DE2021167C3

DE2021167C3 - Magnetic memory for storing binary information

Info

Publication number: DE2021167C3
Application number: DE19702021167
Authority: DE
Inventors: Joseph Louis Cachan Blanchard (Frankreich)
Original assignee: Compagnie Internationale Pour L'informatique, Louveciennes (Frankreich)
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1977-08-11

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetspeicher zur Speicherung binärer Informationen durch Verschiebung von magnetischen Bereichen in Kanälen in einem magnetischen Material mit einachsiger Anisotropie, dessen Achse leichter Magnetisierung im wesentlichen in der Längsrichtung der Kanäle gerichtet ist.The invention relates to a magnetic memory for storing binary information by displacement of magnetic areas in channels in a magnetic material with uniaxial anisotropy, whose axis of easy magnetization is directed essentially in the longitudinal direction of the channels.

Bei Magnetspeichern dieser Art sind die binären Informationen in Form von Bereichen mit unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen in den Kanälen des einachsig anisotropischen Materials gespeichert, und diese Bereiche werden unter dem Einfluß von gegenseitig phasenverschobenen Strömen nach Art eines Schieberegisters entlang den Kanälen verschoben. Damit diese Verschiebung möglich ist, müssen die Kanäle und die die Ströme führenden Steuerleiter in bestimmten, regelmäßig wechselnden Winkelrichtungen relativ zueinander ausgebildet sein. Es ist daher meist ein zickzackförmiger oder ähnlich komplizierter Verlauf der Kanäle erforderlich.In magnetic storage of this type, the binary information is in the form of areas with different Magnetization directions stored in the channels of the uniaxially anisotropic material, and these areas are under the influence of mutually phase-shifted currents according to Art a shift register shifted along the channels. In order for this shift to be possible, the Channels and the control conductors carrying the currents in specific, regularly changing angular directions be formed relative to each other. It is therefore usually a zigzag or similarly complicated one Course of the canals required.

Aus der FR-PS 14 55 257 ist es bekannt, Kanäle mit etwa zickzackförmigem Verlauf dadurch zu bilden, daß rechteckige Magnetschichtabschnitte nach Art der gleichfarbigen Felder eines Schachbretts angeordnet und an den Ecken durch magnetische Brücken miteinander verbunden werden. Diese Lösung ist auf eine bestimmte Form der Kanäle beschränkt und erlaubt nicht die Ausbildung beliebig geformter Kanäle.From FR-PS 14 55 257 it is known to form channels with an approximately zigzag course in that rectangular magnetic layer sections arranged in the manner of the same-colored fields of a chessboard and are connected to each other at the corners by magnetic bridges. This solution is on a certain shape of the channels is limited and does not allow the formation of channels of any shape.

Deshalb ist gegebenenfalls eine entsprechend kompliziertere Ausbildung der Steuerleätungen erforderlich.Therefore, a correspondingly more complicated design of the control lines may be necessary.

Es ist auch bekannt, die Kanäle in Form von Spuren mit verhältnismäßig geringer Koerzitivkraft in einer zusammenhängenden Schicht aus einem einachsig anisotropischen Material mit größerer Koerzitivkraft auszubilden. Beispielsweise hat die Koerzitivkraft in den Kanälen einen Wert von etwa 2 bis 5 örsted, während die Koerzitivkraft im Rest der Speicherebene einen Wert in der Größenordnung von 30 örsted oder mehr haben kann. Nach der US-PS 34 38 016 wird eine Magnetschicht mit solchen Kanälen dadurch erhalten, daß ein Substrat aus neutralem Material, z.B. Glas, zunächst mit einem Aluminiumfilm bedeckt wird, außer an den Stellen, an denen die Kanäle gebildet werden sollen. Diese Anordnung wird dann mit einer Schicht aus dem anisotropischen Magnetmaterial, beispielsweise einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, bedeckt, in der die gewünschte Achse leichter Magnetisierung beispielsweise dadurch erhalten wird, daß sie bei Anwesenheit eines Magnetfelds aufgedampft wird. Die Magnetschicht hat dann an allen Stellen, an denen sie auf dem Aluminium aufliegt, eine größere Koerzitivkraft als an den Stellen, an denen sie unmittelbar auf dem Glas aufliegt. In diesem Fall kann den Ausbreitungskar.älen eine beliebig komplizierte Form erteilt werden, beispielsweise durch Anwendung der Maskentechnik. Es wurde aber festgestellt, daß diese Art der Bildung der Ausbreitungskanäle magnetische Unstetigkeiten an den Rändern der Kanäle ergibt, was das Auftreten von freien magnetischen Ladungen entlang diesen Unstetigkeiten zur Folge hat. Diese freien magnetischen Ladungen erzeugen cm Feld, das auf die Magnetisierung in den Kanälen in gleicher Weise einwirkt wie ein äußeres Feld; insbesondere addiert sich dieses Feld vektoriell zu den Feldern, die mit Hilfe der Steuerleiter für die Verschiebung der magnetischen Bereiche in den Kanälen erzeugt werden. Das von den freien Ladungen stammende Feld kann so große Werte erreichen, daß dadurch der Betrieb des Speichers gestört wird, und daß sogar unerwünschte Löschungen der in den Kanälen gespeicherten Informationen verursacht werden.It is also known, the channels in the form of tracks with relatively low coercive force in a coherent layer made of a uniaxially anisotropic material with greater coercive force to train. For example, the coercive force in the channels has a value of about 2 to 5 örsted while the coercive force in the rest of the storage level has a value in the order of magnitude of 30 örsted or more may have. According to US-PS 34 38 016 a magnetic layer with such channels is obtained by that a substrate of neutral material, e.g. glass, is first covered with an aluminum film, except at the points where the channels are to be formed. This arrangement is then made up with a layer the anisotropic magnetic material, for example an iron-nickel-cobalt alloy, covered in the the desired axis of easy magnetization is obtained, for example, by being at Presence of a magnetic field is evaporated. The magnetic layer then has in all places where it on which the aluminum rests, has a greater coercive force than in the places where it is directly on rests on the glass. In this case, the expansion card can be given any complicated shape , for example by using the mask technique. But it was found that this type of Formation of the propagation channels magnetic discontinuities at the edges of the channels results in what that The occurrence of free magnetic charges along these discontinuities. These free Magnetic charges generate cm field, which affects the magnetization in the channels in the same way acts like an external field; in particular, this field is added vectorially to the fields that are generated with the help of the Control conductors for shifting the magnetic areas in the channels are generated. That of the Fields originating from free charges can reach values so large that thereby the operation of the memory is disturbed, and that even undesired deletion of the information stored in the channels caused.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Magnetspeichers der eingangs angegebenen Art, bei dem die Kanäle gleichfalls leicht mit jedem beliebigen Verlauf ausgebildet werden können, jedoch die Entstehung von magnetischen Unstetigkeiten an den Rändern der Kanäle vermieden wird.The object of the invention is to create a magnetic memory of the type specified at the beginning which the channels can also easily be formed with any course, but the emergence magnetic discontinuities at the edges of the channels is avoided.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß auf einer ersten Schicht aus anisotropischen magnetischem Material mit kleiner Koerzitivkraft in der Größenordnung von einigen örsted eine zweite Schicht aus einem magnetischen Material mit einer um zwei Zehnerpotenzen höheren Koerzitivkraft angeordnet ist, und daß zur Bildung der Kanäle in der ersten Schicht zwischen den beiden Schichten dem Verlauf der Kanäle entsprechend geformte Leiterbeläge aus nichtmagnetischem Leitermaterial angeordnet sind, durch welche die beiden Schichten vollkommen voneinander entkoppelt sind.According to the invention this is achieved in that on a first layer of anisotropic magnetic Material with a small coercive force on the order of a few örsted a second layer is made of a magnetic material with a coercive force that is two powers of ten higher, and that to form the channels in the first layer between the two layers the course of the channels appropriately shaped conductor coverings made of non-magnetic conductor material are arranged through which the both layers are completely decoupled from each other.

Bei dem Magnetspeicher nach der Erfindung entstehen die Kanäle in einer gleichförmigen Schicht aus anisotropischem magnetischem Material, die ursprünglich über ihre ganze Ausdehnung die für die Kanäle gewünschte geringe Koerzitivkraft hat, dadurch, daß die Koerzitivkraft in den außerhalb der Kanäle liegenden Bereichen durch den Kontakt mit einer daraufIn the magnetic memory according to the invention, the channels are formed in a uniform layer made of anisotropic magnetic material, which was originally designed for the Channels desired low coercive force, in that the coercive force in the outside of the channels lying areas through contact with one on it

aufgebrachten Magnetschicht mit wesentlich größerer Koerzitivkraft erhöht wird, während diese Erhöhung an den Stellen, an denen die Kanäle entstehen sollen, durch die nichtmagnetischen Leiterbeläge verhindert wird. Di<!se Art der Bildung der Kanäle in einer zunächst s gleichförmigen Schicht verhindert die Ausbildung von magnetischen Unstetigkeiten entlang den Rändern der Kanäle.applied magnetic layer is increased with much greater coercive force, while this increase the places where the channels are to be created is prevented by the non-magnetic conductor linings. This type of formation of the channels in an initially uniform layer prevents the formation of magnetic discontinuities along the edges of the channels.

Der Verlauf der Kanäle ist dabei ausschließlich durch die Form der nichtmagnetischen Leiterbeläge bestimmt, Diese können nach der Technik der integrierten Schaltungen, insbesondere durch Anwendung der Maskentechnik, leicht mit jedem gewünschten Verlauf hergestellt werden.The course of the channels is determined exclusively by the shape of the non-magnetic conductor coverings, These can according to the technology of integrated circuits, in particular by using the Mask technique, easily made with any desired gradient.

Ein Ausführungsbeispiel eines Magnetspeichers nach der Erfindung ist in der Zeichnung in schematischer perspektivischer Darstellung gezeigt.An embodiment of a magnetic memory according to the invention is shown schematically in the drawing shown in perspective.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bewegen sich die magnetischen Bereiche mit der die binären Informationen darstellenden Magnetisierung entlang den Kanälen 5, deren als Beispiel dargestellter Verlauf an sich bekannt ist. Der Magnetspeicher besteht aus einem nichtmagnetischen Substrat 1, das wahlweise elektrisch leitend ist, beispielsweise aus Kupfer oder einem anderen nichtmagnetischen Metall besteht, oder auch ein Dielektrikum wie Glas oder Keramik sein kann.Move in the illustrated embodiment the magnetic areas along with the magnetization representing the binary information the channels 5, whose course shown as an example is known per se. The magnetic memory consists of a non-magnetic substrate 1, which is optionally electrically conductive, for example made of copper or Another non-magnetic metal, or it can be a dielectric such as glass or ceramic.

Auf dem Substrat 1 ist eine dünne Schicht 2 aus einem weichmagnetischen anisotropischen Material, also einem Material mit geringer Koerzitivkraft gebildet. Die Dicke der Schicht 2 ist filmartig und kann beispielsweise in der Größenordnung von 1500 A liegen. Die Schicht 2 kann beispielsweise dadurch aufgebracht werden, daß in bekannter Weise die Bestandteile der Schicht beim Vorhandensein eines orientierenden Magnetfelds aufgedampft werden, wobei das Magnetfeld der gebildeten Schicht eine einachsige Anisotropie erteilt, bei der die Achse leichter Magnetisierbarkeit im wesentlichen senkrecht zu der Ebene des in der Zeichnung dargestellten Querschnitts liegt. Das Material der Schicht 2 kann beispielsweise eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung sein, insbesondere eine Legierung aus 15Gew.-% Eisen, 72 Gew.-% Nickel und 13Gew.-% Kobalt, deren Eigenkoerzitivkraft in der Größenordnung von 2 bis 3 örsted in der Richtung der Achse leichter Magnetisierbarkeit beträgt, und deren Anisotropie-Feldstärke in der Größenordnung von 12 bis 15 örsted in der Richtung schwerer Magnetisierbarkeit ist.On the substrate 1 is a thin layer 2 of a soft magnetic anisotropic material, ie a material with a low coercive force. The thickness of the layer 2 is film-like and can be of the order of 1500 Å, for example. The layer 2 can be applied, for example, that in a known manner the components of Layer can be vapor-deposited in the presence of an orienting magnetic field, the magnetic field the layer formed is given a uniaxial anisotropy in which the axis is easier to magnetize is substantially perpendicular to the plane of the cross section shown in the drawing. The material the layer 2 can, for example, be an iron-nickel-cobalt alloy be, in particular an alloy of 15% by weight iron, 72% by weight nickel and 13% by weight Cobalt, whose own coercive force is of the order of 2 to 3 örsted in the direction of the axis easier magnetizability, and its anisotropy field strength of the order of 12 to 15 is örsted in the direction of difficult magnetizability.

Auf der Schicht 2 sind entlang dem gewünschten Verlauf der Kanäle 5 Beläge 4 aus einem nichtmagnetisehen Leitermaterial aufgebracht, beispielsweise aus Gold oder einem anderen schweroxidierbaren Metall bzw. einer solchen Legierung. Die Leiterbeläge 4 können beispielsweise dadurch gebildet sein, daß das Metall unter Verwendung einer entsprechend ausgebildeten Maske aufgebracht wird. Die Dicke der Leiter 4 ist nicht kritisch, vorausgesetzt, daß sie ausreicht, um am Ort der Leiter eine vollkommene Entkopplung zwischen der magnetischen Schicht 2 und der noch zu erwähnenden Schicht 3 gewährleistet. Zu diesem Zweck muß die Dicke größer als 100 Ä sein; um sicher zu gehen, daß in dem Material keine »Löcher« vorhanden sind, wird diese Dicke in der Praxis in einer Größenordnung zwischen 500 und 1000 A gewählt, jedoch kann wahlweise auch ein noch größerer Wert angewendet werden.On the layer 2, along the desired course of the channels 5, coatings 4 are made of a non-magnetic layer Conductor material applied, for example made of gold or another metal that is difficult to oxidize or such an alloy. The conductor coverings 4 can be formed, for example, in that the Metal is applied using an appropriately designed mask. The thickness of the conductors 4 is not critical, provided that it is sufficient to ensure complete decoupling between the conductors the magnetic layer 2 and the layer 3 to be mentioned is guaranteed. To this end the thickness must be greater than 100 Å; to make sure that there are no "holes" in the material , this thickness is chosen in practice in the order of magnitude between 500 and 1000 A, however, an even larger value can optionally be used.

Der Magnetspeicher wird dann durch das Aufbringen einer zweiten zusammenhängenden magnetischen Schicht 3 vervollständigt, die aus einem hartmagnetischen Material, d.h. einem Material mit großer Koerzitivkraft, besteht, beispielsweise aus einem Material, das eine Koerzitivkraft in der Größenordnung von 400 bis 600 örsted aufweisen würde, wenn es für sich allein auf einem Substrat, beispielsweise aus Kupfer, aufgebracht wäre. Die Dicke der Schicht 3 ist überhaupt nicht kritisch und kann beispielsweise zwischen 1000 A und etwa 1 μηη schwanken, ohne daß das Endergebnis dadurch merklich beeinflußt wird. Insbesondere wird das Verhalten des Magnetspeichers nicht merklich durch örtliche Schwankungen der Dicke der Schicht 3 beeinflußt. Das Material der Schicht 3 kann vorzugsweise aus einer Legierung auf der Basis von Kobalt und Phosphor bestehen. Beispielsweise ist folgende Zusammensetzung möglich: 90 bis 92 Gew.-% Kobalt, 0,5 bis 3 Gew.-% Phosphor und 6 bis 10 Gew.-% Wolfram oder Nickel. Die Schicht 3 kann auf irgendeine an sich bekannte Weise aufgebracht werden, beispielsweise elektrolytisch oder autokatalytisch.The magnetic memory is then made by applying a second contiguous magnetic Layer 3 completed, which is made of a hard magnetic material, i.e. a material with large Coercive force, consists, for example, of a material that has a coercive force of the order of 400 to 600 örsted would have if it were alone on a substrate, for example made of copper, would be upset. The thickness of the layer 3 is not at all critical and can be between 1000 Å, for example and fluctuate by about 1 μm without noticeably affecting the end result. In particular, will the behavior of the magnetic memory is not noticeable due to local fluctuations in the thickness of the layer 3 influenced. The material of the layer 3 can preferably consist of an alloy based on cobalt and Consist of phosphorus. For example, the following composition is possible: 90 to 92% by weight cobalt, 0.5 to 3% by weight phosphorus and 6 to 10% by weight tungsten or nickel. Layer 3 can be on any per se known manner can be applied, for example electrolytically or autocatalytically.

Bei dem beschriebenen Magnetspeicher weisen die unter den Leiterbelägen 4 liegenden Stellen der Schicht 2 einen geringen Wert der Koerzitivkraft auf, nämlich den Wert der Eigenkoerzitivkraft des Materials der Schicht 2, während die Teile der Schicht 2, in denen sie in Berührung mit der Schicht 3 steht, eine Koerzitivkraft in der Größenordnung von 30 bis 60 örsted aufweisen, so daß eine ausgezeichnete Abgrenzung der Ausbreitungskanäle 5 gewährleistet ist. Andererseits wird durch das Fehlen von magnetischen Unstetigkeiten an den Rändern der Ausbreitungskanäle 5 vermieden, daß freie magnetische Ladungen auftreten, welche die Informationsspeicherung und das Verschieben der magnetischen Bereiche in den Kanälen beeinträchtigen.In the case of the magnetic storage device described, the points of the layer lying under the conductor coverings 4 have 2 has a low value of the coercive force, namely the value of the intrinsic coercive force of the material of the Layer 2, while the parts of layer 2 in which it is in contact with layer 3 have a coercive force in of the order of 30 to 60 örsted, so that an excellent delimitation of the propagation channels 5 is guaranteed. On the other hand, the Absence of magnetic discontinuities at the edges of the propagation channels 5 avoided that free Magnetic charges occur, which are the information storage and affect the shifting of the magnetic areas in the channels.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Magnetic memory for storing binary information by shifting magnetic areas in channels in a magnetic material with uniaxial anisotropy whose axis of easy magnetization is directed essentially in the longitudinal direction of the channels, characterized in that on a first layer (2) of anisotropic magnetic Material with a small coercive force of the order of magnitude of a few örsted is a second layer (3) made of a magnetic material with a coercive force that is two powers of ten higher. and that to form the channels in the first layer (2) between the two layers (2, 3) the course (5) of the channels correspondingly shaped conductor coatings (4) made of non-magnetic conductor material are arranged through which the two layers (2, 3 ) are completely decoupled from each other.

2. Magnetic memory according to claim 1, characterized in that the first layer (2) is film-like with a thickness of the order of 1000 to 2000 Å, that the second layer (3) has a thickness of up to of the order of one micron or more, and that the non-magnetic conductor linings (4) have a thickness of at least 100 Å.

3. Magnetic memory according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the first layer (2) an iron-nickel cobalt alloy with an inherent coercive force of the order of magnitude from 2 to 3 is örsted, and that the material of the second layer (3) is a cobalt-phosphorus-tungsten alloy or cobalt-phosphorus-nickel alloy with an inherent coercive force in the Is of the order of 400 to 600 örsted.