使用磁畴壁移动的信息存储装置及操作该装置的方法.pdf

提供了一种使用磁畴壁移动的信息存储装置及操作该装置的方法。所述信息存储装置包括磁轨和操作单元。磁轨包括通过磁畴壁分离的多个磁畴。操作单元的大小能够覆盖至少两个相邻磁畴。并且，操作单元被配置为可向磁轨的单个磁畴区以及多个磁畴区写入信息/从磁轨的单个磁畴区以及多个磁畴区读取信息。

1.  一种信息存储装置包括：
磁轨，包括多个磁畴和在每对相邻磁畴之间的磁畴壁；
第一操作单元，具有能够覆盖所述多个磁畴中的至少两个相邻磁畴的大小。

2.  如权利要求1所述的装置，还包括：
磁畴壁移动单元，连接到磁轨。

3.  如权利要求1所述的装置，还包括：
临时信息存储装置，连接到第一操作单元。

4.  如权利要求3所述的装置，其中，临时信息存储装置是非易失性存储器。

5.  如权利要求3所述的装置，其中，临时信息存储装置还包括：
多个存储器单元，多个存储器单元中的存储器单元的总数与被第一操作单元覆盖的磁畴的总数相同。

6.  如权利要求3所述的装置，还包括：
控制装置，连接到第一操作单元与临时信息存储装置之间。

7.  如权利要求1所述的装置，其中，第一操作单元是写入单元、读取单元和读取/写入单元中的一个。

8.  如权利要求1所述的装置，其中，第一操作单元包括：
隧道磁电阻装置和巨磁电阻装置中的一个。

9.  如权利要求1所述的装置，还包括：
第二操作单元，与第一操作单元分离；
其中，第一操作单元和第二操作单元中的一个是写入单元，另一个是读取单元。

10.  如权利要求9所述的装置，其中，第二操作单元覆盖所述多个磁畴中的至少两个相邻磁畴。

11.  如权利要求10所述的装置，其中，被第一操作单元覆盖的磁畴的总数与被第二操作单元覆盖的磁畴的总数相同。

12.  如权利要求9所述的装置，还包括：
临时信息存储装置，连接到第一操作单元和第二操作单元。

13.  如权利要求9所述的装置，其中，第二操作单元包括：
隧道磁电阻装置和巨磁电阻装置中的一个。

14.  如权利要求9所述的装置，其中，第一操作单元和第二操作单元被布置为相邻。

15.  如权利要求9所述的装置，其中，第一操作单元被布置在磁轨的第一端，第二操作单元被布置在磁轨的第二端。

16.  如权利要求1所述的装置，还包括：
多个另外的操作单元，其中，
第一操作单元和所述多个另外的操作单元在磁轨上相互分离。

17.  一种操作信息存储装置的方法，所述信息存储装置包括具有多个磁畴和在每对相邻磁畴之间的磁畴壁的磁轨，所述信息存储装置还包括具有能够覆盖所述多个磁畴中的至少两个相邻磁畴的大小，所述操作信息存储装置的方法包括：
在磁轨上记录信息，所述记录信息的步骤包括：
通过将第一写入电流提供给操作单元，来磁化被操作单元覆盖的全部所述多个磁畴。

18.  如权利要求17所述的方法，其中，信息存储装置还包括连接到磁轨的磁畴壁移动单元，所述记录信息的步骤包括：
在提供第一写入电流之后，移动磁轨的磁畴壁至少1位。

19.  如权利要求18所述的方法，其中，所述记录信息的步骤还包括：
在移动磁畴壁至少1位之后，通过将第二写入电流提供给操作单元，来沿第二方向磁化被操作单元覆盖的所有磁畴。

20.  如权利要求19所述的方法，其中，通过提供第一写入电流来沿第一方向磁化磁畴，通过提供第二写入电流来沿第二方向磁化磁畴，其中，第一方向与第二方向相反。

21.  如权利要求19所述的方法，其中，所述记录信息的步骤还包括：
在提供第二写入电流之后，移动磁轨的磁畴壁至少1位。

22.  如权利要求17所述的方法，还包括：
在磁轨上记录信息之前，沿相同的方向磁化磁轨的所有磁畴。

23.  如权利要求17所述的方法，其中，信息存储装置还包括连接到操作单元的临时信息存储装置。

24.  如权利要求23所述的方法，其中，临时信息存储装置包括存储器单元，所述多个存储器单元中的存储器单元的总数与被操作单元覆盖的磁畴的总数相同。

25.  如权利要求23所述的方法，还包括：
将记录在磁轨上的信息存储在临时信息存储装置中。

26.  如权利要求25所述的方法，还包括：
使用存储在临时信息存储装置中的信息，再现记录在磁轨上的信息。

27.  如权利要求26所述的方法，其中，使用操作单元或另外的读取单元来执行所述再现信息的步骤。

28.  如权利要求27所述的方法，其中，所述再现信息的步骤包括：
在第一操作中，从被操作单元覆盖的磁畴读取信息或从被另外的读取单元覆盖的磁畴读取信息；
在第二操作中，移动磁轨的磁畴壁1位；
在第三操作中，在执行第二操作之后，从被操作单元覆盖的磁畴读取信息或从所述另外的读取单元读取信息。

29.  如权利要求28所述的方法，其中，所述再现信息的步骤包括：
将在第一操作中读取的信息存储在临时信息存储装置中。

30.  如权利要求29所述的方法，其中，所述再现信息的步骤包括：
通过对在第三操作中读取的信息与在临时信息存储装置中的信息进行比较，确定在第二操作中移动到磁轨的第一区域的磁畴中的信息的类型；其中，
磁轨的第一区域是磁轨的设置了操作单元或所述另外的读取单元的区域。

31.  如权利要求30所述的方法，还包括：
在确定移动到第一区域的磁畴的信息的类型之后，使临时信息存储装置中的信息与在第三操作中读取的信息相同。

32.  一种操作信息存储装置的方法，所述信息存储装置包括具有多个磁畴和在每对相邻磁畴之间的磁畴壁的磁轨，所述信息存储装置还包括磁畴壁移动单元和操作单元，磁畴壁移动单元连接到磁轨并且操作单元具有充分地覆盖所述多个磁畴中的至少两个相邻磁畴的大小，所述操作信息存储装置的方法包括：
移动磁轨的磁畴壁1位；
确定通过移动磁畴壁而移动到磁轨的第一区域的磁畴中的信息的类型，磁轨的第一区域是磁轨的设置操作的区域。

33.  如权利要求32所述的方法，其中，所述确定信息的步骤包括：
对在磁畴壁的移动之后存储在第一区域中的信息与在磁畴壁的移动之前存储在第一区域的信息进行比较。

34.  如权利要求33所述的方法，其中，信息存储装置还包括：临时信息存储装置，用于存储在移动磁畴壁之前存储在第一区域中的信息。

35.  如权利要求34所述的方法，还包括：
在确定移动到磁轨的第一区域的磁畴的信息类型之后，使存储在临时信息存储装置中的信息与存储在第一区域中的信息相同。

36.  如权利要求32所述的方法，还包括：
检查通过磁畴壁的移动从第一区域移出的信息；其中，
根据从第一区域移出的信息的类型选择确定信息的类型的方法。

使用磁畴壁移动的信息存储装置及操作该装置的方法
技术领域
本发明总体构思涉及一种使用磁畴壁移动的信息存储装置及其操作方法。
背景技术
非易失性信息存储装置即使电源关闭也保留记录的信息。传统非易失性信息存储装置的示例包括硬盘驱动器(HDD)和非易失性随机存取存储器(RAM)。但是，最近，对使用磁性材料中的磁畴壁的移动的新的信息存储介质的开发进行了研究。
发明内容
一个或多个示例实施例包括使用磁畴壁移动的信息存储装置及操作该装置的方法。
在下面的描述中将部分地阐明其它示例实施例，通过描述，部分将会变得更加清楚，或者通过实施本发明总体构思可以了解。
一个或多个示例实施例提供了一种信息存储装置。根据至少该示例实施例，信息存储装置包括磁轨和第一操作单元。磁轨包括多个磁畴。每对相邻磁畴具有布置在其之间的磁畴壁。第一操作单元具有能够覆盖多个磁畴中的至少两个磁畴的大小。第一操作单元还可被配置为从磁轨的单个磁畴读取信息和向磁轨的单个磁畴写入信息中的至少一个，并且可被配置为从磁轨的多个磁畴读取数据和向磁轨的多个磁畴写入数据中的至少一个。
信息存储装置还可包括连接到磁轨的磁畴壁移动单元。并且，信息存储装置还可包括连接到第一操作单元的临时信息存储装置。临时信息存储装置可以是非易失性存储器装置，并可包括多个存储器单元。存储器单元的总数可以与被第一操作单元覆盖的磁畴的总数相同。
根据至少一些示例实施例，信息存储装置还可包括连接在第一操作单元和临时信息存储装置之间的控制装置。第一操作单元可以是写入单元、读取单元和读取/写入单元中的一个。更具体地，例如，第一操作单元可包括隧道磁电阻(TMR)装置或巨磁电阻(GMR)装置。
信息存储装置还可包括与第二操作单元分离的第二操作单元。第一操作单元和第二操作单元中的一个可以是写入单元，另一个可以是读取单元。第二操作单元可覆盖多个磁畴中的至少两个连续的磁畴。被第一操作单元覆盖的磁畴的总数可以与被第二操作单元覆盖的磁畴的总数相同。第二操作单元可包括隧道磁电阻(TMR)装置或巨磁电阻(GMR)装置。第一操作单元和第二操作单元可被设置为相邻或相互分离。例如，第一操作单元可被设置在磁轨的一端，第二操作单元可别设置在磁轨的另一(例如，相反)端。临时信息存储装置可连接到第一操作单元和第二操作单元。
根据至少一些示例实施例，信息存储装置可包括设置在磁轨上的多个操作单元。多个操作单元可包括或可不包括第一操作单元。多个操作单元(和第一操作单元)可在磁轨上相互分离。
一个或多个示例实施例提供了一种操作信息存储装置的方法。根据至少该示例实施例，所述装置包括磁轨、磁畴壁移动单元和操作单元。磁轨包括多个磁畴。每对相邻磁畴通过磁畴壁被分离。磁畴壁移动单元连接到磁轨。操作单元具有能够覆盖多个磁畴中的至少两个磁畴的大小。
根据至少该示例实施例的方法中，信息记录在磁轨上。记录信息的步骤包括：通过将第一写入电流提供给操作单元，磁化被操作单元覆盖的全部磁畴。在提供第一写入电流之后，移动磁轨的磁畴壁至少1位。在移动磁畴壁至少1位之后，通过将第二写入电流提供给操作单元，来沿第二方向磁化被操作单元覆盖的所有磁畴。第一方向与第二方向彼此相反。
根据至少一些示例实施例，记录信息的步骤还包括：在提供第二写入电流之后，移动磁轨的磁畴壁至少1位。在记录信息之前，沿相同方向磁化磁轨的所有磁畴。
信息存储装置还包括连接到操作单元的临时信息存储装置。临时信息存储装置还包括多个存储器单元。存储器单元的总数与被操作单元覆盖的磁畴的总数相同。所述方法还包括：将记录在磁轨上的信息存储在临时信息存储装置中。
可再现记录在磁轨上的信息。存储在临时信息存储装置中的信息可被用于再现信息。使用操作单元或另外的读取单元来执行所述再现信息的步骤。所述再现信息的步骤包括第一操作、第二操作和第三操作。在第一操作中，从被操作单元覆盖的磁畴读取信息或从被另外的读取单元覆盖的磁畴读取信息。在第二操作中，移动磁轨的磁畴壁1位。在第三操作中，在执行第二操作之后，从被操作单元覆盖的磁畴读取信息或从所述另外的读取单元读取信息。所述再现信息的步骤可包括将在第一操作中读取的信息存储在临时信息存储装置中。
为了再现信息，通过对在第三操作中读取的信息与存储在临时信息存储装置中的信息进行比较，确定在第二操作中移动到磁轨的第一区域的磁畴中的信息的类型。磁轨的第一区域与磁轨的设置了操作单元或所述另外的读取单元的区域相应。
在确定信息的类型之后，可以使临时信息存储装置中的信息与在第三操作中读取的信息相同。
一个或多个示例实施例提供了一种操作信息存储装置的方法。根据至少该示例实施例，信息存储装置包括具有多个磁畴的磁轨。每对相邻磁畴通过磁畴壁分离。信息存储装置还包括连接到磁轨的磁畴壁移动单元和具有能够覆盖所述多个磁畴中的至少两个磁畴的大小的操作单元。根据该示例实施例的方法包括：移动磁轨的磁畴壁1位；确定通过移动磁畴壁而移动到磁畴的第一区域的磁畴中的信息的类型，磁轨的第一区域与磁轨的设置操作的区域相应。
在确定信息的类型的步骤中，对在磁畴壁的移动之后存储在第一区域中的信息与在磁畴壁的移动之前存储在第一区域的信息进行比较。
信息存储装置还可包括：临时信息存储装置，用于存储在移动磁畴壁之前存储在第一区域中的信息。在确定信息的类型之后，仅存储在临时信息存储装置中的信息与磁畴壁移动之后存储在第一区域中的信息相同。
可检查通过磁畴壁的移动从第一区域移出的信息。根据从第一区域移出的信息的类型选择确定信息的类型的方法。
至少一个示例实施例提供了一种信息存储装置。根据至少该示例实施例，信息存储装置包括磁轨和用于将数据记录到磁轨的单个磁畴和磁轨的多个磁畴的装置。磁轨包括多个磁畴和在每对相邻磁畴之间的磁畴壁。用于记录的装置具有能够覆盖所述多个磁畴中的至少两个磁畴的大小。用于记录的装置可包括操作单元，例如，写入单元或读取/写入单元。
用于记录数据的装置可设置在磁轨的第一区域。信息存储装置还包括用于从磁轨再现信息的装置和用于临时存储从第一区域读取的信息的装置。用于再现的装置可具有能够覆盖所述多个磁畴中的至少两个磁畴的大小。用于临时存储信息的装置还可包括用于在磁轨中移动磁畴的装置。用于临时存储信息的装置可以是临时存储装置。用于在磁轨中移动磁畴的装置可以是磁畴壁移动装置。
至少一个其它示例实施例提供了一种信息存储装置。根据至少该示例实施例，信息存储装置包括磁轨和用于从磁轨的单个磁畴和磁轨的多个磁畴再现数据的装置。磁轨包括多个磁畴和在每对相邻磁畴之间的磁畴壁。用于再现数据的装置具有能够覆盖所述多个磁畴中的至少两个磁畴的大小。用于再现数据的装置可以是操作单元，例如，读取单元或读取/写入单元。
根据至少一些示例实施例，用于再现数据的装置设置在磁轨的第一区域。信息存储装置还包括用于临时存储从第一区域读取的信息的装置和/或用于在磁轨中移动磁畴的装置。
至少一些其它示例实施例提供了一种信息存储装置。根据至少该示例实施例，信息存储装置包括磁轨、操作单元和磁畴壁移动单元。磁轨包括多个磁畴。每对相邻磁畴通过磁畴壁而分离。操作单元具有能够覆盖所述多个磁畴中的至少两个相邻磁畴的大小。磁畴壁移动单元连接到磁轨，并被配置为在磁轨中将磁畴壁移动一定数量的磁畴，其中，磁畴的数量小于被操作单元覆盖的相邻磁畴的数量。
信息存储装置还可包括临时信息存储装置和控制装置。临时信息存储装置可连接到操作单元。控制单元可连接在操作单元和临时信息存储单元之间。控制单元可被配置为检测从磁轨读取的信息或写入到磁轨的信息。
附图说明
通过下面结合附图对示例实施例进行的描述，本发明总体构思将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1至图4是根据示例实施例的信息存储装置的截面图；
图5和图6是根据示例实施例的操作单元的截面图；
图7A至图7E是示出根据示例实施例的在信息存储装置中的记录信息的方法的截面图；
图8是示出根据示例实施例的根据读取单元状态的电阻状态的曲线；
图9A至图9G是示出根据示例实施例的从信息存储装置再现信息的方法的截面图；
图10A至图10E是示出根据另一示例实施例的从信息存储装置再现信息的方法的截面图；
图11是根据另一示例实施例的信息存储装置的截面图；
图12A至图12C是根据示例实施例的操作图11的信息存储装置的方法的截面图；
图13和图14是示出根据另一示例实施例的信息存储装置的截面图。
具体实施方式
现在，将参照附图对各个示例实施例进行更全面的描述，其中，在附图中示出示例实施例。
在此公开了详细示出的示例实施例。但是，在此公开的特定结构和功能仅是用于描述示例实施例的目的的代表。但是，本发明总体构思可以以各种代替形式实现，并且不应被理解为仅限于在此阐述的示例实施例。
因此，虽然示例实施例能够是各种修改和替换形式，其实施例在附图中通过示例的方式示出并且将在此进行详细的描述。但是，应该理解，不意图将示例实施例限制于公开的特定形式，但是相反，示例实施例覆盖所有落入本发明总体构思范围内的修改、等同物和替代物。贯穿附图的描述，相同标号始终表示相同元件。
应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述不同的元件、，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离示例实施例的范围内，第一元件可称为第二元件，相似的，第二元件可被称为第一元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意组合和所有组合。
应该理解的是，当元件或层被称作“形成”在另一元件或层“上”时，该元件或层可以直接或间接形成在另一元件或层上。即，例如，可存在中间元件或中间层。相反，当元件或层被称作“直接形成”在另一元件或层“上”时，不存在中间元件或中间层。用于描述元件或层之间的关系的其它词语应该以相同方式被理解(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。
这里使用的术语仅为了描述特定示例实施例的目的，而不意图限制示例实施例。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的厚度。附图的相同标号表示相同元件
示例实施例提供了信息存储装置及其操作方法。在至少一个示例实施例中，信息存储装置包括磁轨(magnetic track)，该磁轨具有被磁畴壁划分的多个磁畴。操作单元(例如，读取单元、写入单元或读取/写入单元)设置在磁轨上。操作单元具有能够覆盖多于一个(例如，至少两个)相邻(或连续)磁畴的大小，同时能够将信息(例如，单比特信息)写入单个磁轨并且能够将多个比特信息(例如，多比特信息)写入多个磁畴。
在另一示例实施例中，信息存储装置包括磁轨、操作单元和磁畴壁移动单元。在该示例实施例中，操作单元具有足够充分地覆盖多个磁畴中的至少两个相邻磁畴的大小，磁畴壁移动单元连接到磁轨。磁畴壁移动单元被配置为在磁轨中将磁畴壁移动一定数量的磁畴，其中，磁畴的数量小于被操作单元覆盖的相邻磁畴的数量。
图1是根据示例实施例的信息存储装置的截面图。
参照图1中示出的示例实施例，信息存储装置包括：磁轨100，沿给定、期望或预定方向(例如，X轴方向)延伸。磁轨100可以是铁磁材料构成的信息存储轨道，并包括多个连续磁畴区D。磁畴壁区DW布置在每对相邻磁畴区D之间。虽然在附图中二维(2D)地示出了磁畴壁区DW，但是实际上磁畴壁区DW可以是具有给定、期望或预定体积的三维(3D)区域。
磁畴壁区DW可以是，例如，掺杂区域或具有刻痕(notch)的区域。可在Y轴方向上沿磁轨100的两侧面形成刻痕。因此，磁畴壁区DW限定磁畴区D。
仍参照图1，信息存储装置还包括连接到磁轨100的磁畴壁移动单元150。磁畴壁移动单元150可包括电源。所述电源可以是配置为产生脉冲电流的电流源。磁畴壁移动单元150还可包括开关装置(例如，晶体管或二极管)。所述开关装置可连接在电源和磁轨100之间。
虽然图1示出磁畴壁移动单元150连接到磁轨100的一端，但是磁畴壁移动单元150可连接到磁轨100的另一端或两端。响应于由磁畴壁移动单元150提供的电流，在磁轨100中的磁畴D和磁畴壁DW沿给定、期望或预定方向移动。电流沿与电子的流动方向相反的方向流动。并且，磁畴D和磁畴壁沿与电子流动方向相同的方向流动。因此，磁畴D和磁畴壁DW也沿与电流流动方向相反的方向流动。
仍参照图1，信息存储装置还包括第一单元200。第一单元200也被称为操作单元。在图1中示出的示例实施例中，第一单元200设置在磁轨100的第一区域A1的底表面上。第一单元200覆盖第一区域A1的磁畴D和在其之间布置的磁畴壁DW。在图1中，第一区域A1包括5个磁畴D和布置在其之间的磁畴壁DW。然而，在可选示例实施例中，第一区域A1可包括两个或更多个磁畴区D和布置在其之间的磁畴壁区DW。更一般地，例如，第一单元200可具有能够覆盖在磁轨100中的多个磁畴区D中的至少两个连续的磁畴区D的大小。
第一单元200可以是操作单元，例如，写入单元、读取单元或读取/写入单元。更详细地，第一单元200可以是使用隧道磁电阻(TMR)效应的装置(例如，TMR装置)或和使用巨磁电阻(GMR)效应的装置(GMR装置)。
虽然图1示出第一单元200位于第一区域A1的底表面上，但是第一单元200可位于第一区域A1的上表面上。在另一可选例中，第一单元200可在第一区域A1的上表面和下表面之间被划分。稍后针对图5和图6更详细地描述第一单元200的示例实施例。
图2示出根据另一示例实施例的信息存储装置。
参照图2，除磁轨100、第一单元200和磁畴壁移动单元150之外，信息存储装置还包括连接到第一单元200的临时存储装置300。临时存储装置300可临时地存储由第一单元200从第一区域A1中的一个或多个磁畴D读取的信息。临时存储装置300还可存储由第一单元200记录在磁轨100上的信息。临时存储装置300可以是常用非易失性存储装置，例如，静态随机存取存储器(SRAM)、闪存(例如，NAND闪存、NOR闪存等)或其它类型的存储器。
临时存储装置300包括多个存储器单元C。存储器单元C的总数可等于在磁轨100的第一区域A1中的磁畴区D的总数，其中，第一区域A1是其上形成有第一单元200的区域。临时存储装置300可具有相对小的大小，并且可根据传统半导体制造工艺相对容易地形成。临时存储装置300可不会对信息存储装置的记录密度和集成水平产生大的影响。
仍参照图2，信息存储装置还包括连接在第一操作单元200与临时存储装置300之间的控制装置250。根据至少该示例实施例，控制装置250测量电阻并执行逻辑运算操作。控制装置250可被配置为检测存储在第一区域A1中的信息，检测存储在临时存储装置300中的信息，对检测的信息进行比较，将第一操作单元200从第一区域A1读取的信息存储到临时存储装置300。
稍微更详细地，控制单元250的示例实施例可包括至少一个传感器单元和连接到至少一个传感器单元的至少一个逻辑装置。至少一个传感器单元可检测(或感测)存储在第一区域A1中的信息和存储在临时存储装置300中的信息。至少一个逻辑装置可对存储在第一区域A1中的信息与存储在临时存储装置300中的信息进行比较。
控制装置250还可包括用于记录信息的电流控制装置。电流控制装置可以使控制装置250能够将从第一区域A1读取的信息存储到临时存储装置300中。
虽然图1和图2示出第一区域A1位于磁轨100的中心部分，但是，第一单元200的位置不限于此。例如，如图3和图4所示，第一单元200可被形成在磁轨100的一端。虽未在附图中示出，在图3和图4中示出的信息存储装置还可包括图1的磁畴壁移动单元150、图2的控制装置250和/或临时存储装置300。
将参照图5和图6更详细的描述图1至图4中示出的第一单元(操作单元)200的构造。
参照图5，在示例实施例中，第一单元(操作单元)200A包括形成在磁轨100的底表面上的第一固定层(pinned layer)40a。虽然在图5中第一固定层40a形成在磁轨100的底表面上，但是第一固定层40a可形成在磁轨100的上表面或底表面上。在图5中示出的示例实施例中，第一分隔层20a插入到第一固定层40a与磁轨100之间。第一分隔层20a可以是绝缘层或导电层。
如果第一分隔层20a是绝缘层，则第一单元200A是TMR装置。如果第一分隔层20a是导电层，则第一单元200A是GMR装置。
根据示例实施例，磁轨100的其上设置有第一单元200A的区域可被认为是第一单元200A的部分。
仍参照图5中示出的示例实施例，第一单元200A还包括形成在第一固定层40a的底部处的第一电极60a和形成在磁轨100上的第二电极60b。电阻层30形成在第二电极60b和磁轨100之间。电阻层30可具有比磁轨100高的电阻。当将电流提供给磁轨100以移动磁畴和磁畴壁时，电阻层30用作抑制和/或防止电流泄露到第一单元200A的电屏障。但是，当在第一电极60a与第二电极60b之间提供电流时，由于电阻层30的存在而不中断电流流动。由此，电阻层30可由具有适当电阻和相对小厚度的材料形成。例如，电阻层30可具有比磁轨100的具体电阻高大约500倍至10000倍(例如，从大约1000倍至3000倍)的电阻率。为了获得电阻层30的电阻率与磁轨100的电阻率之差，磁轨100可由如下组中选择的材料形成，该组包括：NiFe、Co、CoNi、CoFe、CoCr、CoCu、NiCu、FePt、FePd、CoCrPt、CoFeTb、CoFeGd、CoTb、CoFeNi及其组合等。电阻层30可由具有高电阻率的材料(例如，作为非晶态材料的CoZrNb和CoFeB中的一个)和包含诸如Si和B的掺杂的磁性材料形成。
如果第一分隔层20a是导电层，则与电阻层30相似或相同的电阻层可形成在磁轨100与第一分隔层20a之间。
虽未在图5中示出，但是至少一个附加层可形成在第一固定层40a与第一电极60a之间以固定第一固定层40a的磁化方向。所述至少一个附加层可以是抗铁磁(anti-ferromagnetic)层。用于固定第一固定层40a的磁化方向的层的结构在本技术领域是公知的，因此，将省略对此的详细描述。自由(free)层还可形成在第一固定层40a与第一分隔层20a之间。在该示例中，另一分隔层可形成在自由层与第一固定层40a之间。
图6是根据另一示例实施例的第一单元(操作单元)的截面图。
参照图6，第一单元(操作单元)200B包括布置在磁轨100的底表面上的第一固定层40a和布置在磁轨100的上表面上的第二固定层40b。第一固定层40a的磁化方向与第二固定层40b的磁化方向相反。第一分隔层20a形成在第一固定层40a与磁轨100之间。第一分隔层20b形成在第一固定层40b与磁轨100之间。第一分隔层20a和第二分隔层20b可以是绝缘层或导电层。
如果第一分隔层20a和第二分隔层20b是导电层，则电阻层(例如，与图5中示出的电阻层30相似或相同)可形成在第一分隔层20a与磁轨100之间。电阻层(例如，与图5中示出的电阻层30相似或相同)还可以形成在第二分隔层20b与磁轨100之间。
仍参照图6示出的示例实施例，第一电极60a形成在第一固定层40a的底侧，第二电极60b形成在第二固定层40b上。
如果使用第一固定层40a与第二固定层40b具有相反磁化方向的第一单元200记录信息，则从第一固定层40a和第二固定层40b将自旋转移扭矩(spintransfer torque)施加到磁轨100。因此，与使用图5的第一单元200A时相比，当使用图6的第一单元200B时，可使用较少的电流量来记录信息。
虽未在图6中示出，自由层还可形成在第一固定层40a与第一分隔层20a之间和/或第二固定层40b与第二分隔层20b之间。在该示例中，另一分隔层(例如，与分隔层20a和20b相似或相同)可设置在自由层与相应的固定层40a或40b之间。
现在将描述根据示例实施例的记录信息的方法和再现信息的方法。如在此讨论，针对记录信息和再现信息来描述方法。但是，也可使用术语：记录信息和读取信息。
图7A至图7E是示出在信息存储装置上记录信息的方法的示例实施例的截面图。将针对图5的第一单元200A布置在磁轨100的一端的信息存储装置描述图7A至图7E示出的示例实施例。在该示例中，第一单元200A是写入单元或读取/写入单元。并且，第一固定层40a沿第一方向D1(例如，X轴方向)被磁化。在第一固定层40a上的箭头指示第一固定层40a的磁化方向。另外，在图7A至图7E中，被第一单元200A覆盖的磁畴区D在此被称为磁畴区A₇。
参照图7A，在开始阶段，磁轨100的所有磁畴区D沿第二方向D2(例如，与X轴方向相反的方向)被磁化。为此，在记录信息之前，可执行将磁轨100的所有磁畴区D沿相同方向磁化的初始化处理。可以以各种方式执行所述初始化处理。例如，可通过将写入电流沿一个方向提供给第一单元200A来沿相同方向磁化磁轨100的全部磁畴区D，从而磁轨100的所有磁畴区D穿过第一单元200A。但是，初始化处理是可选的。在一些示例实施例中，可以沿第一方向D1磁化一些磁畴区D，沿第二方向D2磁化其它磁畴区D。可选地，可不沿任何特定方向磁化一些或所有磁畴区D。
参照图7B，当从第二电极60b将第一写入电流提供给第一电极60a时，电子从第一电极60a移动到第二电极60b。电子的移动将磁畴区A₇中的磁畴区D的磁化方向改变为第一方向D1。更具体地，例如，在磁畴区A₇中的磁畴区D的磁化方向变得与第一固定层40a的磁化方向相同。其主要原因是仅具有与第一方向D1相应的自旋方向的电子穿过第一固定层40a，从而将自旋转移扭矩施加到磁轨100。
参照图7C，当沿第二方向D2将磁畴壁移动电流提供给磁轨100时，磁畴壁DW沿第一方向D1在磁轨100中移动1位。因此，与磁畴区A₇中的磁畴D沿向右方向相邻的磁畴区D沿第一方向D1被磁化。在该示例中，与磁畴区A₇相邻的磁畴区D与信息“0”相应。由于当磁畴壁沿向右方向移动时磁畴区A₇中的最左端磁畴扩充为与该最左端磁畴最近的磁畴区，所以还是沿第一方向磁化在磁畴区A₇中的最左端的磁畴。在可选示例实施例中，如果另一磁畴区沿向左方向相邻于磁畴区A₇存在，则该磁畴区沿向右方向移动一位并成为在磁畴区A₇中的最左端磁畴。
参照图7D，当沿一方向从电极60a将第二写入电流提供给第二电极60b时，电子从第二电极60b移动到第一电极60a。电子的移动将磁畴区A₇中的磁畴区D的磁化方向改变为第二方向(例如，与第一固定层40a的磁化方向相反的方向)。这是因为具有与第一方向D1相应的自旋方向的电子穿过第一固定层40a并因此从第一点击60a释放，然而具有与第二方向D2相应的自旋方向的电子不穿过第一固定层40a。相反，这些电子返回到磁轨100，从而将自旋转移扭矩施加到磁轨100。
参照图7E，当沿第二方向D2将磁畴壁移动电流提供到磁轨100时，磁畴壁沿第一方向D1在磁轨100中移动1位。因此，沿第二方向D2磁化与磁畴区A₇的右侧相邻的磁畴区D。在该示例中，沿第二方向D2磁化的磁畴与信息“1”相应。在该示例中，先前在图7C中与磁畴区A₇的右侧相邻的磁畴区(例如，与信息“0”相应的磁畴)沿向右方向移动1位。
在执行图7D和图7E中示出的操作之前，返回参照图7C，如果磁畴壁再次沿向右方向移动，信息“0”可记录在沿向右方向与磁畴区A₇相邻的两个磁畴区D。
相似的，如图7E所示，如果磁畴壁再次沿向右方向移动，信息“1”可记录在沿右向与磁畴区A₇相邻的两个磁畴区D。
如上所述，可通过重复地将给定、期望或预定的写入电流提供给第一单元200A并在磁轨100内将磁畴壁移动至少1位，将信息记录在磁轨100上。
虽未在图7A至图7E示出，临时存储装置(例如，图2中示出的临时存储装置300)可连接到第一单元200A。在该示例中，可将通过第一单元200A记录在磁轨100中的信息存储在临时存储装置中。更具体地，例如，在图7B中示出的操作中，可将信息“0”存储在临时存储装置的第一单元中。在图7C中示出的操作中，存储在临时存储装置的第一单元中的信息“0”可移动到临时存储装置的第二单元。
在图7D中示出的操作中，可将信息“1”存储在临时存储装置的第一单元中，并且在图7E示出的操作中，存储在第一和第二单元中的信息分别移动到第二和第三单元。
更一般地，在图7C和图7E示出的操作中，存储在临时存储装置的第N单元中的信息可移动到临时存储装置的第N+1单元。通过这种方式，可将记录在磁轨100上的信息存储在临时存储装置中。因此，当完成记录时，记录在磁轨100中的最后5条信息可被记录在临时存储更装置中。如稍后更详细的描述，记录在临时存储装置中的信息可被用于从磁轨100再现信息。
使用图6的第一单元200B记录信息的方法可与图7A至图7E中示出的方法相似或基本相似。但是，如果使用图6的第一单元200B，则可将自旋转移扭矩从在磁轨100之下和之上的第一固定层40a和第二固定层40b施加到磁轨100，从而使用相对小的电流量执行记录。
在更详细地描述根据示例实施例的再现信息的方法之前，描述再现信息的基本原理。
再次参照图5，至少在该示例实施例中，第一单元200A覆盖共5个磁畴区D。信息“0”或“1”可被记录在5个磁畴区D中的每一个中。如果信息“0”的磁化方向与第一固定层40a的磁化方向相同，则信息“1”的磁化方向与第一固定层40a的磁化方向相反。换言之，如果信息“0”的磁化方向与第一固定层40a的磁化方向平行，则信息“1”的磁化方向与第一固定层40a的磁化方向逆平行(anti-parallel)。
再现电流的大小可根据存储在被第一单元200A覆盖的5个磁畴区D中的信息(例如，比特)“1”的数量变化。随着被第一单元200A覆盖的磁畴区D中的具有与第一固定层40a的磁化方向逆平行的磁化方向的磁畴区D的数量的增加，再现电流的大小减少。
此外，可在第一电极60a与第二电极60b之间或第一电极60a与磁轨100的一端之间提供再现电流。即使在第一电极60a与磁轨100的一端之间提供再现电流，再现电流可不受除被第一单元200A覆盖的磁畴区D之外的剩余磁畴区D的磁化状态的影响(例如，大的影响)。例如，被第一单元200A覆盖的磁畴区D的磁化状态可以是确定再现电流的大小的重要(例如，主要)因素。在图6中示出的第一单元200B的情况中，可在第一电极60a和第二电极60b中的一个与磁轨100的一端之间提供再现电流。
图8是示出根据示例实施例的根据包括在信息存储装置中的读取单元状态的电阻状态的曲线。更具体地，图8是示出再现电流的大小根据被图5中的第一单元200A覆盖的5个磁畴区D中的具有与第一固定层40a的磁化方向逆平行的磁化方向的磁畴区D的总数K而变化的曲线。再现电流的大小通过第一电极60a与第二电极60b之间或第一电极60a与磁轨100的一端之间的电阻(以下称为“第一单元200A测量的电阻”)被表示。
参照图8，被图5中的第一单元200A覆盖并具有与第一固定层40a的磁化方向平行的磁化方向的磁畴区D的总数是(5-K)。图8中，标号S1至S6表示第一单元200A的各种可能状态(分别是第1至第6状态)。数字(0)至(5)分别与状态S1至S6相应，并表示具有与第一固定层40a的磁化方向逆平行的磁化方向的磁畴区D的总数K。
参照图8，在该示例中，具有与第一固定层40a的磁化方向逆平行的磁化方向的磁畴区D的总数K可在0至5的范围内。具有与第一固定层40a的磁化方向逆平行的磁化方向的磁畴区D的总数的增加导致第一单元200A测量的电阻的增加。
数学和理论计算可支持图8的曲线。如图5中示出，例如，磁畴区D在第一电极60a与第二电极60b之间并联连接。如果假设磁比率(magnetic ratio)MR是100％，并且在逆平行状态中的电阻R_AP是平行状态中的电阻R_P的两倍，则可由如下示出的式(1)表示总电阻R_T。
1RT=(N-K)RP+KRAP=(2N-K)2RP---(1)]]>
在式(1)中，N表示被第一单元200A覆盖的磁畴区D的总数，K表示被第一单元200A覆盖并且具有与第一固定层40a的磁化方向逆平行的磁化方向的磁畴区D的总数。
如果在式(1)中N是5，则可由如下示出的式(2)表示总电阻R_T。
RT=2RP(10-K)---(2)]]>
在式(2)中，K可以是0、1、2、3、4或5。如果K是0、1、2、3、4或5，则总电阻R_T分别是0.2×R_P、0.222×R_P、0.25×R_P、0.286×R_P、0.333×R_P或0.4×R_P。数学计算还揭示总数K的增加导致总电阻R_T的增加。
现在将参照图9A至图9G描述再现信息的方法的示例实施例。针对图5的第一单元200A设置在磁轨100的给定、期望或预定区域中的信息存储装置描述示例实施例。如图9A-图9G示出，第一单元200A连接到图2中示出的控制装置250和临时存储装置300。在该示例中，第一单元200A是读取单元或读取/写入单元，沿第一方向D1磁化第一固定层40a。在第一固定层40a上标记的箭头表示其磁化方向。
在图9A至9G和图10A至图10E中，用“0”标注的磁畴区D沿第一方向D1被磁化，同时用“1”标注的磁畴区D沿第二方向D2被磁化。以下，第一单元200A位于的磁轨100的区域被称为磁畴区A₉。磁畴区A₉包括第1磁畴区d1至第5磁畴区d5。
参照图9A，在开始阶段，在磁畴区A₉中的第1磁畴区d1至第5磁畴区d5中的每一个可存储信息“0”。因此，第1磁畴区d1至第5磁畴区d5可沿第一方向D1(例如，与第一固定层40a的磁化方向平行的方向)被磁化。在该情况下，由第一单元200A测量的电阻可以与图8中示出的第一状态S1相应。此外，可将信息“0”记录在临时存储装置300的第1存储器单元c1至第5存储器单元c5中的每一个中。可使用另外的写入器(未示出)将信息记录在第1存储器单元c1至第5存储器单元c5中。所述另外的写入器可包括在控制装置250中或与控制装置250分离。
如上所述，在开始阶段，记录在第1磁畴区d1至第5磁畴区d5中的信息可以与记录在临时存储装置300的第1存储器单元c1至第5存储器单元c5中的信息相同。同时，将被再现的信息可被存储在与磁畴区A₉相邻的磁轨的一侧或更多侧。在该示例中，将被再现的信息被存储在磁畴区A₉的左侧。
参照图9B，通过沿第二方向D2将电流提供给磁轨100，磁畴壁可沿第一方向D1移动1位。因此，信息“1”在第一磁畴d1输入到磁畴区A₉，并且信息“0”从磁畴区A₉输出。存储在第1磁畴d1至第4磁畴d4的信息中的每一个也分别移动到第2磁畴d2至第5磁畴d5。随后使用第一单元200A检测记录在磁畴区A₉中的信息。记录在磁畴区A₉中的信息基于在磁畴区A₉中的测量的电阻的变化被检测。磁畴区A₉中的电阻可被第一单元200A测量。由于磁畴壁的移动导致信息“1”被输入到磁畴区A₉并且从磁畴区A₉输出信息“0”，所以使用第一单元200A检测的信息是与图8中的第二状态S2相应的信息AP1。
还可检测存储在临时存储装置300中的信息。在该示例中，在临时存储装置300中的信息是与图8中的第一状态S1相应的信息AP0。存储在临时存储装置300中的信息与图9B中示出的磁畴壁移动之前存储在磁畴区A₉中的信息相应。在磁畴区A₉和临时存储装置中的信息可被包括在控制装置250中的至少一个传感器单元检测。
在控制单元250中的至少一个逻辑单元随后对磁畴区A₉中的信息AP1与在临时存储装置300中的信息AP0进行比较。如果信息AP1与信息AP0的比较分别形成结果逻辑值“1”和逻辑值“0”，则控制装置250确定与逻辑值“1”相应的信息AP1大于与逻辑值“0”相应的信息AP0。控制装置250还确定磁畴壁移动之后被第一单元200A测量的磁畴区A₉的电阻大于磁畴壁移动之前被第一单元200A测量的磁畴区A₉的电阻。因此，控制装置250确定通过磁畴壁的移动输入到磁畴区A₉的信息是“1”，而不是“0”。
换言之，例如，如果通过磁畴壁的移动从磁畴区A₉输出信息“0”并且在磁畴区A₉中被第一单元200A测量的电阻大于磁畴壁移动之前在磁畴区A₉中被第一单元200A测量的电阻，则输入到磁畴区A₉的新信息被确定为“1”。这种处理是通过移动磁畴壁来再现移动到磁畴区A₉的新信息的处理。
参照图9C，将在图9B中输入到磁畴区A₉的新信息(信息“1”)记录在临时存储装置300的第1存储器单元c1。可使用包括在控制装置250中的电流控制装置执行这种记录。此外，在该情况下，存储在图9B的第1存储器单元c1至第4存储器单元c4的信息分别移动到第2存储器单元c2至第5存储器单元c5。可通过电流控制装置或两外的写入器执行在临时存储装置300中的信息的移动。因此，在图9C的临时存储装置300的第1存储器单元c1至第5存储器单元c5中的信息分别与在第1磁畴区d1至第5磁畴区d5中的当前信息相应。如上所述，通过使临时存储装置300中的信息与在磁畴区A₉中的信息相等，在临时存储装置300中的信息可被用作在后续再现处理中的参考信息。
参照图9D，通过沿第二方向D2将电流提供到磁轨100，磁畴壁可沿第一方向D1移动1位。在这种情况下，信息“0”被输入到磁畴区A₉并且信息“0”从磁畴区A₉输出。然后，第一单元200A基于在磁畴区A₉中的检测的电阻的变化检测在磁畴区A₉中的信息。磁畴壁的移动导致信息“0”被输入到磁畴区A₉以及信息“0”从磁畴区A₉输出。因此，在该示例中，被第一单元200A检测的信息仍是与图8中的第二状态S2相应的信息AP1。
还检测在临时存储装置300中的信息。与图9B的情况不同，临时存储装置300中的信息也是与图8中的第二状态S2相应的信息AP1。在图9D中，在临时存储装置300中的信息与移动磁畴壁之前在磁畴区A₉中的信息相应。
然后，在控制装置250中的至少一个逻辑单元对在磁畴区A₉中的信息AP1与在临时存储装置300中的信息AP1进行比较。在这种情况下，所述比较揭示这些条信息相同，其表示移动磁畴壁之后磁畴区A₉的测量的电阻与移动磁畴壁之前磁畴区A₉的测量的电阻相同或基本地相同。因此，控制装置250确定由于磁畴壁的移动输入到磁畴区A₉的新信息是“0”，而不是“1”。
参照图9E，可将在图9D中输入到磁畴区A₉的信息(信息“0”)记录在临时存储装置300的第1存储器单元c1中。此外，图9D的在第1存储器单元c1至第4存储器单元c4的信息可分别移动到第2存储器单元c2至第5存储器单元c5。因此，在图9E中，在临时存储装置300的第1存储器单元c1至第5存储器单元c5的信息分别与在第1磁畴区d1至第5磁畴区d5中的信息相应。图9E中示出的处理与图9C中示出的示例相似或基本相似。
参照图9F，通过将电流沿第二方向D2提供给磁轨100，磁畴壁沿第一方向D1移动1位。当移动磁畴壁时，信息“1”被输入到磁畴区A₉并且从磁畴区A₉输出信息“0”。在该示例中，被第一单元200A检测的信息是与图8中的第三状态S3相应的信息AP2。在临时存储装置300中的信息是与在图9F中示出的磁畴壁移动之前的磁畴区A₉的状态相应的信息AP1。例如，通过如上所述的对在磁畴区A₉中的信息AP2与在临时存储装置300中的信息AP1进行比较，由于磁畴壁的移动输入到磁畴区A₉的信息被确定为“1”。
参照图9G，如参照图9C和图9E所述，在第1存储器单元c1至第5存储器单元c5中的信息可以与第1磁畴区d1至第5磁畴区d5中的信息相同。
在如上所述的处理中，由于即使相同的信息输入到磁畴区A₉，电阻也可根据从磁畴区A₉输出信息“0”或信息“1”来改变，所以由于磁畴壁的移动导致的从磁畴区A₉输出的数据类型是相当重要的。
图9A至图9G全部示出信息“0”从磁畴区A₉输出的示例情况。在这种情况中，如果输入信息“1”，则由第一单元200A在磁畴区A₉中测量的电阻增加。但是，如果输入信息“0”，则测量的电阻保持不变或基本不变。如果从磁畴区A₉输出信息“1”，则当输入信息“1”时测量的电阻保持不变或比基恩不变，但是当信息“0”输入到磁畴区A₉时测量的电阻减小。因此，可根据从磁畴区A₉输出的信息选择确定信息的方式。
现在将参照图10A至图10E，描述当由于磁畴壁的移动导致信息“1”从磁畴区A₉输出时执行的再现信息的方法。
图10A至图10E是示出从信息存储装置再现信息的方法的另一示例实施例的截面图。
参照图10A，存储在磁畴区A₉的第1磁畴区d1至第5磁畴区d5的信息分别是0、1、0、1和1。存储在临时存储装置300的第1存储器单元c1至第5存储器单元c5的信息分别是0、1、0、1和1。但是，信息的所述布置仅是示例性示例。如针对该示例实施例讨论的，第1磁畴区d1至第5磁畴区d5被再次称为磁畴区A₉。
参照图10B，通过沿第二方向D2将电流提供给磁轨100，磁畴壁沿第一方向移动1位。因此，在该示例中，信息“1”被输入到磁畴区A₉并且从磁畴区A₉输出信息“1”。因此，在磁畴区A₉中的初始电阻保持不变或基本不变。如果被第一单元200A检测的在磁畴区A₉中的信息AP3与在临时存储装置300中的信息AP3相同，则确定信息“1”输入到磁畴区A₉。
参照图10C，将在图10B中输入到磁畴区A₉中的信息(例如，信息“1”)记录到临时存储装置300的第1存储器单元c1中。此外，在图10B的第1存储器单元c1至第4存储器单元c4中的信息分别移动到第2存储器单元c2至第5存储器单元c5。因此，参照图10C，在临时存储装置300的第1存储器单元c1至第5存储器单元c5的信息分别与在第1磁畴区d1至第5磁畴区d5中的信息相应。
参照图10D，磁畴壁可如参照图10描述的那样移动。在该示例中，信息“0”被输入到磁畴区A₉并且信息“1”从磁畴区A₉输出，因此，由第一单元200A在磁畴区A₉中测量的电阻减小。当通过对在磁畴区A₉中的信息AP2与在临时存储装置300中的信息AP3进行比较，确定在磁畴区A₉中的信息AP2的逻辑值小于在临时存储装置300中的信息AP3的逻辑值时，则确定由于磁畴壁的移动输入的信息是“0”。
参照图10E，如参照图10C所述，使第1存储器单元c1至第5存储器单元c5中的信息与存储在第1磁畴区d1至第5磁畴区d5中的信息相同
如上所述，即使在再现处理期间相同信息被输入到磁畴区A₉，由于电阻可根据从磁畴区A₉输出的是信息“0”还是信息“1”而改变，因此由于磁畴壁的移动导致的从磁畴区A₉输出的信息的类型相当重要。因此，在检查由于磁畴壁的移动导致的从磁畴区A₉输出的信息之后可选择确定信息的方法。
如果磁畴壁的移动之后输出信息是“0”并且磁畴区A₉的测量的电阻增加，则信息“1”被确定为输入到磁畴区A₉。
如果磁畴壁的移动之后输出信息是“1”并且磁畴区A₉的测量的电阻保持不变或基本不变，则信息“1”被确定为输入到磁畴区A₉。
如果磁畴壁的移动之后输出信息是“0”并且磁畴区A₉的测量的电阻保持不变或基本不变，则信息“0”被确定为输入到磁畴区A₉。
如果磁畴壁的移动之后输出信息是“1”并且磁畴区A₉的测量的电阻减小，则信息“0”被确定为输入到磁畴区A₉。
由于第1存储器单元c1至第5存储器单元c5的状态被保持为与第1磁畴区d1至第5磁畴区d5的状态相同(例如，相等)，所以可通过检查磁畴壁移动之前存储在第5存储器单元c5中的信息来确定从磁畴区A₉输出的信息的类型。可根据检查在第5存储器单元c5中的信息的结果来选择确定信息的类型的方法。由于输出信息的类型的数量是2个(例如，“0”或“1”)，所以确定信息的类型的方法也是2个。包括在控制装置250中的逻辑装置可被用于从再现信息的两个方法中选择一个。逻辑装置对本领域技术人员是明白的，因此，不提供对其的详细描述。
根据示例性实施例，第一单元200除可被设置在图1中示出的磁轨100的一端之外，还可被设置在给定、期望或预定区域(例如，磁轨100的中心或第一区域A1)。在该示例中，位于第一单元200的第一侧处的磁轨100的区域可被用作缓冲区域，而位于第一单元200的第二侧处的磁轨100的区域可被用作有效存储区域。当向第一单元200的第二侧移动磁轨100的磁畴区D的磁畴时可记录或再现信息，其中，该磁畴区D位于第一单元200的第一侧处。向第一单元200的第二侧移动的磁畴可在完成记录或再现信息之后再次向第一单元200的第一侧移动。因此，该信息存储装置是双向的，磁畴壁可沿X轴方向或与X轴方向相反的方向移动。
可以以各种方式构造诸如在图1中示出的信息存储装置。
图11是信息存储装置的另一示例实施例的截面图。
参照图11，在该示例实施例中，第一单元200和第二单元200’除被设置在磁轨100的各个端之外，还被设置在磁轨100上的磁轨100的给定、期望或预定区域处相邻。在该示例中，没有磁畴区D存在于第一单元200与第二单元200’之间。
虽然在图11中示出第一单元200和第二单元200’相互接触，但是它们可以相互分离。例如，一个或多个磁畴区D存在于第一单元200与第二单元200’之间。在另一示例中，磁畴壁区DW可被布置在第一单元200与第二单元200’之间。磁畴D和/磁畴壁区DW可具有给定、期望或预定体积。
根据示例实施例，第一单元200和第二单元200’中的一个可位于磁轨100的底部，而另一单元200或200’可位于磁轨100的顶部。第一单元200和第二单元200’中的一个(例如，第一单元200)可以是写入单元，另一单元(例如，第二单元200’)可以是读取单元。
返回参照图11，临时存储装置300连接到第一单元200和第二单元200’。控制装置250可插入到第一单元200和第二单元200’中的一个与临时存储装置300之间。在图11示出的示例实施例中，控制装置250连接在第二单元200’与临时存储装置300之间。
第一单元200和第二单元200’的构成可以相同或相互不同。在一示例中，第一单元200可被用于在磁轨100上记录多条(例如，位)信息，而第二单元200’可别用于再现记录的信息。当将信息记录在磁轨100上时，信息还可被记录在临时存储装置300上。存储在临时存储装置300中的信息可被用于如上描述的再现操作。现在将参照图12A至图12C，更详细地描述使用信息存储装置11记录和再现信息的方法。
图12A至图12C是示出操作图11的信息存储装置的方法的示例实施例。在图12至图12C示出的示例实施例中，磁轨100的设置有第一单元200的区域被称为第一磁畴区A₂₀₀。磁轨100的设置有第二单元200’的区域被称为第二磁畴区A_200’。
参照图12A，在该示例中，通过将第一写入电流提供给第一单元200并沿第一方向D1移动磁畴壁1位，将信息“0”记录在第二磁畴区A_200’的磁畴区D，该磁畴区D沿向右方向与第一磁畴区A₂₀₀相邻。信息“0”还被记录在临时存储装置300的第1存储器单元c1上。
参照图12B，通过将第一写入电流提供给第一单元200并沿第一方向D1移动磁畴壁1位，将信息“1”记录在第二磁畴区A_200’的磁畴区D，该磁畴区D沿向右方向与第一磁畴区A₂₀₀相邻。在图12A中示出的操作中记录的信息“0”向右移动一个磁畴区D。在该示例处理中，信息“1”还被记录在临时存储装置300的第1存储器单元c1上。先前记录在第一存储器单元c1上的信息“0”移动到临时存储装置300的第2存储器单元c2。如上所述，记录在磁轨100上的信息还被存储在临时存储装置300中。
图12C是完成了给定、期望或预定记录处理的信息存储装置的截面图。
参照图12C，给定、期望或预定信息记录在第一磁畴区A₂₀₀右侧的磁畴区D。记录在第二磁畴区A_200’中的信息0、1、1、0、1与记录在临时存储装置300中的信息0、1、1、0、1相应(例如，相同)。更一般地，例如，在记录处理中的5条或位最近记录的信息还被存储在临时存储装置300中。当沿第二方向D2(例如，在图12C中向左)移动磁轨100的磁畴壁1位时，可使用第二磁畴区A_200’再现记录的信息。如参照图9A至图10E描述的一样，可再现信息。
当开始再现信息时，在第二磁畴区A_200’中的信息与在临时存储装置300中存储的信息相同。例如，存储在第二磁畴区A_200’中的信息可以与为了再现信息而磁畴壁移动之前在临时存储装置300中存储的信息相同。因此，在临时存储装置300中的信息可在再现信息期间被用作参考信息。
如参照图9A至图10E描述的一样，在信息再现期间，临时存储装置300可被更新为具有与在第二磁畴区A_200’中的信息相同的信息。
仍参照图11至图12C，如果至少一个磁畴区D存在于第一单元200与第二单元200’之间，则在完成记录处理之后通过在磁轨100内移动磁畴壁使在第二磁畴区A_200’中的信息与在临时存储装置300中的信息相同。例如，如果在图12C中5个磁畴区D存在于第一单元200与第二单元200’之间，则磁畴壁可沿第一方向D1移动5位以使在第二磁畴区A_200’中的信息与在临时存储装置300中的信息相同。
图13和图14是根据另一示例实施例的信息存储装置的截面图。
参照图13，在该示例实施例中，第一单元200设置在磁轨100的第一端，第二单元200’设置在磁轨100的第二端。第一单元200和第二单元200’中的一个(例如，第一单元200)可以是写入单元，另一个(例如，第二单元200’)可以是读取单元。第二单元200’连接到临时存储装置300。控制装置400连接在第二单元200’与临时存储装置300之间。
如图13所示的使用信息存储装置再现信息的方法中，当移动磁畴壁1位时，信息可由第二单元200’从磁轨100的第二端再现，再现的信息可由第一单元200记录在磁轨100的第一端上。更一般地，可将从磁轨100的第二端再现的信息发送并存储到该磁轨100的第一端。如果当移动磁畴壁时从磁轨100的第二端再现的信息被重复地发送到其第一端，则完成再现处理之后的磁轨100的状态可以与再现处理开始之前的状态相同。因此，在该示例实施例中，当仅沿一个方向(例如，从磁轨100的第一端到其第二端的方向)移动磁畴壁时，可再现信息。
虽未在图13中示出，另外的控制装置可布置在第一单元200和第二单元200’之间以将第二单元200’读取的信息发送到第一单元200。该另外的控制装置可连接到临时存储装置300或控制装置250。同时，为了记录信息，可将给定、期望或预定写入电流提供给第一单元200，并且磁畴壁DW可向磁轨100的第二端移动。可以与参照图7A至图7E描述的方式相同的方式执行这种记录方法。
图14是信息存储装置的另一示例实施例的截面图。
参照图14，在该示例实施例中，多个单元200a-200c以间隔(例如，磁畴的相同间隔)设置在磁轨100上。多个单元200a-200c中的每个可以与图1的第一单元200相同或基本相同。如在此讨论的，多个单元200a-200c被称为第三单元200a、第四单元200b和第五单元200c。第三单元200a、第四单元200b和第五单元200c中的每一个可以是读取单元、写入单元或读取/写入单元。虽未示出，第三单元200a、第四单元200b和第五单元200c中的每一个可连接到控制装置和临时存储装置(例如，图13中示出的控制装置250和临时存储装置300)。
第三单元200a、第四单元200b和第五单元200c可以以给定、期望或预定距离相互分离。例如，图14的磁轨100被第三单元200a、第四单元200b和第五单元200c划分为四个区域(以下称为第一区域R1至第四区域R4)。第一区域R1从磁轨100的左端延伸到第三单元200a的左端。第二区域R2从第三单元200a的右端延伸到第四单元200b的左端。第三区域R3从第四单元200b的右端延伸到第五单元200c的左端。第四区域R4从第五单元200c的右端延伸到磁轨100的右端。
在图14示出的使用信息存储装置的记录方法的示例实施例中，当沿第一方向D1移动磁畴壁时，可使用第三单元200a、第四单元200b和第五单元200c将信息(例如，给定、期望或预定信息)记录在第二区域R2至第四区域R4的磁畴区D上。当沿第二方向D2移动磁畴壁时，可由第三单元200a、第四单元200b和第五单元200c再现记录的信息。
在完成再现处理之后，可将信息移动到再现处理开始之前的初始位置。在该示例中，第一区域R1可被用作缓冲区域。如果如上所述的使用多个单元执行记录和再现，则可增加记录和/或再现速度。另外，在磁轨100中有效存储区域的大小与缓冲区域的大小的比率可高于仅使用图1中的一个单元200时的比率。
如上所述，根据示例实施例，可的使用比单位磁畴区D大单元(例如，读取/写入单元)，将信息记录在单位磁畴区D和/或从单位磁畴区D再现信息。因此，通过减小磁畴区D的大小来减小记录密度。因此，可简化写入单元、读取单元和/或读取/写入单元的制造。例如，一个磁畴可具有大约10nm的宽度，而写入单元、读取单元和/或写入/读取单位可具有大为从50nm至60nm的宽度。
应该理解的是，在此描述的示例实施例应该被理解为仅是示例性的，不意图限制。例如，对本领域技术人员明显的是，可以以各种方式修改图1至图6、图11、图13和图14示出的信息存储装置的结构和在图7A至图7E、图9A至图10E、图12A至图12C示出的方法。此外，图7A至图7E、图9A至图10E示出磁轨100和第一固定层40a是水平磁各向异性，但是，磁轨100、第一固定层40a和第二固定层40b可以是垂直磁各向异性。每个示例实施例中的特征或各方面的描述应该通常考虑为可用于其他示例中其他相似特征或方面。