(57)【要約】【課題】本発明は、磁壁の移動距離を精密に制御し、多値記録の階調精度を向上させることを目的とする。さらに、磁壁の移動速度を制御し、多値記録の階調を増加させることを目的とする。【解決手段】本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置１は、強磁性体からなり、磁壁３を含む磁気記録層２と、非磁性層４を介して磁気記録層２に接続された強磁性体からなるピン層５と、磁気記録層２に接続し、平面視してピン層５を挟んで離間されるように配置された、磁気記録層２に磁壁３を移動させるための第１の値の電流パルスを印加する少なくとも２つの電極６１、６２と、磁気記録層２に磁界１０を印加する磁界印加機構７と、電流パルスに応じて磁界印加機構７を制御し、磁気記録層２に印加される磁界１０を変化させる磁界制御機構９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体からなり、磁壁を含む磁気記録層と、
非磁性層を介して前記磁気記録層に接続された強磁性層と、
前記磁気記録層に接続し、平面視して前記強磁性層を挟んで離間されるように配置された、前記磁気記録層に前記磁壁を移動させるための電圧を印加する少なくとも２つの電極と、
前記磁気記録層に磁界を印加する磁界印加機構と、
印加された前記電圧による電流パルスに応じて前記磁界印加機構を作動させ、前記磁気記録層に印加される磁界を変化させる磁界制御機構と、を備えたことを特徴とする、磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項２】
前記磁界制御機構が前記磁界印加機構を作動させ、前記磁界を前記磁気記録層に印加して前記磁壁の移動速度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項３】
前記磁界制御機構が、前記電流パルスが前記所定の振幅であるとき、または前記電流パルスの立下り時に、前記磁気記録層に印加する磁界を第１の大きさから、前記第１の大きさよりも大きい第２の大きさに変化させるように、前記磁界印加機構を作動させることを特徴とする、請求項１に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項４】
前記第１の大きさが非ゼロであることを特徴とする、請求項３に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項５】
前記第１の大きさがゼロであることを特徴とする、請求項３に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項６】
前記磁界制御機構が、前記電流パルスが前記所定の振幅であるとき、または前記電流パルスの立上り時に、前記磁気記録層に印加する磁界を第３の大きさから、前記第３の大きさよりも小さい第４の大きさに変化させるように、前記磁界印加機構を作動させることを特徴とする、請求項１または３に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項７】
前記第４の大きさが非ゼロであることを特徴とする、請求項６に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項８】
前記第４の大きさがゼロであることを特徴とする、請求項６に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項９】
前記磁壁の前記強磁性層に対する位置に基づく値を保持する多値記録型記録装置であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項１０】
前記磁界印加機構が、前記磁界を前記磁気記録層の面内方向に印加することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項１１】
前記磁界印加機構が、前記磁界を前記磁気記録層の面直方向に印加することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項１２】
前記磁界印加機構が、非磁性金属からなる線路であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項１３】
前記磁界印加機構が、非磁性金属コイルと磁性体ヨークとを組み合わせた素子であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項１４】
前記磁界印加機構が、永久磁石と非磁性金属からなる線路とを組み合わせた素子であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項１５】
前記磁界印加機構が、永久磁石と非磁性金属コイルと磁性体ヨークとを組み合わせた素子であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の磁壁移動型磁気記録装置が２次元または３次元に複数配置されたことを特徴とする、磁気記録アレイ。
【請求項１７】
前記複数の磁壁移動型磁気記録装置のうちの一部または全部の磁壁移動型磁気記録装置の磁気記録層に電流パルスを印加し、前記電流パルスの印加に応じて、前記磁界制御機構が前記磁壁移動型磁気記録装置の前記磁界印加機構のそれぞれを個々に作動させ、前記磁気記録層に印加される磁界を変化させることを特徴とする、請求項１６に記載の磁気記録アレイ。
【請求項１８】
前記磁界印加機構が、前記複数の磁壁移動型磁気記録装置のうちの一部または全部に共有されていることを特徴とする、請求項１６に記載の磁気記録アレイ。
【請求項１９】
磁壁移動型磁気記録装置の制御方法であって、
前記磁壁移動型磁気記録装置が、
強磁性体からなり、磁壁を含む磁気記録層と、
非磁性層を介して前記磁気記録層に接続された強磁性層と、
前記磁気記録層に接続し、平面視して前記強磁性層を挟んで離間されるように配置された、前記磁気記録層に前記磁壁を移動させるための電圧を印加する少なくとも２つの電極と、
前記磁気記録層に磁界を印加する磁界印加機構と、
前記磁界印加機構を作動させ、前記磁気記録層に印加される磁界を変化させる磁界制御機構と、を備え、
前記磁界制御機構が、印加された前記電圧による電流パルスに応じて前記磁気記録層に印加される磁界を変化させるステップを含むことを特徴とする、制御方法。
【請求項２０】
前記磁界制御機構が前記磁界を変化させるステップが、前記磁界制御機構が前記磁界印加機構を作動させ、前記磁界を前記磁気記録層に印加して前記磁壁の移動速度を制御するステップを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の制御方法。
【請求項２１】
前記磁界制御機構が前記磁界を変化させるステップが、
前記磁界制御機構が、前記電流パルスが前記所定の振幅である時、または前記電流パルスの立下り時に、前記磁気記録層に印加する磁界を第１の大きさから、前記第１の大きさよりも大きい第２の大きさに変化させるように、前記磁界印加機構を作動させるステップを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の制御方法。
【請求項２２】
前記第１の大きさが非ゼロであることを特徴とする、請求項２１に記載の制御方法。
【請求項２３】
前記第１の大きさがゼロであることを特徴とする、請求項２１に記載の制御方法。
【請求項２４】
前記磁界制御機構が前記磁界を変化させるステップが、
前記磁界制御機構が、前記電流パルスが前記所定の振幅である時、または前記電流パルスの立上り時に、前記磁気記録層に印加する磁界を第３の値から、前記第３の大きさよりも小さい第４の大きさに変化させるように、前記磁界印加機構を作動させるステップを含むことを特徴とする、請求項１９または２１に記載の制御方法。
【請求項２５】
前記第４の大きさが非ゼロであることを特徴とする、請求項２４に記載の制御方法。
【請求項２６】
前記第４の大きさがゼロであることを特徴とする、請求項２４に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁壁移動型磁気記録装置、磁気記録アレイ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細化に限界が見えてきたフラッシュメモリ等に代わる次世代の不揮発性メモリとして、抵抗変化型素子を利用してデータを記憶する抵抗変化型の磁気記録装置、例えば、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｒａｎｄｏｍｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＣＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などが注目されている。
【０００３】
メモリの高密度化（大容量化）の方法としては、メモリを構成する素子自体を小さくする方法のほかに、メモリを構成する素子一つあたりの記録ビットを多値化する方法がある。
【０００４】
ＭＲＡＭの１つに、磁壁駆動型磁気記録装置または磁壁移動型磁気記録装置と呼ばれる種類のものがある。磁壁移動型磁気記録装置は、電流を磁気記録層（または磁壁移動層）の面内方向に流し、スピン偏極電子によるスピントランスファー効果によって磁壁を移動させ、強磁性膜の磁化を書込み電流の方向に応じた向きに反転させることでデータ書き込みを行う。
【０００５】
図１０及び図１１に、従来の多値磁壁移動型磁気記録装置１００の斜視模式図及び平面模式図を示す。多値磁壁移動型磁気記録装置１００は、磁気記録層１０２と、非磁性層１０４を介して磁気記録層１０２に接続されたピン層１０５と、磁気記録層１０２の両端に接続され、互いに反対方向の磁化を有する第１の磁気固定層１６１と、第２の磁気固定層１６２と、を含む。ピン層１０５の磁化の方向は、第１の磁気固定層１６１または第２の磁気固定層１６２のいずれかの磁化の方向と同方向に固定されている。磁気記録層１０２は、第１の磁気固定層１６１の磁化と同方向の磁化を有する第１の磁区１１１と、第２の磁気固定層１６２の磁化と同方向の磁化を有する第２の磁区１１２を含み、第１の磁区１１１と第２の磁区１１２との境界には、磁壁１０３が形成されている。磁壁１０３は、ピン層１０５の直下の所定の位置に配置されている。
【０００６】
このように構成された多値磁壁移動型磁気記録装置１００に、第２の磁気固定層１６２から第１の磁気固定層１６１の方向に電流パルスを印加すると、第１の磁気固定層１６１のスピンが磁気記録層１０２に流入する。そのため、第１の磁区１１１は第２の磁気固定層１６２の方向へ広がり、磁壁１０３が第２の磁気固定層１６２の方向へ移動する。従って、第１の磁区１１１がピン層１０５と重なる面積が大きくなり、第２の磁区１１２がピン層１０５と重なる面積が小さくなる。
【０００７】
ピン層１０５の磁化と、その直下の磁気記録層１０２の磁化とが同方向（平行）であると、ピン層１０５と磁気記録層１０２との間の電気伝導度が大きくなり、反対方向（反平行）であると、電気伝導度が小さくなる。磁壁１０３がピン層１０５の直下の所定の位置に停止すると、ピン層１０５と磁気記録層１０２との間の電気伝導度は、磁化が平行である部分の面積に比例して大きくなる。図１２に、このように構成された多値磁壁移動型磁気記録装置１００において、ピン層１０５の磁化と磁気記録層１０２の磁化とが平行な部分の面積と、ピン層１０５と磁気記録層１０２との間の電気伝導度の関係を表すグラフを示す。
【０００８】
このように、ピン層と磁気記録層との間の電気伝導度は、磁壁の位置によって線形的に変化するため、磁壁を所定の位置に正確に停止させることにより、１つの磁壁移動型磁気記録装置を、０／１以外の複数の値を取り得るアナログ的な多値動作を行う多値記録型の磁壁移動型磁気記録装置として構成することができる。
【０００９】
このような多値記録型の磁壁移動型磁気記録装置では、精密な多値記録を行うために、パルス電流を印加することにより、磁壁の移動距離の精度を上げる必要がある。さらに、多値記録の階調を増加させるためには、磁壁移動速度を抑制し、磁壁の停止位置の誤差を小さくすることが必要である。また、任意記録を行うためには複数回パルス電流を印加する必要があり、動作遅延の要因となっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Applied Physics Express 7, 033005 (2014)
【非特許文献２】Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT3675
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、磁壁の移動距離を精密に制御し、多値記録の階調精度を向上させることを目的とする。さらに、磁壁の移動速度を抑制し、多値記録の階調を増加させること、または磁壁の移動速度を向上させ、多値記録の動作速度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、強磁性体からなり、磁壁を含む磁気記録層と、非磁性層を介して磁気記録層に接続された強磁性層と、磁気記録層に接続し、平面視して強磁性層を挟んで離間されるように配置された、磁気記録層に磁壁を移動させるための電圧を印加する少なくとも２つの電極と、磁気記録層に磁界を印加する磁界印加機構と、印加された電圧による電流パルスに応じて磁界印加機構を作動させ、磁気記録層に印加される磁界を変化させる磁界制御機構と、を備える。
【００１３】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁気記録層に印加される磁界を変化させることにより、磁壁の移動距離を精密に制御することができるため、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界制御機構が磁界印加機構を作動させ、磁界を磁気記録層に印加して磁壁の移動速度を制御する。
【００１５】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁壁の移動速度を制御して抑制するため、磁壁を停止させる位置を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。また、このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁壁の移動速度を制御して向上させるため、多値記録の動作速度を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界制御機構が、電流パルスが所定の振幅であるとき、または電流パルスの立下り時に、磁気記録層に印加する磁界を第１の大きさから、第１の大きさよりも大きい第２の大きさに変化させるように、磁界印加機構を作動させる。
【００１７】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、電流パルスを停止し、磁壁の移動を停止させる際に磁壁の移動速度を抑制するため、磁壁を停止させる位置を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、第１の大きさが非ゼロである。
【００１９】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、電流パルスを印加し、磁壁移動を行う間、非ゼロである磁界を印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、第１の大きさがゼロである。
【００２１】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁壁停止の際にのみ磁界を印加するため、磁壁移動型磁気記録装置の消費電力を低減することができる。
【００２２】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界制御機構が、電流パルスが所定の振幅であるとき、または電流パルスの立上り時に、磁気記録層に印加する磁界を第３の大きさから、第３の大きさよりも小さい第４の大きさに変化させるように、磁界印加機構を作動させる。
【００２３】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、電流パルスを印加し、磁壁の移動を開始させる際に、個々のスピンのばらつきを抑制し、精度よく磁壁の移動を開始させることができるため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００２４】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、第４の大きさが非ゼロである。
【００２５】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、電流パルスを印加し、磁壁移動を行う間、非ゼロである磁界を印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００２６】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、第４の大きさがゼロである。
【００２７】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁壁の移動開始の際にのみ磁界を印加するため、磁壁移動型磁気記録装置の消費電力を低減することができる。
【００２８】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁壁の強磁性層に対する位置に基づく値を保持する多値記録型記録装置である。
【００２９】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁壁の停止位置に基づいて値を保持でき、多値記録を実現することができる。
【００３０】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層の面内方向に印加する。
【００３１】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層に印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００３２】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層の面直方向に印加する。
【００３３】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層に印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００３４】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界印加機構が、非磁性金属からなる線路である。
【００３５】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層に印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００３６】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界印加機構が、非磁性金属コイルと磁性体ヨークとを組み合わせた素子である。
【００３７】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層に印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００３８】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界印加機構が、永久磁石と非磁性金属からなる線路とを組み合わせた素子である。
【００３９】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層に印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００４０】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁界印加機構が、永久磁石と非磁性金属コイルと磁性体ヨークとを組み合わせた素子である。
【００４１】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置は、磁界を磁気記録層に印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００４２】
また、本発明に係る磁気記録アレイは、前述の磁壁移動型磁気記録装置が２次元または３次元に複数配置される。
【００４３】
このように構成された磁気記録アレイは、多値磁壁移動型磁気記録装置を集積することにより、大容量の記録装置を実現することができる。
【００４４】
また、本発明に係る磁気記録アレイは、磁壁移動型磁気記録装置のうちの一部または全部の磁壁移動型磁気記録装置の磁気記録層に電流パルスを印加し、電流パルスの印加に応じて、磁界制御機構が磁壁移動型磁気記録装置の磁界印加機構のそれぞれを個々に作動させ、磁気記録層に印加される磁界を変化させる。
【００４５】
このように構成された磁気記録アレイは、個々の磁壁移動型磁気記録装置の外部磁界強度を制御することにより、磁壁移動速度を個々に調整しつつ、１回の電流パルスで一括して複数の磁壁移動型磁気記録装置に任意の記録を行うことができる。
【００４６】
また、本発明に係る磁気記録アレイは、磁界印加機構が、磁壁移動型磁気記録装置の一部または全部に共有されている。
【００４７】
このように構成された磁気記録アレイは、外部磁界制御機構及び外部磁界印加機構の構成を単純化することができ、複数の磁壁移動型磁気記録装置の外部磁界強度を一括して制御することができる。
【００４８】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、磁壁移動型磁気記録装置が、強磁性体からなり、磁壁を含む磁気記録層と、非磁性層を介して磁気記録層に接続された強磁性層と、磁気記録層に接続し、平面視して強磁性層を挟んで離間されるように配置された、磁気記録層に磁壁を移動させるための電圧を印加する少なくとも２つの電極と、磁気記録層に磁界を印加する磁界印加機構と、磁界印加機構を作動させ、磁気記録層に印加される磁界を変化させる磁界制御機構と、を備え、磁界制御機構が、印加された電圧による電流パルスに応じて磁気記録層に印加される磁界を変化させるステップを含む。
【００４９】
このように構成された制御方法によれば、磁気記録層に印加される磁界を変化させることにより、磁壁の移動距離を精密に制御することができるため、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００５０】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、磁界制御機構が磁界を変化させるステップが、磁界制御機構が磁界印加機構を作動させ、磁界を磁気記録層に印加して磁壁の移動速度を制御するステップを含む。
【００５１】
このように構成された制御方法によれば、磁壁の移動速度を制御して抑制するため、磁壁を停止させる位置を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。また、このように構成された制御方法によれば、磁壁の移動速度を制御して向上させるため、多値記録の動作速度を向上させることができる。
【００５２】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、磁界制御機構が磁界を変化させるステップが、磁界制御機構が、電流パルスが所定の振幅である時、または電流パルスの立下り時に、磁気記録層に印加する磁界を第１の大きさから、第１の大きさよりも大きい第２の大きさに変化させるように、磁界印加機構を作動させるステップを含む。
【００５３】
このように構成された制御方法によれば、電流パルスを停止し、磁壁の移動を停止させる際に磁壁の移動速度を抑制するため、磁壁を停止させる位置を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００５４】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、第１の大きさが非ゼロである。
【００５５】
このように構成された制御方法によれば、電流パルスを印加し、磁壁移動を行う間、非ゼロである磁界を印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００５６】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、第１の大きさがゼロである。
【００５７】
このように構成された制御方法によれば、磁壁停止の際にのみ磁界を印加するため、磁壁移動型磁気記録装置の消費電力を低減することができる。
【００５８】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、磁界制御機構が磁界を変化させるステップが、磁界制御機構が、電流パルスが所定の振幅である時、または電流パルスの立上り時に、磁気記録層に印加する磁界を第３の値から、第３の大きさよりも小さい第４の大きさに変化させるように、磁界印加機構を作動させるステップを含む。
【００５９】
このように構成された制御方法によれば、電流パルスを印加し、磁壁の移動を開始させる際に、個々のスピンのばらつきを抑制し、精度よく磁壁の移動を開始させることができるため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００６０】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、第４の大きさが非ゼロである。
【００６１】
このように構成された制御方法によれば、電流パルスを印加し、磁壁移動を行う間、非ゼロである磁界を印加することにより磁壁移動の速度を抑制するため、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００６２】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の制御方法は、第４の大きさがゼロである。
【００６３】
このように構成された制御方法によれば、磁壁の移動開始の際にのみ磁界を印加するため、磁壁移動型磁気記録装置の消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００６４】
本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置は、磁気記録層に印加される磁界を変化させることにより、磁壁の移動距離を精密に制御することができるため、多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の断面模式図である。
【図２】本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置の断面模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る磁壁移動型磁気記録装置に印加する磁壁駆動のための電流パルス及び磁界の時間変化を示す概略的なグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例に係る磁壁移動型磁気記録装置に印加する磁壁駆動のための電流パルス及び磁界の時間変化を示す概略的なグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る磁壁移動型磁気記録装置に印加する磁壁駆動のための電流パルス及び磁界の時間変化を示す概略的なグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例に係る磁壁移動型磁気記録装置に印加する磁壁駆動のための電流パルス及び磁界の時間変化を示す概略的なグラフである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る磁壁移動型磁気記録装置に印加する磁壁駆動のための電流パルス及び磁界の時間変化を示す概略的なグラフである。
【図８】本発明の第３の実施形態の変形例に係る磁壁移動型磁気記録装置に印加する磁壁駆動のための電流パルス及び磁界の時間変化を示す概略的なグラフである。
【図９】本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置をアレイ状に配置した磁気記録アレイの斜視図である。
【図１０】従来の多値磁壁移動型磁気記録装置の斜視模式図である。
【図１１】従来の多値磁壁移動型磁気記録装置の平面模式図である。
【図１２】多値磁壁移動型磁気記録装置の、磁化が平行な部分の面積に対する電気伝導度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
図１に、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置１の断面模式図を示す。磁壁移動型磁気記録装置１は、強磁性体からなり、磁壁３を含む磁気記録層２と、非磁性層４を介して磁気記録層２に接続された強磁性体からなるピン層５と、磁気記録層２に接続された少なくとも２つの電極６１、６２であって、平面視してピン層５を挟んで離間されるように配置された、磁気記録層２に磁壁３を移動させるための電圧を印加する少なくとも２つの電極６１、６２と、磁気記録層２に磁界１０を印加する磁界印加機構７と、印加された電圧による電流パルスに応じて磁界印加機構７を作動させ、磁気記録層２に印加される磁界１０を変化させる磁界制御機構９と、を備える。磁気記録層２は、互いに反対方向の磁化を有する第１の磁区１１及び第２の磁区１２を含み、第１の磁区１１と第２の磁区１２との間の境界が磁壁３を形成する。磁壁３はピン層５の直下の所定の位置に配置されている。ピン層５は、第１の磁区１１または第２の磁区１２のいずれかの磁化の方向と同方向に固定された磁化を含む。図１に示された実施形態では、ピン層５の磁化は第１の磁区１１の磁化と同方向（平行）であり、第２の磁区１１の磁化に対して反対方向（反平行）である。
【００６７】
ここで、本明細書における、“磁壁を移動させるための所定の振幅の電流パルス”とは、磁壁を移動させるために磁気記録層に印加される、立上り領域と立下り領域とを有し、それらの領域の間に所定の振幅を有するパルス状波形の電流をいう。図３〜図８は、本発明の技術思想をわかりやすく説明するために“磁壁を移動させるための所定の振幅の電流パルス”の典型的な波形として、立上り領域と立下り領域との間に定常値（「所定の振幅」に相当）を示す波形を挙げたものである。この典型的な波形において例えば、立上り領域や立下り領域の波形は図３〜図８に示したような波形に限らず、様々なバリエーションが可能であり、一例として、立上り領域の波形と立下り領域の波形が非対称のものなどを挙げることができる。また、この定常値の領域の波形についても、波形中にオーバーシュートなどがあっても構わないし、値が大きくなる又は小さくなる傾斜波形などでもよい。定常値ではない場合には、時間平均値を「所定の振幅」とする。
【００６８】
本明細書では、電流パルスにおいて、立上り領域と立下り領域との間の領域を所定の振幅領域という。ここで、「立上り領域」は、電流パルスの立上り開始時から電流が単調に増大して最大に達した時までの領域をいい、「立下り領域」は、電流パルスの立下り開始時から電流が単調に減少して電流が最小に達する時までの領域をいう。「所定の振幅領域」は、立上り領域と立下り領域との間の領域であるから、その最大に達した時から立下り開始時までの領域である。
【００６９】
本明細書において、「電流パルスが所定の振幅であるとき」とは、“電流パルスが所定の振幅領域にあるとき”と同じ意味である。
【００７０】
このように構成された磁壁移動型磁気記録装置１に、電極６１から６２に電流パルスを印加すると、第１の磁区１１は第２の磁区１２の方向へ広がり、磁壁３が第２の磁区１２の方向へ移動する。従って、第１の磁区１１がピン層５と重なる面積が大きくなり、第２の磁区１２がピン層５と重なる面積が小さくなる。
【００７１】
ピン層５の磁化と、その直下の磁気記録層２の磁化とが平行であると、ピン層５と磁気記録層２との間の電気伝導度が大きくなり、反平行であると、電気伝導度が小さくなる。磁壁３がピン層５の直下の所定の位置に停止すると、ピン層５と磁気記録層２との間の電気伝導度は、磁化が平行である部分の面積に比例して大きくなる。ピン層５と磁気記録層２との間の電気伝導度は、磁壁３の位置によって線形的に変化するため、磁壁３を所定の位置に正確に停止させることにより、１つの磁壁移動型磁気記録装置を、０／１だけでなく、０と１の間の複数の値を取り得るアナログ的な多値動作を行う多値記録型の磁壁移動型磁気記録装置として構成することができる。
【００７２】
また、本発明に係る磁壁移動型磁気記録装置１はさらに、磁界印加機構７及び磁界印加機構７を制御するための磁界制御機構９を含む。磁界印加機構７は、磁気記録層２に磁界１０を印加する。磁界制御機構９は、磁気記録層２への電流パルスの印加に応じて、磁界印加機構７が磁気記録層２に印加する磁界１０の大きさ及び印加タイミングを制御することにより、磁壁３の移動速度を制御することができる。
【００７３】
非特許文献１によれば、電流駆動により磁壁が移動する際、磁壁内のスピンは、ブロッホ型とネール型の磁化方向の間を振動しながら移動する。ブロッホ型とネール型の磁化方向の磁気異方性エネルギーの差が大きいと、磁壁移動させるためのエネルギーが大きくなるので、移動に必要な電流密度が大きくなる。また、同じ電流密度で磁壁を移動させる場合、ブロッホ型とネール型の磁気異方性エネルギー差が大きいと、磁壁移動速度が遅くなる。この場合、非特許文献２によれば、外部から印加する磁界は、スピンの磁化方向に対して垂直であればどの方向でもよい。
【００７４】
図１に示された磁気記録層２の第１の磁区１１及び第２の磁区１２は面直方向の磁化を有する。この場合、磁界１０の方向は、磁気記録層２の面内方向とすることができる。磁界１０が磁気記録層２の面内方向に印加されると、上述のように、磁気記録層２内のスピンのブロッホ型とネール型との間の磁気異方性エネルギーの差が大きくなり、歳差運動が阻害され、磁壁移動速度を抑制することができる。また、磁界１０の方向は、磁気記録層２の面直方向とすることもできる。例えば、第１の磁区１１を広げて磁壁３を第２の磁区１２の方向へ移動させる場合、磁界１０が磁気記録層２の面直方向に、第１の磁区１１の磁化と反平行に印加されると、磁壁３の移動速度が抑制される。また、同様に第１の磁区１１を広げて磁壁３を第２の磁区１２の方向へ移動させる場合、磁界１０が磁気記録２の面直方向に、第１の磁区１１の磁化と平行に印加されると、磁界１０と平行な方向への磁化が促進されるため、磁壁３の移動速度が向上する。  
【００７５】
また、磁気記録層２は、第１の磁区１１及び第２の磁区１２が面内方向の磁化を有するように構成することもできる。この場合、磁界１０の方向は、磁気記録層２の面直方向とすることができる。磁界１０が磁気記録層２の面直方向に印加されると、上述のように、磁気記録層２内のスピンのブロッホ型とネール型との間の磁気異方性エネルギーの差が大きくなり、歳差運動が阻害され、磁壁移動速度を抑制することができる。また、磁界１０の方向は、磁気記録層２の面内方向とすることもできる。例えば、第１の磁区１１を広げて磁壁３を第２の磁区１２の方向へ移動させる場合、磁界が磁気記録層２の面内方向に、第１の磁区１１の磁化と反平行に印加されると、磁壁３の移動速度が抑制される。また、同様に第１の磁区１１を広げて磁壁３を第２の磁区１２の方向へ移動させる場合、磁界が磁気記録層２の面内方向に、第１の磁区１１の磁化と平行に印加されると、磁界１０と平行な方向への磁化が促進されるため、磁壁３の移動速度が向上する。
【００７６】
磁界印加機構７としては、非磁性金属からなる線路を採用することができる。この場合、線路に電流を印加することにより、エルステッド磁界を発生させ、磁気記録層２に磁界を印加することができる。
【００７７】
また、磁界印加機構７としては、非磁性金属コイルと、磁性体ヨークとを組み合わせた素子とすることができる。図２に示されるように、磁性体ヨーク７２の両端が磁気記録層２を挟むように配置され、非磁性金属コイル７１は磁性体ヨーク７２の周囲に巻きつけられる。この場合、非磁性金属コイル７１に電流を印加することにより発生した磁界を、磁性体ヨーク７２により磁気記録層２に印加することができるため、隣り合う磁壁移動型磁気記録装置１への磁界の漏洩を防止し、所望の磁気記録層２にのみ磁界を印加することができる。
【００７８】
また、磁界印加機構７としては、永久磁石と非磁性金属からなる線路とを組み合わせた素子とすることができる。この場合、永久磁石による磁界と、線路に電流を印加することにより発生したエルステッド磁界の和が磁気記録層２に印加されることになる。そのため、磁界の大きさは、線路に印加する電流により決定される。
【００７９】
また、磁界印加機構７としては、永久磁石と非磁性金属コイルと磁性体ヨークとを組み合わせた素子とすることができる。この場合、永久磁石による磁界と、コイルに電流を印加することにより発生し、ヨークにより導かれた磁界の和が磁気記録層２に印加されることになる。そのため、磁界の大きさは、コイルに印加する電流により決定される。
【００８０】
図３に、磁気記録層２に印加する電流パルス２０及び磁気記録層２に印加する磁界１０の時間変化の第１の実施形態を示す。磁界制御機構９が磁界印加機構７を制御することによって、磁界１０の磁気記録層２への印加が制御される。電流パルス２０が印加される前は、磁気記録層２に印加される磁界１０の大きさは第１の大きさに設定されている。電流パルス２０が所定の振幅で印加され、所定の時間が経過した後に磁界１０の大きさが第１の大きさよりも大きな第２の大きさに設定され、その後、電流パルス２０の印加が終了する。
【００８１】
電流パルス２０が印加されると、磁壁３が移動を開始する。このとき、磁界１０の大きさは相対的に小さい第１の大きさであるため、磁界１０による磁壁３の移動速度の抑制は小さい。次いで、磁界１０が第１の大きさよりも大きな第２の大きさに設定されると、磁壁３の移動速度が抑制され、磁壁３は減速する。次いで、磁壁３を停止させる所望のタイミングで、電流パルス２０の印加が終了する。このとき、磁壁３の移動速度が磁界１０の印加により抑制されているため、電流パルス２０の印加の終了により、磁壁３は所定の位置に正確に停止する。そのため、図２に示されたタイミングで電流パルス２０及び磁界１０を磁気記録層２に印加することにより、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させることが可能になる。
【００８２】
図４に、磁気記録層２に印加する電流パルス２０及び磁気記録層２に印加する磁界１０の時間変化の第２の実施形態を示す。磁界制御機構９が磁界印加機構７を制御することによって、磁界１０の磁気記録層２への印加が制御される。電流パルス２０が印加される前は、磁気記録層２に印加される磁界１０の大きさは第１の大きさに設定されている。電流パルス２０が所定の振幅で印加され、所定の時間経過後に電流パルス２０の印加が終了する。電流パルス２０の立下り時に、磁界１０の大きさが第１の大きさよりも大きい第２の大きさに設定される。
【００８３】
電流パルス２０が所定の振幅で磁気記録層２に印加されると、磁壁３が移動を開始する。電流パルス２０の印加を終了し、電流パルス２０の立下り時に磁界１０の大きさを第１の大きさよりも大きい第２の大きさに設定する。電流パルス２０の印加終了により磁壁３が所定の位置に停止しようとする際に、磁界１０によって磁壁３の移動速度が抑制されるため、磁壁３を所定の位置に正確に停止することが可能になり、磁壁の移動距離を精密に制御することができる。従って、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００８４】
図３及び４に示された電流パルス２０及び磁界１０の時間変化の第１及び第２の実施形態において、磁界１０の第１の大きさは、ゼロであっても、非ゼロであってもよい。磁界１０の第１の大きさがゼロであれば、磁壁移動型磁気記録装置１の消費電力を低減することができる。さらに、磁壁３の移動速度が磁界１０によって抑制されないため、磁壁移動型磁気記録装置１へのデータの書き込み速度が向上する。また、磁界１０の第１の大きさが非ゼロである場合、磁界１０の第１の大きさがゼロである場合に比べて磁壁３の移動速度が抑制される。そのため、磁壁３を所定の位置に正確に停止することが可能になり、磁壁の移動距離を精密に制御することができる。従って、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００８５】
図５に、磁気記録層２に印加する電流パルス２０及び磁気記録層２に印加する磁界１０の時間変化の第３の実施形態を示す。磁界制御機構９が磁界印加機構７を制御することによって、磁界１０の磁気記録層２への印加が制御される。電流パルス２０が印加される前は、磁気記録層２に印加される磁界１０の大きさは、第３の大きさに設定されている。電流パルスが所定の振幅で印加され、所定の時間が経過した後に磁界１０の大きさが第３の大きさよりも小さな第４の大きさに設定される。その後、電流パルス２０の印加が終了する。
【００８６】
電流パルス２０の印加前は、磁気記録層２には相対的に大きな第３の大きさの磁界１０が印加されているため、磁気記録層２内のスピンの歳差運動が抑制された状態となっている。次いで、電流パルス２０を印加すると磁壁３は移動を開始しようとするが、磁界１０によって磁気記録層２内のスピンの歳差運動が抑制された状態となっているため、磁壁３は移動することができないか、または移動したとしても移動速度が小さい状態となっている。次いで、磁界１０の大きさが第３の大きさよりも小さな第４の大きさに設定されると、磁気記録層２内のスピンの歳差運動の抑制が低減され、磁壁３は移動を開始することができる。次いで、電流パルス２０の印加が終了し、磁壁３は所定の位置に停止する。
【００８７】
磁界１０を印加しない状態では磁気記録層２内のスピンの歳差運動にはばらつきがあるため、磁界１０を印加しない状態で電流パルス２０を印加するとスピンの方向の変化の開始にばらつきが生じ、磁壁３の移動開始のタイミングのばらつきにつながる。そのため、磁壁３の移動距離の精度が低くなる。一方、図５に示されたように、磁界１０を印加した状態で電流パルス２０を印加し、その後磁界１０の大きさを小さくすると、スピンの方向は同時に変化を開始し、磁壁移動３の移動開始のタイミングの精度が向上する。そのため、磁壁３の移動距離を精密に制御することができる。従って、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００８８】
図６に、磁気記録層２に印加する電流パルス２０及び磁気記録層２に印加する磁界１０の時間変化の第４の実施形態を示す。磁界制御機構９が磁界印加機構７を制御することによって、磁界１０の磁気記録層２への印加が制御される。電流パルス２０が印加される前は、磁気記録層２に印加される磁界１０の大きさは、第３の大きさに設定されている。電流パルスが所定の振幅で印加され、電流パルス２０が立ち上がる際に磁界１０の大きさが第３の大きさよりも小さな第４の大きさに設定され、その後、電流パルス２０の印加が終了する。
【００８９】
電流パルス２０の印加前は、磁気記録層２には相対的に大きな第３の大きさの磁界１０が印加されているため、磁気記録層２内のスピンの歳差運動が抑制された状態となっている。次いで、電流パルス２０を印加すると磁壁３は移動を開始しようとする。電流パルス２０の立上り時に磁界１０の大きさが第３の大きさよりも小さな第４の大きさに設定されると、磁気記録層２内のスピンの歳差運動の抑制が低減され、磁壁３は移動を開始することができる。次いで、電流パルス２０の印加が終了し、磁壁３は所定の位置に停止する。
【００９０】
磁界１０を印加しない状態では磁気記録層２内のスピンの歳差運動にはばらつきがあるため、磁界１０を印加しない状態で電流パルス２０を印加するとスピンの方向の変化の開始にばらつきが生じ、磁壁３の移動開始のタイミングのばらつきにつながる。そのため、磁壁３の移動距離の精度が低くなる。一方、図６に示されたように、磁界１０を印加した状態で電流パルス２０を印加し、電流パルス２０の立上り時に磁界１０の大きさを小さくすると、スピンの方向は同時に変化を開始し、磁壁移動３の移動開始のタイミングの精度が向上する。そのため、磁壁３の移動距離を精密に制御することができる。従って、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００９１】
図５及び６に示された電流パルス２０及び磁界１０の時間変化の第３及び第４の実施形態において、磁界１０の第４の大きさはゼロであっても、非ゼロであってもよい。磁界１０の第４の大きさがゼロであれば、磁壁移動型磁気記録装置１の消費電力を低減することができる。さらに、磁壁３の移動速度が磁界１０によって抑制されないため、磁壁移動型磁気記録装置１へのデータの書き込み速度が向上する。また、磁界１０の第４の大きさが非ゼロである場合、磁界１０の第４の大きさがゼロである場合に比べて磁壁３の移動速度が抑制される。そのため、磁壁３を所定の位置に正確に停止することが可能になり、磁壁の移動距離を精密に制御することができる。従って、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００９２】
図７に、磁気記録層２に印加する電流パルス２０及び磁気記録層２に印加する磁界１０の時間変化の第５の実施形態を示す。磁界制御機構９が磁界印加機構７を制御することによって、磁界１０の磁気記録層２への印加が制御される。電流パルス２０が印加される前は、磁気記録層２に印加される磁界１０の大きさは、第５の大きさに設定されている。電流パルス２０が所定の振幅で印加され、所定の時間が経過した後に磁界１０の大きさが第５の大きさよりも小さな第６の大きさに設定される。次いで、電流パルス２０が所定の振幅に維持されたまま所定の時間が経過した後に、磁界１０の大きさが第６の大きさよりも大きな第７の大きさに設定される。その後、電流パルス２０の印加が終了する。
【００９３】
電流パルス２０の印加前は、磁気記録層２には相対的に大きな第５の大きさの磁界１０が印加されているため、磁気記録層２内のスピンの歳差運動が抑制された状態となっている。次いで、電流パルス２０を印加すると磁壁３は移動を開始しようとするが、磁界１０によって磁気記録層２内のスピンの歳差運動が抑制された状態となっているため、磁壁３は移動することができないか、または移動したとしても移動速度が小さい状態となっている。次いで、磁界１０の大きさが第５の大きさよりも小さな第６の大きさに設定されると、磁気記録層２内のスピンの歳差運動の抑制が低減され、磁壁３は移動を開始することができる。次いで、電流パルス２０が所定の振幅に維持されたまま所定の時間が経過した後に、磁界１０の大きさが第６の大きさよりも大きな第７の大きさに設定されると、磁壁３の移動速度が抑制され、磁壁３は減速する。次いで、磁壁３を停止させる所望のタイミングで、電流パルス２０の印加が終了する。このとき、磁壁３の移動速度が磁界１０の印加により抑制されているため、電流パルス２０の印加の終了により、磁壁３は所定の位置に正確に停止する。そのため、図７に示されたタイミングで電流パルス２０及び磁界１０を磁気記録層２に印加することにより、磁壁の移動距離を精密に制御することができ、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させることが可能になる。
【００９４】
図８に、磁気記録層２に印加する電流パルス２０及び磁気記録層２に印加する磁界１０の時間変化の第６の実施形態を示す。磁界制御機構９が磁界印加機構７を制御することによって、磁界１０の磁気記録層２への印加が制御される。電流パルス２０が印加される前は、磁気記録層２に印加される磁界１０の大きさは、第５の大きさに設定されている。電流パルス２０が所定の振幅で印加され、電流パルス２０が立ち上がる際に磁界１０の大きさが第５の大きさよりも小さい第６の大きさに設定される。所定の時間経過後に電流パルス２０の印加が終了し、電流パルス２０の立下り時に、磁界１０の大きさが第６の大きさよりも大きい第７の大きさに設定される。
【００９５】
電流パルス２０の印加前は、磁気記録層２には相対的に大きさな第５の大きさの磁界１０が印加されているため、磁気記録層２内のスピンの歳差運動が抑制された状態となっている。次いで、電流パルス２０を印加すると磁壁３は移動を開始しようとする。電流パルス２０の立上り時に磁界１０の大きさが第５の大きさよりも小さな第６の大きさに設定されると、磁気記録層２内のスピンの歳差運動の抑制が低減され、磁壁３は移動を開始することができる。次いで、電流パルス２０の印加を終了し、電流パルス２０の立下り時に磁界１０の大きさを第６の大きさよりも大きい第７の大きさに設定する。電流パルス２０の印加終了により磁壁３が所定の位置に停止しようとする際に、磁界１０によって磁壁３の移動速度が抑制されるため、磁壁３を所定の位置に正確に停止することが可能になり、磁壁の移動距離を精密に制御することができる。従って、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を向上させることができる。
【００９６】
図７及び８に示された電流パルス２０及び磁界１０の時間変化の第５及び第６の実施形態において、磁界１０の第６の大きさは、ゼロであっても、非ゼロであってもよい。磁界１０の第６の大きさがゼロであれば、磁壁移動型磁気記録装置１の消費電力を低減することができる。さらに、磁壁３の移動速度が磁界１０によって抑制されないため、磁壁移動型磁気記録装置１へのデータの書き込み速度が向上する。また、磁界１０の第６の大きさが非ゼロである場合、磁界１０の第６の大きさがゼロである場合に比べて磁壁３の移動速度が抑制される。そのため、磁壁３を所定の位置に正確に停止することが可能になり、磁壁の移動距離を精密に制御することができる。従って、磁壁移動型磁気記録装置１の多値記録の階調精度を向上させ、多値記録の階調を増加させることができる。
【００９７】
また、磁界１０の第５の大きさ及び第７の大きさは、異なる大きさであっても、等しい大きさであってもよい。第５の大きさ及び第７の大きさが等しい場合、磁界制御機構９の構成を簡略化することができる。
【００９８】
図９に、本発明に係る複数の磁壁移動型磁気記録装置１を配列した磁気記録アレイ５０を示す。図９に示された磁気記録アレイ５０は、複数の磁壁移動型磁気記録装置１を一列に配置したものを上下に重ねた２次元アレイの構成を有する。しかし、磁気記録アレイ５０としては、複数の磁壁移動型磁気記録装置１を平面状に２次元的に配列した２次元アレイであってもよく、また複数の磁壁移動型磁気記録装置１を平面状に２次元的に配列した２次元アレイをさらに上下に重ねて配置した３次元アレイの構成であってもよい。
【００９９】
このように構成された磁気記録アレイ５０は、個々の磁壁移動型磁気記録装置１に対して書き込みの電流パルスを印加するとともに、個々の磁界印加機構７を用いて磁壁移動型磁気記録装置１のそれぞれについて磁気記録層２に印加される外部磁界を変化させることができる。
【０１００】
また、磁壁移動型磁気記録装置１のうちの一部または全部の磁壁移動型磁気記録装置の磁気記録層２に電流パルスを印加し、電流パルスの印加に応じて、磁界制御機構９が磁壁移動型磁気記録装置１の磁界印加機構７のそれぞれを個々に作動させ、磁気記録層２に印加される外部磁界を変化させることができる。従って、個々の磁壁移動型磁気記録装置１の外部磁界強度を制御することにより、磁壁移動速度を個々に制御しつつ、１回の電流パルスで一括して複数の磁壁移動型磁気記録装置に任意の記録を行うことができるため、記録動作の速度を向上させることができる。
【０１０１】
また、磁気記録アレイ５０は、複数の磁壁移動型磁気記録装置１が、１つの磁界印加機構７を共有するように構成することもできる。図９には、１列に配列された磁壁移動型磁気記録装置１が、１つの磁界印加機構７を共有する磁気記録アレイ５０が示されているが、例えば、隣り合う２列に配列された磁壁移動型磁気記録装置１が１つの磁界印加機構７を共有してもよい。また、磁気記録アレイ５０の全ての磁壁移動型磁気記録装置１が１つの磁界印加機構７を共有してもよい。このように構成された磁気記録アレイ５０は、外部磁界制御機構９及び外部磁界印加機構７の構成を単純化することができ、複数の磁壁移動型磁気記録装置１の外部磁界強度を一括して制御することができる。
【０１０２】
また、図９に示されるように、磁気記録アレイ５０が磁壁移動型磁気記録装置１を一列に配置したものを上下に重ねた２次元アレイの構成を有する場合、上下に重ねられた列の磁壁移動型磁気記録装置１は、１つの磁界印加機構７及び磁界制御機構９を共有することができる。従って、さらに磁気記録アレイ５０の構成を簡略化することができる。
【０１０３】
また、磁気記録アレイ５０において、１つの磁界印加機構７及び磁界制御機構９を共有すると、一列に配置された磁壁移動型磁気記録装置１に一度に磁界を印加してデータを書き込んだ後、所定の遅延後、別の列に配置された磁壁移動型磁気記録装置１に一度に磁界を印加してデータを書き込むように構成することができる。このような書込み動作は、一列に配置された磁壁移動型磁気記録装置１に磁界を印加した後、シフトレジスタなどの遅延回路を用いて次の磁界印加までの遅延時間を発生させることにより実現することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  磁壁移動型磁気記録装置
２  磁気記録層
３  磁壁
４  非磁性層
５  ピン層
６１、６２  電極
７  磁界印加機構
７１  非磁性金属コイル
７２  磁性体ヨーク
９  磁界制御機構
１０  磁界
１１  第１の磁区
１２  第２の磁区
２０  電流パルス
５０  磁気記録アレイ
１００  従来の多値磁壁移動型磁気記録装置
１０２  磁気記録層
１０３  磁壁
１０４  非磁性層
１０５  ピン層
１６１  第１の磁気固定層
１６２  第２の磁気固定層
１１１  第１の磁区
１１２  第２の磁区
【図１】
2019033121.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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