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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025009207
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】磁性細線デバイス
(51)【国際特許分類】
H10B 61/00 20230101AFI20250110BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20250110BHJP
G11C 11/16 20060101ALI20250110BHJP
【ＦＩ】
H10B61/00
H10N50/10 Z
G11C11/16 100C
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023112059
(22)【出願日】2023-07-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】加藤 大典
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 真央
(72)【発明者】
【氏名】小倉 渓
(72)【発明者】
【氏名】宮本 泰敬
(72)【発明者】
【氏名】井口 義則
【テーマコード（参考）】
4M119
5F092
【Ｆターム（参考）】
4M119AA20
4M119BB01
4M119CC10
4M119GG01
4M119JJ03
4M119JJ13
5F092AA20
5F092AB06
5F092AD26
5F092BB23
5F092BB35
5F092BB36
5F092BB43
5F092BB57
5F092BC01
5F092CA02
(57)【要約】
【課題】磁区の駆動におけるシフト長の安定化を図る磁性細線デバイスを提供する。
【解決手段】磁性細線デバイス１は、基板８０上に配置される下地層６０と、平面視において直線状に延伸する磁性細線１０と、磁性細線１０を磁化する記録電流が印加される記録素子４０と、磁性細線１０と記録素子４０との間に配置される絶縁層３０と、を備え、磁性細線１０は、下地層６０の上面に配置され、下面が第１の位置Ｈ１にある第１区間１１及び第１の位置Ｈ１よりも高い第２の位置Ｈ２にある第２区間１２を、第１区間１１と第２区間１２とを接続する接続部２０を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、下地層６０の上面は、磁性細線１０の下面の形状に沿って磁性細線１０の下面の高さに形成されている。
【選択図】図２Ｃ
【解決手段】磁性細線デバイス１は、基板８０上に配置される下地層６０と、平面視において直線状に延伸する磁性細線１０と、磁性細線１０を磁化する記録電流が印加される記録素子４０と、磁性細線１０と記録素子４０との間に配置される絶縁層３０と、を備え、磁性細線１０は、下地層６０の上面に配置され、下面が第１の位置Ｈ１にある第１区間１１及び第１の位置Ｈ１よりも高い第２の位置Ｈ２にある第２区間１２を、第１区間１１と第２区間１２とを接続する接続部２０を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、下地層６０の上面は、磁性細線１０の下面の形状に沿って磁性細線１０の下面の高さに形成されている。
【選択図】図２Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に配置される下地層と、
前記下地層の上方に配置され、平面視において直線状に延伸する磁性細線と、
前記磁性細線の上方に、平面視において前記磁性細線と交差するように配置され、前記磁性細線を磁化する記録電流が印加される記録素子と、
前記磁性細線と前記記録素子との間に配置される絶縁層と、を備え、
前記磁性細線は、前記下地層の上面に配置され、下面が第１の位置にある第１区間及び前記第１の位置よりも高い第２の位置にある第２区間を、前記第１区間と前記第２区間とを接続する接続部を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、
前記下地層の上面は、前記磁性細線の下面の形状に沿って前記磁性細線の下面の高さに形成されている磁性細線デバイス。
前記下地層の上方に配置され、平面視において直線状に延伸する磁性細線と、
前記磁性細線の上方に、平面視において前記磁性細線と交差するように配置され、前記磁性細線を磁化する記録電流が印加される記録素子と、
前記磁性細線と前記記録素子との間に配置される絶縁層と、を備え、
前記磁性細線は、前記下地層の上面に配置され、下面が第１の位置にある第１区間及び前記第１の位置よりも高い第２の位置にある第２区間を、前記第１区間と前記第２区間とを接続する接続部を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、
前記下地層の上面は、前記磁性細線の下面の形状に沿って前記磁性細線の下面の高さに形成されている磁性細線デバイス。
【請求項2】
基板上に配置される下地層と、
前記下地層の上方に配置され、平面視において直線状に延伸する磁性細線と、
前記磁性細線の下方に、平面視において前記磁性細線と交差するように配置され、前記磁性細線を磁化する記録電流が印加される記録素子と、
前記磁性細線と前記記録素子との間に配置される絶縁層と、を備え、
前記磁性細線は、前記絶縁層の上面に配置され、下面が第１の位置にある第１区間及び前記第１の位置よりも高い第２の位置にある第２区間を、前記第１区間と前記第２区間とを接続する接続部を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、
前記絶縁層の上面は、前記磁性細線の下面の形状に沿って前記磁性細線の下面の高さに形成されている磁性細線デバイス。
前記下地層の上方に配置され、平面視において直線状に延伸する磁性細線と、
前記磁性細線の下方に、平面視において前記磁性細線と交差するように配置され、前記磁性細線を磁化する記録電流が印加される記録素子と、
前記磁性細線と前記記録素子との間に配置される絶縁層と、を備え、
前記磁性細線は、前記絶縁層の上面に配置され、下面が第１の位置にある第１区間及び前記第１の位置よりも高い第２の位置にある第２区間を、前記第１区間と前記第２区間とを接続する接続部を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、
前記絶縁層の上面は、前記磁性細線の下面の形状に沿って前記磁性細線の下面の高さに形成されている磁性細線デバイス。
【請求項3】
前記磁性細線において、前記記録電流によって磁区が形成される磁区形成領域と形成された磁区を逐次移動させて保存する保存領域との境界に前記接続部の１つが位置し、
前記記録素子から前記境界までの平面視における距離は、１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長の０．５倍以上２倍以下である請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
前記記録素子から前記境界までの平面視における距離は、１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長の０．５倍以上２倍以下である請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
【請求項4】
前記接続部は、前記磁性細線の延伸方向に等間隔で配置され、
隣り合う前記接続部の間隔を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長とする請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
隣り合う前記接続部の間隔を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長とする請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
【請求項5】
前記接続部は、前記磁性細線の延伸方向に等間隔で配置され、
１つおきに並ぶ前記接続部の間隔を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長とする請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
１つおきに並ぶ前記接続部の間隔を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長とする請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
【請求項6】
少なくとも一部の前記接続部は、前記磁性細線の延伸方向に等間隔で配置され、
等間隔で配置される前記接続部の間隔を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長とする請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
等間隔で配置される前記接続部の間隔を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長とする請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
【請求項7】
前記磁性細線は、前記第１区間及び前記第２区間において同じ厚さであり、
前記第１の位置からの前記第２の位置の高さは、前記第１区間及び前記第２区間における前記磁性細線の厚さの２倍以下である請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
前記第１の位置からの前記第２の位置の高さは、前記第１区間及び前記第２区間における前記磁性細線の厚さの２倍以下である請求項１又は請求項２に記載の磁性細線デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁性細線メモリの一部となる磁性細線デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
磁性細線メモリは、磁性体材料を細線状に加工した磁性細線を記録媒体とし、情報の単位となる磁区を磁性細線に形成する「記録」、形成した磁区を磁性細線中でシフトさせる「駆動」、磁区の磁化方向を検出する「再生」、という３つの動作によって、情報の読み書きをシーケンシャルに行うことができる記憶装置である。情報は、例えば上向き、下向きといった磁性細線の磁化の向きに対応する２値情報とすることができる。磁区は磁性細線における磁化方向が揃った区間である。例えば特許文献１に記載されているように、記録は電流磁界を用いて磁化方向を局所的に反転させて行い、駆動は磁性細線への電流の印加により磁壁が移動する電流磁壁移動現象を利用して行う。そして、磁性細線の一端側で記録された情報を他端側の固定された位置で再生することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－２７８０２号公報
【特許文献2】特開２０１４－８６６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
磁区の駆動における移動距離であるシフト長は、磁性細線の磁気特性等のばらつきによって磁性細線間で異なり、同一磁性細線内であっても場所によって異なる場合がある。シフト長が安定しない場合、予定の回数で再生の位置に磁区を駆動させることが難しいという問題があった。
特許文献２には、一定の周期で磁性細線の幅を変化させ、幅が細いくびれの部分に磁壁を位置させる磁性細線が記載されている。しかし、一定の周期で幅を変化させるためには、磁性細線に対して高精度な微細加工が必要となり、歩留まりが低下してしまう。
特許文献２には、一定の周期で磁性細線の幅を変化させ、幅が細いくびれの部分に磁壁を位置させる磁性細線が記載されている。しかし、一定の周期で幅を変化させるためには、磁性細線に対して高精度な微細加工が必要となり、歩留まりが低下してしまう。
【0005】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、磁区の駆動におけるシフト長の安定化を図る磁性細線デバイス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】
【0006】
実施形態に係る磁性細線デバイスは、基板上に配置される下地層と、前記下地層の上方に配置され、平面視において直線状に延伸する磁性細線と、前記磁性細線の上方に、平面視において前記磁性細線と交差するように配置され、前記磁性細線を磁化する記録電流が印加される記録素子と、前記磁性細線と前記記録素子との間に配置される絶縁層と、を備え、前記磁性細線は、前記下地層の上面に配置され、下面が第１の位置にある第１区間及び前記第１の位置よりも高い第２の位置にある第２区間を、前記第１区間と前記第２区間とを接続する接続部を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、前記下地層の上面は、前記磁性細線の下面の形状に沿って前記磁性細線の下面の高さに形成されている。
【0007】
また、実施形態に係る他の磁性細線デバイスは、基板上に配置される下地層と、前記下地層の上方に配置され、平面視において直線状に延伸する磁性細線と、前記磁性細線の下方に、平面視において前記磁性細線と交差するように配置され、前記磁性細線を磁化する記録電流が印加される記録素子と、前記磁性細線と前記記録素子との間に配置される絶縁層と、を備え、前記磁性細線は、前記絶縁層の上面に配置され、下面が第１の位置にある第１区間及び前記第１の位置よりも高い第２の位置にある第２区間を、前記第１区間と前記第２区間とを接続する接続部を介して交互に繰り返して上下に高さを変えながら延伸し、前記絶縁層の上面は、前記磁性細線の下面の形状に沿って前記磁性細線の下面の高さに形成されている。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、磁区の駆動におけるシフト長の安定化を図る磁性細線デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態に係る磁性細線デバイスの概略を例示する斜視図である。
【図2A】第１実施形態に係る磁性細線デバイスの概略を例示する平面図である。
【図3A】第１実施形態の磁性細線の形成方法において、磁性細線を形成する前の下地層の上面の概略を例示する平面図である。
【図4A】第１実施形態の磁性細線の形成方法において、磁性細線を形成する前の下地層の上面の概略を例示する平面図である。
【図5】第１変形例に係る磁性細線デバイスの概略を例示する断面図である。
【図6A】第２変形例に係る磁性細線デバイスの概略を例示する断面図である。
【図6B】第３変形例に係る磁性細線デバイスの概略を例示する断面図である。
【図7A】第４変形例に係る磁性細線デバイスの概略を例示する断面図である。
【図7B】第５変形例に係る磁性細線デバイスの概略を例示する断面図である。
【図8】第２実施形態に係る磁性細線デバイスの概略を例示する斜視図である。
【図9A】第２実施形態に係る磁性細線デバイスの概略を例示する平面図である。
【図10A】磁区の形成を観察した写真である。
【図10B】磁区の駆動及び形成を観察した写真である。
【図10C】磁区の駆動及び形成を観察した写真である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る磁性細線デバイス１について、図１から図２Ｃを参照しながら説明する。磁性細線デバイス１は、磁性細線メモリ１００の一部となる素子群である。なお、図１は凹凸を省略し、各部材の相対的な位置関係を例示している。
磁性細線メモリ１００は、磁性細線デバイス１と、電流制御部９２と、再生処理部９４と、を備えている。そして、磁性細線デバイス１は、磁性細線１０と、絶縁層３０と、記録素子４０と、再生ヘッド５０と、下地層６０と、を備え、これらが基板８０上に形成されている。以下、磁性細線デバイス１の各構成について説明する。なお、磁性細線１０の本数は、図面では２本としているが、１本でもよく、３本以上であってもよい。
第１実施形態に係る磁性細線デバイス１について、図１から図２Ｃを参照しながら説明する。磁性細線デバイス１は、磁性細線メモリ１００の一部となる素子群である。なお、図１は凹凸を省略し、各部材の相対的な位置関係を例示している。
磁性細線メモリ１００は、磁性細線デバイス１と、電流制御部９２と、再生処理部９４と、を備えている。そして、磁性細線デバイス１は、磁性細線１０と、絶縁層３０と、記録素子４０と、再生ヘッド５０と、下地層６０と、を備え、これらが基板８０上に形成されている。以下、磁性細線デバイス１の各構成について説明する。なお、磁性細線１０の本数は、図面では２本としているが、１本でもよく、３本以上であってもよい。
【0011】
（磁性細線）
磁性細線１０は、情報の記録媒体となる細線状の磁性体である。ここでは、磁化方向は、厚さ方向に平行な上向き及び下向きの何れかであり、図面において白色の矢印で表示されている。磁区１５は、磁性細線１０の延伸方向に並んでおり、磁化方向が反対の隣り合う磁区１５の間には磁壁がある。なお、磁壁とは、磁化方向が異なる磁区１５の間で磁化方向が徐々に変化している領域である。
磁性細線１０は、下地層６０の上方に配置されている。ここでは、下地層６０の上面に、２本の磁性細線１０が互いに平行に配置されている。図２Ａに例示するように、磁性細線１０は、平面視において直線状に延伸し、等幅で形成されている。なお、磁性細線１０は、図面において１ビットの情報に対応する磁区１５が延伸方向に数個並び、数ビット分の長さとして記載されているが、特にビット数や長さに制限はなく、必要に応じた長さとすることができる。例えば磁性細線１０の長さを３０ｍｍ、１ビット分の長さを３０ｎｍとして設計することで１０６ビット分の長さの磁性細線１０とすることができる。
磁性細線１０は、情報の記録媒体となる細線状の磁性体である。ここでは、磁化方向は、厚さ方向に平行な上向き及び下向きの何れかであり、図面において白色の矢印で表示されている。磁区１５は、磁性細線１０の延伸方向に並んでおり、磁化方向が反対の隣り合う磁区１５の間には磁壁がある。なお、磁壁とは、磁化方向が異なる磁区１５の間で磁化方向が徐々に変化している領域である。
磁性細線１０は、下地層６０の上方に配置されている。ここでは、下地層６０の上面に、２本の磁性細線１０が互いに平行に配置されている。図２Ａに例示するように、磁性細線１０は、平面視において直線状に延伸し、等幅で形成されている。なお、磁性細線１０は、図面において１ビットの情報に対応する磁区１５が延伸方向に数個並び、数ビット分の長さとして記載されているが、特にビット数や長さに制限はなく、必要に応じた長さとすることができる。例えば磁性細線１０の長さを３０ｍｍ、１ビット分の長さを３０ｎｍとして設計することで１０６ビット分の長さの磁性細線１０とすることができる。
【0012】
図２Ｂ及び図２Ｃに例示するように、磁性細線１０は、第１区間１１及び第２区間１２を交互に繰り返して、上下に高さを変えながら延伸している。なお、図２Ｃは図２Ｂの一部を拡大して例示している。磁性細線１０の下面は、第１区間１１において第１の位置Ｈ１にあり、第２区間１２において第２の位置Ｈ２にある。第２の位置Ｈ２は、第１の位置Ｈ１よりも高い位置にある。高さの基準は、例えば基板８０の上面とすることができる。
第２区間１２の磁性細線１０の厚さＴ２は、第１区間１１の厚さＴ１と同じとすることができる。第１区間１１及び第２区間１２の上面の位置関係は下面と同様であり、第２区間１２の上面が第１区間１１の上面よりも相対的に高い位置にある。第１区間１１と第２区間１２とは接続部２０によって接続され、磁性細線１０の高さが変化している。
第２区間１２の磁性細線１０の厚さＴ２は、第１区間１１の厚さＴ１と同じとすることができる。第１区間１１及び第２区間１２の上面の位置関係は下面と同様であり、第２区間１２の上面が第１区間１１の上面よりも相対的に高い位置にある。第１区間１１と第２区間１２とは接続部２０によって接続され、磁性細線１０の高さが変化している。
【0013】
記録素子４０から再生ヘッド５０に向かう向きを前方とすると、接続部２０は、磁性細線１０の上面及び下面が前方に向かって上る上昇部２１と、前方に向かって下る下降部２２とを有し、上昇部２１と下降部２２とが交互に並んでいる。上昇部２１及び下降部２２は延伸方向に一定の間隔Ｄ１で交互に配置されている。
接続部２０は、磁性細線１０の延伸方向に等間隔で配置されている。接続部２０は、磁性細線１０の内部構造が変化する箇所であり、磁壁のピニングサイトとなることができる。すなわち、磁性細線１０は、延伸方向に等間隔で配置されるピニングサイトを有している。なお、ピニングサイトとは、磁壁が位置し易く、磁壁が移動する際に捕捉され易い箇所である。磁区１５は、その端部にピニングサイトが位置する状態となり易く、ピニングサイトの間隔によって磁区１５の長さを規定することができる。
接続部２０は、磁性細線１０の延伸方向に等間隔で配置されている。接続部２０は、磁性細線１０の内部構造が変化する箇所であり、磁壁のピニングサイトとなることができる。すなわち、磁性細線１０は、延伸方向に等間隔で配置されるピニングサイトを有している。なお、ピニングサイトとは、磁壁が位置し易く、磁壁が移動する際に捕捉され易い箇所である。磁区１５は、その端部にピニングサイトが位置する状態となり易く、ピニングサイトの間隔によって磁区１５の長さを規定することができる。
【0014】
磁性細線デバイス１は、第１区間１１及び第２区間１２のそれぞれに情報の１ビットを割り当てており、接続部２０の間隔Ｄ１はビット長ＢＬと一致している。磁性細線デバイス１は、隣り合う接続部２０の間隔Ｄ１を１ビットの情報に対応する磁区１５の長さであるビット長ＢＬとしている。ビット長ＢＬが小さいほど１本の磁性細線の記録密度を高めることができる。一方、データ保持の安定性の観点から、ビット長ＢＬは、磁性細線の幅の１倍以上３倍以下であることが好ましく、１．８倍以上２．２倍以下がさらに好ましい。なお、磁性細線の幅とは、記録素子の長手方向と平行な方向の磁性細線の長さである。また、データ保持の安定性とは、記録されたデータである磁化方向の磁区内における安定性をいう。
【0015】
磁性細線デバイス１は、接続部２０の間隔Ｄ１を磁性細線１０の幅の１倍以上３倍以下とすることで、ビット長ＢＬを磁性細線１０の幅の１倍以上３倍以下に設定することができ、データ保持の安定性を向上させることができる。なお、図面では、磁性細線１０を広い幅に変形して記載しているため、磁区１５は延伸方向よりも幅方向が長い形状となっているが、磁区１５の平面視形状は、正方形状又は延伸方向に長い長方形状であることが好ましい。
ここでは、第１区間１１及び第２区間１２のそれぞれが１つの磁区１５を有し、磁壁は接続部２０に位置している。１つの磁区１５に着目すると、上昇部２１及び下降部２２の一方が１ビットにおける先頭側であり、他方が末尾側である。また、上昇部２１が先頭側の磁区１５の隣りは、下降部２２が先頭側である。なお、磁区１５において、再生ヘッド５０側が先頭側、記録素子４０側が末尾側である。
ここでは、第１区間１１及び第２区間１２のそれぞれが１つの磁区１５を有し、磁壁は接続部２０に位置している。１つの磁区１５に着目すると、上昇部２１及び下降部２２の一方が１ビットにおける先頭側であり、他方が末尾側である。また、上昇部２１が先頭側の磁区１５の隣りは、下降部２２が先頭側である。なお、磁区１５において、再生ヘッド５０側が先頭側、記録素子４０側が末尾側である。
【0016】
磁区１５は磁性細線１０の磁区形成領域１０Ａに形成される。磁区形成領域１０Ａは、記録電流ＩＲによって磁区１５が形成される領域である。ここでは、磁区形成領域１０Ａは、記録素子４０近傍の再生ヘッド５０側の領域である。磁区形成領域１０Ａよりも再生ヘッド５０側は、形成された磁区１５を逐次移動させて保存する保存領域１０Ｂとなっている。そして、磁区形成領域１０Ａと保存領域１０Ｂとの境界１０Ｃに接続部２０の１つが位置している。
【0017】
磁性細線１０は、厚さよりも幅が広い膜状の部材である。第１区間１１及び第２区間１２の磁性細線１０の厚さＴ１、Ｔ２は、特に限定されないが、例えば３ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることができる。磁性細線１０の幅は、例えば１０ｎｍから１０μｍとすることができ、特に限定されない。
接続部２０の形状を安定させるという観点から、第１の位置Ｈ１からの第２の位置Ｈ２の高さΔＨは、第１区間１１及び第２区間１２における磁性細線１０の厚さＴ１、Ｔ２の２倍以下であることが好ましく、０．９倍以下がさらに好ましい。一方、接続部２０のピニングサイトとしての動作を安定させるという観点では、高さΔＨは、厚さＴ１、Ｔ２の０．５倍以上であることが好ましく、０．６倍以上がさらに好ましい。つまり、接続部２０における磁性細線１０の高低差に相当する高さΔＨは、厚さＴ１、Ｔ２の０．５倍以上２倍以下であることが好ましく、０．６倍以上０．９倍以下がさらに好ましい。
接続部２０の形状を安定させるという観点から、第１の位置Ｈ１からの第２の位置Ｈ２の高さΔＨは、第１区間１１及び第２区間１２における磁性細線１０の厚さＴ１、Ｔ２の２倍以下であることが好ましく、０．９倍以下がさらに好ましい。一方、接続部２０のピニングサイトとしての動作を安定させるという観点では、高さΔＨは、厚さＴ１、Ｔ２の０．５倍以上であることが好ましく、０．６倍以上がさらに好ましい。つまり、接続部２０における磁性細線１０の高低差に相当する高さΔＨは、厚さＴ１、Ｔ２の０．５倍以上２倍以下であることが好ましく、０．６倍以上０．９倍以下がさらに好ましい。
【0018】
磁性細線１０は、磁性体を厚さ及び幅に対して十分に長い細線状に形成している。磁性細線１０としては、磁化方向が厚さ方向に向き易い垂直磁化膜を採用することができる。垂直磁化膜は、垂直磁気異方性の磁気材料で形成される。
磁性細線１０の材料は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の遷移金属とＰｄ、Ｐｔのような貴金属とを繰り返し積層したＣｏ／Ｐｔ多層膜のような多層膜、Ｔｂ－Ｆｅ－Ｃｏ、Ｇｄ－Ｆｅ等の希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ－ＴＭ合金）の単層膜や多層膜、Ｌ１０系の規則合金としたＦｅＰｔ、ＦｅＰｄ等とすることができる。
磁性細線１０の材料は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の遷移金属とＰｄ、Ｐｔのような貴金属とを繰り返し積層したＣｏ／Ｐｔ多層膜のような多層膜、Ｔｂ－Ｆｅ－Ｃｏ、Ｇｄ－Ｆｅ等の希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ－ＴＭ合金）の単層膜や多層膜、Ｌ１０系の規則合金としたＦｅＰｔ、ＦｅＰｄ等とすることができる。
【0019】
（下地層）
下地層６０は、記録素子４０や磁性細線１０の下地となる層である。ここでは、下地層６０は基板８０上に配置されている。そして、下地層６０の上面に磁性細線１０が配置されている。下地層６０は絶縁性である。下地層６０は、例えばＳｉ基板の表面に形成されるＳｉＯＸ膜であってもよい。下地層６０は、複数の層が積層されていてもよい。
下地層６０の上面６０Ａは、磁性細線１０の下面の凹凸形状に噛み合うように対面する凹凸パターンを有している。下地層６０の上面６０Ａは、磁性細線１０の下面の形状に沿って磁性細線１０の下面の高さに形成されている。下地層６０は、磁性細線１０の第２区間１２の位置に凸部６２を有している。凸部６２における下地層６０の厚さは、凹凸パターンのない領域の厚さＴ３よりも厚くなっている。磁性細線１０は、下地層６０の上面６０Ａの凹凸パターンを反映するように上下に高さを変えながら延伸している。
下地層６０は、記録素子４０や磁性細線１０の下地となる層である。ここでは、下地層６０は基板８０上に配置されている。そして、下地層６０の上面に磁性細線１０が配置されている。下地層６０は絶縁性である。下地層６０は、例えばＳｉ基板の表面に形成されるＳｉＯＸ膜であってもよい。下地層６０は、複数の層が積層されていてもよい。
下地層６０の上面６０Ａは、磁性細線１０の下面の凹凸形状に噛み合うように対面する凹凸パターンを有している。下地層６０の上面６０Ａは、磁性細線１０の下面の形状に沿って磁性細線１０の下面の高さに形成されている。下地層６０は、磁性細線１０の第２区間１２の位置に凸部６２を有している。凸部６２における下地層６０の厚さは、凹凸パターンのない領域の厚さＴ３よりも厚くなっている。磁性細線１０は、下地層６０の上面６０Ａの凹凸パターンを反映するように上下に高さを変えながら延伸している。
【0020】
（記録素子）
記録素子４０は、記録電流ＩＲの流路となる細線状の導電体である。記録素子４０は、磁性細線１０の上方に、平面視において磁性細線１０と交差するように配置され、磁性細線１０を磁化する記録電流ＩＲが印加される。ここでは、記録素子４０は、磁性細線１０の一端側の上方に絶縁層３０を介して配置されている。また、記録素子４０は、平面視において磁性細線１０と直交するように配置されている。
記録素子４０は、記録素子４０から磁区形成領域１０Ａと保存領域１０Ｂとの境界１０Ｃまでの平面視における距離ＤＲが接続部２０の間隔Ｄ１に近い値となる位置に配置されている。距離ＤＲは、間隔Ｄ１の０．５倍以上２倍以下とすることができる。
記録素子４０は、記録電流ＩＲの流路となる細線状の導電体である。記録素子４０は、磁性細線１０の上方に、平面視において磁性細線１０と交差するように配置され、磁性細線１０を磁化する記録電流ＩＲが印加される。ここでは、記録素子４０は、磁性細線１０の一端側の上方に絶縁層３０を介して配置されている。また、記録素子４０は、平面視において磁性細線１０と直交するように配置されている。
記録素子４０は、記録素子４０から磁区形成領域１０Ａと保存領域１０Ｂとの境界１０Ｃまでの平面視における距離ＤＲが接続部２０の間隔Ｄ１に近い値となる位置に配置されている。距離ＤＲは、間隔Ｄ１の０．５倍以上２倍以下とすることができる。
【0021】
記録素子４０は、例えばＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属やその合金のような一般的な電極用金属材料からなり、特に導電性が高く、化学的にも安定なＡｕが好適である。記録素子４０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜され、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、エッチング、リフトオフ法等を組み合わせて加工し、細線状に形成することができる。
【0022】
（絶縁層）
絶縁層３０は、磁性細線１０と記録素子４０とを絶縁する絶縁体の層である。絶縁層３０は、磁性細線１０と記録素子４０との間に配置されている。ここでは、絶縁層３０は磁性細線１０の上面に配置され、絶縁層３０の上面に記録素子４０が配置されている。絶縁層３０は、磁性細線１０の形状が反映され、磁性細線１０の上面の凹凸に沿うように凹凸形状を有している。
絶縁層３０の材料は、例えばＳｉＯＸやＡｌＯＸ等の酸化膜、ＳｉＮＸ、ＭｇＦ２等の公知の絶縁材料を適用することができる。なお、ＯやＮの添え字のＸは、組成比が限定されないことを表している。ＳｉＯＸは例えばＳｉＯ２であり、ＡｌＯＸは例えばＡｌ２Ｏ３であり、ＳｉＮＸは例えばＳｉ３Ｎ４である。絶縁層３０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜して形成することができる。
絶縁層３０は、磁性細線１０と記録素子４０とを絶縁する絶縁体の層である。絶縁層３０は、磁性細線１０と記録素子４０との間に配置されている。ここでは、絶縁層３０は磁性細線１０の上面に配置され、絶縁層３０の上面に記録素子４０が配置されている。絶縁層３０は、磁性細線１０の形状が反映され、磁性細線１０の上面の凹凸に沿うように凹凸形状を有している。
絶縁層３０の材料は、例えばＳｉＯＸやＡｌＯＸ等の酸化膜、ＳｉＮＸ、ＭｇＦ２等の公知の絶縁材料を適用することができる。なお、ＯやＮの添え字のＸは、組成比が限定されないことを表している。ＳｉＯＸは例えばＳｉＯ２であり、ＡｌＯＸは例えばＡｌ２Ｏ３であり、ＳｉＮＸは例えばＳｉ３Ｎ４である。絶縁層３０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜して形成することができる。
【0023】
（基板）
基板８０は、磁性細線デバイス１の土台となる部材である。基板８０の上面は平坦な面である。基板８０は、記録素子４０や磁性細線１０を形成するための広義の基板であり、公知の基板材料が適用できる。基板８０としては、例えばＳｉ基板、ＧＧＧ（ガドリニウムガリウムガーネット）基板、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）基板、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板、Ｇｅ（ゲルマニウム）単結晶基板等を使用することができる。ここでは、基板８０は、表面を熱酸化してＳｉＯＸ膜（０＜Ｘ≦２）を形成して下地層６０としたＳｉ基板である。
基板８０は、磁性細線デバイス１の土台となる部材である。基板８０の上面は平坦な面である。基板８０は、記録素子４０や磁性細線１０を形成するための広義の基板であり、公知の基板材料が適用できる。基板８０としては、例えばＳｉ基板、ＧＧＧ（ガドリニウムガリウムガーネット）基板、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）基板、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板、Ｇｅ（ゲルマニウム）単結晶基板等を使用することができる。ここでは、基板８０は、表面を熱酸化してＳｉＯＸ膜（０＜Ｘ≦２）を形成して下地層６０としたＳｉ基板である。
【0024】
（再生ヘッド）
再生ヘッド５０は、磁気信号を電気信号に変換する素子である。ここでは、再生ヘッド５０は、磁性細線１０の他端側（記録素子４０と反対側）の上方に配置されている。再生ヘッド５０は、一般的に磁気記録に用いられる磁気ヘッドであり、例えばトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）ヘッドとすることができる。
再生ヘッド５０は、磁気信号を電気信号に変換する素子である。ここでは、再生ヘッド５０は、磁性細線１０の他端側（記録素子４０と反対側）の上方に配置されている。再生ヘッド５０は、一般的に磁気記録に用いられる磁気ヘッドであり、例えばトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）ヘッドとすることができる。
【0025】
（磁性細線デバイスの動作）
次に、磁性細線デバイス１の動作について説明する。磁性細線デバイス１は、磁性細線メモリ１００の一部となって、記録、駆動、再生という３つの動作を行う。
次に、磁性細線デバイス１の動作について説明する。磁性細線デバイス１は、磁性細線メモリ１００の一部となって、記録、駆動、再生という３つの動作を行う。
【0026】
（記録）
記録は、磁性細線１０に磁区を形成する動作である。磁区の形成は、記録素子４０に印加される記録電流ＩＲの磁界によって行われる。記録電流ＩＲは電流制御部９２によって制御される。
電流制御部９２は、磁性細線１０に印加する駆動電流ＩＤ及び記録素子４０に印加する記録電流ＩＲを制御する装置である。電流制御部９２は、磁性細線メモリ１００に書き込む２値情報が入力され、駆動電流ＩＤ及び記録電流ＩＲの大きさやタイミングを制御する。磁性細線１０又は記録素子４０が複数の場合には、電流制御部９２はそれぞれと独立に配線され、それぞれに印加する電流を独立して制御することができる。電流制御部９２は、基板８０と別体としてもよく、一部又は全部を基板８０上に設けてもよい。
記録は、磁性細線１０に磁区を形成する動作である。磁区の形成は、記録素子４０に印加される記録電流ＩＲの磁界によって行われる。記録電流ＩＲは電流制御部９２によって制御される。
電流制御部９２は、磁性細線１０に印加する駆動電流ＩＤ及び記録素子４０に印加する記録電流ＩＲを制御する装置である。電流制御部９２は、磁性細線メモリ１００に書き込む２値情報が入力され、駆動電流ＩＤ及び記録電流ＩＲの大きさやタイミングを制御する。磁性細線１０又は記録素子４０が複数の場合には、電流制御部９２はそれぞれと独立に配線され、それぞれに印加する電流を独立して制御することができる。電流制御部９２は、基板８０と別体としてもよく、一部又は全部を基板８０上に設けてもよい。
【0027】
磁性細線１０は、記録電流ＩＲの向きによって上向き又は下向きに磁化される。また、形成される磁区の長さＭＬは、記録素子４０に印加される記録電流ＩＲの大きさや、記録素子４０から磁壁のピニングサイトまでの距離等によって変化する。
記録電流ＩＲを大きくすると、磁界が及ぶ範囲は大きくなる。しかし、境界１０Ｃがピニングサイトとなり、形成される磁区の端部が境界１０Ｃに位置し易い。このため、記録素子４０から境界１０Ｃまでの平面視における距離ＤＲによって長さＭＬを規定することができる。距離ＤＲの起点は、例えば記録素子４０の中央の位置とすることができる。なお、記録電流ＩＲは、磁区形成領域１０Ａとなる距離ＤＲの範囲を磁化するために必要かつ十分な大きさに調整されていることが好ましい。
記録電流ＩＲを大きくすると、磁界が及ぶ範囲は大きくなる。しかし、境界１０Ｃがピニングサイトとなり、形成される磁区の端部が境界１０Ｃに位置し易い。このため、記録素子４０から境界１０Ｃまでの平面視における距離ＤＲによって長さＭＬを規定することができる。距離ＤＲの起点は、例えば記録素子４０の中央の位置とすることができる。なお、記録電流ＩＲは、磁区形成領域１０Ａとなる距離ＤＲの範囲を磁化するために必要かつ十分な大きさに調整されていることが好ましい。
【0028】
（駆動）
駆動は、磁区１５を磁性細線１０の延伸方向に平行移動させる動作である。駆動によって、磁区１５は磁化方向を保ちながら再生ヘッド５０の方向に移動する。磁区形成領域１０Ａに形成された磁区は保存領域１０Ｂに入り、すでに保存領域１０Ｂにあった磁区１５は、それぞれ再生ヘッド５０側にシフトする。そして、磁区形成領域１０Ａに次の磁区の記録を行うことができる。記録及び駆動を繰り返すことで、磁区１５が延伸方向に並び、磁性細線１０に情報を蓄積することができる。
駆動は、磁区１５を磁性細線１０の延伸方向に平行移動させる動作である。駆動によって、磁区１５は磁化方向を保ちながら再生ヘッド５０の方向に移動する。磁区形成領域１０Ａに形成された磁区は保存領域１０Ｂに入り、すでに保存領域１０Ｂにあった磁区１５は、それぞれ再生ヘッド５０側にシフトする。そして、磁区形成領域１０Ａに次の磁区の記録を行うことができる。記録及び駆動を繰り返すことで、磁区１５が延伸方向に並び、磁性細線１０に情報を蓄積することができる。
【0029】
駆動によって磁区１５がシフトする長さであるシフト長ＳＬは、駆動電流ＩＤの大きさや次のピニングサイトまでの距離等によって変化する。一方、保存領域１０Ｂの各磁区１５には１ビットの情報が記録されており、各磁区１５の長さであるビット長ＢＬは、磁性細線１０の１ビット分の長さとなっている。シフト長ＳＬがビット長ＢＬと一致していれば、磁性細線１０の情報を１ビットずつシフトさせることができる。
【0030】
磁性細線デバイス１に対して駆動が行われると、磁壁は磁区１５と一緒にシフトし、隣りの接続部２０でトラップされる。接続部２０の間隔Ｄ１を揃えておくことで、駆動によって磁区１５がシフトする長さであるシフト長ＳＬを間隔Ｄ１に揃えることができる。また、各磁区１５の両端が接続部２０に位置するため、ビット長ＢＬを間隔Ｄ１に揃えることができる。これにより、磁性細線デバイス１は、シフト長ＳＬとビット長ＢＬとを一致させることができる。
磁区形成領域１０Ａに形成された磁区は、駆動によって保存領域１０Ｂに移動する。磁区形成領域１０Ａにおける磁区の長さＭＬは、保存領域１０Ｂにおけるビット長ＢＬと同じでなくてもよいが、移動後の磁区１５の長さは、長さＭＬとビット長ＢＬとの差が小さい方がビット長ＢＬに規定され易い。移動後のビット長ＢＬの規定の観点から、記録素子４０から境界１０Ｃまでの平面視における距離ＤＲは、ビット長ＢＬの０．５倍以上２倍以下とすることができる。
磁区形成領域１０Ａに形成された磁区は、駆動によって保存領域１０Ｂに移動する。磁区形成領域１０Ａにおける磁区の長さＭＬは、保存領域１０Ｂにおけるビット長ＢＬと同じでなくてもよいが、移動後の磁区１５の長さは、長さＭＬとビット長ＢＬとの差が小さい方がビット長ＢＬに規定され易い。移動後のビット長ＢＬの規定の観点から、記録素子４０から境界１０Ｃまでの平面視における距離ＤＲは、ビット長ＢＬの０．５倍以上２倍以下とすることができる。
【0031】
駆動は、磁性細線１０に駆動電流ＩＤを印加することによって行う。ここでは、駆動電流ＩＤは、電子ｅ－が移動する向きがシフトの向きとなるように印加している。駆動電流ＩＤは電流制御部９２によって制御される。
駆動電流ＩＤの条件は、シフト長ＳＬがビット長ＢＬに一致するように調整されることが好ましい。なお、駆動電流ＩＤの印加は、数回に分けて行ってもよい。シフト長ＳＬは、例えば３回の駆動電流ＩＤの印加によるシフト量の合計として調整してもよい。
駆動電流ＩＤの条件は、シフト長ＳＬがビット長ＢＬに一致するように調整されることが好ましい。なお、駆動電流ＩＤの印加は、数回に分けて行ってもよい。シフト長ＳＬは、例えば３回の駆動電流ＩＤの印加によるシフト量の合計として調整してもよい。
【0032】
（再生）
再生は、磁区１５の磁化方向を検出し、記録された情報を取り出す動作である。磁化方向は、再生ヘッド５０によって検出される。再生ヘッド５０は、直下を通過する磁区１５の磁化方向に対応する信号を出力する。再生処理部９４は、再生ヘッド５０からの信号を処理して情報を取り出す。
再生処理部９４は、再生ヘッド５０からの信号を処理する装置である。再生処理部９４には、再生ヘッド５０からの信号が入力される。再生ヘッド５０からの信号は、磁性細線１０の磁化方向に対応する電気信号である。再生処理部９４は、その電気信号を２値情報に変換して出力する。再生処理部９４は、基板８０と別体としてもよく、一部又は全部を基板８０上に設けてもよい。
再生は、磁区１５の磁化方向を検出し、記録された情報を取り出す動作である。磁化方向は、再生ヘッド５０によって検出される。再生ヘッド５０は、直下を通過する磁区１５の磁化方向に対応する信号を出力する。再生処理部９４は、再生ヘッド５０からの信号を処理して情報を取り出す。
再生処理部９４は、再生ヘッド５０からの信号を処理する装置である。再生処理部９４には、再生ヘッド５０からの信号が入力される。再生ヘッド５０からの信号は、磁性細線１０の磁化方向に対応する電気信号である。再生処理部９４は、その電気信号を２値情報に変換して出力する。再生処理部９４は、基板８０と別体としてもよく、一部又は全部を基板８０上に設けてもよい。
【0033】
上記のような構成を備える磁性細線デバイス１は、一定の間隔Ｄ１で配置される接続部２０がピニングサイトとなり磁壁がトラップされることで、磁区１５の駆動におけるシフト長ＳＬを一定の長さに規定することができる。
また、磁性細線デバイス１は、接続部２０の間隔Ｄ１を揃えておくことで、１本の磁性細線１０内で磁気特性のバラつきがあっても、シフト長ＳＬを揃えることができる。また、異なる磁性細線１０の間でも、接続部２０の間隔Ｄ１が同じであることで、シフト長ＳＬを同じ長さに規定することができる。
また、磁性細線デバイス１は、接続部２０の間隔Ｄ１を揃えておくことで、１本の磁性細線１０内で磁気特性のバラつきがあっても、シフト長ＳＬを揃えることができる。また、異なる磁性細線１０の間でも、接続部２０の間隔Ｄ１が同じであることで、シフト長ＳＬを同じ長さに規定することができる。
【0034】
なお、磁性細線１０は、第２区間１２の上面が第１区間１１の上面よりも相対的に高い位置にあり、第２区間１２の下面が第１区間１１の下面よりも相対的に高い位置にあればよく、第２区間１２の磁性細線１０の厚さＴ２は、第１区間１１の厚さＴ１と異なっていてもよい。
また、磁性細線デバイス１において、保存領域１０Ｂにおける接続部２０は、磁区１５の端部となっている。しかし、１つの磁区１５において端部以外に１つ又は複数の接続部２０が位置していてもよい。後記する変形例２、３、５は、１つの磁区１５の端部以外に１つ又は複数の接続部２０が位置している例である。
また、磁性細線デバイス１において、保存領域１０Ｂにおける接続部２０は、磁区１５の端部となっている。しかし、１つの磁区１５において端部以外に１つ又は複数の接続部２０が位置していてもよい。後記する変形例２、３、５は、１つの磁区１５の端部以外に１つ又は複数の接続部２０が位置している例である。
【0035】
［磁性細線の形成方法］
次に、磁性細線１０の形成方法について、図３Ａから図３Ｃを参照しながら説明する。なお、図３Ａから図３Ｃは、磁性細線１０を形成する前の下地層６０の概略を例示しており、図３Ａが平面図、図３Ｂ及び図３Ｃが断面図である。
磁性細線デバイス１において、磁性細線１０は下地層６０の上面６０Ａに形成されている。磁性細線１０の形成方法は、磁性細線１０の形成前に下地層６０の上面６０Ａに凸部６２を形成する凸部形成工程と、凸部６２を通るように磁性細線１０を形成する磁性細線形成工程と、を含む。
次に、磁性細線１０の形成方法について、図３Ａから図３Ｃを参照しながら説明する。なお、図３Ａから図３Ｃは、磁性細線１０を形成する前の下地層６０の概略を例示しており、図３Ａが平面図、図３Ｂ及び図３Ｃが断面図である。
磁性細線デバイス１において、磁性細線１０は下地層６０の上面６０Ａに形成されている。磁性細線１０の形成方法は、磁性細線１０の形成前に下地層６０の上面６０Ａに凸部６２を形成する凸部形成工程と、凸部６２を通るように磁性細線１０を形成する磁性細線形成工程と、を含む。
【0036】
（凸部形成工程）
凸部形成工程は、下地層６０の上面６０Ａに凸部６２を形成する工程である。図３Ａに例示するように、ここでは、各磁性細線１０の第２区間１２となる位置に、第２区間１２の個数と同じ個数の凸部６２Ａを形成している。
下地層６０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、エッチング又はリフトオフ法等を組み合わせて凸部６２Ａを形成することができる。具体的には、リソグラフィによるレジストマスクを基に下地層６０をエッチングして加工する方法、もしくはＳｉＯＸやＡｌＯＸ等の酸化膜、ＳｉＮＸやＭｇＦ２等の公知の絶縁材料に対して、リソグラフィ、製膜、リフトオフを行って加工する方法により、凸部６２Ａを形成することができる。
凸部形成工程は、下地層６０の上面６０Ａに凸部６２を形成する工程である。図３Ａに例示するように、ここでは、各磁性細線１０の第２区間１２となる位置に、第２区間１２の個数と同じ個数の凸部６２Ａを形成している。
下地層６０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、エッチング又はリフトオフ法等を組み合わせて凸部６２Ａを形成することができる。具体的には、リソグラフィによるレジストマスクを基に下地層６０をエッチングして加工する方法、もしくはＳｉＯＸやＡｌＯＸ等の酸化膜、ＳｉＮＸやＭｇＦ２等の公知の絶縁材料に対して、リソグラフィ、製膜、リフトオフを行って加工する方法により、凸部６２Ａを形成することができる。
【0037】
図３Ｂ及び図３Ｃに例示するように、凸部６２Ａの上面は磁性細線１０の第２区間１２に対面し、凸部６２Ａの磁性細線１０の延伸方向に位置する側面は接続部２０に対面する。凸部６２Ａの側面は、例えば、その加工方法によって異なる傾斜角θに形成することができる。反応性イオンエッチングによる加工では傾斜角θは９０度に近づけることができ、例えば８０度とすることができる。イオンビームリソグラフィによる加工ではそれよりも小さくなり、例えば７０度とすることができる。なお、図面において傾斜角θを９０度として記載を簡略化している場合がある。
傾斜角θは、例えば６０度以上９５度以下とすることができ、８０度以上９０度以下であることが好ましい。傾斜角θが９０度に近い値であることで、接続部２０は磁壁のトラップサイトとしての効果を高めることができる。
傾斜角θは、例えば６０度以上９５度以下とすることができ、８０度以上９０度以下であることが好ましい。傾斜角θが９０度に近い値であることで、接続部２０は磁壁のトラップサイトとしての効果を高めることができる。
【0038】
（磁性細線形成工程）
磁性細線形成工程は、下地層６０の上面６０Ａに磁性細線１０を形成する工程である。磁性細線１０は、凸部６２Ａを通るように、一定の幅で形成することができる。凸部６２Ａを有する下地層６０の上面６０Ａに、平面視で直線状に磁性細線１０を形成することによって、下地層６０の凹凸パターンを反映させて、上下に高さを変えながら延伸する磁性細線１０を形成することができる。
磁性細線１０の形成は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、エッチング、リフトオフ法等を組み合わせて直線状に加工することができる。
磁性細線形成工程は、下地層６０の上面６０Ａに磁性細線１０を形成する工程である。磁性細線１０は、凸部６２Ａを通るように、一定の幅で形成することができる。凸部６２Ａを有する下地層６０の上面６０Ａに、平面視で直線状に磁性細線１０を形成することによって、下地層６０の凹凸パターンを反映させて、上下に高さを変えながら延伸する磁性細線１０を形成することができる。
磁性細線１０の形成は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、エッチング、リフトオフ法等を組み合わせて直線状に加工することができる。
【0039】
磁壁のピニングサイトとして、例えば磁性細線に幅方向のくびれを設ける場合には、磁性細線に対する高精度な微細加工が必要となる。幅方向のくびれを設ける微細加工は、歩留まりを高めることが難しい場合がある。これに対し、磁性細線１０を形成する前に、下地層６０の上面６０Ａに磁性細線１０の接続部２０に対応するように凸部６２Ａを形成しておくことで、ピニングサイトとなる等間隔の接続部２０を形成することができ、磁性細線に対する微細加工を不要とすることができる。
【0040】
図４Ａ及び図４Ｂに例示するように、凸部６２は、複数の磁性細線１０に亘って連続するように畝状の凸部６２Ｂとして形成してもよい。なお、図４Ａ及び図４Ｂは、磁性細線１０を形成する前の下地層６０の概略を例示している。凸部６２Ｂは、磁性細線１０の第２区間１２となる位置に、複数の磁性細線１０と直交するように形成されている。
また、基板８０の上面は平坦な面でなく、凹凸パターンを有していてもよい。そして、基板８０の凹凸パターンが下地層６０の上面の凹凸パターンとして反映され、さらに下地層６０の上面の凹凸パターンが磁性細線１０の形状に反映されるようにしてもよい。
また、基板８０の上面は平坦な面でなく、凹凸パターンを有していてもよい。そして、基板８０の凹凸パターンが下地層６０の上面の凹凸パターンとして反映され、さらに下地層６０の上面の凹凸パターンが磁性細線１０の形状に反映されるようにしてもよい。
【0041】
［変形例］
次に、磁性細線デバイスの変形例について、図５から図７Ｂを参照しながら説明する。
（第１変形例）
第１変形例は、記録素子４０についての変形例である。図５に例示するように、第１変形例は、記録素子４０が２本である点が磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。２本の記録素子４０は、第１記録素子４１及び第２記録素子４２であり、間隔を空けて配置されている。再生ヘッド５０に近い側に第１記録素子４１が配置され、第１記録素子４１の再生ヘッド５０側の端部の直下に境界１０Ｃとなる接続部が位置している。
第１変形例は、２本の記録素子４０に互いに逆向きの記録電流ＩＲを印加することで、２本の記録素子４０の間の領域に同じ向きの磁界を生じ、磁区形成に必要な記録電流ＩＲを低減することができる。
次に、磁性細線デバイスの変形例について、図５から図７Ｂを参照しながら説明する。
（第１変形例）
第１変形例は、記録素子４０についての変形例である。図５に例示するように、第１変形例は、記録素子４０が２本である点が磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。２本の記録素子４０は、第１記録素子４１及び第２記録素子４２であり、間隔を空けて配置されている。再生ヘッド５０に近い側に第１記録素子４１が配置され、第１記録素子４１の再生ヘッド５０側の端部の直下に境界１０Ｃとなる接続部が位置している。
第１変形例は、２本の記録素子４０に互いに逆向きの記録電流ＩＲを印加することで、２本の記録素子４０の間の領域に同じ向きの磁界を生じ、磁区形成に必要な記録電流ＩＲを低減することができる。
【0042】
（第２変形例）
第２変形例は、ビット長ＢＬと接続部２０の間隔との関係が磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。図６Ａに例示するように、第２変形例は、１つおきに並ぶ接続部２０の間隔Ｄ２を１ビットの情報に対応する磁区１５の長さであるビット長ＢＬとしている。ここでは、上昇部２１及び下降部２２は延伸方向に等しい間隔で配置され、下降部２２は隣り合う上昇部２１の中央に位置している。
各ビットの磁区の先頭側及び末尾側は、どちらも上昇部２１となっている。磁化方向が異なる磁区の間では、上昇部２１に磁壁が位置している。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、隣りの上昇部２１でトラップされる。なお、下降部２２は、隣り合う上昇部２１の中央に位置していなくてもよく、各ビットの先頭側又は末尾側に近い位置であってもよい。
第２変形例は、ビット長ＢＬと接続部２０の間隔との関係が磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。図６Ａに例示するように、第２変形例は、１つおきに並ぶ接続部２０の間隔Ｄ２を１ビットの情報に対応する磁区１５の長さであるビット長ＢＬとしている。ここでは、上昇部２１及び下降部２２は延伸方向に等しい間隔で配置され、下降部２２は隣り合う上昇部２１の中央に位置している。
各ビットの磁区の先頭側及び末尾側は、どちらも上昇部２１となっている。磁化方向が異なる磁区の間では、上昇部２１に磁壁が位置している。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、隣りの上昇部２１でトラップされる。なお、下降部２２は、隣り合う上昇部２１の中央に位置していなくてもよく、各ビットの先頭側又は末尾側に近い位置であってもよい。
【0043】
（第３変形例）
第３変形例は、ビット長ＢＬと接続部２０の間隔との関係が磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。図６Ｂに例示するように、第３変形例は、３つおきに並ぶ接続部２０の間隔Ｄ４を１ビットの情報に対応する磁区１５の長さであるビット長ＢＬとしている。ここでは、間隔Ｄ４で並ぶ接続部２０は上昇部２１であり、上昇部２１及び下降部２２は延伸方向に等しい間隔で配置されている。
各ビットの磁区の先頭側及び末尾側は、どちらも上昇部２１となっている。磁化方向が異なる磁区の間では、上昇部２１に磁壁が位置している。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、次の次の上昇部２１でトラップされる。なお、上昇部２１が１つおきに一定の間隔Ｄ４で並んでいればよく、全ての上昇部２１が等間隔でなくてもよい。また、上昇部２１と下降部２２との間隔は一定でなくてもよい。また、３つおきに間隔Ｄ４で並ぶ接続部２０は、下降部２２であってもよい。
第３変形例は、ビット長ＢＬと接続部２０の間隔との関係が磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。図６Ｂに例示するように、第３変形例は、３つおきに並ぶ接続部２０の間隔Ｄ４を１ビットの情報に対応する磁区１５の長さであるビット長ＢＬとしている。ここでは、間隔Ｄ４で並ぶ接続部２０は上昇部２１であり、上昇部２１及び下降部２２は延伸方向に等しい間隔で配置されている。
各ビットの磁区の先頭側及び末尾側は、どちらも上昇部２１となっている。磁化方向が異なる磁区の間では、上昇部２１に磁壁が位置している。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、次の次の上昇部２１でトラップされる。なお、上昇部２１が１つおきに一定の間隔Ｄ４で並んでいればよく、全ての上昇部２１が等間隔でなくてもよい。また、上昇部２１と下降部２２との間隔は一定でなくてもよい。また、３つおきに間隔Ｄ４で並ぶ接続部２０は、下降部２２であってもよい。
【0044】
さらに、２つおきに並ぶ接続部２０が等間隔で、その間隔がビット長ＢＬであってもよく、４つ以上おきに並ぶ接続部２０が等間隔で、その間隔がビット長ＢＬであってもよい。すなわち、少なくとも一部の接続部２０が磁性細線１０の延伸方向に等間隔で配置され、等間隔で配置される接続部２０の間隔をビット長ＢＬとしていればよい。
【0045】
（第４変形例）
第４変形例は、下地層６０が凹部６１を有し、凹部６１における下地層６０の厚さが、凹凸パターンのない領域の厚さＴ３よりも薄くなっている点で磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。図７Ａに例示するように、第４変形例は、磁性細線デバイス１と同様に、接続部２０が磁性細線１０の延伸方向に等間隔で配置され、隣り合う接続部２０の間隔Ｄ１を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長ＢＬとしている。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、隣りの接続部２０でトラップされる。
第４変形例は、下地層６０が凹部６１を有し、凹部６１における下地層６０の厚さが、凹凸パターンのない領域の厚さＴ３よりも薄くなっている点で磁性細線デバイス１と異なり、その他は磁性細線デバイス１と共通する。図７Ａに例示するように、第４変形例は、磁性細線デバイス１と同様に、接続部２０が磁性細線１０の延伸方向に等間隔で配置され、隣り合う接続部２０の間隔Ｄ１を１ビットの情報に対応する磁区の長さであるビット長ＢＬとしている。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、隣りの接続部２０でトラップされる。
【0046】
（第５変形例）
第５変形例は、第４変形例と同様に、凹部６１における下地層６０の厚さが、凹凸パターンのない領域の厚さＴ３よりも薄くなっている点で磁性細線デバイス１と異なる。そして、第２変形例と同様に、１つおきに並ぶ接続部２０の間隔Ｄ２をビット長ＢＬとしている点でも磁性細線デバイス１と異なる。その他は磁性細線デバイス１と共通する。
図７Ｂに例示するように、第５変形例は、１つおきに並ぶ下降部２２の間隔Ｄ２がビット長ＢＬとなっている。また、各ビットの磁区の先頭側及び末尾側は、どちらも下降部２２となっている。磁化方向が異なる磁区の間では、下降部２２に磁壁が位置している。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、隣りの下降部２２でトラップされる。
第５変形例は、第４変形例と同様に、凹部６１における下地層６０の厚さが、凹凸パターンのない領域の厚さＴ３よりも薄くなっている点で磁性細線デバイス１と異なる。そして、第２変形例と同様に、１つおきに並ぶ接続部２０の間隔Ｄ２をビット長ＢＬとしている点でも磁性細線デバイス１と異なる。その他は磁性細線デバイス１と共通する。
図７Ｂに例示するように、第５変形例は、１つおきに並ぶ下降部２２の間隔Ｄ２がビット長ＢＬとなっている。また、各ビットの磁区の先頭側及び末尾側は、どちらも下降部２２となっている。磁化方向が異なる磁区の間では、下降部２２に磁壁が位置している。駆動が行われると、磁壁は磁区と一緒にシフトされ、隣りの下降部２２でトラップされる。
【0047】
第４変形例及び第５変形例の磁性細線１０の形成方法は、磁性細線１０の形成前に下地層６０の上面６０Ａに凹部６１を形成する凹部形成工程と、凹部６１を通るように磁性細線１０を形成する磁性細線形成工程と、を含む。
凹部６１は、磁性細線１０の第１区間１１となる位置に形成する。凹部６１の形成は、磁性細線デバイス１と同様に、下地層６０を製膜し、フォトリソグラフィ等により加工して行うことができる。磁性細線１０の形成は、公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ等により直線状に加工することができる。
凹部６１は、磁性細線１０の第１区間１１となる位置に形成する。凹部６１の形成は、磁性細線デバイス１と同様に、下地層６０を製膜し、フォトリソグラフィ等により加工して行うことができる。磁性細線１０の形成は、公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ等により直線状に加工することができる。
【0048】
なお、凹部６１は、各磁性細線１０の第１区間１１となる位置に、第１区間１１の個数と同じ個数の凹部６１を形成してもよく、複数の磁性細線１０に亘って連続するように溝状に形成してもよい。
【0049】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る磁性細線デバイス１Ｂについて、図８から図９Ｂを参照しながら説明する。磁性細線デバイス１Ｂは、第１実施形態に係る磁性細線デバイス１と同様に、磁性細線メモリの一部となる素子群である。なお、図８は凹凸を省略し、各部材の相対的な位置関係を例示している。
次に、第２実施形態に係る磁性細線デバイス１Ｂについて、図８から図９Ｂを参照しながら説明する。磁性細線デバイス１Ｂは、第１実施形態に係る磁性細線デバイス１と同様に、磁性細線メモリの一部となる素子群である。なお、図８は凹凸を省略し、各部材の相対的な位置関係を例示している。
【0050】
図８に例示するように、磁性細線メモリ１００Ｂは、磁性細線デバイス１Ｂと、電流制御部９２と、再生処理部９４と、を備えている。磁性細線メモリ１００Ｂは、磁性細線メモリ１００と同様の動作を行う。磁性細線メモリ１００Ｂは、磁性細線デバイス１Ｂを備える点が磁性細線メモリ１００と異なり、その他は共通する。
磁性細線デバイス１Ｂは、記録素子４０が磁性細線１０の下方に配置されている。磁性細線デバイス１Ｂは、磁性細線デバイス１と同様に、磁性細線１０と、絶縁層３０と、記録素子４０と、再生ヘッド５０と、下地層６０と、を備え、これらが基板８０上に形成されている。以下、磁性細線デバイス１Ｂの各構成について説明する。
磁性細線デバイス１Ｂは、記録素子４０が磁性細線１０の下方に配置されている。磁性細線デバイス１Ｂは、磁性細線デバイス１と同様に、磁性細線１０と、絶縁層３０と、記録素子４０と、再生ヘッド５０と、下地層６０と、を備え、これらが基板８０上に形成されている。以下、磁性細線デバイス１Ｂの各構成について説明する。
【0051】
【0052】
（下地層）
下地層６０は、基板８０上に配置され、下地層６０の上面に絶縁層３０が配置されている。下地層６０は、記録素子４０が埋め込まれる溝部６５を有し、下地層６０の上面６０Ａは、溝部６５を除き平坦な面となっている。
下地層６０の材料は、磁性細線デバイス１と共通する。下地層６０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜して形成することができる。溝部６５の形成は、エッチング法等によって行うことができる。
下地層６０は、基板８０上に配置され、下地層６０の上面に絶縁層３０が配置されている。下地層６０は、記録素子４０が埋め込まれる溝部６５を有し、下地層６０の上面６０Ａは、溝部６５を除き平坦な面となっている。
下地層６０の材料は、磁性細線デバイス１と共通する。下地層６０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜して形成することができる。溝部６５の形成は、エッチング法等によって行うことができる。
【0053】
（記録素子）
記録素子４０は、磁性細線１０の下方に、平面視において磁性細線１０と交差するように配置され、磁性細線１０を磁化する記録電流ＩＲが印加される。記録素子４０は、磁性細線１０の下方に絶縁層３０を介して配置されている。記録素子４０は、上面を露出させて、絶縁層３０の下の下地層６０の溝部６５に埋め込むように配置することができる。
記録素子４０は、磁性細線デバイス１の記録素子４０と同様の金属材料とすることができ、同様の方法で加工することができる。記録素子４０は、下地層６０にフォトリソグラフィ又は電子ビームリソグラフィとエッチング法とによって溝部６５を形成した後、金属材料によるメッキを施し、溝部６５に金属材料を埋め込む方法で形成してもよい。
記録素子４０は、磁性細線１０の下方に、平面視において磁性細線１０と交差するように配置され、磁性細線１０を磁化する記録電流ＩＲが印加される。記録素子４０は、磁性細線１０の下方に絶縁層３０を介して配置されている。記録素子４０は、上面を露出させて、絶縁層３０の下の下地層６０の溝部６５に埋め込むように配置することができる。
記録素子４０は、磁性細線デバイス１の記録素子４０と同様の金属材料とすることができ、同様の方法で加工することができる。記録素子４０は、下地層６０にフォトリソグラフィ又は電子ビームリソグラフィとエッチング法とによって溝部６５を形成した後、金属材料によるメッキを施し、溝部６５に金属材料を埋め込む方法で形成してもよい。
【0054】
（絶縁層）
絶縁層３０は、磁性細線１０と記録素子４０との間に配置されている。絶縁層３０は、下地層６０及び記録素子４０の上面に配置されている。絶縁層３０の上面３０Ａは、磁性細線１０の下面の凹凸形状に噛み合うように対面する凹凸パターンを有している。絶縁層３０の上面３０Ａは、磁性細線１０の下面の形状に沿って磁性細線１０の下面の高さに形成されている。絶縁層３０は、磁性細線１０の第２区間１２の位置に凸部３２を有している。磁性細線１０は、絶縁層３０の上面３０Ａに形成され、上面３０Ａの凹凸パターンを反映するように上下に高さを変えながら延伸している。
絶縁層３０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、エッチング又はリフトオフ法等を組み合わせて凸部３２を形成することができる。絶縁層３０の材料は、磁性細線デバイス１と共通する。
基板８０及び再生ヘッド５０は、磁性細線デバイス１と共通する。
絶縁層３０は、磁性細線１０と記録素子４０との間に配置されている。絶縁層３０は、下地層６０及び記録素子４０の上面に配置されている。絶縁層３０の上面３０Ａは、磁性細線１０の下面の凹凸形状に噛み合うように対面する凹凸パターンを有している。絶縁層３０の上面３０Ａは、磁性細線１０の下面の形状に沿って磁性細線１０の下面の高さに形成されている。絶縁層３０は、磁性細線１０の第２区間１２の位置に凸部３２を有している。磁性細線１０は、絶縁層３０の上面３０Ａに形成され、上面３０Ａの凹凸パターンを反映するように上下に高さを変えながら延伸している。
絶縁層３０は、スパッタリング法等の公知の方法により製膜し、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、エッチング又はリフトオフ法等を組み合わせて凸部３２を形成することができる。絶縁層３０の材料は、磁性細線デバイス１と共通する。
基板８０及び再生ヘッド５０は、磁性細線デバイス１と共通する。
【0055】
上記のような構成を備える磁性細線デバイス１Ｂは、磁性細線デバイス１と同様に、磁区１５の駆動におけるシフト長ＳＬを一定の長さに規定することができる。
【0056】
［実験］
次に、接続部２０の間隔でシフト長ＳＬが規定されることを確認した実験について説明する。実験は、第５変形例に係る磁性細線デバイスから再生ヘッド５０を除いた実験用デバイスを作製して行った。実験用デバイスは、１つおきに一定の間隔Ｄ２で配置される接続部２０を有し、間隔Ｄ２をビット長ＢＬとする。実験用デバイスは、磁区１５の先頭側及び末尾側が下降部２２であり、隣り合う下降部２２の中央の位置に上昇部２１を有している。
次に、接続部２０の間隔でシフト長ＳＬが規定されることを確認した実験について説明する。実験は、第５変形例に係る磁性細線デバイスから再生ヘッド５０を除いた実験用デバイスを作製して行った。実験用デバイスは、１つおきに一定の間隔Ｄ２で配置される接続部２０を有し、間隔Ｄ２をビット長ＢＬとする。実験用デバイスは、磁区１５の先頭側及び末尾側が下降部２２であり、隣り合う下降部２２の中央の位置に上昇部２１を有している。
【0057】
（実験用デバイス）
基板８０はＳｉ基板を使用した。下地層６０として、Ｓｉ基板の表面を熱酸化してＳｉＯＸ膜を形成した。その後、ＳｉＯＸ膜の上面に、リソグラフィ、膜厚４ｎｍのＳｉＮＸを製膜、リフトオフの順に加工を行って、ＳｉＮＸの凹凸パターンを形成した。すなわち、下地層６０はＳｉＯＸ膜及び上面に凹凸パターンを有するＳｉＮＸ膜の２層で構成されている。顕微鏡による観察のし易さを考慮して、ビット長ＢＬは６μｍで設定した。すなわち、隣り合う下降部２２の間隔Ｄ２は６μｍである。
磁性細線１０は、膜厚０．８ｎｍのＴｂと膜厚０．３５ｎｍのＣｏとを繰り返して４回積層したＣｏ／Ｔｂ多層膜を製膜し、リソグラフィによって細線状に形成した。磁性細線１０の厚さは４．６ｎｍである。酸化を防ぐため、Ｃｏ／Ｔｂ多層膜の上面に膜厚３ｎｍのＰｔを製膜している。このＰｔ膜を含めた膜構成はＰｔ（３ｎｍ）／［Ｃｏ(０．３５ｎｍ)／Ｔｂ(０．８ｎｍ)]４である。磁性細線１０の幅は３μｍである。
基板８０はＳｉ基板を使用した。下地層６０として、Ｓｉ基板の表面を熱酸化してＳｉＯＸ膜を形成した。その後、ＳｉＯＸ膜の上面に、リソグラフィ、膜厚４ｎｍのＳｉＮＸを製膜、リフトオフの順に加工を行って、ＳｉＮＸの凹凸パターンを形成した。すなわち、下地層６０はＳｉＯＸ膜及び上面に凹凸パターンを有するＳｉＮＸ膜の２層で構成されている。顕微鏡による観察のし易さを考慮して、ビット長ＢＬは６μｍで設定した。すなわち、隣り合う下降部２２の間隔Ｄ２は６μｍである。
磁性細線１０は、膜厚０．８ｎｍのＴｂと膜厚０．３５ｎｍのＣｏとを繰り返して４回積層したＣｏ／Ｔｂ多層膜を製膜し、リソグラフィによって細線状に形成した。磁性細線１０の厚さは４．６ｎｍである。酸化を防ぐため、Ｃｏ／Ｔｂ多層膜の上面に膜厚３ｎｍのＰｔを製膜している。このＰｔ膜を含めた膜構成はＰｔ（３ｎｍ）／［Ｃｏ(０．３５ｎｍ)／Ｔｂ(０．８ｎｍ)]４である。磁性細線１０の幅は３μｍである。
【0058】
絶縁層３０として、膜厚３ｎｍのＳｉＮＸ、膜厚２５ｎｍのＳｉＯＸの順で積層した、ＳｉＯＸ(２５ｎｍ)／ＳｉＮＸ(３ｎｍ)多層膜を形成した。
記録素子４０、測定用の配線及び電極パッドとして、膜厚３ｎｍのＴａ、膜厚１５０ｎｍのＡｇ、膜厚２０ｎｍのＡｕ、膜厚５ｎｍのＴａの順に積層した、Ｔａ(５ｎｍ)／Ａｕ(２０ｎｍ)／Ａｇ(１５０ｎｍ)／Ｔａ(３ｎｍ)多層膜を形成した。なお、配線パターンの加工にはリソグラフィを用いた。
記録素子４０、測定用の配線及び電極パッドとして、膜厚３ｎｍのＴａ、膜厚１５０ｎｍのＡｇ、膜厚２０ｎｍのＡｕ、膜厚５ｎｍのＴａの順に積層した、Ｔａ(５ｎｍ)／Ａｕ(２０ｎｍ)／Ａｇ(１５０ｎｍ)／Ｔａ(３ｎｍ)多層膜を形成した。なお、配線パターンの加工にはリソグラフィを用いた。
【0059】
（実験手順）
実験用デバイスに電流制御部９２の機能を有する外部装置を接続し、次の手順（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）により、磁性細線メモリの記録及び駆動に相当する動作を行った。そして、各手順後の状態を磁気光学顕微鏡で観察した。
まず、（Ａ）の前に、外部の電磁石により、－１０００Ｏｅの外部磁場を印加して、磁性細線１０の磁化方向をすべて下向きに初期化した。
実験用デバイスに電流制御部９２の機能を有する外部装置を接続し、次の手順（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）により、磁性細線メモリの記録及び駆動に相当する動作を行った。そして、各手順後の状態を磁気光学顕微鏡で観察した。
まず、（Ａ）の前に、外部の電磁石により、－１０００Ｏｅの外部磁場を印加して、磁性細線１０の磁化方向をすべて下向きに初期化した。
【0060】
（Ａ）記録素子４０にパルス幅４μｓ、電流値２７０ｍＡのパルス電流を印加して誘起される電流磁界により、磁区形成領域１０Ａの磁化方向を上向きに反転させて磁区１５Ａを形成した。
（Ｂ）磁性細線１０にパルス幅４μｓ、電流値３．５７ｍＡのパルス電流を４回印加し、磁区１５Ａを右方向へビット長ＢＬだけシフトさせた。その後、（Ａ）と同じ条件で磁区形成領域１０Ａに磁区１５Ｂを形成した。つまり、１ビット目に形成した磁区１５Ａの隣りに２ビット目に形成した磁区１５Ｂが形成される。
（Ｃ）磁性細線１０にパルス幅４μｓ、電流値３．５７ｍＡのパルス電流を４回印加し、磁区１５Ａ、１５Ｂを右方向へビット長ＢＬだけシフトさせた。その後、（Ａ）と同じ条件で磁区形成領域１０Ａに３ビット目として磁区１５Ｃを形成した。
（Ｂ）磁性細線１０にパルス幅４μｓ、電流値３．５７ｍＡのパルス電流を４回印加し、磁区１５Ａを右方向へビット長ＢＬだけシフトさせた。その後、（Ａ）と同じ条件で磁区形成領域１０Ａに磁区１５Ｂを形成した。つまり、１ビット目に形成した磁区１５Ａの隣りに２ビット目に形成した磁区１５Ｂが形成される。
（Ｃ）磁性細線１０にパルス幅４μｓ、電流値３．５７ｍＡのパルス電流を４回印加し、磁区１５Ａ、１５Ｂを右方向へビット長ＢＬだけシフトさせた。その後、（Ａ）と同じ条件で磁区形成領域１０Ａに３ビット目として磁区１５Ｃを形成した。
【0061】
（実験結果）
図１０Ａは（Ａ）の後、図１０Ｂは（Ｂ）の後、図１０Ｃは（Ｃ）の後の磁気光学顕微鏡による写真である。図１０Ａから図１０Ｃにおいて、磁化方向が上向きの磁区は暗く、下向きの磁区は明るく表示されている。なお、デバイス完成時の磁性細線１０の保磁力は５００Ｏｅ、カー回転角は波長６５８ｎｍの条件で０．１２度であった。この測定はネオアーク株式会社製マイクロカーループ測定装置により行った。
図１０Ａにおいて、磁区形成領域１０Ａが暗く表示され、上向きの磁区となっていることがわかる。（Ａ）により、磁区形成領域１０Ａに上向き磁区１５Ａが形成されたことが確認できた。
図１０Ａは（Ａ）の後、図１０Ｂは（Ｂ）の後、図１０Ｃは（Ｃ）の後の磁気光学顕微鏡による写真である。図１０Ａから図１０Ｃにおいて、磁化方向が上向きの磁区は暗く、下向きの磁区は明るく表示されている。なお、デバイス完成時の磁性細線１０の保磁力は５００Ｏｅ、カー回転角は波長６５８ｎｍの条件で０．１２度であった。この測定はネオアーク株式会社製マイクロカーループ測定装置により行った。
図１０Ａにおいて、磁区形成領域１０Ａが暗く表示され、上向きの磁区となっていることがわかる。（Ａ）により、磁区形成領域１０Ａに上向き磁区１５Ａが形成されたことが確認できた。
【0062】
図１０Ｂにおいて、磁区形成領域１０Ａと、その右に隣接する第１保持領域１０Ｂ１とが暗く表示され、上向きの磁区となっていることがわかる。（Ｂ）により、磁区１５Ａが第１保持領域１０Ｂ１に駆動され、磁区形成領域１０Ａに新たに上向き磁区１５Ｂが形成されたことが確認できた。
図１０Ｃにおいて、磁区形成領域１０Ａ、第１保持領域１０Ｂ１及び第１保持領域１０Ｂ１の右に隣接する第２保持領域１０Ｂ２が暗く表示され、上向きの磁区となっていることがわかる。（Ｃ）により、磁区１５Ａが第２保持領域１０Ｂ２に駆動され、磁区１５Ｂが第１保持領域１０Ｂ１に駆動され、磁区形成領域１０Ａに新たに上向き磁区１５Ｃが形成されたことが確認できた。
図１０Ｃにおいて、磁区形成領域１０Ａ、第１保持領域１０Ｂ１及び第１保持領域１０Ｂ１の右に隣接する第２保持領域１０Ｂ２が暗く表示され、上向きの磁区となっていることがわかる。（Ｃ）により、磁区１５Ａが第２保持領域１０Ｂ２に駆動され、磁区１５Ｂが第１保持領域１０Ｂ１に駆動され、磁区形成領域１０Ａに新たに上向き磁区１５Ｃが形成されたことが確認できた。
【0063】
（考察）
以上の実験結果より、磁区のシフト長ＳＬは、１つおきの接続部２０の間隔Ｄ２によって一定値に規定されている。磁壁は接続部２０に位置していると推定される。また、磁区形成領域１０Ａに形成される磁区の長さＭＬが間隔Ｄ２と一致していない場合でも、形成された磁区が保存領域１０Ｂに駆動されると、間隔Ｄ２によってビット長ＢＬを規定することができる。磁性細線メモリは、等間隔の接続部２０を有することで、シフト長ＳＬとビット長ＢＬとを一致させて記録及び駆動の動作を行うことができる。
以上の実験結果より、磁区のシフト長ＳＬは、１つおきの接続部２０の間隔Ｄ２によって一定値に規定されている。磁壁は接続部２０に位置していると推定される。また、磁区形成領域１０Ａに形成される磁区の長さＭＬが間隔Ｄ２と一致していない場合でも、形成された磁区が保存領域１０Ｂに駆動されると、間隔Ｄ２によってビット長ＢＬを規定することができる。磁性細線メモリは、等間隔の接続部２０を有することで、シフト長ＳＬとビット長ＢＬとを一致させて記録及び駆動の動作を行うことができる。
【0064】
なお、磁性細線１０は、磁区１５の磁化方向による旋光角の違い（磁気光学カー効果）を利用して、反射型の空間光変調器における光変調素子として用いることができる。空間光変調器においては、磁性細線１０の１つの磁区１５を１つの画素とすることができ、再生ヘッド５０や再生処理部９４は不要である。
【符号の説明】
【0065】
１ 磁性細線デバイス（第１実施形態）
１Ｂ 磁性細線デバイス（第２実施形態）
１０ 磁性細線
１０Ａ 磁区形成領域
１０Ｂ 保存領域
１０Ｃ 境界
１１ 第１区間
１２ 第２区間
１５ 磁区
２０ 接続部
２１ 上昇部
２２ 下降部
３０ 絶縁層
４０ 記録素子
５０ 再生ヘッド
６０ 下地層
６１ 凹部
６２ 凸部
８０ 基板
１００ 磁性細線メモリ（第１実施形態）
１００Ｂ 磁性細線メモリ（第２実施形態）
１Ｂ 磁性細線デバイス（第２実施形態）
１０ 磁性細線
１０Ａ 磁区形成領域
１０Ｂ 保存領域
１０Ｃ 境界
１１ 第１区間
１２ 第２区間
１５ 磁区
２０ 接続部
２１ 上昇部
２２ 下降部
３０ 絶縁層
４０ 記録素子
５０ 再生ヘッド
６０ 下地層
６１ 凹部
６２ 凸部
８０ 基板
１００ 磁性細線メモリ（第１実施形態）
１００Ｂ 磁性細線メモリ（第２実施形態）
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
