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MAGNETIZATION-REVERSING APPARATUS, MEMORY ELEMENT, AND MAGNETIC FIELD-GENERATING APPARATUS meetings

Foreign code F110005435
File No. QP090020-PC,S2009-0906-C0
Posted date Sep 6, 2011
Country WIPO
International application number 2010JP061693
International publication number WO 2011/004891
Date of international filing Jul 9, 2010
Date of international publication Jan 13, 2011
Priority data
  • P2009-162768 (Jul 9, 2009) JP
Title MAGNETIZATION-REVERSING APPARATUS, MEMORY ELEMENT, AND MAGNETIC FIELD-GENERATING APPARATUS meetings
Abstract Provided are a magnetization-reversing apparatus, a memory element, and a magnetic field-generating apparatus. The magnetization-reversing apparatus comprises a magnetic body (12) which is embedded stereoscopically partly or entirely in a wiring of a nonmagnetic body (11), and a spin-injection source (13) which generates a pure spin current of polarized spin without an accompanying electric charge flow and is placed in contact with the wiring of the nonmagnetic body (11) as a common electrode. The spin-injection source (13) allows the pure spin current to flow by a diffusion current through the wiring of the nonmagnetic body (11) to the magnetic body (12) to reverse the magnetization in the magnetic body (12). By injecting a pure spin current by utilizing such a planar structure, the magnetization can readily be reversed even in a thick-coated magnetic body (12) regardless of the penetration depth of the spin.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】 非磁性体の配線に一部又は全部が立体的に埋め込まれて配設される磁性体と、
 スピンが偏極し且つ電荷の流れを伴わない純スピン流を発生し、前記非磁性体の配線を共通の電極として当該非磁性体の配線に接触して配設されるスピン注入手段とを備え、
 前記スピン注入手段が、前記非磁性体の配線を介して前記磁性体に対して拡散電流により前記純スピン流を流すことで、前記磁性体の磁化を反転させることを特徴とする磁化反転装置。

【請求項2】 請求項1に記載の磁化反転装置において、
 前記スピン注入手段を複数備え、任意の一のスピン注入手段と前記磁性体との間の純スピン流の流路上とは異なる位置に、任意の他のスピン注入手段が配設されていることを特徴とする磁化反転装置。

【請求項3】 非磁性体の配線に平面的に接触して配設される磁性体と、
 スピンが偏極し且つ電荷の流れを伴わない純スピン流を発生し、前記非磁性体の配線を共通の電極として当該非磁性体の配線に接触して配設される複数のスピン注入手段とを備え、
 任意の一のスピン注入手段と前記磁性体との間の純スピン流の流路上とは異なる位置に、任意の他のスピン注入手段を配設し、前記スピン注入手段が、前記非磁性体の配線を介して前記磁性体に対して拡散電流により前記純スピン流を流すことで、前記磁性体の磁化を反転させることを特徴とする磁化反転装置。

【請求項4】 請求項2又は3に記載の磁化反転装置において、
 第1のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の第1の注入方向と、第2のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の第2の注入方向との関係が、平行又は反平行の関係以外の関係であり、
 前記磁性体におけるスピンの歳差運動に同期して、前記第1のスピン注入手段と前記第2のスピン注入手段とで注入される純スピン流の量の比率を調整し、歳差運動をしている前記磁性体におけるスピンのベクトルに対して、二次元面内で任意の方向を有するベクトルをもつ純スピン流を発生させて、前記スピンに作用するトルクを最適化することを特徴とする磁化反転装置。

【請求項5】 請求項4に記載の磁化反転装置において、
 前記純スピン流を注入する第3のスピン注入手段を備え、
 前記第3のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の第3の注入方向と、前記第1の注入方向、及び/又は前記第2の注入方向との関係が、平行又は反平行の関係以外の関係であり、
 前記磁性体におけるスピンの歳差運動に同期して、前記第1のスピン注入手段と前記第2のスピン注入手段と前記第3のスピン注入手段とで注入される純スピン流の量の比率を調整し、歳差運動をしている前記磁性体におけるスピンのベクトルに対して任意の方向を有するベクトルをもつ純スピン流を発生させて、前記スピンに作用するトルクを最適化することを特徴とする磁化反転装置。

【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の磁化反転装置において、
 前記スピン注入源、及び前記非磁性体に電流を供給する電流源を備え、
 少なくとも前記スピン注入源、前記非磁性体、及び前記電流源で閉回路が形成されており、前記閉回路に電流を流すことで前記拡散電流を生じ、前記純スピン流を発生させることを特徴とする磁化反転装置。

【請求項7】 縦方向、及び横方向に直交する導電性の配線に非磁性体の配線を含み、当該非磁性体の配線の任意の一の交点の位置に、当該非磁性体の配線と少なくとも一部を接触させた磁性体を配設し、当該磁性体が配設された前記任意の一の交点に隣接する複数の任意の他の交点のうち、一又は複数の任意の他の交点の位置に、スピンが偏極し且つ電荷の流れを伴わない純スピン流を発生するスピン注入手段を、前記非磁性体の配線を共通の電極として当該非磁性体の配線に接触して配設し、
 前記スピン注入手段が、前記非磁性体の配線を介して前記磁性体に対して拡散電流により前記純スピン流を流すことで、前記磁性体の磁化を反転させてビットの書き込みを行うことを特徴とする記憶素子。

【請求項8】 請求項7に記載の記憶素子において、
 前記導電性の配線に含まれる非磁性体の配線が縦方向、及び横方向に加えて、斜め方向に直交することを特徴とする記憶素子。

【請求項9】 請求項7又は8に記載の記憶素子において、
 前記磁性体が、前記非磁性体の配線層内に立体的に埋め込まれて配設されることを特徴とする記憶素子。

【請求項10】 請求項7ないし9のいずれかに記載の記憶素子において、
 前記複数の任意の他の交点に、少なくとも第1のスピン注入手段と第2のスピン注入手段とを配設し、前記第1のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の注入方向と、前記第2のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の注入方向との関係が、平行又は反平行の関係以外の関係であり、
 前記磁性体におけるスピンの歳差運動に同期して、前記第1のスピン注入手段と前記第2のスピン注入手段とで注入される純スピン流の量の比率を調整し、歳差運動をしている前記磁性体におけるスピンのベクトルに対して、二次元面内で任意の方向を有する純スピン流を発生させて、前記スピンに作用するトルクを最適化することを特徴とする記憶素子。

【請求項11】 請求項10に記載の記憶素子において、
 前記第1のスピン注入手段、及び第2のスピン注入手段が配設されている交点以外の前記任意の他の交点に、前記純スピン流を注入する第3のスピン注入手段を備え、
 前記第3のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の第3の注入方向と、前記第1の注入方向、及び/又は前記第2の注入方向との関係が、平行又は反平行の関係以外の関係であり、
 前記磁性体におけるスピンの歳差運動に同期して、前記第1のスピン注入手段と前記第2のスピン注入手段と前記第3のスピン注入手段とで注入される純スピン流の量の比率を調整し、歳差運動をしている前記磁性体におけるスピンのベクトルに対して任意の方向を有する純スピン流を発生させて、前記スピンに作用するトルクを最適化することを特徴とする記憶素子。

【請求項12】 請求項7ないし11のいずれかに記載の記憶素子において、
 前記スピン注入源、及び前記非磁性体に電流を供給する電流源を備え、
 少なくとも前記スピン注入源、前記非磁性体、及び前記電流源で閉回路が形成されており、前記閉回路に電流を流すことで前記拡散電流を生じ、前記純スピン流を発生させることを特徴とする記憶素子。

【請求項13】 非磁性体からなる配線の先端部に当該非磁性体の配線と少なくとも一部が接触する磁性体を備え、前記非磁性体の配線の先端部から後退離反する方向に延出する一又は複数の延出部を有し、スピンが偏極し且つ電荷の流れを伴わない純スピン流を発生するスピン注入手段を、当該スピン注入手段の少なくとも一部が前記延出部に接触するように配設し、
 前記スピン注入手段が、前記非磁性体の配線を介して前記磁性体に対して拡散電流により前記純スピン流を流すことで、前記磁性体からの磁界を発生させることを特徴とする磁界発生装置。

【請求項14】 請求項13に記載の磁界発生装置において、
  前記延出部が複数形成されており、
  前記延出部が、前記非磁性体の配線の先端部から、前記磁性体の磁界発生方向に対して所定の角度で、且つ前記先端部から後退離反する方向に放射状に延出していることを特徴とする磁界発生装置。

【請求項15】 請求項14に記載の磁界発生装置において、
  前記延出部が、V字状に形成される2つの延出部からなることを特徴とする磁界発生装置。

【請求項16】 請求項13ないし15のいずれかに記載の磁界発生装置において、
  前記磁性体が、前記非磁性体の配線層内に立体的に埋め込まれて配設されることを特徴とする磁界発生装置。

【請求項17】 請求項13ないし16のいずれかに記載の磁界発生装置において、
  複数の延出部を有し、当該複数の延出部に、少なくとも第1のスピン注入手段と第2のスピン注入手段とを配設し、前記第1のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の注入方向と、前記第2のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の注入方向との関係が、平行又は反平行の関係以外の関係であり、
  前記磁性体におけるスピンの歳差運動に同期して、前記第1のスピン注入手段と前記第2のスピン注入手段とで注入される純スピン流の量の比率を調整し、歳差運動をしている前記磁性体におけるスピンのベクトルに対して、二次元面内で任意の方向を有するベクトルをもつ純スピン流を発生させて、前記スピンに作用するトルクを最適化することを特徴とする磁界発生装置。

【請求項18】 請求項17に記載の磁界発生装置において、
  前記第1のスピン注入手段、及び第2のスピン注入手段が配設されている延出部以外の他の延出部に、前記純スピン流を注入する第3のスピン注入手段を備え、
  前記第3のスピン注入手段で注入される前記純スピン流の第3の注入方向と、前記第1の注入方向、及び/又は前記第2の注入方向との関係が、平行又は反平行の関係以外の関係であり、
  前記磁性体におけるスピンの歳差運動に同期して、前記第1のスピン注入手段と前記第2のスピン注入手段と前記第3のスピン注入手段とで注入される純スピン流の量の比率を調整し、歳差運動をしている前記磁性体におけるスピンのベクトルに対して任意の方向を有するベクトルをもつ純スピン流を発生させて、前記スピンに作用するトルクを最適化することを特徴とする磁界発生装置。

【請求項19】 請求項13ないし18のいずれかに記載の磁界発生装置において、
  前記スピン注入源、及び前記非磁性体に電流を供給する電流源を備え、
  少なくとも前記スピン注入源、前記非磁性体、及び前記電流源で閉回路が形成されており、前記閉回路に電流を流すことで前記拡散電流を生じ、前記純スピン流を発生させることを特徴とする磁界発生装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • KYUSHU UNIVERSITY, NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION
  • Inventor
  • KIMURA Takashi
  • HAMAYA Kohei
IPC(International Patent Classification)
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