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JPH0754625B2 - Magnetic memory element - Google Patents
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JPH0754625B2 - Magnetic memory element - Google Patents

Magnetic memory element

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JPH0754625B2
JPH0754625B2 JP62167284A JP16728487A JPH0754625B2 JP H0754625 B2 JPH0754625 B2 JP H0754625B2 JP 62167284 A JP62167284 A JP 62167284A JP 16728487 A JP16728487 A JP 16728487A JP H0754625 B2 JPH0754625 B2 JP H0754625B2
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superconductor
magnetization
magnetic
conductor
pattern
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は不揮発性の高密度固体磁気記憶素子に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nonvolatile high density solid-state magnetic memory element.

(従来の技術) 固体磁気メモリは機械駆動部がなく、かつ不揮発性のメ
モリであるため高い信頼性をもっている。固体磁気メモ
リを大きく分類すると、ランダムアクセス型メモリと、
シリアルアクセス型メモリとになる。コアメモリは前者
の代表的なものであり、バブルメモリは後者の代表的な
ものである。高密度記憶素子を目指すとき、ランダムア
クセス型は各ビット毎に検出器を備えている必要がある
ため、セルサイズを小さくしていくことに限界がある。
他方、シリアルアクセス型は高密度化は比較的容易であ
るが、高密度化に伴うアクセス時間の増加が大きな問題
になっている。さらに、バブルメモリのように情報担体
であるバブルの移動を必要とする素子では、移動に伴い
情報保持の安定性が悪くなる欠点を持っている。このよ
うな状況を考えると、固体磁気メモリとして、ランダム
アクセス型のメモリで高密度化を実現するのが望まし
い。まず、コアメモリを例にして、磁性体を用いたラン
ダムアクセスメモリの基本動作を説明する。コアには磁
化曲線が第6図に示すような角型ヒステリシスを持って
いる磁性材料を使う。そうすると、材料はバイアス磁界
HY=0でA点に示す+向き、またはB点に示す−向きの
残留磁化を安定化でき、双安定性を有することになる。
それぞれの向きを2進数の“1"および“0"に対応させ
て、記憶素子に用いることができる。
(Prior Art) A solid-state magnetic memory has a high reliability because it has no mechanical drive and is a non-volatile memory. Random access type memory,
It becomes a serial access type memory. The core memory is typical of the former, and the bubble memory is typical of the latter. When aiming for a high-density storage element, the random access type needs to have a detector for each bit, and thus there is a limit to reducing the cell size.
On the other hand, the serial access type is relatively easy to increase the density, but the increase in access time accompanying the increase in density is a serious problem. Further, an element such as a bubble memory that requires movement of a bubble, which is an information carrier, has a drawback that stability of information holding deteriorates with movement. Considering such a situation, it is desirable to realize high density with a random access memory as a solid magnetic memory. First, the basic operation of a random access memory using a magnetic material will be described using a core memory as an example. For the core, a magnetic material whose magnetization curve has a square hysteresis as shown in FIG. 6 is used. Then the material is biased
When H Y = 0, the remanent magnetization in the + direction shown at the point A or in the − direction shown at the point B can be stabilized, and the device has bistability.
The respective directions can be used in the storage element by associating them with binary numbers "1" and "0".

実際のデバイスでは、この磁性体でリングコアを作り、
コアの中に3本の導体線を通し、その内の2本を縦横
(それぞれY−軸、X−軸と称する)に張り、縦線、横
線の交差点にコアを置く。このコアを第7図に示すよう
にマトリックス状に配列し、記憶素子に組み上げる。情
報の記憶の原理は第8図に示している。リング状コア9
の磁化の向き8をリング状コア9の円周に沿って第8図
(a)に示すように右周りにしたり、(b)に示す左周
りにしたりして行なう。例えば、初期状態で、すべての
リングコアの磁化は右周り(−)になっているとする。
指定された番地のコアの磁化の向きを反転して左周り
(+)にする。そのためには、コアを通っているY−線
およびX−線にパルス電流を送り、コアに磁界を与え
る。いま、この磁界がX−線、Y−線のどちらか一方の
パルス電流によって与えられた場合、磁化を−の状態か
ら+の状態に反転するのは不十分な大きさにしてある、
例えば、Y0−線、X0−線のパルス磁界が同時に加わる
と、両方の線の交点にあるコアの磁化の反転は起こる
が、Y0−線、またはX0−線のみパルス磁界が加わるコア
では磁化反転を生じない。これがマトリックスの任意の
座標に“1"という信号を書き込む方法である。書き込ん
だ情報を読み出すには、磁化を+から−へ反転させるよ
うなパルスをX0−線、Y0−線に同時に加えてみて、読み
出し線10に信号ができるかどうかをみる。もし、信号が
出たら、パルスを送った座標は“1"であったということ
がわかる。しかし、この方法では一度読み出すと、すべ
ては“0"となってしまうので、いわゆる破壊的読み出し
になってしまう。これでは困るというときは読み出した
結果を元通りにもう一度書き込んでおく必要がある。こ
のようにコアメモリはビットセルサイズが大きく高密度
化が難かしいという問題点があった。
In a real device, make a ring core with this magnetic material,
Three conductor wires are passed through the core, two of them are stretched vertically and horizontally (referred to as Y-axis and X-axis, respectively), and the core is placed at the intersection of the vertical and horizontal lines. The cores are arranged in a matrix as shown in FIG. 7 and assembled into a memory element. The principle of information storage is shown in FIG. Ring-shaped core 9
The magnetization direction 8 is set to the right along the circumference of the ring-shaped core 9 as shown in FIG. 8A or to the left as shown in FIG. 8B. For example, it is assumed that the magnetizations of all the ring cores are clockwise (-) in the initial state.
Invert the direction of magnetization of the core at the specified address to make it counterclockwise (+). For that purpose, a pulse current is sent to the Y-line and the X-line passing through the core to give a magnetic field to the core. Now, when this magnetic field is given by a pulse current of either X-ray or Y-line, it is insufficient to reverse the magnetization from the-state to the + state.
For example, when the pulse magnetic fields of the Y 0 − line and the X 0 − line are applied simultaneously, the reversal of the magnetization of the core at the intersection of both lines occurs, but the pulse magnetic field is applied only to the Y 0 − line or the X 0 − line. No magnetization reversal occurs in the core. This is the method of writing the signal "1" at any coordinate of the matrix. In order to read the written information, a pulse for reversing the magnetization from + to − is applied to the X 0 − line and the Y 0 − line at the same time, and it is checked whether or not a signal can be generated on the read line 10. If you get a signal, you know that the coordinate that sent the pulse was "1". However, in this method, once read, all become "0", which is so-called destructive read. If you are having trouble with this, you need to rewrite the read results as they were. Thus, the core memory has a problem that the bit cell size is large and it is difficult to increase the density.

そこで、高密度記憶を実現するため、この原理を磁性薄
膜に適用した磁気記憶素子がある。磁性膜としては、例
えば磁歪定数λ=0のソフト磁性材料である19%Fe−81
%Niの合金を用い、これを第9図に示すように、基板上
に円盤状に蒸着膜11を形成する。膜厚は1000Åの程度で
ある。蒸着の際に磁界を与えておくことにより、膜面内
に一軸磁気異方性をつけておく。いまの場合、磁化容易
軸をY−軸方向とするようにつけておく。
Therefore, there is a magnetic memory element in which this principle is applied to a magnetic thin film in order to realize high density memory. The magnetic film is, for example, 19% Fe-81 which is a soft magnetic material having a magnetostriction constant λ = 0.
Using a Ni alloy, a vapor deposition film 11 is formed in a disk shape on the substrate as shown in FIG. The film thickness is about 1000Å. A uniaxial magnetic anisotropy is provided in the film surface by applying a magnetic field during vapor deposition. In the present case, the axis of easy magnetization is set so as to be in the Y-axis direction.

磁化の反転に際しては、容易軸に平行に磁化の向きと逆
向きの磁界HYX0−線により与えると同時に、それと直角
方向に磁界HXをY0−線によって与え、磁壁移動による磁
化反転を阻止し、10nsオーダの短い時間で磁化反転でき
る磁気モーメントの一斉回転モードを利用している。こ
れに対して、HYのみが加えられている磁性膜のパターン
では、磁壁移動による磁化反転を生じようとするが、反
転時間が長くかかるため、実際には書き込みに使ってい
る短い幅のHYでは反転は起こらない。つまり、X−方向
の導体線とY−方向の導体線によって同時に磁界を与え
たときのみ、磁性膜パターンの磁化反転を生じる、磁界
HX、HYは蒸着膜11に密着させた縦横の銅リボンに電流を
与えることによって作り出す。
At the time of reversing the magnetization, a magnetic field H Y X 0 − line parallel to the easy axis and in the direction opposite to the direction of the magnetization is applied, and at the same time, a magnetic field H X is applied by the Y 0 − line in a direction perpendicular to the direction, thereby reversing the magnetization by the domain wall motion And the simultaneous rotation mode of the magnetic moment that can reverse the magnetization in a short time of the order of 10 ns is used. On the other hand, in the pattern of the magnetic film to which only H Y is added, the magnetization reversal tends to occur due to the domain wall movement, but since the reversing time is long, the H width of the short width actually used for writing is high. Inversion does not occur in Y. That is, the magnetic field that causes the magnetization reversal of the magnetic film pattern only when the magnetic field is applied simultaneously by the X-direction conductor line and the Y-direction conductor line.
H X and H Y are created by applying a current to the horizontal and vertical copper ribbons that are in close contact with the vapor deposition film 11.

(発明が解決しようとする問題点) しかし、この素子は反転した磁化が次第にもとの向きに
戻ったりして情報の記憶の安定性がよくないこと、また
磁性膜パターンを微小化していくと、検出出力が小さく
なり、情報の読み出しが難しくなってしまう問題点があ
った。
(Problems to be solved by the invention) However, in this element, the reversed magnetization gradually returns to the original direction and the storage stability of information is not good, and when the magnetic film pattern is miniaturized. However, there is a problem that the detection output becomes small and it becomes difficult to read information.

(問題点を解決するための手段) 本発明では、これらの問題点を解決するため超伝導材料
で形成したパターンを導入して、超伝導体リングに生じ
る反磁性電流を活用して記憶情報の安定性を高め、かつ
超伝導体リングの超伝導−常電動転移を利用して記憶情
報の読み出しを容易にした高密度固体磁気記憶素子を提
供する。
(Means for Solving Problems) In the present invention, in order to solve these problems, a pattern formed of a superconducting material is introduced, and a diamagnetic current generated in a superconductor ring is utilized to store stored information. Provided is a high-density solid-state magnetic memory device which has improved stability and facilitates reading of stored information by utilizing the superconducting-normal electric transition of a superconductor ring.

すなわち、本発明は、膜面内に一軸性の磁化容易方向を
有する強磁性体膜で形成したパターン内の磁化の向きを
情報単位として用い、前記パターンに近接して、その両
側又は片側において2本の導体線が互いに接することな
く交差し、かつ、少なくとも前記パターンの近傍では前
記パターンの面と平行に配置されている磁気記憶素子に
おいて、一方の導体線の方向に前記導体線及び前記パタ
ーンを取り囲むように、それぞれ臨界電流が異なる値の
2つの超伝導体膜を前記導体線の上下に配置し、前記超
伝導体膜は前記導体線が交わる位置では、前記超伝導体
膜に取り囲まれていない方の他の導体線の周囲を巻くよ
うに前記超伝導体のリングとして形成されていることを
特徴とする磁気記憶素子である。
That is, according to the present invention, the direction of magnetization in a pattern formed of a ferromagnetic film having a uniaxial easy magnetization direction in the film plane is used as an information unit. In a magnetic memory element in which two conductor lines intersect without contacting each other and are arranged parallel to the surface of the pattern at least in the vicinity of the pattern, the conductor line and the pattern are arranged in the direction of one conductor line. Two superconductor films having different critical currents are arranged above and below the conductor wire so as to surround them, and the superconductor film is surrounded by the superconductor film at a position where the conductor wires intersect. The magnetic storage element is characterized in that the magnetic storage element is formed as a ring of the superconductor so as to wind around the other conductor wire on the other side.

(実施例) 第1図と第3図(a)〜(c)にはこの記憶素子に用い
るユニットセルの構造の例を示す。
(Embodiment) FIGS. 1 and 3A to 3C show an example of the structure of a unit cell used for this memory element.

第3図(a)は本発明の素子の基本セルを上側からみた
図であり、第3図(b)は第3図(a)の基本セルの中
心部を上下方向に切った断面図、第3図(c)は第3図
(a)の基本セルの中心部を左右方向に切った断面図で
ある。
FIG. 3 (a) is a view of the basic cell of the element of the present invention seen from above, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view of the basic cell of FIG. FIG. 3 (c) is a sectional view of the basic cell of FIG. 3 (a) cut in the left-right direction.

まず、基板上に超伝導層を形成し、この超伝導層をX−
軸方向に伸びた線状の超伝導体線3にパターン化する。
その上に絶縁層を形成した後、この絶縁層を介して導体
線1をX−方向に伸びた超伝導体線3の上に、絶縁層の
上に乗るようにパターニングし配置する。導体線1の幅
は前記超伝導体線3の幅に比べて、細かくしてある。そ
の上に再度絶縁層を形成した後、この絶縁層を介してソ
フト強磁性膜パターンを第3図の7に示すように所定の
形状に形成する。その上に再び絶縁層を介して導体線2Y
−軸方向に形成する。その上に絶縁層を介して、第二の
超伝導体層を形成する。第二の超伝導体層を形成する前
に、第3図の5,5′で示す領域の積層された絶縁層をあ
らかじめ除去しておく。そうすることにより、第1図の
5,5′で示すように、第二の超伝導体層の内、超伝導体
線3の上にあり、かつ、下に導体線1,2がない領域で
は、超伝導体線3と直接コンタクトしているように加工
される。第二の超伝導体層をパターニングし、超伝導体
線4を形成する。こうすると、磁性体を取り囲んでY−
軸方向をリングの面法線とするリング状の超伝導体が形
成される。第1図に示したユニットセルを記憶素子とし
て使うため、マトリックス状に配列したのが第2図であ
る。第2図にAで示す点線で囲んだ部分が第1図のユニ
ットセルである。基本セルの大きさとして重要なことは
リングを形成している超伝導膜の膜厚が磁束侵入深さに
比べて大きいこと、現存する磁性材料を考えると、前記
超伝導リング面法線に直交する面の内、リングの内側壁
との交線を周囲とする部分の面積が0.25μm2程度あるこ
とが必要である。この面積がさらに小さくなると、量子
磁束1本を閉じ込める磁界の大きさが105Gaussのオーダ
になり、通常使っている磁性材料では実現が難しくなる
ので、新しい磁性材料の開発を伴う。超伝導体線の幅に
は直接の制限はないので、導体線の幅が0.3μmまで細
くできれば、基本セルの大きさは0.5μm×0.5μm程度
まで小さくできる。本発明の素子に使用する材料として
は導体は金、アルミなど、超伝導体としてはPb系、Nb
系、またはBa−Y−Cu−O系のセラミックスなど、絶縁
体としてはSiO2などが使用できる。また磁性膜はソフト
な材料ならば広い範囲の材料が使用できる。薄膜作成技
術は公知の技術が利用できる。前記セラミックスはスパ
ッタリングやレーザ蒸着法を用いることができまた、エ
ッチングはたとえば塩素ガスを用いたドライエッチング
が考えられる。
First, a superconducting layer is formed on a substrate, and this superconducting layer is X-
The linear superconductor wire 3 extending in the axial direction is patterned.
After forming an insulating layer thereon, the conductor wire 1 is patterned and arranged on the superconducting wire 3 extending in the X-direction via the insulating layer so as to ride on the insulating layer. The width of the conductor wire 1 is smaller than that of the superconductor wire 3. After forming an insulating layer again thereon, a soft ferromagnetic film pattern is formed in a predetermined shape through this insulating layer as shown in 7 of FIG. Conductor wire 2Y over it again through the insulating layer
-Axial. A second superconductor layer is formed thereon with an insulating layer interposed. Before forming the second superconductor layer, the laminated insulating layers in the regions indicated by 5 and 5'in FIG. 3 are removed in advance. By doing so,
As shown by 5, 5 ', in the region of the second superconductor layer, which is above the superconductor line 3 and has no conductor lines 1 and 2, there is a direct contact with the superconductor line 3. Processed as if they were in contact. The second superconductor layer is patterned to form the superconductor wire 4. By doing this, the magnetic material is surrounded and Y-
A ring-shaped superconductor whose axial normal is the surface normal of the ring is formed. Since the unit cells shown in FIG. 1 are used as storage elements, they are arranged in a matrix form in FIG. The portion surrounded by the dotted line indicated by A in FIG. 2 is the unit cell of FIG. What is important as the size of the basic cell is that the film thickness of the superconducting film forming the ring is larger than the magnetic flux penetration depth. Considering existing magnetic materials, it is orthogonal to the normal to the superconducting ring surface. It is necessary that the area around the intersection of the inner surface of the ring and the inner wall of the ring be about 0.25 μm 2 . If this area becomes smaller, the magnitude of the magnetic field for confining one quantum magnetic flux will be on the order of 10 5 Gauss, and it will be difficult to realize with the magnetic materials that are normally used, so new magnetic materials will be developed. Since there is no direct limitation on the width of the superconductor wire, if the width of the conductor wire can be reduced to 0.3 μm, the size of the basic cell can be reduced to about 0.5 μm × 0.5 μm. The material used for the element of the present invention is a conductor such as gold or aluminum, and a superconductor is Pb-based or Nb-based.
System or the like Ba-Y-Cu-O system ceramics, and SiO 2 can be used as the insulator. A wide range of materials can be used for the magnetic film as long as it is a soft material. Known techniques can be used for the thin film forming technique. Sputtering or laser vapor deposition can be used for the ceramics, and dry etching using chlorine gas, for example, can be considered for etching.

情報の書き込みを説明する。初期状態として、磁性体の
磁化の向きを予め定められた向きに飽和させておく。い
ま、その向きを第4図(a)に8で示すY−軸方向に沿
って、正の向きとする。なお、以下の第4図と第5図で
は導体線を省略している。
Writing information will be described. As an initial state, the magnetization direction of the magnetic body is saturated in a predetermined direction. Now, let us say that the direction is a positive direction along the Y-axis direction shown by 8 in FIG. The conductor wire is omitted in FIGS. 4 and 5 below.

書き込み動作は次のようにする。X−軸方向の導体線お
よびY−軸方向の導体線に同時にパルス電流を与えて、
磁性体パターンの中で、X導体線1とY導体線2とが交
わる位置に存在している磁性膜パターンの磁化の向きを
第4図(a)に示すY−軸方向、正の向きから(b)の
Y−軸方向、負の向きに反転させる。この磁化反転に伴
う磁束の変化の際、超伝導体リングを流れる反磁性電流
i(最大値はn×2B;Bはリングを貫く磁束密度、nはリ
ングの側面の法線方向の単位ベクトル)の存在のため、
超伝導体リング内の電流が一部で臨界電流を越えて、超
伝導体リングが一旦常伝導になり、反磁性電流が零にな
ってしまうことが必要である。この条件を満たす方法に
は、超伝導材料の臨界電流値と磁性体膜パターンの磁化
の大きさを適当に選択して、磁化反転に伴う反磁性電流
だけで賄う方法と、バイアス電流を超伝導体線に与えて
おいて磁化反転をさせることで超伝導体線の臨界電流を
越える電流を得る際に、その一部だけを磁化反転に伴う
反磁性電流に担わせる方法とがある。もし、磁化反転の
際に超伝導体リングの一部でも、臨界電流を越えさせな
いと、一旦反転した磁化が反磁性電流の磁界によっても
との向きに戻ってしまう恐れがある。しかし、磁化反転
の際、一旦常伝導状態を通過すると、もとの磁化の向き
を保持しようとする反磁性電流は消えてしまう。さら
に、都合の良いことに、一旦反転した磁化が反転しても
との向きに戻ろうとすると、今度は超伝導体リングの反
磁性電流が流れてこの磁化反転を阻止する。つまり、書
き込んだ情報の安定性が非常に良くなる。なお、この方
法を用いたときの1ビットのデータ書き込み時間は10ns
のオーダである。
The write operation is as follows. A pulse current is simultaneously applied to the conductor wire in the X-axis direction and the conductor wire in the Y-axis direction,
In the magnetic material pattern, the magnetization direction of the magnetic film pattern existing at the position where the X conductor line 1 and the Y conductor line 2 intersect is changed from the Y-axis direction shown in FIG. (B) The Y-axis direction and the negative direction are reversed. When the magnetic flux changes due to this magnetization reversal, the diamagnetic current i flowing through the superconductor ring (maximum value is n × 2B; B is the magnetic flux density that penetrates the ring, and n is the unit vector in the direction normal to the side surface of the ring). Because of the existence of
It is necessary that the current in the superconductor ring partially exceeds the critical current so that the superconductor ring once becomes normal and the diamagnetic current becomes zero. To satisfy this condition, the critical current value of the superconducting material and the magnitude of the magnetization of the magnetic film pattern should be selected appropriately, and the diamagnetic current associated with the magnetization reversal should be sufficient. There is a method in which, when a current exceeding the critical current of the superconductor line is obtained by applying magnetization to the body line and causing magnetization reversal, only a part of the current is responsible for the diamagnetic current accompanying the magnetization reversal. If even a part of the superconductor ring does not exceed the critical current at the time of magnetization reversal, there is a risk that the magnetization once reversed will return to its original direction due to the magnetic field of the diamagnetic current. However, during the magnetization reversal, once the normal conduction state is passed, the diamagnetic current that tries to maintain the original magnetization direction disappears. Furthermore, conveniently, once the reversed magnetization attempts to return to its original orientation, a diamagnetic current in the superconductor ring will now flow to prevent this magnetization reversal. That is, the stability of the written information becomes very good. Note that 1-bit data write time is 10ns when using this method.
Is the order.

読み出し動作を述べる。読み出し時には第5図に示すよ
うに超伝導リングにX−軸方向、正の向きに直流バイア
ス電流Iを与えておく。そしてY−軸方向の導体線にパ
ルス電流を与えて、磁性膜パターンの面内の磁化困難方
向にHXを加えて、磁化をX−軸方向に一時向ける。そう
すると、磁化の安定化した向きがY−軸方向に沿って、
正の向きか、負の向きかに依存して、超伝導体リングに
第5図の(a)または(b)にiBで示す反磁性電流が流
れる。この阻止の超伝導体リングは2層の長伝導体層を
使って形成している。そして右向きの反磁性電流と左向
きの反磁性電流を弁別するため、2層の超伝導体層をそ
れぞれ臨界電流が違う材料で形成する。第5図の例では
超伝導体層4に比べて、臨界電流が小さい材料で超伝導
体層3を形成している。超伝導体層3、4それぞれの臨
界電流をI3C、I4Cとする。動作について説明する。磁化
を反転させた状態のビットの磁化をY−軸方向の導体線
にパルス電流を与えてX−軸方向に向けたときの反磁性
電流の向きと上記のバイアス電流の向きが超伝導体リン
グの中で臨界電流が小さい領域(第5図(b)の超伝導
層3)で互いに同じ向きになるようにしてある。この状
態で、バイアス電流値Iを定められた範囲の値に設定し
て、磁性体の磁化の向きが負のときは1/2・I+iBが超
伝導層3の臨界電流I3Cを越えて、超伝導層3は常伝導
に転移してしまうようにする。そうすると、3を流れて
いたバイアス電流は超伝導層4を流れるようになり、超
伝導層4にはIが流れる。このIが超伝導層4の臨界電
流値I4Cに比べて大きくなるようにしてあれば、そのリ
ングは常伝導になり、超伝導体リングの両端に電圧が出
る。他方、磁化が反転していなければ、このバイアス電
流値においては超伝導層3には(1/2・I−iB)しか電
流が流れないので、超伝導−常伝導転移は起こらない。
したがって、超伝導体リングの両端には電圧は出ない。
つまり、磁性体膜パターン内の磁化の向きを弁別でき
る。以上のことを整理してみると、超伝導層3の臨界電
流と4の臨界電流との間には1/2・I4C<I3C<1/2・I4C
+iBなる関係が成り立っている必要がある。バイアス電
流IはI4C<2I<2I3Cを満たすように設定する。
The read operation will be described. At the time of reading, as shown in FIG. 5, a DC bias current I is applied to the superconducting ring in the X-axis direction and in the positive direction. Then, a pulse current is applied to the conductor line in the Y-axis direction to add H X in the in-plane difficult magnetization direction of the magnetic film pattern to temporarily direct the magnetization in the X-axis direction. Then, the stabilized direction of the magnetization is along the Y-axis direction,
A diamagnetic current indicated by i B in FIG. 5A or 5B flows in the superconductor ring depending on whether the direction is positive or negative. This blocking superconductor ring is formed using two long conductor layers. Then, in order to discriminate between the rightward diamagnetic current and the leftward diamagnetic current, two superconductor layers are formed of materials having different critical currents. In the example of FIG. 5, the superconductor layer 3 is formed of a material having a smaller critical current than the superconductor layer 4. Let the critical currents of the superconductor layers 3 and 4 be I 3C and I 4C , respectively. The operation will be described. The direction of the diamagnetic current and the direction of the bias current when the magnetization of the bit with the magnetization reversed is directed in the X-axis direction by applying a pulse current to the conductor line in the Y-axis direction are the superconductor ring. Among them, the regions in which the critical current is small (the superconducting layer 3 in FIG. 5B) have the same direction. In this state, the bias current value I is set to a value within a predetermined range, and when the magnetization direction of the magnetic material is negative, 1/2 · I + i B exceeds the critical current I 3C of the superconducting layer 3. , The superconducting layer 3 is changed to normal conduction. Then, the bias current flowing through 3 comes to flow through the superconducting layer 4, and I flows through the superconducting layer 4. If this I is set to be larger than the critical current value I 4C of the superconducting layer 4, the ring becomes normal and a voltage appears across the superconductor ring. On the other hand, if the magnetization is not reversed, only a current of (1/2 · I−i B ) flows in the superconducting layer 3 at this bias current value, so that the superconducting-normal transition does not occur.
Therefore, no voltage appears across the superconductor ring.
That is, it is possible to discriminate the direction of magnetization in the magnetic film pattern. Summarizing the above, between the critical currents of superconducting layer 3 and 4 is 1/2 · I 4C <I 3C <1/2 · I 4C.
The relationship + i B must be established. The bias current I is set so as to satisfy I 4C <2I <2I 3C .

(発明の効果) 本発明により、従来問題になっていた磁化反応後の磁化
状態の不安定性、記憶密度の向上に伴う情報の読み出し
の不安定性がともに格段に改善された高性能の高密度記
憶阻止を実現できる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, high-performance high-density storage in which the instability of the magnetization state after the magnetization reaction and the instability of information reading accompanying the improvement of the storage density have both been remarkably improved by the present invention. The prevention can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の基本セル構造の外観図、第2図は基本
セルをマトリックス状に配置して記憶素子の形にした一
例を示す図、第3図(a),(b),(c)は基本セル
の詳細構造図、第4図(a),(b)は情報書き込みを
示す図、第5図(a),(b)は情報読み出しを示す
図、第6図は一軸磁気異方性をもつ磁性体の磁化容易方
向に磁界を加えたときの磁化曲線図、第7図はコアメモ
リの構成図、第8図はコアの磁化状態図、第9図は磁性
膜パターンを使ったメモリの基本構成図。1、2……導
体線、3、4……超伝導体線、5、5′……超伝導体線
の直接接合部、7……磁性膜パターン、8……磁性膜パ
ターンの中の磁化の向き。
FIG. 1 is an external view of the basic cell structure of the present invention, FIG. 2 is a view showing an example in which basic cells are arranged in a matrix to form a memory element, and FIGS. 3 (a), (b), ( c) is a detailed structural diagram of the basic cell, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing information writing, FIGS. 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing information reading, and FIG. 6 is a uniaxial magnet. A magnetization curve diagram of a magnetic material having anisotropy when a magnetic field is applied in the easy magnetization direction, FIG. 7 is a configuration diagram of a core memory, FIG. 8 is a magnetization state diagram of the core, and FIG. 9 is a magnetic film pattern. Basic configuration diagram of the memory used. 1, 2 ... Conductor line, 3, 4 ... Superconductor line, 5, 5 '... Direct junction of superconductor line, 7 ... Magnetic film pattern, 8 ... Magnetization in magnetic film pattern Orientation.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】膜面内に一軸性の磁化容易方向を有する強
磁性体膜で形成したパターン内の磁化の向きを情報単位
として用い、前記パターンに近接して、その両側又は片
側において2本の導体線が互いに接することなく交差
し、かつ、少なくとも前記パターンの近傍では前記パタ
ーンの面と平行に配置されている磁気記憶素子におい
て、一方の導体線の方向に前記導体線及び前記パターン
を取り囲むように、それぞれ臨界電流が異なる値の2つ
の超伝導体膜を前記導体線の上下に配置し、前記超伝導
体膜は前記導体線が交わる位置では、前記超伝導体膜に
取り囲まれていない方の他の導体線の周囲を巻くように
前記超伝導体のリングとして形成されていることを特徴
とする磁気記憶素子。
1. A direction of magnetization in a pattern formed of a ferromagnetic film having a uniaxial easy magnetization direction in the film plane is used as an information unit, and two lines are provided close to the pattern and on both sides or one side thereof. In a magnetic memory element in which the conductor lines intersect without contacting each other and are arranged parallel to the surface of the pattern at least in the vicinity of the pattern, the conductor line and the pattern are surrounded in the direction of one conductor line. Thus, two superconductor films having different critical currents are arranged above and below the conductor wire, and the superconductor film is not surrounded by the superconductor film at the position where the conductor wires intersect. A magnetic memory element, which is formed as a ring of the superconductor so as to wind around the other conductor wire on the other side.
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