[发明专利]利用磁畴壁移动的信息存储装置及其制造和操作方法

说明书

技术领域

本发明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，以及制造和操作该信息存储装置的方法。

背景技术

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)以可控的方式移动磁畴以穿过固定的读/写头，这样可以读/写数据而不旋转记录介质。采用磁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磁场方法和使用电子自旋扭矩(spintorque)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。

发明内容

本发明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。

本发明还提供一种制造信息存储装置的方法。

本发明还提供一种操作信息存储装置的方法。

根据本发明的一个方面，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磁畴壁移动特性。

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2×10³-10⁷J/m³。

第二磁性层的磁各向异性能为10-10³J/m³。