JP2022059565A - 磁壁移動素子および磁気アレイ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態にかかる磁気アレイの構成図である。磁気アレイ200は、複数の磁壁移動素子100と、複数の第1配線Wpと、複数の第2配線Cmと、複数の第3配線Rpと、複数の第1スイッチング素子SW1と、複数の第2スイッチング素子SW2と、複数の第3スイッチング素子SW3と、を備える。磁気アレイ200は、例えば、磁気メモリ、積和演算器、ニューロモーフィックデバイス、スピンメモリスタ、磁気光学素子に利用できる。
第1配線Wpのそれぞれは、書き込み配線である。第1配線Wpはそれぞれ、電源と1つ以上の磁壁移動素子100とを電気的に接続する。電源は、使用時に磁気アレイ200の一端に接続される。
図1において、複数の磁壁移動素子100のそれぞれに、第1スイッチング素子SW1、第2スイッチング素子SW2、第3スイッチング素子SW3が接続されている。第1スイッチング素子SW1は、磁壁移動素子100と第1配線Wpとの間に接続されている。第2スイッチング素子SW2は、磁壁移動素子100と第2配線Cmとの間に接続されている。第3スイッチング素子SW3は、磁壁移動素子100と第3配線Rpとの間に接続されている。
図3は、磁壁移動素子100を磁壁移動層10のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。図4は、磁壁移動素子100をz方向から平面視した平面図である。図に示す矢印は、強磁性体の磁化の配向方向の一例である。
図5は、第2実施形態にかかる磁壁移動素子101を磁壁移動層10のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。第2実施形態にかかる磁壁移動素子101は、第1磁化固定層55、第2磁化固定層65の構成が、第1実施形態にかかる磁壁移動素子100と異なる。第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省く。
図6は、第3実施形態にかかる磁壁移動素子102を磁壁移動層10のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。第3実施形態にかかる磁壁移動素子102は、第1磁化固定層56、第2磁化固定層66の構成が、第2実施形態にかかる磁壁移動素子101と異なる。第3実施形態において、第2実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省く。
図7は、第4実施形態にかかる磁壁移動素子103を磁壁移動層13のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。第4実施形態にかかる磁壁移動素子103は、磁壁移動層13の構成が、第3実施形態にかかる磁壁移動素子102と異なる。第4実施形態において、第3実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省く。
図8は、第5実施形態にかかる磁壁移動素子104を磁壁移動層10のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。第5実施形態にかかる磁壁移動素子104は、第1磁化固定層57及び第2磁化固定層67の構成が、第1実施形態にかかる磁壁移動素子100と異なる。第5実施形態において、第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省く。
図9は、第6実施形態にかかる磁壁移動素子105を磁壁移動層10のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。第6実施形態にかかる磁壁移動素子105は、垂直磁気誘起層80をさらに備える点が、第1実施形態にかかる磁壁移動素子100と異なる。第6実施形態において、第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省く。
図11は、第7実施形態にかかる磁壁移動素子106を磁壁移動層14のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。第7実施形態にかかる磁壁移動素子106は、磁壁移動層14の構成が、第3実施形態にかかる磁壁移動素子102と異なる。第7実施形態において、第3実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省く。
Claims (14)
- 基板に近い側から順に、参照層と非磁性層と磁壁移動層とを有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁壁移動層にそれぞれ接し、互いに離間している第1磁化固定層と第2磁化固定層と、を備え、
前記磁壁移動層は、複数の挿入層を含んだ強磁性層を含み、
前記強磁性層は、Co及びFeを含み、垂直磁気異方性を有し、
書き込み時に、前記第1磁化固定層と前記第2磁化固定層との間に、前記磁壁移動層に沿って書き込み電流を流す、磁壁移動素子。 - 前記第1磁化固定層と前記第2磁化固定層とは、厚みが異なる、請求項1に記載の磁壁移動素子。
- 前記第1磁化固定層及び前記第2磁化固定層はそれぞれ、交互に積層された磁気結合層と強磁性層とを有し、
前記第1磁化固定層に含まれる強磁性層の層数は、前記第2磁化固定層に含まれる強磁性層の層数と異なる、請求項1又は2に記載の磁壁移動素子。 - 前記挿入層は、MgO、Mg-Al-O、Mg、W、Mo、Ta、Pd、Ptからなる群から選択されるいずれかを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。
- 前記挿入層は、島状に分散する複数の挿入領域を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。
- 前記挿入層のうち最も前記非磁性層の近くにある第1挿入層は、W、Mo、Ta、Pd、Ptからなる群から選択されるいずれかを含み、
前記第1挿入層以外の挿入層のうちのいずれかは、MgO又はMg-Al-Oを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 - 前記磁壁移動層に含まれる強磁性層のうち最も前記非磁性層の近くにある第1強磁性層は、前記磁壁移動層に含まれる他の強磁性層より厚みが厚い、請求項1~6のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。
- 前記磁壁移動層に含まれる挿入層のうち最も前記非磁性層から遠くにある挿入層は、前記磁壁移動層に含まれる他の挿入層より厚みが厚い、請求項1~7のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。
- 前記第1磁化固定層及び前記第2磁化固定層の下面は、前記磁壁移動層の上面より下方にある、請求項1~8のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。
- 垂直磁気誘起層をさらに備え、
前記垂直磁気誘起層は、前記磁壁移動層上にある、請求項1~9のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 - 前記垂直磁気誘起層は、MgO、Mg-Al-O、Mg、W、Mo、Ta、Pd、Ptからなる群から選択されるいずれかを含む、請求項10に記載の磁壁移動素子。
- 前記垂直磁気誘起層は、少なくとも、前記第1磁化固定層と前記磁壁移動層の間と、前記第2磁化固定層と前記磁壁移動層の間とのうち少なくとも一方にある、請求項10又は11に記載の磁壁移動素子。
- 前記第1磁化固定層に接する第1導電層と、前記第2磁化固定層に接する第2導電層と、をさらに有し、
前記第1導電層は、前記第1導電層の上面に形成された窪みに嵌合する、請求項1~12のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 - 請求項1~13のいずれか一項に記載の磁壁移動素子を複数備える、磁気アレイ。
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