であり、t2≦t1であればt1であり、t1≦t2であればt2である。とくに、時刻t1が時刻t2以降の時刻(t2≦t1)であることが望ましい。また、複数の配線に電流を流す場合、電流を流す配線の各々についてt2≦t1の条件を満たすことが望ましい。この場合、磁壁の移動は時刻t1から電流の供給が止まる時刻までであり、電流を流す時間によって磁壁の移動時間が決まるため、磁壁を所定距離移動させる制御性にすぐれる。電流の流し方として例えば、図4(b)に示すように、電流155を時間的に複数回に分けられたパルス電流として流すことも可能である。このような電流の流し方は、移動した磁壁を静止させるタイミングを制御する上で効果がある。また、上述のように、電流磁場を交流磁場とする場合、タイミングチャートは、図4(c)、図4(d)に示すようになる。なお、図4(c)は交流の振幅が変化する場合を示し、図4(d)は交流の振幅が一定の場合を示す。なお、図4(c)に示す磁場の波形は、例えば、後述する第2乃至第4実施形態の磁気記憶素子において発生するスピン波に伴う磁場を示している。 The above procedure is represented as a timing chart as shown in FIG. The time at which the domain wall starts to move is the time at which the current and the magnetic field are applied simultaneously, and is t1 if t2 ≦ t1, and t2 if t1 ≦ t2. In particular, it is desirable that the time t1 is a time after the time t2 (t2 ≦ t1). In addition, when a current is supplied to a plurality of wirings, it is desirable that the condition of t2 ≦ t1 is satisfied for each of the wirings through which the current flows. In this case, the domain wall is moved from time t1 to the time when the supply of current is stopped, and the domain wall movement time is determined by the time during which the current is supplied. Therefore, the controllability for moving the domain wall by a predetermined distance is excellent. As a current flow method, for example, as shown in FIG. 4B, it is also possible to flow the current 155 as a pulse current divided into a plurality of times. Such a current flow method is effective in controlling the timing at which the moved domain wall is stopped. Further, as described above, when the current magnetic field is an alternating magnetic field, the timing charts are as shown in FIGS. 4C and 4D. FIG. 4C shows a case where the AC amplitude changes, and FIG. 4D shows a case where the AC amplitude is constant. The waveform of the magnetic field shown in FIG. 4C shows the magnetic field accompanying the spin wave generated in the magnetic memory elements of the second to fourth embodiments described later, for example.
配線210は、電流155の入力部に近い位置に配置されていることが望ましい。また、磁気記憶素子1に複数の配線が設けられており、その一部の配線にのみ電流を流す場合、磁性細線100における電流155の入力部に近い配線210を選択して電流を流すのが望ましい。ここで磁性細線100における電流155の入力部とは、電流155を流す方向によって規定される。具体例として図3を参照して、この理由を説明する。電流155を図に示す方向に流す場合、磁壁は電流155と逆向きに移動する。磁場を発生させるための配線211と配線212のうち、電流155の入力部に近い位置に配置された配線211にのみ電流を流すと磁壁の進行方向側の磁壁が、短時間で移動する。これにより、複数の磁壁の追いつきおよび追い抜きが起こりにくくなるためである。 It is desirable that the wiring 210 be disposed at a position close to the input portion of the current 155. In addition, when a plurality of wirings are provided in the magnetic memory element 1 and a current is supplied only to a part of the wirings, it is preferable to select the wiring 210 close to the input portion of the current 155 in the magnetic thin wire 100 and to pass the current. desirable. Here, the input portion of the current 155 in the magnetic wire 100 is defined by the direction in which the current 155 flows. The reason will be described with reference to FIG. 3 as a specific example. When the current 155 flows in the direction shown in the figure, the domain wall moves in the direction opposite to the current 155. Of the wiring 211 and wiring 212 for generating a magnetic field, when a current is supplied only to the wiring 211 arranged at a position close to the input portion of the current 155, the domain wall on the traveling direction side of the domain wall moves in a short time. This is because it is difficult for a plurality of domain walls to catch up and overtake.
次に、第1実施形態および第1変形例の磁気記憶素子1の書き込みおよび読み出し方法について、図5を参照して説明する。図5は、図1に示す第1実施形態による磁気抵抗素子1の書き込みおよび読み出し方法を説明する図である。この磁気抵抗素子1は、磁性細線100の一端、すなわち磁区1011となる領域に第1電極104aが設けられ、他端に磁性細線103が設けられている。この磁性細線103は書き込みおよび読み出しに用いられ、その細線方向は、磁性細線100の細線方向と直交する。そして、この磁性細線103の他端には、磁気記憶素子1の第2電極104bが設けられている。この電極104aと、104bとの間に電流を流すことにより、磁性細線の磁壁が移動する。また、この磁性細線103には、書き込み部110と、読み出し部120とが設けられている。書き込み部110は、磁性細線103を挟んだ一方の面に電極112aが設けられ、他方の面に非磁性層114が設けられ、非磁性層114上に磁化が固定された磁化固定層116が設けられ、磁化固定層116上に電極112bが設けられた構成を有している。 Next, writing and reading methods of the magnetic memory element 1 according to the first embodiment and the first modification will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a view for explaining the writing and reading methods of the magnetoresistive element 1 according to the first embodiment shown in FIG. The magnetoresistive element 1, one end of a magnetic thin wire 100, i.e. the first electrode 104a is provided in a region to be a magnetic domain 101 1, magnetic wire 103 is provided at the other end. The magnetic wire 103 is used for writing and reading, and the direction of the wire is orthogonal to the direction of the wire of the magnetic wire 100. The second electrode 104 b of the magnetic memory element 1 is provided at the other end of the magnetic wire 103. By passing a current between the electrodes 104a and 104b, the domain wall of the magnetic wire moves. Further, the magnetic wire 103 is provided with a writing unit 110 and a reading unit 120. In the writing unit 110, an electrode 112a is provided on one surface across the magnetic wire 103, a nonmagnetic layer 114 is provided on the other surface, and a magnetization fixed layer 116 whose magnetization is fixed on the nonmagnetic layer 114 is provided. The electrode 112b is provided on the magnetization fixed layer 116.
また、読み出し部120は、磁性細線103を挟んだ一方の面に電極122aが設けられ、他方の面に非磁性層124が設けられ、非磁性層124上に磁化が固定された磁化固定層126が設けられ、磁化固定層126上に電極122bが設けられた構成を有している。 Further, in the reading unit 120, an electrode 122a is provided on one surface across the magnetic wire 103, a nonmagnetic layer 124 is provided on the other surface, and a magnetization fixed layer 126 in which magnetization is fixed on the nonmagnetic layer 124. And the electrode 122b is provided on the magnetization fixed layer 126.
まず、書き込みについて説明する。電極104a、104b間に電流源150から電流155を流すとともに、配線210に電流を流すことにより、磁性細線100の書き込みを行うべき領域が書き込み部110の電極112aと、非磁性層114との間に位置するように磁壁を移動させる。その後、書き込み部110の電極112a、112b間に電流を流し、上記書き込むべき領域に書き込みを行う。 First, writing will be described. When a current 155 is supplied from the current source 150 between the electrodes 104a and 104b and a current is supplied to the wiring 210, a region where the magnetic thin wire 100 is to be written is between the electrode 112a of the writing unit 110 and the nonmagnetic layer 114. The domain wall is moved to be located at Thereafter, a current is passed between the electrodes 112a and 112b of the writing unit 110, and writing is performed in the region to be written.
磁化固定層116の磁化方向と同じ方向の磁化を有するように書き込みを行う場合は、電極112aから、磁性細線103、非磁性層114、および磁化固定層116を介して電極112bに電流を流す。この場合、電子は電流と逆向きに流れるので、電極112bから、磁化固定層116、非磁性層114、および磁性細線103を介して電極112aに流れる。このとき、磁化固定層116を通過した電子はスピン偏極され、このスピン偏極された電子が非磁性層114を通って磁性細線103の上記書き込みを行うべき領域に流れる。すると、上記書き込みを行うべき領域と同じ方向のスピンを有するスピン偏極された電子は上記書き込み行うべき領域を通過するが、上記書き込みを行うべき領域の磁化方向と逆方向のスピンを有するスピン偏極された電子は、上記書き込みを行うべき領域の磁化にスピントルクを作用し、上記書き込みを行うべき領域の磁化の方向が磁化固定層116の磁化と同じ方向を向くように働く。これにより、上記書き込みを行うべき領域の磁化は磁化固定層116の磁化と同じ方向となる。 When writing is performed so as to have the magnetization in the same direction as the magnetization direction of the magnetization fixed layer 116, a current is passed from the electrode 112 a to the electrode 112 b through the magnetic thin wire 103, the nonmagnetic layer 114, and the magnetization fixed layer 116. In this case, since electrons flow in the direction opposite to the current, they flow from the electrode 112b to the electrode 112a through the magnetization fixed layer 116, the nonmagnetic layer 114, and the magnetic wire 103. At this time, the electrons that have passed through the magnetization fixed layer 116 are spin-polarized, and the spin-polarized electrons flow through the nonmagnetic layer 114 to the area where the magnetic wire 103 is to be written. Then, spin-polarized electrons having a spin in the same direction as the region to be written pass through the region to be written, but have a spin polarization having a spin opposite to the magnetization direction of the region to be written. The poled electrons exert a spin torque on the magnetization of the region to be written, so that the magnetization direction of the region to be written is directed to the same direction as the magnetization of the magnetization fixed layer 116. Thereby, the magnetization of the region to be written is in the same direction as the magnetization of the magnetization fixed layer 116.
一方、磁化固定層116の磁化方向と逆方向の磁化を有するように書き込みを行う場合は、電極112bから、磁化固定層116、非磁性層114、および磁性細線103を介して電極112aに電流を流す。この場合、電子は電流と逆向きに流れるので、電極112aから、磁性細線103、非磁性層114、および磁化固定層116を介して電極112bに流れる。磁性細線103の書き込みを行うべき領域を通過した電子はスピン偏極され、このスピン偏極された電子は非磁性層114を介して磁化固定層116に流れる。磁化固定層116の磁化と同じ方向のスピンを有する電子は磁化固定層116を通過するが、磁化固定層116の磁化と逆方向のスピンを有する電子は非磁性層114と磁化固定層116との界面で反射され、磁性細線層103の書き込みを行うべき領域に流入する。そして、磁化固定層116の磁化と逆方向のスピンを有するスピン偏極された電子は、磁性細線103の上記書き込みを行うべき領域の磁化にスピントルクを作用し、上記書き込み行うべき領域の磁化の方向が磁化固定層116の磁化と逆方向を向くように働く。これにより、上記書き込み行うべき領域の磁化は磁化固定層116の磁化と逆方向となる。 On the other hand, when writing is performed so that the magnetization direction of the magnetization fixed layer 116 is opposite to the magnetization direction, a current is applied from the electrode 112 b to the electrode 112 a via the magnetization fixed layer 116, the nonmagnetic layer 114, and the magnetic wire 103. Shed. In this case, since electrons flow in the direction opposite to the current, they flow from the electrode 112a to the electrode 112b through the magnetic wire 103, the nonmagnetic layer 114, and the magnetization fixed layer 116. Electrons that have passed through the region to be written on the magnetic wire 103 are spin-polarized, and the spin-polarized electrons flow to the magnetization fixed layer 116 through the nonmagnetic layer 114. Electrons having a spin in the same direction as the magnetization of the magnetization fixed layer 116 pass through the magnetization fixed layer 116, but electrons having a spin in the opposite direction to the magnetization of the magnetization fixed layer 116 are between the nonmagnetic layer 114 and the magnetization fixed layer 116. It is reflected at the interface and flows into the area where the magnetic fine wire layer 103 is to be written. Then, spin-polarized electrons having a spin opposite to the magnetization of the magnetization pinned layer 116 act on the magnetization of the magnetic thin wire 103 in the region to be written, and the magnetization of the region to be written in is applied. It works so that the direction is opposite to the magnetization of the magnetization fixed layer 116. As a result, the magnetization of the region to be written is in the opposite direction to the magnetization of the magnetization fixed layer 116.
次に、読み出し方法について説明する。電極104a、104b間に電流源150から電流155を流すとともに、配線210に電流を流すことにより、磁性細線100の読み出しを行うべき領域が読み出し部120の電極122aと、非磁性層124との間に位置するように磁壁を移動させる。その後、読み出し部120の電極122a、122b間に定電流を流し、あるいは定電圧を与える。このとき、上記読み出しを行うべき領域の磁化方向と磁化固定層126の磁化方向のなす角度によって、電極122a,122b間の電気抵抗が変わること(磁気抵抗効果)を用いて、上記読み出しを行うべき領域からの情報の読み出しを行う。具体的には、上記読み出しを行うべき領域の磁化方向と磁化固定層126の磁化方向が平行(反平行)のとき上記抵抗値は低い(高い)値をとる。 Next, a reading method will be described. When a current 155 is supplied from the current source 150 between the electrodes 104a and 104b and a current is supplied to the wiring 210, a region where the magnetic thin wire 100 is to be read is between the electrode 122a of the reading unit 120 and the nonmagnetic layer 124. The domain wall is moved to be located at Thereafter, a constant current is passed between the electrodes 122a and 122b of the reading unit 120 or a constant voltage is applied. At this time, the reading should be performed using the fact that the electrical resistance between the electrodes 122a and 122b varies depending on the angle formed by the magnetization direction of the region to be read and the magnetization direction of the magnetization fixed layer 126 (magnetoresistance effect). Reads information from the area. Specifically, when the magnetization direction of the region to be read and the magnetization direction of the magnetization fixed layer 126 are parallel (anti-parallel), the resistance value takes a low (high) value.
また、第1実施形態の第1変形例の書き込み方法および読み出し方法は、まず、図6に示すように、磁性細線100に、電極104a、104bと、書き込み部110と、読み出し部120とを設けて行う。すなわち、第1実施形態では、磁性細線100に接続する磁性細線103に書き込み部110と、読み出し部120とを設けたが、第1変形例においては、磁性細線100に書き込み部110と、読み出し部120とを設けておこなう。
この第1変形例における書き込み方法および読み出し方法は、第1実施形態と同様にして行う。
In the first modification of the first embodiment, the writing method and the reading method are first provided with electrodes 104a and 104b, a writing unit 110, and a reading unit 120 on the magnetic wire 100 as shown in FIG. Do it. That is, in the first embodiment, the writing unit 110 and the reading unit 120 are provided in the magnetic wire 103 connected to the magnetic wire 100. However, in the first modification, the writing unit 110 and the reading unit are provided in the magnetic wire 100. 120 is performed.
The writing method and reading method in the first modification are performed in the same manner as in the first embodiment.
次に、磁性細線の材料について説明する。 Next, the material of the magnetic fine wire will be described.
磁性細線100には各種の磁性材料を用いることができる。例えば、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、クロム(Cr)よりなる群から選択された少なくとも一つの元素を含む磁性合金を用いることができる。代表的な例として、パーマロイ(FeNi合金)、CoFe合金などがある。特に、一軸異方性定数Kuが大きく、垂直磁気異方性を示す磁性材料を用いることができる。異方性定数Kuが大きい材料を用いると、磁場や電流を与えていないときの磁壁幅が狭い。このため、本実施形態において、磁性細線100として異方性定数Kuが大きい材料を用いると、磁場を与えた場合に磁壁幅が拡大する効果が得られ易く、好ましい。このような材料の例として、Fe、Co、Ni、Mn、Crのグループから選択される1つ以上の元素と、Pt、Pd、Ir、Ru、Rhのグループから選択される1つ以上の元素とを含む合金がある。一軸異方性定数の値については、磁性層を構成する磁性材料の組成や、熱処理による結晶規則性などによっても調整できる。 Various magnetic materials can be used for the magnetic wire 100. For example, a magnetic alloy containing at least one element selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), and chromium (Cr) can be used. Typical examples include permalloy (FeNi alloy) and CoFe alloy. Particularly, uniaxial anisotropy constant K u is large, it is possible to use a magnetic material exhibiting a perpendicular magnetic anisotropy. When a material having a large anisotropy constant Ku is used, the domain wall width when a magnetic field or current is not applied is narrow. Therefore, in the present embodiment, the use of anisotropy constant K u is greater material as the magnetic wire 100, easily effect is obtained domain wall width is expanded when given a magnetic field, preferable. Examples of such materials include one or more elements selected from the group Fe, Co, Ni, Mn, Cr and one or more elements selected from the group Pt, Pd, Ir, Ru, Rh. There are alloys containing The value of the uniaxial anisotropy constant can also be adjusted by the composition of the magnetic material constituting the magnetic layer, crystal regularity by heat treatment, and the like.
また、hcp(hexagonal close−packed structure)構造(六方最密充填構造)の結晶構造を持ち、垂直磁気異方性を示す磁性材料を用いることもできる。このような磁性材料としては、Coを主成分とする金属を含むものが代表的であるが、他のhcp構造を有する金属を用いることもできる。 Alternatively, a magnetic material having a crystal structure of an hcp (hexagonal close-packed structure) structure (hexagonal close-packed structure) and exhibiting perpendicular magnetic anisotropy can be used. As such a magnetic material, a material containing a metal containing Co as a main component is typical, but other metals having an hcp structure can also be used.
磁性細線100の磁化方向は細線方向に垂直としても平行としても良いが、垂直とする方が、例えば、磁壁を移動するのに要する電流値を低減できるため、好ましい。 The magnetization direction of the magnetic fine wire 100 may be perpendicular or parallel to the fine wire direction, but it is preferable to make the magnetization direction perpendicular, for example, because a current value required to move the domain wall can be reduced.
磁性細線100の細線方向が基板に対して垂直方向に形成される場合には、磁気異方性の容易軸が膜面内にあることにより、磁化方向を磁性細線100の細線方向に対して垂直方向に向けることができる。磁気異方性が大きく、磁気異方性の容易軸が膜面内にある材料の例として、Co、CoPt合金、CoCrPt合金などが挙げられる。CoPtやCoCrPtは、合金であっても良い。これらはhcpのc軸が膜面内にある金属結晶である。さらに、上記材料群いずれの場合でも、添加元素を加えてもかまわない。 When the thin wire direction of the magnetic wire 100 is formed in a direction perpendicular to the substrate, the magnetization direction is perpendicular to the thin wire direction of the magnetic wire 100 because the easy axis of magnetic anisotropy is in the film plane. Can be directed. Examples of materials having a large magnetic anisotropy and an easy axis of magnetic anisotropy in the film plane include Co, CoPt alloy, and CoCrPt alloy. CoPt or CoCrPt may be an alloy. These are metal crystals in which the c axis of hcp is in the film plane. Further, in any of the above material groups, an additive element may be added.
また、磁性細線100の細線方向が基板面に対して平行方向に形成される場合には、磁気異方性の容易軸が膜面垂直方向にあることにより、磁化方向を磁性細線100の細線方向に対して垂直方向に向けることができる。これらを実現する材料の例としては、hcpのc軸が膜面垂直方向に向いているCo層、CoPt層や、FePt層、(Co/Ni)の積層膜、TbFe層などが挙げられる。なお、CoPtは合金であっても良い。TbFe層の場合、Tbが20atomic%以上40atomic%以下である場合には、TbFe層は垂直異方性を示す。さらに、上記材料群いずれの場合でも、添加元素を加えてもかまわない。 When the fine wire direction of the magnetic fine wire 100 is formed in a direction parallel to the substrate surface, the easy axis of magnetic anisotropy is in the direction perpendicular to the film surface, so that the magnetization direction is the fine wire direction of the magnetic fine wire 100. Can be oriented vertically. Examples of materials that realize these include a Co layer, a CoPt layer, an FePt layer, a (Co / Ni) laminated film, a TbFe layer, and the like in which the c axis of hcp is oriented in the direction perpendicular to the film surface. CoPt may be an alloy. In the case of a TbFe layer, when Tb is 20 atomic% or more and 40 atomic% or less, the TbFe layer exhibits perpendicular anisotropy. Further, in any of the above material groups, an additive element may be added.
また、磁性細線100の材料として、その他、希土類元素と鉄族遷移元素との合金で、垂直磁気異方性を示す材料を用いることもできる。具体的には、GdFe、GdCo、GdFeCo、TbFe、TbCo、TbFeCo、GdTbFe、GdTbCo、DyFe、DyCo、DyFeCoなどが挙げられる。 In addition, as the material of the magnetic wire 100, a material exhibiting perpendicular magnetic anisotropy, which is an alloy of a rare earth element and an iron group transition element, can be used. Specific examples include GdFe, GdCo, GdFeCo, TbFe, TbCo, TbFeCo, GdTbFe, GdTbCo, DyFe, DyCo, DyFeCo, and the like.
また、磁性細線100は、細線方向に垂直な断面内の磁化分布を生じさせないため、断面の一辺あるいは直径を2nm以上100nm以下の範囲内とすることが望ましい。磁性細線100の細線方向の長さを長くするほど多数の磁区を包含することができる。ただし、全長が極端に長くなると、磁性細線100全体の電気抵抗が高くなるため典型的には100nmから10μmの範囲であることが好ましい。 In addition, since the magnetic fine wire 100 does not generate a magnetization distribution in a cross section perpendicular to the thin wire direction, it is desirable that one side or diameter of the cross section be in the range of 2 nm to 100 nm. As the length of the magnetic fine wire 100 in the fine wire direction is increased, a larger number of magnetic domains can be included. However, if the total length becomes extremely long, the electrical resistance of the entire magnetic thin wire 100 becomes high, and therefore it is typically preferable that the range is from 100 nm to 10 μm.
磁性細線100には細線方向に一定間隔で窪み等の断面積が他の部分と異なる領域を設けることでできる。この場合、磁壁にとっては、窪みがない場合に比べてピニングポテンシャルが高くなり、静止しやすくなる。しかし、一方では静止状態から移動状態へと遷移させるのに必要な電流が大きくなる。本実施形態の磁気記憶素子はこのような場合でも、アシスト部の作用により、磁壁の幅を広げることが可能であり、したがって、より小さな電流で磁壁を移動させることが可能であるので、効果が高い。 The magnetic fine wire 100 can be provided with a region having a cross-sectional area such as a depression different from other portions at regular intervals in the fine wire direction. In this case, for the domain wall, the pinning potential is higher than in the case where there is no depression, and it becomes easier to stand still. However, on the other hand, the current required to make a transition from the stationary state to the moving state increases. Even in such a case, the magnetic memory element of the present embodiment can increase the width of the domain wall by the action of the assist unit. Therefore, the domain wall can be moved with a smaller current. high.
また、磁性細線100に用いられるこれらの磁性体には、Ag、Cu、Au、Al、Mg、Si、Bi、Ta、B、C、O、N、Pd、Pt、Zr、Ir、W、Mo、Nb、Hなどの非磁性元素を添加して磁気特性を調整すること、またはその他、結晶性、機械的特性、化学的特性などの各種物性を調節することができる。 These magnetic materials used for the magnetic wire 100 include Ag, Cu, Au, Al, Mg, Si, Bi, Ta, B, C, O, N, Pd, Pt, Zr, Ir, W, and Mo. , Nb, H and other nonmagnetic elements can be added to adjust the magnetic properties, or various physical properties such as crystallinity, mechanical properties, and chemical properties can be adjusted.
(シミュレーション結果)
本実施形態の磁気記憶素子1と、比較例による磁気記憶素子を比較するためのシミュレーションを行った。このシミュレーション結果を図7(a)乃至図7(c)に示す。比較例の磁気記憶素子においては、磁性細線100に磁場を印加する配線210を設けない構成を有している。本実施形態および比較例の磁気記憶素子は、同一の材料、サイズの磁性体に対して磁場印加の有無以外は同一の条件でシミュレーションを行っている。また、このシミュレーションは、磁性細線100を模した細線形状の磁性体中に、周囲と磁化方向が逆になる領域を1か所設けた磁化配置を初期条件とし、マイクロマグネティクスシミュレーションを用いて電流や磁場を印加した場合の磁気構造の時間変化を追ったものである。
(simulation result)
A simulation for comparing the magnetic memory element 1 of this embodiment and the magnetic memory element according to the comparative example was performed. The simulation results are shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c). The magnetic memory element of the comparative example has a configuration in which the wiring 210 for applying a magnetic field to the magnetic thin wire 100 is not provided. The magnetic memory elements of this embodiment and the comparative example are simulated under the same conditions except for the presence / absence of magnetic field application to magnetic materials of the same material and size. In this simulation, an initial condition is a magnetization arrangement in which a region having a magnetization direction opposite to that of the surrounding is provided in a fine-line-shaped magnetic material simulating the magnetic fine wire 100, and the current is measured using a micromagnetic simulation. Or a time change of the magnetic structure when a magnetic field is applied.
図7(a)および図7(b)は、本実施形態で説明した手順にしたがって、時刻t2から時刻t3まで磁場を印加し、時刻t1以降電流を流した場合における磁壁幅の時間経過および磁化分布の時間経過を示すシミュレーション結果である。図7(a)破線および図7(c)は、比較例の磁気記憶素子において、磁場は印加せず、時刻t1以降に電流のみを流した場合における磁壁幅の時間経過および磁化分布の時間経過を示すシミュレーション結果である。図7(a)、7(b)、7(c)から分かるように、本実施形態および比較例のいずれの磁気記憶素子においても、磁壁幅が増加し始める時刻と、磁壁が移動する時刻とが同期していることが分かる。また、本実施形態においては、磁場を印加する間に磁壁幅が広がっていることがわかる。このため、比較例と比べて本実施形態においては、電流を流し始める時刻t1から磁壁が動き始める時刻までの時間が大幅に短縮され、比較例に比べて早く磁壁を移動させることができる。磁壁が移動し始めるまでの時間は電流の大きさを大きくすることによって短縮することも可能であるから、一定時間電流を流して磁壁移動を行う場合に電流を低減化する効果があると言うことができる。 FIG. 7A and FIG. 7B show the domain wall width time when a magnetic field is applied from time t 2 to time t 3 and current is passed after time t 1 in accordance with the procedure described in this embodiment. It is a simulation result which shows progress and the time passage of magnetization distribution. FIGS. 7 (a) broken lines and FIG. 7 (c), in the magnetic memory element of the comparative example, the magnetic field is not applied, the time of the time course and magnetization distribution of the domain wall width in the case where a current flows only after time t 1 It is a simulation result which shows progress. As can be seen from FIGS. 7A, 7B, and 7C, in each of the magnetic memory elements of this embodiment and the comparative example, the time at which the domain wall width starts to increase and the time at which the domain wall moves Can be seen to be synchronized. Moreover, in this embodiment, it turns out that the domain wall width has expanded during the application of a magnetic field. Therefore, in the present embodiment as compared with the comparative example, the time from the time t 1 which begins to conduct current until time domain wall begins to move is significantly reduced, it is possible to move the fast domain wall as compared with the comparative example. The time until the domain wall starts to move can be shortened by increasing the magnitude of the current, which means that there is an effect of reducing the current when the domain wall is moved by flowing the current for a certain period of time. Can do.
次に、第1実施形態の第1変形例による磁気記憶素子の製造方法について図8(a)乃至図8(c)を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing a magnetic memory element according to a first modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図8(a)に示すように、上面に絶縁膜10が形成されたウェーハ(図示せず)を用意し、リソグラフィー技術とRIE(Reactive Ion Etching)とを用いて絶縁膜10に、電流磁場を発生する配線210用の溝を形成する。続いて、上記溝に例えばCu等の導電膜を成膜し、配線210を形成する。その後、例えば酸化シリコン等の絶縁膜12を積層し、リソグラフィー技術とRIEとを用いて、読み出し部120および書き込み部の下部電極122aおよび下部電極112a用のそれぞれの溝を形成し、それぞれの溝に例えばCu等の導電膜を成膜し、下部電極122aおよび下部電極112aを形成する。その後、更に絶縁膜(図示せず)を成膜し、この絶縁膜を、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)等を用いて平坦化し、下部電極122aおよび下部電極112aの上面を露出させる。 First, as shown in FIG. 8A, a wafer (not shown) having an insulating film 10 formed on the upper surface is prepared, and a current is applied to the insulating film 10 using a lithography technique and RIE (Reactive Ion Etching). A groove for the wiring 210 that generates a magnetic field is formed. Subsequently, a conductive film such as Cu is formed in the groove to form a wiring 210. After that, an insulating film 12 such as silicon oxide is stacked, and the grooves for the reading portion 120 and the lower electrode 122a and the lower electrode 112a of the writing portion are formed by using a lithography technique and RIE. For example, a conductive film such as Cu is formed, and the lower electrode 122a and the lower electrode 112a are formed. Thereafter, an insulating film (not shown) is further formed, and the insulating film is flattened using, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like to expose the upper surfaces of the lower electrode 122a and the lower electrode 112a.
次に、磁性層14、非磁性層16、磁性層18、保護膜20を、この順序で成膜する(図8(a))。磁性層14は、磁性細線100となる。また、非磁性層16の材料としては、例えばMgOを用い、この非磁性層16が、書き込み部110および読み出し部120の非磁性層114および非磁性層124となる。磁性層18は、書き込み部110および読み出し部120の磁化固定層116および磁化固定層126となる。また、保護膜20としては、例えばTaを用い、書き込み部110および読み出し部120の上部電極112bおよび122bとなる。磁性層14、非磁性層16、磁性層18、および保護膜20が積層されたウェーハを磁場中の真空炉に入れ、例えば270℃、10時間の条件下で、磁場中でアニールすることにより、磁性層14、18に一方向異方性を付与する。その後、リソグラフィー技術とRIEとを用いて、保護膜20、磁性層18、非磁性層16、および磁性層14を、磁性細線100の平面形状にパターニングする(図8(a))。 Next, the magnetic layer 14, the nonmagnetic layer 16, the magnetic layer 18, and the protective film 20 are formed in this order (FIG. 8A). The magnetic layer 14 becomes the magnetic wire 100. The material of the nonmagnetic layer 16 is, for example, MgO, and the nonmagnetic layer 16 becomes the nonmagnetic layer 114 and the nonmagnetic layer 124 of the writing unit 110 and the reading unit 120. The magnetic layer 18 becomes the magnetization fixed layer 116 and the magnetization fixed layer 126 of the writing unit 110 and the reading unit 120. Further, for example, Ta is used as the protective film 20, and the upper electrodes 112b and 122b of the writing unit 110 and the reading unit 120 are used. A wafer in which the magnetic layer 14, the nonmagnetic layer 16, the magnetic layer 18, and the protective film 20 are stacked is put in a vacuum furnace in a magnetic field, and annealed in a magnetic field under conditions of 270 ° C. for 10 hours, for example. Unidirectional anisotropy is imparted to the magnetic layers 14 and 18. Thereafter, the protective film 20, the magnetic layer 18, the nonmagnetic layer 16, and the magnetic layer 14 are patterned into a planar shape of the magnetic wire 100 by using a lithography technique and RIE (FIG. 8A).
次に、リソグラフィー技術とRIEとを用いて、保護膜20、磁性層18、および非磁性層16を、磁性細線100の平面形状にパターニングし、書き込み部110および読み出し部120を形成する(図8(b))。続いて、層間絶縁膜22を堆積した後、この層間絶縁膜22を平坦化し、書き込み部110および読み出し部120のそれぞれの上部電極112bおよび122bを露出させる(図8(b))。 Next, using the lithography technique and RIE, the protective film 20, the magnetic layer 18, and the nonmagnetic layer 16 are patterned into the planar shape of the magnetic wire 100 to form the writing unit 110 and the reading unit 120 (FIG. 8). (B)). Subsequently, after the interlayer insulating film 22 is deposited, the interlayer insulating film 22 is flattened to expose the upper electrodes 112b and 122b of the writing unit 110 and the reading unit 120 (FIG. 8B).
次に、リソグラフィー技術とRIEとを用いて、層間絶縁膜22に、磁性細線100に接続するコンタクトホール形成し、このコンタクトホールを導電膜材料で埋め込むことにより、電極104a、104bを形成する(図8(c))。これにより、磁気記憶素子が完成する。 Next, using the lithography technique and RIE, a contact hole connected to the magnetic wire 100 is formed in the interlayer insulating film 22, and this contact hole is filled with a conductive film material, thereby forming electrodes 104a and 104b (FIG. 8 (c)). Thereby, the magnetic memory element is completed.
以上説明したように、第1実施形態によれば、磁壁が静止した状態から移動状態に遷移させるために必要な電流密度を低減化することができるとともに、磁壁の移動を安定に行うことができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to reduce the current density required for transition from the stationary state to the moving state, and it is possible to stably move the domain wall. .
(第2実施形態)
第2実施形態による磁気記憶素子を図9に示す。この第2実施形態の磁気記憶素子1は、複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する磁性細線100と、電流源150からの電流を磁性細線100に流す電極104a、104bと、磁性細線100にスピン波を発生させるスピン波発生部170と、を備えている。なお、図示しないが、第2実施形態の磁気記憶素子1においても、第1実施形態と同様に書き込み部および読み出し部が設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a magnetic memory element according to the second embodiment. The magnetic memory element 1 according to the second embodiment includes a magnetic wire 100 having a plurality of magnetic domains 101 1 to 101 n (n is an integer), electrodes 104 a and 104 b for passing a current from the current source 150 to the magnetic wire 100, A spin wave generator 170 that generates spin waves in the magnetic wire 100. Although not shown, the magnetic memory element 1 of the second embodiment is also provided with a writing unit and a reading unit as in the first embodiment.
スピン波発生部170は、磁性細線100の一端に接続され磁性細線100の細線方向と直交する方向に延在する磁性層172と、磁性層172上に設けられた非磁性層174と、非磁性層174上に設けられた磁化固定層176と、電流源180からの電流を磁性層172と、磁化固定層176との間に流す電極177a、177bと、を備えている。
図9においては、スピン波発生部170の非磁性層174、磁化固定層176は、磁性細線100と同じ側の磁性層172の面に設けられていたが、図10に示す第1変形例のように、磁性細線100と反対側の磁性層172の面に設けてもよい。この場合、電極177aは電極104bと兼用となる。
The spin wave generator 170 includes a magnetic layer 172 connected to one end of the magnetic wire 100 and extending in a direction perpendicular to the direction of the magnetic wire 100, a nonmagnetic layer 174 provided on the magnetic layer 172, and a nonmagnetic material. The magnetization fixed layer 176 provided on the layer 174, and the electrodes 177 a and 177 b that allow the current from the current source 180 to flow between the magnetic layer 172 and the magnetization fixed layer 176 are provided.
In FIG. 9, the nonmagnetic layer 174 and the magnetization fixed layer 176 of the spin wave generator 170 are provided on the surface of the magnetic layer 172 on the same side as the magnetic wire 100, but the first modification shown in FIG. As described above, it may be provided on the surface of the magnetic layer 172 opposite to the magnetic wire 100. In this case, the electrode 177a is also used as the electrode 104b.
また、磁化固定層176は、熱擾乱耐性を大きくするために、膜厚を厚くするか、または図10に示すように、磁化を固定するための反強磁性層178を非磁性層174と反対側の磁化固定層176の面に設けてもよい。なお、図9には示していないが、図9においても、反強磁性層178を、非磁性層174と反対側の磁化固定層176の面に設けてもよい。また、電流源150および電流源180は一部の電極を共有していてもかまわないが、互いに独立に電流のオン、オフを制御可能であるように構成される。 Further, the magnetization fixed layer 176 is increased in thickness to increase thermal disturbance resistance, or the antiferromagnetic layer 178 for fixing magnetization is opposite to the nonmagnetic layer 174 as shown in FIG. You may provide in the surface of the magnetization fixed layer 176 of the side. Although not shown in FIG. 9, the antiferromagnetic layer 178 may also be provided on the surface of the magnetization fixed layer 176 opposite to the nonmagnetic layer 174 in FIG. The current source 150 and the current source 180 may share some electrodes, but are configured to be able to control on and off of the current independently of each other.
磁性層172と磁化固定層176の磁化方向は互いに平行(または反平行)であっても垂直であってもよい。 The magnetization directions of the magnetic layer 172 and the magnetization fixed layer 176 may be parallel (or antiparallel) to each other or perpendicular to each other.
本実施形態において、磁性細線100の磁壁の移動は以下の手順で行われる。まず、図4(c)に示すように、時刻t2から時刻t3までの間、電流源180により電流185を流す。この手順をアシスト手順と呼ぶ。アシスト手順を実行すると磁性細線100あるいは磁性層172の少なくとも一部の領域にスピン偏極した電流が流れ、したがって、スピントルクが働くため、磁性細線100あるいは磁性層172に磁化方向が変化する。この際、磁性層172内のスピントルクを受ける領域の磁化方向が反転すると意図しない書き込みが行われるため、これを防止し、磁化方向の変化を90度以下にとどめるか、磁化の才差運動状態を発生させる必要がある。その場合、磁化変化は磁性層172から磁性細線100へとスピン波として伝播するため、磁性細線100内の磁壁幅が電流を流す前と比べて拡がる。 In the present embodiment, the domain wall of the magnetic wire 100 is moved in the following procedure. First, as shown in FIG. 4 (c), between the time t 2 to time t 3, a current flows 185 by a current source 180. This procedure is called an assist procedure. When the assist procedure is executed, a spin-polarized current flows in at least a part of the magnetic wire 100 or the magnetic layer 172, and thus spin torque is applied, so that the magnetization direction changes in the magnetic wire 100 or the magnetic layer 172. At this time, if the magnetization direction in the region receiving the spin torque in the magnetic layer 172 is reversed, unintended writing is performed. This can be prevented and the change in the magnetization direction can be kept to 90 degrees or less, or the magnetization precession state Need to be generated. In this case, since the magnetization change propagates as a spin wave from the magnetic layer 172 to the magnetic wire 100, the domain wall width in the magnetic wire 100 is expanded as compared with that before the current flows.
また時刻t1に、電流源150により磁性細線100内に電流を流す。この電流値が閾値以上であれば磁性細線100内の磁壁の位置が電子流の流れる方向、すなわち、電流と逆の方向に移動する。電流を切ると磁壁の移動は停止するので、電流を流す時間により磁壁の移動距離を制御することができる。すなわち、本実施形態においては、スピン波発生部170は、磁壁の移動をアシストしており、アシスト部とも呼ばれる。 At time t 1 , a current is passed through the magnetic wire 100 by the current source 150. If this current value is equal to or greater than the threshold value, the position of the domain wall in the magnetic wire 100 moves in the direction in which the electron current flows, that is, the direction opposite to the current. When the current is turned off, the domain wall movement stops, so that the domain wall movement distance can be controlled by the current flow time. That is, in the present embodiment, the spin wave generator 170 assists the movement of the domain wall and is also called an assist unit.
スピン波発生部170において、意図しない磁化反転を防止するために、たとえば、磁化固定層176の磁化方向と、磁性層172の非磁性層174との界面近傍領域での磁化方向とがなす角が45度から135度の範囲とすれば、電流185を流し続けても、意図しない磁化反転が起こらない。そのため、磁化固定層176の磁化方向と磁性層172の非磁性層174との界面近傍領域での磁化方向とがなす角は、たとえば、垂直とするとよい。磁化固定層176の磁化方向と磁性層172の磁化方向とを垂直とすると、磁化変化を起こすのに必要な電流を低減することができる、というメリットもある。また、磁化固定層176の磁化方向と磁性層172の非磁性層174との界面近傍領域での磁化方向とがなす角が0度、つまり、平行である場合、電流185を磁化固定層176から磁性層172に流れる極性で流すことにより、磁性層172に磁化ゆらぎを与えることができる。
また、磁化固定層176の磁化方向と磁性層172の非磁性層174との界面近傍領域での磁化方向とがなす角が180度、つまり、反平行である場合、電流185を磁性層172から磁化固定層176に流れる極性で流すことにより、磁性層172に磁化ゆらぎを与えることができる。ただし、磁化固定層の磁化方向と磁性層172の磁化方向とが平行あるいは反平行の場合、電流185の大きさがある閾値以上であり、かつ、電流を流す時間が電流185の値によって決まる閾値以上であれば、磁性細線100内のスピントルクを受ける領域において磁化方向が反転してしまうため、電流185の大きさ、または、流す時間は、それぞれの閾値未満とする必要がある。たとえば、電流185の大きさを閾値未満とすると、スピントルクによる作用とともに、磁性層172内部での交換相互作用による復元力が働くため、安定な磁化発振が生じ、電流185の時間的な制御を行わなくても、継続的にスピン波が発生するため望ましい。とくに、非磁性層174の平面サイズを小さくすることで、スピントルクに対して交換相互作用の割合を大きくすることができるため、磁化反転を起こしづらくすることができる。また、電流185の波形をたとえば周期的なパルス電流とする、あるいは交流電流とすることで、磁化反転が起こる前にスピントルクを弱め、反転を防止することもできる。つまり、第2実施形態においては、安定的に磁性細線100内に磁化ゆらぎを導入することができ、したがって、磁性細線100内の磁壁幅が拡大した状態が細線方向の長い距離に渡って得られる、という特徴があり、そのため、電流源150により流す電流の大きさを抑制しても多数の磁壁を安定的に移動することが可能である。
In order to prevent unintended magnetization reversal in the spin wave generator 170, for example, the angle formed by the magnetization direction of the magnetization fixed layer 176 and the magnetization direction in the vicinity of the interface between the magnetic layer 172 and the nonmagnetic layer 174 is If the angle is in the range of 45 degrees to 135 degrees, unintended magnetization reversal does not occur even if the current 185 continues to flow. Therefore, an angle formed by the magnetization direction of the magnetization fixed layer 176 and the magnetization direction in the region near the interface between the magnetic layer 172 and the nonmagnetic layer 174 may be, for example, perpendicular. If the magnetization direction of the magnetization fixed layer 176 and the magnetization direction of the magnetic layer 172 are perpendicular to each other, there is also an advantage that the current required for causing the magnetization change can be reduced. Further, when the angle formed by the magnetization direction of the magnetization fixed layer 176 and the magnetization direction in the region near the interface between the magnetic layer 172 and the nonmagnetic layer 174 is 0 degree, that is, parallel, the current 185 is supplied from the magnetization fixed layer 176. By flowing with the polarity flowing through the magnetic layer 172, magnetization fluctuation can be given to the magnetic layer 172.
When the angle formed by the magnetization direction of the magnetization fixed layer 176 and the magnetization direction in the region near the interface between the magnetic layer 172 and the nonmagnetic layer 174 is 180 degrees, that is, antiparallel, the current 185 is supplied from the magnetic layer 172. By flowing with the polarity flowing in the magnetization fixed layer 176, magnetization fluctuation can be applied to the magnetic layer 172. However, when the magnetization direction of the magnetization fixed layer and the magnetization direction of the magnetic layer 172 are parallel or antiparallel, the magnitude of the current 185 is equal to or greater than a certain threshold value, and the threshold value is determined by the value of the current 185. If it is above, since the magnetization direction will be reversed in the region of the magnetic wire 100 that receives the spin torque, the magnitude of the current 185 or the flow time must be less than the respective threshold values. For example, if the magnitude of the current 185 is less than the threshold value, the restoring force due to the exchange interaction inside the magnetic layer 172 works together with the action due to the spin torque, so that stable magnetization oscillation occurs, and the current 185 is controlled over time. Even if it is not performed, it is desirable because a spin wave is continuously generated. In particular, by reducing the plane size of the nonmagnetic layer 174, the ratio of exchange interaction to the spin torque can be increased, so that it is difficult to cause magnetization reversal. In addition, by making the waveform of the current 185 a periodic pulse current or an alternating current, for example, the spin torque can be weakened before the magnetization reversal occurs to prevent the reversal. That is, in the second embodiment, the magnetization fluctuation can be stably introduced into the magnetic fine wire 100, and therefore, a state in which the domain wall width in the magnetic fine wire 100 is enlarged is obtained over a long distance in the fine wire direction. Therefore, even if the magnitude of the current passed by the current source 150 is suppressed, it is possible to stably move a large number of domain walls.
なお、第2実施形態およびその第1変形例の磁気記憶素子1においては、磁性細線100の細線方向は、基板面(例えば、基板の上面)に対して垂直に配置されるが、図11に示す第2変形例の磁気記憶素子1のように、基板面に対して平行に配置されてもよい。この場合、スピン波発生部170の各層172、174、176は、磁性細線100の細線方向に平行に設けられる。また、図11においては、図9または図10に示す電流源180を磁性細線100に電流を流す電流源150と兼用した構成となっている。この場合、電極177bは、電極104bと兼用となる。 In the magnetic memory element 1 of the second embodiment and the first modification example, the fine wire direction of the magnetic fine wire 100 is arranged perpendicular to the substrate surface (for example, the upper surface of the substrate). Like the magnetic memory element 1 of the 2nd modification shown, you may arrange | position in parallel with respect to a substrate surface. In this case, the layers 172, 174, and 176 of the spin wave generator 170 are provided in parallel to the thin wire direction of the magnetic wire 100. In FIG. 11, the current source 180 shown in FIG. 9 or 10 is also used as the current source 150 that supplies current to the magnetic wire 100. In this case, the electrode 177b is also used as the electrode 104b.
次に、第2実施形態およびその変形例の磁気記憶素子の各層の材料について説明する。 Next, the material of each layer of the magnetic memory element according to the second embodiment and its modification will be described.
磁性細線100の材料として用いることができる材料は第1実施形態と同様である。 The material that can be used as the material of the magnetic wire 100 is the same as that of the first embodiment.
スピン波発生部170の磁性層172と磁化固定層176の材料も第1実施形態と同様に各種の磁性材料から選ぶことができる。磁性層172と磁化固定層176と磁性細線100は同じ材料であっても異なっていても良い。 The materials of the magnetic layer 172 and the magnetization fixed layer 176 of the spin wave generator 170 can be selected from various magnetic materials as in the first embodiment. The magnetic layer 172, the magnetization fixed layer 176, and the magnetic wire 100 may be the same material or different.
磁化固定層176の磁化を固定するために用いる反強磁性層の材料としては、Fe−Mn、Pt−Mn、Pt−Cr−Mn、Ni−Mn、Pd−Mn、Pd−Pt−Mn、Ir−Mn、Pt−Ir−Mn、NiO、Fe2O3、磁性半導体などを用いることが望ましい。 As the material of the antiferromagnetic layer used for fixing the magnetization of the magnetization fixed layer 176, Fe—Mn, Pt—Mn, Pt—Cr—Mn, Ni—Mn, Pd—Mn, Pd—Pt—Mn, Ir It is desirable to use —Mn, Pt—Ir—Mn, NiO, Fe 2 O 3 , a magnetic semiconductor, or the like.
非磁性層174の材料としては、非磁性金属あるいは絶縁性の薄膜を用いることができる。非磁性金属としては、Au、Cu、Cr、Zn、Ga、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Biのうちのいずれかの元素、あるいはこれらの元素のいずれか一種以上を含む合金を用いることができる。また、この非磁性層174の厚さは、磁化固定層176と磁性層172の静磁結合が十分小さく、かつ、非磁性層174のスピン拡散長より小さくする必要があり、具体的には、0.2nm以上20nm以下の範囲内とすることが望ましい。 As the material of the nonmagnetic layer 174, a nonmagnetic metal or an insulating thin film can be used. As the nonmagnetic metal, any element of Au, Cu, Cr, Zn, Ga, Nb, Mo, Ru, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Pt, Bi, or any of these elements An alloy containing one or more kinds can be used. Further, the thickness of the nonmagnetic layer 174 needs to be sufficiently small so that the magnetostatic coupling between the magnetization fixed layer 176 and the magnetic layer 172 is smaller than the spin diffusion length of the nonmagnetic layer 174. Specifically, It is desirable to be within the range of 0.2 nm or more and 20 nm or less.
非磁性層174に用いることのできる絶縁性材料として、Al2O3、SiO2、MgO、AlN、Bi2O3、MgF2、CaF2、SrTiO3、AlLaO3、Al−N−O、Si−N−O、非磁性半導体(ZnO、InMn、GaN、GaAs、TiO2、Zn、Te、またはそれらに遷移金属がドープされたもの)などを用いることができる。
これらの化合物は、化学量論的にみて完全に正確な組成である必要はなく、酸素、窒素、フッ素などの欠損、あるいは過不足が存在していてもよい。また、この絶縁材料からなる非磁性層174の厚さは、0.2nm以上5nm以下の範囲内とすることが望ましい。
Insulating materials that can be used for the nonmagnetic layer 174 include Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, AlN, Bi 2 O 3 , MgF 2 , CaF 2 , SrTiO 3 , AlLaO 3 , Al—N—O, Si —N—O, nonmagnetic semiconductor (ZnO, InMn, GaN, GaAs, TiO 2 , Zn, Te, or those doped with a transition metal) can be used.
These compounds do not need to have a completely accurate composition in terms of stoichiometry, and may be deficient or excessive or deficient in oxygen, nitrogen, fluorine, or the like. The thickness of the nonmagnetic layer 174 made of this insulating material is preferably in the range of 0.2 nm to 5 nm.
以上説明したように、第2実施形態によれば、磁壁が静止した状態から移動状態に遷移させるために必要な電流密度を低減化することができるとともに、磁壁の移動を安定に行うことができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to reduce the current density necessary for making the transition from the stationary state to the moving state, and it is possible to stably move the domain wall. .
(第3実施形態)
第3実施形態による磁気記憶素子を図12に示す。この第3実施形態の磁気記憶素子1は、複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する磁性細線100と、電流源150からの電流を磁性細線100に流す電極104a、104bと、磁性細線100の細線方法に沿って磁性細線100を取り囲むように設けられた磁性層130と、磁性層130内の磁性細線100の近接するように設けられた配線230とを備えている。なお、図示しないが、第3実施形態の磁気記憶素子1においても、第1実施形態と同様に書き込み部および読み出し部が設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 12 shows a magnetic memory element according to the third embodiment. The magnetic memory element 1 according to the third embodiment includes a magnetic wire 100 having a plurality of magnetic domains 101 1 to 101 n (n is an integer), electrodes 104a and 104b for passing a current from the current source 150 to the magnetic wire 100, A magnetic layer 130 provided so as to surround the magnetic wire 100 along the thin wire method of the magnetic wire 100 and a wiring 230 provided so as to be close to the magnetic wire 100 in the magnetic layer 130 are provided. Although not shown, the magnetic memory element 1 of the third embodiment is also provided with a writing unit and a reading unit as in the first embodiment.
また、図12においては、配線230は、磁性細線100の細線方向と交わらない直交する方向に延在するように設けられているが、図13に示す第3実施形態の第1変形例のように、磁性細線100の細線方向に沿って延在するように設けられてもよい。磁性層130と、配線230とがスピン波発生部を構成する。 In FIG. 12, the wiring 230 is provided so as to extend in a direction orthogonal to the direction of the fine wire 100, but as in the first modification of the third embodiment shown in FIG. In addition, the magnetic fine wire 100 may be provided so as to extend along the fine wire direction. The magnetic layer 130 and the wiring 230 constitute a spin wave generator.
磁性層130は絶縁性磁性材料かまたは導電性の高い磁性材料から構成される。絶縁性磁性材料から構成される場合、磁性層130は磁性細線100に直接接続されていてもかまわない。この場合、磁性細線100と磁性層130との距離が近いため、磁性層130内に発生するスピン波を直接的に磁性細線100内に伝播させることができ、ゆらぎの伝達効率が高くなり望ましい。磁性層130は導電性の高い磁性材料から構成される場合、磁性層130と磁性細線100との間には図示しない非磁性絶縁体を挟む必要があり、電気的に絶縁する必要がある。このように、磁性層130は、スピン波を発生する層でもあり、磁性細線100にスピン波を伝播する層でもある。 The magnetic layer 130 is made of an insulating magnetic material or a highly conductive magnetic material. When the magnetic layer 130 is made of an insulating magnetic material, the magnetic layer 130 may be directly connected to the magnetic wire 100. In this case, since the distance between the magnetic wire 100 and the magnetic layer 130 is short, the spin wave generated in the magnetic layer 130 can be directly propagated into the magnetic wire 100, and fluctuation transmission efficiency is increased. When the magnetic layer 130 is made of a highly conductive magnetic material, it is necessary to sandwich a nonmagnetic insulator (not shown) between the magnetic layer 130 and the magnetic wire 100, and it is necessary to electrically insulate. Thus, the magnetic layer 130 is a layer that generates a spin wave and also a layer that propagates the spin wave to the magnetic wire 100.
磁性層130が絶縁材料からなる場合、配線230は磁性層130に埋めこまれていても良い。あるいは配線230は図12に示すように絶縁体232を介して磁性層130に近接する位置に配置されている。配線230は図12、図14(a)に示すように、基板面に平行な方向に延在していても、あるいは図13、図14(b)に示すように、基板面に垂直な方向に延在していてもかまわない。なお、図14(a)、14(b)はそれぞれ、図12、図13に示す磁気記憶素子を基板の上方からみた場合の上面図を示す。 When the magnetic layer 130 is made of an insulating material, the wiring 230 may be embedded in the magnetic layer 130. Or the wiring 230 is arrange | positioned in the position close | similar to the magnetic layer 130 through the insulator 232 as shown in FIG. The wiring 230 extends in a direction parallel to the substrate surface as shown in FIGS. 12 and 14A, or a direction perpendicular to the substrate surface as shown in FIGS. 13 and 14B. It does not matter if it extends to 14A and 14B are top views when the magnetic memory element shown in FIGS. 12 and 13 is viewed from above the substrate, respectively.
第3実施形態において、磁性細線100の磁壁の移動は以下の手順で行われる。まず、時刻t2からt3までの間、配線230に電流を流す。この手順をアシスト手順と呼ぶ。
アシスト手順を実行すると磁性層130の少なくとも一部の領域の磁化131の方向にゆらぎが生じ、磁化131のゆらぎは磁性層130内をスピン波として伝播する。さらに、磁性層130内の磁化131と磁性細線100内の磁化との間には静磁的な相互作用が働くため、磁性細線100内の磁化にゆらぎが与えられ、磁性細線100内をスピン波が伝播する。したがって、第2実施形態の場合と同様に、磁性細線100内の磁壁幅が電流を流す前に比べて拡がる。なお、電流源150を用いて電流を流すタイミング等については第1実施形態と同じように行う。すなわち、本実施形態においては、磁性層130と、配線230とは、磁壁の移動をアシストしており、アシスト部を構成する。
In 3rd Embodiment, the movement of the magnetic wall of the magnetic wire 100 is performed in the following procedures. First, during the period from time t 2 to t 3, a current flows to the wiring 230. This procedure is called an assist procedure.
When the assist procedure is executed, fluctuation occurs in the direction of the magnetization 131 in at least a partial region of the magnetic layer 130, and the fluctuation of the magnetization 131 propagates in the magnetic layer 130 as a spin wave. Further, since a magnetostatic interaction acts between the magnetization 131 in the magnetic layer 130 and the magnetization in the magnetic wire 100, fluctuation is given to the magnetization in the magnetic wire 100, and a spin wave is generated in the magnetic wire 100. Is propagated. Therefore, as in the case of the second embodiment, the domain wall width in the magnetic wire 100 is wider than before the current flows. Note that the timing of supplying a current using the current source 150 is the same as in the first embodiment. That is, in the present embodiment, the magnetic layer 130 and the wiring 230 assist the movement of the domain wall and constitute an assist unit.
これにより、第3実施形態によれば、磁壁が静止した状態から移動状態に遷移させるために必要な電流密度を低減化することができるとともに、磁壁の移動を安定に行うことができる。 As a result, according to the third embodiment, it is possible to reduce the current density required for transition from the stationary state to the moving state, and it is possible to stably move the domain wall.
なお、第3実施形態の磁気記憶素子を用いると、磁性細線中の複数の磁壁に対して同時にゆらぎを与えることが可能となるため、磁性細線中の磁壁を一斉に移動させることができる。さらに、磁性層130が絶縁体磁性材料から構成される場合、磁性層130と磁性細線100との距離を近づけることが可能となるので、ゆらぎを効率的に与えることができる。 When the magnetic memory element according to the third embodiment is used, fluctuations can be simultaneously applied to a plurality of domain walls in the magnetic wire, and therefore the domain walls in the magnetic wire can be moved simultaneously. Furthermore, when the magnetic layer 130 is made of an insulating magnetic material, the distance between the magnetic layer 130 and the magnetic wire 100 can be reduced, so that fluctuation can be efficiently given.
図15に示す第3実施形態の第2変形例による磁気記憶素子1のように、磁性層130は、磁性細線100を取り囲むように設けられる必要はなく、磁性細線100全体に近接して配置されていれば良い。なお、図15に示す第2変形例においては、磁性層130は、磁性細線100と配線230との間に設けられ、配線230は、磁性細線100の細線方向と交わらずかつ直交する方向に延在している。 Unlike the magnetic memory element 1 according to the second modification of the third embodiment shown in FIG. 15, the magnetic layer 130 does not have to be provided so as to surround the magnetic wire 100, and is disposed in the vicinity of the entire magnetic wire 100. It should be. In the second modification shown in FIG. 15, the magnetic layer 130 is provided between the magnetic wire 100 and the wire 230, and the wire 230 extends in a direction orthogonal to the magnetic wire 100 without intersecting the wire direction. Exist.
また、図16に示す第3実施形態の第3変形例による磁気記憶素子1のように、磁性層130は、磁性細線10を取り囲むように設けられる必要はなく、磁性細線100全体に近接して配置されていれば良い。なお、図16に示す第3変形例においては、磁性層130は、磁性細線100と配線230との間に設けられ、配線230は、磁性細線100の細線方向に沿った方向に延在している。 Further, unlike the magnetic memory element 1 according to the third modification of the third embodiment shown in FIG. 16, the magnetic layer 130 does not have to be provided so as to surround the magnetic wire 10, and is close to the entire magnetic wire 100. It only has to be arranged. In the third modification shown in FIG. 16, the magnetic layer 130 is provided between the magnetic wire 100 and the wire 230, and the wire 230 extends in a direction along the direction of the magnetic wire 100. Yes.
また、図17に示す第3実施形態の第4変形例による磁気記憶素子1のように、磁性層130は、磁性細線100全体に近接して配置されている必要はなく、磁性細線100の一部の領域に近接していてもよい。この場合、磁性細線100の少なくとも1つ以上の磁壁が磁性層130と近接していれば、磁壁幅の拡大効果が得られやすいため望ましい。 Further, unlike the magnetic memory element 1 according to the fourth modification of the third embodiment shown in FIG. 17, the magnetic layer 130 does not have to be disposed close to the entire magnetic wire 100, and one of the magnetic wires 100. May be close to the region of the part. In this case, it is desirable that at least one domain wall of the magnetic wire 100 is close to the magnetic layer 130 because an effect of expanding the domain wall width is easily obtained.
また、図18に示す第3実施形態の第5変形例による磁気記憶素子1のように、磁性層130は、磁性細線100の一部の領域を取り囲むように配置されていてもよい。この場合、磁性細線100の少なくとも1つ以上の磁壁を磁性層130が取り囲むように配置されていれば、磁壁幅の拡大効果が得られやすいため望ましい。 Further, like the magnetic memory element 1 according to the fifth modification of the third embodiment shown in FIG. 18, the magnetic layer 130 may be disposed so as to surround a partial region of the magnetic wire 100. In this case, it is desirable that at least one or more domain walls of the magnetic wire 100 be disposed so as to surround the magnetic layer 130 because an effect of expanding the domain wall width is easily obtained.
また、図19に示す第3実施形態の第6変形例による磁気記憶素子1のように、配線230の代わりに、磁気記憶素子1および磁性層130を取り囲むようにコイル235を設けてもよい。コイル235に電流を流すことにより発生する磁場によって磁性層130にスピン波を発生させ、この発生されたスピン波を磁性細線100に伝播する。この第6変形例においては、コイル235間に複数の磁気記憶素子1を設けてもよい。この場合、複数の磁気記憶素子の間で磁場発生源(コイル235)を共有化することができ、磁気記憶素子の高集積化という観点で有利である。 Further, a coil 235 may be provided so as to surround the magnetic memory element 1 and the magnetic layer 130 instead of the wiring 230 as in the magnetic memory element 1 according to the sixth modification of the third embodiment shown in FIG. A spin wave is generated in the magnetic layer 130 by a magnetic field generated by passing a current through the coil 235, and the generated spin wave is propagated to the magnetic wire 100. In the sixth modification, a plurality of magnetic memory elements 1 may be provided between the coils 235. In this case, the magnetic field generation source (coil 235) can be shared among the plurality of magnetic memory elements, which is advantageous from the viewpoint of high integration of the magnetic memory elements.
なお、第3実施形態およびその変形例の磁気記憶素子1に用いられる磁性層130として、絶縁性の磁性材料を用いる場合は、イットリウム鉄ガーネット(YIG)やマンガンフェライト等のフェライト系酸化物を用いることが好ましい。これは、減衰係数が小さいため、スピン波の伝達損失を少なくすることができるためである。 In the case where an insulating magnetic material is used as the magnetic layer 130 used in the magnetic memory element 1 of the third embodiment and its modification, a ferrite-based oxide such as yttrium iron garnet (YIG) or manganese ferrite is used. It is preferable. This is because the transmission loss of the spin wave can be reduced because the attenuation coefficient is small.
しかしながら、これらの材料に限定されるものではなく、ほかの鉄、コバルト、ニッケルを含む磁性酸化物は用いることも可能である。スピネル酸化物、反強磁性酸化物等などが挙げられる。 However, it is not limited to these materials, and other magnetic oxides including iron, cobalt, and nickel can also be used. Examples include spinel oxide and antiferromagnetic oxide.
(第4実施形態)
第4実施形態による磁気記憶素子を図20に示す。この第4実施形態の磁気記憶素子1は、複数の磁区1011〜101n(nは整数)を有する磁性細線100と、電流源150からの電流を磁性細線100に流す電極104a、104bと、スピン波発生部240とを備えている。スピン波発生部240は、磁性細線100の全体または一部に近接して設けられた磁性層242と、磁性層242上に設けられた非磁性層244と、非磁性層244上に設けられた磁化固定層246と、電流源248からの電流を磁性層242と磁化固定層246との間に流す電極247a、247bとを備えている。なお、図示しないが、第4実施形態の磁気記憶素子1においても、第1実施形態と同様に書き込み部および読み出し部が設けられている。また、磁化固定層246は磁化方向が固定されている。この磁化方向の固定は、膜厚を厚くするか、または非磁性層244と反対側の面に反強磁性層を設けることで行われる。
(Fourth embodiment)
A magnetic memory element according to the fourth embodiment is shown in FIG. The magnetic memory element 1 according to the fourth embodiment includes a magnetic wire 100 having a plurality of magnetic domains 101 1 to 101 n (n is an integer), electrodes 104 a and 104 b that flow current from the current source 150 to the magnetic wire 100, And a spin wave generator 240. The spin wave generator 240 is provided on the magnetic layer 242 provided close to the whole or part of the magnetic wire 100, the nonmagnetic layer 244 provided on the magnetic layer 242, and the nonmagnetic layer 244. A magnetization fixed layer 246 and electrodes 247 a and 247 b that allow current from the current source 248 to flow between the magnetic layer 242 and the magnetization fixed layer 246 are provided. Although not shown, the magnetic memory element 1 of the fourth embodiment is also provided with a writing unit and a reading unit as in the first embodiment. Further, the magnetization direction of the magnetization fixed layer 246 is fixed. The magnetization direction is fixed by increasing the film thickness or by providing an antiferromagnetic layer on the surface opposite to the nonmagnetic layer 244.
本実施形態において、磁性細線100の磁壁の移動は以下の手順で行われる。まず、時刻t2から時刻t3までの間、電流源248に電流を流す。この手順をアシスト手順と呼ぶ。アシスト手順を実行すると磁性層242にスピン偏極した電流が流入され、少なくとも一部の領域の磁化243がスピントルクを受けてゆらぎが生じる。この磁化243のゆらぎは磁性層242内をスピン波として伝播する。さらに、磁性層242内の磁化243と磁性細線100内の磁化の間には静磁的な相互作用が働くため、磁性細線100内の磁化にゆらぎが与えられ、磁性細線100内をスピン波が伝播する。したがって、磁性細線100内の磁壁幅が電流を流す前に比べて拡がる。すなわち、本実施形態においては、スピン波発生部240は、磁壁の移動をアシストしており、アシスト部とも呼ばれる。なお、電流源150を用いて電流を流すタイミング等については第1実施形態と同様に行う。 In the present embodiment, the domain wall of the magnetic wire 100 is moved in the following procedure. First, during the period from time t 2 to time t 3, a current flows to the current source 248. This procedure is called an assist procedure. When the assist procedure is executed, a spin-polarized current flows into the magnetic layer 242, and the magnetization 243 of at least a part of the region receives the spin torque and fluctuates. This fluctuation of the magnetization 243 propagates in the magnetic layer 242 as a spin wave. Further, since a magnetostatic interaction works between the magnetization 243 in the magnetic layer 242 and the magnetization in the magnetic wire 100, fluctuation is given to the magnetization in the magnetic wire 100, and a spin wave is generated in the magnetic wire 100. Propagate. Therefore, the domain wall width in the magnetic wire 100 is wider than before the current is passed. That is, in the present embodiment, the spin wave generation unit 240 assists the movement of the domain wall and is also referred to as an assist unit. Note that the timing of supplying a current using the current source 150 is the same as in the first embodiment.
また、磁性層242が絶縁体からなる場合は、図21に示す第4実施形態の一変形例のように、電流源248の代わりに電圧源249を備えたスピン波発生部240Aを用いてもよい。磁性層242が絶縁体からなる場合、磁性層100は磁性層242と接していてもよい。あるいは、磁性層100の全体または一部が磁性層242内に埋め込まれていてもよい。このように、磁性層100が磁性層242と直接接することにより、磁性層242にて発生した磁化ゆらぎを効率的に磁性層100内に伝えることができ、磁性層100内の磁壁幅をより大きく拡げられる、というメリットがある。磁性層242が導電性の高い材料から構成される場合、磁性層100と磁性層242の間には図示しない絶縁体を挟み、電気的に絶縁する必要がある。 When the magnetic layer 242 is made of an insulator, a spin wave generator 240A including a voltage source 249 may be used instead of the current source 248 as in a modification of the fourth embodiment shown in FIG. Good. When the magnetic layer 242 is made of an insulator, the magnetic layer 100 may be in contact with the magnetic layer 242. Alternatively, all or part of the magnetic layer 100 may be embedded in the magnetic layer 242. Thus, when the magnetic layer 100 is in direct contact with the magnetic layer 242, the magnetization fluctuation generated in the magnetic layer 242 can be efficiently transmitted into the magnetic layer 100, and the domain wall width in the magnetic layer 100 is increased. There is a merit that it can be expanded. When the magnetic layer 242 is made of a highly conductive material, an insulator (not shown) needs to be sandwiched between the magnetic layer 100 and the magnetic layer 242 to be electrically insulated.
本実施形態の磁気記憶素子を多数並べて用いる場合、隣接する複数の磁気記憶素子間で磁性層242、非磁性層244、および磁化固定層246を共有してもかまわない。このようにすることで磁気記憶素子の高集積化が可能となる。また、この場合も磁性細線100内に電流を流さなければ、磁性層242内にスピン波を発生させるだけで、磁性細線100内の磁壁は移動しないため、各磁性素子を独立に制御することができる。 When a large number of magnetic storage elements of this embodiment are used side by side, the magnetic layer 242, the nonmagnetic layer 244, and the magnetization fixed layer 246 may be shared between a plurality of adjacent magnetic storage elements. By doing so, the magnetic memory element can be highly integrated. Also in this case, if no current is passed through the magnetic wire 100, only a spin wave is generated in the magnetic layer 242, and the domain wall in the magnetic wire 100 does not move. Therefore, each magnetic element can be controlled independently. it can.
以上説明したように、第4実施形態によれば、第2実施形態と同様に、磁壁が静止した状態から移動状態に遷移させるために必要な電流密度を低減化することができるとともに、磁壁の移動を安定に行うことができる。 As described above, according to the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, it is possible to reduce the current density necessary for transitioning the domain wall from the stationary state to the moving state, and to reduce the domain wall. The movement can be performed stably.
(第5実施形態)
第5実施形態による磁気記憶素子を図22(a)、22(b)に示す。この第5実施形態の磁気記憶素子1の断面図を図22(a)に示し、上面図を図22(b)に示す。
(Fifth embodiment)
The magnetic memory element according to the fifth embodiment is shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b). A sectional view of the magnetic memory element 1 of the fifth embodiment is shown in FIG. 22A, and a top view thereof is shown in FIG.
第5実施形態の磁気記憶素子1は、複数の磁区1011〜1018を有する磁性細線100と、電流源150からの電流を磁性細線100に流す電極104a、104bと、圧電部250とを備えている。この圧電部250は、磁性細線100の少なくとも一部の領域(図面上では全ての領域)を取り囲むように設けられた圧電層252と、この圧電層252上に設けられ、電圧源256からの電圧を圧電層252に印加する電極254a、254bと、を備えている。なお、図示しないが、第5実施形態の磁気記憶素子1においても、第1実施形態と同様に書き込み部および読み出し部が設けられている。 A magnetic memory element 1 according to the fifth embodiment includes a magnetic wire 100 having a plurality of magnetic domains 101 1 to 101 8 , electrodes 104 a and 104 b for passing a current from a current source 150 to the magnetic wire 100, and a piezoelectric unit 250. ing. The piezoelectric portion 250 is provided on the piezoelectric layer 252 so as to surround at least a part of the magnetic wire 100 (all regions in the drawing), and a voltage from the voltage source 256 is provided. Are applied to the piezoelectric layer 252, and electrodes 254a and 254b are provided. Although not shown, the magnetic memory element 1 of the fifth embodiment is also provided with a writing unit and a reading unit as in the first embodiment.
第5実施形態において、磁壁の移動は以下の手順で行われる。まず、時刻t2からt3までの間、電極254に電圧を与える。この手順をアシスト手順と呼ぶ。アシスト手順を実行すると圧電層252内に結晶の歪みが振動として生じ、圧電層252の電極254に接する領域から周囲の領域に、圧電層252内を弾性波として伝播する。その結果、磁性細線100内は圧電層242との界面を介して応力を受け、逆磁歪効果により磁性細線100の磁気異方性が変化する。その結果、磁性細線100内の磁化にゆらぎが与えられる。したがって、磁性細線100内の磁壁幅が電流を流す前に比べて拡がる。その結果、磁壁をシフトさせるために必要な電流の値を大幅に低減することが可能となる。すなわち、本実施形態においては、圧電部250は、磁壁の移動をアシストしており、アシスト部とも呼ばれる。第5実施形態においては、圧電層242と磁性細線100の界面全体に応力が与えられ、したがって、磁性細線100内の前記界面近傍領域全体に歪が与えられ、その領域内の磁壁幅が拡大する。そのため、配線による電流磁場を用いる実施形態では、距離に反比例して作用が低減するのに対し、第5実施形態は、作用が及ぶ磁壁全体に一様な作用を与えて幅を拡大することができるというメリットがある。圧電層242は磁性細線100の一部と接している場合でも上記歪によりもたらされる磁化ゆらぎがスピン波として磁性細線100中を伝播するため、効果があるが、圧電層242が磁性細線100と接する界面の面積が大きいと作用の一様性が向上するため、好ましい。とくに、圧電層252が磁性細線100の細線方向全体に渡っていると、上記効果が全体に渡って得られるため好ましい。最も好ましい例として、圧電層252が磁性細線100の周囲を取り囲んでいると、磁性細線100内のすべての磁壁の幅を一括して拡大することが安定的に得られる。 In the fifth embodiment, the domain wall is moved in the following procedure. First, during the period from time t 2 to t 3, applying a voltage to the electrode 254. This procedure is called an assist procedure. When the assist procedure is executed, crystal distortion occurs in the piezoelectric layer 252 as vibration, and propagates in the piezoelectric layer 252 as an elastic wave from the region in contact with the electrode 254 of the piezoelectric layer 252 to the surrounding region. As a result, the magnetic fine wire 100 receives stress through the interface with the piezoelectric layer 242, and the magnetic anisotropy of the magnetic fine wire 100 changes due to the inverse magnetostriction effect. As a result, fluctuation is given to the magnetization in the magnetic wire 100. Therefore, the domain wall width in the magnetic wire 100 is wider than before the current is passed. As a result, it is possible to significantly reduce the current value required to shift the domain wall. That is, in this embodiment, the piezoelectric part 250 assists the movement of the domain wall and is also called an assist part. In the fifth embodiment, stress is applied to the entire interface between the piezoelectric layer 242 and the magnetic wire 100, and therefore, the entire region in the vicinity of the interface in the magnetic wire 100 is strained, and the domain wall width in the region is expanded. . Therefore, in the embodiment using the current magnetic field by the wiring, the action is reduced in inverse proportion to the distance, whereas in the fifth embodiment, the entire domain wall to which the action is applied can be given a uniform action to increase the width. There is a merit that you can. Even when the piezoelectric layer 242 is in contact with a part of the magnetic wire 100, the magnetization fluctuation caused by the strain propagates through the magnetic wire 100 as a spin wave, which is effective. However, the piezoelectric layer 242 is in contact with the magnetic wire 100. A large interface area is preferable because the uniformity of the action is improved. In particular, it is preferable that the piezoelectric layer 252 extends over the entire thin wire direction of the magnetic thin wire 100 because the above effect can be obtained over the entire wire. As the most preferred example, when the piezoelectric layer 252 surrounds the magnetic wire 100, it is possible to stably increase the width of all the domain walls in the magnetic wire 100 at once.
さらに、第5実施形態の別のメリットとして、消費電力の低減効果がある。圧電層252を用いた磁性細線100への応力付与は電圧駆動であるため、歪を与えるために必要な消費電力は、たとえば、配線による電流磁場を用いる実施形態と比べても、大幅に小さく、したがって、磁壁幅拡大によるアシスト効果により磁壁移動に必要な電流を低減できることと合わせると、磁壁移動に要する消費電力は大幅に小さくなる。磁壁を移動させるために必要な電流値は、本実施形態により1桁以上低減することも可能と見積もられる。 Furthermore, another advantage of the fifth embodiment is an effect of reducing power consumption. Since the application of stress to the magnetic wire 100 using the piezoelectric layer 252 is voltage-driven, the power consumption required to apply the distortion is significantly smaller than, for example, an embodiment using a current magnetic field by wiring, Therefore, when combined with the fact that the current required for the domain wall movement can be reduced by the assist effect due to the domain wall width expansion, the power consumption required for the domain wall movement is significantly reduced. It is estimated that the current value required to move the domain wall can be reduced by one digit or more according to this embodiment.
圧電層252内を伝播する弾性波の伝播特性は、圧電体の結晶性に依存し、結晶方位に応じた方向に伝播する。特に、単結晶あるいは一軸配向性を持つ圧電体では、均一な表面弾性波が励起されるので、圧電層135を、単結晶あるいは一軸配向性を持つ圧電体で形成することが望ましい。 The propagation characteristic of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 252 depends on the crystallinity of the piezoelectric body and propagates in a direction corresponding to the crystal orientation. In particular, in a single crystal or a uniaxially oriented piezoelectric material, uniform surface acoustic waves are excited, so it is desirable to form the piezoelectric layer 135 from a single crystal or a uniaxially oriented piezoelectric material.
圧電体252の材料としては、例えば、酒石酸カリウムナトリウム(KNaC4H4O6)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT(Pb(Zr,Ti)O3))、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT)、水晶(SiO2)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、ランガサイト系結晶(例えばLa3Ga5SiO14)、酒石酸カリウムナトリウム四水和物(KNaC4H4O6・4H2O)などを用いることができる。また、これらの圧電材料をベースとして、特性を調整するために添加元素を加えてもかまわない。また、圧電体252は、これらの材料からなる層が複数積層された層構成としても良い。 Examples of the material of the piezoelectric body 252 include potassium sodium tartrate (KNaC 4 H 4 O 6 ), zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), and lead zirconate titanate (PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ). )), Lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), crystal (SiO 2 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), niobic acid Potassium (KNbO 3 ), langasite crystals (eg, La 3 Ga 5 SiO 14 ), potassium sodium tartrate tetrahydrate (KNaC 4 H 4 O 6 .4H 2 O), and the like can be used. Further, based on these piezoelectric materials, an additive element may be added to adjust the characteristics. The piezoelectric body 252 may have a layer structure in which a plurality of layers made of these materials are stacked.
また、第5実施形態に用いることのできる磁性細線100の材料は、第1実施形態と同様である。特に、磁歪定数の絶対値が大きい材料は一定の応力を受けたときの磁気異方性の変化が大きいため、わずかな歪が印加された場合であっても磁化方向が大きく変化するため、磁壁幅の拡大効果が大きくなり磁壁移動に必要な電流値を下げられるため、望ましい。磁歪定数の大きな材料として、例えば、Fe、Co、Ni、Mnなどの合金、あるいはFe、Co、Niと白金の合金、Fe、Co、NiとTb、Sm、Euなど希土類の合金がある。また、第5実施形態の磁性細線100の材料として、第1実施形態と同様の材料に添加元素を加えることにより磁歪定数を大きくされたものを用いることができる。一例として、Ni元素を添加させた磁性材料は、Ni元素を添加しない材料に比べて、磁歪定数が負方向にシフトする。したがって、Ni元素の含有量を大きくすることにより、符号が負で絶対値の大きな磁歪定数を持つ磁性材料が得られる。別の例として、微量の酸素を添加させた磁性材料は、酸素を添加しない材料に比べて、磁歪定数が正方向にシフトする。したがって、磁性材料に酸素を添加させることにより、符号が正で絶対値の大きな磁歪定数を持つ磁性材料が得られる。 The material of the magnetic wire 100 that can be used in the fifth embodiment is the same as that in the first embodiment. In particular, a material with a large absolute value of the magnetostriction constant has a large change in magnetic anisotropy when subjected to a certain stress, and therefore the magnetization direction changes greatly even when a slight strain is applied. This is desirable because the effect of expanding the width is increased and the current value required for domain wall motion can be reduced. Examples of the material having a large magnetostriction constant include alloys such as Fe, Co, Ni and Mn, alloys of Fe, Co, Ni and platinum, and rare earth alloys such as Fe, Co, Ni and Tb, Sm and Eu. In addition, as the material of the magnetic wire 100 of the fifth embodiment, a material whose magnetostriction constant is increased by adding an additive element to the same material as that of the first embodiment can be used. As an example, the magnetostriction constant of a magnetic material to which Ni element is added shifts in the negative direction as compared with a material to which Ni element is not added. Therefore, by increasing the content of Ni element, a magnetic material having a magnetostriction constant having a negative sign and a large absolute value can be obtained. As another example, a magnetic material to which a small amount of oxygen is added has a magnetostriction constant shifted in the positive direction as compared with a material to which oxygen is not added. Therefore, by adding oxygen to the magnetic material, a magnetic material having a magnetostriction constant having a positive sign and a large absolute value can be obtained.
第5実施形態の変形例による磁気記憶素子を図23に示す。この変形例の磁気記憶素子においては、圧電層252に電圧を印加する電極254a、254bが磁性細線100の細線方向に対して平行に設けられている。なお、図23は断面図であり、圧電層252は磁性細線100を取り囲むように設けられているが、電極254a、254bは圧電層252の一部に設けられる。 A magnetic memory element according to a modification of the fifth embodiment is shown in FIG. In the magnetic memory element of this modification, electrodes 254 a and 254 b for applying a voltage to the piezoelectric layer 252 are provided in parallel to the thin wire direction of the magnetic wire 100. FIG. 23 is a cross-sectional view, and the piezoelectric layer 252 is provided so as to surround the magnetic wire 100, but the electrodes 254 a and 254 b are provided in part of the piezoelectric layer 252.
(第6実施形態)
第6実施形態の磁気記憶装置を図24に示す。この第6実施形態の磁気記憶装置280は、図24に示すように、複数の磁性細線100と、各磁性細線を取り囲むように設けられた圧電層252と、圧電層252に電圧を印加する電極254a、254bとを備えている。図24においては、圧電層252が各磁性細線100の周囲を取り囲んでいるが、より確実な絶縁を確保するために、磁性細線100と圧電層252との間に、例えばアモルファスSiO2、アモルファスAl2O3のような絶縁材料が設けられていても構わない。
(Sixth embodiment)
A magnetic storage device according to the sixth embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 24, the magnetic memory device 280 of the sixth embodiment includes a plurality of magnetic wires 100, a piezoelectric layer 252 provided so as to surround each magnetic wire, and electrodes for applying a voltage to the piezoelectric layer 252. 254a and 254b. In FIG. 24, the piezoelectric layer 252 surrounds the periphery of each magnetic wire 100. However, in order to ensure more reliable insulation, for example, amorphous SiO 2 , amorphous Al is interposed between the magnetic wire 100 and the piezoelectric layer 252. An insulating material such as 2 O 3 may be provided.
また、図示されていないが、各磁性細線100には、第5実施形態の磁気記憶素子における磁性細線中に電流を流すための電極が設けられ、磁性細線100中に電流を流すことが可能とされる。また、図示されていないが、少なくとも1つの磁性細線100には磁性層が接続され、この磁性層には第5実施形態と同様の書き込み部および読み出し部が接続されている。この磁気記憶装置280においては、図24に示すように、複数の磁性細線100に対してまとめて圧電駆動を行うことにより第5実施形態における磁気記憶素子のアシスト手順を実行する。したがって、第5実施形態の磁気記憶素子と同様の手順で磁性細線100中の磁壁移動を行うことができる。また、書き込み方法、および読み出し方法についても第5実施形態の磁気記憶素子と同様である。つまり、第6実施形態の磁気記憶装置は、第5実施形態の磁気記憶素子を複数含み、複数の磁気記憶素子がアシスト部を共有したものである。 Although not shown, each magnetic wire 100 is provided with an electrode for passing a current through the magnetic wire in the magnetic memory element of the fifth embodiment, so that a current can flow through the magnetic wire 100. Is done. Although not shown, a magnetic layer is connected to at least one magnetic wire 100, and a writing unit and a reading unit similar to those in the fifth embodiment are connected to the magnetic layer. In this magnetic memory device 280, as shown in FIG. 24, the magnetic memory element assist procedure of the fifth embodiment is executed by performing piezoelectric driving on a plurality of magnetic wires 100 collectively. Therefore, the domain wall motion in the magnetic wire 100 can be performed in the same procedure as the magnetic memory element of the fifth embodiment. The writing method and reading method are the same as those of the magnetic memory element of the fifth embodiment. That is, the magnetic storage device of the sixth embodiment includes a plurality of magnetic storage elements of the fifth embodiment, and the plurality of magnetic storage elements share an assist unit.
また、第6実施形態の磁気記憶装置280は、図24に示すように、圧電層252に電圧を印加する電極254a、254bは各磁性細線100の細線方向と平行な向きに沿って設けられているが、複数の磁性細線100の細線方向と垂直方向に沿って設ける構成も考えられる。この場合を第6実施形態の変形例として図25に示す。この変形例の磁気記憶装置280Aは、図25に示すように、それぞれの細線方向が平行となるようにマトリクス状(行方向及び列方向)に配列された複数の磁性細線100と、これらの磁性細線100を取り囲むように設けられた絶縁体258と、を備えている。そして、複数に磁性細線100および絶縁体258からなる集合体の上面または下面の一方の面には、複数のワード線WLと、これらのワード線WLに交差する複数のビット線BLが設けられている。
図25においては、複数のワード線WLと複数のビット線BLは、磁性細線100および絶縁体258からなる集合体の上面に設けられている。複数のワード線WLはマトリクス状に配列された複数の磁性細線100の例えば列に対応して設けられ、複数のビット線BLはマトリクス状に配列された複数の磁性細線100の例えば行に対応して設けられている。複数のワード線WLと、複数のビット線BLが設けられている面は、複数の磁性細線100の細線方向に直交する面に平行となる。各ワード線WLと、各ビット線BLとの交差領域においては、ワード線WLとビット線BLが接するとともに、対応する磁性細線100の上面と接するように構成されている。さらに、複数のワード線WLおよび複数のビット線BL上には圧電層252が設けられ、この圧電層252上には電極254が設けられている。この電極254は圧電層252に電圧を印加する電圧源256に接続されている。
In the magnetic storage device 280 of the sixth embodiment, as shown in FIG. 24, electrodes 254 a and 254 b for applying a voltage to the piezoelectric layer 252 are provided along a direction parallel to the thin wire direction of each magnetic wire 100. However, a configuration in which the plurality of magnetic thin wires 100 are provided along the direction perpendicular to the thin wire direction is also conceivable. This case is shown in FIG. 25 as a modification of the sixth embodiment. As shown in FIG. 25, the magnetic storage device 280A of this modified example includes a plurality of magnetic wires 100 arranged in a matrix (row direction and column direction) so that the directions of the thin wires are parallel to each other, and their magnetic properties. And an insulator 258 provided so as to surround the fine wire 100. In addition, a plurality of word lines WL and a plurality of bit lines BL intersecting these word lines WL are provided on one surface of the upper surface or the lower surface of the assembly including a plurality of magnetic thin wires 100 and insulators 258. Yes.
In FIG. 25, a plurality of word lines WL and a plurality of bit lines BL are provided on the upper surface of an assembly made up of magnetic thin wires 100 and insulators 258. The plurality of word lines WL are provided corresponding to, for example, columns of the plurality of magnetic thin lines 100 arranged in a matrix, and the plurality of bit lines BL correspond to, for example, rows of the plurality of magnetic thin lines 100 arranged in a matrix. Is provided. The surface on which the plurality of word lines WL and the plurality of bit lines BL are provided is parallel to the surface orthogonal to the thin line direction of the plurality of magnetic thin wires 100. In the intersection region between each word line WL and each bit line BL, the word line WL and the bit line BL are in contact with each other, and the upper surface of the corresponding magnetic thin wire 100 is in contact therewith. Further, a piezoelectric layer 252 is provided on the plurality of word lines WL and the plurality of bit lines BL, and an electrode 254 is provided on the piezoelectric layer 252. The electrode 254 is connected to a voltage source 256 that applies a voltage to the piezoelectric layer 252.
このように構成された変形例において、電極254に電圧を与えると圧電層252内に結晶の歪みが振動として生じ、圧電層252内を弾性波として伝播する。その結果、各磁性細線100の上面は、ワード線WLおよびビット線BLを介して応力を受け、逆磁歪効果により磁性細線100の磁気異方性が変化する。その結果、磁性細線100内の磁化にゆらぎが与えられる。したがって、磁性細線100内の磁壁幅が電流を流す前に比べて拡がる。その結果、磁壁をシフトさせるために必要な電流の値を大幅に低減することが可能となる。 In the modified example configured as described above, when a voltage is applied to the electrode 254, crystal distortion occurs in the piezoelectric layer 252 as vibration, and propagates in the piezoelectric layer 252 as an elastic wave. As a result, the upper surface of each magnetic wire 100 receives stress through the word line WL and the bit line BL, and the magnetic anisotropy of the magnetic wire 100 changes due to the inverse magnetostriction effect. As a result, fluctuation is given to the magnetization in the magnetic wire 100. Therefore, the domain wall width in the magnetic wire 100 is wider than before the current is passed. As a result, it is possible to significantly reduce the current value required to shift the domain wall.
なお、図25においては、ワード線WLおよびビット線BLは、磁性細線100および絶縁体258からなる集合体の上面に設けられていたが、下面に設けてもよい。この場合、圧電層252および電極254は、上面側に設けてもよいし、下面側に設けてもよい。 In FIG. 25, the word line WL and the bit line BL are provided on the upper surface of the aggregate made up of the magnetic thin wire 100 and the insulator 258, but may be provided on the lower surface. In this case, the piezoelectric layer 252 and the electrode 254 may be provided on the upper surface side or may be provided on the lower surface side.
さらに、図24または図25に示す磁気記憶装置280,280Aを1ブロックとして、列方向または行方向に沿って複数個設けることでメモリチップ285として実現することが可能である。その例を図26に示す。圧電による駆動は各ブロック単位で行うが、それらのブロックを複数個、チップ上に設けることで、大容量のメモリチップを実現することが可能となる。複数のブロックの下層に図示しないトランジスタが配置される。 Further, the memory chip 285 can be realized by providing a plurality of magnetic storage devices 280 and 280A shown in FIG. 24 or FIG. 25 as one block along the column direction or the row direction. An example is shown in FIG. Piezoelectric driving is performed in units of blocks, but a large capacity memory chip can be realized by providing a plurality of these blocks on the chip. Transistors (not shown) are arranged below the plurality of blocks.
(第7実施形態)
第7実施形態による磁気記憶装置について図27乃至図28を参照して説明する。第7実施形態の磁気記憶装置の回路図を図27に示し、斜視図を図28に示す。
(Seventh embodiment)
A magnetic memory device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 27 shows a circuit diagram of a magnetic memory device according to the seventh embodiment, and FIG. 28 shows a perspective view thereof.
第7実施形態の磁気記憶装置はメモリセルアレイ300を有している。このメモリセルアレイ300は、マトリクス状の配列された複数のメモリセルを有し、各メモリセルは、第1乃至第5実施形態およびそれらの変形例のいずれかの磁気記憶素子1と、例えば、トランジスタからなるスイッチング素子320とを備えている。また、メモリセルアレイ300には、各行に設けられたワード線WL1〜WLmと、各列に設けられた情報読み出し用ビット線BL1〜BLnと、第1乃至第5実施形態の各項で述べたアシスト手順を実行するためのアシスト配線SL1〜SLnと、が設けられている。例えば、磁気記憶素子1が第1実施形態の場合、アシスト配線SLは磁気記憶素子1内の磁性細線100に電流磁場を与えるための配線である。磁気記憶素子1が第2実施形態の場合、アシスト配線SLは磁気記憶素子1内の磁性細線100に接続された磁性層にスピントルクを与える電流を流すための配線である。磁気記憶素子1が第3実施形態の場合、アシスト配線SLは磁気記憶素子1内の磁性細線100に近接した磁性層に電流磁場を与えるための配線である。
磁気記憶素子1が第4実施形態の場合、アシスト配線SLは磁気記憶素子1内の磁性細線100に接続された磁性層にスピントルクを与える電流を流すための配線である。磁気記憶素子1が第5実施形態の場合、アシスト配線SLは磁気記憶素子1内の磁性細線100に近接した圧電層に電圧を与える電極の役割を果たす配線である。
The magnetic storage device of the seventh embodiment has a memory cell array 300. The memory cell array 300 includes a plurality of memory cells arranged in a matrix, and each memory cell includes the magnetic memory element 1 of any of the first to fifth embodiments and their modifications, for example, a transistor The switching element 320 which consists of these is provided. The memory cell array 300 includes word lines WL 1 to WL m provided in each row, information read bit lines BL 1 to BL n provided in each column, and items of the first to fifth embodiments. Assist wirings SL 1 to SL n are provided for executing the assist procedure described above. For example, when the magnetic memory element 1 is the first embodiment, the assist wiring SL is a wiring for applying a current magnetic field to the magnetic thin wire 100 in the magnetic memory element 1. In the case where the magnetic memory element 1 is the second embodiment, the assist wiring SL is a wiring for flowing a current that gives a spin torque to the magnetic layer connected to the magnetic wire 100 in the magnetic memory element 1. When the magnetic memory element 1 is the third embodiment, the assist wiring SL is a wiring for applying a current magnetic field to the magnetic layer close to the magnetic wire 100 in the magnetic memory element 1.
In the case where the magnetic memory element 1 is the fourth embodiment, the assist wiring SL is a wiring for flowing a current that gives a spin torque to the magnetic layer connected to the magnetic wire 100 in the magnetic memory element 1. When the magnetic memory element 1 is the fifth embodiment, the assist wiring SL is a wiring that functions as an electrode for applying a voltage to the piezoelectric layer in the vicinity of the magnetic wire 100 in the magnetic memory element 1.
第i(1≦i≦m)行のn個のメモリセルの磁気記憶素子1はそれぞれ、磁性細線100が共通に接続されて磁性細線MLiとなる。なお、各磁気記憶素子1の磁性細線100は共通に接続されなくてもよい。また、各メモリセルのスイッチング素子320は、ゲートが対応する行のワード線WLi(1≦i≦m)に接続され、一端が同じメモリセル内の磁気記憶素子1の読み出し部120の一端に接続され、他端は接地される。メモリセル内の磁気記憶素子1の読み出し部120の他端は、上記メモリセルに対応するビットBLj(1≦j≦n)に接続される。 The magnetic memory elements 1 of the n memory cells in the i-th (1 ≦ i ≦ m) row are connected to the magnetic thin wire 100 in common to form the magnetic thin wire ML i . The magnetic wires 100 of the magnetic memory elements 1 do not have to be connected in common. The switching element 320 of each memory cell has a gate connected to the word line WL i (1 ≦ i ≦ m) of the corresponding row, and one end connected to one end of the reading unit 120 of the magnetic memory element 1 in the same memory cell. Connected, the other end is grounded. The other end of the read unit 120 of the magnetic memory element 1 in the memory cell is connected to a bit BL j (1 ≦ j ≦ n) corresponding to the memory cell.
これらのワード線WL1〜WLmおよび磁性細線ML1〜MLmは、各配線を選択するデコーダ、書き込み回路等を有する駆動回路410A、410Bに接続されている。また、ビット線BL1〜BLnおよびアシスト配線SL1〜SLnは、各配線を選択するデコーダ、読み出し回路等を備えて駆動回路420A、420Bに接続されている。なお、図27および図28においては、磁気記憶素子1の書き込み部を省略して、図示していない。書き込み部は、一端が図示しない書き込み選択用のスイッチング素子に接続され、他端が図示しない電流源に接続される。そして、書き込み用のスイッチング素子と、読み出し用のスイッチング素子は共通に用いてもよい。また、複数のメモリセルに対して1個の読み出し部および1個の書き込み部を設けてもよい。この場合は、集積度を高めることができる。また、図27および図28に示すように、各メモリセルに1個の読み出し部および1個の書き込み部を設けた場合は、データの転送速度を高めることができる。 These word lines WL 1 to WL m and magnetic thin lines ML 1 to ML m are connected to drive circuits 410A and 410B having a decoder, a write circuit, and the like for selecting each wiring. Further, the bit lines BL 1 to BL n and the assist lines SL 1 to SL n are connected to the drive circuits 420A and 420B including a decoder for selecting each line, a read circuit, and the like. 27 and 28, the writing unit of the magnetic memory element 1 is omitted and not shown. One end of the writing unit is connected to a switching element for writing selection (not shown), and the other end is connected to a current source (not shown). The writing switching element and the reading switching element may be used in common. Further, one read unit and one write unit may be provided for a plurality of memory cells. In this case, the degree of integration can be increased. Further, as shown in FIGS. 27 and 28, when one read unit and one write unit are provided in each memory cell, the data transfer rate can be increased.
メモリセル内でのデータのシフト移動は、まず外部から入力されたアドレス信号を駆動回路410A、410B、420A、420B内のデコーダがデコードし、デコードされたアドレスに応じた磁性細線MLが選択され、この選択された磁性細線MLに電流を流すとともに、メモリセルの磁気記憶素子1が例えば、第1実施形態の磁気記憶素子からなる場合は、第1実施形態で説明したタイミングでアシスト配線SLに電流を流し電流磁場を発生させることにより行われる。磁気記憶素子1が第2実施形態から第5実施形態の磁気記憶素子からなる場合は、電流磁場を発生させる代わりに、それぞれの実施形態の項で述べたアシスト手順が実行される。また、磁壁が移動する方向は、磁性細線ML中を電子の流れる向きと同じ、すなわち電流の流れる方向と逆になる。 In the shift movement of data in the memory cell, first, an address signal input from the outside is decoded by a decoder in the drive circuits 410A, 410B, 420A, 420B, and the magnetic thin line ML corresponding to the decoded address is selected. When a current is passed through the selected magnetic wire ML and the magnetic memory element 1 of the memory cell is composed of the magnetic memory element of the first embodiment, for example, a current is supplied to the assist wiring SL at the timing described in the first embodiment. To generate a current magnetic field. When the magnetic memory element 1 is composed of the magnetic memory elements of the second to fifth embodiments, the assist procedure described in the section of each embodiment is executed instead of generating a current magnetic field. The direction in which the domain wall moves is the same as the direction in which electrons flow in the magnetic wire ML, that is, the direction in which the current flows is opposite.
メモリセルへの書き込みは、まず、まず外部から入力されたアドレス信号を駆動回路410A、410B、420A、420B内のデコーダがデコードし、デコードされたアドレスに応じたワード線WLが選択され、対応するスイッチング素子320をオンする。次いで、ビット線BLに電流を流すことにより、書き込みが行われる。あるいは、該当する磁性細線ML中に保存されたデータを必要な分移動させた後、書き込みを行う。 For writing to the memory cell, first, an address signal inputted from the outside is first decoded by the decoders in the drive circuits 410A, 410B, 420A, 420B, and the word line WL corresponding to the decoded address is selected and corresponding. The switching element 320 is turned on. Next, writing is performed by passing a current through the bit line BL. Alternatively, the data stored in the corresponding magnetic wire ML is moved by a necessary amount, and then writing is performed.
メモリセルに保存されたデータの読み出しは、まず、まず外部から入力されたアドレス信号を駆動回路410A、410B、420A、420B内のデコーダがデコードし、デコードされたアドレスに応じた磁性細線MLが選択され、メモリセル内に磁化方向として保存されたビット列のうち、読み出したいビットが読み出し部に位置に来るようにデータのシフト移動を上述した方法で行う。その後、ワード線WLを選択し、スイッチング素子320をオンとし、ビット線BLに電流を流すことにより、読み出しを行う。なお、読み出し電流は、その向きが正であっても負であってもよいが、書き込み電流の絶対値よりも小さな絶対値を有している。これは、読み出しによって保存されたデータが反転しないためである。 To read the data stored in the memory cell, first, an address signal input from the outside is first decoded by the decoders in the drive circuits 410A, 410B, 420A, 420B, and the magnetic thin line ML corresponding to the decoded address is selected. In the bit string stored as the magnetization direction in the memory cell, the data shift movement is performed by the above-described method so that the bit to be read is positioned at the reading unit. Thereafter, the word line WL is selected, the switching element 320 is turned on, and a current is passed through the bit line BL to perform reading. Note that the read current may have a positive or negative direction, but has an absolute value smaller than the absolute value of the write current. This is because the data stored by reading is not inverted.
なお、図27および図28に示したように、アシスト配線SLはビット線に平行としたが、ワード線や磁性細線MLに平行になるように配置することもできる。この場合、1つの配SLを選択し、アシスト手順を実行することにより、アシスト配線に接続された、あるいは近接した磁性細線ML内の磁気記憶素子1に対してアシスト手順を実行したことになり、複数の磁気記憶素子1に対して同時にシフト移動を行うことができ、磁気記憶装置の消費電力を低減することができる。 As shown in FIG. 27 and FIG. 28, the assist wiring SL is parallel to the bit line, but may be arranged to be parallel to the word line or the magnetic thin line ML. In this case, by selecting one distribution SL and executing the assist procedure, the assist procedure is executed for the magnetic memory element 1 in the magnetic wire ML connected to or close to the assist wiring, The shift movement can be simultaneously performed on the plurality of magnetic memory elements 1, and the power consumption of the magnetic memory device can be reduced.
なお、本明細書を通じて「垂直」には製造工程のばらつき等による厳密な垂直からのずれが含まれるものとする。同様に、本明細書を通じて、「平行」、「水平」は、厳密な平行、水平を意味するものではない。 Throughout this specification, “vertical” includes strict deviation from vertical due to variations in manufacturing processes. Similarly, throughout this specification, “parallel” and “horizontal” do not mean strictly parallel and horizontal.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
1 磁気記憶素子
100 磁性細線
1011〜1018 磁区
104a、104b 電極
105 磁壁の移動方向
110 書き込み部
112a、112b 電極
114 非磁性層
116 磁化固定層
120 読み出し部
130 磁性層
131 磁化
150 電流源
155 電流
170 スピン波発生部
172 磁性層
174 非磁性層
176 磁化固定層
177a、177b 電極
178 反強磁性層
210 配線
211 配線
212 配線
230 配線
232 絶縁体
240 スピン波発生部
242 磁性層
243 磁化
244 非磁性層
246 磁化固定層
247a、247b 電極
248 電流源
249 電圧源
250 圧電部
252 圧電層
254a、254b 電極
280、280A 磁気記憶装置
300 メモリセルアレイ
320 スイッチング素子
410A、410B 駆動回路
420A、420B 駆動回路
1 magnetic storage element 100 magnetic thin wire 101 1-101 8 domains 104a, 104b electrode 105 domain wall displacement direction 110 writing unit 112a, 112b electrode 114 nonmagnetic layer 116 magnetization fixed layer 120 reading section 130 magnetic layer 131 magnetized 150 current source 155 current 170 Spin wave generator 172 Magnetic layer 174 Nonmagnetic layer 176 Magnetization fixed layer 177a, 177b Electrode 178 Antiferromagnetic layer 210 Wiring 211 Wiring 212 Wiring 230 Wiring 232 Insulator 240 Spin wave generating portion 242 Magnetic layer 243 Magnetizing 244 Nonmagnetic layer 246 Magnetization fixed layer 247a, 247b Electrode 248 Current source 249 Voltage source 250 Piezoelectric part 252 Piezoelectric layer 254a, 254b Electrode 280, 280A Magnetic storage device 300 Memory cell array 320 Switching element 41 A, 410B driving circuit 420A, 420B drive circuit
Claims (14)
前記磁性細線に前記第1方向の電流および前記第1方向と逆方向の電流を流すことが可能な電極と、
電気的な入力を受け、前記磁性細線の全体または一部の領域の磁壁の移動をアシストするアシスト部と、
を備え、
前記アシスト部は、前記磁性細線の少なくとも一部の領域に近接して配置された磁性層と、電流が流れることにより発生する電流磁場を前記磁性層に印加するための配線と、を備えている磁気記憶素子。 A magnetic wire having a plurality of magnetic domains extending in a first direction and separated by a domain wall;
An electrode capable of flowing a current in the first direction and a current in a direction opposite to the first direction through the magnetic wire;
An assist unit that receives electrical input and assists the movement of the domain wall of the whole or a part of the magnetic wire;
With
The assist unit includes a magnetic layer disposed in the vicinity of at least a part of the magnetic wire, and a wiring for applying a current magnetic field generated when a current flows to the magnetic layer. Magnetic memory element.
前記磁性細線に前記第1方向の電流および前記第1方向と逆方向の電流を流すことが可能な電極と、
電気的な入力を受け、前記磁性細線の全体または一部の領域の磁壁の移動をアシストするアシスト部と、
を備え、
前記アシスト部は、前記磁性細線の少なくとも一部の領域に近接して配置された磁性層と、電流が流れることにより発生する電流磁場を前記磁性層に印加するためのコイルと、を備えている磁気記憶素子。 A magnetic wire having a plurality of magnetic domains extending in a first direction and separated by a domain wall;
An electrode capable of flowing a current in the first direction and a current in a direction opposite to the first direction through the magnetic wire;
An assist unit that receives electrical input and assists the movement of the domain wall of the whole or a part of the magnetic wire;
With
The assist unit includes a magnetic layer disposed in the vicinity of at least a part of the magnetic wire, and a coil for applying a current magnetic field generated when a current flows to the magnetic layer. Magnetic memory element.
前記磁性細線に前記第1方向の電流および前記第1方向と逆方向の電流を流すことが可能な電極と、
電気的な入力を受け、前記磁性細線の全体または一部の領域の磁壁の移動をアシストするアシスト部と、
を備え、
前記アシスト部は、前記磁性細線の少なくとも一部の領域に近接して配置された磁性層と、前記磁性層上に設けられた非磁性層と、前記非磁性層上に設けられ磁化の方向が固定された磁化固定層と、前記磁性層と前記磁化固定層との間に電流を流す電極と、を備えている磁気記憶素子。 A magnetic wire having a plurality of magnetic domains extending in a first direction and separated by a domain wall;
An electrode capable of flowing a current in the first direction and a current in a direction opposite to the first direction through the magnetic wire;
An assist unit that receives electrical input and assists the movement of the domain wall of the whole or a part of the magnetic wire;
With
The assist portion includes a magnetic layer disposed in the vicinity of at least a part of the magnetic wire, a nonmagnetic layer provided on the magnetic layer, and a magnetization direction provided on the nonmagnetic layer. A magnetic memory element comprising: a fixed magnetization fixed layer; and an electrode for passing a current between the magnetic layer and the magnetization fixed layer.
前記磁性細線に前記第1方向の電流および前記第1方向と逆方向の電流を流すことが可能な電極と、
電気的な入力を受け、前記磁性細線の全体または一部の領域の磁壁の移動をアシストするアシスト部と、
を備え、
前記アシスト部は、前記磁性細線の少なくとも一部の領域を取り囲むように設けられた圧電層と、前記圧電層に電圧を印加する電極と、を備えている磁気記憶素子。 A magnetic wire having a plurality of magnetic domains extending in a first direction and separated by a domain wall;
An electrode capable of flowing a current in the first direction and a current in a direction opposite to the first direction through the magnetic wire;
An assist unit that receives electrical input and assists the movement of the domain wall of the whole or a part of the magnetic wire;
With
The assist part is a magnetic memory element comprising: a piezoelectric layer provided so as to surround at least a part of the magnetic wire; and an electrode for applying a voltage to the piezoelectric layer.
各磁性細線を取り囲むように設けられた圧電層と、
前記第1方向に沿って設けられ前記圧電層に電圧を印加するための電極と、
を備えている磁気記憶装置。 A plurality of magnetic wires each having a plurality of magnetic domains extending in the first direction and separated by a domain wall;
A piezoelectric layer provided to surround each magnetic wire;
An electrode provided along the first direction for applying a voltage to the piezoelectric layer;
A magnetic storage device.
前記複数の磁性細線の列に対応して、前記複数の磁性細線の上面および下面のうち一方の面に設けられる複数の第1配線と、
記複数の磁性細線の行に対応して、前記複数の磁性細線の前記一方の面に設けられる複数の第2配線と、
前記第1方向に直交する面に沿って設けられた圧電層と、
前記第1方向に直交する面に沿って設けられ前記圧電層に電圧を印加するための電極と、
を備えている磁気記憶装置。 A plurality of magnetic wires arranged in a matrix, each of which has a plurality of magnetic domains extending in the first direction and separated by a domain wall;
A plurality of first wires provided on one of the upper surface and the lower surface of the plurality of magnetic wires corresponding to the row of the plurality of magnetic wires;
A plurality of second wires provided on the one surface of the plurality of magnetic wires corresponding to the plurality of rows of the magnetic wires;
A piezoelectric layer provided along a plane orthogonal to the first direction;
An electrode provided along a plane orthogonal to the first direction for applying a voltage to the piezoelectric layer;
A magnetic storage device.
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