[发明专利]数据存储装置以及操作该数据存储装置的方法

说明书

技术领域

与本发明一致的设备和方法涉及一种数据存储装置以及操作该数据存储装置的方法，更具体地说，涉及一种使用磁性材料的磁畴壁运动的数据存储装置以及操作该数据存储装置的方法。

背景技术

包括在铁磁体中的磁微小区(magnetic minute area)被称为磁畴。磁运动的方向与磁畴中的相同。可通过磁性材料的属性、形状和大小以及应用于磁性材料的外部能量来适当控制磁畴的大小和磁化方向。

磁畴壁是具有不同磁化方向的磁畴之间的边界区，并且具有预定容量。可通过应用于磁性材料的磁场或电流来移动磁畴壁。也就是说，可在具有预定宽度和厚度的磁层中形成具有特定磁化方向的多个磁畴，并且可使用具有适当强度的磁场或电流来移动磁畴。

可将磁畴壁运动原理应用于数据存储装置。当将磁畴壁运动原理应用于数据存储装置时，由于磁畴壁运动允许磁畴经过读/写头，因此可在没有记录介质的旋转或任何物理运动的情况下进行读/写操作。已经通过第6,834,005B1号美国专利介绍了应用磁畴壁运动原理的数据存储装置的示例。

图1是使用在第6,834,005B1号美国专利中介绍的磁畴壁运动原理的传统数据存储装置的透视图。参照图1，使用磁畴壁运动原理的传统数据存储装置(以下，称为“传统存储装置”)包括U型磁层100。磁层100包括存储区S和缓冲区B，由逐个排列的多个磁畴形成所述存储区S，所述缓冲区B具有与存储区S的长度相似的长度。在图1中，缓冲区B是磁层100的右侧柱状部分，但是其位置可变。在磁层100的中间部分提供读头RH和写头WH。

尽管没有示出，磁层100连接到用作驱动装置的晶体管。由晶体管控制应用于磁层100的电流的方向。根据电流的方向确定磁畴壁运动的方向。通过控制电流方向通过推和拉磁畴壁来执行读/写操作。

然而，上述传统存储装置具有下面的缺点。

第一，由于通过推和拉磁畴壁执行读/写操作的传统存储装置需要与存储区S一样大的缓冲区B，因此有效存储容量仅是物理存储容量的1/2。

第二，当通过向着缓冲区B推磁畴壁来执行读操作时，为了下一读操作，向着存储区S拉回缓冲区B的磁畴，以将磁畴的位置返回到它们的原始状态。因此，功耗增加，并且数据的读和写速度减小。

第三，由于重复磁畴的推和拉的操作，因此磁畴壁的特性被破坏，并且存储装置的寿命缩短。

第四，由于很难使用现有蚀刻技术制造U形磁层100，因此很难生产传统存储装置，此外，需要在磁层100的表面上以规则的间隔形成多个凹口以保证磁畴壁运动的稳定性。然而，很难在U形磁层100上一致地形成好的凹口。

因此，传统存储装置的问题源于磁畴壁的推和拉以及磁层100的U形状。

发明内容

本发明的示例性实施例克服了上述缺点和其它上面没有描述的缺点。另外本发明不需要克服上述缺点，本发明的示例性实施例可以不克服上述任何问题。因此，本发明提供一种使用具有可改善其有效存储容量、功耗、操作速度、寿命和实现的结构和操作模式的磁畴壁运动的数据存储装置。

本发明还提供一种操作上面的数据存储装置的方法。

根据本发明的一方面，一种使用磁畴壁运动的数据存储装置包括：磁层，具有多个磁畴；写头，设置磁层的一端部；读头，读取写入磁层的数据；以及电流控制器，连接到写头和读头。

可以在磁层的另一端部设置读头。

可以在与写头邻近的磁层的部分设置读头。

写头可以是这样的结构，其中，依次布置第一电极、反铁磁层、铁磁层、分离层、磁层的一端部和第二电极。

数据存储装置还可包括在磁层和写头之间的分离层。

分离层可包括导电层。

读头可以是这样的结构，其中，依次布置第一电极、反铁磁层、第一铁磁层、分离层、第二铁磁层和第二电极。

数据存储装置可包括在磁层和读头之间的分离层。

数据存储装置的分离层可包括绝缘层或导电层。

导电层的电阻可以大于磁层的电阻的10-100倍。

数据存储装置还可包括连接到磁层并且提供在多个磁畴的邻近磁畴之间移动壁的能量的驱动装置。所述驱动装置可以是二极管。

磁层可以是线性磁层。

可以在磁层的表面上形成多个凹口。

数据存储装置还可包括二极管，作为连接到磁层并且提供在多个磁畴的邻近磁畴之间移动壁的能量的驱动装置。

写头和读头每个都可被设置以分别相应于彼此相邻的比特区。