(57)【要約】本発明は、磁気記憶装置および磁気記憶アレイに関するものである。磁気記憶装置は、磁化できる第１電極、磁化できる第２電極、および、少なくとも１つのナノチューブを備えている。このナノチューブは、これら２つの電極間に縦方向に配置され、ナノチューブの第１縦端部は第１電極に、ナノチューブの第２縦端部は第２電極に、連結されている。また、磁気記憶アレイは、複数の磁気記憶装置を備えている。
2004535074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記憶装置であって、
磁化できる第１電極を有し、
磁化できる第２電極を有し、かつ
少なくとも１つのナノチューブを有し、当該ナノチューブが、上記電極間で縦方向に配置されているとともに、ナノチューブの第１縦端部では第１電極と、ナノチューブの第２縦端部では第２電極と接続しており、
外部磁界を供給することにより上記磁化できる電極のうち１つの磁化方向を設定することで、記憶情報を不揮発性に記憶できるようになっている、磁気記憶装置。
【請求項２】
上記ナノチューブが、カーボンナノチューブである、請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項３】
上記ナノチューブが、量子力学的トンネル接触を構成し、両方の電極間に流れる電荷粒子のスピン状態が少なくとも部分的に保持されているように、上記ナノチューブが配置されている、請求項１または２に記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
上記第１電極が第１磁気材料を含み、かつ、上記第２電極が第２磁気材料を含むとともに、前記２つの材料は、異なる磁気硬度を有している、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記憶装置。
【請求項５】
上記両方の電極のそれぞれが、ナノチューブの縦軸に対して垂直にそれぞれ配置された磁化可能層である、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記憶装置。
【請求項６】
上記両方の電極が、互いに１ｎｍ〜３００ｎｍの間隔で配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記憶装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の磁気記憶装置を複数備えた磁気記憶アレイ。
【請求項８】
上記記憶装置が、第１および第２の格子軸によって特定される二次元格子の交差点に配置されている、請求項７に記載の磁気記憶アレイ。
【請求項９】
上記第１電極が、それぞれ第１配線に接続されており、上記第１配線では、上記第１電極が第１の格子軸に対して平行な線に沿って配置されている、請求項８に記載の磁気記憶アレイ。
【請求項１０】
上記第２電極が、それぞれ第２配線に接続されており、上記第２配線では、上記第２電極が第２の格子軸に対して平行な線に沿って配置されている、請求項８または９のいずれかに記載の磁気記憶アレイ。
【請求項１１】
上記第１電極が、それぞれ共通の一体成形の電極として形成されており、上記共通の一体成形の電極では、上記第１電極が第１の格子軸に対して平行な線に沿って配置されている、請求項８〜１０のいずれかに記載の磁気記憶アレイ。
【請求項１２】
上記第２電極が、それぞれ共通の一体成形の電極として形成されており、上記共通の一体成形の電極では、上記第２電極が第２の格子軸に対して平行な線に沿って配置されている、請求項８〜１０のいずれかに記載の磁気記憶アレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、磁気記憶装置および磁気記憶アレイ(magnetisches Spicherarray)に関するものである。
【０００２】
通信技術および情報技術の開発によって、近年、記憶モジュールの容量および速度に対する要求は、高まり続けている。例えばハードディスク、磁気テープ、または、光記憶装置のような、いわゆる不揮発性大容量記憶装置は、記憶容量が高く、記憶容量１メガバイト当たりの価格が低いことにおいて卓越している。
【０００３】
しかしながら、従来のシリコン極微小電子機器の縮小化には限界がある。特に、ますます小さく高密度に配置された、しばしばトランジスタに基づく（die haeufig auf Transistoren）不揮発性記憶素子の開発は、今後十年、基本的な物理的問題を露呈するであろう。これらの素子は、構造寸法が８０ｎｍを下回ると、量子効果によって不要な影響を受け、寸法が約３０ｎｍを下回ると抑制される（dominiert）。さらに、素子の基板への集積密度が高まることによって、余熱が劇的に上昇する。
【０００４】
従来の半導体技術の適切な後続技術として、カーボンナノチューブが知られている。この技術に関する概要については、例えば[１]に開示されている。ナノチューブとは、単一壁または多壁のチューブ状の炭素結合体のことである。多壁ナノチューブの場合、少なくとも１つの内部ナノチューブが、外部ナノチューブによって同軸上に取り囲まれている。単一壁ナノチューブの直径は、通常、約１ナノメートルである。ナノチューブの長さは、数１００ナノメートルであってもよい。また、ナノチューブの端部は、半分だけ、フラーレン分子部（halben Fulleren-Molekuelteil）にそれぞれ接続されている場合が多い。
【０００５】
ナノチューブの、拡張されたπ電子システムおよび幾何学構造は、伝導率を上昇させる。なぜなら、ナノチューブは、寸法ナノメートル範囲（Nanometerbereich）の回路構造に適しているからである。[２]には、カーボンナノチューブの伝導率が、同じ寸法の金属の伝導率を著しく上回っていることが開示されている。ナノチューブの伝導率が高いので、ナノチューブは、例えば、集積回路における電気的接続技術、極微小電気機器における素子、および、電子エミッタといった多くの用途に適している。
【０００６】
しかしながら、カーボンナノチューブは、電気荷電粒子のスピン特性を利用するマグネト電子（magnetoelektronische）の用途に関して（英文ではwith regard to）、興味深い特性を有している。[３]には、伝導電子をカーボンナノチューブに流すと、カーボンナノチューブが、かなり大きなサイズ以上に（ueber betraechtliche Dimensionen hinweg）伝導電子のスピンを、スピンフリップオーバープロセス（Spinumklappprozess）を行わずに運搬することが開示されている。極性を与えられたスピンを有する伝導電子を、例えば強磁性導体からカーボンナノチューブに流すと、カーボンナノチューブの伝導電子のスピンの配向がこのナノチューブの長さ約２５０ｎｍ以上（ueber）に維持される。この特徴的な長さは、スピンコヒーレント長と呼ばれている。さらに、カーボンナノチューブでは、伝導電子の比較的少ない拡散が、音響量子（Phononen）および格子欠陥において（an）行われる。なお、弾性散乱長（elastische Streulaenge）は約６０ｎｍである。
【０００７】
小型の不揮発性記憶装置を製造するための興味深い概念（Konzept）が、いわゆるＭＲＡＭ（磁気ランダムアクセスメモリ）である。ＭＲＡＭは、巨大磁気抵抗効果（ＸＭＲ効果）に基づいて機能している（この効果の基本原理については[４]に記載されている）。２つの強磁性層が、強磁性ではない薄い中間層によって分離されている構造において、ＸＭＲ効果を、観察できる。両方の強磁性層の磁化方向が互いに逆平行である場合、多数のスピン粒子は、第１強磁性層から中間層を介して第２強磁性層まで、スピンを保持したまま貫流する間に少数のスピン粒子になる。多数の荷電粒子とは、スピン方向が強磁性優先方向と同じである複数の伝導電子のことである。言い換えると、第２強磁性層の多数のスピン粒子に影響を与える第２強磁性層のスピン優先方向は、第１強磁性層の多数のスピン粒子に影響を与える第１強磁性層のスピン優先方向に対して反平行である。その結果、両方の強磁性層の方向が互いに反平行である場合には、両方の強磁性層の磁化が平行な場合と比べて、著しく高い電気抵抗が生じる。電気抵抗と、両方の層の磁化ベクトルの調整との関係は、スピンに応じたトンネル効果に基づいている。両方の層の間の電流の流れは、第２層の伝導帯中の自由な状態を得る（Verfuegbarkeit freier Zustaende）ことによって規定される。磁化方向が互いに平行な場合、第１強磁性層において例えば「スピンアップ」状態にあることが好ましい電子スピンは、第２強磁性層中の「スピンアップ」電子に適した伝導帯において、多数の自由な状態を得る。この結果、著しいトンネル電流が流れる。また、互いに反平行に調整する場合、フェルミ端に十分ではない多くの自由な状態が存在しており、その状態の中に「スピンアップ」によって電子がトンネルを通ることになるように、エネルギー帯は相互に位置を変える。この場合、このトンネル電流はわずかであり、層構造のインピーダンスは高い。したがって、例えば外部電界を用いて磁化を平行に調整することによって、ＸＭＲ効果が生じる。つまり、電気抵抗が著しく低下する。
【０００８】
なお、両方の強磁性層の間の中間領域は、磁気を帯びない層（例えば電気的に絶縁性のトンネル障壁）であってもよい。この場合、このことを、「トンネル磁気抵抗」（ＴＭＲ効果）と呼ぶ。ＭＲＡＭでは、ＴＭＲ効果が用いられる。つまり、量子力学トンネル効果が巨大磁気抵抗効果と結びつくのである。ＭＲＡＭは、格納された情報の不揮発性に関して優れているので、新しい市場部分を、持ち運びできる製品（デジタルフォトカメラ、インテリジェントチップカード）についても開拓する。
図１を参照にして、ＭＲＡＭ記憶素子の機能を以下に説明する。図１に示すように、ＭＲＡＭ記憶装置１００は、軟磁性電極１０１、硬磁性電極１０２、および、その間に配置されたトンネル層１０３を備えている。
【０００９】
硬磁性（または磁石の硬い）材料とは、さらに、履歴曲線（つまり、磁化と磁界の強さとの間の関係）が、軟磁性（または磁石の柔らかい）材料の場合よりも大きな面積を含んでいる材料のことである。なお、軟磁性材料の履歴曲線は小さな面積を含んでいる。通常、硬磁性材料の場合、残留磁気と保磁力とが、軟磁性材料の場合よりも大きい。言い換えると、軟磁性材料が磁化反転するための動作はわずかでよい。これに対して、硬磁性材料を磁化反転するための動作は、大きくなければならない。硬磁性電極１０２を磁化反転するために大きな動作または強い外部磁界が必要なので、硬磁性電極１０２の１度定められた磁化方向（図１では矢印１０２ａで示されている）は、非常に強い磁界がない限り、永続的に維持される。軟磁性電極１０１を、わずかな駆動またはわずかな外部電界のゆえに予め磁化反転できるので、一時的な磁化方向（図１の実線の矢印１０１ａ）を、予め小さな外部磁界によって、逆の磁化方向（図１の点線の矢印１０１ｂ）に反転できる。
【００１０】
図１に示した概要では、軟磁性電極１０１および硬磁性電極１０２の磁化方向は、互いに反平行に定められている。このシナリオにしたがって、導電線１０４によって軟磁性電極１０１と硬磁性電極１０２との間に電圧が供給されると、巨大磁気抵抗効果のゆえに、軟磁性電極１０１と硬磁性電極１０２との間の電流の流れは減少する。硬磁性電極１０２の磁化方向に影響を与えないために磁界を十分に小さく供給し、他方、軟磁性電極１０１の磁化方向を反転するために磁界を十分に大きく供給することによって、軟磁性電極１０１と硬磁性電極１０２との磁化方向を一致させることができる。巨大磁気抵抗効果のゆえに、軟磁性電極１０１と硬磁性電極１０２との間の、導電線１０４に供給された電圧の場合、軟磁性電極１０１と硬磁性電極１０２との間に、大きな電流が流れることになる。
電極１０１と１０２との間の大きな電流の流れを、例えば、論理値「１」と解釈できる。また、電極１０１と１０２との間の小さな電流の流れを、論理値「０」と解釈できる。したがって、ＭＲＡＭ記憶装置１００では、１ビットのデータ量を格納できる。
【００１１】
しかしながら、図１に示したＭＲＡＭ記憶装置１００には、多数の不都合な点がある。トンネル層１０３は、約１．５ｎｍの厚さの酸化アルミニウム層（Ａｌ2Ｏ3）によって形成されている場合が多い。スパッタリングによって形成された(英文では、apply)アルミニウム層を均一に酸化することは、技術的に困難である。それゆえ、トンネル層１０３の形成は、難しく、コストがかかる。さらに、トンネル層１０３の厚さを、十分に小さく選択する必要があり、これにより、十分な量の伝導電子が、反転過程を行わずにトンネル層１０３を横断することができる。言い換えると、トンネル層１０３の厚さは、トンネル層１０３を通過する際にスピン方向を維持するために、電子の平均的な散乱長よりも薄くなければならない。従来のＭＲＡＭでは、トンネル層１０３の厚さは通常０．５ｎｍ〜３ｎｍである。しかしながら、１ビットをＭＲＡＭ記憶装置１００に書き込むためには、硬磁性電極１０２を磁化反転することなく、軟磁性電極１０１を磁化反転する必要がある。トンネル層１０３の厚さ（つまり、軟磁性電極１０１と硬磁性電極１０２との間隔）が、上述したように、十分に大きいトンネル電流が必要なために狭いので、従来技術に開示されているＭＲＡＭ記憶装置１００では、１ビットを軟磁性電極１０１に書き込む際に、このために供給される外部磁界によって、硬磁性電極１０２は負の影響を受けてしまう（つまり、例えば（部分的に）磁化反転する）可能性がある。さらに、軟磁性電極１０１の磁化または硬磁性電極１０２の磁化によって、それぞれ、電極１０１と１０２との広がっていく間隔を狭める磁界が、生成される。スピン方向を保ちながら十分に高いトンネル電流を保障するために、両方の電極１０１・１０２が比較的近くに隣接されていることにより、軟磁性電極１０１および硬磁性電極１０２によって生成された磁界間で、磁気相互作用が可能になる。このような相互作用は、電極１０１・１０２の磁化方向に適した影響を与える。このことは、ＭＲＡＭ記憶装置１００にプログラミングされた１ビットのデータ量が失われるという危険が生じるので、不都合である。このような作用によって、ＭＲＡＭ記憶装置１００の保持時間が不都合に短縮される。
【００１２】
さらに、トンネル層１０３の面積は、記憶配列中のＭＲＡＭ記憶装置１００の集積密度を上げるために、できるだけ小さくなければならない。図１に示したトンネル層（厚さ約１．５ｎｍの酸化アルミニウム層）は、１断面に、約１ＭΩｎｍ-2〜約４０ＧΩ-2ｎｍの電気抵抗を有している。ＭＲＡＭ記憶装置１００の一次元の広がり（eine Groessenordnung）がサイズ約１００ｎｍよりも下回る場合、非常に高いトンネル抵抗が生じる。しかしながら、高いトンネル抵抗は、ＭＲＡＭ記憶装置１００のＲＣ時間を拡大する。記憶装置１００のＲＣ時間とは、ＭＲＡＭ記憶装置１００の読み出し時間の尺度である。つまり、ＭＲＡＭ記憶装置１００に格納されたデータ量を読み出すために必要な、時間の尺度である。トンネル層１０３の電気抵抗が高いと、ＭＲＡＭ記憶装置１００へのアクセス時間がかかるか、または、記憶配列における記憶装置１００の集積密度が低下する。このような技術的制限は不都合である。
【００１３】
[６]には、磁気記憶媒体に格納された情報を読み出すための読取りヘッドが開示されている。上記読取りヘッドは、カーボンナノチューブによって分離された２つの強磁性層を備えている。上記層は、十分に強い外部磁界の存在下で磁化方向が互いに平行になるように、設置されている。この場合、外部磁界を遮断すると、磁化方向は、互いに反平行の方向に反転する。
【００１４】
[７]には、２つの強磁性層の間にトンネル障壁を備えたＭＲＡＭが開示されている。この場合、強磁性層のうちの１つの磁化方向を、外部磁界によって設定できる。
【００１５】
[８]には、不揮発性磁気記憶セルのトンネル障壁に適した材料が開示されている。
【００１６】
本発明の目的は、アクセス時間が短く、保持時間が長く、集積密度の高い、不揮発性磁気記憶装置を提供することにある。
【００１７】
この目的は、独立特許請求項の特徴部分を含む、磁気記憶装置および磁気記憶アレイによって達成される。
【００１８】
本発明に係る磁気記憶装置は、磁化できる第１電極、磁化できる第２電極、および、少なくとも１つのナノチューブを備えている。このナノチューブは、上記電極間の縦方向に配置されており、その第１縦端部では第１電極と、その第２縦端部では第２電極と接続している。
【００１９】
上記少なくとも１つのナノチューブは、カーボンナノチューブであることが好ましい。また、本発明の磁気記憶装置では、上記２つの電極は、互いに１ｎｍ〜３００ｎｍの間隔で配置されていることが好ましい。
【００２０】
本発明の磁気記憶装置には、多数の利点がある。公知のＭＲＡＭ記憶装置と比べた場合の大きな利点は、磁化できる第１電極と磁化できる第２電極との間を接続するナノチューブの縦長が、１ｎｍ〜１０００ｎｍであるという点にある。従来技術に係るＭＲＡＭ記憶装置は、通常、厚さ１．５ｎｍのトンネル層を備えている。本発明に係る磁気記憶装置のナノチューブの長さが１０００ｎｍまで長くすることができることによって、磁化できる第１電極、および、磁化できる第２電極は、互いに、空間的に、従来技術よりもさらに離れている。磁気記憶装置の上述の機能によれば、磁化できる第１電極と磁化できる第２電極との磁化は、大きさおよび方向に応じてそれぞれ規定されている。ここでは、磁化同士ができるだけ影響を与えあわないことが望ましい。磁気層によって生成された磁界は、磁気層との間隔が開くことによって低下する。それゆえ、本発明の磁気記憶装置の磁化できる第１または第２電極の磁界の強さは、電極間の間隔が開くことによって低下する。
【００２１】
ナノチューブが非常に長いので磁化できる第１電極が磁化できる第２電極から十分遠く離れていることによって、磁化できる第１電極および磁化できる第２電極によって生成される磁界間の相互作用は、本発明では、従来技術と比べて低減されている。
【００２２】
上述したように、従来技術では、磁化できる電極間のトンネル層の厚さには制限がある。なぜなら、酸化されたトンネル層に設定される必要のある物理的要求があるからであり、特に、酸化されたトンネル層の電気抵抗が高く、かつ、厚さに正比例しているからである。このような制限は、基本的に、磁化できる電極間の接続装置であるトンネル層の代わりにナノチューブを使用することによって回避される。なぜなら、カーボンナノチューブを介して伝導電子が貫流する際の２つの散乱プロセス（Streuprozessen）間の平均的な自由行程長が、酸化されたトンネル層の場合よりもはるかに長いからである。散乱プロセスによって、磁化できる電極間の伝導電子のスピン情報を失わないために、磁化できる電極間の接続装置の厚さを、平均的な自由行程長よりも薄く選択する必要がある。磁化できる電極間の接続装置としてカーボンナノチューブを選択することによって、磁化できる電極間の空間間隔が十分に高くなり、このことが、磁化できる電極同士の不都合な相互影響を防止する。したがって、磁化記憶装置に格納された１ビットのデータ量が符号化されている（kodiert）、磁化できる電極の磁化方向は、長時間、十分に確実に保たれ、磁化できる電極間の不都合な相互作用による影響を受けない。したがって、本発明の磁気記憶装置の保持時間は長い。なお、保持時間とは、磁気記憶装置に格納される情報が保持されている時間のことである。
【００２３】
さらに、磁化できる電極のうちの１つに外部磁界を供給することによって、磁気記憶装置に格納できる情報を、磁気記憶装置に入力できるということを考慮する必要がある。この場合、外部磁界は、単一の、つまり磁化できる所望の電極の磁化方向が設定されるように、この電極に確実に影響を与える必要がある。これに対して、記憶装置の磁化できる電極のうちのもう一方は、１ビットのデータ量を磁気記憶装置に入力するために供給される外部磁界から影響を受けない。このような外部磁界は、外部磁界（例えば電流が貫流している導体）を生成する手段との間隔を開けることによって小さくなる。この結果、本発明では、外部磁界によって磁化反転されない磁化できる他の電極からの不要な影響が、防止される。これにより、磁化できる他の電極からの不都合な影響を危惧する必要なく、磁化情報を、適切に選択された外部電界を用いて、磁化できる電極のうちの１つに十分確実に入力できる。
【００２４】
本発明に係る磁気記憶装置の他の利点は、ナノチューブの直径が通常１ｎｍ〜３０ｎｍとわずかであるという点にある。上述したように、従来技術によるＭＲＡＭ記憶装置には、ＭＲＡＭ記憶配列中のＭＲＡＭ記憶装置の集積密度に関して技術的限界がある。なぜなら、断面積が１００ｎｍ×１００ｎｍよりも小さい場合、トンネル障壁のトンネル抵抗が、非常に高いからである。このことは、ＲＣ時間、つまりＭＲＡＭ記憶装置の特徴的な読み出し時間に対して不都合に作用する。本発明では、磁気記憶アレイ中の磁気記憶装置の集積密度に関するこの技術的限界は、著しく改善されている。直径が通常１ｎｍ〜３ｎｍであるナノチューブの電気抵抗は、ナノチューブの伝導率が高いので、非常に低い。これにより、磁気記憶装置のＲＣ時間（つまり読み出し時間）を十分に短く保つことができる。これによって、磁化できる第１電極と磁化できる第２電極との接続素子であるナノチューブを使用することによって、磁気記憶アレイ中の磁気記憶装置の集積密度に関する技術的限界は、従来技術と比べて、サイズが小さい分だけ改善される。ナノチューブによって予め与えられた基本的な技術的限界は、ナノチューブの断面積（１ｎｍ×１ｎｍおよび３０ｎｍ×３０ｎｍ）にある。これにより、本発明では、限定条件は、集積密度の高い磁気記憶素子を供給することによって改善される。
【００２５】
また、磁気記憶装置のうちの少なくとも１つのナノチューブは、量子力学的トンネル接触を構成し、両方の電極間に流れる電荷粒子のスピン状態が少なくとも部分的に保持されているように、配置されていることが好ましい。
【００２６】
上述したカーボンナノチューブのスピンコヒーレント長が約２５０ｎｍ（[３]参照）と長いことによって、例えば磁化できる強磁性電極中の、ナノチューブを介して流れる伝導電子の影響を受けたスピン情報が、ナノチューブを介して貫流する際にスピンコヒーレント長の長さ以上に（ueber Dimension in der Groessenordnung）維持される。言い換えると、スピンフリッププロセス（Spinflips）（スピンフリップ）を行うことなく、伝導電子は、カーボンナノチューブを約２５０ｎｍ以上流れる。さらに、カーボンナノチューブ中の伝導電子に関する２つの散乱プロセス間の平均的な自由行程長は、長い。並んだ２つの散乱プロセス間の平均的な自由行程長が長く、かつ、カーボンナノチューブを貫流する際に極性を与えられた伝導電子のスピンコヒーレント長が長いので、カーボンナノチューブは、磁化できる第１電極と磁化できる第２電極との間の接続素子に特によく適している。磁化できる第１電極と磁化できる第２電極との間では、ＸＭＲ効果が生じる。上述の磁気記憶装置の動作中に、伝導電子が、磁化された電極により予め与えられたスピン配向を有し、この伝導電子が、カーボンナノチューブに接続された場合、この伝導電子は、スピン反転過程を行うことなく、このスピン情報を、２５０ｎｍのサイズ以上に、磁化できる第２電極へ運搬する。言い換えると、カーボンナノチューブを貫流する際に、スピン情報は失われない。また、上述の磁気記憶装置に関して、カーボンナノチューブを用いることによって、磁化できる２つの電極間に格納された１ビットの情報をエラーなく読み出すこともできる。両方の電極の磁化方向が異なっていると、これら両方の磁化できる電極間の電気抵抗は、高く（ＸＭＲ効果）、磁化できる電極間の電流の流れは、電圧が一定に供給される場合に低い。磁化できる両方の電極の磁化方向が同じである場合、磁化できる電極間の電気抵抗は低く、磁化できる両方の電極間の電流の流れは、電圧が一定に供給される場合には、上述の、磁化方向が互いに反平行な２つの電極の場合よりも高い。しかしながら、ナノチューブを貫流する際に伝導電子のスピン情報が変化する場合、電気抵抗と両方の電極の磁化の相対的な方向との互いの有効な関係は、悪化することになる。このことは、スピンコヒーレント長が長いので、回避される。そのために、カーボンナノチューブは、磁気記憶装置中の磁化できる第１電極と磁化できる第２電極との接続素子に特によく適している。これにより、本発明では、信号対雑音比は、磁気記憶装置に格納されたデータ量を読み出す際に高くなる。
【００２７】
磁気記憶装置では、第１電極は第１磁気材料を含み、かつ、第２電極は第２磁気材料を含んでいることが好ましい。ここでは、両方の材料の磁気硬度が異なり、いわゆる多層（Multilagenschichten）として形成されてもよい。ここでは、両方の電極は、それぞれ、ナノチューブの長軸に対してそれぞれ垂直に配置された、磁化できる層である。
【００２８】
上述したように、硬磁性材料とは、履歴曲線によると（unter）面積の大きな（hohen Flaeche）材料のことである。したがって、このような材料を、なんとかして（nur schwer）磁化反転する必要がある。これに対して、軟磁性材料の履歴曲線の面積は、少ない。したがって、このような材料を、小さな外部磁界を用いて磁化反転できる。この場合に磁化反転するための動作は小さい。
【００２９】
磁気記憶装置の磁化できる電極のうちの１つは、軟磁性材料から形成されている。この電極の磁化方向を、小さな外部磁界を供給することによって、反転できる。したがって、軟磁性電極の磁化方向を設定することで、磁気記憶装置に格納された情報を、書き込んだり、消去したりできる。これに対して、十分に強い外部磁界によって、特定の磁化方向を、１度、磁気記憶装置の硬磁性電極に与え、次に、その方向を永続的に一定に保つ。また、交換相互作用（Austauschwechselwirkung）または形状異方性（Formanisotropie）によって磁化を発生させてもよい。
【００３０】
磁化できる電極のうちの１つに適した軟磁性材料として、鉄または鉄ニッケル合金を用いる場合が多い。また、硬磁性電極に適した材料として、コバルトを用いる場合が多い。本発明の利点は、磁気硬度の異なる、第１磁気材料または第２磁気材料に適した材料が、鉄、ニッケル、コバルトといった、カーボンナノチューブの成長に特に適した材料であるという点にある。カーボンナノチューブは、その成長に適した、触媒作用による活動的な材料（例えば、鉄、ニッケル、または、コバルト）によって成長することが好ましい。それゆえ、磁化できる第１電極および磁化できる第２電極に適した材料は、これらの材料から形成された電極間でカーボンナノチューブを使用するのに特によく適している。したがって、本発明の磁気記憶装置を、納得できる価格によって製造できるとともに、その間で用いられるカーボンナノチューブを、品質高く形成できる。
【００３１】
上述したように、従来技術のＭＲＡＭ記憶装置の動作は、トンネル層の高いトンネル抵抗（したがって高いＲＣ時定数）のゆえに、遅い場合が多い。ＭＲＡＭ記憶装置に入力されたデータ量を読み出すために必要である特性時間（charakteristische Zeit）は、ＭＲＡＭ記憶装置のＲＣ時間によって規定される。本発明では、記憶装置の電気抵抗を、両方の磁化できる電極間の接続素子にカーボンナノチューブを用いて、低下する。したがって、ＲＣ時間は縮小し、したがって、記憶素子の速度が上がる。また、カーボンナノチューブの伝導率が非常に高いことにより、カーボンナノチューブの抵抗は、クリッチング定数（Klitzing Konstante）（Ｒk＝２５．８ｋΩ）の範囲内（in der Groessenordnung）である。磁気記憶装置の等価回路は、容量Ｃおよびオームの抵抗値Ｒであるキャパシタを備えている。ここでは、ＲとＣとの積を、磁気記憶装置に入力されたデータ量の読み出し時間に適した尺度として説明できる。また、本発明では、磁化できる第１電極と磁化できる第２電極との間の接続素子の電気抵抗が、従来技術によるトンネル層の電気抵抗と比べて著しく低いので、本発明ではＲＣ時間は低下し、したがって、読み出し時間を短縮することによって動作できる磁気記憶装置が備えられている。
【００３２】
さらに、本発明では、上述の複数の磁気記憶装置を備えた磁気記憶アレイが、供給されている。
【００３３】
さらに、本発明の記憶装置を備えた本発明の記憶配列について詳述する。この記憶装置の形態は、それを備えた記憶配列にも適している。
【００３４】
これらの記憶装置は、第１および第２の格子軸によって特定された二次元格子の交差点に、配置されていることが好ましい。また、磁気記憶アレイでは、第１電極が第１配線にそれぞれ接続されている。また、これらの第１電極は、第１の格子軸に対して平行な線に沿って、配置されている。（上記請求項８を参照してください）さらに、第２電極は、第２配線にそれぞれ接続されている。これらの第２電極は、第２格子軸に対して平行な線に沿って、配置されている。言い換えると、互いに平行に配置された複数の第１配線は、二次元格子の第１格子軸に沿って延びるように、配置されている。また、第２格子軸（これに沿って、互いに平行に配置された複数の第２配線が延びている）が、第１格子軸に対して垂直に延びていることが好ましい。平面図では、第１配線および第２配線は、二次元格子を形成している。しかしながら、第１配線は第１平面に、第２配線は第２平面に備えられていることが好ましい。なお、第２平面は、第１平面に対して、好ましくは平行に、かつ、間隔を開けて配置されている。また、第１配線のうちの１つと、第２配線のうちの１つとの全ての交差領域に、上述したように、磁気記憶装置が配置されている。また、磁化できる第１電極が、第１配線のうちの１つに接続されており、磁化できる第２電極が第２配線のうちの１つに接続されている。磁化できる第１電極は、磁化できる第２電極に、少なくとも１つのナノチューブを介して接続されている。この少なくとも１つのナノチューブは、第１配線に対して垂直に、および、第２配線に対して垂直に延びていることが好ましい。
【００３５】
記載してきたように、大きなデータ量を格納でき、集積密度が高く、アクセス時間の短い磁気記憶アレイを提供する。
【００３６】
本発明の磁気記憶アレイでは、第１格子軸に対して平行な線に沿って配置された第１電極は、共通の一体成形の電極として形成されていることが好ましい。
【００３７】
この概念によれば、磁気記憶装置の磁化できる第１電極は、硬磁性材料から形成されることが好ましい。これに対して、磁化できる第２電極は、軟磁性材料から形成されていることが好ましい。硬磁性材料から形成される、全ての記憶装置の磁化できる第１電極を、本発明の磁気記憶アレイの磁気記憶装置にデータを入力し始める前に、高い磁界を介して１度調整し、できる限り、結果として生じた磁化方向のまま残ることが好ましい。特に、磁化できる第１電極のうちの１つと磁化できる第２電極のうちの１つとの間の磁気相互作用によって、磁化できる第１電極のうちの１つの所定の磁化方向が変わることを、回避する必要がある。
【００３８】
上述の形態によれば、第１格子軸に対して平行な線に沿って配置された第１電極が、共通の一体成形の電極としてそれぞれ形成されていることにより、共通の一体成形の電極として形成された、硬磁性材料からなる第１電極の磁化が安定する。また、磁化を、形状異方性によって発生させてもよい。具体的には、第１配線に沿って連続して延びる共通の一体成形の第１電極を、一貫した磁化方向に磁化反転するためには、はるかに高い磁界力（magnetische Feldkraft）が必要である。なぜなら、磁化反転する原子素子磁石（atomaren Elementarmagneten）の数が、第１電極中の原子数に対して比例しているからである。一体成形に形成された電極の場合と同様に、磁気原子数が多い場合、その磁化反転には、磁界を大きくするか、または、動作を大きくする必要がある。共通の一体成形の第１電極の原子のスピンは、第１電極よりもはるかに順序づけられている。この第１電極とは、その寸法が第１配線のうちの１つと第２配線のうちの１つとの交差領域によって規定されている電極のことである。具体的には、共通の一体成形の第１電極中で増すスピンを磁化反転するために、スピンがわずかである場合よりも、磁界を大きくする必要があり、かつ、多くの磁気エネルギーを用いる必要があるということである。なお、このスピンは、第１配線のうちの１つと第２配線のうちの１つとの交差領域で寸法が制限されている第１電極において、わずかに発生する。配線に沿って配置された第１電極を一体成形に構成することにより、磁気記憶装置の硬磁性層は、磁界による不要な磁化反転から保護されている。なお、この磁界は、ほぼ、記憶装置の第２電極の磁化方向を入力したり、読み出したりするために、供給されている。
【００３９】
磁気記憶アレイの磁気記憶装置の磁化できる第２電極のうちの１つに磁化方向を記憶することは、第１配線および第２配線に適した電流を流すことに実現される。なお、これらの配線の交差領域には、プログラミングされた磁気記憶装置が配置されている。電流が貫流するこれらの２つの導体は、磁界を生成する。これらの磁界によって、電流が流れる第１配線および電流が流れる第２配線の交差領域に配置された磁気記憶装置中の磁化できる第２電極を、磁化反転する。磁気記憶アレイの上述の形態では、第１格子軸に対して平行な線に沿って配置された第１電極が共通の一体成形の電極として形成されている。この共通の一体成形の電極は、それ自体、帯電粒子（Stromtraeger）である。帯電粒子は、記憶装置の磁化できる第２電極を磁化反転するための磁気信号を供給する。これにより、共通の一体成形の電極として形成され、磁化反転から保護する硬磁性材料を含んだ第１電極は、さらに、不要な磁化方向の反転から保護されていることが好ましい。
【００４０】
上述の磁気記憶アレイの他の形態として、磁気記憶アレイでは、それぞれ、第２格子軸に対して平行な線に沿って配置された第２電極を、共通の一体成形の電極として形成できる。この場合、第２電極を、硬磁性材料から形成する必要があり、第１電極を、軟磁性材料から形成する必要がある。上述の論証を、同じように行う必要がある。ここでは、上述の形態をした第１電極は上述の形態をした第２電極の機能を行い、またその逆も言える。
【００４１】
本発明の実施例を図面に示し、以下に詳述する。図１は、従来技術にしたがった磁気記憶装置を示す図である。図２は、本発明の好ましい実施例にしたがった磁気記憶装置を示す図である。図３は、本発明の好ましい第１実施例にしたがった磁気記憶アレイを示す図である。図４は、本発明の好ましい第２実施例にしたがった磁気記憶アレイを示す図である。
【００４２】
本発明の磁気記憶装置の好ましい実施例について、図２を参照して、以下に記載する。この磁気記憶装置２００には、磁化できる第１電極２０１、磁化できる第２電極２０２、および、ナノチューブ２０３が備えられている。このナノチューブは、電極２０１と２０２との間に縦方向に配置されており、第１縦端部２０３ａでは第１電極２０１に、第２縦端部２０３ｂでは第２電極２０２に接続されている。ナノチューブ２０３は、カーボンナノチューブである。
【００４３】
ナノチューブ２０３は、量子力学トンネル接触部として配置されている。２つの電極２０１と２０２との間に流れる帯電粒子のスピン状態は、ナノチューブを介して通過する間に、少なくとも部分的に保持される。第１電極２０１は第１磁気材料を有し、第２電極２０２は第２磁気材料として（als）有している。また、両方の材料の磁気硬度は、異なっている。磁化できる第１電極２０１は、軟磁性材料から形成されている。つまり、磁気記憶装置２００では、鉄・ニッケル合金を含んだ磁化できる第１電極２０１が形成されている。また、磁化できる第２電極２０２は、硬磁性材料（つまり、コバルト材料）から形成されている。これら２つの電極２０１・２０２は、それぞれ、ナノチューブ２０３の縦軸に対してそれぞれ垂直に配置された磁化できる層である（図２参照）。
【００４４】
さらに、図２に示すように、両方の電極２０１・２０２が、間隔「ｄ」で互いに配置されている。この間隔ｄは、ナノチューブ２０３の長さに相当し、ほぼ１ｎｍ〜３００ｎｍである。図２に示す磁気記憶装置２００の実施例では、ナノチューブ２０３の長さは、約２５０ｎｍである。このことは、ナノチューブのスピンコヒーレンス長（つまり、スピン偏極された（spinpolarisiertes）伝導電子をスピンフリップオーバープロセスなしに運搬できる、ナノチューブの長さ）にほぼ相当する。こうして、伝導電子のスピン情報は、ナノチューブ２０３を通過する間、保たれる。
【００４５】
さらに、図２に、矢印によって、磁化できる第１電極２０１または磁化できる第２電極２０２の磁化方向を示す。磁化できる第２電極２０２は、図示した実施例では硬磁性材料から形成されている。また、この電極の磁化方向は２０５である。ここで、図２の磁化方向２０５を、左から右への矢印によって示している。図２に示した磁気記憶装置２００の駆動状態に応じて、磁化できる第１電極２０１の磁化方向２０４ａを、直線をした右から左への矢印によって示す。磁化できる第２電極２０２は、理想的には、永続的な、図２に示した磁化状態２０５のままである。これに対して、磁化できる第１電極２０１の磁化方向は、適切な外部磁界を供給することによって、図２に示した第１磁化方向２０４ａから、第１磁化方向２０４ａとは反対の第２磁化方向２０４ｂに磁化反転可能である。磁化できる第１電極２０１が、図２に示した磁化方向２０４ａによる駆動状態だけではなく、それとは反対の磁化方向２０４ｂによる駆動状態においても駆動できるということを、図２では、左から右への第２磁化方向２０４ｂを点線の矢印で示すことによって、明示する。
【００４６】
なお、図２に示した実施例では、磁化できる第１電極２０１の磁化方向２０４ａ・２０４ｂ、及び、磁化できる第２電極２０２の磁化方向２０５が、水平方向に延びているが、図２に応じて垂直方向またはそれ以外の方向にも延びていてもよい（図示せず）。
【００４７】
図２の磁気記憶装置２００の駆動状態では、磁化できる第１電極２０１と磁化できる第２電極２０２との磁化方向は、互いに逆である（つまり、１８０°互いに回転している）。上述の巨大磁気抵抗効果にしたがって、磁化できる第１電極２０１の電流は、ナノチューブを介して、磁化できる第２電極２０２に流れる。この第２電極の電気抵抗は高い。これに対して、磁化できる第１電極２０１の第２磁化方向が２０４ｂであり、磁化できる第２電極２０２の磁化方向が変わらずに２０５である、磁気記憶装置２００の駆動状態（図示せず）では、磁化できる第１電極２０１と磁化できる第２電極２０２との間に流れる電流の電気抵抗は、上述の場合よりも低い。
【００４８】
したがって、図２に示した磁気記憶装置２００には、１ビットのデータ量を記憶できる。このデータ量は、磁化できる第１電極２０１および磁化できる第２電極２０２の磁化方向２０４ａ、２０４ｂ、および、２０５の相対的な向き（Orientierung）によって符号化されている。また、磁気記憶装置２００において、磁化できる第１電極２０１の第１磁化方向が２０４ｂであり、磁化できる第２電極２０２の磁化方向が２０５である場合、第１および第２電極２０１・２０２の磁化方向は、互いに平行である。このとき、磁気記憶装置２００の電気抵抗は低く、外部電圧が一定である場合の磁気記憶装置２００を介した電流の流れは、大きい。このことを、例えば、論理値「０」と解釈できる。これに対して、磁化できる第１電極２０１が第１磁化方向２０４ａを有している場合、磁化できる第１および第２電極２０１・２０２の磁化方向は、互いに反平行である。したがって、磁気記憶装置２００の電気抵抗は高く、外部電圧が一定である場合の磁気記憶装置２００を介した電流の流れは、少ない。このことを、例えば、論理値「１」と解釈できる。
【００４９】
磁気記憶装置２００の機能にとって重要なのは、磁化できる第１電極２０１において、その強磁性の性質のゆえにスピン偏極される伝導電子が、スピン状態を変えずに、ナノチューブ２０３を介して、磁化できる第２電極２０２まで少なくとも部分的に運搬されることである。言い換えると、ナノチューブ２０３に流される伝導電子のスピン優先方向（Spinvorzugsrichtung）は、ナノチューブを通過する間、大部分維持される。これにより、巨大磁気抵抗効果は磁気記憶装置２００において生じることができ、磁気記憶装置２００の上述の異なる駆動状態での電気抵抗が、電気的に検出される。このことを、ナノチューブの長さを「ｄ」（図２参照）とし、ｄは図２に示した磁気記憶装置２００の実施例では約２５０ｎｍであるとして、本発明にしたがって実施する。結果として、ナノチューブ２０３の長さは、ナノチューブのスピンコヒーレント長とほぼ同じである。さらに、ナノチューブ２０３の電気抵抗は十分に低いので、磁気記憶装置２００を駆動できる時定数は、十分低い。
【００５０】
このように、本発明は、符号化された記憶情報に十分速くアクセスできる磁気記憶装置２００を提供している。ナノチューブ２０３が非常に長く選択されており、磁化できる第１電極２０１と磁化できる第２電極２０２との間隔が十分に開いていることによって、磁化できる第１電極２０１および磁化できる第２電極２０２によって生成された両方の磁界間での望ましくない相互作用が防止される。また、第１磁化方向２０４ａまたはその代わりに第２磁化方向２０４ｂを磁化できる第１電極２０１に入力することは、通常は外部磁界を供給することによって実行される。この入力は、間隔ｄが十分に広いので、磁化できる第１電極２０１にのみ影響を与える。一方、磁化できる第２電極２０２は、間隔ｄが開いているので、磁化できる第１電極２０１に磁化方向を入力するための外部磁界から、全く影響を受けない。ここでは、磁界が磁気材料から間隔を開けて縮小するという物理的効果を、利用する必要がある。
【００５１】
図３に、複数の磁気記憶装置３０１を備えた本発明の磁気記憶アレイ３００の好ましい第１実施例を示す。どの磁気記憶装置も、図２に関して上述した磁気記憶装置２００と同様に形成されている。
【００５２】
磁気記憶アレイ３００では、記憶装置３０１は、第１格子軸３０３および第２格子軸３０４によって規定されている二次元格子３０２の交差点に、配置されている。この磁気記憶アレイ３００では、記憶装置３０１の磁化できる第１電極３０５と第１配線３０６とが、それぞれ接続されている。この磁化できる第１電極は、第１格子軸３０３に対して平行な線に沿って配置されている。さらに、磁気記憶装置３０１の磁化できる第２電極３０７は、第２配線３０８に接続されている。この磁化できる第２電極は、第２格子軸３０４に対して平行な線に沿って配置されている。
【００５３】
以下に、図３に示した実施例にしたがった、本発明の磁気記憶アレイの原理的駆動について、記載する。
【００５４】
初めに、ある磁気記憶装置３０１への１ビットのデータ量のプログラム化（einprogrammierbar）について、記載する。そのために、第１配線３０６および第２配線３０８（これらの交差領域に、駆動される磁気記憶装置３０１が配置されている）のそれぞれに、電流を流す。電流の強さの選択を、電流が貫流する第１配線３０６と電流が貫流する第２配線３０８とによって生成されるほぼ環状の磁界が、選択される磁気記憶装置３０１の交差領域でのみ重なり、その結果として生じた磁界強度が交差領域に達するように重なるように、行う必要がある。これにより、この交差領域に配置された、軟磁性材料を含んだ磁化できる第１電極３０５の磁化方向を、逆にすることができる。全ての他の磁気記憶装置３０１に付随の浮遊磁場は、この交差領域に配置された磁化できる第１電極３０５の磁化方向が変わるほど、十分には大きくない。この結果、電流が貫流する第１配線３０６と電流が貫流する第２配線３０８との間の交差領域に配置された、磁化できる第１電極３０５でのみ、磁化方向が変わり、論理値「１」または「０」が入力される。さらに、電流を貫流する第１配線３０６と電流を貫流する第２配線３０８との交差領域で重なった電界強度が十分に大きいことにより、交差領域に配置された、軟磁性材料から形成された磁化できる第１電極３０５の、磁化方向に影響を与える。他方、重なっている電界強度が十分ではない場合、高磁性材料から形成された磁化できる第２電極３０７の磁化が反転される。
【００５５】
次に、全ての磁気記憶装置３０１に格納された１ビットのデータ量の読み出しについて、記載する。そのために、例えば、電圧検出手段（図３に示さず）を用いて、磁気記憶装置３０１における電圧降下を検出する。この電圧降下は、電流の強さが所定の値であり、磁気記憶装置３０１の電気抵抗が大きい場合、つまり、磁気記憶装置３０１の、磁化できる第１電極３０５と磁化できる第２電極３０７との磁化方向が、互いに反平行に定められている（巨大磁気抵抗効果）場合に、大きい。このような場合に、論理値「１」が割り当てられる。これに対して、磁気記憶装置３０１の電気抵抗がわずかな場合、つまり、磁化できる第１電極３０５と磁化できる第２電極３０７との磁化方向が互いに平行である場合、磁気記憶装置３０１における電圧降下は、わずかである。このような場合に、論理値「０」が割り当てられる。
【００５６】
磁気記憶装置３０１において電圧降下を検出する代わりに、例えば、外部供給電気電圧が一定に供給されている場合、電流の流れを磁気記憶装置３０１によって検出できる。
【００５７】
上述したように記憶装置３０１の電気抵抗を検出する場合、全ての記憶装置３０１に存在する少なくとも１つのナノチューブ３０９の機能が重要である。電気抵抗と、磁化できる第１電極３０５および磁化できる第２電極３０７の相対的な磁化方向との関係は、以下に基づいている。つまり、ナノチューブ３０９を貫流する場合、磁化できる電極３０７から伝導電子に供給されるそのスピン優先方向が保持されるということである。つまり、伝導電子のうちの少なくとも１部分は、スピン反転過程を行わずにナノチューブ３０９を貫流するということである。このことは、磁化できる第１電極３０５と磁化できる第２電極３０７とをナノチューブ３０９によって接続することにより、実行される。さらに、ナノチューブ３０９のインピーダンスが十分に小さいことにより、磁気記憶装置３０１の読み出し時間を短く保つことができる。
【００５８】
複数の磁気記憶装置４０１を備えた本発明の磁気記憶アレイ４００の好ましい第２実施例について、図４を参照して、以下に記載する。
【００５９】
磁気記憶アレイ４００では、磁気記憶装置４０１が、第１格子軸４０３および第２格子軸４０４によって定められる二次元格子４０２の交差点に、配置されている。磁気記憶アレイ４００では、複数の磁化できる電極４０５が、１つの第１配線４０６にそれぞれ接続されている。これらの第１電極４０５は、第１格子軸４０３に対して平行な線に沿って配置されている。さらに、複数の磁化できる電極４０７が、１つの第２配線４０８にそれぞれ接続されている。これらの磁化できる第２電極は、第２格子軸４０４に対して平行な線に沿って配置されている。図４に示した磁気記憶アレイ４００では、磁化できる第２電極４０７は、共通の一体成形の電極４０９として形成されている。これらの磁化できる第２電極４０７は、第２格子軸４０４に対して平行な線に沿って配置されている。磁気記憶装置４０１では、共通の一体成形の電極４０９と第１配線４０６との交差領域では、どの共通の一体成形の電極４０９も、カーボンナノチューブ４１０によって、この電極４０９のほぼ上方に配置された磁化できる第１電極４０５に接続されている。
【００６０】
また、磁気記憶装置４０１へのデータ量の読み込みまたは入力に関する磁気記憶アレイ４００の機能は、磁気記憶アレイ３００の機能とほぼ同じである（図３参照）。図４に示すように、磁化できる第２電極４０７を共通の一体成形の電極４０９とは異なるように形成することによって、磁化できる第２電極４０７の磁化方向はさらに安定する。つまり、第２電極４０７が上述したように硬磁性材料から形成されているが、他方、磁化できる第１電極４０５は、軟磁性材料から形成されている。それゆえ、磁気記憶アレイ４００の機能によれば、たとえデータが磁気記憶装置４０１に入力またはその装置から読み出され、このために電界が磁気記憶アレイ４００に供給されていても、共通の一体成形の電極４０９の磁化方向は、永続的に一定である。第２配列４０８に沿って配置された磁化できる第２電極４０７が、共通の一体成形の電極４０９に統合されているので、磁化方向の貫通領域４０９はほぼ均一である。この領域は、広域の一体成形の共通の電極４０９を磁化反転するために、高い物理的作業（physikalische Arbeit）または高い外部電界を必要とする。また、形状異方性によって磁化を発生させてもよい。それゆえ、共通の一体成形の電極４０９のために、磁化できる第２電極４０７を第２配線４０８に沿って形成するで、共通の一体成形の電極４０９の磁化が、安定し、例えば磁気漏れ領域による負の影響からより保護される。図４に示した磁気記憶アレイ４００の実施例では、データを個々の磁気記憶装置４０１に入力する際の共通の一体成形の電極４０９は、それ自体、磁化できる第１電極４０５を磁化反転するために磁化パルスを生成する帯電粒子である。したがって、データを磁気記憶装置４０１に入力する際の共通の一体成形の電極４０９は、それ自体、不要な磁化反転から保護されている。磁気記憶アレイ４００へのデータのプログラミング、または、磁気記憶アレイ４００からのデータの読み出しについては、図３に記載した。
この明細書には、以下の刊行物が引用されている。
[１]Harris, PJF  『カーボンナノチューブおよび関連の構造−２１世紀のための新しい材料（Carbon Nanotubes and Related Structures-New Materials for the Twenty-first Century）』ケンブリッジ大学出版、ケンブリッジ、１９９９年
[２]Dekker, C 他「分子的量子ワイヤとしてのカーボンナノチューブ」『Physics Today』（１９９９年５月号、２２−２８ページ、１９９９年）
[３]Tsukagoshi, K 他「強磁的に接触されたカーボンナノチューブにおける電子スピンのコヒーレント運搬（Coherent transport of electron spin in a ferromagnetically contacted carbon nanotube）」『Nature』（４０１号、５７２−５７４ページ、１９９９年）
[４]Reiss, G 他「巨大磁気抵抗−アプリケーションへの移送（Riesenmagnetowiderstand- Transfer in die Anwendung）」『物理学雑誌（Physikalische Blatter）』（１９９８年４月号、３３９−３４１ページ、１９９８年）
[５] Prinz, GA 「磁気電子光学のアプリケーション（Magnetoelectronics applications）」『磁気および磁性材料雑誌（Journal of Magnetism and Magnetic Material）』（２００号、５７−６８ページ、１９９９年）
[６]ＥＰ  １,０５２,５２０  Ａ１
[７]ＵＳ  ５,６４０,３４３
[８]Parkin, SSP, Roche, KP, Samant, MG, Rice, PM, Beyers, RB, Scheuerlein, RE,O'Sullivan, EJ, Brown, SL, Bucchignano, J, Abraham, DW, Lu, Y, Rooks, M, Trouilloud, PL, Wanner,RA, Gallagher, WJ 「交換バイアスされた磁気トンネル接合、および、不揮発性磁化ランダムアクセスメモリー用のアプリケーション（Exchange-biased magnetic tunnel junctions and application to nonvolatile magnetic random access memory）」『応用物理雑誌（Journal of Applied Physics）』（８５（８）巻、５８２８−５８３３ページ、１９９９年）
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来技術の磁気記憶装置を示す図である。
【図２】本発明の好ましい実施例の磁気記憶装置を示す図である。
【図３】本発明の好ましい第１実施例の磁気記憶アレイを示す図である。
【図４】本発明の好ましい第２実施例の磁気記憶アレイを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００      ＭＲＡＭ記憶装置
１０１      軟磁性電極
１０１ａ    一時的な磁化方向
１０１ｂ    もう一方の磁化方向
１０２      硬磁性電極
１０２ａ    磁化方向
１０３      トンネル層
１０４      電気的に導通している導線
２００      磁気記憶装置
２０１      磁化できる第１電極
２０２      磁化できる第２電極
２０３      ナノチューブ
２０３ａ    第１縦端部
２０３ｂ    第２縦端部
２０４ａ    第１電極の第１磁化方向
２０４ｂ    第１電極の第２磁化方向
２０５      第２電極の磁化方向
３００      磁気記憶アレイ
３０１      磁気記憶装置
３０２      二次元格子
３０３      第１格子軸
３０４      第２格子軸
３０５      磁化できる第１電極
３０６      第１配線
３０７      磁化できる第２電極
３０８      第２配線
３０９      ナノチューブ
４００      磁気記憶アレイ
４０１      磁気記憶装置
４０２      二次元格子
４０３      第１格子軸
４０４      第２格子軸
４０５      磁化できる第１電極
４０６      第１配線
４０７      磁化できる第２電極
４０８      第２配線
４０９      共通の一体成形の電極
４１０      ナノチューブ
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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