(57)【要約】【課題】磁壁の固定が容易で、磁壁の移動の消費電力を抑制すること。【解決手段】第１方向に延伸し、第１磁化方向２２に磁化した第１部分１２と、前記第１方向と交差する第２方向に延伸し、第１磁化方向と異なる第２磁化方向２４に磁化した第２部分１４と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第３部分１６と、を有する強磁性導電体層１０と、前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方から前記第３部分にスピン偏極したキャリアを注入することにより、前記第３部分の磁化方向である第３磁化方向を変更する磁化変更部３０ａ−３０ｃと、を具備する磁気装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延伸し、第１磁化方向に磁化した第１部分と、前記第１方向と交差する第２方向に延伸し、前記第１磁化方向と異なる第２磁化方向に磁化した第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第３部分と、を有する強磁性導電体層と、
前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方から前記第３部分にスピン偏極したキャリアを注入することにより、前記第３部分の磁化方向である第３磁化方向を変更する磁化変更部と、
を具備することを特徴とする磁気装置。
【請求項２】
前記第１部分と前記第３部分との間と、前記第２部分と前記第３部分との間と、に設けられ、前記強磁性導電体層内の磁壁を固定する磁壁固定部を具備することを特徴とする請求項１記載の磁気装置。
【請求項３】
前記磁化変更部は、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更することを特徴とする請求項１または２記載の磁気装置。
【請求項４】
前記磁化変更部は、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更した後、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の磁気装置。
【請求項５】
前記磁化変更部は、前記第１部分から前記第１磁化方向にスピン偏極したキャリアを前記第３部分に注入し、かつ前記第２部分から前記第２磁化方向にスピン偏極したキャリアを前記第３部分に注入することで、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更することを特徴とする請求項４記載の磁気装置。
【請求項６】
前記磁化変更部は、前記第３部分に磁界を印加することにより、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更することを特徴とする請求項４記載の磁気装置。
【請求項７】
前記強磁性導電体層は、前記第１部分と前記第２部分とが互い違いに設けられたジグザグ状であり、前記ジグザグ状の頂点が前記第３部分に相当するように、形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の磁気装置。
【請求項８】
複数の前記強磁性導電体層と、
前記複数の強磁性導電体層間において、前記ジグザグ状の一方側の頂点に相当する前記第３部分を、電気的に接続する第１配線と、
同じ強磁性導電体層内であって、前記ジグザグ状の他方側の頂点に相当する前記第３部分を１個置きに電気的に接続する第２配線と、
を具備することを特徴とする請求項７記載の磁気装置。
【請求項９】
前記第１配線のうち１つに第１電圧を印加し、前記第２配線に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加することで、前記第１配線に接続された前記一方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更し、
前記第１配線うち１つに前記第１電圧を印加し、前記第２配線の一方に前記第２電圧を印加し、前記第２配線のうち他方をフローティングとすることにより、前記一方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更する制御部を具備することを特徴とする請求項８記載の磁気装置。
【請求項１０】
前記第１配線のうち隣接する配線に第１電圧を印加し、前記第２配線の一方に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加することで、前記第２配線の一方に接続された前記他方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更し、
前記隣接する配線の一方に第１電圧を印加し、前記隣接する配線の他方をフローティングとし、前記第２配線の一方に第２電圧を印加することにより、前記他方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更する制御部を具備することを特徴とする請求項８記載の磁気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気装置に関し、強磁性導電体を有する磁気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気メモリは、強磁性体内の磁化方向を変更することにより０または１のデータを書き込みし、磁化方向を読み出すことでデータを読み出すメモリである。磁気メモリとして、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）が知られている。また、特許文献１には、強磁性金属細線に電流を印加することにより、強磁性導金属細線内の磁壁を移動させる磁気メモリが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６８３４００５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、少ない電流を用い強磁性金属細線内の磁壁を移動させることができる。しかし、強磁性金属細線内の特定の位置に磁壁を固定することが難しい。このため、データを書き込みおよび／または読み出しが複雑となる。一方磁壁を固定し易くすると、磁壁の移動のために高電流を用いることになり消費電力が増大する。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、磁壁の固定が容易で、磁壁の移動の消費電力を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１方向に延伸し、第１磁化方向に磁化した第１部分と、前記第１方向と交差する第２方向に延伸し、前記第１磁化方向と異なる第２磁化方向に磁化した第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第３部分と、を有する強磁性導電体層と、前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方から前記第３部分にスピン偏極したキャリアを注入することにより、前記第３部分の磁化方向である第３磁化方向を変更する磁化変更部と、を具備することを特徴とする磁気装置である。
【０００７】
上記構成において、前記第１部分と前記第３部分との間と、前記第２部分と前記第３部分との間と、に設けられ、前記強磁性導電体層内の磁壁を固定する磁壁固定部を具備する構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記磁化変更部は、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記磁化変更部は、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更した後、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更する構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記磁化変更部は、前記第１部分から前記第１磁化方向にスピン偏極したキャリアを前記第３部分に注入し、かつ前記第２部分から前記第２磁化方向にスピン偏極したキャリアを前記第３部分に注入することで、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更する構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記磁化変更部は、前記第３部分に磁界を印加することにより、前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更する構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記強磁性導電体層は、前記第１部分と前記第２部分とが互い違いに設けられたジグザグ状であり、前記ジグザグ状の頂点が前記第３部分に相当するように、形成されている構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、複数の前記強磁性導電体層と、前記複数の強磁性導電体層間において、前記ジグザグ状の一方側の頂点に相当する前記第３部分を、電気的に接続する第１配線と、同じ強磁性導電体層内であって、前記ジグザグ状の他方側の頂点に相当する前記第３部分を１個置きに電気的に接続する第２配線と、を具備する構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１配線のうち１つに第１電圧を印加し、前記第２配線に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加することで、前記第１配線に接続された前記一方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更し、前記第１配線うち１つに前記第１電圧を印加し、前記第２配線の一方に前記第２電圧を印加し、前記第２配線のうち他方をフローティングとすることにより、前記一方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更する制御部を具備する構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記第１配線のうち隣接する配線に第１電圧を印加し、前記第２配線の一方に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加することで、前記第２配線の一方に接続された前記他方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向と前記第２磁化方向との間の方向に変更し、前記隣接する配線の一方に第１電圧を印加し、前記隣接する配線の他方をフローティングとし、前記第２配線の一方に第２電圧を印加することにより、前記他方側の頂点に相当する第３部分の前記第３磁化方向を前記第１磁化方向または前記第２磁化方向に変更する制御部を具備する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁壁の固定が容易で、磁壁の移動の消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、比較例に係る磁気装置の平面図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係る磁気装置の平面図である。
【図３】図３（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１におけるビット０からビット１への変更方法を示す図である。
【図４】図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１におけるビット１からビット０への変更方法を示す図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例２におけるビット０からビット１への変更方法を示す図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例２におけるビット１からビット０への変更方法を示す図である。
【図７】図７は、実施例２の変形例におけるリフレッシュ方法を示す図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例２におけるビットの読み出し方法を示す図である。
【図９】図９は、実施例２における別のビットの読み出し方法を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例３に係る磁気装置の斜視図である。
【図１１】図１１は、実施例４に係る磁気メモリの平面図である。
【図１２】図１２は、実施例４に係る磁気メモリの動作を示す図（その１）である。
【図１３】図１３は、実施例４に係る磁気メモリの動作を示す図（その２）である。
【図１４】図１４は、実施例４に係る磁気メモリの動作を示す図（その３）である。
【図１５】図１５は、実施例４に係る磁気メモリの動作を示す図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、比較例に係る磁気装置の平面図である。図１（ａ）を参照し、強磁性導電体５０内に磁壁５４が形成されている。磁壁５４の右側では、磁化方向５２は上方向、左側では下方向である。破線５８が、磁化方向５２を読み出す位置である。右から左にキャリア５６を流すことにより、磁壁５４が左に移動する。図１（ａ）では、磁化方向５２が上方向と読み出される。図１（ｂ）を参照し、左から右にキャリア５６を流すことにより、磁壁５４が右に移動する。図１（ｂ）では、磁化方向５２が下方向と読み出される。比較例のような磁気装置においては、磁化方向５２の読み出しのため磁壁５４を固定しようとすると、磁壁５４は高電流のキャリア５６を流さないと移動しない。磁壁５４を低電流で移動させようとすると、磁化方向５２を読み出すときに磁壁５４が固定し難くなる。このように、磁壁５４の固定と、磁壁５４を低電流（低消費電力）で制御すること、は相反する。
【実施例１】
【００１９】
図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係る磁気装置の平面図である。図２（ａ）から図２（ｄ）を参照し、強磁性導電体層１０が基板４８上に形成されている。強磁性導電体層１０は、強磁性体であり、かつ導電性を有する。
【００２０】
強磁性導電体層１０は、第１部分１２、第２部分１４および第３部分１６を含む。第１部分１２は、Ｘ方向に延伸している。第２部分１６は、Ｙ方向に延伸している。第３部分１６は、第１部分１２と第２部分１４とが交差する部分であり、第１部分１２と第２部分１４とに接続されている。第１部分１２内の磁化方向は＋Ｘ方向であり、第２部分１４内の磁化方向は＋Ｙ方向である。図２（ａ）と図２（ｂ）の例では、＋Ｘ方向および＋Ｙ方向において、第１部分１２と第２部分１４が交差しており、図２（ｃ）と図２（ｄ）の例では、−Ｘ方向および−Ｙ方向において、第１部分１２と第２部分１４が交差している。
【００２１】
強磁性導電体層１０の外縁に角２０ａおよび２０ｂが設けられている。内縁に角２８が設けられている。第１部分１２の第３部分１６に対し反対側端に電極３０ａが形成されている。電極３０ａは第１部分１２と電気的に接続されている。第２部分１４の第３部分１６に対し反対側端に電極３０ｂが形成されている。電極３０ｂは第１部分１２と電気的に接続されている。角２０ａと２０ｂとの間の第３部分１６の外縁に電極３０ｃが形成されている。
【００２２】
角２０ａ、２０ｂおよび２８は、強磁性導電体層１０内の磁壁１８を固定する磁壁固定部である。磁壁１８は、角２８と角２０ａとの間と、角２８と角２０ｂとの間と、の２箇所で固定され易くなる。これにより、第１部分１２と第３部分１６との間と、第２部分１４と第３部分１６との間と、に磁壁１８が形成されやすくなる。
【００２３】
図２（ａ）および図２（ｃ）においては、磁壁１８が、第２部分１４と第３部分１６との間に形成され、第３部分１６の磁化方向２６は第１部分１２の磁化方向２２と同じである。この状態をビット１状態とする。図２（ｂ）および図２（ｄ）においては、磁壁１８が、第１部分１２と第３部分１６との間に形成され、第３部分１６の磁化方向２６は第２部分１４の磁化方向２４と同じである。この状態をビット０状態とする。
【００２４】
強磁性導電体層１０は、強磁性金属または強磁性反金属であり、例えばパーマロイ等のＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ、ＣｏまたはＦｅ−Ｃｏ合金である。電極３０ａから３０ｃは、Ａｕ、ＣｕまたはＡｌ等の金属である。基板４８は、例えばＳｉまたはＧａＡｓ等の半導体基板、ガラス、石英またはサファイア等の絶縁性基板である。基板４８上に絶縁層が形成され、絶縁層上に強磁性導電体層１０が形成されていてもよい。強磁性導電体層１０および電極３０ａから３０ｃは、例えばスパッタリング法を用い基板４８上に形成し、エッチング法により所望の形状に加工することができる。強磁性導電体層１０は、基板上に積層されていてもよい。また、基板に垂直な面内にＸおよびＹ方向が位置するように強磁性導電体層１０が形成されていてもよい。
【００２５】
次に、第３部分１６の磁化方向を変更する方法を説明する。なお、以下の説明では、キャリアの流れる向きを矢印で示す。例えばキャリアが電子の場合、電流の流れる方向は、キャリアの流れる方向と逆となる。キャリアがホールの場合は、電流の流れる方向とキャリアの流れる方向は同じである。第３部分１６の磁化方向を変更するときに、第１部分１２および第２部分１４の磁化方向は保存される。図３（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１におけるビット０からビット１への変更方法を示す図である。図３（ａ）を参照し、第３部分１６はビット０状態であり、第３部分１６の磁化方向２６は第２部分１４の磁化方向２４と同じである。磁壁１８が第１部分１２と第３部分１６との間に形成され、第２部分１４と第３部分１６とは同じ磁区である。図３（ｂ）を参照し、電極３０ａと３０ｂとの間に電圧を印加する。これにより、矢印４０のように、キャリア（例えば電子）が第１部分１２から第３部分１６介し第２部分１４に流れる。第１部分１２を流れるキャリアは第１部分１２の磁化方向２２の方向にスピン偏極する。第３部分１６には、磁化方向２２にスピン偏極したキャリアが注入される。スピン偏極したキャリアにより磁壁１８が移動する。図３（ｃ）を参照し、磁壁１８が第３部分１６と第２部分１４との間に形成され、第３部分１６の磁化方向２６は第１部分１２の磁化方向２２と同じとなり、第３部分１６はビット１状態となる。
【００２６】
図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１におけるビット１からビット０への変更方法を示す図である。図４（ａ）を参照し、第３部分１６はビット１状態であり、第３部分１６の磁化方向２６は第１部分１２の磁化方向２２と同じである。図４（ｂ）を参照し、電極３０ａと３０ｂとの間に電圧を印加する。これにより、矢印４０のように、キャリアが第２部分１４から第３部分１６介し第１部分１２に流れる。第３部分１６には、磁化方向２４にスピン偏極したキャリアが注入される。スピン偏極したキャリアにより磁壁１８が移動する。図４（ｃ）を参照し、磁壁１８が第３部分１６と第１部分１２との間に形成され、第３部分１６の磁化方向２６は第２部分１４の磁化方向２４と同じとなり、第３部分１６はビット０状態となる。このように、第３部分１６は磁気メモリ素子として機能する。
【００２７】
実施例１によれば、電極３０ａおよび３０ｂ（磁化変更部）が、第１部分１２および第２部分１４の少なくとも一方から第３部分１６にスピン偏極したキャリアを注入する。これにより、磁壁１８の簡単に移動させ、第３部分１６の磁化方向２６を変更することができる。第１部分１２がＸ方向に延伸し、第２部分１４がＹ方向に延伸する例を説明したが、第１部分１２の延伸方向（第１方向）は、第２部分１４の延伸方向（第２方向）に交差していればよい。第３部分１６の磁化方向２６をより大きく変更するため、第１方向と第２方向とはほぼ９０°であることが好ましい。
【００２８】
第３部分１６の磁化方向２６（第３磁化方向）を、第１部分１２の磁化方向２２（第１磁化方向）または第２部分１４の磁化方向２４（第２磁化方向）に変更することにより、第３部分１６の磁化方向２６をより大きく変更することができる。第３部分１６に注入されるキャリアが完全に磁化方向２２または磁化方向２４にスピン偏極していない場合等において、磁化方向２６は、磁化方向２２または磁化方向２４と異なる方向でもよい。また、磁化方向２２および磁化方向２４は、第１部分１２および第２部分１４の延伸方向と異なる方向でもよい。
【００２９】
磁壁固定部として強磁性導電体層１０の縁に設けられた角２０ａ、２０ｂおよび２８を例に説明したが、磁壁固定部は、磁壁１８を移動しにくくする構造であればよい。例えば、強磁性導電体層１０の縁に形成されたノッチでもよい。また、角およびノッチの数は上記に限られない。
【００３０】
実施例１においては、電極３０ｃは設けられていなくてもよい。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は、ビット０状態からビット１状態、ビット１状態からビット０状態への変更のときにリフレッシュ状態とする例である。強磁性導電体層１０および電極３０ａから３０ｂの構成は、実施例１と同じであり、説明を省略する。
【００３２】
図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例２におけるビット０からビット１への変更方法を示す図である。図５（ａ）を参照し、第３部分１６は、ビット０状態である。図５（ｂ）を参照し、電極３０ａおよび３０ｂと、電極３０ｃと、の間に電圧を印加する。これにより、矢印４０のように、キャリアが第１部分１２および第２部分１４から第３部分１６に流れる。第３部分１６には、第１部分１２から磁化方向２２にスピン偏極したキャリアが注入され、第２部分１４から磁化方向２４にスピン偏極したキャリアが注入される。これにより、第３部分１６の磁化方向２６は、磁化方向２２と磁化方向２４との間の方向となる。この状態をリフレッシュ状態という。
【００３３】
図５（ｃ）を参照し、電極３０ａと３０ｃとの間に電圧を印加する。これにより、矢印４０のように、キャリアが第１部分１２から第３部分１６に流れる。第３部分１６には、第１部分１２から磁化方向２２にスピン偏極したキャリアが注入され、第２部分１４からキャリアが注入されない。これにより、図５（ｄ）のように、第３部分１６の磁化方向２６は、磁化方向２２となり、第３部分１６はビット１の状態となる。
【００３４】
図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例２におけるビット１からビット０への変更方法を示す図である。図６（ａ）を参照し、第３部分１６は、ビット１状態である。図６（ｂ）を参照し、図５（ｂ）と同様に第１部分１２および第２部分１４から第３部分１６にスピン偏極したキャリアを注入する。これにより、第３部分１６はリフレッシュ状態となる。
【００３５】
図６（ｃ）を参照し、電極３０ｂと３０ｃとの間に電圧を印加する。これにより、矢印４０のように、キャリアが第２部分１４から第３部分１６に流れる。第３部分１６には、第２部分１４から磁化方向２４にスピン偏極したキャリアが注入され、第１部分１２からキャリアが注入されない。これにより、図６（ｄ）のように、第３部分１６の磁化方向２６は、磁化方向２４となり、第３部分１６はビット０の状態となる。
【００３６】
実施例１においては、角２０ａ、２０ｂおよび２８により磁壁１８が固定される。しかしながら、磁壁１８を移動させるためには、図３（ｂ）および図４（ｂ）において流れる電流量を大きくすることになる。そこで、実施例２によれば、電極３０ａから３０ｃは、磁化方向２６を磁化方向２２と磁化方向２４との間の方向に変更した後、磁化方向２６を磁化方向２２または磁化方向２４に変更する。これにより、磁壁１８の移動のための電流量を小さくすることができる。このように、磁化変更部として、電極３０ａから３０ｃを用いることができる。
【００３７】
図７は、実施例２の変形例におけるリフレッシュ方法を示す図である。図７を参照し、磁化変更部３１は、第３部分１６に磁界４２を印加することにより、磁化方向２６を磁化方向２２と磁化方向２６との間の方向に変更する。これにより第３部分１６はリフレッシュ状態となる。このように、磁化変更部３１としては、例えば配線またはコイルを用いることができる。実施例２の変形例においては、複数のビットについて同時にリフレッシュを行なうことができる。
【００３８】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例２におけるビットの読み出し方法を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）はそれぞれビット１およびビット０状態である。電極３０ｃと３０ａとの間に電圧を印加する。電極３０ｃと３０ａの間に矢印４４のようにキャリアを流す。このとき、電流量は磁壁１８を移動させない程度とする。異方性磁気抵抗効果により、第３部分１６の磁化方向２６により、電流が変化する。これにより、ビット状態を読み出すことができる。電極３０ｃと３０ｂとの間に電圧を印加し、電極３０ｃと３０ｂとの間を流れる電流により、ビット状態を読み出すこともできる。
【００３９】
図９は、実施例２における別のビットの読み出し方法を示す図である。図９を参照し、第３部分１６上に電極３２が設けられている。電極３２は、例えば第３部分１６上のトンネル絶縁膜およびトンネル絶縁膜上の強磁性金属である。強磁性金属の磁化方向は、例えば磁化方向２２または２４である。読み出し部３４が、電極３２と第３部分１６との間の抵抗値を測定することにより、第３部分１６のビットを読み出すことができる。このように、トンネル磁気抵抗効果または巨大磁気抵抗効果を用い、第３部分１６のビットを読み出すことができる。
【実施例３】
【００４０】
実施例３は、実施例２に係る磁気装置を複数配置した例である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例３に係る磁気装置の斜視図である。図１０（ａ）を参照し、第１部分１２と第２部分１４とが＋Ｘ方向および＋Ｙ方向において交差し、第３部分１６ｃまたは１６ｄが設けられている。第３部分１６ｃと１６ｄとは互い違いに設けられている。また、第１部分１２と第２部分１４とが−Ｘ方向および−Ｙ方向において交差し、第３部分１６ａまたは１６ｂが設けられている。第３部分１６ａと１６ｂとは互い違いに設けられている。このように、第１部分１２のＸ方向の両側に第３部分１６ａと１６ｃ、または第３部分１６ｂと１６ｄが設けられている。第２部分１４のＹ方向の両側に第３部分１６ｂと１６ｃ、または第３部分１６ａと１６ｄが設けられている。強磁性導電体層１０および電極３０ａから３０ｂの材料および形成方法は、実施例１と同じであり、説明を省略する。
【００４１】
強磁性導電体層１０を第３部分１６ａ、第１部分１２、第３部分１６ｃ、第２部分１４、第３部分１６ｂ、第１部分１２、第３部分１６ｄ、および第２部分１４の順にジグザグに配列することにより、実施例１および２に係る磁気装置を複数配置することができる。第３部分１６ｃのビットの書き込みおよび読み出しは、電極３０ａから３０ｃを実施例２の電極３０ａから３０ｃとすることにより、実現することができる。第３部分１６ａ、１６ｂおよび１６ｄにおいても同様である。
【００４２】
強磁性導電体層１０の膜厚Ｈは、例えば１ｎｍから１００ｎｍである。第１部分１２および第２部分１４の長さＬおよび幅Ｗは、例えば数１０ｎｍから１０μｍである。第１部分１２および第２部分１４の磁化方向は、第３部分１６の状態を変更した場合でも保存されるようにする。長さＬが大きく幅Ｗが小さいと磁化の向きが長さ方向に固定され易くなる。よって、例えばＬ＞３×Ｗ程度とすることが好ましい。
【００４３】
図１０（ｂ）を参照し、第１部分１２のＸ方向のほぼ中央、および第２部分１４のＹ方向のほぼ中央の強磁性導電体層１０上に電極３６ａから３６ｄが設けられている。電極３６ａから３６ｄは、Ａｕ等の金属である。その他の構成は図１０（ｂ）と同じであり説明を省略する。例えば、第３部分１６ｃのビットの書き込みおよび読み出しは、電極３６ａ、３６ｂおよび３０ｃを実施例２の電極３０ａから３０ｃとすることにより、実現することができる。第３部分１６ａ、１６ｂおよび１６ｄにおいても同様である。
【００４４】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）の構造においては、Ｘ方向およびＹ方向を強磁性導電体膜１０の容易軸とする。強磁性導電体層１０の第１部分１２および第２部分１４を着磁させるときに、Ｘ方向とＹ方向との間の方向（例えば（Ｘ、Ｙ）＝（１、１）方向）に強い磁界を印加する。これにより、第１部分１２および第２部分１４が（１、１）方向に磁化する。その後、磁界の印加を止めると、それぞれＸ方向およびＹ方向に磁化する。
【００４５】
実施例３によれば、第１部分１２と第２部分１４とが互い違いに設けられ、第３部分１６が第１部分１２の両端および第２部分１４の両端に位置している。すなわち、強磁性導電体層１０は、第１部分１２と第２部分１４とが互い違いに設けられたジグザグ状であり、ジグザグ状の頂点が第３部分１６に相当するように、形成されている。これにより、磁気メモリの実装密度を向上できる。図１０（ａ）のように第３部分１６ａから隣接する第３部分１６ｃに、第１部分１２を介しキャリアを流す、また、第３部分１６ｂから隣接する第３部分１６ｃに第２部分１４を介しキャリアを流す。これにより、図１０（ｂ）のように、電極３６ａから３６ｄが不要となる。
【実施例４】
【００４６】
図１１は、実施例４に係る磁気メモリの平面図である。図１１を参照し、実施例３の図１０（ａ）に示した強磁性導電体層１０が（Ｘ，Ｙ）＝（１、１）方向に複数配列している。強磁性導電体層１０は、第３部分１６ａ、第１部分１２、第３部分１６ｃ、第２部分１４、第３部分１６ｂ、第１部分１２、第３部分１６ｄ、および第２部分１４の順にジグザグに配列されている。配線３８ｃおよび３８ｄは、（Ｘ、Ｙ）＝（１、１）方向に延伸している。配線３８ｃは電極３０ｃに電気的に接続されており、配線３８ｄは電極３０ｄに電気的に接続されている。電極３０ｃおよび３０ｄはそれぞれ第３部分１６ｃおよび１６ｄに接続されている。配線３８ａおよび３８ｂは、（Ｘ、Ｙ）＝（１、−１）方向に延伸している。配線３８ａは電極３０ａに電気的に接続されており、配線３８ｂは電極３０ｂに電気的に接続されている。電極３０ａおよび３０ｂはそれぞれ第３部分１６ａおよび１６ｂに接続されている。以上により、配線３８ａから３８ｄはそれぞれ電極３０ａから３０ｄを介し第３部分１６ａから１６ｄに電気的に接続されている。
【００４７】
制御部４６ａは、複数の配線３８ａおよび複数の配線３８ｂから、１つの配線３８ａもしくは３８ｂ、または共通する強磁性導電体層１０に接続された一対の配線３８ａおよび３８ｂ、を選択する。制御部１４ａは、選択した配線３８ａおよび／または３８ｂに電圧を印加する。
【００４８】
制御部４６ｂは、複数の配線３８ｃおよび複数の配線３８ｄから、１つの配線３８ｃもしくは３８ｄ、または隣接する一対の配線３８ｃおよび３８ｄ、を選択する。制御部１４ｂは、選択した配線３８ｃおよび／または３８ｄに電圧を印加する。
【００４９】
第３部分１６ｃおよび１６ｄは、強磁性導電体層１０のジグザグ状の一方側の頂点に相当する。第３部分１６ａおよび１６ｂは、強磁性導電体層１０のジグザグ状の他方側の頂点に相当する。配線３８ｃおよび３８ｄ（第１配線）は、複数の強磁性導電体層１０間において、対応する第３部分１６ａおよび１６ｂ同士を電気的に接続する。配線３８ａおよび３８ｂ（第２配線）は、同じ強磁性導電体層１０内であって、第３部分１６ａおよび１６ｂを一個おきに電気的に接続している。これにより、制御部４６ａが複数の配線３８ａおよび３８ｂから任意の配線を選択し、制御部４６ｂが複数の配線３８ｃおよび３８ｄから任意の配線を選択する。これにより、任意の第３部分１６ａから１６ｄを選択できる。
【００５０】
図１２から図１５は、実施例４に係る磁気メモリの動作を示す図である。電圧が印加された配線３８ａから３８ｄおよび電極３０ａから３０ｄをクロスで示す。図１２から図１５中の「＋」および「−」は、キャリアを流すポテンシャルを示している。すなわち、キャリアは、「＋」から「−」に流れる。よって、キャリアが電子の場合、「＋」が負電圧、「−」が正電圧に対応し、キャリアがホールの場合、「＋」が正電圧、「−」が負電圧に対応する。矢印は、キャリアの流れる向きを示す。また、対象とする第３部分をクロスで示す。制御部４６ａおよび４６ｂの図示を省略する。
【００５１】
まず、第３部分１６ｃおよび１６ｄにデータを書き込む場合について説明する。
【００５２】
図１２を参照し、制御部４６ｂは、配線３８ｃのうち選択された１つの配線３８ｃ２に「−」のポテンシャルに対応する電圧（キャリアが電子の場合、正電圧）を印加する。また、制御部４６ａは、配線３８ａおよび３８ｂのうち選択された２つの配線３８ａ２および３８ｂ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧（キャリアが電子の場合、負電圧）を印加する。その他の配線３８ａから３８ｄはフローティングとする。これにより、配線３８ａ２を矢印６０のようにキャリアが流れ、電極３０ａ２から第３部分１６ａ２を介し第１部分１２２に矢印６１のようにキャリアが流れる。第１部分１２２において、キャリアは第１部分１２２の磁化方向にスピン偏極される。第１部分１２２から第３部分１６ｃ２にスピン偏極したキャリアが注入される。配線３８ｂ２を矢印６２のようにキャリアが流れ、電極３０ｂ２から第３部分１６ｂ２を介し第２部分１４２を矢印６３のようにキャリアが流れる。第２部分１４２において、キャリアは第２部分１４２の磁化方向にスピン偏極される。第２部分１４２から第３部分１６ｃ２にスピン偏極したキャリアが注入される。第３部分１６ｃ２から電極３０ｃ２、配線３８ｃ２を介し矢印６４のようにキャリアが流れる。これにより、第３部分１６ｃ２は、図５（ｂ）および図６（ｂ）において説明したようにリフレッシュされる。
【００５３】
第３部分１６ｄをリフレッシュする場合には、配線３８ｄに「−」のポテンシャルに対応する電圧を、配線３８ａ２および３８ｂ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。その他の配線はフローティングとする。
【００５４】
図１３を参照し、制御部４６ｂは配線３８ｃ２に「−」のポテンシャルに対応する電圧を、制御部４６ａは配線３８ａ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。配線３８ｂはフローティングとする。その他の配線はフローティングとする。第３部分１６ｃ２には、第１部分１２２から矢印６１のように、第１部分１２２の磁化方向にスピン偏極したキャリアが流れ込む。配線３８ｂには電圧が印加されていないため、第２部分１４から第３部分１６ｃ２にはキャリアが流れ込まない。よって、図５（ｄ）のように、第３部分１６ｃ２は第１部分１２の磁化方向に磁化され、ビット１状態となる。
【００５５】
第３部分１６ｃ２をビット０状態とする場合、配線３８ｃ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧を、配線３８ｂに「−」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。配線３８ａはフローティングとする。これにより、第３部分１６ｃ２は第２部分１４の磁化方向に磁化され、ビット０状態となる。
【００５６】
図１２において説明したように、制御部４６ｂは、配線３８ｃおよび３８ｄのうち１つの配線３８ｃ２に「−」のポテンシャルに対応する電圧（第１電圧）を印加する。制御部４６ａは、同じ強磁性導電体層１０に接続された配線３８ａ２および３８ｂ２の両方に「＋」のポテンシャルに対応する電圧（第２電圧）を印加する。これにより、配線３８ｃ２に接続された第３部分１６ｃ２の第３磁化方向を第１磁化方向と第２磁化方向との間の方向に変更する。このように、第３部分１６ｃ２をリフレッシュする。
【００５７】
次に、図１３において説明したように、制御部４６ｂは、配線３８ｃおよび３８ｄのうち１つの配線３８ｃ２に「−」のポテンシャルに対応する電圧（第１電圧）を印加する。制御部４６ａは、配線３８ａおよび３８ｂの一方の配線３８ａ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧（第２電圧）を印加し、配線３８ａおよび３８ｂのうち他方の配線３８ｂをフローティングとする。これにより、第３部分１６ｃの第３磁化方向を第１磁化方向または第２磁化方向に変更する。このように、第３部分１６ｃ２にデータを書き込む。
【００５８】
以上のように、第３部分１６ｃおよび１６ｄの磁化方向を選択的に変更できる。よって、第３部分１６ｃおよび１６ｄに選択的にデータを書き込むことができる。また、図１２のように、リフレッシュを行なうことにより、データを書き込む際の消費電力を削減できる。
【００５９】
次に、第３部分１６ａおよび１６ｂにデータを書き込む場合について説明する。
【００６０】
図１４を参照し、制御部４６ｂは、配線３８ｃおよび３９ｄのうち、選択された隣接する配線３８ｃ２および３８ｄ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。制御部４６ａは、配線３８ａおよび３８ｂのうち選択された配線３８ｂ２に「−」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。その他の配線はフローティングとする。これにより、配線３８ｃ２を矢印６５のようにキャリアが流れ、電極３０ｃ２から第３部分１６ｃ２を介し第２部分１４２を矢印６６のようにキャリアが流れる。第２部分１４２において、キャリアは第２部分１４２の磁化方向にスピン偏極される。第２部分１４２から第３部分１６ｂ２にスピン偏極したキャリアが注入される。配線３８ｄ２を矢印６７のようにキャリアが流れ、電極３０ｄ２から第３部分１６ｄ２を介し第１部分１２２を矢印６８のようにキャリアが流れる。第１部分１２２において、キャリアは第１部分１２２の磁化方向にスピン偏極される。第１部分１２２から第３部分１６ｂ２にスピン偏極したキャリアが注入される。第３部分１６ｂ２から電極３０ｂ２、配線３８ｂ２を介し矢印６９のようにキャリアが流れる。これにより、第３部分１６ｂ２が選択的にリフレッシュされる。
【００６１】
第３部分１６ａをリフレッシュする場合、電極３０ａの両側の配線３８ｃおよび３８ｄに「＋」のポテンシャルに対応する電圧を、配線３８ａに「−」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。その他の配線はフローティングとする。これにより、第３部分１６ａがリフレッシュされる。
【００６２】
図１５を参照し、制御部４６ｂは、配線３８ｃ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。制御部４６ａは、配線３８ｂ２に「−」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。配線３８ｄをフローティングとする。第３部分１６ｂ２には、第２部分１４２から矢印６６のように第２部分１４２の磁化方向にスピン偏極したキャリアが流れ込む。配線３８ｄには電圧が印加されていないため、第１部分１２から第３部分１６ｂ２にはキャリアが流れ込まない。よって、第３部分１６ｂ２は第２部分１４２の磁化方向に磁化され、ビット０状態となる。
【００６３】
第３部分１６ｂ２をビット１状態とする場合、配線３８ｄに「−」のポテンシャルに対応する電圧を、配線３８ｂ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧を印加する。配線３８ｃはフローティングとする。これにより、第３部分１６ｂ２は第１部分１２の磁化方向に磁化され、ビット１状態となる。
【００６４】
図１４において説明したように、制御部４６ｂは、配線３８ｃおよび３８ｄのうち隣接する配線３８ｃ２および３８ｄ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧（第１電圧）を印加する。制御部４６ａは、配線３８ａおよび３８ｂの一方の配線３８ｂ２に「−」のポテンシャルに対応する電圧（第２電圧）を印加する。これにより、配線３８ｂ２に接続された第３部分１６ｂ２の第３磁化方向を第１磁化方向と第２磁化方向との間の方向に変更する。このように、第３部分１６ｂ２をリフレッシュする。
【００６５】
次に、図１５において説明したように、制御部４６ｂは、隣接する配線３８ｃおよび３８ｄの一方の配線３８ｃ２に「＋」のポテンシャルに対応する電圧（第１電圧）を印加し、隣接する配線の他方の配線３８ｃをフローティングとする。制御部４６ａは、配線３８ａおよび３８ｂの一方の配線３８ｂに「−」のポテンシャルに対応する電圧（第２電圧）を印加する。これにより、第３部分１６ｂ２の第３磁化方向を第１磁化方向または第２磁化方向に変更する。このように、第３部分１６ｂ２にデータを書き込む。
【００６６】
以上のように、第３部分１６ａおよび１６ｂの磁化方向を選択的に変更できる。よって、第３部分１６ａおよび１６ｂに選択的にデータを書き込むことができる。また、図１４のように、リフレッシュを行なうことにより、データを書き込む際の消費電力を削減できる。
【００６７】
実施例４において、「−」のポテンシャルに対応する電圧と「＋」のポテンシャルに対応する電圧とは異なる電圧であればよい。キャリアが電子の場合、「−」のポテンシャルに対応する電圧は「＋」のポテンシャルに対応する電圧より高い。例えば「−」のポテンシャルに対応する電圧を正電圧、「＋」のポテンシャルに対応する電圧を負電圧とする。キャリアがホールの場合、「−」のポテンシャルに対応する電圧は「＋」のポテンシャルに対応する電圧より低い。例えば「−」のポテンシャルに対応する電圧を負電圧、「＋」のポテンシャルに対応する電圧を正電圧とする。
【００６８】
以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０        強磁性導電体層
１２        第１部分
１４        第２部分
１６        第３部分
１８        磁壁
２２、２４、２６    磁化方向
３０        電極
３８        配線
【図１】
2015076419.tif 000003
【図２】
2015076419.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015076419.tif 000006
【図５】
2015076419.tif 000007
【図６】
2015076419.tif 000008
【図７】
2015076419.tif 000009
【図８】
2015076419.tif 000010
【図９】
2015076419.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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