DE1474471C - Speicherelement, bestehend aus mehreren, stapeiförmig ubereinanderhe genden magnetischen Schichten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speicherelement, bestehend aus mehreren, stapeiförmig übereinanderliegenden magnetischen Schichten, die jeweils durch unmagnetische Zwischenschichten solcher Stärke voneinander getrennt sind, so daß zwischen den Wänden der Domänen der einzelnen magnetischen Schichten eine Streufeldkopplung stattfindet, und bei dem die unmagnetischen Zwischenschichten von solcher Beschaffenheit sind, daß durch sie hindurch eine inhomogene, indirekte Kopplung zwischen den Magnetisierungsrichtungen der magnetischen Schichten besteht, nach Zusatzpatent 1 252 739, das sich auf das Hauptpatent 1 247 398 bezieht.

Untersuchungen haben dabei gezeigt, daß magnetische Schichten, die durch Zwischenschichten der vorerwähnten Art voneinander getrennt werden, weitgehend von Blochlinienverschiebungen und damit von dem zum Informationsabbau führenden »Kriechen« der Wände frei sind. Die Verwendung von wenigstens teilweise elektrisch leitenden, unmagnetischen Zwischenschichten bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die untere magnetische Feldstärkegrenze für die kohärente Rotation, d. h. die Schwellfeldstärke H_n,, und die Schwellfeldstärke H_irr für den Tnformationsabbau so nahe zusammengelegt werden, daß damit ein koinzident ansteuerbarer Informationsspeicher mit genügend weiten Toleranzbereichen für die SchwellfeldstUrken und die Steuerfelder möglich wird. Sofern das Speicherelement, d. h. dessen magnetische Schichten nach jedem Steuerimpuls gesättigt werden und sich somit bei jedem Schaltbeginn im Eindomänenzustand benden, ist die Schwellfeldstärke für das vollständige kohärente Rotationsschalten im wesentlichen nur von der Kristallitgröße der Schichten abhängig und wird durch die unmagnetischen Zwischenschichten nicht beeinflußt. Allerdings ist hierbei zu berücksichtigen, daß sich ein Speicherelement während seines Betriebes nie in seinem als Eindomänenzustand bezeichneten, gesättigten Zustand befindet, weil es durch impulsförmige Steuerfelder gleichbleibender Stärke, die zur Sättigung nicht ausreicht, gegebenenfalls dauernd hin- und hergeschaltet wird. Reicht hierbei ein Steuerimpuls gerade aus, um eine Schicht, die sich in ihrem Eindomänenzustand befindet, nahezu vollständig zu schalten, so beobachtet man bei Steuerimpulsen gleicher Stärke nach einer Reihe von Schaltvorgängen eine Abnahme des schaltbaren Gebietes und damit eine Verringerung des Schaltsignals.

Beispielweise mit Hilfe des magnetooptischen Kerreffektes kann man hierbei feststellen, daß eine Eindomänenschicht, die durch einen kurzen Magnetfeldimpuls geschaltet wird, dessen Stärke ausreicht, um den größten Teil der Schicht umzumagnetisieren, in ihren zur magnetischen leichten Achse parallelen Randzonen schmale, nicht geschaltete Streifen beibehält. Wenn durch einen zweiten Impuls gleicher Stärke und entgegengesetzter Polarität der parallel zur leichten Achse liegenden Feldkomponente der mittlere Bereich der magnetischen Schicht wieder in seine Ausgangslage zurückgeschaltet wird, dann lösen sich die Wände, die beim erstmaligen Schalten im Bereich der entsprechenden Randzonen der Schicht gebildet worden sind, nicht — wie an sich zu erwarten ist — wieder auf, sondern es bildet sich jeweils eine zweite Wand, die parallel zur entsprechenden ersten Wand ausgerichtet ist. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Schalten, bis unter Umständen die gesamte magnetische Schicht in schmale streifenförmige und parallel zur magnetisch leichten Achse gerichteten Domänen aufgespalten ist und damit kein Schalten mehr stattfinden kann. Weitere Steuerimpulse bewirken nur, daß die Konfiguration der Magnetisierung regelmäßiger und damit energetisch günstiger wird.

Untersuchungen haben gezeigt, daß es für jede Impulsdauer der Steuerimpulse eine bestimmte Schwellfeldstärke H_Blnck gibt, oberhalb derer diese Blockierung der magnetischen Schicht nicht auftritt. Ebenso wie vom Schichtrand her kann diese Blockierung auch von Kratzern oder ähnlichen Unregelmäßigkeiten in der Schicht ausgehen.

Die Ursache für die Bildung der ersten Wand bzw. des ersten nicht geschalteten Streifens dürfte darin bestehen, daß auf Grund der Streufelder, die sich während der Drehung der Magnetisierung an den parallel zur magnetisch leichten Achse liegenden Schichträndern einstellen, eine Zone nicht einheitlich orientierter Magnetisierung entsteht. Unmittelbar am Rand der magnetischen Schicht bleibt nämlich die Magnetisierung nahezu parallel zum Rand, wodurch eine hohe Oberflächenpoldichte und die damit verbundene große Streufeldenergie vermieden wird. Der Rand selbst bleibt deshalb während der Drehung in die Ausgangsrichtung magnetisiert.

Die Ursache für das Nichtverschwinden der Wand beim Zurückschalten des Elementes in die Ausgangslage ist noch nicht völlig geklärt. Die Umwandlung einer zunächst sehr breiten Wand in eine schmalere, sehr viel unbeweglichere Wand mag dabei eine Rolle spielen.

Experimentell wurde festgestellt, daß die Schwellfeldstärke H_lthKk für die im Zusatzpatent 1 252 739 vorgeschlagenen Mehrfachschichten höher liegt als

3 4

für bei derselben Temperatur niedergeschlagene Achse parallele, voneinander getrennte Streifen zu

Einfachschicht von derselben Gesamt-Nickeleisen- zerteilen. Die zwischenschichtfreien Bereiche werden

Schichtdicke. dabei analog zu den zwischenschichtfreien Rand-

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zonen der magnetischen Schichten stets geschaltet,

zugrunde, Speicherelemente der eingangs genannten 5 und es werden damit die durch die Kratzer oder den

Art zu schaffen, die unter Beibehaltung ihrer vor- Rand gestörten Streifen von den ungestörten Streifen

erwähnten Vorteile (relativ hohe Schwellfeldstärke der Schicht isoliert.

H_irr für den Informationsabbau) eine möglichst In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des

niedrige Schwellfeldstärke H_BlocK für die oben be- Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Darin zeigt

schriebene Blockierung besitzen, so daß die io F i g. 1 ein Speicherelement nach der Erfindung im

Speicherelemente selbst durch kurze Steuerimpulse Schnitt,

geringer Stärke beliebig oft schaltbar sind. F i g. 2 eine Draufsicht auf ein gemäß der

In weiterer Verbesserung des Gegenstandes nach Linie II-II in F i g. 1 geschnittenes Speicherelement,

dem Zusatzpatent 1 252 739, d. h. zur Lösung der F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der

vorstehend genannten Aufgabe, sieht die Erfindung 15 Erfindung in der in F i g. 2 dargestellten Ansicht,

bei einem Speicherelement, bestehend aus mehreren, F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der

stapeiförmig übereinanderliegenden magnetischen Erfindung, ebenfalls in der in F i g. 2 gezeigten An-

Schichten, die jeweils durch unmagnetische Zwischen- sieht.

schichten solcher Stärke voneinander getrennt sind, Mit 1 ist eine auf einen Träger 6 aufgebrachte, so daß zwischen den Wänden der Domänen der ein- 20 z. B. aufgedampfte, dünne magnetische Schicht mit zelnen magnetischen Schichten eine Streufeldkopp- einer Vorzugsachse der Magnetisierung bezeichnet, lung stattfindet, und bei dem die unmagnetischen Als Träger kann eine gereinigte und ausgeheizte Zwischenschichten von solcher Beschaffenheit sind, Glasplatte dienen, auf die beispielsweise bei etwa daß durch sie hindurch eine inhomogene, indirekte 200° C eine 25 mm dicke magnetostriktionsfreie Kopplung zwischen den Magnetisierungsrichtungen 25 Nickel-Eisen-Schicht aufgebracht ist. Im Bereich der magnetischen Schichten besteht, vor, daß die ihrer vom Träger 6 abgekehrten Schichtmitte ist diese magnetischen Schichten in den Bereichen ihrer Rand- magnetische Schicht mit einer unmagnetischen elekzonen, und zwar wenigstens ihrer zur magnetisch trisch leitenden Schicht 3, z. B. aus Kupfer, bedeckt, leichten Achse der magnetischen Schichten ange- Die Schicht 3 sowie die zwischenschichtfreien Randnähert parallelen Randzonen, zwischenschichtfrei 30 zonen der magnetischen Schicht 1 sind mit einer sind. weiteren magnetischen Schicht 2 der gleichen

Dadurch ist für die Bildung der ersten Wände in Magnetisierungsrichtung bedeckt,

der Nähe des Randes die (niedrigere) Schwellfeld- Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine

stärke H_Block der Einfachschichten maßgeblich. unmagnetische Zwischenschicht in Streifen 4 zerteilt.

Zur Vermeidung von blockierten Gebieten, die 35 Im Unterschied hierzu sind beim Ausführungsauf Kratzer der Schicht zurückzuführen sind, wird beispiel nach Fig. 4 lediglich die zur magnetisch weiterhin vorgeschlagen, die unmagnetischen Zwi- leichten Achse parallelen Randzonen der magneschenschichten jeweils in zur magnetisch leichten tischen Schichten 1 bzw. 2 zwischenschichtfrei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Speicherelement, bestehend aus mehreren, stapeiförmig übereinanderliegenden magnetischen Schichten, die jeweils durch unmagnetische Zwischenschichten solcher Stärke voneinander getrennt sind, so daß zwischen den Wänden der Domänen der einzelnen magnetischen Schichten eine Streufeldkopplung stattfindet, und bei dem die unmagnetischen Zwischenschichten von solcher Beschaffenheit sind, daß durch sie hindurch eine inhomogene, indirekte Kopplung zwischen· den Magnetisierungsrichtungen der magnetischen Schichten besteht, nach Zusatzpatent 1252 739, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Schichten in den Bereichen ihrer Randzonen, und zwar wenigstens ihrer zur magnetisch leichten Achse der magnetischen Schichten angenähert parallelen Randzonen, zwischenschichtfrei sind.

2. Magnetisches Dünnschichtspeicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichten jeweils in zur magnetisch leichten Achse parallele, voneinander getrennte Streifen zerteilt sind.