DE2307932B2 - Anordnung für magnetische Einwanddomänen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für magnetische Einwanddomänen, deren die Domänen führende Schicht in einem ersten Bereich mit einem Muster weichmagnetischer Elemente in solcher Anordnung und Ausbildung versehen ist, daß diese wenigstens einen Kanal zur Übertragung von Domänen längs des Kanals in Abhängigkeit eines in der Schichtebene umlaufenden Magnetfeldes definieren.

In der US-PS 3 534 347 ist eine Anordnung beschrieben, welche zum Übertragen einwandiger Domänen in einer Materialschicht längs von einem Muster aus weichmagnetischen Elementen definierten mehrstufigen Übertragungskanälen in Abhängigkeit von einem in der Schichtebene umlaufenden Magnetfeld dient Die Übertraguni; von Domänen in dieser Weise wurde als »Fekizugriffs«-Ausbreitungsmodus bekannt, da das umlaufende Feld die Antriebskraft für die Domänenbewegung bildet

In der deutschen Patentanmeldung P 22 32 9222, angemeldet am 5. Juli 1972, ist ein feinkörniges Muster aus weichmagnetischen Elementen beschrieben, das nicht nur die mehrstufigen Übertragungskanäle für die Domäne definiert, sondern auch eine seitliche Verschiebung der Domänen von einem Kanal zu einem anderen sowie gewisse logische Funktionen auszuführen gestattet Der Ausdruck »feinkörnig« bedeutet in diesem Zusammenhang, daß benachbarte Elemente einer Stufe eines Kanals einen gegenseitigen Abstand haben, der gleich dem oder kleiner als der Durchmesser einer von dem Muster bewegten Domäne ist

Die Herstellung von Anordnungen für einwandige Domänen bedingt gewisse mechanische Operationen, welche die Einführung von ungewollten Domänen in der Nachbarschaft der Domänenkanäle zur Folge haben. So werden Domänen beispielsweise in einer Schicht aus epitaktisch gezüchtetem Material bewegt, das in zur Aufnahme der kanaldefinierenden Muster genügend große Zonen zerteilt ist Das Zerteilen führt zu Kantenbeschädigungen, welche während der späteren Operation störende Domänen hervorrufen können. Überdies wird das Muster aus magnetisch weichem Material, welches die Domänen-Übertragungskanäle in der Feldzugriffsanordnung definiert, durch photolithographische Techniken gebildet welche in der Regel ebenfalls ungewollt Domänen hervorrufende Ausrichtmuster verwenden. Sowohl Schaltungs- als auch Kristallfehler sind bekanntlich ebenfalls ursächlich für die Bildung von ungewollten Domänen. Insbesondere während der Prüfung fertiggestellter Domänenschaltungen zur Grenzwertfesitstellung werden derartige störende Domänen eingeführt Aber selbst in dieser Situation haben die Domänen nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die SchaUungsiunkticr. bei quasi statischen (niederfrequenten) Geschwindigkeiten.

Bei hohen Geschwindigkeiten (oberhalb von 100 kHz) 1st die Sachlage jedoch völlig anders. Selbst eine seltene Einführung von unerwünschten Domänen, insbesondere deren zusätzliche Einführung während der Untersuchung, führt zu einer beträchtlichen Zahl von Domänen in relativ kurzer Aufeinanderfolge. Wenn man sich vergegenwärtigt, daß einwandige Domänen einander abstoßen, ist leicht einzusehen, daß zunehmend größere Anzahlen von Domänen sich in dem zur Verfügung stehenden Raum in einer Anordnung so verteilen, daß sie sogar die Betriebsschaltung beeinträchtigen können. Wenn der »Domänendruck« genügend groß wird, so führt eine Wechselwirkung zwischen den die Daten repräsentierenden Domänen und den ungewollten Domänen zu willkürlichen, nicht reproduzierbaren Störungen.

Das Problem besteht also darin, eine Bewegung der Domänen von dem Randbereich der Domänenschicht in die Nachbarschaft des Betriebskreises zu verhindern und die in der Nähe des Betriebskreises erzeugten ungewollten Domänen zu eliminieren. Die Lösung dieses Problems wird dadurch erschwert, daß eine im Sinne einer bekannten »Führungsspur« wirksame Ausführung selbst zur Erzeugung ungewollter Domänen beiträgt und zur Beseitigung von Domänen innerhalb ihrer Grenzen ungeeignet ist

Ausgehend von einer magnetischen Anordnung der

eingangs angegebenen Art, wird das vorgenannte Problem erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schicht in einem benachbart zur Peripherie des ersten Bereichs verlaufenden zweiten Bereich mit einem Muster weiterer Elemente in solcher Anordnung und Ausbildung versehen ist, daß diese einen zweiten Domtinenübertragungskan.il definieren, in welchem — ansprechend auf das umlaufende Magnetfeld — jegliche Domänen quer zur Kanalachse und vom ersten Bereich wegbewegt werden, wodurch vagabundierende Domänen aus dem ersten Bereich entfernt werden.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Anordnung für einwandige Domänen mit einer Übertragungsschleife bzw. einem Übertragungsring und

F i g. 2 und 3 schematische Darstellungen von Teilen der Anordnung nach F i g. 1.

Die Erfindung Staat sich auf die Erkenntnis, daß eine einwandige domänen\^.-wendende, im Feldzugriffsmodus arbeitende Schaltung von einem »Ü^ertragungsring« umgeben werden kann, der in bevorzugter Ausgestaltung ein feinkörniges Muster aus magnetisch weichen Elementen aufweist weiche in Abhängigkeit von dem bereits vorhandenen, in der Schichtebene verlaufenden Feld eine Bewegung ungewollter Domänen aus der Nähe des Betriebskreises radial nach außen ermöglicht Dieser Ring ist nicht nur im Sinne eines Ausschlusses von an den Rändern der Domänenschicht erzeugten störenden Domänen wirksam, sondern er entfernt auch ungewollte Domänen innerhalb seiner Grenzen, welche auf Grund von Ausrichtungsmustern oder Kristall- oder Schaltungsdefekten beispielsweise im Falle eines zeitweiligen Leistungsabfalls hervorgerufen werden.

Es ist erinnerlich, daß aller Wahrscheinlichkeit nach eine gelegentlich ungewollte Domäne nur einen vernachlässigbaren Unterbrechungseinfluß auf einen Betriebs- bzw. Arbeitskreis besitzt wie oben ausgeführt wurde, und daß eine große Zahl von Domänen erforderlich wäre, um einen zu unterbrechenden Wechselwirkungen führenden »Domänendruck« aufzubauen. Ein Ausbreitungs- bzw. Übertragungsring verringert diesen Druck und ermöglicht eine Domänenbewegung nur nach außen »durch« den Ring selbst in einen bei Betrieb ungenutzten Teil einer Domänenschicht.

Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel wird ein Übertragungsring durch drei konzentrische Kreise aus in einem geschlossenen Winkel-Muster angeordneten Elementen gebildet deren Scheitel längs der Schleifenachs»: ausgerichtet sind. In Abhängigkeit von einer Drehbewegung des in der Schichtebene umlaufenden Feldes im Gegenuhrzeigersinn werden unerwünschte Domänen von einem innerhalb der geschlossenen Schleife eingeschlossenen Betriebskreis nach außen bewegt

F i g. 1 zeigt eine Domänen-Übertragungsanordnung 10. Die Anordnung weist eine Schicht 1) aus magnetischem Material auf, in welchem einwandige Domänen übertragen werden können. Ein Muster aus weichmagnetischen Elementen ist mit Hilfe bekannter photolithograiphischer Methoden zur Definition von Domänen-Übertragungskanälen ausgebildet Das Muster gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel ist in Form eines Liniendiagramms als Haupt-Neben-Speicheranordnung gezeigt die in der US-PS 3 618 054 beschrieben ist. Die Haupt-Neben-Speicheranordnung 15 ist nach Aufbau und Funktion inzwischen bekannt Für die vorliegende Erfindung ist von Bedeutung, daß die operative bzw. betriebsmäßig ausgenutzte Anordnung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Feldzugriffs-· modus ausgeführt ist durch einen Übertragungsring 12 umgeben ist, der zum Entfernen von unerwünschten

Domänen dient

F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt 13 des Rings 12, welcher ein feinkörniges Muster aus Winkelelementen 14 aufweist Diese Elemente werden auf dieselbe Weise wie die den Kanal definierenden Elemente der Haupt-ίο Neben-Anordnung gebildet wenn die das Muster definierende photographische Maske- geeignet gestaltet ist Bei einem im Gegenuhrzeigersinn in der Schichtebene umlaufenden Feld werden Magnetpole am inneren Ende jedes Winkelelements, danach am Scheitel jedes Winkelelements und sodann am Außenende jedes Elements des Übertragungsrings erzeugt Ungewollte Domäaen, welche in F i g. 3 durch die mit D bezeichneten Kreise dargestellt sind, werden entweder von den auf diese Weise in den Elementen 14 des Rings 12 erzeug-

ao ten, auswärtsrückenden Polen ausgeschlossen oder von der durch den Ring umschlossenen Zone nach außen bewegt wenn die Zahl an ungewollten Domänen anwächst
Zweckmäßigerweise wird im folgenden die Hochge-

»5 schwindigkeitsoperation betrachtet Nur solche Domänen, welche sich in durch das Muster aus weichmagnetischen Elementen 14 definierten Kanälen bewegen, erhalten Feldgradienten von dem in der Schichtebene verlaufenden Magnetfeld (s. Quelle 20 in F i g. 1). Ungewollten Domänen werden solche Feldgradienten nicht mitgeteilt und die Lage dieser Domänen richtet sich hauptsächlich nach dem Druck der anderen Domänen. In der Nähe von Kanälen erzeugte Streudomänen erhalten auch eine resultierende Rückstoßkraft von Domänen, welche sich mit hohen Geschwindigkeiten längs der Kanäle bewegen. Nur wenn eine genügend große Anzahl von ungewollten bzw. Streudomänen gegeneinanderdrücken, wobei der zur Verfügung stehende Raum eng besetzt ist, werden Streudomänen in einer

solchen Weise in den Übertragungskanal gedrängt daß sie eine gelegentliche Störung durch Wechselwirkung oder durch Besetzung eines Platzes im Datenstrom hervorrufen. Die Ausbildung eines Übertragungskanals über drei Domänendurchmesser abseits von dem Betriebskreis nutzt die Abstoßkräfte zwischen Stördomänen und Datendomänen in dem Sinne aus, daß die zuerst genannten Domänen zum Ring gedrängt und entfernt werden.
Die Quellen 20 und 22 dienen unter Einfluß einer durch den Block 23 in F i g. 1 dargestellten Steuerschaltung zum Ansteuern und zur Synchronisation.

Bisher wurde hauptsächlich die Funktion eines Übet tragungsrings zum Auswärtsbewegen von Stördomänen während des Hochgeschw'ndigkeitsbetriebs behandelt. Der Ring kann außerdem zum Befreien der !Schicht 11 von solchen Domänen verwendet werden, welche während der Untersuchung und Probeoperationen vor dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb ungewollt entstehen. In der Praxis weiden einwandige Domänen mittels eines von der Quelle 22 (F i g. 1) erzeugten Vormagnetisierungsfeldes in bekannter Weise auf einer Operationssollgröße gehalten. Eine Verringerung des Vormagnetisierungsfeldes hat eine Vergrößerung der Domäne bis zur Auflösung zur Folge. Wenn das Vormagnetisierungsfeld nach dem Testvorgang abgeschwächt wird, lösen sich alle Domänen in der Schicht 11 auf und drängen zu Polen, welche mit Hilfe eines in der Schichtebene im Gegenuhrzeigersinn umlaufenden

Feldes gleichzeitig im Ring 12 erzeugt wurden. Eine Zunahme des in der Schichtebene umlaufenden Feldes drängt die durch den Ring aus der Operationszone der Schicht 11 zu entfernenden Domänen auf eine Operationsgröße zurück. Einige Domänen können während dieser Befreiungs- bzw. Auflösungsoperation in den Übertragungskanälen verbleiben. Diese Domänen können jedoch zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten, jedoch in der Regel vorhandenen Vernichtungsvorrichtung abgeleitet werden.

Zwei aus einer Vielzahl von Elementen bestehende Ringe der zuvor beschriebenen Art können konzentrisch angeordnet werden, wobei ein erster Ring die innerhalb gelegenen Domänen bewegt und ein zweiter Ring Domänen in die von ihm eingeschlossene Zone bewegt Wenn der zweite Ring den ersten umgibt, werden alle ungewollten Domänen in die genau definierte Zone zwischen den beiden Ringen zur spontanen Vernichtung bewegt Eine Doppelringanordnung dieser Art ist besonders für Operationsanordnungen geeignet, bei denen das in der Schichtebene verlaufende Feld während des Normalbetriebs in der Orientierungsfolge umgekehrt wird (z. B. aus dem Gegenuhrzeigersinn in den Uhrzeigersinn). F i g. 1 stellt einen zweiten Ring dieser Art als Linie 30 dar.

An Stelle der dargestellten je ineinanderliegenden Ringe, die den Übertragungskanal 12 bilden, können auch nebeneinanderliegende Windungen einer einzigen Spirale vorgesehen sein, längs derer die Winkelelemente verlaufen. Die Spiralgeometrie führt zu einer totalen Befreiung des Übertragungsrinifs von störenden Domänen; denn bei der Kreisring-Geometrie kann es vorkommen, daß Domänen unter gewissen Bedingungen streifenförmig ausufern und sich schließlich in einer spiralförmigen Geometrie wieder zu schließen suchen, wobei dann Domänenspitzen verbleiben, die Streudomänen hervorrufen können. Inst>esondere bei den hier betrachteten hohen Betriebsgeschwindigkeiten sind die von solchen Spitzen bzw. Enden hervorgerufenen Do-

¹S mänen jedoch vernachlässigbar, und die spiralige Konfiguration des Übertragungskanals wird zur Vermeidung eines spiralförmigen Ausufems einer Domäne ausgenutzt um so die Idealbedingung anzustreben, bei der sich der Übertragungsring selbst konstant von Do-

-° mänen reinigt.

Es sei angenommen, daß das Elementenmuster, welches die verschiedenen Kanäle bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bildet auf ein im Gegenuhrzeigersinn in der Schichtebene umlaufendes Feld abgestimmt

»5 ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

4320

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Anordnung für magnetische Einwanddomänen, deren die Dominen führende Schicht in einem er- S sten Bereich mit einem Muster weichmagnetischer Elemente in solcher Anordnung und Ausbildung versehen ist, daß diese wenigstens einen Kanal zur Übertragung von Domänen längs des Kanals in Abhängigkeit eines in der Schichtebene umlaufenden Magnetfeldes definieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht in einem benachbart zur Peripherie des ersten Bereichs (15) verlaufenden zweiten Bereich (12,30) mit einem Muter weiterer Elemente in solcher Anordnung und Ausbildung versehen ist, daß diese einen zweiten Domänenübertragungskana) (12) definieren, in welchem — ansprechend auf das umlaufende Magnetfeld — jegliche Domänen quer zur Kanalachse und vom ersten Bereich wegbewegt werden, wodurch vaga- ao bundierende Domänen aus dem ersten Bereich entfernt werden.

   Z Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal (12) aus einem feinen Muster aufeinanderfolgender winkelförmiger Elemente aufgebaut ist, deren Scheitel mit der Kanalachse ausgerichtet ist

   3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal (12) durch eine Mehrzahl je ineinanderliegender Ringe definiert ist, längs derer je aufeinanderfolgende winkelförmige Elemente mit längs des je zugehörigen Rings ausgerichteten Scheiteln angeordnet sind, so daß ein gekrümmtes Winkelmuster vorhanden ist, und daß die Lage der Elemente (14) eines Ringes gegenüber den Elementen der hierzu benachbarten Ringe so gewählt ist, daß Domänen in Abhängigkeit vom umlaufenden Magnetfeld aus dem Ringinnern nach außen übertragen werden.

   4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn· zeichnet, daß der zweite Kanal, an Stelle durch die Mehrzahl Ringe gebildet zu sein, durch eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Windungen einer Spirale definiert ist, längs der die winkelförmigen Elemente angeordnet sind.

   57. Magnetische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Übertragungskanal (12) von einem dritten Übertragungskanal (30) umschlossen ist, der Domänen wie der zweite quer zur Kanalachse, jedoch nach innen überträgt