数据的写入方法及磁存储器与流程

本发明涉及一种数据的写入方法及磁存储器。

背景技术：

1、作为利用基于两个铁磁性层的磁化的相对角的变化的电阻值变化(磁阻变化)的元件，已知有由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨磁阻(gmr)元件、以及非磁性层使用了绝缘层(隧道势垒层、势垒层)的隧道磁阻(tmr)元件等。

2、mram利用当夹着绝缘层的两个铁磁性层彼此的磁化方向变化时，gmr元件或tmr元件的元件电阻会发生变化这一特性来读写数据。作为mram的写入方式，已知有利用电流产生的磁场进行写入(磁化反转)的方式或利用沿磁阻效应元件的层叠方向流动电流而产生的自旋转移转矩(stt)进行写入(磁化反转)的方式。

3、使用了stt的磁阻效应元件的磁化反转需要在写入数据时沿磁阻效应元件的层叠方向流动电流。写入电流有时会使磁阻效应元件的特性劣化。

4、因此，近年来，在写入时可以不沿磁阻效应元件的层叠方向流动电流的方法备受关注。该方法之一是利用了自旋轨道转矩(sot)的写入方法(例如非专利文献1)。sot通过利用自旋轨道相互作用产生的纯自旋流或异种材料的界面上的rashba效应诱发。用于在磁阻效应元件内诱发sot的电流沿与磁阻效应元件的层叠方向交叉的方向流动。即，无需沿磁阻效应元件的层叠方向流动电流，期待磁阻效应元件的长寿命化。

5、现有技术文献

6、非专利文献

7、非专利文献1：s.fukami,t.anekawa,c.zhang and h.ohno,nature nano tec(2016).doi:10.1038/nnano.2016.29.

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、在磁存储器中，磁阻效应元件记录数据。为了充分确保记录的数据的可靠性，寻求磁阻效应元件的写入错误率为10-7以下。

3、如上所述，利用sot进行数据的写入的自旋轨道转矩型磁阻效应元件在磁阻效应元件的层叠方向上不流动电流。因此，几乎无需考虑磁阻效应元件的绝缘破坏，原理上能够流动大的写入电流。当施加的写入电流量增多时，大量的自旋在铁磁性体上被注入磁阻效应元件。即，认为通过流动大的写入电流，能够减小磁阻效应元件的写入错误率。

4、但是，本发明者们进行专门研究的结果发现，即使是自旋轨道转矩型磁阻效应元件，当施加规定的电压值或电流值以上时，磁阻效应元件的写入错误率也会恶化。

5、本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种能够在磁存储器中稳定地写入数据的数据的写入方法。另外，提供一种能够稳定地写入数据的磁存储器。

6、用于解决技术问题的手段

7、即，本发明为了解决上述技术问题而提供以下手段。

8、(1)第一实施方式所涉及的数据写入方法，在具备沿第一方向延伸的自旋轨道转矩配线和功能部的自旋轨道转矩型磁阻效应元件中，将所述自旋轨道转矩配线的沿所述第一方向施加的电压设为环境温度下的临界写入电压以上且规定值以下，其中，所述功能部层叠于所述自旋轨道转矩配线的一面，并且从所述自旋轨道转矩配线侧起具备第一铁磁性层、非磁性层和第二铁磁性层，所述规定值为：在环境温度为-40℃、20℃及100℃下，为使所述第一铁磁性层的磁化反转时的写入错误率与施加了所述临界写入电压时的写入错误率相等的界限写入电压；在环境温度低于20℃的温度区域中，为位于连结-40℃下的界限写入电压和20℃下的界限写入电压的直线上的电压；在环境温度为20℃以上的温度区域中，为位于连结20℃下的界限写入电压和100℃下的界限写入电压的直线上的电压。

9、(2)在上述实施方式所涉及的数据的写入方法中，也可以是，在环境温度为20℃以上的温度区域的情况下，在进行数据写入时，沿所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向施加20℃下的临界写入电压的1.01倍以上的电压，在环境温度低于20℃的温度区域的情况下，在进行数据写入时，沿所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向施加20℃下的临界写入电压的1.05倍以上的电压。

10、(3)在上述实施方式所涉及的数据的写入方法中，也可以是，在环境温度为20℃以上的情况下，在进行数据写入时，沿所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向施加所述环境温度下的临界写入电压以上且20℃下的临界写入电压的1.65倍以下的电压，在环境温度低于20℃的情况下，在进行数据写入时，沿所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向施加所述环境温度下的临界写入电压以上且20℃下的临界写入电压的1.54倍以下的电压。

11、(4)在上述实施方式所涉及的数据的写入方法中，也可以是，在-40℃以上且100℃以下的温度区域写入数据时，沿所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向施加临界写入电压的1.2倍以上且1.54倍以下的电压。

12、(5)在上述实施方式所涉及的数据的写入方法中，也可以是，所述自旋轨道转矩配线为钨，就所述规定值v而言，在将20℃下的所述临界写入电压设为v0，将环境温度设为t(℃)的情况下，在环境温度低于20℃的温度区域中，满足v＝(2.0×10-3×t+1.62)×v0；在环境温度为20℃以上的温度区域中，满足v＝(1.3×10-3×t+1.635)×v0。

13、(6)在上述实施方式所涉及的数据的写入方法中，也可以是，所述自旋轨道转矩配线为钽，就所述规定值v而言，在将20℃下的所述临界写入电压设为v0，将环境温度设为t(℃)的情况下，在环境温度低于20℃的温度区域中，满足v＝(0.8×10-3×t+1.63)×v0；在环境温度为20℃以上的温度区域中，满足v＝1.65×v0。

14、(7)在上述实施方式所涉及的数据的写入方法中，也可以是，所述自旋轨道转矩配线为铱，就所述规定值v而言，在将20℃下的所述临界写入电压设为v0，将环境温度设为t(℃)的情况下；在环境温度低于20℃的温度区域中，满足v＝(0.2×10-3×t+1.7167)×v0；在环境温度为20℃以上的温度区域中，满足v＝(1.9×10-3×t+1.6825)×v0。

15、(8)在上述实施方式所涉及的数据的写入方法中，也可以是，所述自旋轨道转矩配线为铂，就所述规定值v而言，在将20℃下的所述临界写入电压设为v0，将环境温度设为t(℃)的情况下，在环境温度低于20℃的温度区域中，满足v＝(0.8×10-3×t+1.6333)×v0；在环境温度为20℃以上的温度区域中，满足v＝(0.3×10-3×t+1.645)×v0。

16、(9)第二实施方式所涉及的磁存储器，其中，具备：自旋轨道转矩配线，其沿第一方向延伸；功能部，其层叠于所述自旋轨道转矩配线的一面，从所述自旋轨道转矩配线侧起具备第一铁磁性层、非磁性层和第二铁磁性层；以及电压源，其与所述自旋轨道转矩配线连接，能够沿所述第一方向施加环境温度下的临界写入电压以上且规定值以下的电压，就所述规定值而言，在环境温度为-40℃、20℃及100℃下，为使所述第一铁磁性层的磁化反转时的写入错误率与施加了所述临界写入电压时的写入错误率相等的界限写入电压；在环境温度低于20℃的温度区域中，为位于连结-40℃下的界限写入电压和20℃下的界限写入电压的直线上的电压；在环境温度为20℃以上的温度区域中，为位于连结20℃下的界限写入电压和100℃下的界限写入电压的直线上的电压。

17、(10)如上述实施方式所涉及的磁存储器，其中，可以进一步具备温度计，其与所述自旋轨道转矩配线连接，并根据所述自旋轨道转矩配线的电阻值换算所述自旋轨道转矩配线的温度。

18、发明效果

19、根据本实施方式的数据的写入方法及磁存储器，能够稳定地写入数据。