利用磁畴壁移动的信息存储装置及其制造和操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种使用磁畴壁移动的信息存储装置，以及制造和操作该信息存储装置的方法。该信息存储装置包括具有磁畴的存储轨道和用于将数据记录到存储轨道的写头，其中写头包括：第一磁性层和第二磁性层，该第二磁性层形成为覆盖第一磁性层的一部分并具有比第一磁性层更小的磁各向异性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信息存储装置，更具体地，涉及一种利用磁畴壁移动的 信息存储装置，以及制造和纟喿作该信息存储装置的方法。
技术介绍
一般的硬盘驱动器(HDD )是一种通过旋转盘状的磁记录介质并沿着该 磁记录介质移动读/写头从而读和写信息的装置。硬盘驱动器是能够存储100 千兆字节(GB)或更多数据的非易失性数据存储装置，并在计算机中被广 泛用作主存储装置。然而，硬盘驱动器包括许多移动机械系统。当硬盘驱动器从一个位置移 动到另一个位置，或受到震动影响时，这些机械系统可能会导致各种机械故 障，因而降低硬盘驱动器的移动性和可靠性。另外，这些机械系统还增加了 硬盘驱动器制造的复杂度和成本，增加了功率消耗并产生噪音。特别地，当 硬盘驱动器小型化时，制造硬盘驱动器的增加的复杂度和成本将变得更加严 重。因此，近来，提供新的存储装置的研究正在进行，该新的存储装置不包 括移动机械系统，但允许与硬盘驱动器一样大的信息存储量。例如，已经建 议利用磁性材料中磁畴壁移动的移动原理的数据存储装置。构成磁体的磁性微小区域叫做磁畴。在磁畴中，磁矩的取向是一致的。 磁畴的大小和磁化方向与磁化的方向能够通过改变或控制磁性材料的属性、 形状和大小以及外部能量而被适当地控制。磁畴壁是每个具有不同磁化方向 的相邻磁畴之间的边界，并且能够通过施加到该磁性材料上的电流或磁场被 移动。当磁畴壁的移动原理应用到信息存储装置时，可以通过磁畴壁的移动 或传播(propagation)以可控的方式移动》兹畴以穿过固定的读/写头，这样可 以读/写数据而不旋转记录介质。采用^i畴壁移动原理的该信息存储装置可以 存储大量数据并同时不包括移动机械装置，因此避免了与移动机械系统相关 的缺点。因此，这样的存储装置可以具有优良的移动性和可靠性，能被容易地制造，并消耗更少的功率。然而，使用磁畴壁移动的信息存储装置仍处于研究的初步阶段，为了把 它们投入到实际应用中还需要进一步的研发。传统的写方法可以分为使用外》兹场方法和^f吏用电子自^走扭矩(spin torque)方法。用外磁场的写方法不能用于具有高的磁各向异性能的磁性层 存储介质。当软磁层比如NiFe层用作存储介质时，很难确保磁畴壁移动的 稳定性和实现高记录密度。同时，用电子自旋扭矩的方法不能用在厚度大于 约3纳米的磁性层上。因此，用电子自旋扭矩的写方法不能用于需要磁性层 具有100纳米或更大厚度的垂直磁记录存储装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，在该信息存储装置中 记录操作可以独立于其中记录数据的磁性层的属性或尺寸而进行。 本专利技术还提供一种制造信息存储装置的方法。 本专利技术还提供一种操作信息存储装置的方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，包 括存储轨道，具有每个都具有一磁化方向的磁畴；和写头(writer),将数 据记录到该存储轨道，其中写头包括第一磁性层；以及第二磁性层，形成 该第二磁性层以与第 一磁性层的 一部分接触并且该第二磁性层具有比第一 磁性层更小的磁各向异性能。信息存储装置还可以包括设置在存储轨道和写 头之间的第三层，该第三层与存储轨道的 一 部分以及与写头的 一 部分相接 触，且该第三层具有比存储轨道和第一磁性层更小的磁各向异性能。 信息存储装置可以是存储轨道，第三层，和写头的叠层。 信息存储装置可以是以单层的形式，其中存储轨道，第三层，和写头排 列在单层上。第 一磁性层的与第二磁性层接触的部分的磁化方向与所述第 一磁性层 的不与第二磁性层接触的剩余部分的磁化方向相反，并且第一磁性层可以具有^f兹畴壁移动特性。可以形成多层相同的第二磁性层，并且包含于第 一磁性层的磁畴的数量 可以根据第二磁性层的数目而改变。第二磁性层可以在第一磁性层的一端形成，并且第一磁性层可以具有彼此在相反方向磁化的两个磁畴。第二磁性层可以在第 一磁性层的中间形成，并且第 一磁性层可以具有三 个磁畴。可以形成至少两个第二磁性层，并且第 一磁性层可以具有至少四个磁畴。第 一磁性层的其上形成第二磁性层的部分可以具有比第 一磁性层的没 有形成第二磁性层的部分更大的宽度。第 一磁性层的第 一端和第二端的至少 一个可以具有比第 一磁性层除第 一端和第二端外的剩余区域更大的宽度。第 一磁性层的磁各向异性能为2x 103-107J/m3。 第二磁性层的磁各向异性能为10-103J/m3。第二磁性层可由Ni, Co， NiCo， NiFe, CoFe, CoZrNb，和CoZrCr中 的一种形成。第二磁性层的厚度可以为5到100纳米。第二》兹性层可以形成在第一i兹性层上面或下面。多个结构的每一个包括存储轨道和写头，其中第 一磁性层可以彼此相同 且该结构平行排列。每一个第一磁性层的一部分具有比该第一磁性层的剩余 部分更大的宽度且可以与另 一个相接触，并且第二磁性层可以形成在第 一磁 性层的该部分上并覆盖该部分。信息存储装置进一步包括连接于存储轨道和写头的电流施加装置。 根据本专利技术的另 一方面，提供一种制造利用磁畴壁移动的信息存储装置 的方法，该信息存储装置包括具有磁畴的存储轨道，每个磁畴具有一磁化方 向；以及写头，将数据记录在该存储轨道上，该方法包括形成写头；以及形 成存储轨道，其中形成写头包括形成第一磁性层；以及形成第二磁性层，第 二磁性层设置为与第 一磁性层的 一部分接触且具有比第 一磁性层更小的磁 各向异性能。该方法还包括，在形成第一和第二i兹性层后对第一和第二;兹性层施加 第 一磁场；以及对第 一和第二磁性层施加与第 一磁场方向相反且比第 一磁场 强度更小的第二磁场。第一磁场沿第一方向磁化第一磁性层，以及第二磁场沿与第一方向相反 的第二方向;兹化第 一》兹性层的与第二》兹性层接触的部分。磁场具有可选择地反转被第二磁性层覆盖的第 一磁性层的部分的磁化 方向的强度。第 一磁性层的》兹各向异性能为2x 103-107J/m3。 第二-兹性层的;兹各向异性能为10-103J/m3。第二磁性层可由Ni， Co， NiCo， NiFe， CoFe， CoZrNb，和CoZrCr中的一种形成。根据本专利技术的另一方面，提供一种操作利用磁畴壁移动的信息存储装置 的方法，该信息存储装置包括具有磁畴的存储轨道，每个磁畴具有一磁化 方向；和写头，将数据记录在该存储轨道上，其中写头包括第一》兹性层； 以及第二磁性层，该第二磁性层设置为与第 一磁性层的 一部分接触并且具有 比第一磁性层更小的磁各向异性能，该方法包括在第一磁性层中形成磁畴 壁；(b)给第一^兹性层施加第一电流以移动》兹畴壁；以及(c)通过存储轨 道给写头施加第二电流。步骤(a)可以包括给第一和第二^F兹性层施加第一^i场；并对第一和 第二磁性层施加与第 一磁场方向相反且比第 一磁性层强度更小的第二磁场。第一磁场沿第一方向磁化第一磁性层，并且第二磁场沿与第一方向相反 的第二方向磁化第 一磁性层的与第二磁性层相接触的部分。步骤(a)可以包括给第一和第二磁性层施加磁场。磁场具有可选择地反转第 一磁性层的与第二磁性层选择性地接触的部 分的磁化方向的方向和强度。附图说明通过具体的实施例并结合附图的详细描述，本专利技术的上述以及其他特征和优点将会更加清楚。图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，该信息存储装置包括：　　　　具有磁畴的存储轨道，每一个磁畴具有一磁化方向；以及将数据记录到所述存储轨道的写头，　　　　其中，所述写头包括：　　　　第一磁性层；和　　　　第二磁性层，所述第二磁性层设置为与所述第一磁性层的一部分相接触并具有比所述第一磁性层更小的磁各向异性能。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-6 123394/061. 一种利用磁畴壁移动的信息存储装置，该信息存储装置包括具有磁畴的存储轨道，每一个磁畴具有一磁化方向；以及将数据记录到所述存储轨道的写头，其中，所述写头包括第一磁性层；和第二磁性层，所述第二磁性层设置为与所述第一磁性层的一部分相接触并具有比所述第一磁性层更小的磁各向异性能。2、 如权利要求1所述的信息存储装置，该信息存储装置是所述存储轨 道和所述写头的叠层，并进一步包括置于所述存储轨道和所述第一^f兹性层之 间的第三层，其中所述第三层与所述存储轨道的一部分接触并与所述第一^兹 性层的一部分接触，并且具有比所述存储轨道和所述第一磁性层更小的磁各 向异性能。3、 如权利要求1所述的信息存储装置，该信息存储装置是单层的形式， 其中所迷存储轨道和所述第 一磁性层被设置在单层上。4、 如权利要求3所述的信息存储装置，进一步包括置于所述存储轨道 和所述第一磁性层之间的第三层，其中所述第三层与所述存储轨道的一部分 接触并与所述第一磁性层的一部分接触，并且具有比所述存储轨道和所述第 一磁性层更小的磁各向异性能。5、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一》兹性层与所述第 二磁性层接触的所述第 一磁性层的部分的磁化方向与所述第 一磁性层的与 所述第二磁性层未接触的剩余部分的磁化方向相反，并且所述第一磁性层具 有磁畴壁移动特性。6、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中提供多个相同的第二磁性 层，并且包含在所述第一磁性层中的磁畴的数目根据所述第二磁性层的数目 改变。7、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二^f兹性层设置在所 述第 一磁性层的端部，并且所述第 一磁性层具有沿彼此相反的方向磁化的两 个》兹畴。8、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二^f兹性层设置在所述第一磁性层的中心，并且所述第一磁性层具有三个磁畴。9、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中提供至少两个第二磁性层， 并且所述第一^兹性层具有至少四个磁畴。10、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层的设置所 述第二磁性层的部分具有比所述第一磁性层的未形成所述第二磁性层的部 分更大的宽度。11、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一;兹性层的第一端 部和第二端部的至少一个具有比所述第一^f兹性层的第一端部或第二端部以外的剩余区域更大的宽度。12、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层的磁各向 异性能为2xl03-107J/m3。13、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层的磁各向 异性能为10-103 J/m3。14、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层由选自 Ni， Co， NiCo， NiFe, CoFe， CoZrNb和CoZrCr组成的组中的一种形成。15、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层的厚度为 5到100纳米。16、 如权利要求1所述的信息存储装置，其中所述第二磁性层设置在所 述第 一磁性层之上或之下。17、 如权利要求2所述的信息存储装置，该信息存储装置包括多个结构， 每个结构包括所述存储轨道和所述写头，其中所述第 一磁性层彼此是相同的 并且所述结构平行排列。18、 如权利要求17所述的信息存储装置，其中所述第一磁性层的每一 个的一部分具有比该第...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志庆，左圣熏，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]