(57)【要約】【課題】メモリ・デバイスを提供すること。【解決手段】メモリ・デバイスは、反強磁性体（１７、１０７）を備える。このデバイスは、絶縁体（１８）と、トンネル接合構成（２０）内に配列された電極（１９）とを備えてもよい。また、デバイスは、反強磁性体のオーミック抵抗を測定するための反強磁性体への第１及び第２の接点を備えてもよい。反強磁性体はどんな強磁性体にも結合されない。反強磁性体の状態は、反強磁性体内の磁気モーメントを再配向することが可能な臨界温度以上の温度まで接合部を加熱し、外部磁界を印加し、次に反強磁性体を臨界温度より低い温度まで冷却することによって設定することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性体（１０７）と、前記反強磁性体のオーミック抵抗を測定するために前記反強磁性体への第１及び第２の接点（１０９、１１０）とを備えるメモリ・デバイスであって、前記反強磁性体が強磁性体に結合されないことを特徴とする、メモリ・デバイス。
【請求項２】
非強磁性支持体をさらに備え、前記反強磁性体（１０７）が、前記非強磁性支持体上に直接形成される、請求項１に記載のメモリ・デバイス。
【請求項３】
前記非強磁性支持体が、前記反強磁性体を直接支持する原子レベルで滑らかな表面をもたらす少なくとも１つのシード層を備える、請求項２に記載のメモリ・デバイス。
【請求項４】
前記反強磁性体（１０７）の４端子オーミック抵抗を測定するために、前記反強磁性体への第３及び第４の追加の電極を備える、請求項１から３までのいずれか一項に記載のメモリ・デバイス。
【請求項５】
前記反強磁性体（１０７）を支持する基板（１０８）をさらに備える、請求項１から４までのいずれか一項に記載のメモリ・デバイス。
【請求項６】
前記第１及び第２の電極（１０９，１１０）が、前記反強磁性体に直接接触する、請求項１から５までのいずれか一項に記載のメモリ・デバイス。
【請求項７】
前記第１及び第２の電極と前記反強磁性体との間に挿入された１つ又は複数の非強磁性層をさらに備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載のメモリ・デバイス。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載のメモリ・デバイスと、
前記反強磁性体（１０７）の温度を制御するための手段（１１４）と、
前記反強磁性体に磁界を印加するための手段（１１５）と、
を備える装置。
【請求項９】
メモリ・セル（１１８）からなるアレイ（１１７）であって、各メモリ・セルが、請求項１から７までのいずれか一項に記載のメモリ・デバイスを含むアレイと、
温度制御器システム（１２１）と、
１組の磁界発生器（１３２、１３３）であって、各磁界発生器が、第１及び第２の準安定な配置の１つに前記メモリ・デバイスを構成するように、第１又は第２の配向の磁界をそれぞれのメモリ・デバイスに印加するように構成された磁界発生器と、
を備えるメモリ（１１６）。
【請求項１０】
請求項１から７までのいずれか一項に記載のメモリ・デバイスを構成する方法であって、
前記反強磁性体内の磁気モーメントの再配向を可能にするのに十分に高い第１の温度まで前記反強磁性体（１０７）を加熱するステップと、
磁気モーメントが再配向可能な間に外部磁界を前記反強磁性体に印加するステップと、
第２のより低い温度まで前記反強磁性体の冷却する、又は冷却を可能にするステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記第１の温度が、前記反強磁性体（１０７）のネール温度（ＴＮ）以上である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記反強磁性体内の磁気モーメントが再配向するのを妨げるのに十分なほど磁化率が小さくなるように、前記第２の温度が十分に低い、請求項１０又は１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリ・デバイスに関する。詳しくは、本発明は、反強磁性メモリ・デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ：ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）は、固体不揮発性メモリとして次第に使用されるようになっている。
【０００３】
典型的な磁気抵抗ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）セルは、トンネル障壁となる薄い非磁性絶縁層によって分離された２つの強磁性層を含む。通常、「ピン層」又は「参照層」と呼ばれる一方の強磁性層は、磁化方向が固定されている。一般に「自由層」と呼ばれる他方の強磁性層は、ピン層における磁化方向に平行又は逆平行になるように磁化方向を切り換えることができる。切換えは、外部磁界を印加することにより、又は「スピン・トルク注入」（ＳＴＴ：ｓｐｉｎ  ｔｏｒｑｕｅ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）として知られている工程において、十分に高い電流密度を有する電流を流すことにより実施できる。平行及び逆平行状態は、それぞれ高い及び低い抵抗を有し、したがって、１ビットの情報を記憶するのに使用することができる。磁気抵抗ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）を含めたスピン電子工学の概要は、C. Chappert, A. Fert, F. N. Van Dau:「The emergence of spin electronics in data storage」Nature Materials, volume 6, 813〜823頁（2007）に見出すことができる。
【０００４】
磁気抵抗デバイスの別の形態は、C. Gouldら「Tunneling Anisotropic Magnetoresistance: A Spin-Valve-Like Tunnel Magnetoresistance Using a Single Magnetic Layer」, Physical Review Letters, volume 93, 117203頁（2004）に記載されている、トンネル異方性磁気抵抗（ＴＡＭＲ：ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）デバイスである。トンネル異方性磁気抵抗（ＴＡＭＲ）デバイスにおいて、強磁性層の１つが、非磁性導電層に置き換えられる。磁気抵抗は、トンネル障壁と強磁性層との間の界面において局所状態密度の異方性の結果として生じる。
【０００５】
欧州特許出願公開第２０６５８８６号に記載されているように、トンネル異方性磁気抵抗（ＴＡＭＲ）は、白金又は他の遷移金属の薄い層を非磁性絶縁層と強磁性層との間に含めることにより増加させることができる。
【０００６】
B. G. Parkら「A spin-valve-like magnetoresistance of an antiferromagnet-based tunnel junction」, Nature Materials, volume 10, 347〜351頁（2011）は、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ：ｎｉｃｋｅｌ−ｉｒｏｎ）の層、イリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ：ｉｒｉｄｉｕｍ  ｍａｎｇａｎｅｓｅ）の層、酸化マグネシウム（ＭｇＯ：ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）の層及び白金（Ｐｔ：ｐｌａｔｉｎｕｍ）の層によって形成された多層スタックを有する別のトンネル異方性磁気抵抗（ＴＡＭＲ）状デバイスについて説明している。酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層は、反強磁性のイリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）と非磁性の白金（Ｐｔ）との間のトンネル障壁となる。ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）層における強磁性モーメントは、外部磁界によって反転され、イリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）層上へのニッケル鉄（ＮｉＦｅ）の交換スプリング効果により、イリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）層内での反強磁性モーメントの回転を誘導する。
【０００７】
強磁性ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）層は、反強磁性イリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）層と交換結合して、交換スプリングを形成する。強磁性ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）層により、弱磁界（即ち、通常の磁石における異方性磁界程度の弱磁界）が反強磁性モーメントを回転させることが可能になる。しかし、この構成は、イリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）層の厚さを反強磁性体内の磁壁幅を超えない寸法に制限する。交換スプリングは、反強磁性体／トンネル障壁の界面との対向界面において反強磁性モーメントの回転をトリガーするので、反強磁性のトンネル異方性磁気抵抗（ＴＡＭＲ）効果が、反強磁性体内の磁壁幅より薄い反強磁性膜において観察される。
【０００８】
最近の実験では、室温での反強磁性トンネル異方性磁気抵抗（ＴＡＭＲ）が、反強磁性層の狭い窓の中の交換スプリング・トンネル接合部において実現できることを示している。このようなトンネル接合部において、反強磁性層は、反強磁性体の全幅にわたって反強磁性モーメントの交換スプリング回転を可能にするほどに十分に薄くし、サイズの効果により、ネール温度ＴＮを室温より低く抑制するのを避けるのに十分な厚さにすべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０６５８８６号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】C. Chappert, A. Fert, F. N. Van Dau:「The emergence of spin electronics in data storage」Nature Materials, volume 6, 813〜823頁（2007）
【非特許文献２】C. Gould等「Tunneling Anisotropic Magnetoresistance: A Spin-Valve-Like Tunnel Magnetoresistance Using a Single Magnetic Layer」, Physical Review Letters, volume 93, 117203頁（2004）
【非特許文献３】B. G. Park等「A spin-valve-like magnetoresistance of an antiferromagnet-based tunnel junction」, Nature Materials, volume 10, 347〜351頁（2011）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、メモリ・デバイスと、反強磁性体のオーミック抵抗を測定するための反強磁性体への第１及び第２の接点とが提供される。反強磁性体は、どんな強磁性体にも結合されない。
【００１２】
したがって、強磁性体は、メモリ・デバイスから省略することができ、メモリ・デバイスによって生じる浮遊磁界を最小限にすることができ、除去することさえできる。さらに、反強磁性体は、磁界の擾乱への抵抗力がより大きくなるように、情報をよりロバストに記憶することができる。
【００１３】
反強磁性体は、遷移金属を含む合金及び／又は遷移金属の層を含む多層を備えることができる。遷移金属は、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）又は銀（Ａｇ）でよい。
【００１４】
反強磁性体は、スズ（Ｓｎ）など、１４族元素を含む合金を含むことができる。この合金は、１４族元素を５％まで又は１０％まで含むことができる。これにより、反強磁性体の遷移温度を上昇させるのに役立つことができる。
【００１５】
反強磁性体は、ポスト遷移金属を含む合金及び／又はポスト遷移金属の層を含む多層を含むことができる。ポスト遷移金属は、ビスマス（Ｂｉ）でよい。この合金は、マンガン（Ｍｎ）を含むことができる。例えば、この合金は、ビスマス−マンガン（ＢｉＭｎ）を備えることができる。
【００１６】
反強磁性体は、半導体及び／又は半導体の層を含む多層を含むことができる。半導体は、１族又は１１族元素、７族元素及び１５族元素を含む三元合金でよい。三元合金は、リチウム・マンガン・ヒ化物（ＬｉＭｎＡｓ）、銅マンガン・ヒ化物（ＣｕＭｎＡｓ）、銅マンガン・リン化物（ＣｕＭｎＰ）又はバリウム・マンガン・ヒ化物（ＢａＭｎ２Ａｓ２）でよい。
【００１７】
反強磁性体は、半金属及び／又は半金属の層を含む多層を備えることができる。
【００１８】
反強磁性体は、層、例えば、パターン層の形をとることができる。反強磁性体は、厚さが、少なくとも１ｎｍ、少なくとも２ｎｍ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ又はそれ以上の値でもよい。反強磁性体は、厚さが１０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下又はそれ以上の値でもよい。
【００１９】
反強磁性体は、上部表面を有することができ、第１の接点及び第２の接点を上部表面上で離間させ配置することができる。
【００２０】
メモリ・デバイスは、非強磁性支持体を備えることができ、反強磁性体を直接非強磁性支持体上に形成することができる。
【００２１】
非強磁性支持体は、反強磁性体を直接支持する原子レベルで滑らかな表面を提供するために少なくとも１つのシード層を備えることができる。少なくとも１つのシード層は、２つ以上のタンタル（Ｔａ）の層及び少なくとも１つのルテニウム（Ｒｕ）の層を備えた多層スタックを含むことができ、各ルテニウムの層は、２つのタンタル層の間に挿入される。
【００２２】
メモリ・デバイスは、反強磁性体を支持する基板をさらに備えることができる。メモリ・デバイスは、基板から直立した多層スタックを備えてもよい。
【００２３】
メモリ・デバイスは、反強磁性体の４端子オーミック抵抗を測定するために反強磁性体への第３及び第４の追加の電極を備えてもよい。
【００２４】
この、又は各々の電極は、非強磁性でよい。この、又は各々の電極は、通常の金属又は通常の半導体を含むことができる。電極は、タンタル（Ｔａ）や白金（Ｐｔ）などの遷移金属を含んでもよい。
【００２５】
メモリ・デバイスは、反強磁性体と絶縁体との間に挿入された非強磁性層をさらに備えることができる。非強磁性層は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの遷移金属を含むことができる。非強磁性層は例えば、１つ又は２つの単分子層の厚さなど、薄くてもよい。
【００２６】
第１の及び第２の電極を反強磁性体に直接接触させてもよい。
【００２７】
第１及び第２の電極は、反強磁性体の共通の表面（例えば、上部表面）上に配置してもよい。第１及び第２の電極は、反強磁性体中に埋めこんでもよい（例えば、拡散する）。第１及び第２の電極は、反強磁性体の側部表面上（互いに対向する側面上）に配置してもよい。
【００２８】
トンネル障壁がない、又は少なくとも第１の接点と第２の接点との間にデバイス抵抗に顕著に貢献する（例えば、１０％超、２０％超又は５０％超）トンネル障壁がないことが好ましい。言い換えれば、メモリ・デバイスは、トンネル異方性磁気抵抗（ＴＡＭＲ）読み出しではなく、オーミックＡＭＲ読み出しを使用することができる。
【００２９】
メモリ・デバイスは、第１の電極と反強磁性体との間に挿入された１つ又は複数の非強磁性層、及び／又は、第２の電極と反強磁性体との間に挿入された１つ又は複数の非強磁性層をさらに備えてもよい。第１の電極と反強磁性体との間に挿入された１つ又は複数の層、及び第２の電極と反強磁性体との間に挿入された１つ又は複数の層は同じでよい。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、メモリ・デバイスと、反強磁性体の温度を制御するための手段と、反強磁性体に磁界を印加するための手段とを備えた装置が提供される。
【００３１】
温度制御手段は、低温保持装置又は冷却装置を備えてもよい。温度制御手段は、熱電冷却器を備えてもよい。温度制御手段は、抵抗やレーザなどの加熱器を含んでもよい。メモリ・デバイス及び温度制御手段は、例えば、一体的に形成された温度制御器の形で、単一の基板上に支持されていてもよい。
【００３２】
磁界を印加する手段は、ワイヤ又はコイルを備えていてもよい。メモリ・デバイス及び温度制御手段は、１つの（又はその）単一の基板上に支持されていてもよい。
【００３３】
本発明の第３の態様によれば、メモリ・セルからなるアレイを備えたメモリが提供され、各メモリ・セルは、メモリ・デバイス、温度制御器システム及び１組の磁界発生器を含み、各磁界発生器は、第１及び第２の準安定な配置の１つにメモリ・デバイスを設定するように第１又は第２の配向の磁界をそれぞれのメモリ・デバイスに印加するように構成される。
【００３４】
温度制御器システムは、熱電冷却器を備えてもよい。温度制御器システムは、１つ又は複数の抵抗器や１つ又は複数のレーザなどの１つ又は複数の加熱器を含むことができる。温度制御器システム及びメモリは、単一の基板上に支持されていてもよい、即ち、「オン・チップ」温度制御器システムを使用してもよい。
【００３５】
各磁界発生器は、１組の１つ又は複数のワイヤ又はコイルを備えていてもよい。例えば、１対のワイヤ（又はコイル）が各メモリ・デバイスに提供されてもよい。磁界発生器及びメモリ・セルは、単一の基板上に支持されていてもよい、即ち、「オン・チップ」磁界発生器を使用されていてもよい。
【００３６】
加熱器などの温度制御素子及び磁界発生器、例えば、導電線を単一素子に集積することができる。例えば、弱連結をもつ線を、磁界を発生させるだけでなく、熱も発生させるために使用することができる。
【００３７】
本発明の第４の態様によれば、メモリ・デバイスを構成する方法が提供され、この方法は、反強磁性体内の磁気モーメントの再配向を可能にするのに十分に高い第１の温度まで反強磁性体を加熱するステップと、再配向可能な磁気モーメントを有する反強磁性体に外部磁界を印加するステップと、第２のより低い温度まで（例えば、加熱を停止することにより）反強磁性体の冷却をする又は冷却を可能にするステップとを含む。反強磁性体が冷却されている又は冷却している間、又は反強磁性体が冷却されている又は冷却している時間の一部分の間、磁界を印加することができる。反強磁性体が第２の温度になった後、磁界は除去してもよい。
【００３８】
第１の温度は、反強磁性体のネール温度以上であってよい。磁化率はネール温度でピークになる傾向がある。しかし、第１の温度は、反強磁性体内の磁気モーメントが再配向されるように磁化率が十分に大きいという条件があれば、ネール温度未満でもよい。
【００３９】
反強磁性体内の磁気モーメントが再配向されるのを妨げるように磁化率が十分小さくなるように、第２の温度は十分に低い。
【００４０】
この方法は、オーミック異方性磁気抵抗を決定するように、第１の接点と第２の接点との間にバイアス（例えば、電圧バイアス又は電流バイアス）をかけるステップを含むことができる。
【００４１】
本発明のある諸実施例を、添付の図面を参照して、例によって次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】どんな強磁性層にも結合されない反強磁性層を含む層構造の概略図である。
【図２】どんな強磁性体にも結合されない反強磁性体を含む図１に示す層構造から形成されたデバイスを概略的に示す図である。
【図３】第１（高抵抗）の状態及び第２（低抵抗）の状態を概略的に示す図である。
【図４】図２に示す反強磁性体を構成し測定するための装置を概略的に示す図である。
【図５】図３に示す反強磁性体を構成し測定するための方法の工程フロー図である。
【図６】いくつかのメモリ・セルの１つのアレイを含むメモリを概略的に示す図である。
【図７】メモリ・セルを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１を参照し、層構造１０１を示す。層構造１０１は、基板１０２と、基板１０２の上部表面１０４上に形成された反強磁性層１０３とを備える。基板１０２は、電気的に絶縁性である。基板１０２は、酸化ケイ素基板、例えば、（００１）シリコン上の７００ｎｍの酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の形をとることができる。
【００４４】
反強磁性層１０３は、導電性である。反強磁性層１０３内の反強磁性材料は、単結晶又は多結晶でよい。反強磁性層１０３内の反強磁性材料は、金属合金又は半導体材料でよい。反強磁性層１０３は、Ｉｒ０．２Ｍｎ０．８の層でよい。反強磁性層１０３は、厚さがｔ１である。厚さｔ１は、２〜８ｎｍの範囲、即ち、２≦ｔ１≦８ｎｍに値をもつことができる。厚さｔ１は、８ｎｍより厚く、即ちｔ１≧８ｎｍにすることができる。例えば、反強磁性層１０３は、厚さが少なくとも１０ｎｍ、即ち、ｔ１≧１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、即ちｔ１≧２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、即ち、ｔ１≧５０ｎｍ、又は少なくとも１００ｎｍ、即ち、ｔ１≧１００ｎｍであることができる。
【００４５】
反強磁性層１０３は、高周波スパッタリングにより超高真空下で堆積される。堆積の間、５ｍＴの磁界を基板１０２の面内方向に印加することができる。蒸着や原子層堆積などの他の堆積方法を使用することもできる。反強磁性層１０３は、上部表面１０５を有する。
【００４６】
層構造１０１は、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）などの強磁性材料の層を含まない。したがって、反強磁性層１０３は、どんな強磁性層又は領域にも結合されない（交換結合を介して）。言い換えれば、反強磁性層１０３は、強磁性的に減結合される。
【００４７】
図２も参照し、反強磁性デバイス１０６は層構造１０１をパターニングすることにより形成することができる。
【００４８】
デバイス１０６は、非強磁性基板１０８（非パターン化基板１０２によって供給されてもよい）によって支持された反強磁性体１０７（非パターン化反強磁性層１０３によって供給されてもよい）と、反強磁性体１０７に直接接触した第１の接点１０９及び第２の接点１１０（又は「電極」）とを備える。この場合、接点１０９、１１０は、反強磁性体１０７の上部表面１１１上に作製される。第１の接点１０９と第２の接点１１０との間に、トンネル障壁がないか、又は少なくともデバイス抵抗に顕著に貢献するトンネル障壁がない。
【００４９】
接点１０９、１１０は、金属製の非強磁性材料から形成される。例えば、接点１０９、１１０は、金（Ａｕ）で形成することができる。
【００５０】
接点１０９、１１０は、電流の流れの方向を画定する方向に離隔される。電流の流れの方向は、ｘ方向と標識される。反強磁性材料が単結晶である場合、ｘ方向は、結晶学的方向に一致させることができる。
【００５１】
接点１０９、１１０は、分離距離ｓを有する。分離距離ｓは、例えば１μｍでよい。しかし、分離距離ｓは１μｍ未満又は１μｍ超でもよい。接点１０９、１１０は、長さｌと幅ｗをもつ。幅ｌは、分離距離ｓより大きく又は小さくてもよい。接点１０９、１１０及び反強磁性体１０７は、直線路区分を含む電流の流れの明確に定義された方向を有するように配列される。例えば、これは、接点の分離距離ｓ及び接点の幅ｗより小さい厚さｔ１をもつ反強磁性層を有することによって実施することができる。
【００５２】
反強磁性体１０７は、反強磁性体１０７内の様々なスピン配位に応じて様々な準安定状態を示し得る。
【００５３】
反強磁性体１０７のネール温度ＴＮよりずっと低い温度で、反強磁性体１０７の磁化率χは、無視できるくらい小さい、即ちゼロである。したがって、反強磁性体１０７は、外部磁界の印加によって分極されない。温度Ｔが上昇し、ネール温度に近づくにつれて、磁化率χが増加する。温度Ｔが上昇するにつれて、反強磁性体１０７内の磁気モーメントの異方性エネルギーが減少する。したがって、十分に高い温度で（ネール温度ＴＮより高く又は低くてよい）、反強磁性体１０７内の磁気モーメントの再配向が可能となり、印加された外部磁界が、反強磁性体１０７内に磁化を誘導することができる。反強磁性体１０７が冷却されると、反強磁性体１０７内の磁気モーメントの配向が凍結する。
【００５４】
反強磁性体１０７の状態は、反強磁性材料の層内の磁気モーメントを整列するように遷移温度で外部磁界を印加し、磁界がまだ印加されている間に層を磁界中冷却し、いったん十分に低い温度に達したら、外部磁界を除去することによって設定することができる。この状態は、反強磁性オーミック異方性磁気抵抗（ＡＦＭ  ＡＭＲ：ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｏｈｍｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を使用して電気的に検知することができる。
【００５５】
このような磁界中冷却方式を使用して、交換スプリングの必要性を避けることができ、したがって、強磁性体を使用しなくてよい。これにより、より厚い反強磁性膜を使用することができる。
【００５６】
図３も参照し、臨界温度ＴＣ（ネール温度ＴＮであり得る）以上の温度Ｔ１で開始し、反強磁性体１０７の第１の高抵抗状態ＲＨ及び第２の低抵抗状態ＲＬが、デバイス１０６をｘ又はｙ方向に沿って印加された磁界中で冷却することによって得られる。ネール温度ＴＮを超えたときの反強磁性材料の磁化率が高まることにより、様々な準安定反強磁性構成１１２１、１１２２の実現が可能になる。
【００５７】
図４を参照し、カンタム・デザイン（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｅｓｉｇｎ）（ＲＴＭ）物理的特性測定システム（ＰＰＭＳ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）１１３、及びベクトル磁石１１５と共に供給されるオックスフォード・インストゥルメンツ（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）低温保持装置１１４が、磁気輸送測定を実施するのに使用される。
【００５８】
図５も参照し、デバイス１０６が冷却される、又は、例えば、低温保持装置の基準温度Ｔｂにある（ステップＳ１）。デバイス１０６は、次に、臨界温度ＴＣである、又は臨界温度ＴＣ付近である温度Ｔ１まで暖められる（ステップＳ２）。臨界温度ＴＣは、典型的には反強磁性体１０７のネール温度ＴＮである。しかし、場合により、スピンの再整列がネール温度ＴＮよりわずかに低い温度Ｔで行われることがある。磁界Ｈが所与の方向に印加され（ステップＳ３）、磁界がまだ印加されている間、デバイス１０６が冷却され臨界温度ＴＣより低い温度Ｔ２まで戻される（ステップＳ６）。デバイス１０６の抵抗は、接点１０９と接点１１０との間の電流の流れをもたらす電圧又は電流源（図示せず）を使用したＡＭＲを使用して測定することができる。電流の流れに対する反強磁性体１０７内の磁気モーメントの配向が、抵抗状態を決定する。
【００５９】
図６を参照し、不揮発性メモリ１１６を示す。メモリ１１６は、いくつかのセル１１８の１つのアレイ１１７と、ロウ・デコーダ１１９と、センス増幅器１２０と、カラム・デコーダ１２２と、温度制御システム１２１とを含む。
【００６０】
温度制御システム１２１は、個々のセル１１８、いくつかのセル１１８及び／又はアレイ全体１１７を加熱するように構成することができる。
【００６１】
温度制御システム１２１は、抵抗器、レーザ又は他の発熱素子（図示せず）を含むことができる。
【００６２】
自己発熱構成を使用することができる。例えば、磁界を発生するのに使用される導電線は、電流が線を通過すると熱くなる弱連結（即ち、抵抗区分）を含むことができる。したがって、導電線は、磁界を発生させるためだけでなく、反強磁性体を加熱するためにも使用することができる。さらに又は代替として、電流が反強磁性体を通過するときのジュール加熱から生じる内部発熱を、反強磁性体を加熱するのに使用することができる。
【００６３】
温度制御システム１２１は、熱電冷却デバイス（図示せず）を含むことができる。
【００６４】
図７も参照し、メモリ・セル１１８を示す。メモリ・セル１１８は、反強磁性体オーミック抵抗器を含む。
【００６５】
メモリ・セル１１８は、第１のビット線１２３、第１のワード線１２４、及び第１の選択線１２５を使用し、チャネルが反強磁性デバイス１０６と選択線１２５との間に直列に配列され、第１のワード線１２４によって制御されるトランジスタ１２６を使用して選択することができ、セル１１８の状態を読み出すことができる。
【００６６】
セル１１８の状態は、非反転ゲートと反転ゲートとを有する１対のトランジスタ１３０、１３１を使用した、第２のビット線１２７、第２のワード線１２８、及び第２の選択線１２９を使用して設定することができる。ビット線１２７を通る電流は、したがって、互いに対して垂直に配向された第１及び第２の磁界発生線１３２、１３３を介して選択的に経路決定できる。第１の磁界発生線１３２は、接点１０９と接点１１０との間の電流路に並行に磁界を発生するのに使用される。第２の磁界発生線１３３は、接点１０９と接点１１０との間の電流路に垂直に磁界を発生するのに使用される。
【００６７】
本明細書に説明してきた諸実施例に多くの変更を加えることができることが理解されよう。
【００６８】
デバイスは様々な寸法をもち得る。例えば、より厚い反強磁性層を使用することができる。より厚い又はより薄い最上部接点層を使用することができる。反強磁性層の区域は異なることができる。他の材料、例えば、他の反強磁性材料を使用することができる。反強磁性層は、合金又は多層の形をとることができる。
【００６９】
オーミック反強磁性構成は、異なるように構成することができる。例えば、反強磁性体は平面でなくてよい。反強磁性体は、垂直構造、例えば、電流路を画定するためにその高さに対して十分に狭い（即ち、アスペクト比が十分に大きい）柱状物でもよい。
【００７０】
他の様々なメモリ・アレイ構成及びメモリ・セル構成を使用してもよい。
【００７１】
臨界温度ＴＣは、室温（即ち、約２９３Ｋ）を超えてもよい。
【００７２】
低温保持装置又は他の冷却システムを必要としなくてよい。
【００７３】
Ｔ２は室温でよい。Ｔ１は約３７３Ｋ以上でよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０１  層構造
１０２  基板
１０３  反強磁性層
１０５  上部表面
１０６  反強磁性デバイス（デバイス）
１０７  反強磁性体
１０８  非強磁性基板
１０９  第１の接点
１１０  第２の接点
１１１  上部表面
１１２  準安定強磁性構成
１１３  カンタム・デザイン（ＲＴＭ）物理的特性測定システム（ＰＰＭＳ）
１１４  オックスフォード・インストゥルメンツ低温保持装置
１１５  ベクトル磁石
１１６  不揮発性メモリ
１１７  アレイ
１１８  セル（メモリ・セル）
１１９  ロウ・デコーダ
１２０  センス増幅器
１２１  温度制御システム
１２２  カラム・デコーダ
１２３  第１のビット線
１２４  第１のワード線
１２５  第１の選択線
１２６  トランジスタ
１２７  第２のビット線
１２８  第２のワード線
１２９  第２の選択線
１３０、１３１  １対のトランジスタ
１３２  第１の磁界発生線
１３３  第２の磁界発生線
【図１】
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【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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