DE2248184A1

DE2248184A1 - Magnetische platte mit oertlichen verduennungen

Info

Publication number: DE2248184A1
Application number: DE19722248184
Authority: DE
Inventors: Jan Willem Frederik Dorleijn; Willem Frederik Druijvesteijn
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-10-05
Filing date: 1972-09-30
Publication date: 1973-04-12
Also published as: CA993103A; NL7113626A; FR2155954A1; SE411001B; JPS4846229A; FR2155954B1; SE7702174L; BE789634A; SE394916B; GB1392974A

Description

FHN. 5909. BOS/RV.

Λ Ate: PHIT- *
Anmeldung vom« ^9. Se^t.

"Magnetische Platte mit örtlichen Verdiinnungen".

Die Erfindung betrifft eine Platte aus magnetischem

Material, in der Domänen verschiebbar sind. Die genannte Platte hat eine bevorzugte Richtung für die Magnetisierung, die quer zur Ebene der Platte steht» Eine Domäne ist ein Bereich in der Platte, der bei einem angelegten Feld quer zur Platte eine der Richtung des angelegten Felds entgegengesetzte Magnetisierung hat. Eine solche Domäne kann verschiedenartig geformt sein, etwa kreisförmig oder ringförmig, streifenförmig, usw.

Zum Verschieben von Domänen in einer genannten Platte aus magnetischem Material sind viele Verschiebungsmittel bekannt. So ist es beispielsweise mit Hilfe der WSrmewirkung von Licht möglich, eine Domäne den Weg folgen zu lassen, den ein Lichtstrahl geht» Dasselbe gilt fiir das Mitlaufen einer Domäne auf einem Weg, der einem Eusseren Feld folgt. Komplizierter wird es, wenn Domänen mit Hilfe von elektrischen Impulsströmen

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verschoben werden. Hierbei ist eine Domänenleitstruktür in Form von Drahtschleifen erforderlich. Das Verschieben von Domänen entlang Leitstrukturen aus Permalloy (Τ-und Y-förmige Strukturen sind Beispielt)» wobei rotierende Felder in der Fläche der Platte auftreten, ist ein häufig angewendetes Verschiebungsverfahren, das auch für sogenannte "Angelfish"-Permallpy-

strukturen gilt, wobei eine Änderung des Felds quer zur Platte erforderlich

In allen diesen Fällen nuss man Gewissheit haben» dass die Domänen einem bestimmten Weg folgen. Um dies zu erreichen, war es bisher erforderlich, für eine hinreichend grosse Wechselwirkung zwischen den Domänen und den verwendeten Verschiebungsmitteln, zu sorgen. So sind die Leitstrukturen nicht nur in konstruktiver Hinsicht an Mindestmasse (hinsichtlich der Breite) gebunden, sondern sie werden ebenfalls durch die kleinsten Wechselwirkungskräfte bestimmt, die zwischen einer Domäne und einer Struktur mindestens erforderlich sind, um die Gewähr zu haben, dass die Domäne auf einer solchen Struktur bleibt und nicht zu einer nicht definierten Stelle in der Platte geht.

Störende Einflüsse von aussen könnten eine Domäne, die selbst hinsichtlich der Grb'sae wiederum mit den verwendeten Abmessungen der Leitstrukturen im Zusammenhang steht, beeinflussen und zu einer unerwünschten Stelle verschieben. Beim Verschieben von Domänen mit Hilfe der Wärme eines Lichtstrahls ist die Möglichkeit eines "Vagabundierens" der Domänen noch grosser, weil infolge von Materialunterschieden die Wärmeverteilung in einer Platte nicht immer scharf definiert 1st. Eine Domäne gelangt leicht "neben" den Weg, den ein Lichtstrom geht, und stört damit die Wirkung eines Transports. Letzteres könnte wiederum dadurch gelöst werden* das3 etwa Permalloy-Bänder auf dem Weg des Lichtstrahls angeord-

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net werden; dies hat jedoch wieder zur Folge, dass bestimmte Mindestabmessungen notwendig sind, die streng genommen für das Verschiebungsmittel des Lichts nicht erforderlich wären. Es könnte eine weniger dichte Packung entstehen und dergleichen.

TJm alle oben genannten Nachteile bei den Verajhiebungsmitteln für Domänen zu vermeiden, ist die erfindungsgemässe Platte dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einmal örtlich dünner ausgeführt ist, welche Verdünnung sich über eine bestimmte Länge erstreckt und einen sprungartigen Querschnitt hat, wodurch eine Domäne in einer Richtung, in der sich die Verdünnung erstreckt, verschiebbar ist.

An sich ist es nicht neu, die Platte in Richtung des Wegs,

den die Domänen zurücklegen mussten, sägezahnfSrmig in der Dicke zu ändern, dies ist jedoch eine sehr schwierig zu verwirklichende Form der Verdünnung der Platte. Ausserdem eignet sich diese Form nur zur Verwendung bei Ver-ί hiebungsmitteln mit der oben genannten "Angelfish"-Struktur» Es wurde bereits angemerkt, dass ein konstanter Gradient im Schnitt, sich über eine ganze Platte erstreckend und namentlich in Richtung der Verschiebung selbst, brauchbar wäre. Das Anbringen eines derartigen Gradienten einer Platte, etwa eine zunehmende Dicke, lässt sich bei den verwendeten, bereits dünnen Platten aus magnetischem Material nicht einfach verwirklichen. Die Erfindung schafft eine deutlich praktische Anwendung einer sprungartigen örtlichen Verdünnung einer Platte aus magnetischem Material und namentlich gerade einer durchgehenden Verdünnung in der Domänenverschiebungsrichtung, um dafür zu scrgen, dass scharf definierte Verschiebungswege für die Domänen entstehen. Man kann sogar mit Kratzern einer geringen Tiefe in der Platte arbeiten.

\cr Grundgedanke der Erfindung beruht auf der folgenden Tat-

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sache: Eine Domäne sucht eine Situation (Stelle), an der die Gesamtkraft auf ihre Wand Null ist. Ui es bedeutet, dass eine einmal erreichte "Null-Situation" vorzugsweise möglichst lange Zeit hindurch aufrechterhalten wird. Eine Situation, in der die Kraft Null ist, tritt bei einer Domäne in einer vollständig flachen Platte auf. Tritt in einer Platte eine - mit Nachdruck - plötzliche (sprungartige) Dickenänderung auf, so wird eine Domäne zur Aufrechterhaltung der genannten Null-Situation den Schnittübergang nicht überschreiten. Dies bedeutet, dass zwei FIlIe auftreten können. Entweder werden sich die Domänen zwischen zwei örtlichen Verdünnungen befinden und verschiebbar sein» d.h. eie befinden sich auf einen örtlich dickeren Teil zwischen zwei Kratzern oder Rillen, oder aber die Domänen befinden und verschieben sieh genau an der Stelle einer solchen Verdünnung, d.h. ei« befinden sich mithin in einer Kille der Platte aus magnetische» Material. Im Prinzip können selbstverständlich auch Grenzfälle auftreten, in denen die Domänen teilweise an der Stelle einer Verdünnung und an der Stelle₍ «n der keine Verdünnung ist, vorhanden bzw. verschiebbar sind.

In allen Fällen ist infolge der genannten Krafterwägung die Bahnt der die Domänen folgen können, gut definiert« Ee ist datier möglich, unter Verwendung einer erfindungsgemlssen Platte eine magnetische Anordnung zu bilden, bei der die Domänen mit allen möglichen DomSnenverechtebungsmitteln in einer Richtung, in der sich eine Verdtlnniiiig in de? genannten Platte erstreckt, verschoben werden können.

Eine praktisch sehr brauchbare Anwendung des Vorhergehenden wurde ebenfalls gefunden, wenn die genannten örtlichen Verdünnungen bei einer Anordnung angewendet werden, die in der bereits eingereichten deutschen Patentanmeldung P 2237369.9 beschrieben wurde.

Die Erfindung lässt sich bei einer magnetischen Anordnung

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anwenden mit zumindest einer ersten und zumindest einer zweiten Platte aus magnetischem Material, in der die Domänen verschiebbar sind und wobei zwischen den Domänen in der zweiten Platte und den entsprechenden Domänen in einer ersten Platte Wechselwirkungskräfte auftreten, wodurch bei Verschiebung der Domänen in der zweiten Platte entsprechende vorhandene Domänen in einer ersten Platte mitgenommen werden, und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zweite Platte eine Platte mit örtlichen Verdünnungen mit sprungartigem Querschnitt ist. Ferner kann selbstverständlich die erste Platte selbst auch eine Domänenleitstruktur aufweisen, 'an der entlang durch die Domänen in der zweiten Platte verschiebbare stabile bomänenpositionen definiert sind. Schliesslich Lässt sich auch noch ausführen, dass die genannte Domanenleibstruktur der ersten Platte gleichfalls durch örtliche Verdünnungen mit sprungartigem Querschnitt in dieser Platte gebildet ist.

■belEjpiele von verschiedenen möglichen Ausführungsformen werden beschrieben. Hierbei wird gleichfalls auf die bereits genannte deutschen Patentanmeldung P 2237369·9 hingewiesen.

Es zeigen

Figur 1 eine Platte aus magnetischem Material mit einer' örtlichen Verdünnung nach der Erfindung,

Figur 2 eine Platte aus magnetischem Material mit zwei örtlichen Verdünnungen,

Figur 3 eine Platte mit einer Verdünnung und einer Domanen-J.ßi t,struktur,

Figur 4 eine Platte mit Kratzern und einer Domänenleitntruktur,

Figur 5 eine Platte mit Kratzern und einer Füllung von Lomärifin,

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Figur 6 und 7 aus zwei Platten bestehende magnetische Anordnungen.

In Figur 1 bezeichnet 1 eine Platte aus magnetischem

Material, die eine örtliche Verdünnung 2 aufweist und einen tsprungart igen Querschnitt hat. Die Domänen ¹J befinden si-jh in der Platte und namentlich hier an der Stelle, an der sich die Verdünnung in der Zeichnung von hinten nach vorne erstreckt. Mit Pfeilen ist angegeben, dass die Magnetisierung in der Platte 1 an der Stelle einer Domäne 3 eine andere Richtung als im übrigen Teil der Platte hat. Ist einmal eine Domäne an der 3teile der Verdünnung 2 vorhanden, so befindet sie sich vorzugsweise in der (.lurch dio Verdünnung 2 gebildeten Rille bzw. ist sie darin verschiebbar.

In Figur 2 bezeichnet 4 eine Platte au» magnetischem

Material, die hier an zwei Stellen eine örtliche Verdünnung 5 bzw, 6 aufweist. Hierbei befinden sich die Domänen 0 auf der Platte zwischen den "Kratzern" 5 und 6, nämlich auf einer Bahn 7 der Platte 4·

Eine solche örtliche Verdünnung mit sprungartigem Querschnitt lässt sich leicht auf einer Platte anbringen. Kratzer, die etwa

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mittels Atzen, beispielsweise mit Hilfe einer Maske, angebracht sind, geben bei einer geringen Tiefe bereits eine gute Wirkung. Funkenerosion und Ultraschallbohren sind andere Verfahren zum Anbringen von Kratzern.

Um ein Beispiel zu nennen: Eine Platte mit einer Dicke von 20/U (Mikron) kann mit Kratzern mit einer Breite von 2/u und einer Ti^f«

von 2 /U versehen werden.
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Je nach dem erwünschten Resultat kann ein solcher Kratzer

mehr oder weniger tief sein. Ein tiefer Kratzer ergibt eine bessere Definition einer Bahn für Domänen als ein flacher Kratzer.

Der Nutzen einer solchen in Figur 2 dargestellten Bahn 7

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fällt sofort auf, wenn mit Hilfe der Wärmewirkung des Lichts Domänen in einer Platte entlang bestimmten Bahnen transportiert werden müssen. Folgt ein solcher Lichtstrahl einer Bahn 7> so ist die Erhitzung an der. Stelle ,jener Bahn 7 grosser als die Erhitzung genau daneben. Die Domänen 8 bewegen sich genau entsprechend der gewünschten Bahn 7· Auf diese Weise ist es also möglich, mit Hilfe einer steuerbaren Lichtquelle, deren Lichtstrahlen den Bahnen 7 folgen, eine magnetische Anordnung zu schaffen, bei der das "Vagabundieren" der Domänen nicht auftritt.

Es kann ebenfalls ein Zusammenwirken mit anderen Domänenverschiebungsinitteln erzielt werden; siehe Figur 3 und Figur 4.

In Figur 3 hat die Platte 1 wieder eine Rille 2. In dieser Rille ist hier als Beispiel eine T-förmige Domänenleitstruktur 9 angebracht. Die Verschiebung von Domänen erfolgt dabei mit Hilfe eines in der Fläche der Platte 1 rotierenden Magnetfelds (nicht dargestellt). Die Rille 2 sorgt exitsprechend der Erfindung dafür, dass die Domänen immer auf der Leitstruktur 9 bleiben.

In Figur 4 wird gezeigt ι dass die (gestrichelt dargestellten] Leitstrukturen 10, die Strukturen jeder Art sein können (Drahtschleifen, Permalloystrukturen), auch zwischen den Kratzern 5» 6 (vgl. Figur 2) angebracht sein können, um den Transport von Domänen in einer Platte 4 zu ermöglichen. Durch die vorhandenen Kratzer bleiben nicht nur die Domänen besser in ihren Bahnen 7» sondern die Bahnen 7 können auch näher beisammen liegen, als es ohne die Kratzer der Fall wäre. Hierdurch wird mithin wieder ein grösserer Füllungsgrad einer Platte erzielt.

In Figur 5 is* ein Platte 11 dargestellt, auf der in einem Gebiet 12 eine Kratzerstruktur 13 angebracht ist, um eine hier vollständige Füllung des Gebiets 12 mit Domänen 14 zu erzielen, die leicht ent-

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sprechend dem angegebenen Weg 13' umlaufen kann. Bei Punkt 10 werden die Domänen 14 dem Gebiet 12 angeboten und bei Punkt 19 verlassen sie es. Durch die vollständige Füllung tritt ein "Anstossen" entlang der Bahn zwischen den Kratzern 13 auf. Eine zugeführte Domäne bei 18 sto'sst eine Domäne bei 19 aus dem Gebiet heraus, usw. Dieses Zuführen bzw. Abführen kann mit bekannten Mitteln zum Erzeugen bzw. Entfernen von Domänen stattfinden. Als Beispiel wird hier eine Saug-Presspump-Wirkung mit Hilfe einer Verbindung 15 vorgeschlagen, die selbst wiederum eine Kratzerstruktur zwischen dem Ausgang 19 und dem Eingang 18 des Gebiets 12 hat. An der Stelle der Verbindung 15 sind beispielsweise Drahtschleifen 16 und 17 angebracht. Ein bestimmtes Muster von Impulsen durch diese Schleifen ergibt einen erzwungenen Transport der Domänen von der Stelle I9 zur Stelle 1Θ über die Verbindung 15 (siehe u.a. "Electronics", 1.September 1969, S.85).

Eine solche Platte 11 mit dem Gebiet 12 kann vorteilhaft

in magnetischen Anordnungen verwendet werden, wie in der deutschen Patentanmeldung P 2237369-9 beschrieben sind. Die Platte 11 ist dabei eine sogenannte zweite Platte, deren Domänen stabile Domänenpositionen in einer ersten Platte definieren. Für die Hintergründe und Besonderheiten der dabei auftretenden Wechselwirkungskräfte zwischen Domänen in einer ersten und einer zweiten Platte wird auf die genannte Patentanmeldung verwiesen. Einige Beispiele möglicher Konfigurationen werden im weiteren anhand der Figuren 6 und 7 beschrieben.

In Figur 6 ist die Platte 11 nach Figur 5 8.1s zweite Platte bei einer ersten Platte 20 vorhanden. Die Bahn 13' der Domänen in der Platte 11 definiert eine Bahn 21 (strichpunktierte Linie)für Domänen in der Platte 20. Einen Eingang 22 kann eine Domänenreihe mit einem bestimmten Informations: nht-.l t angeboten werden. Wird ihm eine Domäne angeboten,

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so wird diese durch eine dementsprechend darunter liegende Domäne 14 der Platte 11 mitgenommen. Befindet sich bei 22 keine Domäne, wenn eine Domäne in der Platte 11 daran entlanggeht, so bleibt die Stelle der Bahn 21 der Platte 20 offen. Es entsteht ein Informationsmuster, das umläuft oder bei längerer Speicherung angehalten werden kann. Hierbei wäre dann etwa ein optisches Auslesen möglich. ,Gewünschtenfalls kann das Informationsmuster am Punkt 23 wieder abgenommen werden. Um die Bahn 21, der die Domänen in der Platte 20 folgen, scharf zu definieren, kann auch die Platte 20 mit einer Kratzerstruktur 24 versehen sein, die einer solchen Struktur 13 in der Platte 11 entspricht.

Der grosse Vorteil des in dieser Figur 6 dargestellten Aufbaus ist, dass im Prinzip kein äusseres Magnetfeld erforderlich ist, um Domänen in der Konfiguration bestehen zu lassen. Eine vollständige Füllung wie in der Platte 11 kann an sich bestehen, während durch die Wechselwirkung zwischen den Domänen in den Platten 11 und 20 die Domänen in der Platte 20 gleichfalls ohne weiteres äusseres Feld stabil sind. In der dargestellten Konfiguration ist ferner keine andere Leitstruktur notwendig, als lediglich einmal (13) oder gegebenenfalls zweimal (13.und 24) eine einfache erfindungsgemässe Kratzerstruktur.

In Figur 7 ist angegeben, dass es selbstverständlich ebenfalls möglich ist, gewünschtenfalls in einer ersten Platte 25» die sich hier als Beispiel über einer Platte 4 mit den Kratzern 5 und 6 (vgl. Fig,2) befindet, eine andere Art der Leitstruktur (Permalloy-overlay u..a.) anzubringen, um Domänen in dieser Platte 25 zu transportieren.

In Figur 7 ist ein paralleler Aufbau dargestellt, wobei der Platte 25 über die Eingänge 26 ein Informationsmuster angeboten wird. Nach dem Transport und einer etwaigen längeren Speicherung auf der Platte kann

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die Information dann wieder an den Ausgängen 2J abgenommen¹ werden. Beim Transport in der Platte 4 laufen dabei fortwährend Domänen in den Bahnen in der Zeichnung von hinten nach vorn. Diese Domänen definieren wie bereits erwähnt in dieser Konfiguration verschiebbare stabile Domänenpositionen in der ersten Platte_t hier der Platte 25.

Ee wird hervorgehoben, dass die hier erörterten Beispiele keine Einschränkung der AnwendungsmSglichkeiten einer Platte bilden, die entsprechend der Erfindung mit örtlichen Verdünnungen mit sprungartigem Querschnitt versehen ist.

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Claims

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P. ATENTANSPrÜcHE :

1·J Platte aus magnetischem Material, in der-Domänen verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte zumindest einmal örtlich dünner ausgeführt ist, welche Verdünnung sich über eine bestimmte Länge erstreckt und einen sprungartigen Querschnitt aufweist, so dass eine Domäne in einer Richtung, in der sich die Verdünnung erstreckt, verschiebbar ist.
2. Platt.e nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Domänen zwischen zwei örtlichen Verdünnungen in der Richtung, in der sich die Verdünnungen erstrecken, verschiebbar sind.
3. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Domänen in der Platte an der Stelle einer Verdünnung und in der Richtung, in der sich diese erstreckt, verschiebbar sind.
4. Magnetische Anordnung, mit einer Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Domänenverschiebungsmittel vorhanden sind, mit denen die Domänen in einer Richtung, in der sich eine Verdünnung in der genannten Platte erstreckt, verschoben werden.
% Magnetische Anordnung mit zumindest einer ersten und zumindest einer zweiten Platte aus magnetischem Material, in der Domänen verschiebbar sind und wobei zwischen Domänen in der zweiten Platte und den entsprechenden Domänen in einer ersten Platte Wechselwirkunsgkräfte auftreten, wodurch bei einer Verschiebung der Domänen in der zweiten Platte entsprechende vorhandene Doraänen in einer ersten Platte mitgenommen werden, dadurch geKennzeichnet, dass die genannte zweite Platte eine Platte nach einem der Ansprüche 1 bis J ist,
6. Magnetische Anordnung nach Anspruch 5» hei der die genannte

erste Platte selbst eine Domänenleitstruktur hat, an der entlang durch die Domänen in der zweiten Platte verschiebbare stabile Domänenpositionen definiert sind.

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7· Magnetische Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Domänenleitstruktur der ersten Platte gleichfalls durch b'rtliche Verdünnungen mit sprungartigem Querschnitt in dieser ersten Platte gebildet ist.

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