DE1499905A1 - Datenspeicheranordnung mit Supraleitern - Google Patents
Datenspeicheranordnung mit SupraleiternInfo
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Description
Dipl.-Ing. Egon Prinz . »,. _
Dr. Gertrud Hauser eooo Munehen-Paiine. rc I111:1Qe*
Dipl.-Ing. Gottfried Leiter ^.r.«.,«...-,·. -* JUli 7366
SOGIETB IEDtTSTRIMiIiE BULL· - GENERiIL ELECTRIC
94, Avenue G-atiibetta, Baris 20
Datenspeicheranordnung mit Supraleitern
Me Erfindung "bezieht sich auf Datenspeicheranordnungen,
"bei denen die Daten in lOrm -von Dauerströmen in einem
supraleitenden Film aufgezeichnet werden.
Insbesondere "bezieht sich die Erfindung auf solche
Anordnungen dieser Art, die malrrixartig angeordnete
Speicherelemente enthalten, und "bei denen die Auswahl eines Speieherelements mit Hilfe von Steuerströmen
erfolgt, die in Koinzidenz entlang dem Speicherelement angelegt werden.
Wenn Ströme an Steuerleiter angelegt werden, die entlang
dem supraleitenden PiImangeordnet sind, entstehen in
dessen IPläche entgegengesetzt gerichtete induzierte
Ströme, und wenn die Dichte der in dem supraleitenden
Film induzierten Ströme örtlich einen bestimmten kritischen Wert erreicht, geht eine kleine Zone des Films an der
betreffenden Stelle in den Widerstandszustand.
Die Bildung von Widerstandszonen ergibt einen örtlichen
Energieverlust und eine Änderung des Gleichgewichtszustands der induzierten Ströme in dem supraleitenden Film.
Die Erscheinungen, welche für die Aufzeichnung und das Ablesen von Daten in den Anordnungen der betrachteten
Art kennzeichnend sind, ergeben sich aus der Bildung solcher Widerstandszaen in genau bestimmten G-ebieten
des supraleitenden Films. Es wurde entdeckt, dass gewisse Störungen, die zum Verlust der aufgezeichneten
Daten flhren können, auf dem Erscheinen von Widerstandszonen
in gewissen anderen G-ebieten des supraleitenden Films,
die von den erstenGebieten verschieden sind, beruhen.
Nun hängt die kritische Stromdichte, d.h. der Wert der
Stromdichte, von dem an sich Widerstandszonen in dem
supraleitenden Film bei der Betriebstemperatur der Anordnung bilden, von der Beschaffenheit des supraleitenden
Films und von seiner Dicke ab.
.Bei den bekannten Speicheranordnitngen der betrachteten Art
sind die Beschaffenheit und die Dioke des supraleitenden
Films konstant.
Eine
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'bad
Eine nach, der Erfindung ausgeführte Speicheranordnung
mit supraleitendem PiIm ist dadurch, gekennzeichnet, dass
die Beschaffenheit und die Dicke des supraleitenden Films in einem Gäbiet des Films, in welchem eine Rückkehr in
den Widerstandszustand den Betrieb der Anordnung stören könnte, so gewählt sind, dass die kritische"Stromdichte in
diesem Gebiet so hoch ist, dass ein solcher Übergang während des Betriebs der Anordnung vermieden wird.
Damit ein solcher Übergang vermieden wird, ist es erforderlich,
dass die kritische Stromdichte in diesem Gebiet grosser als der maximale Wert der Stromdichte ist, die in diesem Gebiet
beim Fliessen von Steuerströmen in den Steuerleitern der Anordnung erreicht wird.
Zur Bildung eines supraleitenden Films, der in dem betreffenden Gebiet eine ausreichend hohe kritische
Stromdichte aufweist, insbesondere eine kritische Stromdichte, die grosser als fliejenige der Gebiete ist,
in denen die Bildung von Widerstandszonen für den Betrieb
der Anordnung notwendig ist, können verschiedene Massnahmen
angewendet werden, insbesondere die Massnahmen, dass in dem betreffenden Gebiet eine Yerdickung aus dem gleichen
Material angebracht wird, aus dem der Rest des supraleitenden Films besteht, oder aus einem davon verschiedenen Material,
oder
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oder dass durch örtliche Diffusion oder Einführung ein
geeignetes Material mit oder ohne Yerdickung eingebracht wird.
Die Erfindung eignet sich vorteilhaft für Speichermatrizen
mit einem zusammenhängenden supraleitenden PiIm,- der allen
Speicherelementen gemeinsam ist. Sie ermöglicht in diesem Fall die Begrenzung der Wechselwirkungen zwischen benachbarten
Speicherelementen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung
beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:
Pig.1 eine Oberansicht eines mit Dauerströmen arbeitenden
SpeicheBiements einer ersten Art, bei dem die Erfindung anwendbar ist,
Mg.2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 von Pig.1,
Pig.3 bis 10 Oberansichten und Schnittansichten verschiedener
Speicherelemente nach der Erfindung von der gleichen Art wie dasjenige von Pig.1 und 2, .
Pig.11 und 12 Oberansichten von Speicherelementen einer zweiten
Art, bei denen die Erfindung anwafibar ist,
Pig.15
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- 5 - H999Q5
Hg.13 und 14 Oberansichten von Speicherelementen nach der
Erfindung von der gleichen Art, wie sie in Fig.11 und
dargestellt ist und
.15 und 16 Oberansichten von Speichermatrizen nach der
Erfindung. -
Das in F^g.1 und 2 dargestellte Speicherelement enthält
eine zusammenhängende Folie 10 aus einem supraleitenden
Material mit geringer kritischer Feldstärke, wie Zinn oder Indium. Diese Folie wird in derjnachf olgenden Beschreibung
als supraleitender Film bezeichnet. Das Speicherelement
enthält ferner bandförmige Steuerleiter 11 und 21, die auf der einen Seite des supraleitenden Films 10 angeordnet
sind. Diese Steuerleiter bestehen aus einem supraleitenden Material, beispielsweise Blei, das eine verhältnismässig
hohe kritische Feldstärke aufweist.
In Fig.1 stellen die karierten Flächen A1, A2, B, 01, 02, D1,
D2, D3 Zonen des supraleitenden Filmes 10 dar, die beim Betrieb des Speicherelements einen Widerstand annehmen oder
aanehmen können.
Einbinäres Infoncmationselement wird in dem Speicherelement in
Form von Daueratrö'men dargestellt, die in einer bestimmten
!dichtung in dem supraleitenden Film 10 um die Widerstands— zonen Al, A2 kreisen, die sich jeweils von der einen bis
zur
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zur anderen Seite des supraleitenden Films erstrecken,
und durch die auf G-rund der Dauerströme ein Magnetfluss
hindurchgeht.
Die Umkehrung der Richtung der Dauerströme zu dem Zweck, die
eine B^närziffer in dem Speicherelement durch die andere Binärziffer zu ersetzen, setzt voraus, dass zwischen den
Widerstandszonen A1 und A2 momentan eine Zwischenwiderstandszone B erscheint, welche die "beiden Zonen A1 und A2 zu einer
einzigen Zone verschmelzt.
Während des Betriebs des soeben "beschriebenen Speicherelements
können, sei es "beim Fliessen eines Stroms mit dem normalen
Wert für die Steuerung des Speicherelements in jeden der Steuerleiter* sei es "beim Fliessen eines Stroms mit dem
gleichen normalen Wert in einem einzigen dieser Steuscleiter,
Widerstandszonen in Gebieten des supraleitenden Films
erscheinen, die von den Gebieten verschieden sind, in denen sich die Zonen A1, A2 und B befinden. Dies gilt beispielsweise
für die Zonen 01, 02, D1, D2, die entlang den Winkeln liegen, welche die Kanten der Steuerleiter 11 und 21 bilden. Das
Erscheinen solcher Zonen kann Störungen im Betrieb des Speicherelements mit sich bringen.
Bei dem Speicherelement nach der Erfindung ist der den
Aufzeichnungsträger bildende supraleitende Film so ausgeführt, dass in den Gebieten dieses supraleitenden Films ,deren Rückkehr
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-T-
in den Widerstandszustand während des Betriebs des
Speicherelements vermieden werden muss, die kritische Stromdichte grosser als die maximale Stromdichte ist, die
in diesemGebiet "beim Pliessea eines Steuerstroms in irgendeinem
dex* Steuerleiter odec in den beiden Steuerleitern
gleichzeitig erreicht -werden kann.
Dieses Ergebnis kann mit verschiedenen Mitteln erreicht werden.
In den Figuren der Zeichnungen stellen die Flächen, die in unterbrochenen Linien schraffiert sind, Gebiete des
supraleitenden Films dar, in denen die kritische Stromdichte
die zuvor angegebene Bedingung erfüllt.
In Fig.3 bis 10 sind als Beispiele verschiedene Ausführungsformen
von Speicherelementen mit Supraleitern nach der Erfindung dargestellt.
Die Gebiete 101 des supraleitenden Films 10 des in Fig. 3-
und 4 dargestellten Speicherelements sind dicker als das
Gebiet 102 dieses Films, so dass, die kritische Stromdichte
in den Gebieten 101 grosser als in dem Gebiet 102 ist.
Die kritische Stromdichte des supraleitenden Films in
dem Gebiet 101 wird dadurch auf einen Wert gebracht, der grosser als der maximale Wert iet, den die Stromdichte in
diesem Gebiet erreichen kann, wenn ein Steueisbrom in irgendeinem
der
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BAD
der Steuerleiter 11 und 21 oder in beiden Steigleitern
gleichzeitig fliesst.
Die Bildung von Widerstandszonen in dem Gebiet 101 des supraleitenden Films 10 während des Betriebs des Speicherelements
ist somit vermieden.
Die karierten Flächen A1, A2 und B von Fig.3 stellen dann die
einzigen Widerstandszonea dar, die sich in dem supraleitenden
3ü.lm beim Betrieb des Speicherelements bilden. Diese Zonen
liegen in dem Gebiet 102 des supraleitenden Films und bilden sich in gleicher Weise wie bei dem in Fig.1 dargestellten
^eicherelement.
Die Yerdickungen des supraleitenden Films 10 des in Fig.3 und
4 dargestellten Speicherelements sind auf der Seite des Films angebracht, die den Steuerleitern 11 und 21 zugeordnet ist,
doch ist zu bemerken, dass Speicherelemente nach der Erfindung auch dadurch realisiert werden können, dass diese Verdickungen
auf der entgegengesetzten Seite des supraleitenden Films
angeordnet werden. . " -
In den Gebieten 101 des supraleitenden Films 10 des in Fig.5
und 6 dargestellten Speieherelements s-ind supraleitende Filme
1010 auf den supraleitenden Film 10 aufgelegt. Zur Bildung dieser aufgelegten supraleitenden Filme 1010 kann jedes
supraleitende Material verwendet werden, das-die zur Bildung
dnes Speicherelemente erforderlichen Bedingungen erfüllen kann.
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Bei dem in I1Ig. 5 und 6 dargestellten. Speicherelement sind
die aufgelegten supraleitenden Ulme 1010 auf der Seite
des Films angeordnet, die den Steuerleitern 11 und 21
zugewandt ist, doch, ist zu bemerken, dass man Speicherelemente
nach der Erfindung auch dadurch realfeieren kann, dass aufgelegte supraleitende Filme auf der entgegengesetzten
Seite des supraleitenden films angeordnet werden.
Die Zusammensetzung der Gebiete 101 des supraleitenden
Films 10 des in Fig.? und 8 dargestellten. Speicherelements
ist verschieden von der Zusammensetzung des Gebiets 102 dieses Films. Die Zusammensetzung jedes dieser Gebiete
ist so gewählt, dass die kritische Stromdichte darin den gewünschten Wert hat. Dies kann durch örtliches Eindiffundieren
eines geeigneten Materials in den supraleitenden Film erreicht
werden. · .
Bei dem in Fig.9 und 10 dargestellten Speicherelement ist
der supraleitende Film 10 aus getrennten Elementen gebildet, die aus verschiedenen Materialien bestehen und die Gebiete
bzw. das Gebiet 102 bilden.
In der vorstehenden Beschreibung ist an Hand von Fig. 3 bis
erBitert «orden, wie die Erfindung bei Speicherelementen der in
Fig.1 und 2 dargestellten Art anwendbar ist, und es sind
verschiedene Massnahmen angegeben worden, die in diesem Fall zur
* Erzielung
00*819/140*
OFHGlNAL INSPECTED.
Erzielung der gewünschten kritischen Stromdichte in den gewählten Gebieten des supraleitenden Films anwendbar sind.
Es ist offensichtlich, dass sich die Erfindung in vorteilhafter Weise auch für Speicherelemente andrer. Arten eignet,
beispielsweise für die in Pig.11 und 12 dargestellten Speicherelemente.
Bei diesen Speicherelementen ist für die Ausbildung der die Daten darstellenden Dauerströme die Bildung von
Widerstandszonen A1,. A2 und B in dem supraleitenden Film 10
erforderlich, während sich Störungen aus der Rückkehr der Zonen D1 undD2 in den Widerstandszustand ergeben können.
Fig.13 und 14 zeigen Speicherelemente der in Fig.11 bzw.
in Fig.12 dargestellten Art, die nach der Erfindung ausgeffiirt
Bei diesen Speicherelementen isifc der supraleitende Film 10
so ausgebildet, dass die kritische Stromdichte in den
Gebieten 101, die in Fig.13 und 14 durch Flächen dargestellt
sind, welche in unterbrochenen Linien schraffiert sind, grosser als die maximale Stromdichte ist, die in diesen
Gebieten beim ffllese-en' eines SteuerstromsjLn irgendeinem
der Steuerleiter öder in beiden Steuerleitern gleichzeitig
erreicht werden kann.
Die
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- 1T-
Die verschiedenen zuvor angegebenen Massnähmeη ermöglichen
die Bildung eines supraleitenden Films, der solche Gebiete
aufweist.
Speicherelemente, welche die zuvor angegebenen Eigenschaften aufweisen, können zur Bildung von Speicherinsbr— izen nach
der Erfindung verwendet werden.
Mg» 15 und 16 zeigen Beispiele von Speichermatrizen nach der
Erfindung, bei denen der Aufzeichnungsträger ein supraleitender I1Um 10 ist, der allen Speicherelementen gemeinsam ist, und
bei denen die Steuerleiter 11, 12, 21,'""22 eine solche Gestalt
haben, dass'sie mit dem supraleitenden IiIm 10 Speicherelemente
nach der Erfindung von einer der zuvor beschriebenen Arten bilden. Die Speicherelemente der in Fig.15 dargestellten
Speichermatrix sind von der in Fig.3 bis 10 dargestellten
Art, und die. Speicherelemente der in Fig.16 dargestellten
Matrix sind von der in Fig.13 dargestellten Art.
Bei diesen Speichermatrizen ist der supraleitende Film 10
so ausgeführt, dass die kritische Stromdichte in denOfrbieten 101,
die in Fig.15 und 16 durch Flächen dlrgestellt sind, welche in
unterbrochenen Linien schraffiert sind, grosser als -die maximale Stromdichte ist, die in diesen Gebieten beim
Betrieb der Speicherraatrizen erreicht werden kann.
In
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In dem supraleitenden Film 10 der in Pig.15 dargestellten
Speichermatrix ist das Gebiet 102 , das die Widerslandszonen
A1, A2 und B enthält, deren Bildung die Aufzeichnung und das
Ablesen von Daten in einem Speicherelement der Matrix ermöglicht :.-,
vollständig von einem Gebiet 101 umgeben, in welchem die kritische Stromdichte die zuvor angegebene Bedingung erfüllt. Diese Massnahme
ermöglicht die Vermeidung der Wechselwirkungen zwischen
dem betreffenden Speicherelement und dem benachbarten Speicherelementen.
Ferner ist in dem supraleitenden Film 10 der in Fig.15 dargestellten
Speichermatrix der Rand 1020 eines solchen Gebiets 102 so weit
von den Zonen Al, A2 und B entfernt, dass die das Aufzeichnen
und Ablesen von Daten in dem betreffenden Speicherelement kennzeichnenden Erscheinungen nur von den Eigenschaften
des Materials abhängen, das den supraleitenden Film in
dem betreffenden Gebiet 102 bildet, nicht dagegen von den Abmessungen oder dem Zustand der Ränder dieses Gebiets. Somit
bleiben die kleinen Unterschiede in Form und Abmessung, welche
verschiedene Gebiete. 102 des supraleitenden Films 10 aufweisen können, ohne Einfluss auf-die betreffenden Ersdaeinungeη.
In dem supraleitenden Film 10 der in Fig.i6 dargestellten
Speichermatrix bilden die Gebiete 102, welche den auf der gleichen Diagonale der Matrix angeordneten Speicherelementen
entsprechen, ein einziges Gebiet, so dass die Gebiete 101 und
■"-"-- .--."- - : ■-"■■■. ". - - - des
009819/1508
des supraleitenden Ulms 10 parallele Streifen konstanter
Breite "bilden, die leicht realisierbar sind.
Natürlich kann diese Massnahme auch für die in Hg.
dargestellte Speiehermatrix getroffen werden.
ß0 8819 /1S 0 8 bad original
Claims (2)
1. Datenspeicheranordnung, .bei der als Aufzeichnungsträger ein
supraleitender Film dient und als Steuersystem für ein Speicherelement bandförmige Steuerleiter verwendet v/erden,
die in zu der Ebene des supraleitenden Films parallelen Ebenen so angeordnet sind, dass Steuerströme, die in
Koinzidenz durch die Steuerleiter fliessen, die Rückkehr einer bestimmten Zone des supraleitenden Films in den
Widerstandszustand und damit die Aufzeichnung eines Informationselements in dem Speicherelement bewirken,
wobei das Fliessen eines Steuerstroms in irgendeinem Steuerleiter oder in beiden Steuerleitern gleichzeitig
das Auftreten einer Widerstandszone in dem supraleitenden Film hervorruft, wenn die kritische Stromdichte dieser
Zone kleiner als die bei diesem Fliessen eines Steuerstroms
in dieser Zone erreichte maximale Stromdichte ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffenheit und die Dicke jeder
beliebigen Zone des supraleitenden Films mit Ausnahme der bestimmten Zone so bemessen sind, dass die kritische
Stromdichte grosser als '.die bei dem Fliessen eines
Steuerstroms in der betreffenden Zone erreichte maximale
Stromdichte ist.
BAD GRJGsWAL
003819/1800 *..
2. Datenspeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch.
gekennzeichnet, dass sie mehrere matrixartig angeordnete Speicherelemente und zwei den Zeilen "bzvi. den Spalten der
Matrix zugeordnete Gruppen vor Steuerleitern enthält,-
und dass der Aufzeichnungsträger ein allen Speicherelementen gemeinsamer supraleitender I1Hm ist.
009819/1508
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