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不揮発性固体磁気メモリ、不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法、及び不揮発性固体磁気メモリの記録方法

国内特許コード P04A004288
整理番号 U2002P060
掲載日 2004年8月13日
出願番号 特願2002-212000
公開番号 特開2004-055866
登録番号 特許第3975268号
出願日 平成14年7月22日(2002.7.22)
公開日 平成16年2月19日(2004.2.19)
登録日 平成19年6月29日(2007.6.29)
発明者
  • 大野 英男
  • 松倉 文▲礼▼
  • 千葉 大地
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 不揮発性固体磁気メモリ、不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法、及び不揮発性固体磁気メモリの記録方法
発明の概要

【課題】省電力で実用に共することのできる不揮発性固体磁気メモリを提供する。
【解決手段】基板1上に、バッファ層2と、キャリア誘起強磁性体からなる記録層3と、絶縁層4を介して金属電極層5を順次に形成して、電界効果型トランジスタ構造の不揮発性固体磁気メモリ10を作製する。記録時には、金属電極層5を介して記録層3に所定の電界を、記録層3中の正孔濃度が減少するように印加して、記録層3の保磁力を低減させ、比較的小さい外部磁場を反転磁場として用いて磁化の反転を行ない、記録動作を実行する。
【選択図】    図1

従来技術、競合技術の概要
強磁性体を記録層として用いた不揮発性固体磁気メモリにおいては、前記記録層に記録を行なうに際しては所定の外部磁場を印加しなければならない。一方で、前記不揮発性固体磁気メモリの集積密度の向上が望まれており、この目的のため前記不揮発性固体磁気メモリの、前記記録層などの構成要素の微細化が不可欠となっている。
【0003】
前記記録層を微細化すると、前記記録層を構成する強磁性体の反磁場が大きくなるため、前記不揮発性固体磁気メモリへの記録を行なうに際しては、前記反磁場に抗して前記記録層の磁化を反転しうる大きな外部磁場を印加しなければならない。このため、前記不揮発性固体磁気メモリに対する消費電力が増大してしまい、省電力で実用に供することのできる不揮発性固体磁気メモリを提供することができないという問題があった。
【0004】
本発明は、省電力で実用に共することのできる不揮発性固体磁気メモリを提供することを目的とする。
【0005】
上記目的を達成すべく、本発明は、基板と、多層膜構造のバッファ層と、キャリア誘起強磁性体によって構成した記録層と、絶縁層と、金属電極層とを順次に具えることを特徴とする、不揮発性固体磁気メモリに関する。
【0006】
また、本発明は、本発明の不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法であって、前記記録層に対して、前記記録層中の正孔濃度が減少するように前記金属電極層を介して所定の電界を印加することを特徴とする、不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法に関する。
【0007】
さらに、本発明は、本発明の不揮発性固体磁気メモリの記録方法であって、前記記録層に対し、所定の外部磁場を印加した状態において前記記録層中の正孔濃度が減少するように前記金属電極層を介して所定の電界を印加することにより、前記記録層に対して記録動作を実行するようにしたことを特徴とする、不揮発性固体磁気メモリの記録方法に関する。
【0008】
キャリア誘起強磁性体は、光や電界によるキャリア数及びキャリアスピン偏極度の制御により磁性を制御できるという新たな機能を有する強磁性半導体である。そこで、本発明者らは、このようなキャリア誘起強磁性体を不揮発性固体磁性メモリの記録層として用いることを想到した。そして、前記記録層に対して、内部の正孔濃度が減少するように所定の電界を印加することによって、前記記録層の保磁力を制御でき、前記電界の大きさを調節することによって前記保磁力を低減することができるために、比較的小さい外部磁場によっても前記記録層中の磁化を反転させることができ、記録動作を実行できることを見出したものである。
【0009】
したがって、本発明によれば、省電力で実用に共することのできる不揮発性固体磁気メモリを提供することができる。
【0010】
なお、本発明の好ましい態様においては、前記不揮発性固体磁気メモリはキャリア濃度が制御できるような構成を呈していることが好ましい。具体的には、前記記録層は所定の基板の上方に形成されるとともに、前記記録層の上方には絶縁層を介して金属電極層が形成され、前記不揮発性固体磁気メモリが電界効果型のトランジスタ構造を呈する。この場合、前記記録層はチャネル層として機能し、前記金属電極層はゲート電極として機能する。したがって、保磁力を低減させるための前記電界を前記金属電極層を介して印加することができ、前記不揮発性固体磁気メモリに対する書き込み動作をより簡易に行なうことができるようになる。
【0011】
本発明のその他の特徴及び詳細については、以下の発明の実施の形態において詳述する。
産業上の利用分野
本発明は、不揮発性固体磁気メモリ、不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法、及び不揮発性固体磁気メモリの記録方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 基板と、
多層膜構造のバッファ層と、
キャリア誘起強磁性体によって構成した記録層と、
絶縁層と、
金属電極層と、
を順次に具えることを特徴とする、不揮発性固体磁気メモリ。
【請求項2】 前記キャリア誘起強磁性体は、キャリア誘起強磁性半導体であることを特徴とする、請求項1に記載の不揮発性固体磁気メモリ。
【請求項3】 前記キャリア誘起強磁性半導体は、(Ga,Mn)As及び(In,Mn)Asの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項2に記載の不揮発性固体磁気メモリ。
【請求項4】 前記記録層の厚さが0.3nm~200nmであることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載の不揮発性固体磁気メモリ。
【請求項5】 前記基板はGaAs基板であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一に記載の不揮発性固体磁気メモリ。
【請求項6】 請求項1~5のいずれか一に記載の不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法であって、前記記録層に対して、前記記録層中の正孔濃度が減少するように前記金属電極層を介して所定の電界を印加することを特徴とする、不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法。
【請求項7】 前記電界は、0.01MV/cm~10MV/cmであることを特徴とする、請求項記載の不揮発性固体磁気メモリの保磁力制御方法。
【請求項8】 請求項1~5のいずれか一に記載の不揮発性固体磁気メモリの記録方法であって、前記記録層に対し、所定の外部磁場を印加した状態において前記記録層中の正孔濃度が減少するように前記金属電極層を介して所定の電界を印加することにより、前記記録層に対して記録動作を実行するようにしたことを特徴とする、不揮発性固体磁気メモリの記録方法。
【請求項9】 前記電界は、0.01MV/cm~10MV/cmであることを特徴とする、請求項記載の不揮発性固体磁気メモリの記録方法。
【請求項10】 前記外部磁場の大きさが0.1mT~100mTであることを特徴とする、請求項8又は9に記載の不揮発性固体磁気メモリの記録方法。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002212000thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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