DE1296672B - Verfahren zum Speichern von Informationen in anisotropen Magnetschichtspeicherzellen - Google Patents
Verfahren zum Speichern von Informationen in anisotropen MagnetschichtspeicherzellenInfo
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Description
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein liehen konstante Koerzitivkraft aufweisen, ein Ener-Verfahren
zum Einspeichern von Informationen in giestrahl gerichtet wird, der so bemessen ist, daß die
anisotrope Magnetschichtspeicherzellen durch selek- in der Schicht durch Einwirkung des Strahles enttive
Erwärmung der betreffenden Speicherzellen mit stehende örtliche Erwärmung eine mechanische BeHilfe
eines auslenkbaren Energiestrahles. 5 anspruchung verursacht, die eine Drehung der An-Es
ist bereits ein Verfahren zum Speichern von isotropie der ausgewählten Speicherzelle zur Folge
binären Informationen bekannt, das einen Steuer- hat, und daß wenigstens während der Wirksamkeit
baren Energiestrahl zur Informationseinspeicherung des Energiestrahles ein Magnetfeld angelegt wird,
in eine anisotrope Magnetschicht benutzt (USA.- dessen Stärke und Richtung so gewählt ist, daß es
Patentschrift 3 094 699). Bei diesem Verfahren wird io erst nach Drehung der Anisotropie eine Ummagnetider
eine Binärwert dem einen stabilen Zustand der sierung der Schicht bewirken kann.
Magnetisierung in Richtung der magnetischen Vor- Eine weitere vorteilhafte Lösung der gleichen Aufzugsachse
zugeordnet, während zur Speicherung des gäbe besteht bei Verwendung von Speicherzellen, die
anderen Zustandes eine stabile Lage der Magnetisie- mit einer Dispersion der leichten und harten Magnerung
in einer Richtung der harten Achse dient. Der 15 tisierungsachsen versehen sind und bei denen der
stabile Magnetisierungszustand parallel zur harten eine von zwei binären Speicherzuständen durch
Achse kann seine Ursache in einer gegenseitigen Blockierung der Magnetisierungsvektoren entlang der
Blockierung der Magnetisierungsvektoren auf Grund harten Achse erfolgt, erfindungsgemäß darin, daß
der über die gesamte Speicherschicht leicht streuen- auf Speicherzellen, die aus einem Material mit maden
Achsenlagen haben. Vor Beginn einer Einspei- 20 gnetostriktiven Eigenschaften bestehen und über
cherung wird an die Schicht ein Magnetfeld parallel den gesamten Temperaturbereich der Einspeichezur
harten Achse angelegt, das alle Speicherzellen der rung eine im wesentlichen konstante Koerzitivkraft
Speicheranordnung in die stabile Lage entlang dieser aufweisen, ein Energiestrahl gerichtet wird, der so
Achse zurückstellt. Daraufhin wird auf diejenigen bemessen ist, daß die in der Schicht durch Einwirder
Zellen, in die eine vom Rückstellzustand ab- 25 kung des Strahles entstehende örtliche Erwärmung
weichende Information einzuschreiben ist, ein Ener- eine mechanische Beanspruchung verursacht, die
giestrahl in Form eines Elektronenstrahles gerichtet, eine Drehung der Anisotropie um einen die maxiwobei
die Stärke und die Dauer der Einwirkung die- male Dispersion der magnetischen Achsen übersteises
Strahles so bemessen wird, daß die Temperatur genden Winkel zur Folge hat. der ausgewählten Zelle so weit ansteigt, bis ihre 30 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin-Koerzitivkraft
auf einen vorbestimmten Wert ab- dung sind aus den Unteransprüchen zu ersehen,
gesunken ist, ohne daß jedoch die magnetischen Nachfolgend werden an Hand von Zeichnungen zwei
Eigenschaften der Schicht völlig zerstört worden sind. Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ver-Durch
die verminderte Koerzitivkraft wird die stabile fahrens erläutert. Es zeigt
Lage entlang der harten Achse aufgehoben, und die 35 Fig. 1 eine Umschaltcharakteristik einer aniso-
Magnetisierung der ausgewählten Schicht dreht in tropen Magnetschicht, wie sie in Verbindung mit
den gewünschten Speicherzustand entlang der magne- dem erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung
tischen Vorzugsachse ein. findet,
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß für eine Fig.2 eine Umschaltcharakteristik einer aniso-
ausreichende Verminderung der Koerzitivkraft zum 40 tropen Magnetschicht, die eine Speichereigenschaft
Einschreiben von Informationen eine starke Erwär- in Richtung der harten Achse aufweist und sich eben-
mung (bis zu 300° C) der Speicherzelle notwendig falls zur Anwendung gemäß dem erfindungsgemäßen
ist. Dies setzt entweder einen sehr starken Energie- Verfahren eignet,
strahl oder eine relativ lange Einwirkdauer eines ent- F i g. 3 eine schematische Darstellung einer zeilensprechend
schwächeren Strahles voraus. Ersteres 45 weisen Informationsaufzeichnung gemäß der Erfinkann
neben dem erhöhten Aufwand zur Erzeugung dung und
eines derartigen Strahles eine störende magnetische Fig. 4 eine Einrichtung zur Ausübung des erfin-
Beeinflussung der Speicherzellen durch die vom dungsgemäßen Verfahrens.
Strahl hervorgerufene Feldwirkung zur Folge haben, Für die folgende Erläuterung der Erfindung wer-
und das letztere führt zu einer langen Einschreib- 50 den die Eigenschaften von dünnen magnetischen
dauer und damit auch zu einer geringen Arbeits- Schichten mit einer Dicke bis zu 1000 Angstrom als
geschwindigkeit. bekannt vorausgesetzt. Derartige Schichten können
Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, das auf ein Trägermaterial in Anwesenheit eines Magnet-Magnetfeld
eines starken Elektronenstrahles zum feldes niedergeschlagen werden, das in einer be-Einschreiben
von Informationen in anisotrope Ma- 55 stimmten Richtung parallel zur Oberfläche des
gnetschichtspeicherzellen auszunutzen. Trägermaterials gerichtet ist. Diese Richtung ist beAufgabe
vorliegender Erfindung ist es, ein Ver- stimmend für die magnetische Vorzugsachse oder
fahren der eingangs erläuterten Art anzugeben, das leichte Achse der Schicht. Ein solcher Film ist madie
vorerwähnten Nachteile vermeidet, indem es nur gnetisch anisotrop; er kann eine Anzahl bevorzugte
eine wesentlich geringere Erwärmung der für einen 60 Magnetisierungsachsen aufweisen oder aber uniaxial
Einschreibvorgang ausgewählten Speicherzelle erfor- sein, d. h. nur eine einzige leichte Achse besitzen,
derlich macht und daher eine höhere Arbeits- Die Magnetisierung in einer anisotropen dünnen
geschwindigkeit bei verhältnismäßig geringer Stärke Schicht kann in einer der zwei möglichen Richtungen
des Energiestrahles gestattet. Gemäß der Erfindung entlang der leichten Achse verlaufen. Bei einer uniwird
dies dadurch erreicht, daß auf Speicherzellen, 65 axialen Schicht wird die eine dieser beiden Richtundie
aus einem Material mit magnetostriktiven Eigen- gen zur Darstellung einer binären Null oder der Zuschaften
bestehen und über den gesamten Tempe- stände negativ bzw. schwarz verwendet, während die
raturbereich der Einspeicherung eine im wesent- andere Richtung eine binäre Eins oder die Zustände
positiv bzw. weiß darstellt. Durch Umschaltung der Magnetisierungsrichtung in einem diskreten Schichtelement
oder in einem kleinen Bereich einer Schicht kann eine Informationsaufzeichnung erfolgen in
Form einer selektiven Änderung von Null zu Eins, von Negativ zu Positiv oder von Schwarz zu Weiß.
Der Verlauf der zur Umschaltung notwendigen Magnetisierungskräfte in einer idealen, dünnen, uniaxialen,
anisotropen Magnetschicht wird durch die
kann daher die Magnetisierung M0 nicht in eine
neue leichte Richtung bringen. Wenn jedoch die Richtung des Vektors relativ zur Kurve geändert würde
durch Drehung des Magnetfeldes, so würde der Vek-5 tor über die Umschaltschwelle hinauswandern, wie
z. B. bei Hn und die Magnetisierung der Schicht würde umgeschaltet werden. Der gleiche Effekt kann
durch Drehung der Anisotropie erreicht werden, wie die strichliert gezeichnete Astroidenkurve in Fig. 1
Kurve in Fig. ί veranschaulicht. Die Magnetisie- 10 zeigt, so daß die beiden Achsen an Stelle des FeIdrungskraft,
die notwendig ist, die Magnetisierung der vektors verdreht werden und der Vektor des Magne-Schicht
aus der leichten Achse in die orthogonal zu tisierungsfeldes in den Bereich außerhalb der Umdieser
verlaufende harte Achse zu drehen, wird als schaltschwelle gelangt. Durch dieses Auswandern des
Anisotropiefeldstärke Hk bezeichnet. Um daher die Magnetisierungsvektors über die Umschaltschwelle
Magnetisierung der Magnetschicht aus der negativen i5 hinaus wird die Magnetisierung der Schicht in die
Richtung parallel zur leichten Achse in die positive entgegengesetzte leichte Richtung gebracht. Auf diese
Richtung parallel zur leichten Achse zu drehen, ist Weise wird durch Verdrehen der Anisotropie die
ein Ummagnetisierungsfeld notwendig, das die An- Energie des Umschaltmagnetfeldes verringert bzw.
isotropiefeldstärke Hk übersteigt. Die Umschaltener- zusätzliche, für das Umschalten der Magnetisierung
gie muß somit größer sein als die Anisotropieenergie, 20 benötigte Energie zugeführt.
wobei letztere diejenige Energie ist, die notwendig Die Anisotropie und damit auch die leichte und
ist, die Magnetisierung aus der Vorzugsrichtung in harte Achse können in einer magnetostriktiven
die harte Richtung auszulenken. Die Astroidenkurve Schicht durch mechanische Beanspruchung der
von F i g. 1 stellt die Umschaltschwelle der Schicht Schicht verdreht werden. Dieses Phänomen ist in
dar. Eine Erläuterung der physikalischen Grund- 25 einem Artikel von E. N. Mitchell, G. I. Lykken
lagen der Umschaltprozesse in dünnen magnetischen und G. D. Babcock, »Compositional and Angular
Schichten wird in einem Artikel von S. Middlehoek, Dependence of the Magnetostriction of Thin Iron-
»Static Reversal Processes in Thin Ni-Fe Films« in Nickel Films«, Journal of Applied Physics, Bd. 34,
IBM Journal of Research and Development, Bd. 6, Nr. 4, April 1963, S. 715 bis 722, beschrieben. Die
Nr. 4, Oktober 1962, S. 394, angegeben. Wenn der 30 Schicht muß eine positive oder negative Magneto-Feldstärkevektor
und die Richtung eines Magnetisie- striktion von 10 ~6 oder größer aufweisen. Zum Beirungsfeldes
innerhalb der Kurve liegt (z. B. wie H1) spiel weist eine Nickel-Eisen-Schicht mit einem Anergibt
sich eine Magnetisierung in der Schicht mit teil von 80,5 bis 81% Nickel im wesentlichen eine
einem resultierenden Vektor M1, und die Magneti- Magnetostriktion Null auf, und in der praktischen
sierung kehrt in ihre Ausgangslage M0 zurück, sobald 35 Anwendung wird der Bereich zwischen 78 und 83 %
das Magnetfeld abgeschaltet wird. Nickel und 22 bis 17% Eisen für magnetostriktive
Hat dagegen ein angelegtes Magnetfeld H1. ein' Anwendungen vermieden. Wenn ein Magnetfeld von
solche Amplitude und Richtung, daß sein Vektoi weniger als Hk, aber größer als das Minimum der
über die Kurve hinausragt, so wird die Magnetisie- Umschaltschwelle, nämlich 1ZtH11, an eine magnetorung
in die positive Richtung umgeschaltet, wie 40 striktive Schicht angelegt wird und die Anisotropie
durch Mr dargestellt, und sie wird die Richtung M0' wird durch mechanische Beanspruchung der Schicht
einnehmen, nachdem das Feld entfernt worden ist. verdreht, kann die Magnetisierung von der einen
Die Umschaltung der Magnetisierungsrichtung hat Richtung der leichten Achse in die andere Richtung
nicht nur eine Rotation der Magnetisierung durch umgeschaltet werden. Die mechanische Beanspru-Drehung
der magnetischen Dipole innerhalb der ver- 45 chung liefert dabei die Energie, die notwendig ist, um
schiedenen Schichtbereiche, sondern auch eine Be- den Umschaltprozeß auszuführen,
wegung von Wänden zur Folge, die sich zwischen die- Gemäß vorliegender Erfindung wird die mecha-
wegung von Wänden zur Folge, die sich zwischen die- Gemäß vorliegender Erfindung wird die mecha-
sen Bereichen befinden. Diese Wände bewegen sich nische Beanspruchung der Schicht durch Zuführung
im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit der das von Wärmeenergie in Form eines Temperaturunterkohärente
Drehschalten der magnetischen Dipole ab- 50 schiedes in der Schicht bewirkt, die eine mechanische
läuft, relativ langsam. Sie sind praktisch Streifen oder Beanspruchung in der Schicht hervorruft. Wenn im
Durchgänge der Magnetisierung, die Übergänge zwi- ausgewählten Aufzeichnungsbereich die Temperatur
sehen den Magnetisierungsrichtungen der einzelnen in bezug auf die Umgebungstemperatur in der den
Bereiche darstellen, wobei die Magnetisierungsrich- ausgewählten Bereich umgebenden Schicht erhöht
tung der Wände von der Magnetisierungsrichtung der 55 oder verringert wird, ergibt sich ein Temperatur-Bereiche
abweicht. Wenn die Schwellwertkurve Hc unterschied, der eine mechanische Belastung in dem
für Wandbewegungen überschritten wird, werden die ausgewählten Bereich erzeugt, auf Grund der die AnWände
veranlaßt, sich zu bewegen oder neu zu orien- isotropie gegenüber dem übrigen Teil der Schicht vertieren,
um sich an die Änderungen der Magnetisie- dreht wird. Ein Energiestrahl, wie ein Elektronenrung
der einzelnen Bereiche anzupassen. Dieser Vor- 60 strahl oder ein Laserstrahl, der auf den betreffenden
gang erfordert eine wesentlich größere Zeit als das Bereich gerichtet wird, liefert die erforderliche Enerkohärente
Drehschalten der Dipole. Aus diesem gie zur Erzeugung des Temperaturunterschiedes für
Grunde ist das Umschalten durch kohärente Rotation die Ausbildung einer mechanischen Belastung in dieder
Dipole wesentlich schneller als das Umschalten sem Bereich. Wenn ein Elektronenstrahl verwendet
durch Magnetfelder, die lediglich eine Wandbewe- 65 wird, so ist dessen Energie hinreichend niedrig zu
gung hervorrufen. halten, so daß die Schicht lediglich durch Erwärmung
In der Kurve von F i g. 1 liegt der Vektor des Ma- reagiert und nicht durch das Magnetfeld eines dergnetfeldes
H' innerhalb der Umschaltschwelle und artigen Strahles beeinflußt wird. Der Strahl erhöht
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die Temperatur lediglich am Orte seines Aufpralles, eines Magnetfeldes geeigneter Richtung erhalten
der klein genug ist, einen Temperaturunterschied in werden kann. Das gleiche Resultat kann jedoch erdem
ausgewählten Bereich zu erzeugen. reicht werden durch eine Verdrehung der Anisotropie
Gemäß der Erfindung wird somit das Zusammen- als Folge der mechanischen Beanspruchung einer
wirken eines Magnetisierungsfeldes und der Drehung 5 magnetostriktiven Schicht. Durch Verwendung eines
der Anisotropie einer magnetostriktiven Schicht Elektronenstrahles oder eines Laserstrahles wird ein
durch Erzeugung einer mechanischen Beanspruchung Temperaturunterschied im betreffenden Schichtin
dieser Schicht ausgenutzt, um eine Umschaltung bereich erzeugt, der zu einer mechanischen Beander
Magnetisierung aus einer ersten Richtung entlang spruchung führt, wodurch die Anisotropie über den
der leichten Achse in eine andere Richtung der glei- io Blockierungswinkel hinaus verdreht wird und so die
chen Achse auszulösen. Die Stärke und Richtung Blockierung der Magnetisierung entlang der harten
des Magnetisierungsfeldes reicht für sich nicht aus, Achse aufhebt. Diese Wirkung ist aus F i g. 2 zu erum
die Magnetisierung der Schicht umzuschalten. sehen, wo die Magnetisierung ML nicht länger durch
Dieses Feld liefert jedoch einen Teil der Umschalt- die disperdierenden Achsen blockiert ist, nachdem
energie, und die mechanische Beanspruchung in der 15 diese Achsen im entgegengesetzten Uhrzeigersinn um
Schicht stellt den zum Umschalten notwendigen zu- einen Winkel verdreht worden sind, der größer ist als
sätzlichen Energieanteil zur Verfügung. Wie bereits der Dispersionswinkel.
beschrieben wurde, besitzt ein Magnetfeld H', das an Beim Umschalten der Magnetisierung aus der har-
dem zur Aufzeichnung ausgewählten Bereich einer ten Richtung in eine Vorzugsrichtung kann ein kleianisotropen,
magnetostriktiven Schicht angelegt 20 nes Vorspannungsfeld entlang der magnetischen Vorwird,
eine Stärke, die das Minimum der Umschalt- zugsachse zur gleichen Zeit angelegt werden, wenn
schwelle V2 Hfe überschreitet, aber in einer Richtung, die mechanische Beanspruchung in dem zur Aufzeichdaß
kein Umschalten der Magnetisierung erfolgt. Ein nung ausgewählten Schichtbereich erzeugt wird.
Temperaturunterschied, der in diesem Bereich er- Dieses Vorspannungsfeld ist für sich nicht auszeugt
wird, bewirkt eine mechanische Beanspruchung 25 reichend, die Blockierung der Magnetisierung entdes
Bereiches, wodurch die Anisotropie verdreht lang der harten Achse aufzuheben. Es stellt jedoch
wird, so daß der Vektor des angelegten Magnetisie- eine kohärente Drehung der Dipole in eine gemeinrungsfeldes
nun die astroidenförmige Umschalt- same Richtung entlang der leichten Achse sicher,
schwellenkurve überschreitet, was eine Umschaltung Die Vornahme von Informationsaufzeichnungen
schwellenkurve überschreitet, was eine Umschaltung Die Vornahme von Informationsaufzeichnungen
der Magnetisierung des ausgewählten Bereiches zur 30 erfordert, daß die Aufzeichnungsbereiche, die diskrete
Folge hat, die nach Abklingen des Magnetfeldes und Schichtelemente oder definierte Stellen einer zusamder
mechanischen Beanspruchung erhalten bleibt. menhängenden Schicht sein können, selektiv in eine
In F i g. 1 stellt der Vektor H" ein Magnetfeld bestimmte Richtung magnetisiert werden. Im nachdar,
das im wesentlichen in Richtung der harten folgend erläuterten Ausführungsbeispiel des erfin-Achse
verläuft, aber innerhalb der astroidenförmigen 35 dungsgemäßen Verfahrens bestehen die auszuwäh-Kurve
liegt. Wie die strichlierte Astroidenkurve lenden Speicherzellen aus definierten Bereichen in
zeigt, gelangt der Vektor dieses Magnetfeldes in den einer dünnen Permalloy-Schicht mit einer Dicke
Bereich außerhalb der Schwellwertkurve, wenn die 1000 Angstrom oder weniger, jedoch vorzugsweise
leichte Achse durch eine mechanische Beanspruchung nicht weniger als 500 Angstrom. Diese Schicht hat
der Schicht im entgegengesetzten Uhrzeigersinn ver- 40 einen Magnetostriktionswert von wenigstens 10~6,
dreht worden ist, so daß die resultierende Magnetisie- und ihre Koerzitivkraft ist über den Temperaturrung
nach Entfernung des Feldes in die positive bereich, in welchem die Anordnung arbeitet, kon-Richtung
der leichten Achse eindreht, während sie stant, so daß Veränderungen in der Umgebungsvor
Beginn der Operation entlang der negativen temperatur die Magnetisierung nicht beeinflussen.
Richtung dieser Achse verlief. 45 Zur Aufzeichnung wird ein Elektronenstrahl ver-
Richtung dieser Achse verlief. 45 Zur Aufzeichnung wird ein Elektronenstrahl ver-
Es ist ferner möglich, das gleiche Umschaltprinzip wendet, der auf einen kleinen Bereich der Schicht
auf Magnetschichtspeicher anzuwenden, die zur konzentrierbar ist und der relativ leicht und mit sehr
Binärwertspeicherung den Effekt der Dispersions- hoher Geschwindigkeit gesteuert werden kann. Die
blockierung der Magnetisierungsvektoren ausnutzen. Bereiche der Schicht, die als Aufzeichnungselemente
Bei den vorausgehend beschriebenen Magnetschich- 50 verwendet werden, sind anfänglich in eine Null- bzw.
ten wird die Winkeldispersion der leichten Magneti- negative Magnetisierungsrichtung entlang der magnesierungsachse
über den Bereich der zur Speicherung tischen Vorzugsachse durch ein geeignetes Magneteines
Bits benutzten Schichtfläche sehr klein gehalten. feld gebracht worden. Um eine Schreiboperation
Es ist jedoch möglich, auch Magnetschichten zu ver- durchzuführen, wird ein Magnetfeld angelegt, dessen
wenden, die eine aus F i g. 2 ersichtliche Charakte- 55 Stärke größer als V2 H1, ist. Es kann sich dabei beiristik
aufweisen, indem sie eine hohe Winkeldispersion spielsweise um das FeldiT in Fig. 1 handeln. Zuin
der Größenordnung von 8° oder darüber besitzen. gleich wird der Elektronenstrahl auf den Aufzeich-Wird
an derartige Schichten ein Magnetfeld HL an- nungsbereich der Schicht gerichtet. Dieser Strahl begelegt,
das eine magnetische Sättigung entlang der wirkt bei seinem Auftreffen auf den Aufzeichnungsharten
Achse bewirkt, so stellt sich nach Abklingen 60 bereich eine Temperaturerhöhung am Ort des Aufdieses
Feldes ein remanenter Magnetisierungszustand pralles innerhalb der Schicht, die in der Größenordin
dieser Richtung durch gegenseitige Blockierung nung von 10 bis 200C oberhalb der Umgebungsder
Magnetisierungsvektoren ein. Dieser Zustand ist temperatur liegt. Diese Temperatur erzeugt eine
durch den Vektor ML in Fig. 2 dargestellt. Um die mechanische Beanspruchung des ausgewählten
Magnetisierung wieder aus der harten Achse heraus- 65 Schichtbereiches, die dessen Anisotropie so verdreht,
zudrehen und in eine Richtung entlang der magne- daß die Magnetisierung in die entgegengesetzte bzw.
tischen Vorzugsachse zu bringen, ist zusätzliche positive Richtung der leichten Achse verdreht wird.
Energie notwendig, die beispielsweise durch Anlegen Der Vorgang der Aufzeichnung durch einen Ab-
taststrahl wird schematisch in F i g. 3 angegeben. Eine Schicht S, die aus einem anisotropen, magnetostriktiven
Material besteht, wird durch eine geeignete Energie W abgetastet. Die Magnetschicht besitzt
in ihrem Anfangszustand eine remanente Magnetisierung entlang einer Richtung der leichten Achse,
die parallel zur Oberfläche der Schicht verläuft, und ist einem Magnetfeld ausgesetzt, das parallel zur
Oberfläche der Schicht gerichtet ist und einen Teil der Energie liefert, die zur Umschaltung der Magnetisierung
in eine entgegengesetzte Richtung entlang der leichten Achse benötigt wird. Dieses Magnetisierungsfeld
kann entweder entgegengesetzt der ursprünglich eingestellten Magnetisierungsrichtung verlaufen,
wie in F i g. 1 durch das Feld H' angegeben, oder es kann ein Magnetfeld sein, das eine remanente
Magnetisierung in Richtung der harten Achse durch Dispersionsblockierung erzeugt, wie das Feld HL von
Fig. 2.
In beiden Fällen bewirkt der auf die einzelnen Schichtbereiche auftreffende Abtaststrahl eine Erhöhung
der Temperatur am Auftreffort und erzeugt so einen Temperaturanstieg im Aufzeichnungsbereich,
der wiederum in der beschriebenen Weise zu einer mechanischen Beanspruchung dieses Bereiches führt,
wodurch die Anisotropie für das Umschalten der Magnetisierung verdreht wird. Da dieser Strahl sich
über die Oberfläche der Magnetschicht bewegt, bewirkt er ein selektives Umschalten derjenigen Magnetschichtbereiche
in einen Speicherzustand, der beispielsweise einer binären Eins entsprechen kann oder
mit positiv bzw. mit weiß bezeichnet sein kann, welche durch die den Strahl steuernde Information
bestimmt werden. Als Ergebnis dieser Operation wird eine Magnetaufzeichnung in der Schicht vorgenommen,
die mit einer in schwarzen und weißen Flecken gerasterten Oberfläche vergleichbar ist. Der Strahl
kann intermittierend und wahlweise von Punkt zu Punkt bzw. von Bereich zu Bereich der Magnetschicht
gesteuert werden oder er kann kontinuierlich über die Schicht bewegt werden, um eine magnetische
Aufzeichnungsspur zu erzeugen. Die Energie des Strahles kann der jeweiligen Aufzeichnungsoperation
angepaßt werden, indem sie von Bereich zu Bereich oder in Abhängigkeit von der Größe der Aufzeichnungsbereiche
bzw. von der Länge der Aufzeichnungsspur verändert wird, so daß eine große Vielfalt
der Operationsmöglichkeiten erhalten wird.
Die F i g. 4 zeigt eine Einrichtung, die sich sowohl zur Aufzeichnung als auch zum Lesen in Übereinstimmung
mit vorliegender Erfindung eignet. Ein elektronenstrahlerzeugendes Gerät A dient dazu,
einen Elektronenstrahl zu erzeugen und zu steuern, der auf eine in einer Trägeranordnung B befestigte
Magnetschicht gerichtet ist. Die Leseeinrichtung verwendet den Kerreffekt und umfaßt ein zur Erzeugung
eines Laserstrahles geeignetes System C und ein Projektionssystem D mit einem Analysator 18 und einer
Fotozelle 20.
Im Schreibteil weist das elektronenstrahlerzeugende Gerät neben dem strahlerzeugenden Teil 1
Fokussierungslinsen 3 und 4, einen elektronischen Schalter 5 und ein Ablenkjoch 6 auf. Es handelt sich
dabei um herkömmliche Elemente eines derartigen, für sich bekannten Gerätes. Der Elektronenstrahl
wird auf die Schicht 7 gerichtet, die auf einer Trägerplatte 8 aufgebracht ist, welche durch eine Feinverstelleinrichtung
9 justierbar ist. Zwei Sätze Helmholzspulen 10 dienen dazu, die notwendigen Magnetfelder
in der Ebene der Schicht 7 zu erzeugen.
Im Leseteil enthält das einen Laserstrahl erzeugende System C einen Laser 12, der einen Laserstrahl
aussendet, welcher durch Kollimatorlinsen 13 und einen Polarisator 14 hindurchtritt. Kalkspat-Lichtablenkeinrichtungen
15 beeinflussen die Richtung des Strahles in einer Weise, die von der Signalbelegung
der Steuerleitungen 16 abhängt. Der Strahl gelangt
ίο durch die Linse 17 auf die Schicht 7.
Der an der Schicht 7 reflektierte Strahl passiert den Analysator 18 und tritt in eine Fotovervielfacherröhre20
ein, welche Impulse erzeugt entsprechend den Änderungen des polarisierten Strahles. Die PoIarisationsebene
dieses Strahles ist abhängig von der Magnetisierung des ausgewählten Bereiches der
Schicht 7.
Die Aufzeichnungsbereiche in der Magnetschicht 7 können durch ein geeignetes Magnetfeld in ihre NuIl-
ao position, die der negativen Richtung entlang der leichten Achse entspricht, zurückmagnetisiert werden.
Dieses Feld muß die Anisotropiefeldstärke Hk überschreiten
und kann bei einer Schicht mit der Charakteristik nach Fig. 1 in die negative Richtung der
leichten Achse und bei einer Magnetschicht mit einer Charakteristik nach F i g. 2 in die positive Richtung
der harten Achse gerichtet sein.
In einer typischen Ausführungsform, bei der die Information durch selektive Magnetisierung von Bereichen
oder Flecken in einer kontinuierlichen Schicht gespeichert wird, dient als Magnetschicht
eine anisotrope, uniaxiale, ferromagnetische Schicht, die eine Dicke von 500 Angstrom und eine Magnetostriktion
von ΙΟ"5 aufweist. Zur Aufzeichnung wird ein Elektronenstrahl niedriger Energie verwendet, der
keine magnetische Kopplung mit der Schicht eingeht und der zur Aufzeichnung auf Bereiche in der Größenordnung
von 8 μ Durchmesser fokussiert werden kann. Dieser Strahl erhöht die Temperatur am Ort
seines Aufpralls in diesen Bereichen oder Flecken um 10 bis 2O0C über die Umgebungstemperatur der
Schicht und erzeugt die für eine Drehung der Anisotropie zum Zwecke der Aufzeichnung erforderliche
mechanische Beanspruchung.
Es wurde gefunden, daß mit einer Strahlspannung von 10 kV eine Verweilzeit von annähernd 30 Nanosekunden
ausreicht, um eine Aufzeichnung in einei ausgewählten Schicht vorzunehmen. Rechnungen
haben ergeben, daß eine Dichte von 107 Flecken pro Quadratzoll und eine Aufzeichnungsgeschwindigkeit
von 107 Flecken pro Sekunde theoretisch erreichbar sein dürfte.
Wie oben beschrieben wurde, sollte die ferromagnetische Schicht sehr dünn, vorzugsweise aber
nicht dünner als 500 Ängström sein und magnetostriktive Eigenschaften aufweisen. Wenn bei der Aufzeichnung
eine Umschaltung um 180° erfolgen soll (F i g. 1), ist eine niedrige Winkeldispersion erwünscht.
Bei einem Betrieb mit dispersionsblockiertei Speicherung entlang der harten Achse ist eine besondere
Schicht mit hoher Dispersion zu verwenden. Auch andere Materialien, die eine Anisotropie und
ausreichende Magnetostriktion aufweisen, können verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Gadolinium-Eisen-Granat
als Schichtmaterial verwendet werden oder auch verschiedene Legierungen von Kobalt, Eisen und Nickel.
Die Oberfläche der Magnetschicht wird zweck-
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mäßigerweise mit einer Deckschicht aus Silizium-Monoxyd versehen, welche die Magnetschicht schützt
und das Auslesen der gespeicherten Informationen mit Hilfe des Kerreffektes in der oben beschriebenen
Weise ermöglicht. Bei abgedeckten Schichten dieser Art wird die Deckschicht im Aufzeichnungsbereich
durch Auftreffen des Abtaststrahles erhitzt, wodurch eine mechanische Beanspruchung in der Deckschicht
entsteht. Diese Beanspruchung wird auf die als Speicherschicht dienende Magnetschicht übertragen, so
daß auf diese Weise die Magnetschicht einer mechanischen Beanspruchung zum Zwecke der Auslenkung
ihrer Anisotropie ausgesetzt wird.
Claims (8)
1. Verfahren zum Einspeichern von Informationen in anisotrope Magnetschichtspeicherzellen
durch selektive Erwärmung der betreffenden Speicherzellen mit Hilfe eines auslenkbaren Energiestrahles,
dadurch gekennzeichnet, daß auf Speicherzellen, die aus einem Material mit magnetostriktiven Eigenschaften bestehen und
über den gesamten Temperaturbereich der Einspeicherung eine im wesentlichen konstante Koerzitivkraft
aufweisen, ein Energiestrahl gerichtet wird, der so bemessen ist, daß die in der Schicht
durch Einwirkung des Strahles entstehende örtliche Erwärmung eine mechanische Beanspruchung
verursacht, die eine Drehung der Anisotropie der ausgewählten Speicherzelle zur Folge
hat, und daß wenigstens während der Wirksamkeit des Energiestrahles ein Magnetfeld angelegt
wird, dessen Stärke und Richtung so gewählt ist, daß es erst nach Drehung der Anisotropie eine
Ummagnetisierung der Schicht bewirken kann.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, mit Speicherzellen, die mit einer Dispersion der
leichten und harten Magnetisierungsachsen versehen sind und bei denen der eine von zwei
binären Magnetisierungszuständen durch Blokkierung der Magnetisierungsvektoren entlang der
harten Achse erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß auf Speicherzellen, die aus einem Material
mit magnetostriktiven Eigenschaften bestehen und über den gesamten Temperaturbereich der
Einspeicherung eine im wesentlichen konstante Koerzitivkraft aufweisen, ein Energiestrahl gerichtet
wird, der so bemessen ist, daß die in der Schicht durch Einwirkung des Strahles entstehende
örtliche Erwärmung eine mechanische Beanspruchung verursacht, die eine Drehung der
Anisotropie um einen die maximale Dispersion der magnetischen Achsen übersteigenden Winkel
zur Folge hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld größer ist als
die halbe Anisotropiefeldstärke der Speicherzelle und einen Feldvektor aufweist, der in den Bereich
einer der Magnetisierungsrichtung der Speicherzelle vor dem Zeitpunkt der Umschaltung entgegengesetzt
gerichtete Spitze der astroidenförmigen Umschaltcharakteristik der Magnetschicht
zeigt, so daß er bei Drehung der Anisotropie über die Umschaltcharakteristik-Kurve hinaustritt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während der Wirksamkeit
des Energiestrahles ein schwaches Magnetfeld angelegt wird, das wenigstens mit einer
Komponente in eine dem anderen Speicherzustand zugeordnete Richtung der leichten Achse
zeigt und für sich nicht stark genug ist, den Blokkierungszustand entlang der harten Achse aufzuheben.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht
mit einer Deckschicht überzogen ist, auf die der Energiestrahl auftrifft und die dadurch
örtlich erwärmt wird und die in ihr entstehenden mechanischen Beanspruchungen auf die
Speicherschicht überträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicherschicht
eine homogene Magnetschicht verwendet wird, in der die Speicherzellen durch vom Energiestrahl
erfaßbare lokale Bereiche bzw. Flecken definiert sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl
ein fokussierter Elektronenstrahl ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl
ein Laserstrahl ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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US3610721A (en) * | 1969-10-29 | 1971-10-05 | Du Pont | Magnetic holograms |
CH532479A (fr) * | 1969-11-12 | 1973-01-15 | Battelle Memorial Institute | Procédé d'impression électrique d'un tracé à l'aide d'une encre conductrice et fusible |
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US4595325A (en) * | 1984-09-28 | 1986-06-17 | Eaton Corporation | Self-locking prevailing torque fastener |
Citations (1)
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- 1966-11-18 DE DEI32270A patent/DE1296672B/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3094699A (en) * | 1959-03-03 | 1963-06-18 | Ibm | System for magnetically recording data |
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