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JPH077593B2 - Magnetic memory element - Google Patents
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JPH077593B2 - Magnetic memory element - Google Patents

Magnetic memory element

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Publication number
JPH077593B2
JPH077593B2 JP62250527A JP25052787A JPH077593B2 JP H077593 B2 JPH077593 B2 JP H077593B2 JP 62250527 A JP62250527 A JP 62250527A JP 25052787 A JP25052787 A JP 25052787A JP H077593 B2 JPH077593 B2 JP H077593B2
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magnetic
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magnetization
ring
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靖治 檜高
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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、不揮発性固体磁気メモリとし
ては、検出器が解決されれば、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。
(Prior Art) A solid-state magnetic memory has high reliability because it has no mechanical drive and is a non-volatile memory. The solid-state magnetic memory is roughly classified into a random access type memory and 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, as the nonvolatile solid-state magnetic memory, if the detector is solved, it is desirable that the random access memory realizes high density.

まず、磁性体を用いたランダムアクセスメモリの基本動
作をその代表であるコアメモリを例にとって説明する。
コアに磁化曲線が第6図に示すように角型ヒステリシス
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。
First, the basic operation of a random access memory using a magnetic material will be described by taking a representative core memory as an example.
As the core, a magnetic material whose magnetization curve has a square hysteresis as shown in FIG. 6 is used. Then, the material can stabilize the remanent magnetization in the + direction shown at the point A or in the-direction shown at the point B when the bias magnetic field H Y = 0, so that the material 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、第7図に示すようにこの磁性体で
リングコア10を作り、コアの中に3本の導体線11,12,13
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10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10の磁化14の向きをリングコア
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。
In an actual device, a ring core 10 is made of this magnetic material as shown in FIG. 7, and three conductor wires 11, 12, 13 are formed in the core.
2 of them are stretched vertically and horizontally (referred to as Y-axis and X-axis, respectively), and the core 10 is placed at the intersection of the vertical and horizontal lines. Arrange the cores in a matrix as shown in FIG.
Assemble into a memory element. The principle of information storage is shown in FIG. The magnetization 14 of the ring-shaped core 10 is turned clockwise along the circumference of the ring core as shown in FIG. 8 (a) or leftward as shown in FIG. 8 (b). For example,
In the initial state, the magnetizations of all ring cores are clockwise (-).
It is supposed to be. Invert the direction of magnetization of the core at the specified address to make it counterclockwise (+). To do so, a pulsed current is sent to the Y- and X-rays that pass through the core, giving a magnetic field to the core.

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
態に反転するに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‐線のみの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。
Now, when this magnetic field is applied by the pulse current of either the X-ray or the Y-ray, the magnitude is insufficient to reverse the magnetization from the − state to the + state. For example,
Y 0 - line, X 0 - a pulse magnetic field lines is applied at the same time, the core of the magnetization inversion at the intersection of both lines is occurring, Y 0 - line,
Alternatively, the magnetization reversal does not occur in the core to which the pulse magnetic field of only the X 0 -line is applied. This is "1" at any coordinate of the matrix
Is a method of writing a signal.

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13に信号がでるかどうかをみる。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。コアメモリはビットセルサイズが大きく高密度化
が難しいという問題点があった。
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 appears on the read line 13. if,
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. The core memory has a problem that the bit cell size is large and it is difficult to increase the density.

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。磁性薄膜としては、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。
There is a magnetic memory element in which this principle is applied to a magnetic thin film in order to realize high density memory. As the magnetic thin film, for example, an alloy of 19% Fe-81% Ni, which is a soft magnetic material having a magnetostriction constant λ = 0, is used and is deposited in a disc shape on a substrate as shown in FIG. The film thickness is about 1000Å. A uniaxial anisotropy is provided in the film surface by applying a magnetic field during vapor deposition. In the present case, the easy axis of 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HYをX0‐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パターン
15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15′の磁化反転を生じる。磁
界HX,HYは蒸着膜に近接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。
When reversing the magnetization, a magnetic field H Y parallel to the easy axis and in the direction opposite to the direction of the magnetization is given by the X 0 -line, and at the same time, a magnetic field H X is given by the Y 0 -line in the direction perpendicular to it, and the It uses the simultaneous rotation mode of the magnetic moment that can prevent the reversal and can reverse the magnetization in a short time of the order of 10ns.
On the other hand, a magnetic film pattern in which only H Y is added
In 15, an attempt is made to cause magnetization reversal due to domain wall movement,
Since the reversal time is long, the reversal does not occur with the short width H Y that is actually used for writing. That is, the magnetization reversal of the magnetic film pattern 15 'occurs only when a magnetic field is simultaneously applied by the X-direction conductor line and the Y-direction conductor line. The magnetic fields H X and H Y are created by applying an electric current to the horizontal and vertical copper ribbons that are close to the deposited film.

(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等の難点を有
している。
(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. The detection output becomes small and it is 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‐常伝導転移、または超伝導リ
ングに取り付けたジョセフソン接合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 enhances stability and facilitates reading of stored information by utilizing the superconducting-normal transition of a superconductor ring or a Josephson junction attached to the superconducting ring.

本発明は膜面内に一軸性の磁気異方性を有する強磁性体
膜と、該磁性体膜を介して互いに交差するように配置さ
れる第1、第2の2本の超伝導体線を備えた磁気記憶素
子において、第1の超伝導体線に重なるように、かつ磁
性体膜パターンと第2の超伝導体線とを取り囲むように
第3の超伝導体線を配置し、第1、第3の超伝導体線は
第2の超伝導体線と交わる位置で超伝導体のリングを形
成し、かつ第1の超伝導体線の上に絶縁層を介して、第
1の超伝導体線に重なるように、もう1本の導体線また
は超伝導体線を配置していることを特徴とする磁気記憶
素子に関する。
The present invention relates to a ferromagnetic film having uniaxial magnetic anisotropy in the film plane, and first and second two superconductor wires arranged so as to intersect each other through the magnetic film. In the magnetic memory element including, the third superconductor line is arranged so as to overlap the first superconductor line and surround the magnetic film pattern and the second superconductor line. The first and third superconductor lines form a ring of the superconductor at a position intersecting with the second superconductor line, and the first and third superconductor lines are formed on the first superconductor line via the insulating layer. Another magnetic storage element is characterized in that another conductor wire or superconductor wire is arranged so as to overlap with the superconductor wire.

(実施例) 第1図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) FIG. 1 shows an example of the structure of a unit cell used for this memory element.

まず、基板上に超伝導層を形成し、この超伝導層をパタ
ーン化し、X-軸方向に伸びた第3の超伝導体線4にす
る。その上に絶縁層を介して第2の超伝導体線2を配置
する。その上に強磁性体膜パターン6を形成する。その
上に再び絶縁層を介して第1の超伝導体線3を形成す
る。超伝導体線3は磁性体膜パターン6、第2の超伝導
体線2がない領域では第1図に示すように、下の超伝導
体線4と直接コンタクトしているように加工する。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
とする超伝導体リング5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、本発明のもう
1本の導体線(または超伝導体線)7を付加し、マトリ
ックス状に配列したのが第2図である。
First, a superconducting layer is formed on a substrate, and this superconducting layer is patterned to form a third superconductor wire 4 extending in the X-axis direction. The second superconductor wire 2 is arranged thereon with an insulating layer interposed therebetween. A ferromagnetic film pattern 6 is formed thereon. The first superconductor wire 3 is formed thereon again via the insulating layer. The superconductor line 3 is processed so that it is in direct contact with the underlying superconductor line 4 as shown in FIG. 1 in the region where the magnetic film pattern 6 and the second superconductor line 2 are not present. As a result, a superconductor ring 5 is formed which surrounds the magnetic body and has the surface normal to the ring in the Y-axis direction. In order to use the unit cell shown in FIG. 1 as a memory element, another conductor wire (or superconductor wire) 7 of the present invention is added and arranged in a matrix form in FIG.

第2図にAで示す点線で囲んだ部分がユニットセルであ
る。ユニットセルの形状に関する制約はリングを形成し
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
とと、超伝導リングの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現在実用化
されている磁性材料を用いると、0.25μm程度まで小
さくできる。この面積をさらに小さくするためには、磁
束量子1本を閉じ込める磁界の大きさが105Gaussのオー
ダになり、これを磁性体パターンで実現するためには、
4ΠMsが大きい新しい磁性材料が必要になる。超伝導体
線の幅には直接の制限はないので、幅を0.3μmまで細
くでき、基本セルの大きさは0.5μm×0.5μm程度まで
小さくできる。
A portion surrounded by a dotted line indicated by A in FIG. 2 is a unit cell. The restrictions on the shape of the unit cell are that the film thickness of the superconducting film forming the ring is larger than the magnetic flux penetration depth, and that the inner wall of the ring is The area around the intersection line of can be reduced to about 0.25 μm 2 by using a magnetic material that is currently in practical use. In order to further reduce this area, the magnitude of the magnetic field that confines one magnetic flux quantum is on the order of 10 5 Gauss, and in order to realize this with a magnetic pattern,
New magnetic materials with large 4ΠMs are required. Since there is no direct limitation on the width of the superconductor line, the width can be reduced to 0.3 μm, and the size of the basic cell can be reduced to about 0.5 μm × 0.5 μm.

本発明の素子に使用する材料は導体としては金、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。また磁性膜には、広い範囲の材料から選んだ適
当なものが使用できる。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、またエッチングは例えば塩
素ガスを用いたドライエッチングが考えられる。
The material used for the element of the present invention is gold, aluminum, etc. as the conductor, and Pb-based, Nb-based, or Ba-Y-Cu-O as the superconductor.
SiO 2 or the like can be used as the insulator, such as ceramics. For the magnetic film, a suitable material selected from a wide range of materials can be used. Known techniques can be used for the thin film forming technique. The ceramics may be formed by sputtering or laser deposition, and the etching may be dry etching using chlorine gas, for example.

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、そのときの磁化を第3図(a)に8で示すY-軸方向
に沿って、正の向きとする。
Writing information will be described. As an initial state, the magnetization direction of the magnetic body is saturated in a predetermined direction. Now, assume that the magnetization at that time is in the positive direction along the Y-axis direction indicated by 8 in FIG.

書き込み動作は次のようにする(第3図(a),
(b))。X-軸方向の導体線7およびY-軸方向に走って
いる第2の超伝導体線2にパルス電流を与えて、各位置
の磁性体パターン6の中で、超伝導体線1と2とが交わ
る位置に存在している磁性膜パターン6の磁化8の向き
を第3図(a)に示すY-軸方向、正の向きから負の向き
に反転させる。この磁化反転過程で、超伝導体リング1
部が超伝導から常伝導に一時的に転移するようにしてお
けば、磁化反転後の磁化状態は超伝導体リング5に新た
に誘起された反磁性電流によって安定化されている。
The write operation is as follows (Fig. 3 (a),
(B)). A pulse current is applied to the conductor wire 7 in the X-axis direction and the second superconductor wire 2 running in the Y-axis direction to cause the superconductor wires 1 and 2 to move in the magnetic material pattern 6 at each position. The direction of the magnetization 8 of the magnetic film pattern 6 existing at the position where is crossed is reversed from the positive direction to the negative direction in the Y-axis direction shown in FIG. In this magnetization reversal process, the superconductor ring 1
If the portion is temporarily made to transition from superconducting to normal conducting, the magnetization state after the magnetization reversal is stabilized by the newly induced diamagnetic current in the superconductor ring 5.

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 1-bit data write time when this method is used is on the order of 10 ns.

読み出し方法を述べる。書き込んだ情報の読み出し方法
の例を述べる。まず、超伝導体線2の電流磁界によって
磁性体膜パターンの磁化の向きを磁化容易方向(Y-軸)
から傾け、この磁化回転に伴なって超伝導体リングに誘
起される反磁性電流および読み出し時に超伝導体線1に
与えているバイアス電流Ibを用いて該超伝導体リング部
を超伝導状態から常伝導状態に転移させ、電圧を読み取
る方法である。ここで、超伝導リング5内を突き抜ける
超伝導体線2に第1図に示すように孔9を開けておくこ
とが望ましい。理由はバイアス電流Ibによって超伝導体
リング内の磁性体パターン位置に誘起される磁界をほと
んど零にしてIbによるパターンの磁化状態への影響を最
小限に抑えることにある。
The reading method will be described. An example of a method of reading the written information will be described. First, the direction of magnetization of the magnetic film pattern is changed by the current magnetic field of the superconductor wire 2 in the easy magnetization direction (Y-axis).
Tilted from the superconductor ring portion and using the diamagnetic current induced in the superconductor ring along with this magnetization rotation and the bias current I b given to the superconductor line 1 at the time of reading, the superconductor ring portion is brought into a superconducting state. This is a method of reading the voltage after the transition from the normal state to the normal state. Here, it is desirable to make a hole 9 in the superconductor wire 2 penetrating through the superconducting ring 5 as shown in FIG. The reason is that the magnetic field induced by the bias current I b at the magnetic material pattern position in the superconductor ring is made almost zero to minimize the influence of I b on the magnetization state of the pattern.

読み出し時には第4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Ibを与えておく。そ
してY-軸方向の超伝導体線2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磁界HXを加えて、
磁化をY-軸方向から一時傾ける。そうすると、磁化の安
定化した向きがY-軸方向に沿って、正の向きであった
か、負の向きであったかに依存して、超伝導体リングに
は、それぞれ第4図の(a)または(b)にidで示す反
磁性電流が誘起される。この反磁性電流の向きを検知す
るため、本発明の素子の超伝導体リングはそれぞれ臨界
電流が違う2種類の超伝導材料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。第4図の例では超伝導体線3とそれに比べて、臨
界電流が大きい材料で超伝導体線4で超伝導体リングを
形成している。超伝導体線3,4それぞれの臨界電流を
I3c,I4cとする。
At the time of reading, as shown in FIG. 4, a DC bias current I b is applied to the superconducting ring in the X-axis direction and in the positive direction. Then, a pulse current is applied to the superconductor line 2 in the Y-axis direction, and a magnetic field H X is applied in the direction of hard magnetization in the plane of the magnetic film pattern,
Temporarily tilt the magnetization away from the Y-axis. Then, depending on whether the stabilized direction of the magnetization is the positive direction or the negative direction along the Y-axis direction, the superconductor ring has a (a) or (() in FIG. 4, respectively. A diamagnetic current indicated by i d is induced in b). In order to detect the direction of this diamagnetic current, the superconductor ring of the device of the present invention is formed by using two kinds of superconducting materials having different critical currents.
Then, the rightward diamagnetic current and the leftward diamagnetic current are discriminated. In the example of FIG. 4, the superconductor ring 3 is formed of the superconductor wire 3 and a material having a larger critical current than that of the superconductor wire 3. The critical current of each of the superconductor wires 3 and 4
I 3c and I 4c .

読み出し動作について説明する。磁化を反転させた状態
(第4図(a))のビットの磁化をY-軸方向の超伝導体
線2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Idの向きと上記のバイアス電流Ibの向きが超伝導
体リングの中で、臨界電流Idが小さい領域(第4図の超
伝導線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Ib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には1/2・Ib+i
d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線4を流れるようにな
り、超伝導層4にはIbが流れる。このIb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い状態(第4図
(b))では、このバイアス電流値においては超伝導層
3には(1/2・Ib−id)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。
The read operation will be described. Of the diamagnetic current I d when the magnetization of the bit with the magnetization reversed (FIG. 4 (a)) is directed in the X-axis direction by applying a pulse current to the superconductor line 2 in the Y-axis direction. The direction and the direction of the bias current I b are set to be the same in the region (superconducting wire 3 in FIG. 4) where the critical current I d is small in the superconductor ring. In this state, the bias current value I b is set to a value within the specified range, and when the magnetization direction of the magnetic material is negative, 1/2 · I b + i
The d exceeds the critical current I 3c of the superconducting layer 3 so that the superconducting layer 3 is transformed into normal conduction. Then, the bias current flowing through 3 comes to flow through the superconducting wire 4, and Ib flows through the superconducting layer 4. If this I b is set to be larger than the critical current value I 4c of the superconducting layer 4,
The ring becomes normal and a voltage develops across the superconductor ring. On the other hand, in the state where the magnetization is not reversed (FIG. 4 (b)), at this bias current value, only (1/2 · I b −i d ) flows in the superconducting layer 3, so The conduction-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.

以上のことを整理してみると、第5図に示すようにな
る。超伝導体層3の臨界電流と4の臨界電流との間は、 I4c>1/2Ib+id>I3c>1/2Ib−id>0 なる関係が成り立っている必要がある。バイアス電流Ib
は 2I3c>Ib>I4c を満たすように設定する。これからすぐに 1/2I4c<I3c<I4c が得られる。
The above is summarized as shown in FIG. Between the critical current and 4 of the critical current of the superconductor layer 3, I 4c> 1 / 2I b + i d> you 3c> 1 / 2I b -i d> 0 the relationship needs to have established. Bias current I b
Is set to satisfy 2I 3c > I b > I 4c . From this, 1 / 2I 4c <I 3c <I 4c is obtained immediately.

ここでバイアス電流Ibを 1/2Ib=I3c−δ(0<δ<id) ととると、バイアス電流に対する条件 2I3c>Ib>I4cは満たされ、かつ 1/2Ib+id>I3c>1/2Ib−id の条件も満たされることになる。以上の他、 I4c>I3c−δ+id>I3c のために I4c>I3c+idの条件が満たされる必要があるが、I4c
できるだけ大きくとるとしてI3cが I3c=1/2I4c+δ′(δ′>0;微小量) を満たしていれば十分である。
Here bias current I b to 1 / 2I b = I 3c -δ (0 <δ <i d) Taking the condition for the bias current 2I 3c> I b> I 4c are filled, and 1 / 2I b + i The condition of d > I 3c > 1 / 2I b −i d is also satisfied. In addition to the above, it is necessary to condition I 4c> I 3c + i d is satisfied for I 4c> I 3c -δ + i d> I 3c, I 3c as as large as possible to I 4c is I 3c = 1 / It is sufficient if 2I 4c + δ ′ (δ ′>0; minute amount) is satisfied.

例えば、バイアス電流IbをIb=17.5×10-3Aとする。強
磁性体薄膜の磁化反転による反磁性電流により、超伝導
体リングが超伝導‐常伝導転移をする場合、超伝導リン
グに流れる誘導電流は0.25×10-3Aとなり、常伝導状態
のリング部により出力電圧がでる。しかも磁性薄膜の磁
化はY超伝導体線の電流を切ると、読み出し前の状態に
戻る。
For example, the bias current I b is I b = 17.5 × 10 −3 A. When the superconducting ring undergoes a superconducting-normal transition due to the diamagnetic current due to the magnetization reversal of the ferromagnetic thin film, the induced current flowing in the superconducting ring is 0.25 × 10 -3 A, and the ring part in the normal conducting state The output voltage comes out. Moreover, the magnetization of the magnetic thin film returns to the state before reading when the current of the Y superconductor line is cut off.

つぎに出力電圧を見積ってみる。Next, try to estimate the output voltage.

超伝導体の比抵抗pにはp=200〜250μΩcmを採用し、
ユニットセルにおける超伝導体の導体長1を4μmと仮
定する。そうすると、発生する電圧Vは10mVのオーダと
なる。これはバブルメモリの場合に比べて1桁大きい。
The specific resistance p of the superconductor is p = 200-250 μΩcm,
The conductor length 1 of the superconductor in the unit cell is assumed to be 4 μm. Then, the generated voltage V is on the order of 10 mV. This is an order of magnitude larger than in the case of bubble memory.

(発明の効果) 本発明により、従来問題になっていた磁化反転後の磁化
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
憶素子を実現できる。
(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 reversal and the instability of information reading accompanying the improvement of the storage density have been remarkably improved by the present invention. The device 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例の外観図、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)は基本セルの詳細
構造図、第4図(a),(b)は情報読み出しの例を示
す図、第5図は超伝導体線の臨界電流Ib,Idとの関係を
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。 1:3と4とからなる超伝導体線、2:超伝導体線、3,4:超
伝導体線、5:超伝導体リング、6:磁性体膜パターン、7:
書き込み用導体線、8:磁性膜パターンの中の磁化、9:超
伝導体線2に開けた孔、10:リングコア、11:X-超伝導体
線、12:Y-超伝導体線、13:読み出し線、14:コア内の磁
化、15:磁性膜パターン、15′:磁化が反転している磁
性膜パターン。
FIG. 1 is an external view of an example of a 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) and 3 (b) are Detailed structure diagram of the basic cell, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing an example of information reading, FIG. 5 is a diagram showing the relationship with the critical currents I b and I d of the superconductor wire, FIG. 6 is a magnetization curve diagram when a magnetic field is applied in the easy magnetization direction of a magnetic substance having uniaxial magnetic anisotropy, FIG. 7 is a configuration diagram of a core memory, FIG. 8 is a magnetization state diagram of the core, and FIG. Is a basic configuration diagram of a memory using a magnetic film pattern. 1: Superconductor wire consisting of 3 and 4, 2: Superconductor wire, 3, 4: Superconductor wire, 5: Superconductor ring, 6: Magnetic film pattern, 7:
Writing conductor wire, 8: Magnetization in magnetic film pattern, 9: Hole formed in superconductor wire 2, 10: Ring core, 11: X-superconductor wire, 12: Y-superconductor wire, 13 : Readout line, 14: Magnetization in core, 15: Magnetic film pattern, 15 ': Magnetic film pattern in which magnetization is reversed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】膜面内に一軸性の磁気異方性を有する強磁
性体膜と、該磁性体膜を介して互いに交差するように配
置される第1、第2の超伝導体線を備えた磁気記憶素子
において、磁性体膜に対応する位置では第1の超伝導体
線の反対側に磁性体膜パターンと第2の超伝導体線とを
はさむように、しかも他の位置では第1の超伝導体線に
重なるように第3の超伝導体線を配置し、第1、第3の
超伝導体線が第2の超伝導体線と交差する位置では、第
1の超伝導体線と第3の超伝導体線とが磁性体膜と第2
の超伝導体線とをとり囲む超伝導体のリングを形成して
おり、絶縁層を介して、第1の超伝導体線に重なるよう
に、もう1本の導体線または超伝導体線を配置している
ことを特徴とする磁気記憶素子。
1. A ferromagnetic film having uniaxial magnetic anisotropy in a film plane, and first and second superconductor wires arranged so as to intersect each other through the magnetic film. In the provided magnetic memory element, the magnetic film pattern and the second superconductor line are sandwiched on the opposite side of the first superconductor line at the position corresponding to the magnetic film, and at the other positions, The third superconducting wire is arranged so as to overlap the first superconducting wire, and the first superconducting wire is placed at a position where the first and third superconducting wires intersect with the second superconducting wire. The body wire and the third superconductor wire are the magnetic film and the second superconductor wire.
Forming a ring of a superconductor surrounding the superconductor wire of, and another conductor wire or a superconductor wire so as to overlap the first superconductor wire through the insulating layer. A magnetic memory element characterized by being arranged.
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