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公開番号2025116836
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2025008956
出願日2025-01-22
発明の名称磁壁移動素子及び磁気アレイ
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10B 61/00 20230101AFI20250801BHJP()
要約【課題】信頼性の高い、磁壁移動素子及び磁気アレイを提供する。
【解決手段】この磁壁移動素子は、第1強磁性層と、第1磁化固定部と、第2磁化固定部と、を備える。前記第1磁化固定部は、第1磁化固定層と、第1非磁性層と、第1拡散防止構造を有する第2磁化固定層と、を備える。前記第2磁化固定部は、第3磁化固定層と、第2非磁性層と、第4磁化固定層と、を備える。前記第4磁化固定層は、第2拡散防止構造と、第1領域と、を有する。前記第1領域は、前記第2拡散防止構造より、前記第2非磁性層から離れた位置にある。前記第1領域は、強磁性元素と非磁性元素とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内部に磁壁を有する第１強磁性層と、
前記第１強磁性層に接続された第１磁化固定部と、
前記第１磁化固定部と離間した位置で、前記第１強磁性層に接続された第２磁化固定部と、を備え、
前記第１磁化固定部は、第１磁化固定層と、第１非磁性層と、第２磁化固定層と、を備え、
前記第１磁化固定層と前記第２磁化固定層とは、前記第１非磁性層を挟んで、反強磁性カップリングしており、
前記第１磁化固定層は、前記第１強磁性層に接し、
前記第１非磁性層は、積層方向において、前記第１磁化固定層と前記第２磁化固定層との間にあり、
前記第２磁化固定層は、第１拡散防止構造を有し、
前記第２磁化固定部は、第３磁化固定層と、第２非磁性層と、第４磁化固定層と、を備え、
前記第３磁化固定層と前記第４磁化固定層とは、前記第２非磁性層を挟んで、反強磁性カップリングしており、
前記第３磁化固定層は、前記第１強磁性層に接し、
前記第２非磁性層は、積層方向において、前記第３磁化固定層と前記第４磁化固定層との間にあり、
前記第４磁化固定層は、第２拡散防止構造と、第１領域と、を有し、
前記第１領域は、前記第２拡散防止構造より、前記第２非磁性層から離れた位置にあり、
前記第１領域は、強磁性元素と非磁性元素とを含む、磁壁移動素子。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記第１拡散防止構造は、反強磁性カップリングする複数の強磁性層を、内部に含む、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項３】
前記第１拡散防止構造は、強磁性カップリングする複数の強磁性層を、内部に含む、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項４】
前記第２拡散防止構造は、反強磁性カップリングする複数の強磁性層を、内部に含む、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項５】
前記第２拡散防止構造は、強磁性カップリングする複数の強磁性層を、内部に含む、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項６】
前記第１拡散防止構造は、内部に中間非磁性層を有し、
前記中間非磁性層は、原子番号が３９番以上の元素を含む、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項７】
前記第２拡散防止構造は、内部に中間非磁性層を有し、
前記中間非磁性層は、原子番号が３９番以上の元素を含む、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項８】
前記第１領域に含まれる非磁性元素は、希ガスである、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項９】
前記第１領域に含まれる非磁性元素は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種の元素である、請求項１に記載の磁壁移動素子。
【請求項１０】
前記第２磁化固定層は、第２領域をさらに備え、
前記第１領域の飽和磁化は、前記第２領域の飽和磁化より小さい、請求項１に記載の磁壁移動素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁壁移動素子及び磁気アレイに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
二つの強磁性層の磁化の相対角の変化に基づく抵抗値変化（磁気抵抗変化）を利用した磁気抵抗効果素子が知られている。例えば、特許文献１に記載の磁壁移動型の磁気抵抗効果素子（以下、磁壁移動素子という）は、磁気抵抗効果素子の一例である。磁壁移動素子は、磁壁の位置によって積層方向の抵抗値が変化し、多値又はアナログにデータを記録できる。磁壁移動素子は、抵抗変化の線形性及び対称性が高く、書き換え耐性に優れ、高速動作が可能である。
【０００３】
特許文献１は、磁壁の移動範囲を制限する磁化固定部を磁気記録層の両端に設けることを記載している。２つの磁化固定部は、それぞれ磁化の配向方向が異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２０／２３０８７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つの磁化固定部の磁化の配向方向を異なる方向に配向させることは簡単ではない。
【０００６】
本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い、磁壁移動素子及び磁気アレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様に係る磁壁移動素子は、内部に磁壁を有する第１強磁性層と、前記第１強磁性層に接続された第１磁化固定部と、前記第１磁化固定部と離間した位置で、前記第１強磁性層に接続された第２磁化固定部と、を備える。前記第１磁化固定部は、第１磁化固定層と、第１非磁性層と、第２磁化固定層と、を備える。前記第１磁化固定層と前記第２磁化固定層とは、前記第１非磁性層を挟んで、反強磁性カップリングしている。前記第１磁化固定層は、前記第１強磁性層に接する。前記第１非磁性層は、積層方向において、前記第１磁化固定層と前記第２磁化固定層との間にある。前記第２磁化固定層は、第１拡散防止構造を有する。前記第２磁化固定部は、第３磁化固定層と、第２非磁性層と、第４磁化固定層と、を備える。前記第３磁化固定層と前記第４磁化固定層とは、前記第２非磁性層を挟んで、反強磁性カップリングしている。前記第３磁化固定層は、前記第１強磁性層に接する。前記第２非磁性層は、積層方向において、前記第３磁化固定層と前記第４磁化固定層との間にある。前記第４磁化固定層は、第２拡散防止構造と、第１領域と、を有する。前記第１領域は、前記第２拡散防止構造より、前記第２非磁性層から離れた位置にある。前記第１領域は、強磁性元素と非磁性元素とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
信頼性の高い、磁壁移動素子及び磁気アレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る磁気アレイのブロック図である。
第１実施形態に係る磁気アレイの集積領域の回路図である。
第１実施形態に係る磁気アレイの磁壁移動素子の近傍の断面図である。
第１実施形態に係る磁壁移動素子の断面図である。
第１実施形態に係る磁壁移動素子の平面図である。
第１実施形態に係る第１磁化固定部の断面図である。
第１実施形態に係る第２磁化固定部の断面図である。
ニューラルネットワークの概念図である。
第１実施形態にかかるニューロモルフィックデバイスを含むシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本実施形態の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本実施形態はそれらに限定されるものではなく、本実施形態の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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