JPH05159562A

JPH05159562A - 磁性薄膜メモリ及びその記録方法並びにその再生方法

Info

Publication number: JPH05159562A
Application number: JP3324277A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Taguchi; 元久田口; Tatsuya Fukami; 達也深見; Yuuzou Oodoi; 雄三大土井; Hiroshi Kobayashi; 浩小林; Shinji Tanabe; 信二田辺; Kazuhiko Tsutsumi; 和彦堤; Hiroshi Shibata; 浩柴田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した記録再生を行なうことができる磁性
薄膜メモリ及びその記録再生方法を得る。【構成】磁性薄膜メモリ素子の膜面に垂直又は平行に
磁界を印加し、このときのメモリ素子の異常ホール効果
による出力変化を検出し、メモリ素子に記録された情報
を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁性薄膜メモリ及び
その記録再生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は磁気工学講座５、磁性薄膜工学
第２５４頁（１９７７年丸善（株）刊）に示された従来
の磁性薄膜メモリ素子の組立模式図である。まず、該メ
モリ素子の製造方法を説明する。平滑なガラス基板Ｇ上
に矩形の孔があいたマスクを密着させ、真空装置内で約
２０００オングストロームの厚さにＦｅ，Ｎｉの真空蒸
着膜を形成させる。このようにして、多数の磁性薄膜メ
モリ素子ＭＦを一挙にマトリクス状に製作する。

【０００３】磁性薄膜メモリ素子を駆動させるための駆
動線は、薄いエポキシ樹脂板やマイラ・シートの両面に
互いに直行するように銅線をホトエッチング技術で作
る。このシート両面の各線は語線及び桁線であり、その
交点が各メモリ素子ＭＦの上に重なるように押し当てて
組立てる。

【０００４】次に、上記構成のメモリ素子の動作原理を
説明する。図において磁化容易軸に平行に配置されてい
る線群は語線（word line)、それと直交している線群は
桁線（digit line) である。メモリ状態を読み出す検出
線は桁線と兼用する。膜内の磁化は磁化容易軸に沿って
「１」「０」のどちらかを向いて安定し、情報のメモリ
状態に対応している。図中の上向き矢印（数１）及び下
向き矢印（数２）は磁性薄膜メモリ素子のメモリ状態に
対応した膜内の磁化を示しており、上向き矢印（数１）
は「０」、下向き矢印（数２）は「１」の情報をメモリ
していることにする。

【０００５】

【数１】

【０００６】

【数２】

【０００７】又、桁電流Ｉ_d，語電流Ｉ_wによって磁性
薄膜に作用する磁界をそれぞれＨ_d，Ｈ_wとする。語電
流Ｉ_wは単極性パルスであり、このパルスの立上り時に
情報の読出しを行ない、このパルスの立下り時に重なる
ように情報信号に相当する桁電流Ｉ_dを流して書込みを
行なう。語電流Ｉ_wは磁性薄膜の異方性磁界Ｈ_K以上の
磁界Ｈ_wを発生するような電流値であり、桁電流Ｉ_dは
磁性薄膜の保持力Ｈ_cの約１／２の磁界Ｈ_dを発生する
電流値である。

【０００８】いま、語線Ｗ₁を選択して語電流Ｉ_wを流
すと、その線の下のすべてのメモリ素子ＭＦに磁界Ｈ_w
が作用し、磁化は横方向の磁化困難軸方向に向く。この
ときの磁化が「１」の状態から回転したか、「０」の状
態から回転したかによって各桁線Ｄ₁〜Ｄ₃にはそれぞ
れ異なった極性のパルス電圧が誘起され、これが読み出
し電圧になる。記録時にはパルスＩ_wの立ち下がり時に
重なるようにパルスＩ_dを流し、磁化が困難軸を向いた
状態において情報信号に対応した極性の磁界Ｈ_dを重畳
させることにより磁化の向きを決定し、「１」又は
「０」の状態に情報を記録することができる。

【０００９】語線Ｗ₁に沿ったメモリ素子ＭＦのうち、
上段は「１」メモリを読出し、「０」を書き込んだ状態
であり、中段は「０」を読み出し、「１」を書き込む状
態を示し、下段は「０」メモリを読出した後「０」を再
書き込みした状態を示している。以上の説明で解るよう
に、読出し操作を終えた直後の磁化は困難軸に向いた状
態であるから「１」「０」のいずれの方向に倒れるかが
定まらず、Ｈ_dを印加することにより磁化の回転の方向
が定まる。このように、読出し操作により元のメモリが
消失する動作方式を破壊読出し（ＤＲＯ）方式とよび、
読出し後直ちに書き込み操作が必要である。

【００１０】これに対して、読出し操作をしてもメモリ
状態が消失しない方式を非破壊読出し（ＮＤＲＯ）方式
とよぶ。この方式は、同じメモリ情報を何回も繰り返し
読み出す必要がある場合には動作時間が短縮できるので
有利である。破壊読み出し方式、非破壊読み出し方式の
違いは、メモリ素子ＭＦの読み出し後にメモリが消失す
るか残っているかによるものであり、主としてメモリ素
子の磁気的特性に関係している。メモリ素子の動作原理
は、上述のようにメモリ細胞を２次元的に配置し、いず
れかの語線を選択してその語線に沿ったメモリ細胞の読
出し、書込みを一挙に行なうものであり、語配列、２Ｄ
または２次元選択方式とよばれている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、読み出し方法として、磁化方向
の回転によって生じる極めて微小な電磁誘導電圧を用い
るため、読み出し時のＳＮ比が小さく、読み出しが困難
であった。又、上記電磁誘導電圧は磁気モーメントの大
きさに比例するため、大きな電磁誘導電圧を得ようとす
ると、磁性薄膜のサイズを充分に大きくする必要があ
り、記録再生時に必要な磁界が大きくなって、記録再生
時の省電力化が不可能になるとともに、単位面積当りの
記憶量を大きくすることが不可能になるなどの課題があ
った。

【００１２】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、メモリ素子のサイズが小さく
ても充分大きな読み出し信号が得られ、安定した記録再
生を行なうことができるとともに、記録再生時の省電力
化が可能となる磁性薄膜メモリ及びその記録再生方法を
得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る磁性薄膜
メモリは、希土類と遷移金属の合金からなるフェリ磁性
垂直磁化可能膜により形成し、その組成を希土類の副格
子磁化がリッチでかつ磁化飽和磁界が極小となる組成ま
たはその近傍としたものである。

【００１４】又、この発明に係る磁性薄膜メモリの記録
方法は、磁性薄膜メモリ素子の膜面に垂直な磁界と平行
な磁界を印加して情報を記録するとともに、この垂直磁
界の方向により２値的な記録情報を決定するものであ
る。

【００１５】この発明に係る磁性薄膜メモリの再生方法
は、メモリ素子の膜面に垂直又は平行に磁界を印加し、
このときの上記素子の異常ホール効果による出力変化を
検出するものである。

【００１６】

【作用】この発明においては、メモリ素子が希土類と遷
移金属との合金からなるフェリ磁性体であって、その組
成が希土類の副格子磁化がリッチで飽和磁界が極小とな
るものにより形成され、記録時に必要な磁界が小さくな
り、飽和磁界の温度依存性が小さくなる。

【００１７】又、この発明においては、メモリ素子の膜
面に垂直及び平行な磁界が印加されて情報が記録され、
垂直磁界により２値的な記録情報が決定される。

【００１８】この発明においては、メモリ素子の膜面に
垂直又は平行に磁界が印加され、異常ホール効果による
出力変化によって情報が信号に生じるオフセットに無関
係に再生される。高密度化を行なっても安定な再生が可
能である。

【００１９】

【実施例】

実施例１以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。図１
は実施例１による磁性薄膜メモリの構成を示し、１_aa〜
１_ccはマトリクス状に形成された９個の磁性薄膜メモリ
素子、２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ，５ａ〜５
ｃ，６，７はトランジスタからなるスイッチ、８はコン
デンサ、９はオペアンプ等の増幅器である。又、Ｖ₁，
Ｖ₂は正の電圧源、ＧＮＤは接地を示す。

【００２０】次に、上記構成の磁性薄膜メモリの記録方
法について説明する。記録は、各磁性薄膜メモリ素子
（以下メモリ素子と略する。）１_aa〜１_ccの磁化方向を
上向きあるいは下向きにすることにより達成される。こ
こでは、上向きの磁化方向を２値的デジタル情報の
「０」に対応させ、下向きの磁化方向を「１」に対応さ
せる。

【００２１】次に、例えば、メモリ素子１_acの磁化方向
を上向きに書き込むことにより、「０」の記録を行なう
場合について説明する。図１において、記録に携わる線
は太線で示してある。記録が行なわれないときには、ス
イッチ４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃはすべてオフとなってお
り、太線部分に電流は流れない。ここで、スイッチ４
ａ，５ｃをオンとし、スイッチ６をオンとすると、メモ
リ素子１_acの近傍の太線部分には図２に示すように電流
ｉ_X，ｉ_Yが流れる。

【００２２】電流ｉ_X，ｉ_Yはほぼ等しくなるように記
録線の抵抗を設定してあり、アンペールの法則により直
流電流ｉ_X，ｉ_Yのまわりには磁界が発生する。直流電
流ｉ_Xがメモリ素子１_ac，１_abに対して発生する磁界は
紙面に対して上向きで大きさがＨ_Xであり、直流電流ｉ
_Yがメモリ素子１_ac，１_bcに対して発生する磁界はやは
り上向きで大きさがＨ_Yである。直流電流ｉ_Xによるメ
モリ素子１_bcへの磁界や直流電流ｉ_Yによるメモリ素子
１_abへの磁界も存在するが、距離が離れているので無視
できる。従って、メモリ素子１_ab，１_ac，１_bcのそれぞ
れに作用する磁界の大きさは、Ｈ_X，Ｈ_X＋Ｈ_Y，Ｈ_Y
である。

【００２３】電流ｉ_X，ｉ_Yはほぼ等しいのでＨ_X＝Ｈ
_Yとなり、メモリ素子１_ab，１_ac，１_bcのそれぞれに作
用する磁界は近似的にＨ_X，２Ｈ_X，Ｈ_Xである。磁性
薄膜の保持力をＨ_cとすると、Ｈ_X＜Ｈ_cかつ２Ｈ_X＞Ｈ_c （１）を満足するようにＶ₂を調節しておけば、メモリ素子１
_acのみを選択的に上向きに磁化させることができる。
又、メモリ素子１_acに「１」を記録するために下向きに
磁化させる場合には、スイッチ４ａ，５ｃをオンすると
ともに、スイッチ７をオンすればよい。他のメモリ素子
への記録も同様に行なうことができる。

【００２４】次に、再生方法について説明する前に、異
常ホール効果について簡単に述べる。異常ホール効果と
は強磁性体やフェリ磁性体に電流を流したときに生じる
現象であり、電流方向と磁化方向とに垂直な方向に電圧
を生じる。この場合、図３（ａ），（ｂ）に示すように
磁化方向が反転すると、生じる電圧も反転する。

【００２５】次に、この異常ホール効果を利用した磁性
薄膜メモリの再生方法について説明する。例えば、メモ
リ素子１_acの情報を読み出す場合には、まずスイッチ２
ａをオンすると、メモリ素子１_aa，１_ab，１_acに図１に
おいて上から下へ電流が流れ、この状態でメモリ素子１
_acの横方向の両端電極α，βの電位差を測定すれば、原
理的にはその磁化方向を再生することができる。しか
し、メモリ素子の形状や電極の位置等に作成時にバラツ
キがあると、この電位差がバイアス電圧となって信号に
重畳するため、エラーの原因となる。異常ホース電圧は
印加電圧の１％程度であるため、素子形状もかなり精度
が要求され、特に高密度化が進んで素子形状が１μｍ程
度になると、高度なプロセス技術が必要となる。例え
ば、図４に示すように読み出し電極α，βの位置が中心
からずれると、βの方がαより高電位になるようにバイ
アス電圧が発生する。

【００２６】上記バイアス電圧に対する対策として、再
生時に磁化の変化を利用して読み出す方法について述べ
る。図５はメモリ素子１_acの記録状態を読み出すときの
各スイッチの開閉動作のタイムチャートを示す。チャー
トに示していないスイッチは、すべて開状態にある。ま
ず、時刻ｔ₀〜ｔ₃においては、スイッチ２ａ，３ｃが
閉じられ、メモリ素子１_acは再生状態にある。特に、ｔ
₁〜ｔ₂においては、スイッチ４ａ，５ｃ，６も閉じら
れ、メモリ素子１_acには上向きの磁界２Ｈ_X（＞Ｈ_c）
が印加される。従って、メモリ素子１_acの磁化の初期状
態が上向きのときには磁界によって磁化方向は変化せ
ず、「０」が再生される。一方、初期状態が下向きのと
きには、保持力Ｈ_c以上の磁界２Ｈ_Xが上向きに作用す
るため、ｔ₁〜ｔ₂において磁化は上向きに反転する。
この反転は再生信号の変化として検知され、「１」が再
生されたことになる。

【００２７】しかし、「１」が再生されたときには、再
生以前の下向きの磁化方向が失なわれているため、再度
下向きの磁界を与えて再生以前の磁化状態に戻す必要が
ある。このため、ｔ₁〜ｔ₃で再生信号の変化が観測さ
れたときには、ｔ₄〜ｔ₅においてスイッチ４ａ，
５_c，７を閉じて下向きの磁界を印加する。以上のよう
に、磁化変化による信号変化を用いて記録された情報を
再生することにより、バイアス電圧のバラツキがあって
もエラーが発生せず、良好な再生を行なうことができ
る。この信号変化はコンデンサ８と増幅器９により増幅
される。

【００２８】実施例１において、メモリ素子１_aa〜１_cc
に用いられる磁性薄膜は垂直磁気異方性を有している。
垂直磁気異方性を有する磁性膜としてはＣｏＣｒ，Ｂａ
フェライト等のフェロ磁性体があるが、いずれも飽和磁
化Ｍｓが大きく、これによる反磁界のために垂直磁化飽
和磁界Ｈ_Sが大きくなり、メモリ素子には適さない。例
えば、（１）式では２Ｈ_X＞Ｈ_cなる記録磁界２Ｈ_Xが
必要であると書いたが、現実には２Ｈ_X＞Ｈ_S （２）を満足すべきである。この点を図６を用いて説明する。

【００２９】図６（ａ）は一般的な垂直磁気異方性を有
する磁性膜（以下、垂直膜という。）のヒステリシスル
ープであり、縦軸は磁化Ｍ，横軸は印加した垂直方向の
磁界Ｈを表わしている。図から明らかなように、磁化Ｍ
がゼロを横切る磁界により保持力Ｈ_cが定義される。一
方、飽和磁界Ｈ_Sは磁化が飽和する磁界で定義される。
従って、磁化を飽和させるために必要な記録磁界、即ち
（２）式を満足する２Ｈ_Xが、充分に大きな再生ホール
信号を得るためには必要である。

【００３０】ところで、図６（ａ）に示されたヒステリ
シスループが傾く理由は、磁化Ｍによる反磁界Ｈ_dが原
因である。反磁界とは図６（ｂ）に示すように磁化Ｍが
作り出す磁界のことであり、その方向は磁化するのを妨
げる向きである。例えば、Ｍ＝０では反磁界Ｈ_dもゼロ
であり、Ｍ＝Ｍ_S（Ｍ_Sは飽和磁化）では反磁界Ｈ_dは
最大で４πＭ_Sになる。従って、理想的にはＨ_S−Ｈ_c＝４πＭ_S （３）になる。磁化する過程が複雑な場合には、（３）式が必
らずしも正確に成り立つとは限らないが、一般的にはＨ
_S−Ｈ_cは飽和磁化Ｍ_Sが大きいほど大きくなる。

【００３１】以上の理由から、飽和磁化Ｍ_Sが小さい垂
直膜がメモリ素子１_aa〜１_ccに適した材料となる。そこ
で、実施例１では、飽和磁化Ｍ_Sの値を作成時に制御し
やすいＲＥ（希土類）−ＴＭ（遷移金属）（earth-Tran
sition metal）系フェリ磁性体を用いた。この磁性体に
おいては、ＲＥとＴＭが反平行に結合しているため、そ
の組成比を変えることにより飽和磁化Ｍ_Sを制御するこ
とができる。

【００３２】例えば、代表的なＲＥ−ＴＭフェリ磁性体
であるＧｄ_XＦｅ_1-xの室温における飽和磁化Ｍ_Sの組
成比ｘに対する値を図７に示す。ｘ＝２１％のときＭ_S
はゼロになるが、このときの組成を特に補償組成と呼
ぶ。ｘ＞２１％ではＲＥが過剰になり、このときの組成
をＲＥリッチであると呼ぶ。逆にｘ＜２１％ではＴＭリ
ッチとなる。

【００３３】図８は同じ材料の室温における保磁力Ｈ_c
と飽和磁界Ｈ_Sの組成比ｘに対する依存性を示し、保磁
力Ｈ_cは補償組成ｘ＝２１％において無限大となり、補
償組成から離れるに従って減少する。これは、外部から
印加する磁界Ｈ_extと磁性薄膜との相互作用がＨ_extと
Ｍ_Sの積に比例しているためである。

【００３４】即ち、補償組成ではＭ_Sが０であるため、
Ｈ_extと相互作用せず、Ｈ_cは無限大となり、補償組成
から外れるに従いＭ_Sが大きくなり、Ｈ_extとの相互作
用も大きくなる。従って、小さなＨ_extで磁化反転が生
じるため、Ｈ_cは小さくなる。一方、飽和磁界Ｈ_Sは補
償組成近傍ではＨ_cとほぼ一致するが、補償組成から外
れるとＨ_cよりも大きな値となり、ある値Ｘ₁，Ｘ₂で
極小値をとる。従って、Ｘ₁，Ｘ₂近傍の組成を選択す
れば記録磁界が小さくて済み、省電力化が図れる。

【００３５】ところで、極小値はＲＥリッチとＴＭリッ
チで各１個づつ存在するが、ＲＥリッチで極小値をとる
組成Ｘ₂を用いる方が有利である。これは、次の理由に
よる。一般に、ＲＥ−ＴＭ系の飽和磁界Ｈ_Sの温度変化
は、ＲＥリッチの膜よりＴＭリッチの膜の方が大きい。
図９はＧｄ_xＦｅ_1-xの磁性薄膜におけるＨ_Sの温度変
化を示す。このように、Ｈ_Sの温度変化が小さいと、周
囲温度が変化しても記録磁界を変化させる必要がなく、
安定な記録が可能になる。

【００３６】実施例２実施例１においては、再生時、記録時に印加する磁界と
して膜面に垂直な磁界を用いたが、実施例２では膜面に
垂直な磁界と平行な磁界を用いて記録、再生を行なう。
図１０は実施例２による磁性薄膜メモリの構成を示し、
記録に携わる線は太線と点線で示す。例えば、メモリ素
子１_acに記録を行なう場合、スイッチ４ａ，５_cを閉
じ、「０」の記録を行なう場合スイッチ６を閉じる。こ
のとき、メモリ素子１_ac近傍の太線、点線に流れる電流
の状態を図１１に示す。

【００３７】図１１において、図２と異なる点は、電流
ｉ_Yがメモリ素子１_acの直上を流れていることであり、
電流ｉ_Yによってメモリ素子１_ac，１_bcの近傍に生じる
磁界Ｈ_Yは膜面に平行になる。即ち、メモリ素子１_acに
は、電流ｉ_Xによって作られる膜面に垂直な磁界Ｈ_Xと
電流ｉ_Yによって作られる膜面に平行な磁界Ｈ_Yが作用
する。図１２（ａ），（ｂ）はそれぞれ膜面に平行な磁
界Ｈ_Yが作用していないときと作用しているときの、垂
直磁界Ｈ_Xの変化に対する磁化ループを示している。図
から明らかなように、Ｈ_XとＨ_Yが作用したときのみメ
モリ素子の磁化はＨ_X方向を向く。従って、メモリ素子
１_ab，１_bcは磁化の状態を変えないが、メモリ素子１_ac
は上向きに記録される。なお、下向きに磁化させて
「１」の記録を行なうためには、スイッチ６の代りにス
イッチ７を閉じればよい。

【００３８】次に、再生時について説明する。図１３は
メモリ素子１_acの記録状態を読むときの各スイッチの開
閉動作を示すタイムチャートである。図示されないスイ
ッチはすべて開いている。時刻ｔ₁〜ｔ₃においては、
スイッチ２ａ，３ｃを閉じ、メモリ素子１_acは再生状態
にある。又、ｔ₂〜ｔ₃においては、スイッチ５ｃを閉
じ、メモリ素子１_acに膜面に平行な磁界Ｈ_Yが印加され
る。これにより、垂直方向を向いていた磁化は少し面内
方向に傾むく。メモリ素子１_acに記録されていた磁化方
向が上向きならば、このときホール出力信号の減少が観
測され、磁化方向が下向きならばホール出力信号の増加
が観測される。このように、ホール出力信号の増減によ
って、オフセットに影響されない再生が可能である。

【００３９】実施例３実施例３においては、図１のメモリ素子１_aa〜１_ccとし
て、Ｇｄ₂₅Ｆｅ₇₅のＲＥリッチなＧｄＦｅ膜を用いた。
この膜の保持力はＨ_c＝２５（Ｏｅ）であり、飽和磁界
はＨ_S＝３０（Ｏｅ）である。メモリ素子１_acのみに記
録させる場合には、スイッチ４ａ，５ｃ，６を閉じ、各
記録線に様々な磁界Ｈ_Xを発生させる。１５（Ｏｅ）≦
Ｈ_X＜２５（Ｏｅ）ではメモリ素子１_acのみを記録する
ことが可能である。Ｈ_X＜１５（Ｏｅ）でもメモリ素子
１_acに記録することはできるが、再生出力が急激に低下
し、Ｈ_X≦１２（Ｏｅ）では再生出力が０となる。Ｈ_X
≧２５（Ｏｅ）ではメモリ素子１_acの他に１_aa，１_ab，
１_bc，１_ccも記録されてしまう。従って、１５（Ｏｅ）
≦Ｈ_X＜２５（Ｏｅ）という小さな記録磁界で、メモリ
素子１_ac以外の記録を損なうことなく、充分な再生出力
が得られる記録を行なうことができる。

【００４０】比較例１図１のメモリ素子１_aa〜１_ccにＧｄ₂₇Ｆｅ₇₃のＲＥリッ
チなＧｄＦｅ膜を用いる。この膜の保磁力はＨ_c＝１０
（Ｏｅ）であり、飽和磁界はＨ_S＝５０（Ｏｅ）であ
る。メモリ素子１_acのみを記録させる場合には、スイッ
チ６，４ａ，５ｃを閉じ、各記録線に様々な磁界Ｈ_Xを
発生させる。Ｈ_X≧１０（Ｏｅ）では、メモリ素子１_ac
の他に、１_aa，１_ab，１_bc，１_ccにも記録されてしまっ
た。Ｈ_X≧５（Ｏｅ）では、メモリ素子１_acも記録させ
ることができなかった。Ｈ_X＝９（Ｏｅ）で記録した場
合、メモリ素子１_acのみを記録させることができたが、
再生出力は実施例１で１５≦Ｈ_X＜２５（Ｏｅ）で記録
したときの再生出力の１／１０になった。Ｈ_X＜９（Ｏ
ｅ）ではさらに再生出力が低下し、Ｈ_X≦５（Ｏｅ）で
０となった。従って、比較例１では充分な再生出力が得
られなかった。

【００４１】比較例２図１のメモリ素子１_aa〜１_ccに、Ｇｄ₂₂Ｆｅ₇₈のＲＥリ
ッチなＧｄＦｅ膜を用いた。この膜の保磁力はＨ_c＝２
００（Ｏｅ）であり、飽和磁界Ｈ_S＝２００（Ｏｅ）で
ある。メモリ素子１_acのみを記録させる場合、スイッチ
４ａ，５_c，６を閉じ、各記録線に様々な磁界Ｈ_Xを発
生させた。１００（Ｏｅ）≦Ｈ_X＜２００（Ｏｅ）とい
う広い範囲でメモリ素子１_acのみを記録させることがで
きた。しかし、実施例３と比べると、Ｖ₂は５倍以上必
要となり、電力消費量が増大した。

【００４２】実施例４図１におけるメモリ素子１_aa〜１_ccとして、Ｇｄ₁₇Ｆｅ
₈₃のＴＭリッチのＧｄＦｅ膜を用いた。この膜の保持力
はＨ_c＝２８（Ｏｅ）であり、飽和磁界はＨ_S＝３４
（Ｏｅ）である。メモリ素子１_acのみを記録させる場
合、スイッチ４ａ，５_c，６を閉じ、各記録線に様々な
磁界Ｈ_Xを発生させた。１７（Ｏｅ）≦Ｈ_X＜２８（Ｏ
ｅ）では、メモリ素子１_acのみに記録させることができ
た。Ｈ_X＜１７（Ｏｅ）でもメモリ素子１_acに記録させ
ることはできたが、再生出力が急激に低下し、Ｈ_X≦１
４（Ｏｅ）では再生出力が０となった。Ｈ_X≧２８（Ｏ
ｅ）では、メモリ素子１_acの他に１_aa，１_ab，１_bc，１
_ccにも記録されてしまった。従って、１７（Ｏｅ）≦Ｈ
_X＜２８（Ｏｅ）の条件下でメモリ素子１_ac以外のメモ
リ素子を損うことなく、充分な再生出力が得られる記録
を行なうことができた。

【００４３】実施例５図１のメモリ素子１_aa〜１_ccとして実施例３，４で用い
た磁性薄膜を用い、記録磁界をＨ_X＝２３（Ｏｅ）とし
て記録、再生を温度を変えて行なった。そのときの再生
出力と温度の関係を図１４に示す。実施例３で用いたＧ
ｄ₂₅Ｆｅ₇₅のＲＥリッチな膜を用いた場合、５〜６０℃
で再生出力の変化がなかった。このことは、この温度範
囲で磁化が飽和した状態で記録が行なわれたことを示し
ている。これに対して、実施例４で用いたＧｄ₁₇Ｆｅ₈₃
のＴＭリッチな膜を用いた場合には、４０℃，６０℃と
温度が上昇するに従い、再生出力が低下していった。こ
れは、４０℃付近からＨ_S＜２Ｈ_Xの関係を満足できな
くなり、磁化が未飽和の状態で記録されたことを示して
いる。従って、ＲＥリッチな膜の方がＴＭリッチな膜よ
り温度変化に対して飽和磁界Ｈ_Sの変化が小さく、安定
な記録が可能であることを示している。

【００４４】実施例６図１のメモリ素子１１_aa〜１_ccとして、（Ｔｂ_YＨｏ
_1-Y）_XＣｏ_1-XでＸ＝２６％，Ｙ＝３０％のＲＥリッ
チなＴｂＨｏＣｏ膜を用いた。この膜の保持力はＨ_c＝
３０（Ｏｅ）で飽和磁界Ｈ_S＝３８（Ｏｅ）である。メ
モリ素子１_acのみを記録させる場合、スイッチ４ａ，５
_c，６を閉じ、各記録線に様々な磁界Ｈ_Xを発生させ
た。１９（Ｏｅ）≦Ｈ_X＜３０（Ｏｅ）では、メモリ素
子１_acのみを記録することができた。Ｈ_X＜１９（Ｏ
ｅ）でもメモリ素子１_acを記録することはできたが、再
生出力が急激に低下し、Ｈ_X≦１５（Ｏｅ）では再生出
力が０になった。Ｈ_X≧３０（Ｏｅ）では、メモリ素子
１_acの他に１_aa，１_ab，１_ccも記録されてしまった。従
って、１９（Ｏｅ）≦Ｈ_X＜２８（Ｏｅ）の条件下で、
メモリ素子１_ac以外の素子を損うことなく、充分な再生
出力が得られる記録を行なうことができた。

【００４５】

【発明の効果】以上のようなこの発明によれば、メモリ
素子として希土類と遷移金属の合金からなるフェリ磁性
体であって、飽和磁界が極小となるものを用いたので、
記録時に必要な磁界が小さくて済み、記録再生時の省電
力化が可能になる。又、希土類の副格子磁化をリッチと
しており、飽和磁界の温度依存性が小さいので、周囲温
度によらずに安定した記録が可能になる。

【００４６】又、この発明によれば、メモリ素子の膜面
に垂直及び平行な磁界を印加して情報を記録しており、
安定した記録を行なうことができる。

【００４７】又、この発明によれば、磁性薄膜メモリ素
子の膜面に垂直又は平行に磁界を印加し、異常ホール効
果による出力変化によって情報を再生しており、バイア
ス電圧によるオフセットの影響を受けずに再生すること
ができ、上記素子の形状や引出し線を取り付ける位置の
精度のマージンが拡がり、高密度化を行なっても安定な
再生を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による磁性薄膜メモリの構
成図である。

【図２】この発明の実施例１による磁性薄膜メモリの一
部拡大図である。

【図３】異常ホール効果の説明図である。

【図４】メモリ素子の読み出し電極がずれた状態を示す
図である。

【図５】この発明の実施例１による磁性薄膜メモリの再
生時の各スイッチの動作を示すタイムチャートである。

【図６】磁性薄膜メモリのヒステリシスループ及び反磁
界を示す図である。

【図７】ＲＥ−ＴＭフェリ磁性体の組成比と飽和磁化と
の関係図である。

【図８】ＲＥ−ＴＭ磁性体の組成比と保持力及び飽和磁
界との関係図である。

【図９】ＲＥ−ＴＭ磁性体の飽和磁界の温度特性図であ
る。

【図１０】この発明の実施例２による磁性薄膜メモリの
構成図である。

【図１１】この発明の実施例２による磁性薄膜メモリの
一部拡大図である。

【図１２】この発明の実施例２による磁性薄膜メモリに
おける、膜面に平行な磁界が作用していないときと作用
しているときの垂直磁界に対するヒステリシスループを
示す図である。

【図１３】この発明の実施例２による磁性薄膜メモリの
再生時の各スイッチの動作を示すタイムチャートであ
る。

【図１４】この発明の実施例５による磁性薄膜メモリの
記録時の環境温度と再生出力との関係図である。

【図１５】従来の磁性薄膜メモリの構成図である。

【符号の説明】

１_aa〜１_cc 磁性薄膜メモリ素子２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，
６，７スイッチ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年４月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】次に、この異常ホール効果を利用した磁性
薄膜メモリの再生方法について説明する。例えば、メモ
リ素子１_acの情報を読み出す場合には、まずスイッチ２
ａをオンすると、メモリ素子１_aa，１_ab，１_acに図１に
おいて上から下へ電流が流れ、この状態でメモリ素子１
_acの横方向の両端電極α，βの電位差を測定すれば、原
理的にはその磁化方向を再生することができる。しか
し、メモリ素子の形状や電極の位置等に作成時にバラツ
キがあると、この電位差がバイアス電圧となって信号に
重畳するため、エラーの原因となる。異常ホール電圧は
印加電圧の１％程度であるため、素子形状もかなり精度
が要求され、特に高密度化が進んで素子形状が１μｍ程
度になると、高度なプロセス技術が必要となる。例え
ば、図４に示すように読み出し電極α，βの位置が中心
からずれると、βの方がαより高電位になるようにバイ
アス電圧が発生する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】以上の理由から、飽和磁化Ｍ_Sが小さい垂
直膜がメモリ素子１_aa〜１_ccに適した材料となる。そこ
で、実施例１では、飽和磁化Ｍ_Sの値を作成時に制御し
やすいＲＥ（希土類）−ＴＭ（遷移金属）（Rare earth
-Transition metal) 系フェリ磁性体を用いた。この磁
性体においては、ＲＥとＴＭが反平行に結合しているた
め、その組成比を変えることにより飽和磁化Ｍ_Sを制御
することができる。

フロントページの続き (72)発明者小林浩兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者田辺信二兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者堤和彦兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者柴田浩兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類と遷移金属との合金からなるフェ
リ磁性垂直磁化可能膜により形成し、合金の組成を希土
類の副格子磁化がリッチでかつ飽和磁界が極小となる組
成またはその近傍としたことを特徴とする磁性薄膜メモ
リ。
【請求項２】素子の膜面に垂直及び平行な磁界を印加
し、上記垂直な磁界の方向により２値的な記録情報を決
定することを特徴とする磁性薄膜メモリの記録方法。
【請求項３】素子の膜面に垂直に磁界を印加し、この
ときの上記素子の異常ホール効果による出力信号変化を
検出し、上記素子に記録された情報を再生する磁性薄膜
メモリの再生方法。
【請求項４】素子の膜面に平行に磁界を印加し、この
ときの上記素子の異常ホール効果による出力信号変化を
検出し、上記素子に記録された情報を再生する磁性薄膜
メモリの再生方法。