本发明专利技术提供一种减小畴壁运动所需的驱动电流并且改善畴壁运动的可控性的磁存储元件的层结构，并且提供一种具有该层结构的磁存储元件。磁存储元件(10)的层结构(9)，包括：多个第一强磁性层(1)，具有可切换的自旋状态；以及边界层(2)，各自位于多个第一强磁性层(1)的每对之间以形成畴壁，边界层(2)使多个第一强磁性层(1)之间生成强磁性相互作用(Aex)。性层(1)之间生成强磁性相互作用(Aex)。性层(1)之间生成强磁性相互作用(Aex)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁存储元件的层结构、磁存储元件、磁存储装置以及用于在磁存储元件中存储数据的方法
[0001]本专利技术涉及磁存储元件。更具体地，本专利技术涉及用于传输基于畴壁运动的信息的磁存储元件的层结构、磁存储元件、磁存储装置以及用于在磁存储元件中存储数据的方法。
技术介绍
[0002]信息量的急剧增加需要能够以高密度记录信息的存储装置。目前广泛使用快闪存储器作为这样的存储装置。然而，由于快闪存储器的操作原理，快闪存储器具有可写入循环的数量由于氧化膜的退化而受到限制这样的缺点以及在重复写入信息期间写入速度降低这样的缺点。鉴于此，最近提出了各种磁存储器作为现有快闪存储器的替代。
[0003]例如，专利文献(PTL)1公开了作为三维磁存储器提出的线性赛道存储器。此外，PTL2公开了使用自旋转移扭矩作为记录技术的磁储存装置。
[0004]在PTL 1的赛道存储器中，强磁性材料被分成磁畴并且以堆栈或线排列。每个磁畴均定义位，并且根据磁畴中的磁化方向存储数据。在PTL 2的磁储存装置中，电流从电流源传递到堆栈，以引起自旋动量转移，以在每个位置处的相邻磁层之间施加扭矩，由此确定磁化方向，并且存储数据位。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]PTL 1：美国专利第6834005号
[0008]PTL 2：日本特开2009
‑
239282号公报
技术实现思路
[0009]专利技术要解决的问题
[0010]在PTL 1的赛道存储器中，通过使电流流过强磁性细线(磁纳米线)来移动畴壁。这使得每个磁畴中的磁化在一个方向上同时移动，以允许传输数据。在PTL 2的磁储存装置中，尽管自旋转移扭矩用于记录技术，但在堆栈存储器中不形成畴壁。
[0011]如PTL 1中所公开的基于畴壁运动的信息传输技术仍然存在诸如畴壁运动的驱动电流高和畴壁运动的可控性差的问题。因此，需要磁存储元件来实现畴壁运动所需的驱动电流的减小和畴壁运动的可控性的改善。
[0012]本专利技术的目的在于提供一种减小畴壁运动所需的驱动电流并且改善畴壁运动的可控性的磁存储元件的层结构，并且在于提供一种包括该层结构的磁存储元件。
[0013]解决问题的方案
[0014]为了解决以上问题，例如，本专利技术包含以下实施方式。
[0015](项1)
[0016]磁存储元件的层结构，包括：
[0017]多个第一强磁性层，具有可切换的自旋状态；以及
[0018]边界层，各自设置在多个第一强磁性层的每对之间以形成畴壁，
[0019]边界层使多个第一强磁性层之间生成强磁性相互作用。
[0020](项2)
[0021]根据项1的层结构，其中，边界层使用非磁材料形成。
[0022](项3)
[0023]根据项1的层结构，其中，边界层使用与第一强磁性层不同的强磁性材料形成。
[0024](项4)
[0025]磁存储元件，包括：
[0026]项1至3中任一项的层结构；
[0027]第二强磁性层，具有可切换的自旋状态，经由边界层中的一个设置在第一强磁性层的一侧上；
[0028]第一电极，与第二强磁性层相邻设置，以通过自旋轨道扭矩来切换第二强磁性层的自旋状态；以及
[0029]第二电极，设置在第一强磁性层的距一侧最远的另一侧上。
[0030](项5)
[0031]根据项4的磁存储元件，其中，第二强磁性层具有比第一强磁性层的矫顽力高的矫顽力。
[0032](项6)
[0033]根据项4或5的磁存储元件，还包括：
[0034]绝缘膜，设置第一强磁性层中的在距一侧最远的另一侧上的一个和第二电极之间；以及
[0035]第三强磁性层，设置在绝缘膜和第二电极之间，具有固定的自旋状态，
[0036]其中，第一强磁性层中的在另一侧上的一个的自旋状态通过第二电极读出。
[0037](项7)
[0038]磁存储装置，包括：
[0039]项6的磁存储元件；
[0040]电流源，用于使电流流过第一电极并且从第二电极流到第一电极；以及
[0041]传感器，用于读取由自旋状态表示并存储在磁存储元件中的数据。
[0042](项8)
[0043]用于将由自旋状态表示的数据存储在项4至6中任一项的磁存储元件中的方法，包括：
[0044]使电流流过第一电极以通过自旋轨道扭矩设定第二强磁性层的自旋状态；以及
[0045]使电流在第二电极和第一电极之间流动，以通过自旋转移扭矩将第二强磁性层的自旋状态转移到第一强磁性层中的在一侧上的一个。
[0046]专利技术的效果
[0047]本专利技术提供一种减小畴壁运动所需的驱动电流并且改善畴壁运动的可控性的磁存储元件的层结构，并且提供一种包括该层结构的磁存储元件。
附图说明
[0048]图1是根据本专利技术的一个实施方式的磁存储元件的配置的示意性剖视图。
[0049]图2是用于解释根据本专利技术的一个实施方式的磁存储元件的操作的示意图。
[0050]图3是用于解释根据本专利技术的一个实施方式的磁存储元件的操作的示意图。
[0051]图4是用于解释根据本专利技术的一个实施方式的用于将数据存储在磁存储元件中的过程的流程图。
[0052]图5是根据本专利技术的一个实施方式的磁存储装置的配置的示意图。
[0053]图6是示出根据本专利技术的一个实施方式的磁存储元件的数值模拟所使用的层结构的示意图。
[0054]图7是示出根据本专利技术的一个实施方式的磁存储元件的层结构的数值模拟的结果的曲线图。
具体实施方式
[0055]下面参考附图详细描述本专利技术的实施方式。在以下描述和附图中，相同的标记表示相同或类似的构成元件，并且将省略对相同或类似的构成元件的冗余解释。
[0056]存储元件配置
[0057]图1是根据本专利技术的一个实施方式的磁存储元件的配置的示意性剖视图。
[0058]根据本专利技术的一个实施方式的磁存储元件10包括多个第一强磁性层1(1a至1d)、多个边界层2(2a至2d)、第二强磁性层3、第一电极4、绝缘膜5、第三强磁性层6和第二电极7。作为示例示出的磁存储元件10具有三维结构，其中，第二强磁性层3、多个边界层2和多个第一强磁性层1的层结构9、绝缘膜5和第三强磁性层6在第一电极4和第二电极7之间从附图的底部按此顺序堆叠。
[0059]多个第一强磁性层1(1a至1d)是具有可切换的自旋状态的强磁性层。在所示实施方式中，自旋状态可以具有两种状态，例如，自旋的箭头可以指向向上或向下。单个第一强磁性层1用作用于存储一位二进制信息的存储单元。例如，第一强磁性层1可以使用元素金属(诸如铁或钴)或者这些金属的合金(诸如Fe1‑
x
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x
、Fe1‑
x
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁存储元件的层结构，包括：多个第一强磁性层，具有可切换的自旋状态；以及边界层，各自设置在所述多个第一强磁性层的每对之间以形成畴壁，所述边界层使所述多个第一强磁性层之间生成强磁性相互作用。2.根据权利要求1所述的层结构，其中，所述边界层使用非磁材料形成。3.根据权利要求1所述的层结构，其中，所述边界层使用与所述第一强磁性层不同的强磁性材料形成。4.一种磁存储元件，包括：权利要求1至3中任一项所述的层结构；第二强磁性层，具有可切换的自旋状态，经由所述边界层中的一个设置在所述第一强磁性层的一侧上；第一电极，与所述第二强磁性层相邻设置，以通过自旋轨道扭矩来切换所述第二强磁性层的所述自旋状态；以及第二电极，设置在所述第一强磁性层的距所述一侧最远的另一侧上。5.根据权利要求4所述的磁存储元件，其中，所述第二强磁性层具有比所述第一强磁性层的矫顽力高的矫顽力。6.根据权利要求4或5...
【专利技术属性】
技术研发人员：小野辉男，
申请(专利权)人：国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：
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