磁记录层、磁畴壁移动元件和磁记录阵列

摘要

本实施方式涉及的磁记录层在内部具有磁畴壁且含有稀有气体元素。

说明书

技术领域

本发明涉及磁记录层、磁畴壁移动元件和磁记录阵列。

背景技术

能够代替微细化快达到极限的闪存存储器等的下一代非易失性存储器备受关注。例如，MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁性随机存取存储器)、ReRAM(Resistance Randome Access Memory：电阻随机存取存储器)、PCRAM(Phase ChangeRandom Access Memory：相变随机存取存储器)等作为下一代非易失性存储器广为人知。

MRAM将由于磁化的方向的变化而产生的电阻值变化用于数据记录。数据记录由构成MRAM的各个磁阻变化元件承担。例如，专利文献1中记载了通过使磁记录层内的磁畴壁移动，能够记录多值的数据的磁阻变化元件(磁畴壁移动元件)。专利文献1中记载了通过在磁记录层内设置捕捉部(trap site)，多值的数据记录稳定化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5441005号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1中记载的磁畴壁移动元件在磁记录层的侧面存在凹凸。该凹凸作为磁畴壁的捕捉部起作用，控制磁畴壁的位置。但是，当磁畴壁移动元件的大小变小时，难以适当地形成凹凸。此外，专利文献1也记载了将晶界作为磁畴壁的捕捉部使用。磁畴壁移动元件中的捕捉部的数量与磁畴壁移动元件的梯度数一致。晶界作为一个捕捉部的尺寸来说较大，随着磁畴壁移动元件的微细化不断进展，难以获得期望的梯度数的磁畴壁移动元件。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种容易控制磁畴壁的动作的磁记录层、磁畴壁移动元件和磁记录阵列。

用于解决技术问题的手段

(1)第一方式涉及的磁记录层在内部具有磁畴壁且含有稀有气体元素。

(2)上述方式涉及的磁记录层也可以为：在与上述磁记录层延伸的第一方向交叉的切断面，上述磁记录层的中央区域与上述磁记录层的外周区域相比，稀有气体元素的浓度大。

(3)上述方式涉及的磁记录层也可以为：平均稀有气体浓度为25atm％以下。

(4)上述方式涉及的磁记录层也可以为：平均稀有气体浓度为0.14atm％以上。

(5)上述方式涉及的磁记录层也可以为，包含：在结晶晶格内含有稀有气体元素的第一晶格；和在结晶晶格内不含有稀有气体元素的第二晶格，上述第一晶格在内部分散。

(6)第二方式涉及的磁畴壁移动元件包括：上述方式涉及的磁记录层；第一磁化固定部，其将上述磁记录层的第一区域的磁化固定；和第二磁化固定部，其将第二区域的磁化固定，该第二区域与上述第一区域夹着上述磁记录层的上述磁畴壁。

(7)在上述方式涉及的磁畴壁移动元件中，也可以为：上述第一磁化固定部和上述第二磁化固定部中的至少一者是与上述磁记录层连接且包含铁磁性体的导电层。

(8)在上述方式涉及的磁畴壁移动元件中，也可以为：上述导电层具有稀有气体元素，上述磁记录层的稀有气体元素浓度大于上述导电层的稀有气体元素浓度。

(9)在上述方式涉及的磁畴壁移动元件中，也可以为：还具有层叠于上述磁记录层的非磁性层和铁磁性层，上述非磁性层位于上述铁磁性层与上述磁记录层之间。

(10)在上述方式涉及的磁畴壁移动元件中，也可以为：上述铁磁性层具有稀有气体元素，上述磁记录层的稀有气体元素浓度大于上述铁磁性层的稀有气体元素浓度。

(11)第三方式涉及的磁记录阵列具有多个上述方式涉及的磁畴壁移动元件。

发明效果

上述方式涉及的磁记录层、磁畴壁移动元件和磁记录阵列容易控制磁畴壁的动作。

附图说明

图1是第一实施方式涉及的磁记录阵列的结构图。

图2是第一实施方式涉及的磁记录阵列的主要部位的剖面图。

图3是第一实施方式涉及的磁畴壁移动元件的俯视图。

图4是将第一实施方式涉及的磁畴壁移动元件沿着A－A线切断而得到的剖面图。

图5是将第一实施方式涉及的磁畴壁移动元件沿着B－B线切断而得到的剖面图。

图6是第一变形例涉及的磁畴壁移动元件的剖面图。

图7是第二实施方式涉及的磁畴壁移动元件的剖面图。

具体实施方式

以下，适当参照附图详细地对本实施方式进行说明。为了使本发明的特征容易理解，以下的说明中使用的附图为方便起见，有将特征部分放大表示的情况，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。以下的说明中示例的材料、尺寸等只是一例，本发明不限定于此，能够在实现本发明的效果的范围内适当变更而实施。

首先对方向进行定义。x方向和y方向是与后述的基板Sub(参照图2)的一面大致平行的方向。x方向是后述的磁记录层10延伸的方向，是从后述的第一导电层30去往第二导电层40的方向。x方向是第一方向的一例。y方向是与x方向正交的方向。z方向是从后述的基板Sub去往磁畴壁移动元件100的方向，例如为磁记录层10的层叠方向。此外，本说明书中，“在x方向上延伸”意味着例如x方向的尺寸大于x方向、y方向和z方向的各尺寸中的最小尺寸。在其他方向上延伸的情况也同样。

[第一实施方式]

图1是第一实施方式涉及的磁记录阵列的结构图。磁记录阵列200包括多个磁畴壁移动元件100、多个第一配线Wp1～Wpn、多个第二配线Cm1～Cmn、多个第三配线Rp1～Rpn、多个第一开关元件110、多个第二开关元件120和多个第三开关元件130。磁记录阵列200例如能够用于磁存储器、积和运算器、神经形态设备。

<第一配线、第二配线、第三配线>

第一配线Wp1～Wpn是写入配线。第一配线Wp1～Wpn将电源和1个以上的磁畴壁移动元件100电连接。电源在使用时与磁记录阵列200的一端连接。

第二配线Cm1～Cmn是共用配线。共用配线是能够在数据的写入时和读取时这两者使用的配线。第二配线Cm1～Cmn将基准电位和1个以上的磁畴壁移动元件100电连接。基准电位例如为接地电位。第二配线Cm1～Cmn既可以对多个磁畴壁移动元件100中的每一个设置，也可以遍及多个磁壁移动元件100设置。

第三配线Rp1～Rpn是读取配线。第三配线Rp1～Rpn将电源和1个以上的磁畴壁移动元件100电连接。电源在使用时与磁记录阵列200的一端连接。

<第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件>

图1中示出的第一开关元件110、第二开关元件120、第三开关元件130与多个磁畴壁移动元件100中的每一个连接。将磁畴壁移动元件100连接有开关元件而得到的装置称为半导体装置。第一开关元件110连接于各个磁畴壁移动元件100与第一配线Wp1～Wpn之间。第二开关元件120连接于各个磁畴壁移动元件100与第二配线Cm1～Cmn之间。第三开关元件130连接于各个磁畴壁移动元件100与第三配线Rp1～Rpn之间。

当使第一开关元件110和第二开关元件120导通(ON)时，在与规定的磁畴壁移动元件100连接的第一配线Wp1～Wpn与第二配线Cm1～Cmn之间流通写入电流。当使第一开关元件110和第三开关元件130导通(ON)时，在与规定的磁畴壁移动元件100连接的第二配线Cm1～Cmn与第三配线Rp1～Rpn之间流通读取电流。

第一开关元件110、第二开关元件120和第三开关元件130是控制电流的流通的元件。第一开关元件110、第二开关元件120和第三开关元件130例如为如晶体管、双向阈值开关(OTS：Ovonic Threshold Switch)那样利用结晶层的相变的元件、如金属绝缘体跃迁(MIT)开关那样利用能带结构的变化的元件、如齐纳二极管和雪崩二极管那样利用击穿电压的元件、传导性伴随原子位置的变化而变化的元件。

第一开关元件110、第二开关元件120、第三开关元件130中的任一个可以对与相同配线连接的磁畴壁移动元件100共用。例如，在共有第一开关元件110的情况下，在第一配线Wp1～Wpn的上游设置一个第一开关元件110。例如，在共有第二开关元件120的情况下，在第二配线Cm1～Cmn的上游设置一个第二开关元件120。例如，在共有第三开关元件130的情况下，在第三配线Rp1～Rpn的上游设置一个第三开关元件130。

图2是第一实施方式涉及的磁记录阵列200的主要部分的剖面图。图2是将图1中的一个磁畴壁移动元件100以通过磁记录层10的y方向的宽度中心的xz平面切断而得到的剖面。

图2中示出的第一开关元件110和第二开关元件120是晶体管Tr。晶体管Tr具有栅极电极G、栅极绝缘膜GI、形成于基板Sub的源极区域S和漏极区域D。基板Sub例如为半导体基板。第三开关元件130与电极E电连接，例如位于y方向。

各个晶体管Tr和磁畴壁移动元件100经连接配线Cw电连接。连接配线Cw包含具有导电性的材料。连接配线Cw例如在z方向上延伸。连接配线Cw例如为形成于绝缘层90的开口部的贯通配线。

磁畴壁移动元件100和晶体管Tr除了连接配线Cw之外由绝缘层90电分离。绝缘层90是将多层配线的配线间、元件间绝缘的绝缘层。绝缘层90例如为氧化硅(SiO

“磁畴壁移动元件”

图3是从z方向俯视磁畴壁移动元件而得到的俯视图。图4是将磁壁移动元件沿着图3中示出的A－A线切断而得到的剖面图。图4将磁畴壁移动元件100以通过磁记录层10的y方向的中心的xz平面切断。图5是将磁畴壁移动元件沿着图3中示出的B－B线切断而得到的剖面图。图5将磁畴壁移动元件100以通过磁记录层10的x方向的中心的yz平面切断。

磁畴壁移动元件100具有磁记录层10、中间层20、第一导电层30、第二导电层40、非磁性层50和铁磁性层60。磁畴壁移动元件100被绝缘层90覆盖。向磁畴壁移动元件100写入数据时，在第一导电层30与第二导电层40之间的磁记录层10流通写入电流。从磁畴壁移动元件100读取数据时，在第一导电层30或第二导电层40与铁磁性层60之间流通读取电流。

“磁记录层”

磁记录层10是在x方向上延伸的部分，是被通以写入电流的部分。磁记录层10例如是在从z方向看的俯视时，x方向为长轴、y方向为短轴的矩形。磁记录层10与第一导电层30和第二导电层40连接。写入电流沿着磁记录层10从第一导电层30向第二导电层40或从第二导电层40向第一导电层30流通。磁记录层10层叠在中间层20、第一导电层30和第二导电层40上。

磁记录层10是能够通过内部的磁状态的变化来对信息进行磁记录的层。磁记录层10有时被称为铁磁性层、磁畴壁移动层。

磁记录层10例如具有磁化固定区域11、12和磁畴壁移动区域13。磁畴壁移动区域13由两个磁化固定区域11、12夹着。

磁化固定区域11是从z方向看磁记录层10的与第一导电层30重叠的区域。磁化固定区域12是从z方向看磁记录层10的与第二导电层40重叠的区域。磁化固定区域11、12的磁化M

磁化固定区域11的磁化M

磁畴壁移动区域13由第一磁区13A和第二磁区13B构成。第一磁区13A与磁化固定区域11相邻。第一磁区13A的磁化M

第一磁区13A与第二磁区13B的边界为磁畴壁15。磁畴壁15在磁畴壁移动区域13内移动。磁畴壁15原则上不侵入磁化固定区域11、12。

当磁畴壁移动区域13中的第一磁区13A与第二磁区13B的比率变化时，磁畴壁15移动。磁畴壁15由于在磁畴壁移动区域13的x方向上流通写入电流而移动。例如，当向磁畴壁移动区域13施加+x方向的写入电流(例如电流脉冲)时，电子向与电流相反的－x方向流通，因此磁畴壁15向－x方向移动。在电流从第一磁区13A向第二磁区13B流通的情况下，在第二磁区13B自旋极化后的电子使第一磁区13A的磁化M

磁记录层10主要由磁性体构成。磁记录层10优选具有选自Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Gd、Tb、Mn、Ge、Ga的至少一个元素。作为磁记录层10中使用的材料，例如可以举出CoFe和Pt的层叠膜、CoFe和Pd的层叠膜、Co和Ni的层叠膜、Co和Pt的层叠膜、Co和Pd的层叠膜、MnGa类材料、GdCo类材料、TbCo类材料。MnGa类材料、GdCo类材料、TbCo类材料等的亚铁磁性体的饱和磁化小，移动磁畴壁15所需要的阈值电流变小。此外，CoFe与Pt的层叠膜、CoFe与Pd的层叠膜、Co与Ni的层叠膜、Co与Pt的层叠膜、Co与Pd的层叠膜的矫顽力大，磁畴壁15的移动速度变慢。

磁记录层10包含稀有气体元素。稀有气体元素为He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、Og，优选为Ar、Kr、Xe。

稀有气体元素例如被获取到构成磁记录层10的结晶的晶体结构内。稀有气体元素例如与磁记录层10的结晶晶格的一部分的元素置换。此外，例如稀有气体元素侵入磁记录层10的结晶晶格的内部。前者被称为置换型固溶体，后者被称为侵入型固溶体。稀有气体元素与其他元素相比较，原子半径大。因此当稀有气体元素被获取到晶体结构内时，磁记录层10的晶体结构紊乱。

构成磁记录层10的结晶包括：含有稀有气体元素的结晶晶格；和不含有稀有气体元素的结晶晶格。以下，将含有稀有气体元素的结晶晶格称为第一晶格，将不含有稀有气体元素的结晶晶格称为第二晶格。

第一晶格和第二晶格例如结晶晶格常数(晶格常数)、各向异性不同。此外，构成第一晶格的各原子的电子云的连接和构成第二晶格的各原子的电子云的连接不同。磁畴壁15因写入电流而移动。因为电子云的连接不同，所以在第一晶格和第二晶格中，电流的流通容易度不同。因此，在第一晶格和第二晶格中，磁畴壁15的移动容易度不均匀，在第一晶格中，磁畴壁15被捕捉。

第一晶格和第二晶格在磁记录层10内分别分散。第一晶格和第二晶格的分散例如能够用施加了弱磁场的洛伦兹电子显微镜(洛伦兹TEM)来观察。

磁记录层10的平均稀有气体浓度例如为25atm％以下，优选为10atm％以下。例如，在磁记录层10内，第一晶格和第二晶格交替排列的情况下的平均稀有气体浓度成为25atm％。当在磁记录层10内第一晶格和第二晶格交替排列时，在磁记录层10内形成最多的捕捉部。此外，如果平均稀有气体浓度为10atm％以下，则难以使磁记录层10的磁特性变差。

此外，磁记录层10的平均稀有气体浓度例如为0.14atm％以上，优选为0.28atm％以下。如果稀有气体浓度为上述范围，则能够在磁记录层10内形成足够的捕捉部。

平均稀有气体浓度例如通过能量分散型X射线分析(EDX)来求出。平均稀有气体浓度是磁记录层10的x方向上的不同的10处的稀有气体浓度的平均值。

磁记录层10如图5所示，在与写入电流的流通方向交叉的面中被分为中央区域16和外周区域17。中央区域16与外周区域17相比位于磁记录层10的内侧。中央区域16的稀有气体元素的浓度例如比外周区域17的稀有气体元素的浓度大。写入电流由于表皮效应，与磁记录层的中央区域16相比容易在外周区域17流通。当稀有气体元素的浓度变高时，磁特性降低。磁畴壁15因由写入电流产生的自旋转移矩(STT)而移动。当写入电流流通的部分的磁特性高时，磁畴壁15的动作稳定化。

磁记录层10也可以包含选自

Ta、Ru、Ir、Rh、W、Mo、Cu、Au、Ag、Cr、B、C、N、O、Mg、Al、Si、P、Ti、V的任一元素。当磁记录层10包含这些元素时，构成磁记录层10的结晶的基本骨架变形，稀有气体变得容易侵入结晶晶格内。

“中间层”

中间层20与磁记录层10的一面接触。中间层20位于磁记录层10与绝缘层90之间。中间层20也可以位于第一导电层30、绝缘层90及位于第二导电层40与磁记录层10之间。此外，磁壁移动元件100也可以不具有中间层20。中间层20也有时被称为基底层。

中间层20由非磁性体构成。中间层20为例如规定磁记录层10的晶体结构。由于中间层20的晶体结构，磁记录层10的结晶性提高，磁记录层10的磁化的取向性提高。此外，例如由于中间层20的晶体结构，磁记录层10的结晶方位改变，磁记录层10的磁化在z方向上取向。中间层20的晶体结构例如为非晶、(001)取向的NaCl结构、用ABO

中间层20为导体或绝缘体。中间层20优选为导体。在中间层20为导体的情况下，中间层20的厚度优选薄于磁记录层10的厚度。中间层20例如包含Ta、Ru、Pt、Ir、Rh、W、Pd、Cu、Au、Cr。中间层20例如为Ta层、Ru层、Ta层与Ru层的层叠体。

“第一导电层和第二导电层”

第一导电层30和第二导电层40与磁记录层10连接。第一导电层30和第二导电层40既可以与磁记录层10的相同面连接，也可以与不同面连接。第二导电层40与第一导电层30隔开间隔地与磁记录层10连接。第一导电层30例如与磁记录层10的第一端部连接，第二导电层40例如与磁记录层10的第二端部连接。第一导电层30和第二导电层40例如为连接配线Cw与磁记录层10的连接部。

图4中示出的第一导电层30和第二导电层40包含磁性体。第一导电层30的磁化M

第一导电层30例如含有选自Cr、Mn、Co、Fe和Ni的金属、包含1种以上这些金属的合金、包含这些金属与B、C和N中的至少1种以上的元素的合金等。第一导电层30例如为Co－Fe、Co－Fe－B、Ni－Fe等。此外，第一导电层30也可以为合成反铁磁性结构(SAF结构)。合成反铁磁性结构由夹着非磁性层的两个磁性层构成。两个磁性层的磁化分别被固定，被固定的磁化的朝向相反。第二导电层40能够选择与第一导电层同样的材料、结构。

第一导电层30和第二导电层40中的至少一者也可以包含稀有气体元素。当第一导电层30和第二导电层40含有稀有气体时，晶格常数变大。当晶格常数变大时，产生更大的各向异性磁场，能够较强地固定磁化固定区域11、12的磁化M

第一导电层30和第二导电层40中的至少一者的稀有气体元素浓度例如小于磁记录层10的稀有气体元素浓度。如上所述，第一导电层30将磁化固定区域11的磁化M

“非磁性层”

非磁性层50位于磁记录层10与铁磁性层60之间。非磁性层50层叠于磁记录层10的一面。

非磁性层50例如由非磁性的绝缘体、半导体或金属构成。非磁性的绝缘体例如是Al

非磁性层50的厚度优选为

“铁磁性层”

铁磁性层60位于非磁性层50上。铁磁性层60具有向一方向取向的磁化M

由于铁磁性层60的磁化M

铁磁性层60包含铁磁性体。铁磁性层60例如在与磁记录层10之间，包含容易获得相干隧道效应的材料。铁磁性层60例如含有选自Cr、Mn、Co、Fe和Ni的金属、包含1种以上这些金属的合金、包含这些金属与B、C和N的至少1种以上的元素的合金等。铁磁性层60例如为Co－Fe、Co－Fe－B、Ni－Fe。

铁磁性层60例如可以为赫斯勒合金。赫斯勒合金为半金属，具有高的自旋极化率。赫斯勒合金是具有XYZ或X

铁磁性层60也可以包含稀有气体元素。与第一导电层30和第二导电层40同样，铁磁性层60当含有稀有气体时，晶格常数变大。当晶格常数变大时，产生更大的各向异性磁场。铁磁性层60中包含的稀有气体元素例如为与磁记录层10中包含的稀有气体元素相同。

铁磁性层60的稀有气体元素浓度例如小于磁记录层10的稀有气体元素浓度。当铁磁性层60含有的稀有气体元素浓度低时，能够抑制铁磁性层60的磁特性的变差。磁畴壁移动元件100利用铁磁性层60的磁化M

铁磁性层60的膜厚在以铁磁性层60的易磁化轴为z方向(制成垂直磁化膜)的情况下，优选为1.5nm以下，更优选为1.0nm以下。当使铁磁性层60的膜厚变薄时，在铁磁性层60与其他层(非磁性层50)的界面，对铁磁性层60附加垂直磁各向异性(界面垂直磁各向异性)，铁磁性层60的磁化容易在z方向上取向。

在以铁磁性层60的易磁化轴为z方向(制成垂直磁化膜)的情况下，优选使铁磁性层60为选自Co、Fe、Ni的铁磁性体和选自Pt、Pd、Ru、Rh的非磁性体的层叠体，更优选将选自Ir、Ru的中间层插入层叠体的任一位置。当使铁磁性体和非磁性体层叠时，能够附加垂直磁各向异性，通过插入中间层，铁磁性层60的磁化变得容易在z方向上取向。

也可以在铁磁性层60的与非磁性层50相反一侧的面隔着间隔层设置反铁磁性层。铁磁性层60、间隔层、反铁磁性层成为合成反铁磁性结构(SAF结构)。合成反铁磁性结构由夹着非磁性层的两个磁性层构成。铁磁性层60和反铁磁性层进行反铁磁性耦合，由此与不具有反铁磁性层的情况相比，铁磁性层60的矫顽力变大。反铁磁性层例如为IrMn、PtMn等。间隔层例如包含选自Ru、Ir、Rh中的至少一个。

磁畴壁移动元件100的各层的磁化的朝向例如能够通过测定磁化曲线来确认。磁化曲线例如能够利用MOKE(Magneto Optical Kerr Effect：磁光克尔效应)来测定。基于MOKE的测定是通过利用使直线偏振光入射测定对象物，发生其偏振方向的旋转等的磁光学效应(磁Kerr效应)来进行的测定方法。

接着，对磁记录阵列200的制造方法进行说明。磁记录阵列200通过各层的层叠工序和将各层的一部分加工成规定的形状的加工工序而形成。各层的层叠能够使用溅射法、化学气相生长(CVD)法、电子束蒸镀法(EB蒸镀法)、原子激光沉积法等。各层的加工能够使用光刻法等进行。

首先，在基板Sub的规定位置掺杂杂质，形成源极区域S、漏极区域D。接着，在源极区域S与漏极区域D之间形成栅极绝缘膜GI、栅极电极G。源极区域S、漏极区域D、栅极绝缘膜GI和栅极电极G成为晶体管Tr。

接着，以覆盖晶体管Tr的方式形成绝缘层90。此外，在绝缘层90形成开口部，通过向开口部内填充导电体，形成连接配线Cw。第一配线Wp、第二配线Cm通过在将绝缘层90层叠到规定的厚度后，在绝缘层90中形成槽，向槽中填充导电体而形成。

第一导电层30和第二导电层40例如能够通过在绝缘层90和连接配线Cw的一面层叠铁磁性层，将成为第一导电层30和第二导电层40的部分以外去除而形成。当在稀有气体气氛下进行铁磁性层的层叠时，第一导电层30和第二导电层40中包含稀有气体元素。优选此时的稀有气体的气压低于层叠磁记录层10时的气压。此外，优选对溅射的靶施加的施加电压也低于层叠磁记录层10时的。被去除的部分例如由绝缘层90填埋。

接着，在第一导电层30、第二导电层40和绝缘层90上层叠中间层20。在中间层20之上的一部分形成抗蚀剂。抗蚀剂跨越磁化固定区域11的一部分、磁畴壁移动区域13、磁化固定区域12的一部分而形成。接着，隔着抗蚀剂对中间层20进行加工。例如，对中间层20和抗蚀剂照射离子束。中间层20中的没有被抗蚀剂覆盖的部分被去除。

接着，依次层叠磁记录层10、非磁性层50和铁磁性层60。这些层的层叠在稀有气体气氛下进行。层叠磁记录层10和铁磁性层60时，例如一边重复进行磁性膜的成膜和蚀刻，一边成膜。磁性膜的成膜在稀有气体气氛下以几

根据第一实施方式涉及的磁畴壁移动元件100，包含稀有气体的结晶晶格成为捕捉部，能够进一步增加磁畴壁移动元件100的梯度数。此外，结晶晶格即使与晶界相比较也小，即使磁畴壁移动元件100微细化也能够作为捕捉部应用。

对第一实施方式涉及的磁记录阵列200和磁畴壁移动元件100的一例进行了详述，第一实施方式涉及的磁记录阵列200和磁畴壁移动元件100在本发明的要旨的范围内，能够进行各种变形、变更。

例如，磁畴壁移动元件100中，第一导电层30和第二导电层40都包含铁磁性体，但也可以仅任一者包含铁磁性体。这是因为，只要固定磁记录层10的任一方的端部的磁化，就能够使磁畴壁15适当地动作。

此外，上述的磁畴壁移动元件100使用包含铁磁性体的导电层(第一导电层30、第二导电层40)作为磁化固定部。但是，磁化固定部不限于包含铁磁性体的导电层。

例如，也可以将在与磁记录层10交叉的方向上延伸且与磁记录层10隔开间隔的配线作为磁化固定部。通过流过电流时在配线的周围产生的外部磁场，将磁记录层10的磁化固定区域11、12的磁化固定。

此外，例如也可以将在与磁记录层10交叉的方向上延伸且与磁记录层10接触的SOT配线作为磁化固定部。通过在流过电流时，从SOT配线注入磁记录层10的自旋，将磁记录层10的磁化固定区域11、12的磁化固定。自旋由于自旋霍尔效应而注入磁记录层10，对磁记录层10的磁化赋予自旋轨道转矩。

此外，例如也可以通过变更磁记录层10的y方向的宽度，设定磁化固定部。图6是第一实施方式涉及的磁畴壁移动元件的变形例。磁畴壁移动元件101的磁记录层70的形状与上述的磁记录层10不同。

磁记录层70具有磁畴壁移动区域71和磁化固定区域72。磁化固定区域72的y方向的宽度宽于磁畴壁移动区域71的y方向的宽度。磁化固定区域72具有从与磁畴壁移动区域71的y方向的端面平行的面突出的突出区域72a。磁畴壁移动区域71和磁化固定区域72的电流的流通容易度不同。磁记录层70利用x方向上的位置的y方向的宽度控制磁畴壁的动作范围。磁畴壁不侵入磁化固定区域72。磁化固定区域72的磁化由于存在突出区域72a而固定于一方向。即，突出区域72a是磁化固定部的一例。

[第二实施方式]

图7是第二实施方式涉及的磁畴壁移动元件102的yz面的剖面图。磁畴壁移动元件102不具有非磁性层50和铁磁性层60这一点与磁畴壁移动元件100不同。在磁畴壁移动元件102中，对与磁畴壁移动元件100相同的结构标注相同标记，省略说明。

磁畴壁移动元件102能够作为光调制器使用。对磁记录层10入射光L1，对在磁记录层10反射后的光L2进行评价。由于磁克尔效应，在磁化的取向方向不同的部分反射后的光L2的偏振状态不同。磁畴壁移动元件102能够作为利用光L2的偏振状态的不同的影像显示装置使用。

第二实施方式涉及的磁畴壁移动元件102中，磁记录层10也包含稀有气体元素。因此，第二实施方式涉及的磁畴壁移动元件102也能够获得与磁畴壁移动元件100同样的效果。

以上，对本发明的优选实施方式进行了详述。实施方式和变形例的特征结构也可以分别组合。

附图标记说明

10、70 磁记录层

11、12、72 磁化固定区域

13、71 磁畴壁移动区域

13A 第一磁区

13B 第二磁区

15 磁畴壁

16 中央区域

17 外周区域

20 中间层

30 第一导电层

40 第二导电层

50 非磁性层

60 铁磁性层

72a 突出区域

90 绝缘层

100、101 磁畴壁移动元件

110 第一开关元件

120 第二开关元件

130 第三开关元件

200 磁记录阵列