(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式Ｇｅ１−ｘＭｘＴｅ（０＜ｘ≦０．１５）からなる強磁性体と、
前記強磁性体を加熱した後、前記強磁性体を予め定められた冷却速度で冷却する温度制御部と、
前記強磁性体の磁化を測定する磁化測定部と、
を備え、
前記温度制御部は、前記強磁性体の両端とそれぞれ電気的に接続される、第１電極部、及び、第２電極部を有し、
前記磁化測定部は、前記第１電極部及び前記第２電極部に挟まれた領域における前記強磁性体の上面に設けられる第３電極部を有し、
前記Ｍは、磁性を与える遷移元素である、
メモリデバイス。
【請求項２】
前記第３電極部は、磁性金属、及び、絶縁体を有し、
前記絶縁体は、前記強磁性体の前記上面と前記磁性金属との間に設けられる、
請求項１に記載のメモリデバイス。
【請求項３】
前記温度制御部は、前記強磁性体の加熱後、第１冷却速度で前記強磁性体を徐冷する機能、及び、前記第１冷却速度よりも速い第２冷却速度で前記強磁性体を急冷する機能を有する
請求項１または２に記載のメモリデバイス。
【請求項４】
前記温度制御部は、前記強磁性体をスピノーダル分解温度よりも高い温度に加熱する
請求項１から３のいずれか一項に記載のメモリデバイス。
【請求項５】
前記Ｍは、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも１つの元素を含む
請求項１から４のいずれか一項に記載のメモリデバイス。
【請求項６】
前記Ｍの組成比ｘは、０．０２≦ｘ≦０．０７５を満たす
請求項１から５のいずれか一項に記載のメモリデバイス。
【請求項７】
前記強磁性体は、Ｇｅ１−ｘＭｎｘＴｅからなる
請求項１から６のいずれか一項に記載のメモリデバイス。
【請求項８】
前記温度制御部は、前記強磁性体に電流を流すことにより前記強磁性体をジュール加熱する
請求項１から７のいずれか一項に記載のメモリデバイス。
【請求項９】
前記温度制御部は、前記強磁性体を５００℃以上に加熱する
請求項１から８のいずれか一項に記載のメモリデバイス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のメモリデバイスと、
前記メモリデバイスに記憶された情報を処理する演算装置と
を備える情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリデバイス及び情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アモルファス相と結晶相の２つの相を情報ビットの"１"と"２"に対応させて情報を記憶する相変化メモリが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。従来の相変化メモリは、アモルファス相と結晶相の反射率の違いを利用して記憶した情報を読み出す。
特許文献１  特開２００５−２０９２５２号公報
特許文献２  特開２０１３−０４５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の相変化メモリは、アモルファス相と結晶相の反射率の違いを検出する精度に問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、化学式Ｇｅ１−ｘＭｘＮｙＴｅ（０＜ｘ＜１、ｙ≧０）からなる強磁性体と、強磁性体を加熱した後、強磁性体を予め定められた冷却速度で冷却する温度制御部とを備えるメモリデバイスを提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、第１の態様に係るメモリデバイスと、当該メモリデバイスに記憶された情報を処理する演算装置とを備える情報処理装置を提供する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】メモリデバイス１００の構成の一例を示す。
【図２】急冷工程及び徐冷工程の温度制御の一例を示す。
【図３】徐冷後の強磁性体１０におけるＭｎ２＋イオンの分布を示す模式図である。
【図４】急冷後の強磁性体１０におけるＭｎ２＋イオンの分布を示す模式図である。
【図５】強磁性体１０のキュリー温度ＴｃのＭｎ組成比依存性を示す。
【図６Ａ】強磁性体１０を徐冷した場合の磁化の温度依存性を示す。
【図６Ｂ】強磁性体１０を急冷した場合の磁化の温度依存性を示す。
【図７Ａ】強磁性体１０を徐冷した場合の磁化の温度依存性を示す。
【図７Ｂ】強磁性体１０を急冷した場合の磁化の温度依存性を示す。
【図８】正規化した磁化の周波数依存性を示す。
【図９】温度制御部２０の動作の一例を示す。
【図１０】急冷工程及び徐冷工程を繰り返した場合の、磁化の温度依存性を示す。
【図１１】実施例１に係る各工程後のキュリー温度Ｔｃ及び磁化の変化を示す。
【図１２】情報処理装置３００の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、メモリデバイス１００の構成の一例を示す。メモリデバイス１００は、強磁性体１０、温度制御部２０及び磁化測定部３０を備える。本例のメモリデバイス１００は、強磁性体１０が有する２つの異なる磁性相をビット情報"１"又は"２"に対応させて情報を記憶する。
【００１０】
強磁性体１０は、強磁性を有する材料で構成され、少なくとも２つの磁性相を有する。強磁性体１０の有する２つの磁性相の内、一方の磁性相は強磁性体１０の加熱後、徐冷することにより設定され、他方の磁性相は強磁性体１０の加熱後、急冷することにより設定される。本明細書において、強磁性体１０が徐冷後に設定される磁性相を有する場合を安定状態と称し、急冷後に設定される磁性相を有する場合を準安定状態と称する。
【００１１】
本例の強磁性体１０は、化学式Ｇｅ１−ｘＭｘＮｙＴｅ（０＜ｘ＜１、ｙ≧０）からなる強磁性体で構成される。即ち、強磁性体１０は、ＧｅＴｅに記号Ｍで示される元素をドープした材料であり、記号Ｎで示される元素をさらにドープしてもよい。記号Ｍは、磁性を与える遷移元素を示す。記号Ｍは、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも１つの元素を含む。記号Ｎは、Ｐｂ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｂｉの少なくとも１つの元素を示す。例えば、強磁性体１０は、Ｇｅ１−ｘＭｎｘＴｅで構成される。この場合、Ｍｎの分布が均一な場合に準安定状態となり、Ｍｎの分布が不均一な場合に安定状態となる。
【００１２】
なお、強磁性体１０の膜厚は、１００ｎｍ以下であってよく、５０ｎｍ以下であってよく、１０ｎｍ以下であってもよい。但し、強磁性体１０の膜厚を薄くすると、キュリー温度Ｔｃ（即ち、強磁性転移温度）が低下する場合があるため、使用する材料等に応じて強磁性体１０の膜厚を適宜設定してよい。
【００１３】
温度制御部２０は、強磁性体１０を加熱し、その後、予め定められた冷却速度で強磁性体１０を冷却する。温度制御部２０は、強磁性体１０の加熱後、冷却速度を調整することにより、強磁性体１０を安定状態又は準安定状態に設定する。本例の温度制御部２０は、第１電極部２１、第２電極部２２及び電流源２３を備える。第１電極部２１及び第２電極部２２は、強磁性体１０に電流が流れるように、強磁性体１０に電気的に接続される。
【００１４】
電流源２３は、第１電極部２１と第２電極部２２との間にパルス的な電流を流す。電流源２３は、電流のオンオフを切り替えるために、ＦＥＴトランジスタ等で形成された切替スイッチを有する。電流源２３は、パルス的に強磁性体１０に電流を流すことにより、強磁性体１０をジュール加熱する。電流源２３はメモリデバイス１００の構成要素ではなく、メモリデバイス１００の外部に別途設けられてもよい。なお、温度制御部２０は、電流源２３を用いたジュール加熱以外にも、レーザ光源等により強磁性体１０を加熱してもよい。
【００１５】
強磁性体１０の冷却速度は、強磁性体１０の環境温度（例えば、室温）、強磁性体１０の加熱温度、温度制御部２０による冷却の方法及び強磁性体１０を構成する材料の物性等に応じて決まる。本明細書においては、発明の理解を容易にするために、強磁性体１０の環境温度を室温で一定としている。
【００１６】
例えば、強磁性体１０の冷却速度は、温度制御部２０による冷却の方法によって制御できる。徐冷時、温度制御部２０は、強磁性体１０に流す電流量を徐々に低下させることにより、強磁性体１０を徐冷する。一方、急冷時、温度制御部２０は、強磁性体１０に流す電流量を徐冷時よりも速い速度で低下させることにより、強磁性体１０を急冷する。また、温度制御部２０は、強磁性体１０のジュール加熱を即座に停止することにより、強磁性体１０を急冷してもよい。このように、温度制御部２０は、強磁性体１０に流す電流量を調整することにより、強磁性体１０の冷却速度を任意の大きさに設定できる。
【００１７】
また、温度制御部２０は、強磁性体１０の加熱温度を変化させることにより、強磁性体１０の冷却速度を調整してもよい。例えば、強磁性体１０の加熱温度を大きくすることにより、環境温度と加熱温度との温度差が大きくなるので、強磁性体１０の冷却速度を大きくできる。また、強磁性体１０の加熱温度を小さくすることにより、環境温度と加熱温度との温度差が小さくなるので、強磁性体１０の冷却速度を小さくできる。
【００１８】
磁化測定部３０は、強磁性体１０の磁化に基づく抵抗値を測定することにより、強磁性体１０の状態を読み取る。本例の磁化測定部３０は、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子を構成する。磁化測定部３０は、第３電極部３１、第４電極部３２及び抵抗計３５を備える。本例の磁化測定部３０は、第２電極部２２を第４電極部３２として用いているが、第２電極部２２と別に新たに第４電極部３２を設けてもよい。新たに第４電極部３２を設ける場合、第４電極部３２は、強磁性体１０の絶縁体３４が設けられる面と反対側の面に配置されてよい。
【００１９】
第３電極部３１は、磁性金属３３及び絶縁体３４を有する。磁性金属３３は、円柱状の磁性金属である。例えば、磁性金属３３は、強磁性体金属であるＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、又は、これら強磁性体金属からなる積層強磁性体金属薄膜である。磁性金属３３の断面形状は、ビット単位毎の強磁性体１０の大きさに対応するように決定してよい。絶縁体３４は、強磁性体１０と磁性金属３３との間に設けられるトンネル絶縁膜である。
【００２０】
第４電極部３２は、強磁性体１０と接して設けられた導電性の金属等からなる。第４電極部３２は、強磁性金属であってもよく、非磁性金属のＣｕ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、ＴｉＮ、及びＡｌＳｉ等であってもよい。
【００２１】
抵抗計３５は、強磁性体１０に流れる電流を計測することにより、強磁性体１０の抵抗値を測定する。強磁性体１０の抵抗値は、強磁性体１０が有する磁性相の状態に応じて変化する。即ち、抵抗計３５は、強磁性体１０の抵抗値の変化を測定することにより、強磁性体１０が有する磁性相の状態を読み取ることができる。なお、電流源２３はメモリデバイス１００の構成要素ではなく、外部に別途設けられてもよい。
【００２２】
図２は、急冷工程及び徐冷工程の温度制御の一例を示す。本例の温度制御方法は、あくまで一例であり、強磁性体１０を異なる２つの磁性相に設定できるものであればこれに限られない。
【００２３】
温度制御部２０は、スピノーダル分解温度よりも高い温度に強磁性体１０を加熱した後、冷却速度を変化させることにより、強磁性体１０を安定状態又は準安定状態に設定する。また、温度制御部２０は、少なくとも強磁性体１０の強磁性転移温度よりも高い温度に加熱した後に冷却してもよい。例えば、強磁性体１０の強磁性転移温度は７００Ｋである。
【００２４】
スピノーダル分解温度とは、本明細書において、強磁性体１０の状態を安定状態又は準安定状態に分解し得る温度を指す。即ち、スピノーダル分解温度よりも高い温度に強磁性体１０を加熱し、強磁性体１０の冷却速度を制御することによって、準安定状態及び安定状態に設定できる。例えば、スピノーダル分解温度は、強磁性体１０において記号Ｍで示される構成元素の分布が一様となる温度である。本例の温度制御部２０は、スピノーダル分解温度よりも高い温度である８９３Ｋ（６２０℃）に強磁性体１０を加熱するが、これに限定されるものではない。加熱温度は、７００Ｋ（４２７℃）以上であってよく、７７３Ｋ（５００℃）以上であってよく、８９３Ｋ（６２０℃）以上であってもよい。
【００２５】
徐冷工程において、温度制御部２０は、強磁性体１０を８９３Ｋに加熱し、一定の期間保持する。その後、温度制御部２０は、予め定められた冷却速度で強磁性体１０を徐冷する。本例の冷却速度は、−５Ｋ／Ｈである。但し、実際に強磁性体１０をメモリデバイス１００に実装する場合は、磁化測定部３０により準安定状態と安定状態の違いが読み取り可能となるような冷却速度に設定すればよく、本例の冷却速度に限られない。
【００２６】
急冷工程において、温度制御部２０は、強磁性体１０を８９３Ｋに加熱し、一定の期間保持する。加熱後の保持期間は、徐冷工程と同一であっても異なっていてもよい。その後、温度制御部２０は、予め定められた冷却速度で強磁性体１０を急冷する。本例の冷却速度は、徐冷時の冷却速度の２倍以上であってよく、１０倍以上であっても、１００倍以上であってもよい。また、急冷時の冷却時間は５０ｎｓ以下であってよく、２５ｎｓ以下であってよく、１０ｎｓ以下であってよい。なお、単位ビット当たりの強磁性体１０の容積は微小であることから、所定の放熱技術を用いることで冷却速度を高速に設定できる。
【００２７】
このように、強磁性体１０を準安定状態又は安定状態に設定するためには、強磁性体１０を高温に加熱し、その後冷却する必要がある。環境温度が実用上の範囲で上昇しても、強磁性体１０の状態には影響しないので、強磁性体１０は、環境の変化によらず準安定状態又は安定状態を安定に保持できる。したがって、メモリデバイス１００の信頼性は高い。
【００２８】
図３は、徐冷後の強磁性体１０におけるＭｎ２＋イオンの分布を示す模式図である。強磁性体１０としてＧｅ１−ｘＭｎｘＴｅを用いた。Ｇｅ１−ｘＭｎｘＴｅは、Ｍｎ２＋イオンの分布が不均一な場合に安定状態となる。安定状態の強磁性体１０は、Ｍｎ２＋イオンの濃度が高い高濃度領域及びＭｎ２＋イオンの濃度が低い低濃度領域を有する。ここで、スピノーダル分解温度よりも高い温度では、強磁性体１０はＭｎ２＋イオンが略均一に分布した一定濃度領域を有する。しかし、Ｍｎ２＋イオンは凝集する特性を有するので、徐冷工程において室温に冷却されるまでの間にＭｎ２＋イオンが凝集する。これにより、徐冷後の強磁性体１０は、高濃度領域及び低濃度領域を有する安定状態となる。
【００２９】
図４は、急冷後の強磁性体１０におけるＭｎ２＋イオンの分布を示す模式図である。強磁性体１０としてＧｅ１−ｘＭｎｘＴｅを用いた。Ｇｅ１−ｘＭｎｘＴｅは、Ｍｎ２＋イオンの分布が均一な場合に準安定状態となる。準安定状態の強磁性体１０は、Ｍｎ２＋イオンが一様に分布された一定濃度領域を有する。即ち、強磁性体１０は、急冷することにより、Ｍｎ２＋イオンが凝集する前に室温に冷却される。よって、急冷後の強磁性体１０は、スピノーダル分解温度よりも高い温度において形成された一定濃度領域を保持したままとなる。これにより、急冷後の強磁性体１０は、一定濃度領域を有する準安定状態となる。
【００３０】
図５は、強磁性体１０のキュリー温度ＴｃのＭｎ組成比依存性を示す。縦軸はキュリー温度Ｔｃ（Ｋ）を示し、横軸はＭｎの組成比ｘを示す。本例では、Ｍｎ組成比ｘが比較的小さな領域（０＜ｘ≦０．１５）を低ドープ領域と称し、Ｍｎ組成比ｘが比較的大きな領域（０．１５＜ｘ）を高ドープ領域と称する。但し、本例では、低ドープ領域をＭｎ組成比ｘが０＜ｘ≦０．１５の領域として説明したが、どの領域を低ドープ領域とするかは、強磁性体１０の材料に応じて変化する。なお、強磁性体１０の結晶構造は、ｘ＞０．１２の場合に立方晶系となり、ｘ≦０．１２の場合に菱面体晶系となる。
【００３１】
キュリー温度Ｔｃとは、強磁性体における常磁性状態と強磁性状態との間の強磁性転移温度である。キュリー温度Ｔｃより低温側では強磁性状態となり、強磁性体１０に特有の磁気モーメントによる自発磁化を有する。一方、キュリー温度Ｔｃより高温側では、熱エネルギーの影響により磁気モーメントに揺らぎが生じ、強磁性体１０は自発磁化を有さない。即ち、強磁性体１０は、キュリー温度Ｔｃより高温側では常磁性状態となる。
【００３２】
黒丸は、徐冷後のキュリー温度Ｔｃ（Ｋ）のＭｎ組成比依存性を示す。徐冷後、強磁性体１０のキュリー温度Ｔｃは、Ｍｎ組成比ｘに応じて大きく変化する。特に、Ｍｎ組成比ｘが比較的小さな低ドープ領域（０＜ｘ≦０．１５）では、キュリー温度Ｔｃが高くなる。これは、磁性元素が均一に分布するよりも、凝集して不均一に分布した方が、キュリー温度Ｔｃが高くなることに基づく。即ち、徐冷によりＭｎ組成比ｘに分布が生じ、Ｍｎ２＋イオンが不均一になると、強磁性体１０のキュリー温度Ｔｃが高くなる。
【００３３】
白抜きの丸は、急冷後のキュリー温度Ｔｃ（Ｋ）のＭｎ組成比依存性を示す。急冷の場合、Ｍｎ組成比ｘが上昇するのに応じて強磁性体１０のキュリー温度Ｔｃが高くなる。特に、低ドープ領域では、Ｍｎ組成比ｘに比例してキュリー温度Ｔｃが高くなる。
【００３４】
例えば、低ドープ領域において、特にＭｎ組成比ｘが０以上０．１０以下の領域では、徐冷後と急冷後とで強磁性体１０のキュリー温度Ｔｃに大きな差が生じる。このように、メモリデバイス１００は、徐冷後と急冷後とで強磁性体１０の磁化特性が変化することを利用して情報を記憶する。一方、高ドープ領域では、徐冷後と急冷後の強磁性体１０のキュリー温度Ｔｃに差が生じない。これは、Ｍｎ組成比ｘが大きくなることにより、Ｍｎ２＋イオンが不均一に分布しにくくなっていることを示す。よって、強磁性体１０に用いるＭｎ組成比ｘは、０＜ｘ≦０．１５であってよく、０．０２≦ｘ≦０．０７５であることが好ましい。但し、Ｍｎ組成比ｘの最適値は材料に応じて変化する。
【００３５】
図６Ａ及び図６Ｂは、Ｍｎ組成比が高い強磁性体１０の磁化の温度依存性を示す。縦軸は強磁性体１０の磁化χ（ｅｍｕ／ｍｏｌ）及びχ'（１０−３ｅｍｕ／Ｏｅ）を示し、横軸は温度Ｔ（Ｋ）を示す。図中の記号ｄｃは直流磁化特性を示し、記号ａｃは交流磁化特性を示す。交流磁化特性は、測定周波数を１Ｈｚ，３０Ｈｚ，９００Ｈｚの３種類で変化させた場合にそれぞれ対応する。
【００３６】
図６Ａは、徐冷した場合における強磁性体１０の磁化の温度依存性を示す。本例のＭｎ組成比は、ｘ＝０．１４である。直流磁化は、温度の上昇に応じて略線形的に低下する。また、交流磁化は、それぞれ１００Ｋ付近において大きなピークを有する。各交流磁化曲線は、測定周波数の上昇に応じて磁化が低下する周波数依存性を示した。しかし、Ｍｎ組成比が高い強磁性体１０では、Ｍｎ組成比が低い場合と比較して、全体的なＭｎ２＋イオンの分布が一様とみなせるので、いずれの測定周波数においてもそれほど大きな磁化の変化が見られない。
【００３７】
図６Ｂは、急冷した場合における強磁性体１０の磁化の温度依存性を示す。本例のＭｎ組成比は、ｘ＝０．１７である。直流磁化は、温度の上昇に応じて略線形的に低下する。また、交流磁化は、それぞれ１００Ｋ付近において大きなピークを有する。各交流磁化曲線は、測定周波数の上昇に応じて磁化が低下する周波数依存性を示した。しかし、Ｍｎ組成比が高い強磁性体１０では、Ｍｎ組成比が低い場合と比較して、全体的なＭｎ２＋イオンの分布が一様とみなせることに加えて、急冷によりＭｎ２＋イオンの分布が一様になっているので、いずれの測定周波数においてもそれほど大きな磁化の変化が見られない。
【００３８】
図７Ａ及び図７Ｂは、Ｍｎ組成比が低い強磁性体１０の磁化の温度依存性を示す。縦軸は強磁性体１０の磁化χ（ｅｍｕ／ｍｏｌ）及びχ'（１０−３ｅｍｕ／Ｏｅ）を示し、横軸は温度Ｔ（Ｋ）を示す。図中の記号ｄｃは直流磁化特性を示し、記号ａｃは交流磁化特性を示す。交流磁化特性は、測定周波数を１Ｈｚ，３０Ｈｚ，９００Ｈｚの３種類で変化させた場合にそれぞれ対応する。
【００３９】
図７Ａは、徐冷した場合における強磁性体１０の磁化の温度依存性を示す。本例のＭｎ組成比は、ｘ＝０．０５である。直流磁化は、温度の上昇に応じて略線形的に低下する。また、交流磁化は、それぞれ１６０Ｋ付近において大きなピークを有する。各交流磁化曲線は、測定周波数の上昇に応じて磁化が低下する周波数依存性を示した。Ｍｎ組成比が低い強磁性体１０では、全体的なＭｎ２＋イオンの濃度が小さく、凝集したＭｎ２＋イオンの影響が大きいので、大きな周波数依存性を示す。特に、１６０Ｋ近傍の磁化のピークが、測定周波数の上昇に伴い小さくなる傾向を示した。
【００４０】
図７Ｂは、急冷した場合における強磁性体１０の磁化の温度依存性を示す。本例のＭｎ組成比は、ｘ＝０．０６である。直流磁化は、温度の上昇に応じて略線形的に低下する。また、交流磁化は、それぞれ３０Ｋ付近において大きなピークを有する。各交流磁化曲線は、測定周波数の上昇に応じて磁化が低下する周波数依存性を示した。しかし、Ｍｎ組成比が低い強磁性体１０であっても、急冷後の強磁性体１０のＭｎ２＋イオンの分布が一様になっているので、いずれの測定周波数においてもそれほど大きな磁化の変化が見られない。
【００４１】
図８は、正規化した磁化の周波数依存性を示す。縦軸は正規化した磁化のピークχ'を示し、横軸は測定周波数ｖ（Ｈｚ）を示す。各曲線は、Ｍｎ組成比がｘ＝０．１７の強磁性体１０を急冷した場合、Ｍｎ組成比がｘ＝０．０６の強磁性体１０を急冷した場合、Ｍｎ組成比がｘ＝０．１４の強磁性体１０を徐冷した場合、及びＭｎ組成比がｘ＝０．０５の強磁性体１０を徐冷した場合にそれぞれ対応する。
【００４２】
Ｍｎ組成比がｘ＝０．０５の強磁性体１０を徐冷した場合、特に、測定周波数に依存して磁化が大きく変化していることが分かる。このように、Ｍｎ組成比を小さくすることにより、徐冷した場合と急冷した場合とで強磁性体１０が異なる磁化特性を示すことを確認した。
【００４３】
（実施例１）
図９は、温度制御部２０の動作の一例を示す。本例では、工程１〜６において、徐冷工程及び急冷工程をそれぞれ繰り返す。工程１，３，５は徐冷工程に対応し、工程２，４，６は急冷工程に対応する。徐冷工程及び急冷工程において、強磁性体１０の加熱温度を８９３Ｋで一定にしている。また、徐冷工程における冷却速度を工程１，３，５でそれぞれ一定にし、急冷工程における冷却速度を工程２，４，６でそれぞれ一定にしているが、それぞれ工程毎に異なる冷却速度を用いてもよい。
【００４４】
図１０は、急冷工程及び徐冷工程を繰り返した場合の、磁化の温度依存性を示す。縦軸は強磁性体１０の磁化Ｍ（μＢ／ｆ．ｕ．）を示し、横軸は温度Ｔ（Ｋ）を示す。図中の符号１，３，５に対応する曲線は図９における徐冷工程１，３，５後に測定した強磁性体１０の磁化の温度依存性をそれぞれ示す。また、図中の符号２，４，６に対応する曲線は図９における急冷工程２，４，６後に測定した強磁性体１０の磁化の温度依存性をそれぞれ示す。
【００４５】
図１１は、実施例１に係る各工程後のキュリー温度Ｔｃ及び磁化の変化を示す。縦軸は、上側の図においてキュリー温度Ｔｃ（Ｋ）を示し、下側の図において磁化Ｍ（μＢ／ｆ．ｕ．）を示す。横軸は工程数Ｎを示し、工程Ｎの後に強磁性体１０の各特性を計測したことを示す。
【００４６】
キュリー温度Ｔｃは、徐冷工程１，３，５後において１００Ｋ以上の値を示し、急冷工程２，４，６後において５０Ｋ以下の値を示した。このように、徐冷工程と急冷工程を繰り返すことにより、低キュリー温度と高キュリー温度とをスイッチングさせることに成功した。
【００４７】
磁化Ｍ（μＢ／ｆ．ｕ．）は、徐冷工程１，３，５後において０．０５以上の値を示し、急冷工程２，４，６後において０．００付近の非常に小さな値を示した。このように、徐冷工程と急冷工程を繰り返すことにより、強磁性体１０の磁化特性をスイッチングさせることに成功した。
【００４８】
したがって、メモリデバイス１００は、強磁性体１０の冷却温度を調整することにより、繰り返し強磁性体１０の特性を変化させることができる。例えば、メモリデバイス１００は、ビット情報"１"のときは準安定状態、ビット情報"０"のときは安定状態に強磁性体１０を設定する。つまり、メモリデバイス１００は、ビット情報に同期させて強磁性体１０の状態を変化させることにより、メモリデバイスとして動作する。また、強磁性体１０の状態に対応する磁化特性は、磁化測定部３０を用いて電気的に測定可能である。よって、メモリデバイス１００は、電気的な構成で、容易かつ正確に情報を読み取りすることができる。
【００４９】
図１２は、情報処理装置３００の構成例を示す。情報処理装置３００は、メモリデバイス１００及び演算装置２００を備える。情報処理装置３００は、パーソナルコンピューター（ＰＣ）又はモバイル端末等に搭載される。
【００５０】
演算装置２００は、例えば、Ｓｉ基板上に形成したＣＭＯＳ‐ＬＳＩデバイスである。演算装置２００は、各種の演算処理データをメモリデバイス１００へ書き込む。また、演算装置２００は、メモリデバイス１００からのデータ処理基本ソフトプログラム及び各種データの読み出しの機能を有してよい。
【００５１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５２】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１０・・・強磁性体、２０・・・温度制御部、２１・・・第１電極部、２２・・・第２電極部、２３・・・電流源、３０・・・磁化測定部、３１・・・第３電極部、３２・・・第４電極部、３３・・・磁性金属、３４・・・絶縁体、３５・・・抵抗計、１００・・・メモリデバイス、２００・・・演算装置、３００・・・情報処理装置
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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