DE1296197B - Magnetischer Datenspeicher - Google Patents

Description

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Magnetschicht-Datenspeicher anzugeben, der die erstatten infolge ihres schnellen Schaltvermögens eine io läuterten Nachteile vermeidet, indem er unter Beihohe Arbeitsgeschwindigkeit. Um bei diesen Spei- behaltung einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit sowohl ehern eine zerstörungsfreie Informationsentnahme starke Ausgangssignale liefert als auch für den zu ermöglichen, ist es auch bekannt, Speicher- Matrix-Koinzidenzstrombetrieb hinreichend störelemente zu verwenden, die aus zwei übereinander signalunempfindlich ist. Bei einem ein zerstörungsangeordneten, magnetisch gekoppelten dünnen Ma- 15 freies Lesen durch Verwendung zweier übereinander gnetschichten unterschiedlicher Koerzitivkraft be- angeordneter Magnetschichtelemente gestattenden stehen, von denen die eine als Leseschicht und die Datenspeicher der eingangs erläuterten Art wird dies andere als Speicherschicht dient (USA.-Patent dadurch erfüllt, daß beide Magnetschichtelemente 3 015 807). Die Vorzugsachse der Speicherschicht ist eine solche Dicke aufweisen, daß ihr Selbstrechtwinklig zur Vorzugsachse der Leseschicht an- so Demagnetisierungsfeld in der Größenordnung ihrer geordnet, so daß die Speicherschicht, die durch ihre Sättigungsfeldstärke liegt, daß das Selbst-Demagnetihöhere Koerzitivkraft von angelegten Abfrageimpul- sierungsfeld der Speicherschicht das der Leseschicht sen unbeeinflußt bleibt, ein Querfeld für die Lese- überschreitet, daß entlang einer zum Anlegen von schicht erzeugt, welches je nach Informationsinhalt Schreib- und Lesefeldern verwendeten gemeinsamen das Abfragefeld unterstützt oder diesem entgegen- 35 Achse nur die Speicherschicht, nicht aber die Lesegerichtet ist. Eine andere Ausführungsform einer der- schicht ein remanentes Verhalten zeigt und daß ein artigen Doppelschicht-Speicherzelle sieht vor, daß demagnetisierter oder teilweise magnetisierter Zudie Vorzugsachse der Speicherschicht parallel zur stand der Speicherschicht zur Speicherung des einen Vorzugsachse der Leseschicht verläuft (Journal of Binärwertes und ihr magnetischer Sättigungszustand Applied Physics, Supplement to Volume 30, Nr. 4, 30 zur Speicherung des anderen Binärwertes dient. April 1959, S. 54 S, 55 S). Die Speicherschicht, die Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

auch hier wegen ihrer höheren Koerzitivkraft von sind aus den Unteransprüchen zu ersehen. Die Erfinangelegten Abfrageimpulsen nicht ummagnetisiert dung wird nachfolgend an Hand von in Zeichnungen wird, erzeugt in der Leseschicht ein Vormagnetisie- dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es rungsfeld in Speicherrichtung, durch welches die 35 zeigt

Leseschicht nach Beendigung des Abfrageimpulses F i g. 1 eine schematische Darstellung eines aniso-

in ihre Ausgangslage zurückgebracht wird. tropen, ebenen Magnetschichtelementes in seinem de-

AUe diese Anordnungen verwenden zur Speiche- magnetisierten Zustand,

rung sogenannte dünne Magnetschichten, die den F i g. 2 eine schematische Darstellung des Magnet-

Nachteil haben, daß die von ihnen erzeugten Aus- 40 Schichtelementes nach F i g. 1 im Zustand der magangssignale nur eine relativ kleine Amplitude auf- gnetischen Sättigung,

weisen. Um stärkere Ausgangssignale zu erhalten, Fig. 3 eine Seitenansicht des Magnetschicht-

müßten Speicherschichten verwendet werden, die elementes nach Fig. 1, wenn dieses entlang einer höhere Energiebeträge speichern. Dies kann bei- vorbestimmten Richtung seiner magnetischen Vorspielsweise durch Vergrößerung der Schichtdicke er- 45 zugsachse magnetisiert ist,

reicht werden. Es ist jedoch erfahrungsgemäß schwie- F i g. 4 eine Hystereseschleife für die magnetische

Vorzugsachse eines Magnetschichtelementes nach den Fig. 1 bis 3,

F i g. 5 die Magnetisierungscharakteristik für die Koinzidenzstromprinzip betriebenen magnetischen 50 harte Magnetisierungsachse eines Magnetschicht-Dünnschicht-Matrixspeichern verlangt werden. . elementes nach den Fig. 1 bis 3,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines Speicherelementes gemäß vorliegender Erfindung,

F i g. 7 eine perspektivische Explosivdarstellung sierungsfeld aufweist. Eine sogenannte dicke Magnet- 55 des Speicherelementes von Fig. 6 zur Erläuterung schicht besitzt dagegen ein starkes Selbst-Demagneti- des Verlaufes der Magnetisierungsachsen, sierungsfeld, da der Wert des die Schicht umgebenden äußeren oder Streufeldes relativ groß ist. Die
Polarität des äußeren Feldes ist der des in der
Schicht vorhandenen Feldes entgegengesetzt, so daß 60
ein starkes äußeres Feld einen erheblichen Demagne-

ng, Magnetschichtelemente mit dickeren Schichten unter Einhaltung der engen Toleranzbedingungen herzustellen, die von den bekannten, nach dem

Unter einer sogenannten dünnen Magnetschicht wird im allgemeinen eine Magnetschicht verstanden, die ein vernachlässigbar kleines Selbst-Demagneti-

tisierungseffekt auf die Schicht ausübt. Unter dem Begriff »dicke Magnetschicht« wird somit im Verlauf der folgenden Beschreibung stets eine Magnetschicht verstanden, deren Demagnetisierungsfeld groß ist im 65 Vergleich zu der Koerzitivkraft der Schicht bzw. in der gleichen Größenordnung wie diese liegt. Die Selbst-Demagnetisierungseigenschaft dicker

F i g. 8 eine schematische Darstellung des Speicherelementes nach den F i g. 6 und 7, wenn sich dieses in seinem demagnetisierten Zustand befindet,

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Speicherelementes nach den Fig. 6 und 7, wenn sich dieses in seinem magnetisierten Zustand befindet,

F i g. 10 eine Hystereseschleife der Speicherschicht des Speicherelementes nach den F i g. 6 und 7,

Fig. 11 eine Hystereseschleife für die magnetische Vorzugsachse der Leseschicht des Speicherelementes nach den F i g. 6 und 7,

F i g. 12 eine Magnetisierungscharakteristik für die

harte Magnetisierungsachse der Leseschicht des Speicherelementes nach den F i g. 6 und 7,

Fig. 13 eine schematische Seitenansicht auf das Speicherelement nach den Fig. 6 und 7, wenn dieses eine binäre O gespeichert enthält,

F i g. 14 eine schematische Seitenansicht auf das Speicherelement nach den F i g. 6 und 7, wenn dieses eine binäre 1 gespeichert enthält,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Speichermatrix, die die erfindungsgemäßen Speicherelemente nach den F i g. 6 und 7 verwendet,

F i g. 16 eine Explosivdarstellung eines Teiles der Speichermatrix nach Fig. 15,

Fig. 17 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Speicherelementes, wenn sich dieses im Zustand der teilweisen Magnetisierung befindet,

Fig. 18 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Speicherelementes zur Veranschaulichung der Beziehungen zwischen den angelegten Magnetfeldern und den Selbst-Demagnetisierungsfeldern, wenn das Speicherelement im Begriff ist, seinen Speicherzustand der remanenten Magnetisierung zu verlassen,

Fig. 19 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen der Magnetflußverkettung in beiden Magnetschichten eines erfindungsgemäßen Speicherelementes und der an dieses Speicherelement angelegten Magnetfelder zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung und

F i g. 20 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung, wie sich die Ausgangssignalamplitude des erfindungsgemäßen Speicherelementes bei einem gegebenen Lesestrom in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Vorspannung ändert, die durch die Speicherschicht auf die Leseschicht ausgeübt wird.

Die in F i g. 1 gezeigte Magnetschicht 20 ist ein ebener, anisotroper, dicker Film, der eine magnetische Vorzugsachse 21 und eine quer zu dieser verlaufende harte Magnetisierungsachse 22 aufweist. Wenn sich die Schicht 20 in ihrem demagnetisierten Zustand befindet, wie es die F i g. 1 zeigt, befinden sich die Magnetisierungsvektoren 23 in einem aufgesplitterten, antiparallelen Zustand, wobei annähernd die eine Hälfte der Vektoren in die eine Richtung der Vorzugsachse 21 und die andere Hälfte der Vektoren in die entgegengesetzte Richtung der Vorzugsachse 21 zeigt. (In F i g. 1 sind die verschiedenen Domänenwände, die sich bei einer solchen Verteilung der Magnetisierungsvektoren einstellen, nicht gezeigt.) Die Richtungen, in welche die Vektoren 33 zeigen, verlaufen nicht genau parallel zueinander; im Durchschnitt sind sie jedoch parallel zur Vorzugsachse 21 ausgerichtet, so daß die nach außen in Erscheinung tretende Magnetisierung der Schicht 0 ist. Der demagnetisierte Zustand der Schicht 20 stellt einen stabilen Zustand der Schicht dar. Magnetfelder, die entlang der Vorzugsachse 21 an die Schicht angelegt werden, rufen keine spürbare Veränderung des Magnetisierungszustandes hervor, es sei denn, diese Felder erreichen eine solche Stärke, daß die den Feldern entgegengesetzt gerichteten Magnetisierungsvektoren entweder durch Domänenwandbewegungen oder durch inkohärente Rotation der Vektoren über einen Winkel von nahezu 180° ummagnetisiert werden. Ein für die vorliegende Erfindung wichtiger Effekt besteht darin, daß das Selbst-Demagnetisierungsfeld der Schicht derartigen Änderungen des Magnetisierungszustandes entgegenwirkt. Auf jeden Fall ist ein beträchtlicher Betrag an Energie erforderlich, um die Schicht 20 aus ihrem demagnetisierten Zustand durch ein parallel zur Vorzugsachse 21 angelegtes Feld zu bringen.

Andererseits kann der Magnetisierungszustand der Schicht 20 leicht durch Anlegen eines relativ kleinen Magnetfeldes geändert werden, dessen Richtung parallel zur harten Achse 22 verläuft. Wie die F i g. 2

ίο zeigt, werden die Magnetisierungsvektoren 23 durch ein Magnetfeld H, das eine geeignete Amplitude aufweist und entlang der harten Achse 22 verläuft, parallel zu dieser Achse ausgerichtet. Dies erfolgt durch inkohärente Rotation der Vektoren 23 aus ihrer Richtung entlang der Vorzugsachse 21 unter dem Einfluß des Querfeldes H. Es ist eine relativ geringe Energie erforderlich, um diese Drehbewegung über einen Winkel annähernd 90° zu erreichen, verglichen mit derjenigen Energie, die für eine Umkehrung der

ao Magnetisierungsvektoren entlang der Vorzugsachse entweder durch Induzierung linearer Domänenwandbewegungen (ohne Drehung) oder durch Drehung der Vektoren über einen Winkel von im wesentlichen 180° erforderlich ist, wenn kein Querfeld angelegt wird. Die F i g. 2 zeigt eine Vielzahl paralleler Magnetisierungsvektoren, die zwar auch in F i g. 1 vorhanden sind, die aber in F i g. 2 einen derartigen Zustand einnehmen, daß sie einen einheitlichen Bereich bilden, der durch einen einzelnen Teil dargestellt werden kann. Wenn nach Ausrichtung der Magnetisierungsvektoren in der Schicht 20 parallel zur harten Achse 22 das Querfeld 77 abklingt, tendieren die Vektoren 23 dazu, in wahlloser Ordnung in ihren antiparallelen Zustand von F i g. 1 zurückzufallen, wodurch die Schicht 20 demagnetisiert wird.

Die Schicht 20 kann durch Anlegen eines Magnetfeldes parallel zur leichten Achse von ausreichender Stärke, um die Polarität der entgegengesetzten Magnetisierungsvektoren umzukehren, in einen magnetischen Sättigungszustand entlang einer der beiden Richtungen der Vorzugsachse gebracht werden. Eine derartige Ummagnetisierung wird in der Einrichtung gemäß der Erfindung zur Änderung der digitalen Information verwendet, die in der Schicht 20 gespeichert ist. Eine Ummagnetisierung dieser Art kann auch erreicht werden, indem in bekannter Weise zwei orthogonal zueinander verlaufende Magnetfelder verwendet werden.

Zur weiteren Erläuterung wird angenommen, daß ein sehr starkes Magnetfeld H (F i g. 3) an die Schicht 20 parallel zu ihrer Vorzugsachse 21 so angelegt wird, daß eine Magnetisierung in der Schicht nach rechts in bezug auf die Fig. 1 bis 3 ausgeübt wird. Während dieses FeIdF die Schicht 20 durchsetzt, nimmt diese einen magnetischen Sättigungszustand ein, der in F i g. 3 durch den Magnetisierungsvektor M dargestellt ist, welcher in die gleiche Richtung zeigt, die das angelegte FeIdH einnimmt.

Nach Entfernung des Feldes H verbleibt die Schicht 20 in einem Zustande wenigstens teilweiser magnetischer Sättigung, wobei der Magnetisierungsvektor M auf Grund der remanenten Eigenschaften der Schicht seine Richtung beibehält. Der magnetische Streufluß, der die Schicht 20 umgibt, d. h. auf der einen Seite der Schicht austritt und auf der anderen zumindest teilweise in sie eintritt, stellt ein Selbst-Demagnetisierungsfeld dar, das durch den der remanenten Ma-

gnetisierung M entgegengesetzten Vektor H_D in F i g. 3 dargestellt ist. Dieser Demagnetisierungseffekt bewirkt eine Abweichung der Hystereseschleife der Schicht 20 von einer rechteckigen Form zu einer Form, wie sie die F i g. 4 zeigt.

In der Darstellung von Fig. 4 bedeutet B die Magnetflußdichte und H das magnetisierende Feld. Im Falle einer dünnen Magnetschicht kann die Hystereseschleife eine annähernd rechteckige Form annehmen, da nur ein sehr kleines Selbst-Demagnetisierungsfeld auf Grund des kleinen Magnetflusses einer derartigen Schicht auftritt. Im Falle einer dicken Magnetschicht werden jedoch die Seiten der Hystereseschleife abgeschrägt oder beschnitten, wie es die F i g. 4 zeigt, wobei die Abschrägung der Hystereseschleife ein Maß für das Selbst-Demagnetisierungsfeld der Schicht darstellt. Bei einer starken Schichtdicke (ζ. B. eine Dicke von 3000 A eines kreisförmigen Filmes mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm) ist der Selbst-Demagnetisierungseffekt stark ausgeprägt.

Wie bereits in Verbindung mit F i g. 3 erwähnt wurde, bewirkt der äußere Magnetfluß einer dicken Schicht 20 ein Demagnetisierungsfeld H₀, das der remanenten Magnetisierung M in der Schicht entgegengesetzt gerichtet ist. Das Demagnetisierungsfeld Hρ ist gleich der Differenz zwischen dem zur Sättigung der Schicht erforderlichen Gesamtfeld und der Koerzitivkraft H_c dieser Schicht, wobei unter Koerzitivkraft H_c derjenige Wert des angelegten Magnetfeldes verstanden wird, bei welchem sich die magnetische Polarität der Schicht ändert. Im Falle der von der Erfindung benutzten dicken Schicht kann das Demagnetisierungsfeld H₀ eines diskreten Schichtelementes die Koerzitivkraft H_c überschreiten (F i g. 4), obgleich dies nicht eine notwendige Bedingung für die Funktion der Erfindung ist. Der Umstand, daß die Schicht eine dicke Schicht ist, bedeutet, daß der Wert des Streurückflusses durch die Luft (in F i g. 3 durch den Teil H₀ angegeben) relativ groß ist.

Wie oben bereits erklärt wurde, bewirkt das Anlegen eines Magnetfeldes entlang der harten Achse 22 der Schicht 20 eine Ausrichtung der Magnetisierungsvektoren 23 parallel zur harten Achse. In Übereinstimmung damit weist die Schicht 20 für die harte Achse eine Magnetisierungscharakteristik auf (F i g. 5), die beträchtlich von der in F i g. 4 gezeigten Magnetisierungscharakteristik der leichten Achse abweicht. Wie die F i g. 5 zeigt, worin B die Flußdichte und H die angelegte Feldstärke repräsentiert, existiert für die harte Achse nur eine sehr kleine oder gar keine Remanenz in der Magnetschicht, so daß die Hysteresecharakteristik im wesentlichen eine schräge gerade Linie ist, die an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende jeweils in einen positiven und einen negativen magnetischen Sättigungsbereich ausläuft. Um die Schicht in einen Zustand der magnetischen Sättigung entlang ihrer harten Achse zu bringen, muß das angelegte Feld gleich der Summe H_D+H_K sein, worin H_D das Selbst-Demagnetisierungsfeld der Schicht und H_K die Anisotropiefeldstärke ist. Die Anisotropiefeldstärke H_K stellt den Wert der Magnetisierungskraft dar, der benötigt wird, um die Magnetisierungsvektoren 23 aus ihrer Position parallel zur leichten Achse 21 in eine parallel zur harten Achse 22 verlaufende Richtung zu drehen, wenn das Selbst-Demagnetisierungsfeld 0 wäre, wie es bei einem dünnen Film der Fall ist. Das Demagnetisierungsfeld H_D stellt den Umfang dar, in welchem die Magnetisierungsvektoren dazu tendieren, einen antiparallelen demagnetisierten Zustand bevorzugt gegenüber einem parallel magnetisierten Zustand anzunehmen.

Ein vereinfachtes Modell eines für eine zerstörungsfreie Entnahme eingerichteten Magnetspeichers gemäß der Erfindung zeigt die Fig. 6. Diese ίο Einrichtung umfaßt ein Paar flacher, dicker magnetischer Schichten 25 und 26, die kreisförmig ausgebildet und so übereinander angeordnet sind, daß ihre einander zugewandten ebenen Oberflächen aneinander anliegen. Den Magnetschichten 25 und 26 benachbart und mit diesen induktiv gekoppelt sind ein Treibleiter 27 und ein Leseleiter 28, die parallel zueinander verlaufen. (In der Praxis dient der Leseleiter 28 zugleich als Bitstromleiter, und der Leiter 27 hat die Funktion eines Wortstromleiters, um noch

so zu beschreibende Koinzidenzstrom-Schreiboperationen auszuführen.) Die Magnetschichten 25 und 26 sind aus einem geeigneten magnetischen Material hergestellt, das durch ein bekanntes Auftragungsverfahren auf eine nicht gezeigte Trägerplatte aufgebracht ist. Die Schicht 25 wird als Speicherschicht bezeichnet, während die Schicht 26 Leseschicht genannt wird. Diese Bezeichnungen wurden in Übereinstimmung mit den Funktionen gewählt, die diese beiden Schichten bei der Ausführung von zerstörungsfreien Leseoperationen haben. Obwohl die Schichten 26 und 25 in den Zeichnungen als gleich dick dargestellt sind, können sie in ihrer Dicke voneinander abweichen. Keine der beiden Schichten ist so dünn, daß sie als eine dünne Schicht im üblichen Sinne dieses Begriffes aufgefaßt werden kann. Die Speicherschicht 25 ist vorzugsweise, obgleich nicht notwendigermaßen, anisotrop. Die Leseschicht ist in jedem Fall anisotrop und besitzt eine einzelne magnetische Vorzugsachse.

Der Treibleiter 27, der in der Praxis als Wortstromleiter dient, ist vorzugsweise als Streifenleiter einer solchen Breite ausgebildet, daß er, im Gegensatz zu der Darstellung von F i g. 6, die Schichten 25 und 26 voll überdeckt. Der Leseleiter 28, der in der Praxis zugleich als Bitstromleiter dient, kann mit dem Treibleiter 27 überlappt angeordnet sein und entweder die Form eines Streifenleiters oder eines Drahtleiters haben. Die F i g. 7 ist eine Explosivdarstellung der Magnetschichtelemente von Fig. 6.

Der Speicherfilm 25 hat eine magnetische Vorzugsachse 30, die quer zu den Leitern 27 und 28 verläuft. Er weist auch eine nicht eingezeichnete harte Magnetisierungsachse auf, die parallel zu den Leitern 27 und 28 verläuft. Die Leseschicht 26 weist eine magnetische Vorzugsachse 32 auf, die orthogonal zur Vorzugsachse 30 der Schicht 25 angeordnet ist, und außerdem eine nicht gezeigte harte Achse, die parallel zur magnetischen Vorzugsachse 30 der Schicht 25 angeordnet ist.

Ein möglicher Weg, um die Speicherschicht 25 zu magnetisieren, besteht darin, einen starken Treibstromimpuls durch den Treibleiter 27 zu schicken, beispielsweise in Richtung des Pfeiles 34, wodurch •an Magnetfeld H (Fig.7) erzeugt wird, das in Richtung der leichten Achse des Speicherfilmes 25 verläuft. Angenommen, die Magnetisierungsvektoren 36 der Speicherschicht 25 sind ursprünglich in ihrem demagnetisierten Zustand, wie in F i g. 8 dar-

gestellt. Das Anlegen des Feldes H bewirkt in diesem Falle eine Orientierung der Magnetisierungsvektoren der Schicht 25 in der gleichen Richtung entlang der leichten Achse 30, wie in F i g. 9 dargestellt. Die meisten dieser Magnetisierungsvektoren verbleiben in dieser Position, nachdem das Feld// abgeklungen ist. Die Speicherschicht 25 befindet sich dann in einem Zustand der remanenten Magnetisierung (F i g. 9), in dem sie bleibt, solange kein weiterer äußerer Einfluß auf sie ausgeübt wird.

Die Magnetisierungsvektoren 37 der Leseschicht 26 (F i g. 8) nehmen eine antiparallele Position in bezug auf die Vorzugsachse 32 ein, wenn die Schicht 26 in ihrem demagnetisierten Zustand ist, wie es F i g. 8 zeigt. Dies kann dann der Fall sein, wenn auch die Speicherschicht 25 demagnetisiert ist. Wenn sich dagegen die Speicherschicht 25 in einem extremen Zustand der remanenten Magnetisierung befindet, wie in F i g. 9 dargestellt, werden die Vektoren 37 der Schicht 26 entlang der harten Achse der Schicht 26 ausgerichtet, so daß sie in eine Richtung zeigen, die derjenigen der Vektoren 36 der Schicht 25 entgegengesetzt ist.

Es ist ferner möglich, daß die Speicherschicht einen Zustand der teilweisen Magnetisierung bzw. der teilweisen Demagnetisierung einnimmt, wie es die Fig. 17 darstellt. Hierbei wird angenommen, daß die meisten der Magnetisierungsvektoren in der Schicht 25 entlang der Vorzugsachse dieser Schicht nach rechts zeigen, wie durch die Pfeile 40 angegeben, während nur eine kleinere Anzahl Magnetisierungsvektoren 41 in die entgegengesetzte Richtung zeigen. Da nicht alle Vektoren gleich orientiert sind, ist das Selbst-Demagnetisierungsfeld der Speicherschicht 25 entsprechend geschwächt, wodurch die Magnetisierungsvektoren der Leseschicht 25 beeinflußt werden, eine Zwischenstellung zwischen der leichten Achse 32 der Leseschicht 26 und der harten Achse dieser Schicht einzunehmen, wie es die schrägen Pfeile 42 und 43 in Fi g. 17 zeigen. Der Magnetisierungszustand nach Fig. 17 kann daher ebenfalls zur Informationsspeicherung verwendet werden.

Wie oben in Verbindung mit den F i g. 1 bis 3 erläutert wurde, weist eine dicke Magnetschicht, die sich im Zustand der remanenten Magnetisierung befindet, ein starkes Selbst-Demagnetisierungsfeld auf, das durch die Anwesenheit eines Magnetflusses bedingt ist, der an der einen Seite des Magnetschichtelementes aus diesem austritt und an der entgegengesetzten Seite in dieses eintritt, wie es der Pfeil H_D in F i g. 3 zeigt. Weiterhin wurde festgestellt, daß, wo zwei derartige Magnetschichtelemente aneinander anliegend angeordnet werden, wie die Schichten 25 und 26 von F i g. 6, das Selbst-Demagnetisierungsfeld H_DS der Speicherschicht 25 auf die benachbarte Leseschicht 26 einwirkt (F i g. 9) und eine Magnetisierung der Schicht 26 in Richtung des Feldes H_DS veranlaßt. Auf Grund der Anordnung der leichten Achsen 30 und 32 der Schichten 25 und 26 zueinander wirkt das Feld H_DS als Querfeld für die Vorzugsachse 32 der Schicht 26 und als Parallelfeld für die harte Achse dieser Schicht. Die Schichtparameter sind so gewählt, daß das Demagnetisierungsfeld H_DS der Speicherschicht 25, wenn sich diese im Sättigungszustand befindet, ausreichend stark ist, um die Leseschicht 26 in den Sättigungszustand entlang ihrer harten Achse zu bringen. Da ein Selbst-Demagnetisierungsfeld entgegen den Magnetisierungsvektoren der remanenten Magnetisierung der Schicht gerichtet ist, werden durch das Feld H_DS die Vektoren 37 der Schicht 26 entgegen der Richtung der Vektoren 36 der Speicherschicht 25 ausgerichtet. Ein demagnetisierter Zustand der Schichten 25 und 26, wie er in Fi g. 8 dargestellt ist, oder ein teilweise demagnetisierter Zustand dieser Schichten, wie er in F i g. 17 dargestellt ist, wird bei der dargestellten

ίο Speichereinrichtung zur Speicherung einer binären 1 verwendet. Ein extremer remanenter Zustand der Speicherschicht 25 mit einer Sättigung der Leseschicht 26 in Richtung ihrer harten Achse, wie in F i g. 9 dargestellt, wird zur Speicherung einer binären 0 verwendet. Hierbei ist die Flußpolarität nebensächlich, da ein remanenter Magnetisierungszustand der einen oder der anderen Polarität eine 0 darstellen kann. Die angegebene Zuordnung der binären Werte 0 und 1 zu den erläuterten Magnetisierungszuständen ist willkürlich gewählt. Es ist lediglich erforderlich, daß die ihnen zugeordnete Binärziffern repräsentierenden Magnetisierungszustände stabil und während einer Leseoperation leicht voneinander unterscheidbar sind.

Wie bereits oben ausgeführt wurde, zeigt die F i g. 4 die Magnetisierungscharakteristik für die Vorzugsachse einer flachen, dicken Magnetschicht, wenn diese als separate Speichereinrichtung betrieben wird. Das Demagnetisierungsfeld H₀ kann dabei die Koerzitivkraft Hq überschreiten, wenn eine praktische Grenze für die Amplitude von H_c durch konstruktive Bedingungen, wie beispielsweise der Wunsch nach einer Verringerung der Schreibstromstärke, gesetzt ist. Sofern eine Speicherschicht dieses Typs jedoch magnetisch mit einer weiteren Speicherschicht in der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Art gekoppelt ist, wird seine Magnetisierungscharakteristik durch die Anwesenheit des Selbst-Demagnetisierungsfeldes H_DR der Leseschicht verändert, da dieses Feld dem Selbst-Demagnetisierungsfeld H_DS der Speicherschicht entgegengesetzt gerichtet ist (Fig. 18). Es ergibt sich daher eine ßff-Schleife des in Fig. 10 gezeigten Typs für die Speicherschicht 25. Die Koerzitivkraft der Speicherschicht 25 weist nun einen Wert auf, der dem Wert der Koerzitivkraft H_cs + dem Demagnetisierungsfeld H_DR der Leseschicht 26 entspricht. Diese Bedingung ist für das richtige Funktionieren der erfindungsgemäßen Einrichtung notwendig.

Die Leseschicht 25 (F i g. 6 bis 9) besitzt eine Magnetisierungscharakteristik für ihre Vorzugsachse der in Fig. 11 dargestellten Art. Das Selbst-Demagnetisierungsfeld H_DR der Leseschicht ist groß, verglichen mit der Koerzitivkraft H_CR dieser Schicht, und es kann daher diese Koerzitivkraft überschreiten (Fig. 11). Die Magnetisierungscharakteristik für die leichte Achse der Leseschicht 26 ist jedoch nur von nebensächlichem Interesse, da die Schicht 26 nicht entlang der leichten Achse geschaltet wird. Die Magnetisierungscharakteristik für die harte Achse der Leseschicht (Fig. 12) hat dagegen eine größere Wirkung für die Arbeitsweise der dargestellten Einrichtung. In dieser Achse variiert die Flußdichte im wesentlichen linear mit dem angelegten Magnetfeld H, bis die Magnetschicht 26 den Fertigungszustand erreicht, der eintritt, wenn die angelegte Magnetisierungskraft gleich der Summe von H_DR + H_KR ist, worin H_DR das Demagnetisierungsfeld der Leseschicht 26 und H_KR die Anisotropiefeldstärke der Leseschicht

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ist. Optimale Bedingungen werden erhalten, wenn cherfilm wird lediglich veranlaßt, eine Minoritätsdiese Summe im wesentlichen gleich dem Selbst- Hystereseschleife zu durchlaufen. Das Lesefeld hat Demagnetisierungsfeld iffls der Speicherschicht 25 ist, auch einen bedeutenden Einfluß auf die Leseschicht so daß das Selbst-Demagnetisierungsfeld der Spei- 26, wenn diese Schicht eine 1 gespeichert enthält, wocherschicht 25 die Leseschicht 26 im Sättigungs- 5 durch ein Lesesignal in einer noch zu beschreibenden zustand entlang ihrer harten Achse hält, wenn die Weise erzeugt wird.

Speicherschicht 25 einen Null-Zustand einnimmt Es ist auch möglich, mit einem Lesefeld zu arbei-

(F i g. 9). ten, dessen Polarität des Feldes H_R entgegengesetzt

Die Arbeitsweise bei der Speicherung einer binä- gerichtet ist; aber von einer solchen Möglichkeit wird ren 1 oder 0 in einer Doppelschicht-Speicherzelle des io im dargestellten Beispiel kein Gebrauch gemacht, in F i g. 6 bis 9 gezeigten Typs wird nachfolgend an Die Auswahlschreibimpulse ausreichender Ampli-

Hand der Fig. 10 bis 14 erläutert. Die Fig. 10 tude können bewirken, daß der Speicherfilm eine zeigt die effektive Magnetisierungscharakteristik der Minoritäts-Hystereseschleife durchläuft, wenn er sich Speicherschicht 25, wenn diese magnetisch mit der in seinem 1-Zustand befindet. Dies ist durch die Leseschicht 26 gekoppelt ist. Eine Null kann in bei- 15 strichlierten Linien 47 bis 50, 48 bis 51 und 49 bis 52 den remanenten Zuständen des Speicherfilms gespei- in Fig. 10 dargestellt. Experimentelle Beobachtunchert werden, wie durch die Punkte 45 und 46 dar- gen haben gezeigt, daß diese schmalen Auslenkungen gestellt. Wenn eine 1 zu speichern ist, wird der Spei- der remanenten Magnetisierung nur sehr kleine Flußcherfilm vollständig demagnetisiert, wie in dem Punkt Veränderungen bewirken und daher weder einen 47 angegeben, oder teilweise demagnetisiert, wie es ao Einfluß auf die Stabilität des jeweiligen Magnetisiebeispielsweise die Punkte 48 und 49 zeigen. Ver- rungszustandes der Einrichtung haben noch nennenssuche haben ergeben, daß eine 1 wirksam gespeichert werte Ausgangssignale erzeugen. Bei den in Fi g. 10 werden kann, wenn die remanente Magnetisierung dargestellten Polaritäten der angelegten Felder stellt einen hohen Prozentsatz der remanenten Magnetisie- die Linie 48 bis 51 die begrenzte Teilmagnetisierung rung der Darstellung einer gespeicherten 0 aufweist 35 dar, die in der Speicherschicht als Resultat der Stör-(z. B. 50 %). Dieser Zustand der teilweisen Magneti- einflüsse auftritt, die von Halbauswahl-Schreib- und sierung bzw. Demagnetisierung für die Darstellung -Leseimpulsen verursacht werden. Solche Störungen einer gespeicherten 1 wird aufrechterhalten, trotz können die Magnetisierung in der Speicherschicht dem wiederholten Anlegen von Halbauswahl-Schreib- nicht über die eingetragene Stufe magnetisieren, da und -Leseimpulsen an die Speicherzelle. Die entspre- 30 das Magnetisierungsfeld der Speicherschicht so groß chenden Punkte in der Magnetisierungscharakteristik wird, daß eine weitergehende Magnetisierung durch der harten Achse der Leseschicht (Fig. 12) sind derartige begrenzte Störungsfelder verhindert wird, durch die Nummern 45' und 46' für eine gespei- Weiterhin ist es schwierig, eine Magnetschicht durch cherte 0 und durch die Nummern 47', 48' und 49' für Domänenwandbewegungen umzuschalten. Die Umeine gespeicherte 1 angegeben. Bei dieser Darstellung 35 schaltung des Speicherelementes erfolgt daher in ist festzustellen, daß die Magnetisierungspolarität der erster Linie in der erläuterten Art unter den betrach-Leseschicht entgegengesetzt zu der der Speicher- teten Bedingungen. Ein Vollauswahlschreibimpuls, schicht gerichtet ist, da die Leseschicht als Rückpfad dargestellt durch den PfeilX_Wo in Fig. 10, kann für den Demagnetisierungsfluß des Speicherfilms den Speicherfilm aus seinem 1-Zustand in seinen dient. 40 0-Zustand bringen.

Die Fig. 8 und 14 zeigen einen vollständig de- Die Fig. 15 stellt eine vereinfachte Form eines

magnetisierten Zustand der Speicher- und Leseschich- kleinen Teiles einer Speichermatrix dar, die gemäß ten25 und 26, während die Fig. 17, wie bereits an- der Erfindung aufgebaut ist. Jede der Speicherzellen gegeben, eine schematische Darstellung des teilweise 55 umfaßt eine Speicherschicht 25 und eine Lesedemagnetisierten Zustandes dieser Schichten gibt. Ein 45 schicht 26, die übereinander in der in Verbindung jeder dieser demagnetisierten oder teilweise demagne- mit den F i g. 6 bis 9 beschriebenen Weise angeordtisierten Zustände kann zur Darstellung einer 1 in der net sind. Die Wortleiter 57 sind in Fig. 15 als Leioben erklärten Weise verwendet werden. Die Darstel- terschleifen dargestellt, die im wesentlichen die lung von F i g. 14 ist rein symbolisch und erhebt kei- gleiche Breite wie die Speicherschichten 25 und 26 nen Anspruch darauf, die tatsächliche Konfiguration 50 haben. Jede Speicherzelle 55 ist zwischen dem oberen der Magnetisierungsvektoren in der Speicherschicht und unteren Teil einer Wortleiterschleife 57 angeord-25 darzustellen. net. Wenn eine leitende Grundplatte als Trägerplatte

Zur Erläuterung der Arbeitsweise wird davon aus- für die Speicherschichten 55 dient, kann diese zugegangen, daß die Speichereinrichtung ursprünglich gleich als gemeinsamer Rückleiter für die verschiein einen demagnetisierten oder teilweise demagneti- 55 denen Wortleiter verwendet werden. Wort-Schreibsierten Zustand zur Darstellung einer 1 gebracht treiber 58 und Wort-Lesetreiber 59 sind mit den wird. Ein Voreinstell- oder 1-Schreiben-FeldH_wt Wortleitungen57 verbunden. (In Fig. 15 ist diese dient hierzu (F i g. 10). Wenn eine 0 zu speichern ist, Verbindung nur schematisch dargestellt). Jeder diewird die Speichereinrichtung durch koinzidentes An- ser Treiber 58 ist in der Lage, einen Halbauswahllegen eines Wort- und eines Bitfeldes in den 1-Zu- 60 stromimpuls zu der zugeordneten Wortleitung 57 zu stand eingestellt. Die Summe des Wort- und Bitfeldes liefern.

ist in Fig. 10 durch den Wert H_Wo angegeben. Bitstromleiter 60 sind den Speicherzellen 55 zuge-

Wenn eine Information aus der Speicherzelle zu ent- ordnet und verlaufen orthogonal zu den Wortstromnehmen ist, wird ein Leseimpuls angelegt, der ein leitern 57. Die Leiter 60 dienen zugleich als Lesekleines Lesefeld H% in 0-Richtung erzeugt. Dieses 65 leitungen der Matrix. Ein Bittreiber 61 und ein Feld hat einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Leseverstärker 62 sind mit jeder dieser Bitleseleitun-Speicherschicht 25, unabhängig davon, ob in dieser gen 60 gekoppelt. Die Art der Kopplung ist für sich Schicht eine 0 oder eine 1 gespeichert ist. Der Spei- bekannt und in Fig. 15 zur Vereinfachung der Dar-

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stellung nur schematisch gezeigt. Wie am besten aus beliebigen Magnetisierungszustand zwischen den Fig. 16 zu ersehen ist, sind die in Vorwärts- und Punkten 64 und 65 dargestellt werden, der nur durch Rückwärtsrichtung verlaufenden Teile einer jeden Überquerung nicht gezeigter Minoritätsschleifen er-Bitleseleitung 60 jeder Speicherzelle in Form einer 8 reicht werden kann.

gekreuzt, um eine induktive Doppelwindungskopp- 5 Zur Erläuterung wird angenommen, daß der negalung mit dem externen Magnetfluß zu erreichen, der tive Sättigungszustand der Speicherschicht 25 am parallel zur leichten Achse 30 der entsprechenden Punkt 62 eine 0 darstellt. Die Leseschicht 26 ist zu Speicherschicht 25 verläuft. dieser Zeit positiv gesättigt. Während der Erhöhung

Die Wortleiter 57 sind im gleichen Richtungssinn eines Feldes H_A verbleibt die Speicherschicht zwimit den zugeordneten Speicherschichten 25 gekop- io sehen den Punkten 62 und 66 in ihrem O-Zustand pelt, so daß durch die Bit- und Wortleitungen 60 und und verhindert jeden Wechsel dieses Zustandes, bis 57 parallele Halbauswahlmagnetfelder an jede der am Punkt 66 das angelegte Feld gleich dem Wert zugeordneten Speicherzellen 55 angelegt werden kön- H_cs — H_KR wird, für den angenommen worden ist, nen. Während einer Leseoperation wird eine Abfüh- daß er größer als 0 sei. Am Punkt 66 beginnt die lung der Speicherschichten 25 entlang deren leichter 15 Speicherschicht unter den angenommenen Bedingun-Achse 30 durchgeführt. Das auf einer Leseleitung 60 gen ihren negativen Sättigungszustand zu verlassen auftretende Lesesignal wird in diese Leitung durch und in einen positiven Sättigungszustand durch Doeine Änderung desjenigen Teiles des Magnetflusses mänenwandbewegung in dem Maße überzugehen, in der zugeordneten Speicherzelle erzeugt, der beide dem die Koerzitivkraft der Speicherschicht durch die Schichten 25 und 26 umgibt und der mit den Leitern ao algebraische Summe der ihr entgegenwirkenden Ma-60 verkettet ist. Die Wort-Schreiblreiber 58 sind bi- gnetfelder überschritten wird. Dies ist der Fall, wenn polar ausgebildet, um Voreinstellimpulse wählbarer H_A die Differenz H_cs — H_KR überschreitet. Eine wei-Polarität zu den angeschlossenen Wortleitungen 57 tere Erhöhung des angelegten Feldes bewirkt, daß liefern zu können. Die bevorzugte Arbeitsweise be- der verletzte Fluß Φ in den beiden Magnetschichten steht darin, daß die Speicherzellen 55 einer Wort- «5 von einer resultierenden negativen Polarität in eine leitung in ihren 1-Zustand durch einen geeigneten resultierende positive Polarität über den Punkt 67 Strom in dieser Wortleitung voreingestellt werden, umschaltet, wobei die Magnetflußerhöhung im wewenn es gewünscht wird, den Speicherzustand der sentlichen linear in den oberen Sättigungszustand der Zellen dieser Leitung zu ändern. Eine neue Informa- beiden Schichten übergeht. Zu dieser Zeit ist jedoch tion wird daraufhin in die Zellen eingeschrieben, 30 der Magnetfluß in der Speicherschicht selbst noch indem beispielsweise eine 0 gespeichert wird, wenn negativ.

eine Koinzidenz zwischen einem Wortimpuls auf der Bei Erreichen des Punktes 68 ist die Speicherbetreffenden Leitung 57 und einem Bitimpuls auf schicht vollständig demagnetisiert, während die Leseeiner der Leitungen 60 auftritt. schicht noch durch das angelegte Feld H_A gesättigt Die Fig. 19 zeigt das Zusammenwirken des Ma- 35 ist, welches nun der SummeH_cs + H_DR entspricht, gnetflusses der beiden Magnetschichten einer Spei- Eine weitere Erhöhung des Wertes von H_A bringt cherzelle mit einem an diese Zelle angelegten Ma- beide Schichten in einen Zustand der positiven Sättignetfeld H_A, während zusätzlich ein Wechselfeld gung am Punkt 69. Zu dieser Zeit ist das angelegte angelegt wird, wobei zum Zwecke der Darstellung Feld gleich der Summe H_cs + H_DS + H_DH. Darüber optimale Operationsbedingungen angenommen wer- 40 hinaus erzeugt eine weitere Erhöhung des angelegten den. Ein jeder Punkt der graphischen Darstellung Feldes H_A keine entsprechende Erhöhung der Marepräsentiert die totale reversible und irreversible gnetflußsumme Φ.

Flußverkettung, die als Folge des Momentanwertes Nachdem beide Schichten ihre positive Sättigung

des angelegten Feldes existiert. erreicht haben und das angelegte Feld H_A nun pro-

Unter »Flußverkettung« wird die algebraische 45 gressiv abfällt, herrscht der Sättigungszustand beider Summe des von beiden Magnetschichten der Spei- Schichten bis zum Punkt 70, wonach das angelegte cherzelle erzeugten Magnetflusses verstanden. Zum Feld nicht länger in der Lage ist, die Leseschicht in Beispiel ist in Fig. 13 die Flußverkettung durch die einem Zustand positiver Sättigung gegen die Wir-Differenz zwischen den entgegengesetzt gerichteten kung des Selbst-Demagnetisierungsfeldes der positiv Magnetisierungsvektoren M_s und M_R in der Spei- 50 gesättigten Speicherschicht zu halten. Es tritt daher eher- und Leseschicht 25 und 26 gegeben. Die eine Flußänderung auf, wenn H_A kleiner als die F i g. 19 bezieht sich nur auf diejenigen Bedingungen, Summe H_KR + H_DS + H_DR wird. Eine Verringerung die existieren beim Anlegen eines Wechselstrom- des Wertes von H_A gestattet nun den Magnetisietreibfeldes niedriger Frequenz oder während eines rungsvektoren der Leseschicht zurückzudrehen in die Ruhezustandes (H = O), wenn kein Feld angelegt wird. 55 Richtung der Vorzugsachse dieser Schicht, welche Es wird angenommen, daß das Selbst-Demagneti- rechtwinklig zum angelegten Feld verläuft. Am Punkt sierungsfeld H_DS der Speicherschicht 25 gleich der 71 ist die Leseschicht vollkommen demagnetisiert Summe des Selbst-Demagnetisierungsfeldes H_DR und durch das FeIdH₀₅, welches nun genau gleich der der Anisotropiefeldstärke H_KR der Leseschicht ist, so angelegten Feldstärke H_A ist. Eine weitere Reduziedaß die Leseschicht 26 durch das Selbst-Demagneti- 60 rung von H_A gestattet ein Dominieren des Demagnesierungäfeld der Speicherschicht 25 gerade in einem tisierungsfeldes H_DS, so daß am Punkt 63, wenn H_A 0 Sättigungszustand entlang ihrer harten Achse gehal- geworden ist, die Magnetisierung der Leseschicht ten wird, wenn die letztere eine 0 gespeichert enthält. durch das Feld H_DS der Speicherschicht vollkommen Die Koerzitivkraft H_cs der Speicherschicht ist gleich umgekehrt worden ist. Die Speicherzelle befindet sich oder größer als die Anisotropiefeldstärke H_KR der 65 nun in ihrem anderen 0-Zustand, in welchem die Leseschicht. Die gespeicherte 0 kann entweder durch Speicherschicht positiv entlang der Vorzugsachse geden Punkt 62 oder den Punkt 63 in F i g. 19 darge- sättigt ist und die Leseschicht negativ entlang ihrer stellt werden. Eine gespeicherte 1 kann durch einen harten Achse gesättigt ist.

Der Verlauf der Magnetflußänderungen kann nun weiter verfolgt werden für negative Werte des angelegten Feldes H_A. Es ergibt sich dabei jedoch lediglich eine Umkehrung der oben beschriebenen Vorgänge, so daß eine weitere Erläuterung nicht notwendig erscheint. Das Verhalten der Speicherzelle für negative Werte von H_A ist aus der linken Hälfte von Fig. 19 zu ersehen.

Der 1-Speicherzustand im teilweisen Magnetisierungs- bzw. Demagnetisierungsbereich 64 bis 65 ist nicht kritisch für die oben beschriebene Arbeitsweise. Wie erklärt wurde, wird der teilweise magnetisierte Zustand der Speicherschicht 25 durch die Halbauswahlschreibimpulse nicht ernsthaft gestört, da einerseits die Speicherschicht nur durch Domänenwandbewegung umgeschaltet werden kann, welcher ein starker Umschaltwiderstand zu eigen ist, und andererseits das Selbst-Demagnetisierungsfeld der Speicherschicht, das dem Störfeld entgegengesetzt gerichtet ist, eine Domänenwandbewegung oberhalb einer bestimmten Stufe der durch die Halbauswahlschreibimpulse bewirkten teilweisen Magnetisierung verhindert. Nur ein Vollauswahlschreibfeld kann diese Selbststabilisierungstendenz der Speicherschicht überwinden, wenn diese teilweise magnetisiert oder demagnetisiert ist. Andererseits kann ein Voreinstellimpuls, der ein Magnetfeld in der Richtung des Selbst-Demagnetisierungsfeldes der Speicherschicht erzeugt, eine Änderung des Magnetisierungszustandes dieser Schicht aus dem 0- in den !.-Zustand herbeiführen, obgleich das hierzu benötigte Feld nicht die gleiche Stärke haben muß wie ein Vollauswahlmagnetfeld. Ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der große Toleranzbereich der Magnetschichtspeicherelemente. Es wurde experimentell ermittelt, daß die Ausgangssignale bzw. Lesespannungen V₅ für eine gegebene kleine Lesestromamplitude ziemlich konstant bleiben über den gesamten Bereich der teilweisen Magnetisierungsstufen, in welche die Leseschicht bei der Speicherung einer 1 gebracht werden kann (Fig. 20). Dies bedeutet, daß die mit der Speichermatrix verbundene Schaltung für eine vorbestimmte Ausgangssignalamplitude ausgebildet werden kann, unabhängig davon, ob der 1-Speicherzustand im Bereich der stabilen Teilmagnetisierungsstufen, die zur Darstellung der Ziffer 1 dienen, liegt. Die Speicher- und Leseschicht weist daher in bezug auf ihre magnetischen Eigenschaften keine engen Toleranzbedingungen auf.

Obgleich die beschriebene Speichereinrichtung in erster Linie für ein schnelles und zerstörungsfreies Lesen gespeicherter Informationen bestimmt ist, ist sie auch geeignet zur Ausführung verhältnismäßig schneller Schreiboperationen, wenn eine neue Information in den Speicher einzugeben ist. Die erreichbaren Schreibzykluszeiten liegen im Bereich von wenigen Mikrosekunden. Dieser Wert ist mit den Schreibgeschwindigkeiten anderer Magnetschichtspeicher, die nicht die bedeutenden Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung aufweisen, nämlich eine hohe Lesesignalamplitude und geringe Toleranzbedingungen, durchaus vergleichbar. Es können relativ niedrige Leseströme verwendet werden, da die Leseschicht durch ein Querfeld abgefühlt wird entlang ihrer harten Achse. Die Lesezeiten sind vernachlässigbar, wenn sie mit anderen unvermeidbaren peripheren Bedingungen verglichen werden, wie beispielsweise die begrenzte Arbeitsgeschwindigkeit der Leseschaltungen, so daß die Entnahme von Informationen aus der Speichereinrichtung praktisch fast zeitlos erfolgen kann.

Die Schreibströme können ebenfalls relativ klein gehalten werden durch eine geeignete Wahl der Magnetschichtparameter, insbesondere durch Wahl einer niedrigen Koerzitivkraft der Speicherschicht, da die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht notwendigermaßen eine hohe Koerzitivkraft dieser Schicht voraussetzt. Das Selbst-Demagnetisierungsfeld dieser Schicht wirkt unterstützend bei der Aufrechterhaltung der Stabilität der Einrichtung, wenn diese sich im teilweise magnetisierten bzw. demagnetisierten 1-Zustand befindet. Keinerlei Stabilitätsprobleme bestehen auch für den O-Speicherzustand, wenn die Art und Weise betrachtet wird, in welchem die Speichereinrichtung während aller Operationen, ausgenommen der Voreinstelloperation, betrieben wird. Es ist bemerkenswert, daß das Selbst-Demagnetisierungsfeld H_DS der Speicherschicht praktisch die Koerzitivkraft i?_cs dieser Schicht überschreiten kann, ohne daß damit die Fähigkeit der Einrichtung zur Speicherung einer 0 beeinträchtigt wird. Dies ist auf die erläuterten Einflüsse der Leseschicht auf die Speicherschicht zurückzuführen. Auch hierdurch wird es möglich, einen niedrigen Koerzitivkraftwert H_cs zugunsten minimaler Schreibströme zu wählen.

Obgleich die Speicherschicht 25 in der vorausgehenden Beschreibung als eine Schicht mit uniaxialer Anisotropie erklärt wurde, ist es möglich, durch eine geeignete Wahl der Schicht- und Schaltungsparameter auch eine isotrope Speicherschicht für die gleichen Zwecke zu verwenden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Magnetischer Datenspeicher mit zwei übereinander angeordneten, magnetisch gekoppelten Magnetschichtelementen, von denen das eine die Funktion einer Speicherschicht und das andere die einer Leseschicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß beide Magnetschichtelemente eine solche Dicke aufweisen, daß ihr Selbst-Demagnetisierungsfeld in der Größenordnung ihrer Sättigungsfeldstärke liegt, daß das Selbst-Demagnetisierungsfeld der Speicherschicht das der Leseschicht überschreitet, daß entlang einer zum Anlegen von Schreib- und Lesefeldern verwendeten gemeinsamen Achse (30) nur die Speicherschicht, nicht aber die Leseschicht ein remanentes Verhalten zeigt und daß ein demagnetisierter oder teilweise magnetisierter Zustand der Speicherschicht zur Speicherung des einen Binärwertes und ihr magnetischer Sättigungszustand zur Speicherung des anderen Binärwertes dient.

2. Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Selbst-Demagnetisierungsfeld wenigstens eines der beiden Magnetschichtelemente seine Koerzitivkraft überschreitet.

3. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Demagnetisierungsfeldstärke (H_DS) der Speicherschicht etwa gleich der Summe der Demagneti-

sierungsfeldstärke (H_DR) der magnetisch anisotropen Leseschicht und deren Anisotropiefeldstärke (Ηχκ) ist, so daß die Magnetisierung dieser Schicht entlang ihrer harten Magnetisierungsachse gehalten wird, wenn sich die Speicher- schicht im Sättigungszustand befindet.

4. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anisotropiefeldstärke (H_KR) der Leseschicht gleich oder größer als die Koerzitivkraft (H_cs) der Speicher- to schicht ist.

5. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abfragen des Speicherzustandes angelegten Felder quer zur magnetischen Vorzugsachse der Leseschicht verlaufen und deren Anisotropiefeldstärke (H_KR) nicht überschreiten.

6. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des demagnetisierten oder teilweise magnetisierten ao Zustandes der Speicherschicht ein in Richtung ihres Selbst-Demagnetisierungsfeldes verlaufendes Magnetfeld angelegt wird.

7. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des as Sättigungszustandes der Speicherschicht ein erstes in Sättigungsrichtung verlaufendes Magnetfeld (Wortfeld) koinzident mit einem zweiten in gleicher Richtung oder orthogonal dazu verlaufenden Magnetfeld (Bitfeld) dient.

8. Datenspeicher nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibleitungen (57, 60) zur Erzeugung der Magnetfelder für die Einstellung der beiden Speicherzustände orthogonal zueinander verlaufen und mehreren in Form einer Matrix angeordneten Magnetschichtelementenpaaren gemeinsam zugeordnet sind und daß die in Richtung einer Matrixkoordinate verlaufenden Leiter (57) als Worteinschreib- und Wortabfrageleiter dienen und die in der anderen Richtung verlaufenden Leiter (60) als Biteinschreib- und Leseleiter dienen.

9. Datenspeicher nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der demagnetisierte oder teilweise magnetisierte Speicherzustand der Speicherschicht dem Binärwert 1 und ihr Sättigungszustand dem Binärwert 0 zugeordnet ist, daß bei einer Informationseinspeicherung durch einen Voreinstellimpuls auf einer der Wortleitungen (57) alle Speicherelemente eines Wortes in den 1-Zustand gebracht werden und danach durch einen Halbauswahlwortimpuls entgegengesetzter Polarität und einen Bitimpuls eine selektive O-Stellung der Speicherelemente erfolgt, daß bei einer Informationsentnahme ein Abfrageimpuls auf eine der Wortleitungen gesandt wird zur Erzeugung eines Lesefeldes in 1- oder O-Richtung, welcher ein Ausgangssignal auf einer Leseleitung verursacht, das eine binäre 1 darstellt.

10. Datenspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht eine magnetische Anisotropie aufweist, deren Vorzugsachse quer zur Vorzugsachse der Leseschicht verläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 909522/353