CH636720A5 - Magnetspeicher mit einem film mit blasendomaenen und einem film mit banddomaenen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetspeicher mit einer aus mehreren miteinander verbundenen, nicht magnetisierbaren Abstandsschichten und magnetisierbaren Filmen bestehenden Speicherebene, bei welchem im ersten magnetisierbaren Film 40 Blasendomänen und im zweiten magnetisierbaren Film Banddomänen erzeugbar und aufrechterhaltbar sind, wobei alle Banddomänen mit der an einem Filmende erfolgenden Erzeugung einer neuen Banddomäne um eine Banddomänenbreite •zum anderen Filmende hin unter Mitnahme der in Senken der 45 Potentialenergie eingefangenen Blasendomänen verschiebbar sind (CH-PS 628 751).

In diesem Zusammenhang sei auch auf die USA-Patentschrift Nr. 3 887 905 von A.H. Bobeck u.a. hingewiesen, in der erläutert wird, wie Wellen in einer Domänenwand in Blasendo- 50 mänen längs der Domänenwand sich fortpflanzen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetspeicher dieser Art zu schaffen, bei welchem die Blasendomänen sicher von einem Filmende zum andern bewegt werden können. 55

Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass ein Steuergerät vorgesehen ist, welches ein Vormagnetisierungsfeld senkrecht zur Speicherebene erzeugt und an eine an einem Filmende angeordnete Leitung und an eine am anderen Filmende angeordnete Leitung zuerst einen Impuls mit einer ersten Pola- 60 rität anlegt, um die Banddomänen und mit diesen gekoppelte Blasendomänen in Richtung zum genannten andern Filmende zu bewegen und dann einen Impuls mit einer zweiten Polarität und solcher Amplitude, um die Banddomänen mit einer solchen Geschwindigkeit in umgekehrter Richtung zu bewegen, 65 dass die Blasendomänen den Banddomänen nicht zu folgen vermögen und von der benachbarten, auf der Seite des genannten anderen Filmendes gelegenen Banddomäne eingefangen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 den Querschnitt àurch die Speicherebene der Fig. 1 längs der Linie 2-2,

Fig. 3 den Verlauf des Treibsignals, das in der Anordnung der Fig. 1 verwendet wird, und die Fig. 4a bis 4e mehrere Querschnitte längs der Linie 4-4 der Fig. 1, um die Auswirkungen des Signalverlaufes der Fig. 3 auf die Fortpflanzung der bewegbaren Band- und Blasendomänen der Fig. 1 der Reihe nach zu veranschaulichen.

Im Blockschaltbild der Fig. 1 enthält eine Anordnung 10 eine Speicherebene 12 in Form eines lamellierten, aus einem Stück bestehenden Gebildes, in dem die einzelnen Schichten vorzugsweise durch ein Epitaxie-Verfahren in der flüssigen Phase ausgebildet sind. Ein Querschnitt durch die Speicherebene 12 ist längs der Linie 2-2 der Fig. 1 in der Fig. 2 wiedergegeben.

Zu den übereinander gestapelten Schichten der Speicherebene 12 zählt gemäss der Fig. 2 eine nicht magnetische Unterlage 14 aus Gadolinium-Gallium-Granat von etwa 800 jim Dicke, auf der eine Banddomänenschicht 16 aus einem magnetisierbaren Material in 3 bis 10 |i.m Dicke erzeugt ist, in der mehrere ziemlich breite, ortsfeste Banddomänen 18 ausgebildet sind, die je einen Leitkanal darstellen. Als nächstes ist auf der Banddomänenschicht 16 eine nicht magnetische Abstandsschicht 20 aus Gadolinium-Gallium-Granat in einer Dicke von 0,5-10 um aufgebracht, auf der wiederum eine Blasendomänen-schicht 22 aus einem magnetisierbaren Material in einer Dicke von 3 bis 10 um hervorgebracht ist, in der die Blasendomänen 24 erzeugt, aufrechterhalten und umherbewegt werden können. Auf der Blasendomänenschicht 22 ist als nächstes eine nicht magnetische Abstandsschicht 26 aus Gadolinium-Gallium-Granat in einer Dicke von 0,5 bis 10 um erzeugt, auf der eine Banddomänenschicht 28 aus einem magnetisierbaren Material in einer Dicke von 3 bis 10 n.m aufgetragen ist, in der Banddomänen hervorgerufen, aufrechterhalten und bewegt werden können. Auf der Banddomänenschicht 28 ist durch ein bekanntes Aufdampfverfahren ein Generator 32 (Fig. 1) ausgebildet, der unter der Mitwirkung eines Steuergerätes 34 wahlweise die Blasendomänen 24 erzeugt, damit sie in die in Laufrichtung oberhalb am weitesten links befindliche, bewegbare Banddomäne 30a an dem zugehörigen, ortsfesten Leitkanal 18 der festen Banddomänenschicht 16 eingeführt werden. An dem in Laufrichtung unterhalb am weitesten rechts liegenden Ende der Speicherebene 12 ist nach einem bekannten Verfahren ein Detektor 36 angeordnet, der unter der Mitwirkung des Steuergerätes 34 die An- oder Abwesenheit der Blasen 24 abfühlt, die auf ihn von der am weitesten rechts angeordneten, bewegbaren Banddomäne 30n aufgekoppelt werden, und ein entsprechendes Signal auf eine Leitung 38 legt. Zum Aufbau eines beständigen Vormagnetisierungsfeldes HB, das durch einen Punkt und einen diesen umgebenden, konzentrischen Kreis seine zur Speicherebene 12 senkrechte Richtung angibt, ist eine Stromquelle 40 vorgesehen. Oberhalb der Banddomänenschicht 28 sind, von dieser durch eine Isolierschicht 44 aus Siliciumdioxid in einer Dicke von 0,5 bis 2,0 ja.m getrennt, zwei bandförmige Leitungen 46,48 aus Kupfer in einer Dicke von 0,1 bis 1,0 |im angeordnet, denen das Steuergerät 34 den Treibstrom mit dem Verlauf der Fig. 3 zuführt.

Mit der Inbetriebnahme der Anordnung 10 gemäss der Fig. 1 erzeugt der Generator 32 zahlreiche Blasendomänen 24, die dem linken, in der Laufrichtung oberhalb liegenden Ende des Satzes paralleler, horizontal orientierter, ortsfester Leitkanäle 18 wahlweise aufgekoppelt werden, während das Steuergerät 34 die Quelle 40 zum Aufbau des Vormagnetisierungsfeldes

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Hb erregt. Unter dem Einfluss des letzteren Feldes HB und des und unter den Rändern der erregten Leitungen 46 und 48 ver-Treibfeldes HD, das vom Treibstrom ID hervorgerufen wird und anlasst. Infolge dieser Schwingung der bewegbaren Banddomä-sich im Bereich der beeinflussten Banddomäne 30a (und 30n) nen 30 werden die in ihrer am weitesten links, in der Laufrich-algebraisch mit dem Vormagnetisierungsfeld nach der Glei- tung oberhalb liegenden Position vorhandenen Banddomänen chung: Hz = HB + HD addiert, wird der Satz vertikal orientier- 5 30 dazu gebracht, die Blasendomänen 24 einzufangen, die ter, bewegbarer Banddomänen 30 (Fig. 1) zu einer Abwärtsbe- zuvor von der benachbarten, in der Laufrichtung oberhalb wegung in der Laufrichtung veranlasst, wodurch die Blasendo- angeordneten Banddomäne 30 längs ihren zugehörigen, ortsfe-mänen 24, die jeweils den bewegbaren Banddomänen 30 sten Leitkanälen 18 übertragen sind, und nach rechts, also in zugeordnet sind, parallel von links nach rechts in der Laufrich- der Laufrichtung abwärts zu verschieben, wobei sie die derart tung unter dem Einfluss des positiven Impulses 50 von ziemlich io eingefangenen Blasendomänen 24 mit sich führen. Bei der geringer Amplitude im Verlauf des Treibstromes ID (Fig. 3) fort- Anlegung des negativen Impulses 52 im Verlauf des Treibstro-gepflanzt werden. Beim unmittelbar nachfolgenden Impuls 52 mes Id der Fig. 3 mit einer ziemlich grossen Amplitude bewe-des Treibstromes ID von negativer Polung und ziemlich grosser gen sich die eingefangenen und fortgepflanzten Blasendomä-Amplitude werden die derart eingefangenen und fortgepflanz- nen 24 unter dem Einfluss des Amplitudengradienten AHZ des ten Blasen 24 tatsächlich hinter den bewegbaren Banddomänen ts ziemlich starken senkrechten Feldes Hz quer zur Breite der 30 zurückgelassen, die schnell in die am weitesten links, in Lauf- bandförmigen Leitungen 46 und 48 zu schnell, als dass sie die richtung oberhalb liegende Position zurückbewegt werden, so zugehörigen Blasendomänen 24 festhalten könnten, so dass dass die benachbarten, in Laufrichtung unterhalb liegenden, diese von den sich nach links bewegenden Banddomänen 30 bewegbaren Banddomänen 30 diejenigen Blasendomänen 24 freikommen und in ihrer am weitesten abwärts liegenden Posi-eingefangen, die von der unmittelbar benachbarten, in der 20 tion längs den zugehörigen ortsfesten Leitkanälen 18 zurück-Laufrichtung oberhalb befindlichen, bewegbaren Banddomäne bleiben, worauf die in Laufrichtung unterhalb benachbarte zurückgelassen sind. Banddomäne 30, wenn sie ihre am weitesten links in der Lauf-

Die Theorie über den Ablauf eines solchen Verfahrens, bei richtung oberhalb liegende Position erreicht, solche Blasendodem die Bewegung der Blasendomänen 24 der Bewegung der mänen 24 einfängt ; bei den nachfolgenden Schwingungen des bewegbaren Banddomänen 30 nachfolgt und die ersteren von 25 senkrechten Feldes Hz und dementsprechend der bewegbaren den letzteren freikommen, wenn sie dem Amplitudengradien- Banddomänen 30 wiederholt sich der erläuterte Vorgang, ten eines starken senkrechten Feldes quer zur Breite der band- In der Fig. 4a sind die Positionen der bewegbaren Banddo-

förmigen Leitung 46 ausgesetzt werden, ist ausführlich in einer mänen 30a und 30b angegeben, wenn im Zeitpunkt to die Schrift mit dem Titel «Magnetic Bubbles» von H. O'Dell, Anordnung 10 der Fig. 1 durch den Stromimpuls 50 von gerin-

erschienen im Verlag von John Wiley & Sons, Seiten 98 bis 114, 30 ger Amplitude anfangs einem Amplitudengradienten des senkbehandelt. Ausserdem ist die Theorie einer Arbeitsweise, bei rechten Feldes Hz zwischen Punkten 60 und 62 quer zur Breite der die Potentialsenke, die von der benachbarten, in Laufrich- der bandförmigen Leitung 46 unterworfen wird. Zu diesem tung abwärts liegenden, bewegbaren Banddomäne 30 hervorge- Zeitpunkt wird eine Blasendomäne 24a von der Banddomäne rufen wird, die Blasendomänen 24 aufnimmt, die bei der Bewe- 30a eingefangen und innerhalb des zuehörigen ortsfesten Leit-gung der in Laufrichtung oberhalb befindlichen Banddomäne 35 kanals 18a an der Schnittstelle angeordnet, die von der Banddo-30 zurückgelassen sind, in einem Aufsatz von Y.S. Lin u.a. mit mäne 30 und dem Leitkanal 18 gebildet ist.

dem Titel «Bubble Domains in Double Garnet Films», heraus- Im nächsten Schritt während der Zeitspanne to-ti bringt das gegeben in der Zeitschrift «Journal of Applied Physics», Band Steuergerät 34 als Quelle des Treibfeldes an die Anordnung 10 45, Nr. 9 (September 1974), Seiten 4084 bis 4094, vollständig durch den Impuls 50 einen sich langsam ändernden Amplitu-erörtert. 40 dengradienten des senkrechten Feldes Hz heran. Die maximale

Nach den aufeinanderfolgenden Schwingungen des Satzes Grösse des Gradienten zwischen den Punkten 60 und 62 quer der parallelen, vertikal orientierten, bewegbaren Banddomä- zur Breite der Leitung 46 reicht gerade aus, um den Satz paralle-nen 30 werden die Blasendomänen 24 infolge ihrer Einfang-, 1er, vertikal in der Fig. 1 orientierter Banddomänen 30a, 30b in Verschiebungs- und Freigabevorgänge quer zum Blasendomä- ihre weiteste in der Laufrichtung unterhalb liegende Position nenbereich der Speicherebene 12 in derjenigen Laufrichtung 45 zu bewegen, während die eingefangene Blasendomäne 24a fortgepflanzt, die von einem Vektor 56 bezeichnet ist, bis sie die längs ihres zugeordneten, ortsfesten Leitkanals 18a mitgeführt, in der Laufrichtung unterhalb am weitesten rechts liegende, also bewegt wird. In der Fig. 4b ist der Zustand im Zeitpunkt ti bewegbare Banddomäne 30n erreicht haben, von der aus sie veranschaulicht.

durch den Detektor 36 wahrgenommen werden. Vorzugsweise Im Zeitpunkt t2 legt das Steuergerät 34 als nächstes an die ist an der Speicherebene 12 eine Sperre 58 ausgebildet, durch so Anordnung 10 durch den Stromimpuls 52 von hoher Ampli-die ihr aktiver Bereich begrenzt wird. tude einen starken Amplitudengradienten des senkrechten Fel ln der Fig. 3 ist der Verlauf des Treibstromes Id in den band- des Hz zwischen Punkten 64 und 66 quer zur Breite der bandförmigen Leitungen 46 und 48 der Anordnung 10 (Fig. 1) aufge- förmigen Leitung 46 (Fig. 4c). Während der Zeitspanne t2-t3 tragen, während aus den Fig. 4a bis 4e die Auswirkungen des bleibt dann dieser Impuls 52 an der Anordnung 10 liegen. Da Treibstromes (Fig. 3) auf die Fortpflanzung der bewegbaren 55 sich unter dem Einfluss dieses starken Amplitudengradienten Banddomänen 30 und die zugeordneten, eingefangenen Blasen- die bewegbaren Banddomänen 30a, 30b sehr schnell verschie-domänen 24 (Fig. 1 ) hervorgehen. ben, entweicht die Blasendomäne 24a aus der von der Banddo-

Im Betrieb der Anordnung 10 (Fig. 1) wird ein Treibfeld mäne 30a gebildeten Potentialsenke und bleibt in ihrer maxi-HD, das senkrecht zur Ebene gerichtet ist, der Speicherebene 12 malen, in der Laufrichtung abwärts liegenden Position zurück, längs den Rändern der bandförmigen Leitungen 46,48 mit eo jn die gleichzeitig die Banddomäne 30b bewegt wird, die für sie Hilfe des Treibstromes ID aufgeprägt. Im Bereich der erregten die maximale, in der Laufrichtung aufwärts liegende Position Leitungen 46 und 48 rufen das beständige Vormagnetisierungs- ist, wodurch die entwichene Blasendomäne 24a unter den Einfeld Hb und das Treibfeld Hd das senkrechte Feld Hz hervor, fluss der von der Banddomäne 30b gebildeten Potentialsenke dessen Verlauf in den Fig. 4a bis 4d veranschaulicht ist. Von gelangt. Dieser Zustand ist im Zeitpunkt t3 durch die Fig. 4d diesem Feld Hz werden die unmittelbar beeinflussten Banddo- 65 anschaulich gemacht.

mänen 30a und 30n (und indirekt die zwischen ihnen befindli- Nach dem Zeitpunkt t3, also nach dem Ende des Impulses 52

chen Banddomänen) zur Schwingung zwischen den in Lauf- und vor dem Beginn des nachfolgenden Impulses 50 im Zeitrichtung oberhalb und unterhalb befindlichen Positionen an punkt ts, während also das senkrechte Feld Hz = HB, also gleich

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dem Vormagnetisierungsfeld ist, wird die Blasendomäne von der durch die Banddomäne 30b gebildeten Potentialsenke festgehalten und in der Laufrichtung abwärts geschoben, wobei sie auf die Schnittstelle der bewegbaren Banddomäne 30a mit der ortsfesten Banddomäne 18a orientiert wird. Diesen Zustand im 5 Zeitpunkt U zeigt die Fig. 4e.

Von der Anordnung gemäss der Erfindung werden die Positionen zahlreicher Blasendomänen innerhalb einer Speicherebene festgelegt, während zugleich auf eine vorgegebene und übersehbare Weise diese Blasendomänen durch die Speicher- io ebene hindurch fortgepflanzt werden. Dadurch dass die Schnittstellen eines Satzes paralleler, ortsfester Leitkanäle und eines hierzu orthogonalen Satzes paralleler bewegbarer Banddomänen in Verbindung mit einem senkrechten Feld angewendet werden, dessen Verlauf die bewegbaren Banddomänen zwischen einer maximalen in der Laufrichtung aufwärts liegenden Position und einer maximalen, in der Laufrichtung abwärts liegenden Position unter den erregten bandförmigen Leitungen zum Schwingen bringt, kann die natürliche Struktur der magnetischen Charakteristiken der Band- und Blasendomänen-schichten dazu verwertet werden, dass komplizierte Überzüge z.B. aus kupfernen Treibleitungen und Fortpflanzungsmustern aus Permalloy ausgeschaltet werden, die eine Legierung mit Eisen und 36-81% Nickel von hoher magnetischer Suszeptibili-tät bei geringen Feldstärken und niedrigem Hysterese-Verlust ist.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Magnetspeicher mit einer aus mehreren miteinander verbundenen, nicht magnetisierbaren Abstandschichten (20,26) und magnetisierbaren Filmen (16, 22, 28) bestehenden Speicherebene (12), bei welchem im ersten magnetisierbaren Film (22) 5 Blasendomänen und im zweiten magnetisierbaren Film (28) Banddomänen erzeugbar und aufrechterhaltbar sind, wobei alle Banddomänen (30) mit der an einem Filmende erfolgenden Erzeugung einer neuen Banddomäne um eine Banddomänenbreite zum anderen Filmende hin unter Mitnahme der in Sen- 10 ken der Potentialenergie eingefangenen Blasendomänen (24) verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (34) vorgesehen ist, welches ein Vormagnetisierungsfeld (Hb) senkrecht zur Speicherebene (12) erzeugt und an eine an einem Filmende angeordnete Leitung (46) und an eine am 15 anderen Filmende angeordnete Leitung (48) zuerst einen Impuls mit einer ersten Polarität anlegt, um die Banddomänen (30) und mit diesen gekoppelte Blasendomänen (24) in Richtung zum genannten andern Filmende zu bewegen und dann einen Impuls mit einer zweiten Polarität und solcher Ampli- 20 tude, um die Banddomänen (30a...) mit einer solchen Geschwindigkeit in umgekehrter Richtung zu bewegen, dass die Blasendomänen (24a...) den Banddomänen (30a...) nicht zu folgen vermögen und von der benachbarten, auf der Seite des genannten anderen Filmendes gelegenen Banddomäne (30b 25 ...) eingefangen werden.
2. 2. Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Leitkanäle (18) für die Blasendomänen (24) durch einen dritten magnetisierbaren Film (16) gebildet werden, welcher Streifendomänen aufweist, die sich in Fortpflanzungsrich- 30 tung (56) der Blasendomänen (24) erstrecken.