Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Bildung von binär codierten magnetischen Domänen, die für Zwecke der Datenverarbeitung in einer magnetischen Trägerschicht mit normal zur Schichtebene gerichteter Vormagnetisierung als Stützfeld für die Existenz von zylindrischen magnetischen Einzelwanddomänen erzeugt, aufrechterhalten und mittels magnetischer Treibfelder und der Hilfe von magnetischen Leitstrukturen und elektrischen Leitern in der Trägerschicht bewegt und weitergeleitet werden.
Für die nachstehende Beschreibung gilt eine Einzelwanddomäne als magnetische Domäne, die von einer einzigen Domänenwand begrenzt ist, und die sich ihrerseits in der Ebene eines magnetischen Schicht-Mediums ringförmig schliesst. Die Gestalt der Domänenwand ist im allgemeinen von den Grenzen dieses Schicht-Mediums als der Domänen Verschiebeschicht, in der Domänen bewegt werden können, unabhängig. Der Ausdruck Domänen umfasst insbesondere zylindrische magnetische Einzelwanddomänen, die in der Draufsicht kreisförmig erscheinen, aber auch längliche magnetische Einzelwand- oder Streifendomänen und Segmentdomänen, wobei ein Teil der Domänengrenze durch eine magnetische Diskontinuität, wie beispielsweise der Rand der Domänen-Verschiebeschicht, ersetzt wird.
Soweit eine Einzelwanddomäne innerhalb einer Verschiebungsebene selbst existiert, ist sie bekanntlich in einer solchen Ebene frei bewegbar. Zur Verschiebung der Domänen erzeugt man normalerweise einen lokalisierten Feldgradienten innerhalb des Schicht-Mediums in gewünschter Richtung durch die Einwirkung magnetischer Treibfelder und der Hilfe von Leitstruktu- ren.
Für ihre Fähigkeit zum Bewahren von Einzelwanddomänen bekannte Materialien sind beispielsweise Orthoferrite der seltenen Erden und Granate. Diese Materialien zeigen bevorzugte Magnetisierungsrichtungen, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der jeweiligen Domänen-Verschiebeschicht liegen. Eine Einzelwanddomäne in einem derartigen Material ist in der einen Richtung ihrer Achse magnetisiert, wogegen die übrige Domänen-Verschiebeschicht in entgegengesetzter Richtung magnetisiert ist, so dass die Domäne als Dipol, orientiert zur Normalen, in der Domänen-Verschiebeschicht auftritt. Andere magnetische Materialien können ebenfalls zum Bewahren von Einzelwanddomänen benutzt werden, so wie nur das magnetische Material anisotrop ist und die leichte Achse der Magnetisierung normal zur Ebene der Domänen-Verschiebeschicht gerichtet ist.
Ein begrenztes Domänenmuster, wie das sogenannte Domänen-Schichtgitter, kann dadurch gebildet werden, dass eine Vielzahl von zylindrischen Einzelwanddomänen in einem Flächenbereich der Domänen-Verschiebeschicht eingeschlossen sind und Einrichtungen zur Eingabe sowie Entnahme von Domänen vorgesehen sind. Die Domänen selbst enthalten die jeweilige Bitinformation durch unterscheidbare physikalische Eigenschaften. Da jede Domäne die Bitinformation selbst speichert können die Einzelwanddomänen dicht nebeneinander gesetzt und als Ganzes eingeschlossen werden. Die Wechselwirkungskräfte zwischen den Domänen stabilisieren ihre Lage innerhalb dieses Domänen-Schichtgitters, wohingegen die Begrenzungsmittel des Flächenbereichs die äusseren Domänen im Zusammenwirken mit den inneren Wechselwirkungskräften stabilisieren.
Das Schichtgitter ist somit eine wirkungsvolle Datenspeicheranordnung.
Bei den meisten herkömmlichen Datenspeichersystemen, die magnetische zylindrische Einzelwanddomänen verwenden, wird die Bitinformation im allgemeinen durch Vorhandensein oder Fehlen von Einzelwanddomänen dargestellt.
Dieses Verfahren wurde anfangs bei der Entwicklung von magnetischen Domänenvorrichtungen angewandt, da die Erzeugung oder die Teilung von Domänen das leichteste Verfahren darstellte, diese Technologie in die Praxis zu überfüh ren.
Später sind verschiedene physikalische Eigenschaften der Domänen herangezogen worden, die zur Speicherung und Wiedergewinnung von Information nützlich sein können. So wurden beispielsweise Domänen mit offensichtlich unterschiedlicher Grösse dazu verwendet, verschiedene Bitzustände darzustellen. Eine andere für die Speicherung von Information nützliche Eigenschaft der Domänen besteht darin, dass die Magnetisierung in der Wand einer Domäne unterschiedliche Richtungen oder Chiralitäten aufweisen kann.
Dieser unterschiedliche Drehsinn der Magnetisierung in der Domänenwand lässt sich zur Binär-Darstellung von Daten ausnutzen. In einer Arbeit von George Henry im IBM Technical Disclosure Bulletin , Band 13, Nr. 10, Seite 3021 vom März 1971 wird bereits die Anwendbarkeit der Chiralität für die Informationsverarbeitung mit Hilfe von magnetischen Einzelwanddomänen beschrieben.
Beim Arbeiten mit magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen lässt sich feststellen, dass magnetische Einzelwanddomänen unterschiedliche Eigenschaften haben können, mit denen sie sich voneinander unterscheiden lassen. So wurde entdeckt, dass Domänen je eine unterschiedliche Anzahl vertikaler Blochlinien haben können, die man sich rund und roh jeweils als vertikale Verdrehungslinien in der Wandmagnetisierung vorstellen kann. Diese Blochlinien teilen jeweils zwei Bereiche innerhalb der Domänenwandmagnetisierung. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die so unterscheidbaren Domänen je unterschiedlichen Bewegungsrichtungen in einem angelegten inhomogenen magnetischen Feld folgen.
Seit der Entdeckung dieser Blochlinien innerhalb der Domänenwand wurden ihre Eigenschaften an verschiedenen Stellen beschrieben, unter anderem in einem Artikel von A. P. Malozemoff, in Applied Physics Letters 21, Seite 149, (1972), wo gezeigt wird, dass bei Vorhandensein einer genügenden Anzahl von vertikalen Blochlinien in der Domänenwand diese Domäne erst bei einem höheren Vorspannfeld zusammenbricht, als eine Domäne mit einer kleineren Anzahl vertikaler Blochlinien. Ausserdem können, abhängig von der Anzahl vertikaler Blochlinien, Beweglichkeit und Durchmesser der Domänen unterschiedlich sein.
Die wichtige Eigenschaft unterschiedlicher Ablenkungswinkel in der Bewegungsrichtung von Domänen unter Einfluss eines magnetischen Gradientenfeldes entsprechend der Wandtopologie oder dem Zustand der Domäne ist schon früh erkannt und veröffentlicht worden. Dieser Ablenkungswinkel ist z. B. als Funktion der Anzahl von Drehungen der Wandmagnetisierung in der Peripherie der Domänenwand gezeigt worden und kann damit zur Darstellung von Daten in einem Datenspeicher herangezogen werden. Die Erzeugung solcher Domänen war jedoch im allgemeinen prak- tisch rein zufälliger Natur insofern, als viele Domänen ohne Rücksicht auf ihre Eigenschaften erzeugt wurden.
Diese Domänen wurden demgemäss zuerst nach ihrem Ablenkungswinkel ermittelt und aussortiert, um dann gruppenweise in einem Datenbit-Speicherbereich entsprechend dem abgefühlten Ablenkungswinkel gespeichert zu werden. Ein jeweils besonderer Datenbit-Speicherbereich wurde dann angesteuert, um Domänen entsprechend dem zur Speicherung im Datenspeicher benötigten Bitzustand freizugeben.
Damit ist nur die Behandlung bekannt, bei der Domänen mit unterschiedlichen Eigenschaften durch Ablenkung in entsprechend unterschiedlichen Richtungen weitergeleitet werden. Bei Weiterleitung in einem gemeinsamen Gradientenfeld kann so eine Domäne unter einem anderen Winkel abgelenkt werden als eine andere. Die gesteuerte Erzeugung von solchen Domänen mit wählbaren Eigenschaften ist bis anhin nicht bekannt.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht demnach darin, eine Anordnung für die gesteuerte Erzeugung von Domänen mit wählbaren Eigenschaften bereitzustellen, die aus einem unbekannten in einen bekannten Zustand vorhersagbar umschaltbar sind; weiterhin soll ein Datenspeicher vorgesehen werden, der zwei unterschiedliche Zustände der Domänen für die binäre Datenspeicherung ausnutzt.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die genannte erste magnetische Trägerschicht im Bereich der Bildung codierter Domänen mit einer zweiten magnetischen Schicht in Austauschkopplung steht, welche Schicht selbst keine Zylinderdomänen führt, und dass Mittel vorgesehen sind, um wahlweise betätigbar die genannte zweite magnetische Schicht einem externen, parallel zur Schichtebene wirksamen Magnetfeld aussetzen zu können, wenn im Bildungsbereich eine Domäne erzeugt wird oder eine bereits vorhandene Domäne eintrifft, das Ganze derart, dass im Falle des Fehlens des externen Magnetfeldes Domänen gebildet werden, die in ihrer Wand keine Blochlinien enthalten und so den einen Binärwert verkörpern, und dass im Falle des Anlegens des externen Magnetfeldes Domänen gebildet werden,
die in ihrer Wand ein Paar von Blochlinien enthalten und so den anderen Binärwert verkörpern.
Die Benutzung einer zweiten magnetischen Schicht auf einer Domänen-Verschiebeschicht und ihre Auswirkungen auf offensichtliche Eliminierung harter Einzelwanddomänen wird in einem Artikel mit dem Titel The Effect of a Second Magnetic Layer on Hard Bubbles von A. Rosencwaig beschrieben, der im Bell System Technical Journal , Band 51, Seiten 1440-4, Juli-August 1972 erschienen ist. Durch diese zweite Schicht soll hiernach erreicht werden, dass alle Einzel wanddomänen in geordneter Folge weiterleitbar sind. Diese zweite oder Auflagemagnetschicht ohne ein in der Domänenschichtebene ausgerichtetes Magnetfeld sollte die Anzahl von Blochlinien auf ein Paar reduzieren. Dies hat sich jedoch als fehlerhaft erwiesen.
Demnach ist in Weiterführung der obengenannten Aufgabe vorgesehen, dass eine steuerbare Bildung von Domänen mit zwei vorgebbaren Wandzuständen in einer Domänen-Verschiebeschicht mit Hilfe einer zweiten magnetischen Schicht erfolgt. Die Einrichtung enthält eine Auflagemagnetschicht mit einer in der Schichtebene gerichteten Magnetisierung, die in Austauschkopplung mit der Domänen-Verschiebe schicht oder der Auflagemagnetschicht zugeordnet ist. Ohne ein gleichförmiges magnetisches Feld in der Ebene der Auflagemagnetschicht, weisen die gebildeten Domänen in ihrer Domänenwand keine Blochlinien auf. Bei einem unipolaren in der Schichtebene gerichteten Magnetfeld besitzen die Domänen jedoch ein Blochlinienpaar in der Domänenwand.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anschliessend näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Datenspeicher mit Einrichtungen für die Bildung von magnetischen Domänen mit einem von zwei Wand zuständen und für deren Speicherung in einen Domänen Schichtgitter;
Fig. 2 und 3 Ausführungsbeispiele einer Einrichtung zur Codierung durch die steuerbare Erzeugung von Einzelwanddomänen vorgegebenen Wandzustands;
Fig. 4 eine Schnittansicht der Domänen-Verschiebeschicht, der Auflagemagnetschicht und des Magnetfeldgenerators entlang der Linie 4-4 in den Fig. 2 und 3.
Fig. 5A und 5B die gemäss der Erfindung gesteuert erzeugbaren beiden Wandzustände einer Domäne;
Fig. 6 in einem Ablaufdiagramm die einzelnen Schritte zur Erzeugung von Domänen mit zwei Wandzuständen;
Fig. 7 das durch eine Domäne im Zusammenwirken mit einer Auflagemagnetschicht erzeugte radial gerichtete magnetische Feld;
Fig. 8 eine Seitenansicht der in Fig. 7 gezeigten Domänenwand, abgewickelt in Richtung der Pfeile 8-8;
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Domäne in einer Domänen-Verschiebeschicht mit einem in Richtung der Schichtebene ausgerichteten Feld, das auf die Auflagemagnetschicht einwirkt;
Fig. 10 eine Schnittansicht einer Domäne der Fig. 9 entlang der Linie 10-10;
Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel für die Codierung durch gesteuerte Umschaltung von Domänen aus einem unbekannten in einen bekannten Binär-Zustand, nämlich gleich 1;
;
Fig. 12 ein Gerät für die Umschaltsteuerung von Domänen aus einem unbekannten in einen bekannten Binär-Zustand, nämlich gleich 0;
Fig. 13 einen Datenspeicher mit transversaler Eingabe von codierten Domänen in das Domänen-Schichtgitter, und
Fig. 14 ein Ablaufdiagramm der Schritte für die Umschaltung der Wandzustände von Domänen.
Ein die vorliegende Erfindung benutzender Datenspeicher besitzt Einrichtungen für die Bildung und Speicherung von magnetischen Einzelwanddomänen. Das Vorhandensein oder Fehlen von Blochlinien in der Wand dieser Domänen dient als Kriterium für die Darstellung oder Codierung binärer Daten. Die Fähigkeit der Domänen, einen von zwei binären Zuständen aus sich selbst heraus darzustellen, gestatten die gitterartige Packung der Domänen in einen definiert begrenzten Bereich der Domänen-Verschiebeschicht für die Speicherung, wobei ihr Binärwert erhalten bleibt. Die abstossende Wechselwirkung zwischen den Domänen sorgt automatisch für eine gitterartige Anordnung, wenn eine Vielzahl von zylindrischen Domänen in einen geeignet abgegrenzten Bereich eingebracht werden.
In den Fig. 1 und 13 sind beispielsweise zwei Datenspeicher gezeigt, die verschiedene Arten von solchen Domänen-Schichtgittern verwenden, wozu im zweiten Ausführungsbeispiel auch Streifendomänen gehören.
Fig. 1 zeigt einen Datenspeicher mit einem hexagonalen Domänen-Schichtgitter L von zylindrischen Domänen D in einer Domänen-Verschiebeschicht, welche Domänen von einer Schreibeinrichtung 10 in das Domänen-Schichtgitter L und aus diesem heraus in eine Leseeinrichtung 12 geleitet werden können. Eine Eingabeeinrichtung 14 und eine Ausgabeeinrichtung 16 leiten die Domänen D über die magnetischen Leiteinrichtungen Pl bis P12 in das Domänen-Schichtgitter L hinein und aus diesem heraus über mehrere Weiterleitungsbahnen 18. Die Weiterleitung der Domänen wird durch eine Weiterleitungssteuerungseinrichtung 19 gesteuert.
Die Domänen D bewegen sich, von der Schreibeinrichtung 10 kommend, unter Führung mittels der magnetischen Leitstruktur 20, die hier zur Illustration als aus T- und l-Stä- ben bestehend dargestellt ist. In diesem Bereich sind die Domänen noch voneinander vereinzelt und eine Vormagnetisierung HZ als Stützfeld für die Existenz der Domänen wird von einer Vormagnetisierungseinrichtung 21 aufgebracht.
Die Weiterleitung von Domänen mittels einer Leitstruktur aus T- und l-Stäben ist an sich bekannt und erfolgt durch die Drehung eines magnetischen Treibfeldes in der Ebene der Domänen-Verschiebeschicht. Die Weiterleitungsbahnen 18 von der Schreibeinrichtung 10 zum Domänen-Schichtgitter L und von dort zur Leseeinrichtung 12 sind in der Zeichnung mit unterschiedlichen Längen dargestellt. Um die Integrität einer jeden Einzelwanddomänen-Spalte, wie sie von der Schreibeinrichtung über die Eingabeeinrichtung 14 durch das Gitter L und die Ausgabeeinrichtung 16 in die Leseeinrichtung 12 geleitet werden, beizubehalten, muss die Länge der Weiterleitungsbahnen selbstverständlich gleich sein.
Die unterschiedlichen Bahnlängen ergeben sich hier nur aus der gewählten Darstellungsweise; es kann daraus nicht abgeleitet werden, dass die Domänen ein und derselben Spalte die einzelnen Einrichtungen zu verschiedenen Zeiten erreichen.
In der Fig. 1 sind fünf Weiterleitungsbahnen 18 zwischen der Eingabeeinrichtung 14 des Domänen-Schichtgitters L und der Schreibeinrichtung 10 angedeutet. In der Schreibeinrichtung 10 ist nur eine Anordnung zur steuerbaren Erzeugung von Einzelwanddomänen in einem von zwei Zuständen dargestellt, es besitzt aber jede Einzehvanddomänen-Zeile und somit jede Weiterleitungsbahn ihre eigene steuerbare Domänen-Erzeugungseinrichtung. Der Domänen-Zustand wird durch die magnetische Struktur des in der Schreibeinrichtung liegenden Auflagemagnetschichtbereichs bestimmt.
Der durch diese Auflagemagnetschicht in der Schreibeinrichtung 10 abgedeckte Bereich und die Domänen-Verschiebeschicht selbst sind in Fig. 1 der leichteren Darstellung halber nicht gezeigt. Die Schreibeinrichtung der Fig. list im einzelnen in der Fig. 2 dargestellt.
Die Schreibeinrichtung 10 enthält eine Auflagemagnetschicht 22, die über der Domänen-Verschiebeschicht 24 im Bereich der Schreibeinrichtung aufgebracht ist. Eine Stromquelle 26 liefert einen Strom 12 durch einen Leiter 28, dessen anderes Ende geerdet ist, um so ein unipolares Magnetisierungsfeld aufzubauen, welches sich in der Ebene der Auflagemagnetschicht 22 ausbildet. Ein Stromimpulsgenerator 30 der Schreibeinrichtung erzeugt einen Strom 11 in einer Domänen-Erzeugungseinrichtung, die hier als Leiterschleife 32 dargestellt ist. Die gegenseitige Lage der Domänen-Verschie- beschicht 24, der Auflagemagnetschicht 22, der Leiterschleife 32 und des Leiters 28 ist in der Schnittdarstellung der Fig. 4 gezeigt. Notwendige Isolierschichten sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Die Auflagemagnetschicht 22 kann aus irgendeinem magnetischen Material bestehen, dessen Achse leichter Magnetisierbarkeit in der Schichtebene liegt, und das in Austauschkopplung mit der Domänen Verschiebeschicht 24 treten kann. Beispiele für Materialien, die für die Auflagemagnetschicht 22 geeignet sind, sind eine Ionen-implantierte Schicht, ein Magnetgranatfilm oder eine dünne Nickel-Eisenschicht
Um den Wandzustand der Einzelwanddomänen aufrecht zu erhalten, muss die Energieschranke zwischen dem Implantationsbereich unter der Auflagemagnetschicht und dem Bereich ohne Implantation für die Speicherung und Weiterleitung von Domänen möglichst klein sein. Dazu kann man einen Übergangsbereich schaffen, indem während der Herstellung entweder die Dosierung oder die Energie der Ionen langsam abgestuft wird.
Im Betrieb der Schreibeinrichtung wird der Stromimpulsgenerator 30 so betätigt, dass die Leiterschleife 32 ein plötzlich ansteigendes, entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld für die Bildung einer Domäne D liefert. Wenn kein Strom 12 an den Leiter 28 angelegt ist, tritt im Erzeugungsbereich für die Einzelwanddomänen (vgl. Fig. 7) eine radial gerichtete Magnetisierung auf. Die erzeugte Einzelwanddomäne hat dann keine Blochlinien in ihrer Domänenwand und somit einen Binär-Zustand von beispielsweise gleich 1 (Fig. 5A).
Wenn jedoch die das Magnetfeld bereitstellende Stromquelle 26 während der Zeit eingeschaltet wird, in der der Stromimpulsgenerator 30 betätigt wird, baut der im Leiter 28 fliessende Strom ein unipolares magnetisches Feld in der Ebene der Auflagemagnetschicht 22 auf. Dieser Vorgang ist in Fig. 9 skizziert und wird später genauer beschrieben.
Wenn eine Domäne erzeugt wird, während gleichzeitig ein unipolares Magnetfeld mit in der Ebene der Auflagemagnetschicht ausgerichteter Magnetisierung auf die Auflagemagnetschicht zur Einwirkung gebracht wird, dann wird eine Domäne erzeugt, die in ihrer Wand ein Blochlinienpaar aufweist. Die Domäne hat dann beispielsweise den Binär-Zustand S = 0 (Fig. 5B). Durch Ein- oder Ausschalten der das Magnetfeld bereitstellenden Stromquelle 26 kann man demnach Domänen für die Darstellung von verschiedenen Binär Zuständen erzeugen, die gut im Domänen-Schichtgitter L der Fig. 1 gespeichert werden können, weil sie unter sich den gleichen Durchmesser haben.
Die an der äussersten rechten Polposition der T-Stäbe in Fig. 1 vor der Eingangseinrichtung 14 angekommenen Domänen haben voneinander einen Abstand von vier Durchmessern oder 4d. Diese Domänen stehen hier bereit, um schrittweise näher zusammengeführt zu werden und so Zugang zum Domänen-Schichtgitter L zu erhalten. Jede steuerbare Domänen-Erzeugungseinrichtung in der Schreibvorrichtung 10 hat gleichzeitig mit den anderen eine Domäne für die gemeinsame Übertragung einer ganzen Einzelwanddomänen Spalte in das Domänen-Schichtgitter L erzeugt. Die Domänen werden zweckmässig durch eine Struktur in das Gitter eingegeben, die aus mehreren Leitern Pl bis P6 besteht. Der Leiter 6 kann gleichzeitig Teil der Begrenzungseinrichtung für das Domänen-Schichtgitter und auch Teil der Eingabeeinrichtung 14 für die Bewegung der Domänen in das Domänen Schichtgitter hinein sein.
Weiterleitungsbahnen 18 sind vorgesehen, um die Bewegung der Domänen D von der Schreibvorrichtung 10 in das Domänen-Schichtgitter L und von dort zur Lesevorrichtung 12 zu steuern. Die Weiterleitungsbahnen 18 werden zweckmässig durch in der Domänen-Verschiebeschicht 24 ausgebildete Rillen gebildet.
Mit einer geeigneten Begrenzungseinrichtung lässt sich die Form des Domänen-Schichtgitters L aufrechterhalten.
Weiterhin liefert sie Begrenzungskräfte an den Einleit- und Ausleitstellen der Domänen. Die Begrenzungseinrichtung kann beispielsweise durch die beiden Leiter 34 gebildet sein, welche Ströme in den durch die Pfeile angezeigten Richtungen führen und so magnetische Felder erzeugen, welche jeder Domänenbewegung zum Verlassen des Gitters entgegenwirken.
Die Weiterleitung von Einzelwanddomänen zum Domänen-Schichtgitter erfolgt durch an die Leiter Pl bis P6 sequentiell angelegte Stromimpulse. Die Weiterleitungsbahnen 18 sorgen dafür, dass die Einzelwanddomänen in der entsprechenden Bahn bleiben und sich nicht trennen, um die zunehmenden Wechselwirkungskräfte auszugleichen, während sie sich immer näher an das Domänen-Schichtgitter heranbewegen. Das begrenzende Magnetfeld, welches durch den in den Begrenzungsleitern 34 fliessenden Strom aufgebaut wird, kann innerhalb des Schichtgitters die relative Lage der Domänen aufrechterhalten, ohne dass dort spezielle Weiterleitungsbahnen notwendig sind.
In diesem Falle verhindern die Ströme in den Leitern Pl bis P6 eine Bewegung der Domänen vom Domänen-Schichtgitter weg und bewegen zusammen mit den durch die Ströme in den Begrenzungsleitern 34 gelieferten Kräften die Domänen von den ursprünglich isolierten Positionen mit einem Abstand von 4d nun in Wechselwirkungspositionen mit einem Abstand von nur 2d innerhalb des Domänen-Schichtgitters L.
Domänen werden aus dem Domänen-Schichtgitter in ähnlicher Weise entnommen, wie sie eingegeben werden. Die Ausgabeeinrichtung 16 ist eine geometrische Ausleiteinrichtung, und die Leiter, die für die Weiterleitung der Einzelwanddomänen dazu benutzt werden, um die Domänen D aus dem Domänen-Schichtgitter zu entnehmen und wieder in isolierte Positionen zu leiten, sind mit P7 bis P12 bezeichnet. Wenn die Einzelwanddomänen die linke Polposition der T-Stäbe am Ausgang der Ausgabeeinrichtung 16 erreicht haben, werden sie wieder durch einen Abstand von ungefähr 4d voneinander getrennt und dann können sie als einzelne isolierte Domänen nach rechts in Richtung der Pfeile mit
Hilfe der Leitstruktur 20 weitergeleitet werden, die hier als aus T- und l-Stäben bestehend dargestellt ist.
Die Leitstruk tur 20 führt die Domänen in die Leseeinrichtung 12, wo die in den Domänenwänden gespeicherten binären Daten abge fühlt werden. Diese können dann zu einer Benutzereinrich tung 36 übertragen werden.
Bekanntlich lassen sich Domänen mit unterschiedlichem
Wandzustand unter verschiedenen Winkeln in einem Weiter leitungsfeld ablenken. Die Leseeinrichtung 12 kann daher mehrere Ablenkkanäle 38 enthalten, von denen einer für jede Zeile von Domänen im Domänen-Schichtgitter vorgese hen ist. In der Leseeinrichtung in Fig. list nur ein Ablenkka nal 38 dargestellt, es besitzt aber jede Zeile eine Abfühlein richtung für die Domänen.
Die Leseeinrichtung für jede Zeile enthält zwei Fortfüh rungsleiter P13 und P14 und Leitelemente 20 aus T- und l-Stä ben. Am Eingang der Leseeinrichtung steuern diese Leitele mente 20 zusammen mit dem Weiterleitungskanal 18 die
Bahn aller Domänen. Bei Erreichen des Fortführungsleiters
P13 stehen die Domänen nicht mehr unter der Steuerung des Weiterleitungskanales 18 und werden in der Figur nach rechts nur durch die Fortführungsleiter P13 und P14 transportiert. Domänen mit einem Blochlinienpaar, die sich also im Zustand S = O befinden, haben nur eine horizontale Weiterleitungsrichtung und werden an die Leitelemente 40 aus T- und l-Stäben am Ende des horizontalen Pfeiles transportiert.
Domänen ohne Blochlinien werden in einem Winkel zur Horizontalen in der Figur in eine andere Gruppe von Leitelementen 42 aus T- und l-Stäben abgelenkt. Am Ende der Weiterleitungsgruppen 40 und 42 befinden sich magnetoresistive Abfühlelemente, mit denen das Vorhandensein einer Domäne abgefühlt wird. Somit können in der Leseeinrichtung 12 sowohl der Domänenzustand abgefühlt werden als auch bei Bedarf die Daten an die Benutzereinrichtung 36 weitergeleitet werden.
Die Operationsfolge für die Schreibeinrichtung 10, die aus T- und l-Stäben bestehenden Weiterleitungsbahnen 18, das zugehörige Drehfeld, die Weiterleitungssteuerung 19 sowie die Leseeinrichtung 12 werden von der Steuerungseinrichtung 48 gesteuert. Sie steuert den Betrieb so, dass Domänen je nach den benötigten Daten gebildet, in das Domänen Schichtgitter L hinein und aus diesen herausgeleitet und dann abgefühlt werden, um die in den Domänen enthaltenen Daten zu nutzen, wenn eine Gewinnung der Daten erforderlich ist.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Schreibeinrichtung 10 gezeigt. Wieder sind wesentlich für die gesteuerte Erzeugung von Domänenzuständen die Domänen-Verschiebeschicht 24, die eine geeignet behandelte Auflagemagnetschicht 22 aus beispielsweise einer Schicht mit lonenimplantation, einem dünnen Granatfilm oder einem Nickel-Eisenfilm trägt. Die in Fig. 3 gezeigte Schreibeinrichtung 10 besitzt einen über der Auflagemagnetschicht 22 vorgesehenen Domänenbildungsleiter 50, der eine Verengung 52 für die lokale Erhöhung der Dichte des von einem Impulsgenerator 54 gelieferten elektrischen Stromes enthält. Ein Leiter 56, der von einem Generator 58 gespeist wird, erzeugt ein unipolares magnetisches Feld in der Ebene der Auflagemagnetschicht 22, die über dem Domänenbildungsleiter 50 liegt und von diesem isoliert aufgebracht ist.
Zum Betrieb der Schreibeinrichtung der Fig. 3 betätigt die Steuerungseinrichtung 48 (Fig. 1) den Stromimpulsgenerator 54, um eine Domäne D im Bereich der Verengung 52 zu bilden. Wenn die Erzeugung einer Domäne ohne Blochlinien gewünscht wird (Fig. 5A), wird der Magnetfeld-Stromgenerator 58 durch die Steuerungseinrichtung 48 nicht betätigt. Ein Domänenstromimpuls wird vom Stromimpulsgenerator 54 in Abwesenheit eines unipolaren Magnetfeldes abgegeben, und so wird eine Domäne ohne Blochlinien erzeugt. Diese Domäne könnte beispielsweise den binären Zustand 1 darstellen. Über nicht gezeigte Leiteinrichtungen wird die Domäne von der Schreibeinrichtung in das Domänen-Schichtgitter L beispielsweise der Fig. 1 zur Speicherung geleitet.
Braucht man eine Einzelwanddomäne mit einem Binär-Zustand 0 , dann kann eine Domäne mit Blochlinienpaar entsprechend dem Binär-Zustand Null (Fig. 5B) durch die Schreibeinrichtung erzeugt werden. In diesem Fall wird der Magnetfeld-Stromgenerator 58 durch die Steuerungseinrichtung so geschaltet, dass er ein gleichförmiges, in der Ebene der Auflagemagnetschicht 22 verlaufendes Magnetfeld liefert.
Die Erzeugungseinrichtung, der Stromimpulsgenerator 54 und der Domänenbildungsleiter 50 werden dann bei Vorhandensein dieses in der Ebene liegenden Magnetfeldes betätigt und entsprechend früheren Erläuterungen wird dann eine Domäne erzeugt, die ein Blochlinienpaar aufweist (Fig. 5B). Die Einzelwanddomäne wird in den Bereich der Verengung geleitet und kann dann von dort aus zu der Schreibeinrichtung für die Speicherung der Daten weitergeleitet werden.
Die Fig. 5A und 5B illustrieren die Zustände erfindungsgemäss erzeugter Domänen. Fig. 5A zeigt zwei normal zur Zeichnungsebene magnetisierte Domänen D mit einer Blochwand 60. Die beiden Domänen sind im Binär-Zustand Eins gezeigt, nämlich ohne Blochlinien innerhalb der Wand. Die Domänen können jede der beiden Drehrichtungen der Wandmagnetisierung aufweisen, obwohl sie denselben binären Zustand verkörpern. Jede dieser Domänen wird durch die Schreibeinrichtung 10 der Fig. 2 und 3 erzeugt, ohne dass dabei die Erzeugungseinrichtung für das zusätzliche unipolare Magnetfeld betätigt wird.
Die Domänen D der Fig. 5B weisen in ihrer Domänenwand 64 ein Blochlinienpaar 62 auf. Diese verdrehen sich innerhalb der Wand so, dass sich die Magnetisierung der Domänenwand praktisch in Richtung des unipolaren Magnetfeldes in der Auflagemagnetschicht einstellt. Einzelwanddomänen im Binär-Zustand Null, wie sie in Fig. 5B gezeigt sind, werden durch die Schreibeinrichtung 10 der Fig. 2 und 3 erzeugt, wenn die Erzeugungseinrichtung für das unipolare Magnetfeld gleichzeitig betätigt wird.
Die zur steuerbaren Erzeugung einer Reihe von Domänen mit zwei verschiedenen Wandzuständen für die Schreibeinrichtung 10 des Datenspeichers nach Fig. 1 erforderlichen Verfahrensschritte sind in der Fig. 6 dargestellt. Der erste Schritt besteht in der Austauschkopplung einer magnetischen Schicht mit einem die Domänen tragenden Medium, also der Domänen-Verschiebeschicht. Diese Schicht kann wie gesagt eine Schicht mit lonenimplantation, ein magnetischer Granatfilm oder eine dünne Nickel-Eisenschicht sein.
Der nächste Schritt ist die Bestimmung des benötigten Zustandes der Domänenwand. Wenn ein Wandzustand S = 0 gebraucht wird, besteht der nächste Schritt in der unipolaren Ausrichtung der Magnetisierung der Auflageschicht durch eine geeignete Einrichtung. Nach dieser Ausrichtung der Magnetisierung der Schicht oder, wenn ein Binär-Zustand 1 erforderlich ist, direkt, besteht der nächste Schritt in der Erzeugung einer Domäne. Der Erzeugungsschritt verursacht eine ausreichende Wandverschiebung, um den Zustand der Domänenwand zusammen mit der oder ohne die gleichzeitige Magnetisierung der austauschgekoppelten Schicht zu bestimmen. Die erzeugte Domäne wird für die Benutzung weitergeleitet, und das Ablaufdiagramm kehrt entweder zur Bestimmung des Wandzustandes der nächsten Domäne zurück oder läuft zum Prozessende weiter.
Eine Erklärung der Vorgänge innerhalb der Domänen, der Domänen-Verschiebeschicht und der Auflagemagnetschicht für die Domänen-Verschiebeschicht, wie sie bei der gesteuer ten Erzeugung der vorgegebenen Wandzustände ablaufen, ist in den Fig. 7 bis 10 angedeutet und wird im Zusammenhang damit näher ausgeführt. Blochlinien in der Domänenwand bewegen sich in der Wand auf und ab, wenn die Bewegung der Wand eine bestimmte kritische Geschwindigkeit erreicht, wie man sie während der Erzeugung der Domäne erzielt. Bei dieser kritischen Geschwindigkeit können Blochlinienpaare abhängig von der magnetischen Struktur in den Grenzschichten der Domänenschicht gebildet oder zerstört werden.
In Medien ohne Sonderbehandlung, d. h. ohne Auflagemagnetschicht, ist die Bildung und Zerstörung von Blochlinien in den Grenzschichten ein zufälliger Prozess und die Anzahl von Blochlinienpaaren in der Einzelwanddomäne kann nicht ohne weiteres gesteuert werden. In einer Domänenschicht, die eine magnetische Oberflächenschicht mit der Magnetisierung innerhalb der Ebene hat, also die Auflagemagnetschicht, wie z. B. eine Ionen-implantierte Schicht, ein magnetischer Granatfilm oder eine dünne Nickel-Eisenschicht, ändert sich die Situation. Die Magnetisierung der Auflagemagnetschicht an der Oberfläche, die mit der magnetischen Domäne in der Domänenschicht unter der Auflagemagnetschicht in Austauschkopplung steht, ist in Fig. 7 dargestellt.
Die Domäne D hat eine Blochwand 66 und existiert in einer Domänen-Verschiebeschicht 68, die mit einer Auflagemagnetschicht 70 überzogen ist. Das Magnetfeld in der Auflagemagnetschicht 70 wird zu einem radial gerichteten Feld beim Auftreten einer zylindrischen Domäne D. Wenn von aussen kein Magnetfeld in der Ebene angelegt wird, hat die Domäne keine Blochlinien und befindet sich somit im Binär Zustand S = 1. Fig. 8 zeigt die Ansicht der Domäne bei geschnittener Wand 66 in der Abwicklung, wie mit den Pfeilen 8 in Fig. 7 angedeutet. Die Domänen unter der Auflagemagnetschicht 70 erzeugen eine nach allen Seiten radial gerichtete Magnetisierung ohne Aussenkräfte, d. h. das in der Ebene liegende Feld HX ist gleich Null.
In einer magnetischen Struktur mit einer in Richtung der Normalen zur Oberfläche verlaufenden Magnetisierung und mit Blochwandverdrehungen wie beispielsweise in einer Domänen-Verschiebeschicht mit Domänen, welche in ihrer Wand Blochlinien aufweisen, gibt es jeweils eine Stelle an der Oberfläche der Schicht die eine den Verdrehungen entge- gengesetzte Magnetisierung hat. Bei einer Auflagemagnetschicht jedoch kann diese Stelle, räumlich ein sogenannter Blochpunkt, an der Oberfläche der Auflagemagnetschicht nicht existieren, sondern er liegt in diesem Fall in der Grenzschicht zwischen dieser Auflagemagnetschicht und der in Normalenrichtung magnetisierten Struktur, d. h. der Domä nen-Verschiebeschicht Der Blochpunkt wird daher um die Dicke der Auflagemagnetschicht von der Oberfläche abgestossen.
Die Magnetisierung der Auflagemagnetschicht ist radial gerichtet. Der Blochpunkt ist gewöhnlich an der Oberfläche einer Domänen-Verschiebeschicht festgelegt und daher stabilisiert. Um ihn von der Oberfläche zu verschieben ist eine ziemlich grosse Kraft erforderlich. Unter der Wirkung der Auflagemagnetschicht ist jedoch der Blochpunkt weniger stabil, weil er nicht an der Oberfläche festgelegt ist, sondern an der Grenzschicht. Jede eine kritische Geschwindigkeit überschreitende Wandbewegung macht daher die zur Bildung des Blochpunktes erforderliche Verdrehung rückgängig, so dass jetzt alle Blochlinien in der Domänenwand verschwinden.
Ein extern angelegtes unipolares Magnetfeld in der Ebene der Domänen-Verschiebeschicht 68, das eine Domäne D im Bereich der Auflagemagnetschicht 70 nach der Darstellung in den Fig. 9 und 10 enthält, kann die an der Oberfläche befindliche Auflagemagnetschicht 70 sättigen und die Magnetisierung in der Auflagemagnetschicht in eine Richtung ausrichten. Wenn die magnetische Feldstärke in der Richtung der Ebene wirksam wird und die Auflagemagnetschicht 70 magnetisch in einer entsprechenden Richtung ausrichtet, dann wird durch die Wirkung einer Feldstärke, die zur Erzeugung einer Domänenbewegung oberhalb einer bestimmten kritischen Geschwindigkeit ausreicht, die Domänenwand 72 zur Wechselwirkung mit der Auflagemagnetschicht 70 gebracht, so dass ein Blochlinienpaar in der Domänenwand gebildet (Fig. 5B) wird.
Wenn dieses Blochlinienpaar einmal in der Domäne fixiert ist, wird durch Entfernen des extern angelegten, unipolaren und in Ebenenrichtung ausgerichteten Magnetfeldes die Struktur der Domänenwand so lange nicht geändert, wie die Bewegungsgeschwindigkeit der Domänenwand unter dem kritischen Schwellenwert gehalten wird.
Mit dem Anlegen des unipolaren Magnetfeldes in der Ebene wird die Auflagemagnetschicht 70 in einer Richtung magnetisiert. Infolge der Austauschkopplung ist die in dieser Umgebung stabile Wandstruktur eine Domäne mit einem Blochlinienpaar. Eine Wandbewegung über eine bestimmte kritische Geschwindigkeit hinaus erleichtert die Bildung eines Paares von Verdrehungen der Magnetisierung, indem die Wandmagnetisierung mit der Auflagemagnetschicht in Wechselwirkung tritt. Die Blochlinien werden in Richtung des unipolaren Feldes in der Ebene gebildet (s. Fig. 5B). Die Wirkung einer Auflagemagnetschicht mit unipolarer Magnetisierung in der Ebene auf die Wandstruktur einer unter der Auflagemagnetschicht befindlichen Domäne wird im oben erwähnten Artikel The Effect of a Second Magnetic Layer on Hard Bubbles beschrieben.
Im wesentlichen kann daher die Struktur der mit dem Domänenmedium in Austauschkopplung stehenden magnetischen Abdeckschicht die Art der Domänen bestimmen, die unter der Auflagemagnetschicht existenzfähig sind, und zwar durch die Art der Wechselwirkung der Domänenwand mit dieser Auflagemagnetschicht. Voraussetzung dabei ist, dass die Wand der Domäne über eine bestimmte kritische Geschwindigkeit hinaus bewegt oder verschoben wird.
Eine geeignete Einrichtung für die steuerbare Erzeugung von Domänen enthält beispielsweise eine Domänen-Verschiebeschicht aus einem magnetischen Granat mit der Magnetisierung in Richtung der Normalen und mit einer nominalen Zusammensetzung von Y235 Eu,,,. Ga1,2 F38O12 und mit einer Dicke von 4 um für einen Domänendurchmesser von 5 um. Die Domänenschicht wird auf einem nichtmagnetischen Granatsubstrat mit der Zusammensetzung Gd3 Gas 012 aufgebracht. Die Abdeckschicht kann eine lonen-implantierte Schicht mit einer Dicke von 0,1 um sein. Für die Domänenerzeugung kann man einen Goldleiter benutzen, an den ein Stromimpuls von 300 mA während 50 bis 100 Nanosekunden angelegt wird, um die Domänen entstehen zu lassen.
Das in der Schichtebene liegende Feld stellt eine unipolare Magnetisierung zwischen 80 und 100 Oe bereit.
Die vorliegende Erfindung lässt sich auch für die gesteuerte Umschaltung von Domänen aus einem unbekannten in einen von zwei bekannten Zuständen benutzen. Im unbekann- ten Zustand können die Domänen irgendeine Anzahl von Blochlinien oder auch gar keine Blochlinien enthalten; die nach Umschalten resultierenden Domänen haben jedenfalls einen bekannten Zustand. Die Fig. 11 und 12 zeigen je eine Einrichtung für die gesteuerte Umschaltung von Domänen aus einem unbekannten in einen von zwei bekannten Zuständen. Fig. 10 zeigt die gesteuerte Umschaltung zur Erzeugung von Domänen ohne Blochlinien d. h. im Binär-Zustand S = 1. Fig. 12 zeigt, wie ein unipolares Feld mit Ausrichtung in der Schichtebene angelegt wird, um Domänen zu erhalten, die ein Blochlinienpaar aufweisen, sich also im Binär-Zustand S = 0 befinden.
Ein Datenspeicher, der diese gesteuerte Umschaltung für die Schreibeinrichtung benutzt, ist in der Fig. 13 dargestellt und wird weiter unten genauer beschrieben.
Die in der Fig. 11 als Schleifenleiter 74 dargestellte Einrichtung zum Bewirken einer Domänenwandverschiebung wird auf der Oberfläche einer Auflagemagnetschicht 76 ausgebildet. Diese ist wiederum auf die Oberfläche eines magnetischen Mediums 78 aufgebracht, das die Domänen trägt.
Die Weiterleitungsrichtung der Domänen ist die der Richtung des Pfeiles 80 in der Ebene der Figur.
Domänen mit unbekanntem Zustand, die durch Kreise mit Fragezeichen dargestellt sind, werden unter der Auflagemagnetschicht im Weiterleitungskanal 82 durch eine geeignete Transporteinrichtung, wie durch hier nicht dargestellte Transportleiter, weitergeleitet. Immer wenn eine Domäne sich unter der Auflagemagnetschicht 76 befindet, wird ein Stromgenerator 84 betätigt und dadurch wird die in der Leiterschleife 74 befindliche Domäne infolge der durch den Strom im Schleifenleiter 74 bewirkten Änderung des Magnetfeldes einer Wandbewegung ausgesetzt. Unterwirft man aber eine Domäne im Bereich einer Auflagemagnetschicht einer Wandverschiebung mit einer Geschwindigkeit, die ober.
halb eines kritischen Schwellenwertes liegt, so verschwinden, wie oben gesagt, alle Blochlinien aus der Domänenwand. Dabei wird ausserdem angenommen, dass kein unipola res Feld in der Auflagemagnetschicht mit der Magnetisierungsrichtung in der Ebene einwirkt, wie es in der Fig. 12 dar gestellt ist. Die induzierte Geschwindigkeitskomponente zwingt die Verdrehung der Magnetisierung innerhalb der Domänenwand in den mit der Auflagemagnetschicht 76 stabilen Zustand zurückzukehren, d. h. es entsteht eine Domäne ohne Blochlinien in der Domänenwand. Jede dieser Wandbewegung unterworfene Domäne verliert somit alle Blochlinien, die sie etwa vorher in ihrer Wand enthielt, und lässt sich somit in den bekannten Binär-Zustand S = 1 kontrolliert umschalten.
Um eine Domäne mit unbekanntem Zustand kontrolliert in einen Zustand umzuschalten, in dem sie ein Blochlinienpaar hat, also in den Binär-Zustand S = 0, werden die Domänen mit unbekanntem Zustand einer Wandbewegung in einem unipolaren in der Schichtebene liegenden Magnetfeld ausgesetzt, wie es in der Fig. 12 dargestellt ist. Wieder werden die Domänen mit unbekanntem Zustand in Richtung des Pfeiles 80 im Weiterleitungskanal 82 in den Bereich unter die Auflagemagnetschicht 76 geleitet. Ein zusätzlicher Leiter 86 für das in der Schichtebene wirksame Magnetfeld ist jedoch oberhalb des Schleifenleiters 74 vorgesehen. Er wird somit zusammen mit der Geschwindigkeits-Erzeugungsein- richtung, dem Schleifenleiter 74, zu einem Teil der Umschalt- einrichtung.
Wie in der Fig. 11 wird der Schleifenleiter 74 über der Auflagemagnetschicht 76 angeordnet, die wiederum einen Teil des Domänen-Mediums 78 im kontrollierten Umschaltbereich abdeckt. Der Leiter 86 wird über dem Schleifenleiter 74 und von diesem isoliert aufgebracht. Der Leiter 86 kann in geeigneter Weise zur Erzeugung des unipo- laren in der Ebene der Auflagemagnetschicht 76 wirksamen Magnetfeldes durch einen Stromimpuls vom Generator 88 erregt werden.
Im Betrieb werden die Domänen mit unbekanntem Zustand, die als Kreise mit Fragezeichen dargestellt sind, in geeigneter Weise erzeugt und in den kontrollierten Umschaltbe reich weitergeleitet. Die Domänen im Umschaltbereich werden dann durch Erzeugung des Stromes IS vom Stromimpuls- generator 84 einer Wandbewegung unterworfen. Diese Wandbewegung erfolgt innerhalb der Domänen im Umschalt.
bereich in dem unipolaren in Schichtebene wirksamen Magnetfeld, das durch den Strom IF im Leiter 86 erzeugt wird.
Wie oben beschrieben, wird durch die einer Domäne im unipolaren in der Schichtebene liegenden magnetischen Feld erteilte Wandbewegung eine solche Domäne erzeugt, die ein Blochlinienpaar in der Domänenwand enthält und sich somit im Binär-Zustand S = 0 befindet. Die gesteuerte Umschaltung nach der Erfindung erfolgt durch die mittels des Schleifenleiters 74 und den vom Stromimpulsgenerator 84 erzeugten Strom IS induzierte Wandbewegung. Das unipolare in der Ebene der Auflagemagnetschicht 76 liegende Magnetfeld begünstigt die gesteuerte Umschaltung, indem es die Entstehung eines Drehungspaares, also die Blochlinienpaar-Erzeugung, unterstützt.
Um Domänen mit zwei Zuständen erzeugen zu können, wie sie in den Fig. 11 und 12 dargestellt sind, braucht man keine zwei getrennten Einrichtungen. Diese wurden nur der einfacheren Beschreibung halber als separate Ausführungsbei- spiele beschrieben. Ausreichend ist das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 12. Der Stromgenerator 88 für das in Schichtebene liegende Magnetfeld kann nämlich in geeigneter Weise so gesteuert werden, dass er entweder ein unipolares in der Ebene der Auflagemagnetschicht 76 wirksames Feld liefert oder nicht, um Domänen zu erzeugen, die sich entweder im Binär-Zustand 0 oder l befinden.
Die in den Fig. 11 und 12 gesondert erzeugte Magnetfeldkomponente zum Bewirken einer Domänenwandverschiebung kann auch durch den Erzeugungsleiter für das in der Ebene wirksame Magnetfeld selbst herbeigeführt werden.
Die Weiterleitung von Domänen unter Einfluss elektrischer
Leiter ist allgemein bekannt. Der Felderzeugungsleiter ist im allgemeinen dicker, beide haben jedoch dieselben Effekte, sie erzeugen nämlich ein Magnetfeld mit einer vertikalen und einer horizontalen Komponente. Die für die Geschwindigkeit einer Domäne wirksame Komponente eines Magnetfeldes, welche aus der Wirkung eines elektrischen Leiters auf einem Domänenmedium resultiert, wird im Artikel Bubble Mobility in a System von N. F. Borelli und Mitautoren beschrieben, der in den AIP Conference Proceedings , Nr.
10, Teil 1, (1972) auf den Seiten 398 bis 402 erschienen ist.
Somit können sowohl die Erzeugungseinrichtung für das uni polare in der Ebene liegende Magnetfeld als auch die Erzeu gungseinrichtung für die Wandverschiebung und damit der Geschwindigkeit der verschobenen Domänen durch denselben elektrischen Leiter 86 in der Fig. 12 für das in der Ebene liegende Magnetfeld gebildet werden.
Fig. 13 zeigt schematisch ein spaltenadressierbares Domä nen-Schichtgitter, das die erfindungsgemässe Schreibeinrich tung enthält. Jede der oben beschriebenen Schreibeinrichtun gen kann mit dieser Spaltenzugriffs-Domänen-Schichtgitteran ordnung verwendet werden; das bevorzugte Ausführungsbei spiel ist aber eine Kombination einer gesteuerten Erzeu gungseinrichtung, nämlich dem Erzeugungsleiter nach der
Fig. 2 oder 3, jedoch ohne die Erzeugungseinrichtung für das in der Ebene liegende Magnetfeld, mit der gesteuerten
Umschalteinrichtung nach der Fig. 12. Die Erzeugungseinrich tung erzeugt Domänen mit dem Binär-Zustand S = 1. Die
Umschalteinrichtung kann dann betätigt werden oder nicht, um nur diejenigen Domänen umzuschalten, welche den entge- gengesetzten Binär-Zustand zu speichern haben.
Das Domänen-Schichtgitter L für die Domänen D ist durch eine Begrenzungseinrichtung 100 abgegrenzt, die eine
Sperre bildet, um das Entweichen von Domänen D zu verhin dern und um die Domänen innerhalb des abgegrenzten Berei ches zu halten. Die Begrenzungseinrichtung 100 ist auch um die Lese- und Schreibeinrichtungen und um die Eingabe- und Ausgabespalten herum geführt, die sich in Querrichtung zum
Domänen-Schichtgitter L erstrecken. Der in Fig. 13 darge stellte Datenspeicher wird allgemein zur Erläuterung der Er findung beschrieben.
Das Domänen-Schichtgitter L kann mit einer Anzahl von zylindrischen Domänen D geladen werden, wobei seitlich Pufferbereiche 128 L und R an der linken bzw. rechten Seite der Gitteranordnung liegen. Diese Pufferbereiche 128 L und R enthalten Streifendomänen S und sind mit Einrichtungen 132 L und 132 R für die Erzeugung und Löschung solcher Streifendomänen versehen. Die Einrichtung 132 L enthält z. B. die elektrischen Leiter 134 A und 134 B, die mit den Pufferstromquellen 136 A bzw. 136 B verbunden sind.
Am rechten Ende der Gitteranordnung L besitzen die Einrichtungen 132 R entsprechende elektrische Leiter 138 A und 138 B, die mit den Pufferstromquellen 140 A bzw. 140 B verbunden sind.
Die Arbeitsweise der Erzeugungs- und Löscheinrichtungen 132 L und 132 R wird weiter unten näher beschrieben.
Es genügt zunächst die Feststellung, dass diese Einrichtungen dazu benutzt werden, Streifendomänen in den Pufferzonen 128 L und 128 R zu erzeugen und zu vernichten. Mit der Erzeugung und der Vernichtung von Streifendomänen wird die Gitteranordnung L insgesamt nach links oder rechts unter Beibehaltung der Integrität der Gitteranordnung verschoben. Die Gitteranordnung L muss jederzeit jeweils ein volles Komplement von Streifendomänen S und Zylinderdomänen D enthalten, um Verlust oder falsche Einordnung der durch die zylindrischen Domänen D dargestellten Dateninformation zu verhindern.
Eine Vormagnetisierungsfeldquelle 126 liefert als Stützfeld für die Existenz von Domänen ein Vormagnetisierungsfeld HZ, welches normal zur Ebene der Gitteranordnung L gerichtet ist. Die Quelle 126 kann von bekannter Art sein, wie beispielsweise ein Permanentmagnet, eine magnetische Schicht in Austauschkopplung mit der Domänen-Verschiebeschicht oder auch stromführende Leiter. So sollte man innerhalb der Gitteranordnung L einen anderen Wert für die Vormagnetisierung haben als ausserhalb der Gitteranordnung z. B. in der Schreibeinrichtung 150.
In der Fig. 13 sind zwei als Schreibeinrichtungen 150 A und 150 B bezeichnete Schreibstationen oberhalb der Gitteranordnung L vorgesehen. An der Unterseite der Gitteranordnung L befinden sich zwei Lesestationen. Allgemein gesagt, werden die Schreibstationen benutzt, um Domänen zu erzeugen, mit denen wiederum andere Domänen aus der Gitteranordnung heraus in die zugehörige Lesestationen einer Zugriffsspalte für die Adressierung geschoben werden. Zwei solche Spalten-Adressierabschnitte sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 13 vorgesehen; daher können jeweils zwei Spalten von Domänen D aus dem Gitter in die zugehörigen Lesestationen zum Lesen der durch die Domänen verkörperten Daten geschoben werden.
In der dargestellten Gitteranordnung ist die allgemeine Verschiebungsrichtung der zylindrischen Domänen D im Gitter einschliesslich der Streifendomä nen S von links nach rechts oder von rechts nach links, während die Entnahme einer Domänenspalte aus dem Gitter transversal zu dieser horizontalen Links- Rechts-Bewegungsrichtung erfolgt.
Die Schreibeinrichtung 150 B enthält beispielsweise eine Auflagemagnetschicht 151 B, die über der Domänenschicht im Bereich der Schreibstation angebracht ist. Ein Domänen
Erzeugungsleiter 154 B für die Erzeugung von Domänen ist mit einem Stromimpulsgenerator 156 B verbunden. Weiter hin ist eine Schalteinrichtung 157 B dargestellt, die von einer Wandverschiebungsstromquelle 158 B und von einer
Stromquelle 159 B zur Erzeugung des in der Schichtebene wirksamen Magnetfeldes gespeist wird. Die Schalteinrich tung 157 B bewirkt sowohl die Wandverschiebung, d. h. die
Bewegung der Domänen, als auch die Erzeugung eines in der Schichtebene wirksamen Magnetfeldes. Der Wandbewe gungsgenerator kann z.
B. aus dem Schleifenleiter 74 und dem Stromgenerator 84 der Fig. 12 bestehen und der Stromleiter 86 und die Stromerzeugungseinrichtung 88 für das in der Schichtebene liegende Magnetfeld können das benötigte unipolare Magnetfeld in der Schichtebene liefern.
Im Betrieb erzeugt der Stromimpulsgenerator 156 B, von der Steuerungseinrichtung 195 gesteuert, einen Strom durch den Domänen-Erzeugungsleiter 154 B, sobald eine Domäne abgerufen werden soll. Wie oben beschrieben, haben bei vorhandener Auflagemagnetschicht 151 B und ohne unipolares Magnetfeld in der Schichtebene alle erzeugten Domänen den Binär-Zustand S = 1, d. h. sie haben keine Blochlinien. Diese Domänen könnten den Binär-Zustand 0 darstellen. Anschliessend werden alle Domänen durch die Schaltereinrichtung 157 B geleitet, wo sie in den Binär-Zustand S = 0 umgeschaltet werden können, indem sie durch den Schleifenleiter 74 und den Stromgenerator 84 einer Wandbewegung unterworfen werden. Alle erzeugten Domänen können somit eine binäre 0 darstellen und davon können ausgewählte Domänen zur Darstellung einer binären 1 umgeschaltet werden.
Jede Schreibstation enthält eine Schreibeinrichtung 150 A oder B und einen Schieber 152 A oder B zum seriellen Schieben von Einzelwanddomänen in eine sogenannte Domänenpumpe. In der Fig. 13 sind zum Bewegen der Domänen in zwei Spalten aus der Gitteranordnung L heraus zwei derartige Domänenpumpen vorgesehen. Diese Domänenpumpen bestehen aus den stromführenden Leitern 142 L und 142 R, die an entsprechende Pumpenstromquellen 148 L bzw.
148 R angeschlossen sind.
In einem Paar von Pumpenleitern 142 L und R fliessende Ströme führen praktisch zu einer Expansion der Domänen zwischen den Leitern. Durch diese Expansion werden andere Domänen bewegt oder verschoben, so dass insgesamt die Domänen in den durch die Pumpenleiter gebildeten Spalten weitergeleitet werden. Die Schreibeinrichtungen liefern codierte Domänen für die Informationsspeicherung, während die Schieber 152 A und 152 B die Domänen seriell in die durch die zugehörigen Pumpenleiteinrichtungen definierten Spalten schieben.
Die Lese- oder Abfühleinrichtungen bestehen im allgemeinen aus einem seriellen Domänenzieher 166 A, einem seriellen Domänenschieber 168 A und einer Domänenabfühleinrichtung. Der Domänenzieher 166 A enthält die Leiter 172 L und 172 R. die an eine Zieherstromquelle 174 A angeschlossen sind und von ihr betätigt werden. Der serielle Schieber 168 A enthält die Leiter 176 L und 176 R, die an eine Schieberstromquelle 178 A angeschlossen sind. Der serielle Domänenzieher 166 A bewegt einzelne Domänen seriell aus der Spalte der zugehörigen Domänenpumpe heraus. Mit dem se riellen Schieber 168 A werden Domänen einzeln nacheinander in Richtung der Y-förmigen Begrenzung 180 A geschoben. Mit dem Schieber 168 A wird auch ein inhomogenes Magnetfeld in dem durch die Grenzen der Begrenzungseinrichtung 100 definierten Y-förmigen Bereich erzeugt.
Dadurch wiederum werden die Domänen entsprechend der Struktur ihrer Wandmagnetisierung abgelenkt. Wie oben erläutert, können so Domänen auf ihren Informationsinhalt hin nach ihrer Ablenkung in einem Weiterleitungsfeld abgefühlt werden.
Die Leseeinrichtung enthält einen an ein Abfühlelement 184 A, welches ein magnetoresistives Element bekannter Art sein kann, angeschlossen elektrischen Leiter. Eine Fühlerstromquelle 185 A erzeugt einen elektrischen Strom, der durch das Fühlerelement 184 A fliesst. Nach der Darstellung in der Fig. 13 befindet sich z. B. eine längliche Domäne 186 neben dem Fühler 184 A in Abfühlposition.
Eine Leiterschleife 188 A befindet sich neben dem linken Schenkel des Y-förmigen Weiterleitungskanales, während eine Leiterschleife 190 A neben dem rechten Teil des Y-förmigen Weiterleitungskanales liegt. Die Leiterschleife 188 A ist mit einer Stromquelle 192 A verbunden, die Leiterschleife 190 A mit einer Stromquelle 194 A. Die Leiterschleifen 188 A und 190 A dienen zur Ausdehnung und zum Vernichten von Einzelwanddomänen in entsprechenden Teilen des Y-förmigen Weiterleitungskanales; d. h. ein in der Schleife 190 A fliessender Strom dehnt die Domäne 186 A zur Abfühlung eines maximalen Signales durch den Detektor 184 A aus. Mit derselben Schleife kann dann die Einzelwanddomäne 186 später vernichtet werden.
Eine Steuerungseinrichtung 195 synchronisiert den Betrieb der verschiedenen im Datenspeicher der Fig. 13 verwendeten Bauteile. Sie liefert Eingabeimpulse an die Pumpstrom quellen 144, die Schieberstromquellen 156, 178, die Zieher stromquellen 174, die Pufferstromquellen 136 und 140, die Fühlerstromquellen 185, die Vorspannfeldquelle 126, die Schreibeinrichtungen 150 und die Stromquellen 192 und 194.
Die Anzahl der in den Pufferzonen der Gitteranordnungs Kanäle benötigten Streifendomänen S hängt von der Grösse der Gitteranordnung und der Anzahl von Spaltenadresselementen ab. Es müssen deshalb genügend viele Streifendomänen vorhanden sein, um die ganzen informationstragenden Einzelwanddomänen in der Gitteranordnung in eine Spalte für den Zugriff schieben zu können. Die Streifendomänen haben ungefähr dieselbe Breite und den Abstand wie die zylindrischen Domänen in der Gitteranordnung. Daher lässt sich leicht ausrechnen, wie viele Streifendomänen für ein Gitter gegebener Grösse und eines gegebenen Bereiches gebraucht werden, wobei eine vorbestimmte Menge von Eingabe- und Ausgabespalten-Zugriffseinrichtungen vorhanden ist.
Grundsätzlich sollten die Pufferzonen eine genügende Anzahl von Streifendomänen enthalten, so dass sichergestellt ist, dass alle zylindrischen Domänen in eine Spalte für den Zugriff von der Gitteranordnung umgesetzt werden können.
Während dieser Umsetzung oder Verschiebung bleibt die Gesamtzahl von Streifendomänen S in beiden Pufferzonen konstant.
Die für die steuerbare Umschaltung einer Folge von Domänen nach der Fig. 12 notwendigen Verfahrensschritte sind in der Fig. 14 angegeben. Der erste Schritt besteht in der Austauschkopplung einer magnetischen Schicht mit einem die Domänen tragenden Medium, also der Domänen Verschiebeschicht. Der nächste Schritt ist das Einsetzen einer Domäne. Die eingesetzte Domäne kann jeden Wandzustand haben. Im nächsten Schritt wird der endgültig gebrauchte Wandzustand festgelegt. Wenn der Wandzustand S = 0 gebraucht wird, wird im nächsten Schritt die Magnetisierung der Schicht unipolar ausgerichtet. Nach der unipolaren Ausrichtung der magnetischen Schicht, oder wenn ein Domänenzustand S = 1 benötigt wird, direkt, ist im nächsten Schritt eine ausreichende Wandbewegung für die Domäne vorgesehen, um eine Instabilität der Wandmagnetisierung hervorzurufen.
Die resultierende Domäne hat dann entweder den Wandzustand 1 oder 0, je nach der bisher durchlaufenen Schrittfolge. Die Domäne wird dann für die Benutzung weitergeleitet, und das Ablaufdiagramm kehrt entweder zur steuerbaren Umschaltung weiterer Domänen zurück oder läuft zum Prozessende weiter.
Eine Abänderung der Verfahrensschritte nach den Fig. 6 berücksichtigt die Arbeitsweise der in der Fig. 13 dargestellten Schreibeinrichtung. Der erste Schritt bleibt die Austauschkopplung einer magnetischen Schicht mit einem Domänenmedium. Domänen werden durch eine Erzeugungseinruchtung eingesetzt, die gleich zeitig eine wesentliche Wandbewegung erteilt. Alle erzeugten Domänen haben den Binär-Zustand S= 1. Die erzeugten Domänen werden dann in einen Schaltbereich weitergeleitet.Wenn eine Domäne im Umschaltbereich in den Binär-Zustand 0 umzu schalten ist, wird im nächsten Schritt die Austausch-gekoppelte magnetische Schicht unipolar magnetisch gesättigt und die
Wandbewegung der Domänen wird eingeleitet. Nur ausge wählte Domänen werden in den anderen binären Domänenzu stand umgeschaltet.
Die Domäne wird dann für die Benutzung weitergeleitet und das Ablaufdiagramm kehrt entweder zu einer weiteren gesteuerten Umschaltung des Domänenzustan des zurück oder läuft zum Prozessende weiter.
Im genannten Beispiel muss das unipolare Magnetfeld in der Schichtebene eine gewisse experimentell zu bestimmende Stärke übersteigen. Die kritischen Werte für dieses Feld wurden zwischen 40 und 50 Oe ermittelt. Bei dieser Feldstärke liefert der Leiter für das in der Schichtebene liegende Magnetfeld auch eine hinreichende Geschwindigkeitskomponente (Vormagnetisierungsgradienten) für die Wandbewegung. Jedes unipolare Magnetfeld in der Ebene der Auflagemagnetschicht, das grösser ist als im genannten Beispiel, gestattet die steuerbare Umschaltung von Domänen aus einem unbekannten in einen bekannten Zustand.
The invention relates to a device for the formation of binary coded magnetic domains which, for data processing purposes, is generated, maintained and maintained by means of magnetic driving fields and the aid of magnetic driving fields in a magnetic carrier layer with a bias magnetization normal to the layer plane as a supporting field for the existence of cylindrical magnetic single wall domains Conductive structures and electrical conductors are moved and passed on in the carrier layer.
For the following description, a single wall domain is considered to be a magnetic domain which is delimited by a single domain wall and which in turn closes in an annular manner in the plane of a magnetic layer medium. The shape of the domain wall is generally independent of the boundaries of this layer medium as the domain shifting layer in which domains can be moved. The term domains includes in particular cylindrical magnetic single-wall domains that appear circular in plan view, but also elongated magnetic single-wall or strip domains and segment domains, part of the domain boundary being replaced by a magnetic discontinuity, such as the edge of the domain shifting layer.
As far as a single wall domain itself exists within a displacement plane, it is known to be freely movable in such a plane. In order to move the domains, a localized field gradient is normally generated within the layer medium in the desired direction by the action of magnetic driving fields and the aid of guide structures.
Materials known for their ability to preserve single wall domains include rare earth orthopedic rites and garnets. These materials show preferred directions of magnetization which are essentially perpendicular to the plane of the respective domain shift layer. A single wall domain in such a material is magnetized in one direction of its axis, whereas the remaining domain shifting layer is magnetized in the opposite direction, so that the domain occurs as a dipole, oriented to the normal, in the domain shifting layer. Other magnetic materials can also be used to preserve single wall domains, just as only the magnetic material is anisotropic and the easy axis of magnetization is normal to the plane of the domain shifting layer.
A delimited domain pattern, such as the so-called domain layer lattice, can be formed in that a multiplicity of cylindrical single-wall domains are enclosed in a surface area of the domain shifting layer and devices for inputting and removing domains are provided. The domains themselves contain the respective bit information through distinguishable physical properties. Since each domain stores the bit information itself, the single wall domains can be placed close to one another and enclosed as a whole. The interaction forces between the domains stabilize their position within this domain layer lattice, whereas the delimitation means of the surface area stabilize the outer domains in cooperation with the inner interaction forces.
The layer grid is thus an effective data storage arrangement.
In most conventional data storage systems using magnetic cylindrical single wall domains, bit information is generally represented by the presence or absence of single wall domains.
This technique was initially used in the development of magnetic domain devices because the creation or division of domains was the easiest way to put this technology into practice.
Various physical properties of the domains have later been used which can be useful for information storage and retrieval. For example, domains with obviously different sizes were used to represent different bit states. Another property of the domains that is useful for the storage of information is that the magnetization in the wall of a domain can have different directions or chiralities.
This different direction of rotation of the magnetization in the domain wall can be used for the binary representation of data. In a work by George Henry in the IBM Technical Disclosure Bulletin, Volume 13, No. 10, Page 3021 from March 1971, the applicability of chirality for information processing with the aid of magnetic single-wall domains is already described.
When working with magnetic cylindrical single wall domains, it can be seen that magnetic single wall domains can have different properties that distinguish them from one another. It was discovered that domains can each have a different number of vertical Bloch lines, which can be imagined round and raw as vertical twisting lines in the wall magnetization. These Bloch lines each divide two areas within the domain wall magnetization. Furthermore, it has been shown that the domains which can be distinguished in this way each follow different directions of movement in an applied inhomogeneous magnetic field.
Since the discovery of these Bloch lines within the domain wall, their properties have been described in various places, including in an article by AP Malozemoff, in Applied Physics Letters 21, page 149, (1972), where it is shown that in the presence of a sufficient number of vertical Bloch lines in the domain wall this domain only collapses at a higher prestressing field than a domain with a smaller number of vertical Bloch lines. In addition, depending on the number of vertical Bloch lines, the mobility and diameter of the domains can be different.
The important property of different deflection angles in the direction of movement of domains under the influence of a magnetic gradient field according to the wall topology or the state of the domain was recognized and published early on. This deflection angle is z. B. has been shown as a function of the number of rotations of the wall magnetization in the periphery of the domain wall and can thus be used to represent data in a data memory. The creation of such domains, however, has generally been of a practically random nature in that many domains were created regardless of their properties.
Accordingly, these domains were first determined and sorted out according to their deflection angle, in order then to be stored in groups in a data bit storage area corresponding to the deflection angle sensed. A particular data bit memory area was then activated in order to release domains according to the bit status required for storage in the data memory.
This means that only the treatment is known in which domains with different properties are deflected in correspondingly different directions. When forwarded in a common gradient field, one domain can thus be deflected at a different angle than another. The controlled generation of such domains with selectable properties is not yet known.
The object of the present invention is therefore to provide an arrangement for the controlled generation of domains with selectable properties, which can be predictably switched from an unknown to a known state; Furthermore, a data memory is to be provided which uses two different states of the domains for binary data storage.
According to the invention, this object is achieved in that the said first magnetic carrier layer is in the area of the formation of coded domains in exchange coupling with a second magnetic layer, which layer itself does not have any cylindrical domains, and that means are provided to selectively actuate said second magnetic To be able to expose the layer to an external, parallel to the layer plane effective magnetic field if a domain is generated in the formation area or an already existing domain arrives, the whole thing in such a way that in the absence of the external magnetic field domains are formed that do not contain any Bloch lines in their wall and so embody the one binary value, and that domains are formed in the event of the application of the external magnetic field,
which contain a pair of Bloch lines in their wall and thus embody the other binary value.
The use of a second magnetic layer on top of a domain shifting layer and its effect on the apparent elimination of single wall hard domains is described in an article entitled The Effect of a Second Magnetic Layer on Hard Bubbles by A. Rosencwaig, published in the Bell System Technical Journal, Volume 51, pages 1440-4, July-August 1972. This second layer is intended to ensure that all single wall domains can be forwarded in an orderly manner. This second or overlay magnetic layer without a magnetic field aligned in the domain layer plane should reduce the number of Bloch lines to a pair. However, this has proven to be flawed.
Accordingly, as a continuation of the above-mentioned object, it is provided that domains with two predeterminable wall states are formed in a controllable manner in a domain shifting layer with the aid of a second magnetic layer. The device contains a magnetic overlay layer with a magnetization directed in the plane of the layer, which is associated with the layer or the magnetic overlay layer in exchange coupling with the domain shifting layer. Without a uniform magnetic field in the plane of the overlay magnetic layer, the domains formed do not have any Bloch lines in their domain wall. In the case of a unipolar magnetic field directed in the layer plane, however, the domains have a pair of Bloch lines in the domain wall.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and will be described in more detail below.
Show it:
1 shows a data memory with devices for the formation of magnetic domains with one of two wall states and for their storage in a domain layer lattice;
FIGS. 2 and 3 exemplary embodiments of a device for coding through the controllable generation of individual wall domains of a predetermined wall condition;
4 is a cross-sectional view of the domain shifting layer, the overlay magnetic layer, and the magnetic field generator taken along line 4-4 in FIGS. 2 and 3.
5A and 5B show the two wall states of a domain that can be generated in a controlled manner according to the invention;
6 shows, in a flow chart, the individual steps for generating domains with two wall states;
7 shows the radially directed magnetic field generated by a domain in cooperation with a superimposed magnetic layer;
8 shows a side view of the domain wall shown in FIG. 7, developed in the direction of arrows 8-8;
9 shows a plan view of a domain in a domain shifting layer with a field which is oriented in the direction of the layer plane and which acts on the overlay magnetic layer;
Figure 10 is a sectional view of a domain of Figure 9 taken along line 10-10;
11 shows an exemplary embodiment for the coding by controlled switching of domains from an unknown to a known binary state, namely equal to 1;
;
12 shows an apparatus for switching control of domains from an unknown to a known binary state, namely equal to 0;
13 shows a data memory with transversal input of coded domains into the domain layer lattice, and FIG
14 is a flow diagram of the steps for switching the wall states of domains.
A data store using the present invention has facilities for the formation and storage of single wall magnetic domains. The presence or absence of Bloch lines in the wall of these domains serves as a criterion for the representation or coding of binary data. The ability of the domains to represent one of two binary states on their own allows the domains to be packed in a grid-like manner in a defined, limited area of the domain shift layer for storage, with their binary value being retained. The repulsive interaction between the domains automatically ensures a grid-like arrangement if a large number of cylindrical domains are introduced into a suitably delimited area.
In FIGS. 1 and 13, for example, two data memories are shown which use different types of such domain layer grids, including stripe domains in the second exemplary embodiment.
1 shows a data memory with a hexagonal domain layer lattice L of cylindrical domains D in a domain shifting layer, which domains can be passed from a writing device 10 into the domain layer lattice L and out of this into a reading device 12. An input device 14 and an output device 16 guide the domains D via the magnetic guide devices P1 to P12 into the domain layer lattice L and out of this via a plurality of forwarding paths 18. The forwarding of the domains is controlled by a forwarding control device 19.
The domains D move, coming from the writing device 10, under guidance by means of the magnetic conductive structure 20, which is shown here for illustration as consisting of T- and I-bars. In this area, the domains are still separated from one another and a premagnetization HZ as a supporting field for the existence of the domains is applied by a premagnetization device 21.
The forwarding of domains by means of a conductive structure made of T- and I-bars is known per se and takes place through the rotation of a magnetic driving field in the plane of the domain shifting layer. The transmission paths 18 from the writing device 10 to the domain layer lattice L and from there to the reading device 12 are shown with different lengths in the drawing. In order to maintain the integrity of each single wall domain column as passed from the writing device via the input device 14 through the grid L and the output device 16 into the reading device 12, the length of the routing paths must of course be the same.
The different path lengths result here only from the selected display method; it cannot be deduced from this that the domains of one and the same column reach the individual facilities at different times.
In FIG. 1, five forwarding paths 18 are indicated between the input device 14 of the domain layer lattice L and the writing device 10. The writing device 10 shows only one arrangement for the controllable generation of single-wall domains in one of two states, but each single-wall domain line and thus each forwarding path has its own controllable domain-generating device. The domain state is determined by the magnetic structure of the overlay magnetic layer area located in the writing device.
The area covered by this overlay magnetic layer in the writing device 10 and the domain shift layer itself are not shown in FIG. 1 for the sake of simplicity of illustration. The writing device of FIG. 1 is shown in detail in FIG.
The writing device 10 contains a supporting magnetic layer 22 which is applied over the domain shift layer 24 in the region of the writing device. A current source 26 supplies a current 12 through a conductor 28, the other end of which is grounded, in order to build up a unipolar magnetization field which is formed in the plane of the magnetic bearing layer 22. A current pulse generator 30 of the writing device generates a current 11 in a domain generating device, which is shown here as a conductor loop 32. The mutual position of the domain shifting layer 24, the supporting magnetic layer 22, the conductor loop 32 and the conductor 28 is shown in the sectional illustration of FIG. Necessary insulating layers are not shown for the sake of simplicity.
The overlay magnetic layer 22 can consist of any magnetic material whose axis of easy magnetizability lies in the plane of the layer and which can enter into exchange coupling with the domain shifting layer 24. Examples of materials suitable for the overlay magnetic layer 22 are an ion-implanted layer, a magnetic garnet film, or a thin nickel-iron layer
In order to maintain the wall condition of the single wall domains, the energy barrier between the implantation area under the overlay magnetic layer and the area without implantation for the storage and forwarding of domains must be as small as possible. To this end, a transition area can be created by slowly grading either the dosage or the energy of the ions during production.
When the writing device is in operation, the current pulse generator 30 is actuated in such a way that the conductor loop 32 supplies a suddenly rising, oppositely directed magnetic field for the formation of a domain D. If no current 12 is applied to the conductor 28, a radially directed magnetization occurs in the generation area for the single wall domains (cf. FIG. 7). The single wall domain generated then has no Bloch lines in its domain wall and thus a binary state of, for example, 1 (FIG. 5A).
If, however, the current source 26 providing the magnetic field is switched on during the time in which the current pulse generator 30 is actuated, the current flowing in the conductor 28 builds up a unipolar magnetic field in the plane of the overlay magnetic layer 22. This process is outlined in FIG. 9 and will be described in more detail later.
If a domain is generated while a unipolar magnetic field with magnetization oriented in the plane of the bearing magnetic layer is applied to the bearing magnetic layer, then a domain is generated which has a pair of Bloch lines in its wall. The domain then has the binary state S = 0, for example (FIG. 5B). By switching the current source 26 providing the magnetic field on or off, domains for the representation of different binary states can accordingly be generated which can be well stored in the domain layer lattice L of FIG. 1 because they have the same diameter among themselves.
The domains arriving at the rightmost pole position of the T-bars in FIG. 1 in front of the input device 14 are spaced from one another by four diameters or 4d. These domains are available here to be gradually brought closer together and thus to gain access to the domain layer lattice L. Each controllable domain generation device in the writing device 10 simultaneously with the others generated a domain for the common transfer of an entire single wall domain column into the domain layer grid L. The domains are expediently entered into the grid by a structure which consists of several conductors P1 to P6. The conductor 6 can simultaneously be part of the delimitation device for the domain layer lattice and also part of the input device 14 for moving the domains into the domain layer lattice.
Forwarding tracks 18 are provided in order to control the movement of the domains D from the writing device 10 into the domain layer lattice L and from there to the reading device 12. The forwarding paths 18 are expediently formed by grooves formed in the domain shifting layer 24.
The shape of the domain layer lattice L can be maintained with a suitable delimitation device.
It also provides limiting forces at the entry and exit points of the domains. The limiting device can be formed, for example, by the two conductors 34, which conduct currents in the directions indicated by the arrows and thus generate magnetic fields which counteract any domain movement for leaving the grid.
The forwarding of single wall domains to the domain layer lattice takes place by means of current pulses sequentially applied to the conductors P1 to P6. The relay tracks 18 ensure that the single wall domains remain in the corresponding track and do not separate in order to compensate for the increasing interaction forces as they move ever closer to the domain layer lattice. The limiting magnetic field, which is built up by the current flowing in the limiting conductors 34, can maintain the relative position of the domains within the layer lattice without the need for special conduction paths there.
In this case, the currents in the conductors P1 to P6 prevent the domains from moving away from the domain layer lattice and, together with the forces supplied by the currents in the boundary conductors 34, move the domains from the originally isolated positions with a distance of 4d now into interaction positions with a distance of only 2d within the domain layer lattice L.
Domains are extracted from the domain layer grid in a manner similar to how they are entered. The output device 16 is a geometric diverting device, and the conductors which are used for forwarding the single-wall domains in order to remove the domains D from the domain layer lattice and to conduct them back into isolated positions are denoted by P7 to P12. When the single wall domains have reached the left pole position of the T-bars at the output of the output device 16, they are again separated from one another by a distance of approximately 4d and then they can be seen as individual isolated domains to the right in the direction of the arrows
Help of the conductive structure 20 are forwarded, which is shown here as consisting of T- and I-bars.
The Leitstruk structure 20 leads the domains into the reading device 12, where the binary data stored in the domain walls are sensed. These can then be transmitted to a user facility 36.
It is well known that domains can have different
Deflect the wall condition at different angles in a forwarding field. The reading device 12 can therefore contain a plurality of deflection channels 38, one of which is provided for each row of domains in the domain layer lattice. Only one deflection channel 38 is shown in the reading device in FIG. 1, but each line has a sensing device for the domains.
The reading device for each line contains two continuation conductors P13 and P14 and guide elements 20 made of T- and I-bars. At the input of the reading device these Leitele control elements 20 together with the forwarding channel 18
Path of all domains. Upon reaching the head of continuation
P13, the domains are no longer under the control of the forwarding channel 18 and are only transported to the right in the figure by the continuation conductors P13 and P14. Domains with a pair of Bloch lines, which are therefore in the state S = O, have only one horizontal forwarding direction and are transported to the guide elements 40 made of T- and I-bars at the end of the horizontal arrow.
Domains without Bloch lines are deflected at an angle to the horizontal in the figure into another group of guide elements 42 made of T- and I-bars. At the end of the relay groups 40 and 42 are magnetoresistive sensing elements which are used to sense the presence of a domain. Thus, both the domain status can be sensed in the reading device 12 and, if necessary, the data can be forwarded to the user device 36.
The sequence of operations for the writing device 10, the routing tracks 18 consisting of T and I bars, the associated rotating field, the routing control 19 and the reading device 12 are controlled by the control device 48. It controls the operation in such a way that domains are formed depending on the required data, guided into and out of the domain layer grid L and then sensed in order to use the data contained in the domains when the data needs to be extracted.
A second exemplary embodiment of the writing device 10 shown in FIG. 1 is shown in FIG. Again, the domain shifting layer 24 is essential for the controlled generation of domain states, which carries a suitably treated overlay magnetic layer 22 of, for example, a layer with ion implantation, a thin garnet film or a nickel-iron film. The writing device 10 shown in FIG. 3 has a domain formation conductor 50 which is provided above the supporting magnetic layer 22 and which contains a constriction 52 for the local increase in the density of the electrical current supplied by a pulse generator 54. A conductor 56, which is fed by a generator 58, generates a unipolar magnetic field in the plane of the overlay magnetic layer 22, which lies above the domain formation conductor 50 and is applied isolated from it.
To operate the writing device of FIG. 3, the control device 48 (FIG. 1) actuates the current pulse generator 54 in order to form a domain D in the region of the constriction 52. If it is desired to generate a domain without Bloch lines (FIG. 5A), the magnetic field current generator 58 is not actuated by the controller 48. A domain current pulse is emitted from the current pulse generator 54 in the absence of a unipolar magnetic field, and thus a domain without Bloch lines is generated. This domain could represent the binary state 1, for example. The domain is passed from the writing device into the domain layer lattice L, for example in FIG. 1, for storage via guide devices (not shown).
If a single wall domain with a binary state 0 is required, then a domain with a pair of Bloch lines corresponding to the binary state zero (FIG. 5B) can be generated by the writing device. In this case, the magnetic field current generator 58 is switched by the control device in such a way that it supplies a uniform magnetic field running in the plane of the supporting magnetic layer 22.
The generating device, the current pulse generator 54 and the domain-forming conductor 50 are then actuated when this in-plane magnetic field is present and, in accordance with earlier explanations, a domain is then generated which has a pair of Bloch lines (FIG. 5B). The single wall domain is passed into the area of the constriction and can then be passed on from there to the writing device for the storage of the data.
FIGS. 5A and 5B illustrate the states of domains produced according to the invention. 5A shows two domains D magnetized normal to the plane of the drawing with a Bloch wall 60. The two domains are shown in the binary state one, namely without Bloch lines within the wall. The domains can have either of the two directions of rotation of the wall magnetization, although they embody the same binary state. Each of these domains is generated by the writing device 10 of FIGS. 2 and 3 without the generating device for the additional unipolar magnetic field being actuated.
The domains D of FIG. 5B have a pair of Bloch lines 62 in their domain wall 64. These twist within the wall in such a way that the magnetization of the domain wall practically adjusts itself in the direction of the unipolar magnetic field in the overlay magnetic layer. Single wall domains in the binary state of zero as shown in Fig. 5B are generated by the writing device 10 of Figs. 2 and 3 when the unipolar magnetic field generating device is operated simultaneously.
The method steps required for the controllable generation of a series of domains with two different wall states for the writing device 10 of the data memory according to FIG. 1 are shown in FIG. The first step consists in the exchange coupling of a magnetic layer with a medium that carries the domains, i.e. the domain shifting layer. As mentioned, this layer can be a layer with ion implantation, a magnetic garnet film or a thin nickel-iron layer.
The next step is to determine the required condition of the domain wall. If a wall condition S = 0 is needed, the next step is the unipolar alignment of the magnetization of the overlay layer by suitable means. After this alignment of the magnetization of the layer, or directly if a binary state 1 is required, the next step is the creation of a domain. The generating step causes sufficient wall displacement to determine the state of the domain wall along with or without the simultaneous magnetization of the exchange-coupled layer. The generated domain is forwarded for use and the flowchart either returns to determine the wall status of the next domain or continues to the end of the process.
An explanation of the processes within the domains, the domain shift layer and the support magnetic layer for the domain shift layer, as they take place in the controlled generation of the predetermined wall states, is indicated in FIGS. 7 to 10 and will be explained in more detail in connection therewith. Bloch lines in the domain wall move up and down in the wall when the movement of the wall reaches a certain critical speed, as is achieved during the creation of the domain. At this critical speed, depending on the magnetic structure, Bloch line pairs can be formed or destroyed in the boundary layers of the domain layer.
In media without special treatment, i. H. without an overlay magnetic layer, the formation and destruction of Bloch lines in the boundary layers is an accidental process and the number of Bloch line pairs in the single wall domain cannot be easily controlled. In a domain layer that has a magnetic surface layer with the magnetization within the plane, that is, the overlay magnetic layer, such as e.g. B. an ion-implanted layer, a magnetic garnet film or a thin nickel-iron layer, the situation changes. The magnetization of the overlay magnetic layer at the surface which is in exchange coupling with the magnetic domain in the domain layer below the overlay magnetic layer is shown in FIG.
The domain D has a Bloch wall 66 and exists in a domain shift layer 68 which is covered with an overlay magnetic layer 70. The magnetic field in the overlay magnetic layer 70 becomes a radially directed field when a cylindrical domain D occurs. If no external magnetic field is applied in the plane, the domain has no Bloch lines and is therefore in the binary state S = 1 the view of the domain with a cut wall 66 in the development, as indicated by the arrows 8 in FIG. The domains under the overlay magnetic layer 70 generate a magnetization directed radially to all sides without external forces, i.e. H. the in-plane field HX is zero.
In a magnetic structure with a magnetization running in the direction of the normal to the surface and with Bloch wall rotations, for example in a domain shifting layer with domains that have Bloch lines in their wall, there is a point on the surface of the layer which is one opposite to the rotations. opposite magnetization. In the case of a bearing magnetic layer, however, this point, spatially a so-called Bloch point, cannot exist on the surface of the bearing magnetic layer. In this case, it lies in the boundary layer between this bearing magnetic layer and the structure magnetized in the normal direction, i.e. H. of the domain shifting layer The Bloch point is therefore repelled from the surface by the thickness of the overlay magnetic layer.
The magnetization of the overlay magnetic layer is directed radially. The Bloch point is usually fixed on the surface of a domain shifting layer and is therefore stabilized. Quite a lot of force is required to move it off the surface. However, the Bloch point is less stable under the effect of the overlay magnetic layer because it is not fixed on the surface but on the boundary layer. Each wall movement exceeding a critical speed therefore reverses the rotation required to form the Bloch point, so that now all Bloch lines in the domain wall disappear.
An externally applied unipolar magnetic field in the plane of the domain shifting layer 68, which contains a domain D in the region of the bearing magnetic layer 70 as shown in FIGS. 9 and 10, can saturate the surface bearing magnetic layer 70 and the magnetization in the bearing magnetic layer align in one direction. If the magnetic field strength is effective in the direction of the plane and magnetically aligns the bearing magnetic layer 70 in a corresponding direction, then the domain wall 72 is made to interact with the bearing magnetic layer by the action of a field strength which is sufficient to generate a domain movement above a certain critical speed 70 brought so that a Bloch line pair is formed in the domain wall (Fig. 5B).
Once this pair of Bloch lines has been fixed in the domain, the structure of the domain wall is not changed by removing the externally applied, unipolar and plane-oriented magnetic field as long as the speed of movement of the domain wall is kept below the critical threshold value.
With the application of the unipolar magnetic field in the plane, the overlay magnetic layer 70 is magnetized in one direction. As a result of the exchange coupling, the wall structure stable in this environment is a domain with a pair of Bloch lines. A wall movement beyond a certain critical speed facilitates the formation of a pair of rotations of the magnetization in that the wall magnetization interacts with the bearing magnetic layer. The Bloch lines are formed in the direction of the unipolar field in the plane (see Fig. 5B). The effect of an overlay magnetic layer with unipolar magnetization in the plane on the wall structure of a domain located under the overlay magnetic layer is described in the above-mentioned article The Effect of a Second Magnetic Layer on Hard Bubbles.
Essentially, therefore, the structure of the magnetic cover layer which is exchange-coupled to the domain medium can determine the type of domains which are able to exist under the overlay magnetic layer, specifically through the type of interaction of the domain wall with this overlay magnetic layer. The prerequisite for this is that the wall of the domain is moved or displaced beyond a certain critical speed.
A suitable device for the controllable generation of domains contains, for example, a domain shift layer made of a magnetic garnet with the magnetization in the direction of the normal and with a nominal composition of Y235 Eu ,,,. Ga1.2 F38O12 and with a thickness of 4 µm for a domain diameter of 5 µm. The domain layer is applied to a non-magnetic garnet substrate with the composition Gd3 Gas 012. The capping layer can be an ion-implanted layer with a thickness of 0.1 µm. A gold conductor can be used to generate domains, to which a current pulse of 300 mA is applied for 50 to 100 nanoseconds in order to create the domains.
The field lying in the plane of the layer provides a unipolar magnetization between 80 and 100 Oe.
The present invention can also be used for the controlled switching of domains from an unknown to one of two known states. In the unknown state, the domains can contain any number of Bloch lines or even no Bloch lines at all; the domains resulting after switching have a known state in any case. 11 and 12 each show a device for the controlled switching of domains from an unknown to one of two known states. Fig. 10 shows the controlled switching for the generation of domains without Bloch lines d. H. in the binary state S = 1. FIG. 12 shows how a unipolar field with alignment in the layer plane is applied in order to obtain domains which have a Bloch line pair, that is to say are in the binary state S = 0.
A data memory which uses this controlled switching for the writing device is shown in FIG. 13 and is described in more detail below.
The device, shown in FIG. 11 as a loop conductor 74, for effecting a domain wall displacement is formed on the surface of a supporting magnetic layer 76. This in turn is applied to the surface of a magnetic medium 78 which carries the domains.
The forwarding direction of the domains is that of the direction of arrow 80 in the plane of the figure.
Domains with an unknown state, which are represented by circles with question marks, are forwarded under the supporting magnetic layer in the forwarding channel 82 by a suitable transport device, such as a transport ladder not shown here. Whenever a domain is located under the overlay magnetic layer 76, a current generator 84 is actuated and thereby the domain located in the conductor loop 74 is subjected to wall movement due to the change in the magnetic field caused by the current in the loop conductor 74. But if one subjects a domain in the area of a supporting magnetic layer to a wall displacement at a speed that is above.
half a critical threshold value, all Bloch lines disappear from the domain wall, as stated above. It is also assumed here that no unipolar field acts in the overlay magnetic layer with the direction of magnetization in the plane, as is shown in FIG. 12. The induced velocity component forces the twisting of the magnetization within the domain wall to return to the state stable with the overlay magnetic layer 76, i.e. H. a domain without Bloch lines arises in the domain wall. Each domain subject to this wall movement thus loses all Bloch lines that it contained in its wall, for example, and can thus be switched over to the known binary state S = 1 in a controlled manner.
In order to switch a domain with an unknown state in a controlled manner into a state in which it has a pair of Bloch lines, i.e. in the binary state S = 0, the domains with an unknown state are subjected to wall movement in a unipolar magnetic field lying in the layer plane, as shown in of Fig. 12 is shown. Again, the domains with an unknown state are directed in the direction of arrow 80 in the relay channel 82 into the area under the overlay magnetic layer 76. However, an additional conductor 86 for the magnetic field effective in the layer plane is provided above the loop conductor 74. It thus becomes part of the switching device together with the speed generating device, the loop conductor 74.
As in FIG. 11, the loop conductor 74 is arranged over the supporting magnetic layer 76, which in turn covers part of the domain medium 78 in the controlled switching area. The conductor 86 is applied over the loop conductor 74 and insulated therefrom. The conductor 86 can be excited in a suitable manner by a current pulse from the generator 88 in order to generate the unipolar magnetic field effective in the plane of the supporting magnetic layer 76.
In operation, the domains with an unknown state, which are shown as circles with question marks, are generated in a suitable manner and forwarded to the controlled Umschaltbe rich. The domains in the switching area are then subjected to a wall movement by generating the current IS from the current pulse generator 84. This wall movement takes place within the domains in toggle.
area in the unipolar magnetic field effective in the layer plane, which is generated by the current IF in the conductor 86.
As described above, the wall movement imparted to a domain in the unipolar magnetic field lying in the layer plane generates such a domain which contains a pair of Bloch lines in the domain wall and is thus in the binary state S = 0. The controlled switching according to the invention takes place through the wall movement induced by means of the loop conductor 74 and the current IS generated by the current pulse generator 84. The unipolar magnetic field lying in the plane of the supporting magnetic layer 76 favors the controlled switching by supporting the creation of a pair of rotations, that is to say the generation of Bloch line pairs.
In order to be able to generate domains with two states, as shown in FIGS. 11 and 12, one does not need two separate devices. These have been described as separate exemplary embodiments for the sake of simpler description. The exemplary embodiment according to FIG. 12 is sufficient. The current generator 88 for the magnetic field lying in the plane of the layer can in fact be controlled in a suitable manner so that it either delivers a unipolar field effective in the plane of the supporting magnetic layer 76 or not in order to generate domains, which are either in the binary state 0 or l.
The magnetic field component generated separately in FIGS. 11 and 12 for effecting a domain wall displacement can also be brought about by the generating conductor for the magnetic field effective in the plane itself.
The forwarding of domains under the influence of electrical
Ladder is well known. The field generating conductor is generally thicker, but both have the same effects, namely, they generate a magnetic field with a vertical and a horizontal component. The component of a magnetic field that is effective for the velocity of a domain and that results from the action of an electrical conductor on a domain medium is described in the article Bubble Mobility in a System by N. F. Borelli and co-authors, which is published in the AIP Conference Proceedings, No.
10, Part 1, (1972) on pages 398 to 402.
Thus both the generating device for the unipolar magnetic field lying in the plane and the generating device for the wall displacement and thus the speed of the displaced domains can be formed by the same electrical conductor 86 in FIG. 12 for the magnetic field lying in the plane.
13 schematically shows a column-addressable domain layer lattice which contains the writing device according to the invention. Any of the above-described writing devices can be used with this column access domain layer grid arrangement; However, the preferred Ausführungsbei game is a combination of a controlled generation device, namely the generation conductor after the
Fig. 2 or 3, but without the generating device for the in-plane magnetic field, with the controlled
Switching device according to FIG. 12. The generating device generates domains with the binary state S = 1
Switching device can then be actuated or not in order to switch over only those domains which have to store the opposite binary state.
The domain layer lattice L for the domains D is delimited by a delimitation device 100, the one
Forms barrier to prevent the escape of domains D and to keep the domains within the demarcated area. The delimitation device 100 is also passed around the reading and writing devices and around the input and output gaps which extend in the transverse direction to the
Domain layer lattice L extend. The data memory shown in FIG. 13 is described in general to explain the invention.
The domain layer lattice L can be loaded with a number of cylindrical domains D, buffer regions 128 L and R lying laterally on the left and right side of the lattice arrangement, respectively. These buffer areas 128 L and R contain stripe domains S and are provided with means 132 L and 132 R for the creation and deletion of such stripe domains. The device 132 L includes z. B. the electrical conductors 134 A and 134 B, which are connected to the buffer current sources 136 A and 136 B, respectively.
At the right end of the grid arrangement L the devices 132 R have corresponding electrical conductors 138 A and 138 B which are connected to the buffer current sources 140 A and 140 B, respectively.
The operation of the generating and deleting devices 132 L and 132 R will be described in more detail below.
Suffice it to say that these devices are used to create and destroy stripe domains in buffer zones 128 L and 128 R. With the creation and annihilation of stripe domains, the grid arrangement L is shifted as a whole to the left or right while maintaining the integrity of the grid arrangement. The grid arrangement L must always contain a full complement of stripe domains S and cylindrical domains D in order to prevent loss or incorrect classification of the data information represented by the cylindrical domains D.
A bias field source 126 supplies a bias field HZ, which is directed normal to the plane of the grid arrangement L, as a support field for the existence of domains. The source 126 can be of a known type, such as a permanent magnet, a magnetic layer in exchange coupling with the domain shifting layer, or else current-carrying conductors. So one should have a different value for the bias within the grid arrangement L than outside the grid arrangement z. B. in the writing device 150.
In FIG. 13, two writing stations designated as writing devices 150 A and 150 B are provided above the grid arrangement L. In FIG. On the underside of the grid arrangement L there are two reading stations. Generally speaking, the writing stations are used to generate domains with which in turn other domains are pushed out of the grid arrangement into the associated reading stations of an access column for addressing. Two such column addressing sections are provided in the embodiment of FIG. 13; therefore two columns of domains D can be pushed from the grid into the associated reading stations for reading the data embodied by the domains.
In the grid arrangement shown, the general direction of displacement of the cylindrical domains D in the grid including the Streifendomä NEN S is from left to right or from right to left, while a domain column is removed from the grid transversely to this horizontal left-right direction of movement.
The writing device 150 B contains, for example, a supporting magnetic layer 151 B which is applied over the domain layer in the area of the writing station. A domain
Generation conductor 154 B for the generation of domains is connected to a current pulse generator 156 B. Also shown is a switching device 157 B, which is powered by a wall displacement power source 158 B and by a
Current source 159 B is fed to generate the magnetic field effective in the layer plane. The Schalteinrich device 157 B causes both the wall displacement, d. H. the
Movement of the domains as well as the generation of a magnetic field effective in the layer plane. The Wandbewe supply generator can, for.
B. consist of the loop conductor 74 and the current generator 84 of FIG. 12 and the current conductor 86 and the current generating device 88 for the magnetic field lying in the layer plane can supply the required unipolar magnetic field in the layer plane.
In operation, the current pulse generator 156 B, controlled by the controller 195, generates a current through the domain generation conductor 154 B as soon as a domain is to be retrieved. As described above, if the overlay magnetic layer 151 B is present and without a unipolar magnetic field in the layer plane, all domains generated have the binary state S = 1, i.e. H. they have no Bloch lines. These domains could represent the binary state 0. All domains are then passed through the switch device 157 B, where they can be switched over to the binary state S = 0 by subjecting them to a wall movement through the loop conductor 74 and the current generator 84. All domains generated can thus represent a binary 0 and selected domains can be switched to represent a binary 1.
Each writing station contains a writing device 150 A or B and a slider 152 A or B for the serial pushing of single wall domains into a so-called domain pump. In FIG. 13, two such domain pumps are provided for moving the domains in two columns out of the grid arrangement L. These domain pumps consist of current-carrying conductors 142 L and 142 R which are connected to corresponding pump current sources 148 L and 148 R, respectively.
148 R are connected.
Currents flowing in a pair of pump conductors 142 L and R practically lead to an expansion of the domains between the conductors. As a result of this expansion, other domains are moved or displaced so that the domains as a whole are passed on in the columns formed by the pump conductors. The writing devices provide coded domains for information storage, while the sliders 152 A and 152 B push the domains serially into the columns defined by the associated pump directors.
The reading or sensing devices generally consist of a serial domain puller 166A, a serial domain shifter 168A, and a domain sensing device. The domain puller 166 A contains the conductors 172 L and 172 R. which are connected to a puller current source 174 A and are operated by it. The serial slider 168 A includes conductors 176 L and 176 R that are connected to a slider power source 178 A. The serial domain puller 166 A moves individual domains serially out of the column of the associated domain pump. With the serial slide 168 A domains are pushed one after the other in the direction of the Y-shaped boundary 180 A. The slide 168 A also generates an inhomogeneous magnetic field in the Y-shaped area defined by the boundaries of the limiting device 100.
This in turn deflects the domains according to the structure of their wall magnetization. As explained above, domains can thus be scanned for their information content after they have been distracted in a forwarding field.
The reading device includes an electrical conductor connected to a sensing element 184A, which may be a magnetoresistive element of known type. A sensor current source 185 A generates an electrical current that flows through the sensor element 184 A. According to the illustration in FIG. B. an elongated domain 186 next to the probe 184 A in the sensing position.
A conductor loop 188 A is located next to the left leg of the Y-shaped forwarding channel, while a conductor loop 190 A is located next to the right part of the Y-shaped forwarding channel. The conductor loop 188 A is connected to a current source 192 A, the conductor loop 190 A to a current source 194 A. The conductor loops 188 A and 190 A are used to expand and destroy individual wall domains in corresponding parts of the Y-shaped forwarding channel; d. H. a current flowing in the loop 190A expands the domain 186A for the detection of a maximum signal by the detector 184A. The single wall domain 186 can then be destroyed later using the same loop.
A controller 195 synchronizes the operation of the various components used in the data memory of FIG. It provides input pulses to the pumping power sources 144, the slide power sources 156, 178, the puller power sources 174, the buffer power sources 136 and 140, the probe power sources 185, the bias field source 126, the writers 150 and the power sources 192 and 194.
The number of stripe domains S required in the buffer zones of the grid arrangement channels depends on the size of the grid arrangement and the number of column address elements. There must therefore be a sufficient number of stripe domains in order to be able to push the entire information-carrying single wall domains in the grid arrangement into one column for access. The stripe domains are approximately the same width and spacing as the cylindrical domains in the grid array. Hence, it is easy to calculate how many stripe domains will be needed for a grid of a given size and area, given a predetermined set of input and output column access devices.
In principle, the buffer zones should contain a sufficient number of stripe domains, so that it is ensured that all cylindrical domains can be converted into a column for access by the grid arrangement.
During this conversion or shifting, the total number of stripe domains S remains constant in both buffer zones.
The method steps necessary for the controllable switchover of a sequence of domains according to FIG. 12 are indicated in FIG. The first step consists in the exchange coupling of a magnetic layer with a medium that carries the domains, i.e. the domain shifting layer. The next step is to deploy a domain. The domain used can have any wall condition. In the next step, the final used wall condition is determined. If the wall state S = 0 is required, the magnetization of the layer is aligned unipolar in the next step. After the unipolar alignment of the magnetic layer, or directly if a domain state S = 1 is required, sufficient wall movement is provided for the domain in the next step in order to cause instability of the wall magnetization.
The resulting domain then has either the wall state 1 or 0, depending on the sequence of steps followed up to now. The domain is then forwarded for use, and the flowchart either returns to the controllable switching of further domains or continues at the end of the process.
A modification of the method steps according to FIG. 6 takes into account the mode of operation of the writing device shown in FIG. The first step remains to exchange coupling a magnetic layer with a domain medium. Domains are set in by a creation indentation that gives substantial wall movement at the same time. All domains generated have the binary state S = 1. The domains generated are then forwarded to a switching area. If a domain in the switching area is to be switched to binary state 0, the exchange-coupled magnetic layer is magnetically saturated in a unipolar manner in the next step and the
Wall movement of the domains is initiated. Only selected domains are switched to the other binary domain status.
The domain is then forwarded for use and the flowchart either returns to another controlled switching of the domain status or continues to the end of the process.
In the example mentioned, the unipolar magnetic field in the layer plane must exceed a certain strength that can be determined experimentally. The critical values for this field were determined to be between 40 and 50 Oe. With this field strength, the conductor also provides a sufficient speed component (bias gradient) for the wall movement for the magnetic field in the plane of the layer. Every unipolar magnetic field in the plane of the overlay magnetic layer which is greater than in the example mentioned allows the controllable switching of domains from an unknown to a known state.