磁壁の移動を利用したデータ保存装置及びその動作方法
【課題】磁性材料の磁壁の移動を利用したデータ保存装置及びその動作方法を提供する。
【解決手段】本発明は、複数の磁区を持つ磁性層と、磁性層の一端部に備わった書き込みヘッドと、磁性層に記録されたデータを読み取るための読み取りヘッドと、書き込みヘッド及び読み取りヘッドと連結された電流調節素子と、を備えることを特徴とするデータ保存装置である。本発明は、書き込みヘッドがその一端部に備わった磁性層の他端部に備わった読み取りヘッドで磁性層の他端部のデータを読み取る第１ステップと、磁性層の磁壁を１ビットほど他端部の方向に移動させる第２ステップと、書き込みヘッド、及び書き込みヘッドと読み取りヘッドとを連結する電流調節素子で、読み取ったデータを磁性層の一端部に記録する第３ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法である。
【解決手段】本発明は、複数の磁区を持つ磁性層と、磁性層の一端部に備わった書き込みヘッドと、磁性層に記録されたデータを読み取るための読み取りヘッドと、書き込みヘッド及び読み取りヘッドと連結された電流調節素子と、を備えることを特徴とするデータ保存装置である。本発明は、書き込みヘッドがその一端部に備わった磁性層の他端部に備わった読み取りヘッドで磁性層の他端部のデータを読み取る第１ステップと、磁性層の磁壁を１ビットほど他端部の方向に移動させる第２ステップと、書き込みヘッド、及び書き込みヘッドと読み取りヘッドとを連結する電流調節素子で、読み取ったデータを磁性層の一端部に記録する第３ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ保存装置及びその動作方法に係り、より詳細には、磁性材料の磁壁の移動を利用したデータ保存装置及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強磁性体を構成する磁気的な微小領域を磁区（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ）という。このような磁区内では磁気モーメントの方向が同一である。このような磁区の大きさ及び磁化方向は磁性材料の物性、形態、大きさ及び外部のエネルギーにより適切に制御されうる。
【０００３】
磁壁は相異なる磁化方向を持つ磁区の境界領域であって、所定の体積を持つ。このような磁壁は、磁性材料に印加される磁場または電流により移動できる。すなわち、所定の幅及び厚さを持つ磁性層内に特定方向を持つ複数の磁区を設けることができ、適切な強度を持つ磁場または電流を利用して前記磁区を移動させることができる。
【０００４】
前記磁壁の移動原理は、データ保存装置に適用されうる。データ保存装置に磁壁の移動原理を適用すれば、磁壁の移動により磁区を読み取り／書き込みヘッドに通過させることによって、記録媒体の回転なしに読み取り／書き込みが可能である。このように、磁壁の移動原理をデータ保存装置に適用した一例が特許文献１に紹介された。
【０００５】
図１は、特許文献１に紹介されたものであり、従来技術による磁壁の移動原理を利用したデータ保存装置の斜視図である。
【０００６】
図１を参照すれば、従来技術による磁壁の移動原理を利用したデータ保存装置（以下、従来の保存装置）は、Ｕ状磁性層１００を備える。磁性層１００は、連続的に配列された複数の磁区で形成された保存領域Ｓと、保存領域Ｓと同じ長さのバッファ領域Ｂとで形成される。図面でバッファ領域Ｂは、磁性層１００の右側柱部であるが、その位置は変わりうる。磁性層１００の中央部下には、読み取りヘッドＲＨと書き込みヘッドＷＨとが備わる。
【０００７】
図示していないが、磁性層１００は、駆動素子であるトランジスタと連結されている。前記トランジスタにより磁性層１００に印加される電流の方向が制御され、電流の方向によって磁壁の移動方向が決定される。電流の方向を制御して磁壁を押し引きしつつ読み取り／書き込み動作が行われる。
【０００８】
ところが、前述した従来の保存装置は、次のような問題点がある。
【０００９】
第１に、磁壁を押し引きしつつ読み取り／書き込み動作が行われる従来の保存装置は保存領域Ｓほどのバッファ領域Ｂを要求するので、有効保存容量は、物理的保存可能容量の１／２程度にすぎない。
【００１０】
第２に、磁壁をバッファ領域Ｂに押し込みつつ読み取り動作を行えば、次回の同じ読み取り動作のためには、バッファ領域Ｂの磁区を保存領域Ｓに引き出して磁区位置を元の状態にしなければならない。これにより、消費電力が増加してデータの読み取り及び書き込み速度が遅くなる。
【００１１】
第３に、磁壁を押し引きする動作が反復的に頻繁に行われるために、磁壁の特性が劣化されて素子の寿命が短縮する。
【００１２】
第４に、Ｕ状磁性層１００は現在のエッチング工程で具現し難いために、従来の保存装置は実用化自体が容易でない。さらに、磁壁の移動の安定性を確保するためには、磁性層１００表面に複数のノッチを等間隔で形成せねばならないが、Ｕ状磁性層１００に微細なノッチを均一に形成することは非常に困難である。
【００１３】
このように、従来の保存装置の問題点は、主に磁壁を押し引きせねばならないということと、磁性層１００がＵ状であるということに起因する。
【特許文献１】米国特許第６，８３４，００５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した従来の問題点を改善するためのものであり、有効保存容量、消費電力、動作速度、寿命及び実用化側面で有利な構造及び動作モードを持つ磁壁の移動を利用したデータ保存装置を提供するところにある。
【００１５】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記データ保存装置の動作方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記技術的課題を達成するために、本発明は、複数の磁区を持つ磁性層と、前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッドと、前記磁性層に記録されたデータを読み取るための読み取りヘッドと、前記書き込みヘッド及び前記読み取りヘッドと連結された電流調節素子と、を備える磁壁の移動を利用したデータ保存装置を提供する。
【００１７】
ここで、前記読み取りヘッドは、前記磁性層の他端部に備わるか、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わる。
【００１８】
前記書き込みヘッドは、第１電極、反強磁性層、強磁性層、分離層、前記磁性層の一端部及び第２電極が順に積層された構造物である。
【００１９】
前記磁性層と前記書き込みヘッドとの間に分離層がさらに備わる。ここで、前記分離層は、導電層である。
【００２０】
前記読み取りヘッドは、第１電極、反強磁性層、第１強磁性層、分離層、第２強磁性層及び第２電極が順に積層された構造物である。ここで、前記分離層は、絶縁層または導電層である。
【００２１】
前記磁性層と前記読み取りヘッドとの間に絶縁層または導電層が備わるが、絶縁層が備わることが望ましい。ここで、前記導電層の電気抵抗は、前記磁性層の電気抵抗より１０〜１００倍大きい。
【００２２】
本発明の磁壁の移動を利用したデータ保存装置は、前記磁性層と連結されて磁壁の移動のためのエネルギーを供給する駆動素子をさらに備える。ここで、前記駆動素子はダイオードでありうる。
【００２３】
前記磁性層は、一字型である。
【００２４】
前記磁性層の表面にノッチが形成されうる。
【００２５】
前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとは、隣接した二つのビット領域それぞれに対応するように備わる。
【００２６】
前記読み取りヘッド及び前記電流調節素子と連結されたスタックメモリがさらに備わる。
【００２７】
前記スタックメモリと連結されたデータ調節素子がさらに備わる。
【００２８】
前記書き込みヘッド及び前記読み取りヘッドは、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ヘッドまたはＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ヘッドでありうる。
【００２９】
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、書き込みヘッドがその一端部に備わった磁性層の他端部に備わった読み取りヘッドで前記磁性層の他端部のデータを読み取る第１ステップと、前記磁性層の磁壁を１ビットほど前記他端部の方向に移動させる第２ステップと、前記書き込みヘッド、及び前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとを連結する電流調節素子で、前記読み取ったデータを前記磁性層の一端部に記録する第３ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法を提供する。
【００３０】
ここで、前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第３ステップは、前記磁性層に記録されたデータ全体を１回循環させるまで順次に反復して行われる。
【００３１】
前記第１ステップでは、前記読み取りヘッドに感知電流を流すことができる。
【００３２】
前記第２ステップでは、磁壁の移動のために前記磁性層に連結されたダイオードが使われうる。前記ダイオードを通じて前記磁性層にパルス電流が印加されうる。
【００３３】
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の一端部方向に移動させつつ、前記磁性層に備わった読み取りヘッドで前記磁性層に記録されたデータを読み取って、前記磁性層から読み取ったデータを前記読み取りヘッドと連結されたスタックメモリに保存する第１ステップと、前記磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の他端部方向に移動させつつ、前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッド、及び前記書き込みヘッドと前記スタックメモリとに連結された電流調節素子で、前記スタックメモリに保存されたデータを前記磁性層に記録する第２ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法を提供する。
【００３４】
ここで、前記読み取りヘッドは、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のデータ保存装置では、磁性層の物理的保存可能容量が有効保存容量と同様またはほぼ類似している。特に、本発明の第１データ保存装置では、磁性層の他端部情報が一端部に転写されるために、バッファ領域なしに磁壁を一方向にのみ移動させつつ読み取り及び書き込み動作が行われうる。
【００３６】
したがって、本発明は、磁壁の移動を利用したデータ保存装置の記録密度を大きく増大させることができる。
【００３７】
また、従来技術では、読み取り後に磁区を元来の位置に戻す動作が必要であったが、本発明ではその消耗的な動作が必要ないために、消費電力が低くなり、データの読み取り及び書き込み速度が速くなる。
【００３８】
さらに、本発明のデータ保存装置では磁壁を押し引きする動作が反復的に頻繁に行われないために、磁性層の特性劣化が抑制されて素子の寿命が延長して信頼性が改善される。
【００３９】
そして、本発明は一字型磁性層を使用するために、製造工程が単純化され、高密度化及び大容量化が容易になる。特に、駆動素子（ダイオード）を最下層に形成し、前記駆動素子と連結される磁性層を多層構造、例えば、多層交差点構造で形成すれば、容易な高密度化及び大容量化が可能である。
【００４０】
加えて、本発明は磁壁の移動のための駆動素子としてダイオードを使用するために、構造が単純化されて高い電流でもデータ保存装置の駆動が可能で商用化に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置とその動作方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に図示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために多少誇張されて図示されている。
【００４２】
図２は、本発明の第１実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置の概略的な断面図である。
【００４３】
図２を参照すれば、本発明の第１実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置（以下、本発明の第１データ保存装置）は、複数の磁区を持つ磁性層２００を備える。図面の磁性層２００で黒くなっている部分が磁区の境界の磁壁である。このような磁性層２００は一字型でもあり、磁性層２００の表面には磁壁の移動の安定性を改善するためのノッチが形成されうる。前記ノッチが形成される場合、前記ノッチは磁区領域を限定するように形成されることが望ましい。以後、より詳細に説明するが、磁性層２００のあらゆる領域は保存領域でありうる。すなわち、磁性層２００でバッファ領域はないこともある。
【００４４】
磁性層２００の一端部２０１には書き込みヘッドＷＨが備わり、他端部２０９には読み取りヘッドＲＨが備わる。書き込みヘッドＷＨ及び読み取りヘッドＲＨは、巨大磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＧＭＲ）効果またはトンネル磁気抵抗（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＴＭＲ）効果を利用するヘッドでありうる。
【００４５】
より詳細に、書き込みヘッドＷＨは、第１電極１、第１反強磁性層２、第１強磁性層３、第１分離層４、磁性層２００の一端部２０１、及び第２電極５が順に積層された構造物でありうる。第１分離層４が絶縁層である場合にＴＭＲヘッドであり、導電層である場合にＧＭＲヘッドである。
【００４６】
第１強磁性層３は、第１反強磁性層２により磁化方向が固定された固定層である。磁性層２００の一端部２０１は、磁化方向が変動可能な自由層である。第１電極１と第２電極５との電圧差によって磁性層２００の一端部２０１の磁化方向が決定される。
【００４７】
第１分離層４が導電層である場合、第１分離層４の電気抵抗は磁性層２００の電気抵抗より大きいことが望ましい。それによって初めて第１分離層４による電流漏れが抑制される。これと同じ理由で、磁性層２００の一端部２０１と第２電極５との間には磁性層２００より大きい抵抗を持つ導電層が備わることが望ましい。このような導電層の電気抵抗は、磁性層２００の電気抵抗より１０〜１００倍大きいことが望ましい。
【００４８】
一方、読み取りヘッドＲＨは、磁性層２００の他端部２０９に配置され、第３電極６、第２反強磁性層７、第２強磁性層（固定層）８、第２分離層９、第３強磁性層（自由層）１０及び第４電極１１が順に積層された構造物でありうる。第２分離層９が絶縁層である場合にＴＭＲヘッドであり、導電層である場合にＧＭＲヘッドである。読み取りヘッドＲＨと磁性層２００とは所定間隔離隔されうる。磁性層２００と読み取りヘッドＲＨとの間、すなわち、磁性層２００の他端部２０９の下面には第１分離層４と同じ分離層４’が備わりうる。前記磁性層２００と読み取りヘッドＲＨとの間に備わる分離層４’は絶縁層であることが望ましいが、これは、読み取り動作時にノイズを低減するためである。このような分離層４’は磁性層２００の下面全域に備わってもよい。
【００４９】
読み取り動作時には、磁性層２００の他端部２０９の磁化方向に沿って読み取りヘッドＲＨの電極６、１１間の抵抗が変わる原理が利用される。
【００５０】
書き込みヘッドＷＨと読み取りヘッドＲＨとの間には、ＷＨ、ＲＨと連結された電流調節素子３００が備わる。電流調節素子３００は、読み取りヘッドＲＨから得た情報を書き込みヘッドＷＨに反映する役割を行う。したがって、読み取りヘッドＲＨから得られた情報によって書き込みヘッドＷＨの電極１、５間の電位差が決定されうる。換言すれば、磁性層２００の他端部２０９で再生されたデータが磁性層２００の一端部２０１に転写されうる。
【００５１】
また、本発明の第１データ保存装置は、磁性層２００の一端部２０１と連結された駆動素子４００をさらに備えることができる。前記駆動素子４００は磁壁の移動のための電流を供給する素子であり、ダイオードでありうる。磁壁は電子の移動方向と同じ方向に移動するために、磁壁の移動方向と電流の方向とは逆である。磁壁の移動は電流ではない外部磁場により行われることもある。
【００５２】
以下では、図２を参照して説明した本発明の第１データ保存装置の動作方法を説明する。
【００５３】
＜読み取り動作＞
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の第１データ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【００５４】
本発明の第１データ保存装置の動作方法は、読み取りヘッドＲＨで磁性層２００他端部２０９の情報を読み取る第１ステップと、駆動素子４００で磁性層２００の磁壁を前記他端部２０９方向に１ビットほど移動させる第２ステップと、電流調節素子３００及び書き込みヘッドＷＨで磁性層２００の一端部２０１に前記読み取った情報を記録する第３ステップと、を含むことができる。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃはそれぞれ、前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第３ステップに対応する図面である。
【００５５】
前記第２ステップでは、電流が他端部２０９から一端部２０１に流れ、磁壁はその逆方向に動く。前記第３ステップでは、電流調節素子３００が読み取りヘッドＲＨで読み取った情報を書き込みヘッドＷＨに伝達する役割を行う。前記第１、第２及び第３ステップは順次に反復して行われうる。
【００５６】
このように、本発明の第１データ保存装置の動作方法では、磁性層２００の他端部２０９で読み取った情報が磁性層２００の一端部２０１にそのまま転写される。この転写過程で、磁壁が磁性層２００の他端部２０９方向に１ビットほど移動する。このような磁壁の移動及び転写を反復すれば、磁壁を一方向に移動させつつ読み取り動作を完了できる。読み取り動作後ビットの順序は読み取り動作前ビットの順序と同様である。
【００５７】
図３Ａないし図３Ｃには、磁性層２００が水平磁気異方性を持つ場合について図示されているが、本発明は、磁性層２００が垂直磁気異方性を持つ場合にも同様に適用できる。
【００５８】
＜書き込み動作＞
図示していないが、本発明の第１データ保存装置に新たなデータを書き込む動作は、読み取り動作を行っていない状態で書き込みヘッドＷＨで磁性層２００の一端部２０１に新たなデータを記録する第１’ステップと、駆動素子４００で磁性層２００の磁壁を他端部２０９方向に１ビットほど移動させる第２’ステップとを含む。前記第１’及び第２’ステップは順次に反復して行われうる。
【００５９】
図４は、本発明の第２実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置の概略的な断面図である。図２及び図４で同じ図面符号は同じ構成要素を表す。
【００６０】
図４を参照すれば、本発明の第２実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置（以下、本発明の第２データ保存装置）は、本発明の第１データ保存装置を変形したものである。
【００６１】
基本的に、本発明の第２データ保存装置での磁性層２００、書き込みヘッドＷＨの位置及び構造、読み取りヘッドＲＨの構造、第１分離層４の材質及び電流調節素子３００は、本発明の第１データ保存装置のそれと同様である。
【００６２】
しかし、本発明の第２データ保存装置では、読み取りヘッドＲＨが書き込みヘッドＷＨと隣接した磁性層２００部分に形成される。すなわち、読み取りヘッドＲＨと書き込みヘッドＷＨとは、磁性層２００の終端部２０９の隣接した二つのビット領域それぞれに対応するように備わる。読み取りヘッドＲＨと磁性層２００との間には第１分離層４と同じ材質の分離層４’が介在される。
【００６３】
そして、本発明の第２データ保存装置では、読み取りヘッドＲＨと電流調節素子３００との間にデータを保存できるスタックメモリ３５０が備わり、前記スタックメモリ３５０と連結されたデータ調節素子３７０がさらに備わることもある。ここで、前記データ調節素子３７０は、スタックメモリ３５０に保存されたデータの順序を変更するか、スタックメモリ３５０に新たなデータを保存する役割を行える。
【００６４】
また、本発明の第２データ保存装置での磁壁の移動のためのエネルギーを印加する駆動素子４００ａは、本発明の第１データ保存装置でのそれと異なる。より詳細に、本発明の第１データ保存装置での駆動素子４００はダイオードであり、磁壁を一方向にのみ移動させる。しかし、本発明の第２データ保存装置での駆動素子４００ａは、磁壁を両方向に移動させうる素子である。例えば、駆動素子４００ａは、第１及び第２トランジスタを備える素子であり、図示されたように、磁性層２００の両端のうちいずれか一側に連結されうる。前記第１及び第２トランジスタのオン／オフ状態によって印加される電流の方向が変わる。駆動素子４００ａは多様に変形可能であるが、例えば、磁性層２００の両端それぞれに第１及び第２トランジスタが連結されることもある。
【００６５】
以下では、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明した本発明の第２データ保存装置の動作方法を説明する。
【００６６】
＜読み取り動作＞
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第２データ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【００６７】
図５Ａを参照すれば、磁性層２００に所定のデータが記録された状態で、駆動素子４００ａで磁性層２００の磁壁を１ビット単位で前記一端部２０１方向に移動させつつ読み取りヘッドＲＨで前記磁性層２００に記録されたデータを読み取り、前記磁性層２００に記録されたデータを前記スタックメモリ３５０に保存する。図面は最初のデータを読み取ってスタックメモリ３５０に保存した後、磁壁を１ビットほど移動させるために電流を印加した状態を示す。
【００６８】
図５Ｂを参照すれば、駆動素子４００ａで磁性層２００の磁壁を１ビット単位で前記他端部２０９方向に移動させつつ、書き込みヘッドＷＨ及び電流調節素子３００でスタックメモリ３５０に保存されたデータを磁性層２００に記録する。スタックメモリ３５０に保存されたデータの出力順序は入力順序と逆である。すなわち、後ほど入力されたデータが先に出力されねばならない。このような入出力順序関連機能はスタックメモリ３５０自体が持つことができるが、スタックメモリ３５０と連結されたデータ調節素子３７０が持つこともできる。図面は、スタックメモリ３５０の最後のデータを磁性層２００の一端部２０１に保存した後、磁壁を１ビットほど移動させた状態を示す。これにより、磁性層２００に記録されたデータは読み取り動作を始める前の状態と同様になる。
【００６９】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、書き込みヘッドＷＨが位置した磁性層２００の一端部２０１を除外した磁性層２００の残りの領域がいずれもデータ記録領域であることが分かる。
【００７０】
図５Ａ及び図５Ｂには、磁性層２００が水平磁気異方性を持つ場合について図示されているが、本発明は磁性層２００が垂直磁気異方性を持つ場合にも同様に適用できる。
【００７１】
＜書き込み動作＞
図示していないが、本発明の第２データ保存装置に新たなデータを書き込む動作は、読み取り動作を行っていない状態で、スタックメモリ３５０に複数のデータを保存する第１”ステップと、駆動素子４００ａで磁性層２００の磁壁を１ビット単位で他端部２０９方向に移動させつつ、書き込みヘッドＷＨ及び電流調節素子３００でスタックメモリ３５０に保存されたデータを磁性層２００に記録する第２”ステップと、を含む。前記第１”ステップでは、データ調節素子３７０によりスタックメモリ３５０にデータが保存される。
【００７２】
このように、本発明の第２データ保存装置では、書き込みヘッドＷＨが設置される磁性層２００部分を除外した、すなわち、磁性層２００の一端部２０１を除外した残りのあらゆる磁性層２００部分が保存領域である。すなわち、磁性層２００の物理的保存可能容量が有効保存容量とほど同様である。たとえ、磁性層２００で読み取ったデータの臨時保管所として別途のスタックメモリ３５０が必要であるとしても、スタックメモリ３５０は小型である上に、複数の磁性層に共通に連結されうるため、データ保存装置全体の記録密度にはほとんど影響を及ぼさない。
【００７３】
前記の説明で多くの事項が具体的に記載されているが、これらは発明の範囲を限定するものというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。例えば、当業者ならば、本発明のデータ保存装置の構成要素がさらに多様化されうるということが理解できるであろう。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって定められるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、データ保存関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】米国特許第６，８３４，００５ Ｂ１明細書に開示されたものであり、従来技術による磁壁の移動原理を利用したデータ保存装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の概略的な断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図４】本発明の第２実施形態によるデータ保存装置の概略的な断面図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 第１電極
２ 第１反強磁性層
３ 第１強磁性層
４ 第１分離層
４’ 分離層
５ 第２電極
６ 第３電極
７ 第２反強磁性層
８ 第２強磁性層（固定層）
９ 第２分離層
１０ 第３強磁性層（自由層）
１１ 第４電極
２００ 磁性層
２０１ 磁性層の一端部
２０９ 磁性層の他端部
ＷＨ 書き込みヘッド
ＲＨ 読み取りヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ保存装置及びその動作方法に係り、より詳細には、磁性材料の磁壁の移動を利用したデータ保存装置及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強磁性体を構成する磁気的な微小領域を磁区（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ）という。このような磁区内では磁気モーメントの方向が同一である。このような磁区の大きさ及び磁化方向は磁性材料の物性、形態、大きさ及び外部のエネルギーにより適切に制御されうる。
【０００３】
磁壁は相異なる磁化方向を持つ磁区の境界領域であって、所定の体積を持つ。このような磁壁は、磁性材料に印加される磁場または電流により移動できる。すなわち、所定の幅及び厚さを持つ磁性層内に特定方向を持つ複数の磁区を設けることができ、適切な強度を持つ磁場または電流を利用して前記磁区を移動させることができる。
【０００４】
前記磁壁の移動原理は、データ保存装置に適用されうる。データ保存装置に磁壁の移動原理を適用すれば、磁壁の移動により磁区を読み取り／書き込みヘッドに通過させることによって、記録媒体の回転なしに読み取り／書き込みが可能である。このように、磁壁の移動原理をデータ保存装置に適用した一例が特許文献１に紹介された。
【０００５】
図１は、特許文献１に紹介されたものであり、従来技術による磁壁の移動原理を利用したデータ保存装置の斜視図である。
【０００６】
図１を参照すれば、従来技術による磁壁の移動原理を利用したデータ保存装置（以下、従来の保存装置）は、Ｕ状磁性層１００を備える。磁性層１００は、連続的に配列された複数の磁区で形成された保存領域Ｓと、保存領域Ｓと同じ長さのバッファ領域Ｂとで形成される。図面でバッファ領域Ｂは、磁性層１００の右側柱部であるが、その位置は変わりうる。磁性層１００の中央部下には、読み取りヘッドＲＨと書き込みヘッドＷＨとが備わる。
【０００７】
図示していないが、磁性層１００は、駆動素子であるトランジスタと連結されている。前記トランジスタにより磁性層１００に印加される電流の方向が制御され、電流の方向によって磁壁の移動方向が決定される。電流の方向を制御して磁壁を押し引きしつつ読み取り／書き込み動作が行われる。
【０００８】
ところが、前述した従来の保存装置は、次のような問題点がある。
【０００９】
第１に、磁壁を押し引きしつつ読み取り／書き込み動作が行われる従来の保存装置は保存領域Ｓほどのバッファ領域Ｂを要求するので、有効保存容量は、物理的保存可能容量の１／２程度にすぎない。
【００１０】
第２に、磁壁をバッファ領域Ｂに押し込みつつ読み取り動作を行えば、次回の同じ読み取り動作のためには、バッファ領域Ｂの磁区を保存領域Ｓに引き出して磁区位置を元の状態にしなければならない。これにより、消費電力が増加してデータの読み取り及び書き込み速度が遅くなる。
【００１１】
第３に、磁壁を押し引きする動作が反復的に頻繁に行われるために、磁壁の特性が劣化されて素子の寿命が短縮する。
【００１２】
第４に、Ｕ状磁性層１００は現在のエッチング工程で具現し難いために、従来の保存装置は実用化自体が容易でない。さらに、磁壁の移動の安定性を確保するためには、磁性層１００表面に複数のノッチを等間隔で形成せねばならないが、Ｕ状磁性層１００に微細なノッチを均一に形成することは非常に困難である。
【００１３】
このように、従来の保存装置の問題点は、主に磁壁を押し引きせねばならないということと、磁性層１００がＵ状であるということに起因する。
【特許文献１】米国特許第６，８３４，００５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した従来の問題点を改善するためのものであり、有効保存容量、消費電力、動作速度、寿命及び実用化側面で有利な構造及び動作モードを持つ磁壁の移動を利用したデータ保存装置を提供するところにある。
【００１５】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記データ保存装置の動作方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記技術的課題を達成するために、本発明は、複数の磁区を持つ磁性層と、前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッドと、前記磁性層に記録されたデータを読み取るための読み取りヘッドと、前記書き込みヘッド及び前記読み取りヘッドと連結された電流調節素子と、を備える磁壁の移動を利用したデータ保存装置を提供する。
【００１７】
ここで、前記読み取りヘッドは、前記磁性層の他端部に備わるか、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わる。
【００１８】
前記書き込みヘッドは、第１電極、反強磁性層、強磁性層、分離層、前記磁性層の一端部及び第２電極が順に積層された構造物である。
【００１９】
前記磁性層と前記書き込みヘッドとの間に分離層がさらに備わる。ここで、前記分離層は、導電層である。
【００２０】
前記読み取りヘッドは、第１電極、反強磁性層、第１強磁性層、分離層、第２強磁性層及び第２電極が順に積層された構造物である。ここで、前記分離層は、絶縁層または導電層である。
【００２１】
前記磁性層と前記読み取りヘッドとの間に絶縁層または導電層が備わるが、絶縁層が備わることが望ましい。ここで、前記導電層の電気抵抗は、前記磁性層の電気抵抗より１０〜１００倍大きい。
【００２２】
本発明の磁壁の移動を利用したデータ保存装置は、前記磁性層と連結されて磁壁の移動のためのエネルギーを供給する駆動素子をさらに備える。ここで、前記駆動素子はダイオードでありうる。
【００２３】
前記磁性層は、一字型である。
【００２４】
前記磁性層の表面にノッチが形成されうる。
【００２５】
前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとは、隣接した二つのビット領域それぞれに対応するように備わる。
【００２６】
前記読み取りヘッド及び前記電流調節素子と連結されたスタックメモリがさらに備わる。
【００２７】
前記スタックメモリと連結されたデータ調節素子がさらに備わる。
【００２８】
前記書き込みヘッド及び前記読み取りヘッドは、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ヘッドまたはＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ヘッドでありうる。
【００２９】
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、書き込みヘッドがその一端部に備わった磁性層の他端部に備わった読み取りヘッドで前記磁性層の他端部のデータを読み取る第１ステップと、前記磁性層の磁壁を１ビットほど前記他端部の方向に移動させる第２ステップと、前記書き込みヘッド、及び前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとを連結する電流調節素子で、前記読み取ったデータを前記磁性層の一端部に記録する第３ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法を提供する。
【００３０】
ここで、前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第３ステップは、前記磁性層に記録されたデータ全体を１回循環させるまで順次に反復して行われる。
【００３１】
前記第１ステップでは、前記読み取りヘッドに感知電流を流すことができる。
【００３２】
前記第２ステップでは、磁壁の移動のために前記磁性層に連結されたダイオードが使われうる。前記ダイオードを通じて前記磁性層にパルス電流が印加されうる。
【００３３】
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の一端部方向に移動させつつ、前記磁性層に備わった読み取りヘッドで前記磁性層に記録されたデータを読み取って、前記磁性層から読み取ったデータを前記読み取りヘッドと連結されたスタックメモリに保存する第１ステップと、前記磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の他端部方向に移動させつつ、前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッド、及び前記書き込みヘッドと前記スタックメモリとに連結された電流調節素子で、前記スタックメモリに保存されたデータを前記磁性層に記録する第２ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法を提供する。
【００３４】
ここで、前記読み取りヘッドは、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のデータ保存装置では、磁性層の物理的保存可能容量が有効保存容量と同様またはほぼ類似している。特に、本発明の第１データ保存装置では、磁性層の他端部情報が一端部に転写されるために、バッファ領域なしに磁壁を一方向にのみ移動させつつ読み取り及び書き込み動作が行われうる。
【００３６】
したがって、本発明は、磁壁の移動を利用したデータ保存装置の記録密度を大きく増大させることができる。
【００３７】
また、従来技術では、読み取り後に磁区を元来の位置に戻す動作が必要であったが、本発明ではその消耗的な動作が必要ないために、消費電力が低くなり、データの読み取り及び書き込み速度が速くなる。
【００３８】
さらに、本発明のデータ保存装置では磁壁を押し引きする動作が反復的に頻繁に行われないために、磁性層の特性劣化が抑制されて素子の寿命が延長して信頼性が改善される。
【００３９】
そして、本発明は一字型磁性層を使用するために、製造工程が単純化され、高密度化及び大容量化が容易になる。特に、駆動素子（ダイオード）を最下層に形成し、前記駆動素子と連結される磁性層を多層構造、例えば、多層交差点構造で形成すれば、容易な高密度化及び大容量化が可能である。
【００４０】
加えて、本発明は磁壁の移動のための駆動素子としてダイオードを使用するために、構造が単純化されて高い電流でもデータ保存装置の駆動が可能で商用化に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置とその動作方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に図示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために多少誇張されて図示されている。
【００４２】
図２は、本発明の第１実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置の概略的な断面図である。
【００４３】
図２を参照すれば、本発明の第１実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置（以下、本発明の第１データ保存装置）は、複数の磁区を持つ磁性層２００を備える。図面の磁性層２００で黒くなっている部分が磁区の境界の磁壁である。このような磁性層２００は一字型でもあり、磁性層２００の表面には磁壁の移動の安定性を改善するためのノッチが形成されうる。前記ノッチが形成される場合、前記ノッチは磁区領域を限定するように形成されることが望ましい。以後、より詳細に説明するが、磁性層２００のあらゆる領域は保存領域でありうる。すなわち、磁性層２００でバッファ領域はないこともある。
【００４４】
磁性層２００の一端部２０１には書き込みヘッドＷＨが備わり、他端部２０９には読み取りヘッドＲＨが備わる。書き込みヘッドＷＨ及び読み取りヘッドＲＨは、巨大磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＧＭＲ）効果またはトンネル磁気抵抗（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＴＭＲ）効果を利用するヘッドでありうる。
【００４５】
より詳細に、書き込みヘッドＷＨは、第１電極１、第１反強磁性層２、第１強磁性層３、第１分離層４、磁性層２００の一端部２０１、及び第２電極５が順に積層された構造物でありうる。第１分離層４が絶縁層である場合にＴＭＲヘッドであり、導電層である場合にＧＭＲヘッドである。
【００４６】
第１強磁性層３は、第１反強磁性層２により磁化方向が固定された固定層である。磁性層２００の一端部２０１は、磁化方向が変動可能な自由層である。第１電極１と第２電極５との電圧差によって磁性層２００の一端部２０１の磁化方向が決定される。
【００４７】
第１分離層４が導電層である場合、第１分離層４の電気抵抗は磁性層２００の電気抵抗より大きいことが望ましい。それによって初めて第１分離層４による電流漏れが抑制される。これと同じ理由で、磁性層２００の一端部２０１と第２電極５との間には磁性層２００より大きい抵抗を持つ導電層が備わることが望ましい。このような導電層の電気抵抗は、磁性層２００の電気抵抗より１０〜１００倍大きいことが望ましい。
【００４８】
一方、読み取りヘッドＲＨは、磁性層２００の他端部２０９に配置され、第３電極６、第２反強磁性層７、第２強磁性層（固定層）８、第２分離層９、第３強磁性層（自由層）１０及び第４電極１１が順に積層された構造物でありうる。第２分離層９が絶縁層である場合にＴＭＲヘッドであり、導電層である場合にＧＭＲヘッドである。読み取りヘッドＲＨと磁性層２００とは所定間隔離隔されうる。磁性層２００と読み取りヘッドＲＨとの間、すなわち、磁性層２００の他端部２０９の下面には第１分離層４と同じ分離層４’が備わりうる。前記磁性層２００と読み取りヘッドＲＨとの間に備わる分離層４’は絶縁層であることが望ましいが、これは、読み取り動作時にノイズを低減するためである。このような分離層４’は磁性層２００の下面全域に備わってもよい。
【００４９】
読み取り動作時には、磁性層２００の他端部２０９の磁化方向に沿って読み取りヘッドＲＨの電極６、１１間の抵抗が変わる原理が利用される。
【００５０】
書き込みヘッドＷＨと読み取りヘッドＲＨとの間には、ＷＨ、ＲＨと連結された電流調節素子３００が備わる。電流調節素子３００は、読み取りヘッドＲＨから得た情報を書き込みヘッドＷＨに反映する役割を行う。したがって、読み取りヘッドＲＨから得られた情報によって書き込みヘッドＷＨの電極１、５間の電位差が決定されうる。換言すれば、磁性層２００の他端部２０９で再生されたデータが磁性層２００の一端部２０１に転写されうる。
【００５１】
また、本発明の第１データ保存装置は、磁性層２００の一端部２０１と連結された駆動素子４００をさらに備えることができる。前記駆動素子４００は磁壁の移動のための電流を供給する素子であり、ダイオードでありうる。磁壁は電子の移動方向と同じ方向に移動するために、磁壁の移動方向と電流の方向とは逆である。磁壁の移動は電流ではない外部磁場により行われることもある。
【００５２】
以下では、図２を参照して説明した本発明の第１データ保存装置の動作方法を説明する。
【００５３】
＜読み取り動作＞
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の第１データ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【００５４】
本発明の第１データ保存装置の動作方法は、読み取りヘッドＲＨで磁性層２００他端部２０９の情報を読み取る第１ステップと、駆動素子４００で磁性層２００の磁壁を前記他端部２０９方向に１ビットほど移動させる第２ステップと、電流調節素子３００及び書き込みヘッドＷＨで磁性層２００の一端部２０１に前記読み取った情報を記録する第３ステップと、を含むことができる。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃはそれぞれ、前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第３ステップに対応する図面である。
【００５５】
前記第２ステップでは、電流が他端部２０９から一端部２０１に流れ、磁壁はその逆方向に動く。前記第３ステップでは、電流調節素子３００が読み取りヘッドＲＨで読み取った情報を書き込みヘッドＷＨに伝達する役割を行う。前記第１、第２及び第３ステップは順次に反復して行われうる。
【００５６】
このように、本発明の第１データ保存装置の動作方法では、磁性層２００の他端部２０９で読み取った情報が磁性層２００の一端部２０１にそのまま転写される。この転写過程で、磁壁が磁性層２００の他端部２０９方向に１ビットほど移動する。このような磁壁の移動及び転写を反復すれば、磁壁を一方向に移動させつつ読み取り動作を完了できる。読み取り動作後ビットの順序は読み取り動作前ビットの順序と同様である。
【００５７】
図３Ａないし図３Ｃには、磁性層２００が水平磁気異方性を持つ場合について図示されているが、本発明は、磁性層２００が垂直磁気異方性を持つ場合にも同様に適用できる。
【００５８】
＜書き込み動作＞
図示していないが、本発明の第１データ保存装置に新たなデータを書き込む動作は、読み取り動作を行っていない状態で書き込みヘッドＷＨで磁性層２００の一端部２０１に新たなデータを記録する第１’ステップと、駆動素子４００で磁性層２００の磁壁を他端部２０９方向に１ビットほど移動させる第２’ステップとを含む。前記第１’及び第２’ステップは順次に反復して行われうる。
【００５９】
図４は、本発明の第２実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置の概略的な断面図である。図２及び図４で同じ図面符号は同じ構成要素を表す。
【００６０】
図４を参照すれば、本発明の第２実施形態による磁壁の移動を利用したデータ保存装置（以下、本発明の第２データ保存装置）は、本発明の第１データ保存装置を変形したものである。
【００６１】
基本的に、本発明の第２データ保存装置での磁性層２００、書き込みヘッドＷＨの位置及び構造、読み取りヘッドＲＨの構造、第１分離層４の材質及び電流調節素子３００は、本発明の第１データ保存装置のそれと同様である。
【００６２】
しかし、本発明の第２データ保存装置では、読み取りヘッドＲＨが書き込みヘッドＷＨと隣接した磁性層２００部分に形成される。すなわち、読み取りヘッドＲＨと書き込みヘッドＷＨとは、磁性層２００の終端部２０９の隣接した二つのビット領域それぞれに対応するように備わる。読み取りヘッドＲＨと磁性層２００との間には第１分離層４と同じ材質の分離層４’が介在される。
【００６３】
そして、本発明の第２データ保存装置では、読み取りヘッドＲＨと電流調節素子３００との間にデータを保存できるスタックメモリ３５０が備わり、前記スタックメモリ３５０と連結されたデータ調節素子３７０がさらに備わることもある。ここで、前記データ調節素子３７０は、スタックメモリ３５０に保存されたデータの順序を変更するか、スタックメモリ３５０に新たなデータを保存する役割を行える。
【００６４】
また、本発明の第２データ保存装置での磁壁の移動のためのエネルギーを印加する駆動素子４００ａは、本発明の第１データ保存装置でのそれと異なる。より詳細に、本発明の第１データ保存装置での駆動素子４００はダイオードであり、磁壁を一方向にのみ移動させる。しかし、本発明の第２データ保存装置での駆動素子４００ａは、磁壁を両方向に移動させうる素子である。例えば、駆動素子４００ａは、第１及び第２トランジスタを備える素子であり、図示されたように、磁性層２００の両端のうちいずれか一側に連結されうる。前記第１及び第２トランジスタのオン／オフ状態によって印加される電流の方向が変わる。駆動素子４００ａは多様に変形可能であるが、例えば、磁性層２００の両端それぞれに第１及び第２トランジスタが連結されることもある。
【００６５】
以下では、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明した本発明の第２データ保存装置の動作方法を説明する。
【００６６】
＜読み取り動作＞
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第２データ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【００６７】
図５Ａを参照すれば、磁性層２００に所定のデータが記録された状態で、駆動素子４００ａで磁性層２００の磁壁を１ビット単位で前記一端部２０１方向に移動させつつ読み取りヘッドＲＨで前記磁性層２００に記録されたデータを読み取り、前記磁性層２００に記録されたデータを前記スタックメモリ３５０に保存する。図面は最初のデータを読み取ってスタックメモリ３５０に保存した後、磁壁を１ビットほど移動させるために電流を印加した状態を示す。
【００６８】
図５Ｂを参照すれば、駆動素子４００ａで磁性層２００の磁壁を１ビット単位で前記他端部２０９方向に移動させつつ、書き込みヘッドＷＨ及び電流調節素子３００でスタックメモリ３５０に保存されたデータを磁性層２００に記録する。スタックメモリ３５０に保存されたデータの出力順序は入力順序と逆である。すなわち、後ほど入力されたデータが先に出力されねばならない。このような入出力順序関連機能はスタックメモリ３５０自体が持つことができるが、スタックメモリ３５０と連結されたデータ調節素子３７０が持つこともできる。図面は、スタックメモリ３５０の最後のデータを磁性層２００の一端部２０１に保存した後、磁壁を１ビットほど移動させた状態を示す。これにより、磁性層２００に記録されたデータは読み取り動作を始める前の状態と同様になる。
【００６９】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、書き込みヘッドＷＨが位置した磁性層２００の一端部２０１を除外した磁性層２００の残りの領域がいずれもデータ記録領域であることが分かる。
【００７０】
図５Ａ及び図５Ｂには、磁性層２００が水平磁気異方性を持つ場合について図示されているが、本発明は磁性層２００が垂直磁気異方性を持つ場合にも同様に適用できる。
【００７１】
＜書き込み動作＞
図示していないが、本発明の第２データ保存装置に新たなデータを書き込む動作は、読み取り動作を行っていない状態で、スタックメモリ３５０に複数のデータを保存する第１”ステップと、駆動素子４００ａで磁性層２００の磁壁を１ビット単位で他端部２０９方向に移動させつつ、書き込みヘッドＷＨ及び電流調節素子３００でスタックメモリ３５０に保存されたデータを磁性層２００に記録する第２”ステップと、を含む。前記第１”ステップでは、データ調節素子３７０によりスタックメモリ３５０にデータが保存される。
【００７２】
このように、本発明の第２データ保存装置では、書き込みヘッドＷＨが設置される磁性層２００部分を除外した、すなわち、磁性層２００の一端部２０１を除外した残りのあらゆる磁性層２００部分が保存領域である。すなわち、磁性層２００の物理的保存可能容量が有効保存容量とほど同様である。たとえ、磁性層２００で読み取ったデータの臨時保管所として別途のスタックメモリ３５０が必要であるとしても、スタックメモリ３５０は小型である上に、複数の磁性層に共通に連結されうるため、データ保存装置全体の記録密度にはほとんど影響を及ぼさない。
【００７３】
前記の説明で多くの事項が具体的に記載されているが、これらは発明の範囲を限定するものというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。例えば、当業者ならば、本発明のデータ保存装置の構成要素がさらに多様化されうるということが理解できるであろう。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって定められるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、データ保存関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】米国特許第６，８３４，００５ Ｂ１明細書に開示されたものであり、従来技術による磁壁の移動原理を利用したデータ保存装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の概略的な断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図４】本発明の第２実施形態によるデータ保存装置の概略的な断面図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態によるデータ保存装置の読み取り動作を説明するためのステップ別図面である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 第１電極
２ 第１反強磁性層
３ 第１強磁性層
４ 第１分離層
４’ 分離層
５ 第２電極
６ 第３電極
７ 第２反強磁性層
８ 第２強磁性層（固定層）
９ 第２分離層
１０ 第３強磁性層（自由層）
１１ 第４電極
２００ 磁性層
２０１ 磁性層の一端部
２０９ 磁性層の他端部
ＷＨ 書き込みヘッド
ＲＨ 読み取りヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁区を持つ磁性層と、
前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッドと、
前記磁性層に記録されたデータを読み取るための読み取りヘッドと、
前記書き込みヘッド及び前記読み取りヘッドと連結された電流調節素子と、を備えることを特徴とする磁壁の移動を利用したデータ保存装置。
【請求項２】
前記読み取りヘッドは、前記磁性層の他端部に備わったことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項３】
前記読み取りヘッドは、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わったことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項４】
前記書き込みヘッドは、第１電極、反強磁性層、強磁性層、分離層、前記磁性層の一端部及び第２電極が順に積層された構造物であることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項５】
前記磁性層と前記書き込みヘッドとの間に分離層がさらに備わったことを特徴とする請求項４に記載のデータ保存装置。
【請求項６】
前記分離層は、導電層であることを特徴とする請求項５に記載のデータ保存装置。
【請求項７】
前記読み取りヘッドは、第１電極、反強磁性層、第１強磁性層、分離層、第２強磁性層及び第２電極が順に積層された構造物であることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項８】
前記磁性層と前記読み取りヘッドとの間に分離層がさらに備わったことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項９】
前記分離層は、絶縁層または導電層が備わったことを特徴とする請求項７に記載のデータ保存装置。
【請求項１０】
前記分離層は導電層または絶縁層であり、前記導電層の電気抵抗は前記磁性層の電気抵抗より１０〜１００倍大きいことを特徴とする請求項８に記載のデータ保存装置。
【請求項１１】
前記磁性層と連結されて、磁壁の移動のためのエネルギーを供給する駆動素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項１２】
前記磁性層は、一字型であることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項１３】
前記磁性層の表面にノッチが形成されたことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項１４】
前記磁性層と連結されて磁壁の移動のためのエネルギーを供給する駆動素子としてダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のデータ保存装置。
【請求項１５】
前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとは、隣接した二つのビット領域それぞれに対応するように備わったことを特徴とする請求項３に記載の磁壁の移動を利用したデータ保存装置。
【請求項１６】
前記読み取りヘッド及び前記電流調節素子と連結されたスタックメモリがさらに備わったことを特徴とする請求項３に記載の磁壁の移動を利用したデータ保存装置。
【請求項１７】
書き込みヘッドがその一端部に備わった磁性層の他端部に備わった読み取りヘッドで、前記磁性層の他端部のデータを読み取る第１ステップと、
前記磁性層の磁壁を１ビットほど前記他端部の方向に移動させる第２ステップと、
前記書き込みヘッド、及び前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとを連結する電流調節素子で、前記読み取ったデータを前記磁性層の一端部に記録する第３ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法。
【請求項１８】
前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第３ステップは、順次に反復して行われることを特徴とする請求項１７に記載のデータ保存装置の動作方法。
【請求項１９】
磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の一端部方向に移動させつつ、前記磁性層に備わった読み取りヘッドで前記磁性層に記録されたデータを読み取って、前記磁性層から読み取ったデータを前記読み取りヘッドと連結されたスタックメモリに保存する第１ステップと、
前記磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の他端部方向に移動させつつ、前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッド及び前記書き込みヘッドと前記スタックメモリとに連結された電流調節素子で、前記スタックメモリに保存されたデータを前記磁性層に記録する第２ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法。
【請求項２０】
前記読み取りヘッドは、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わったことを特徴とする請求項１９に記載のデータ保存装置の動作方法。
【請求項１】
複数の磁区を持つ磁性層と、
前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッドと、
前記磁性層に記録されたデータを読み取るための読み取りヘッドと、
前記書き込みヘッド及び前記読み取りヘッドと連結された電流調節素子と、を備えることを特徴とする磁壁の移動を利用したデータ保存装置。
【請求項２】
前記読み取りヘッドは、前記磁性層の他端部に備わったことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項３】
前記読み取りヘッドは、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わったことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項４】
前記書き込みヘッドは、第１電極、反強磁性層、強磁性層、分離層、前記磁性層の一端部及び第２電極が順に積層された構造物であることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項５】
前記磁性層と前記書き込みヘッドとの間に分離層がさらに備わったことを特徴とする請求項４に記載のデータ保存装置。
【請求項６】
前記分離層は、導電層であることを特徴とする請求項５に記載のデータ保存装置。
【請求項７】
前記読み取りヘッドは、第１電極、反強磁性層、第１強磁性層、分離層、第２強磁性層及び第２電極が順に積層された構造物であることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項８】
前記磁性層と前記読み取りヘッドとの間に分離層がさらに備わったことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項９】
前記分離層は、絶縁層または導電層が備わったことを特徴とする請求項７に記載のデータ保存装置。
【請求項１０】
前記分離層は導電層または絶縁層であり、前記導電層の電気抵抗は前記磁性層の電気抵抗より１０〜１００倍大きいことを特徴とする請求項８に記載のデータ保存装置。
【請求項１１】
前記磁性層と連結されて、磁壁の移動のためのエネルギーを供給する駆動素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項１２】
前記磁性層は、一字型であることを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項１３】
前記磁性層の表面にノッチが形成されたことを特徴とする請求項１に記載のデータ保存装置。
【請求項１４】
前記磁性層と連結されて磁壁の移動のためのエネルギーを供給する駆動素子としてダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のデータ保存装置。
【請求項１５】
前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとは、隣接した二つのビット領域それぞれに対応するように備わったことを特徴とする請求項３に記載の磁壁の移動を利用したデータ保存装置。
【請求項１６】
前記読み取りヘッド及び前記電流調節素子と連結されたスタックメモリがさらに備わったことを特徴とする請求項３に記載の磁壁の移動を利用したデータ保存装置。
【請求項１７】
書き込みヘッドがその一端部に備わった磁性層の他端部に備わった読み取りヘッドで、前記磁性層の他端部のデータを読み取る第１ステップと、
前記磁性層の磁壁を１ビットほど前記他端部の方向に移動させる第２ステップと、
前記書き込みヘッド、及び前記書き込みヘッドと前記読み取りヘッドとを連結する電流調節素子で、前記読み取ったデータを前記磁性層の一端部に記録する第３ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法。
【請求項１８】
前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第３ステップは、順次に反復して行われることを特徴とする請求項１７に記載のデータ保存装置の動作方法。
【請求項１９】
磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の一端部方向に移動させつつ、前記磁性層に備わった読み取りヘッドで前記磁性層に記録されたデータを読み取って、前記磁性層から読み取ったデータを前記読み取りヘッドと連結されたスタックメモリに保存する第１ステップと、
前記磁性層の磁壁を１ビット単位で前記磁性層の他端部方向に移動させつつ、前記磁性層の一端部に備わった書き込みヘッド及び前記書き込みヘッドと前記スタックメモリとに連結された電流調節素子で、前記スタックメモリに保存されたデータを前記磁性層に記録する第２ステップと、を含むことを特徴とするデータ保存装置の動作方法。
【請求項２０】
前記読み取りヘッドは、前記書き込みヘッドと隣接した磁性層部分に備わったことを特徴とする請求項１９に記載のデータ保存装置の動作方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公開番号】特開２００８−９１００２（Ｐ２００８−９１００２Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８６３３６（Ｐ２００７−１８６３３６）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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