DE2310191C2 - Magnetische Baueinheit zur Erzeugung, Verschiebung und Aufspaltung von magnetischen Einzelwanddomänen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Baueinheit wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu entnehmen ist.

Sipeichersysteme unter Anwenden einer Informationsdarstellung durch magnetische zylindrische Einzelwanddomänen sind bereits Mehrfach beschrieben bzw. vorgeschlagen worden. Hierbei besteht die Erfordernis, die verschiedenartigsten Funktionen zur Beeinflussung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen durchzuführen. So müssen z. B. Domänen erzeugt, in Geradeaus-Richtung oder abgebogener Richtung weitergeleitet, aufgespalten, gelöscht und durch Weichen in verschiedene Fortbewegungsrichtungen weitergeleitet werden können. Die hierzu erforderlichen verschiedenen Baukomponenten des Speichersystems weisen unterschiedliche Betriebsspielräume auf, wobei sich als Nachteil ergibt, daß hierfür keine oder allenfalls nur geringe Überlappung vorliegt Dies läßt sich deutlich erkennen, wenn die in Richtung der Normalen zur Ebene der die Einzelwandmagnetdomänen beherbergenden Magnetschicht gerichtete Vormagnetisierung H_z in Abhängigkeit vom zum Verschieben der Magneteinzelwanddomänen dienenden, sich in Magnetschichtebene drehenden Weiterleitungsfeld H für jede der im Speichersystem enthaltenen Komponenten graphisch aufgetragen wird und sich hierbei die in Frage kommenden Betriebsspielräume ergeben. Anstatt ziemlich ähnliche Betriebsspielräume vor sich zu haben, weichen die einzelnen Betriebsspielräume der Komponenten doch beträchtlich voneinander ab, so daß sich in einer derartigen graphischen Darstellung über größere, ausgedehnte Gebiete nur teilweise Überlappung zeigt.

Aufgrund dieser Tatsache ist es in jedem Falle sehr schwer, ein Speichersystem unter Verwendung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen für zufriedenstellende und betriebssichere Arbeitsweise auszulegen. Zumindest muß für den Betrieb mit äußerst engen Toleranzgrenzen gerechnet werden.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein magnetisches Speichersystem unter Anwenden magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen bereit zu stellen, bei dem die Betriebsspielräume der jeweils durchzurührenden Einzelfunktionen durch die betreffenden Komponenten sich so weit wie möglich überlappen, so daß sich eine größere Betriebszuverlässigkeit dank erweiterter Toleranzgrenzen ergibt, ohne daß zum Herstellen eines solchen Speichersystems zusätzliche Verfahrensschritte oder erhöhter Aufwand erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. Als ein Vorteil ergibt sich dank der Erfindung, daß das weichmagnetische Material der betreffenden Filmflächen bei Betrieb nicht gesättigt wird. Ihre Dicke ist so gewählt, daß die jeweilige Polfeldstärke der auf dieser Filmfläche zur Durchführung der jeweiligen Funktion angebrachten weichmagnetischen Streifen nicht nachteilig beeinflußt wird. Eine Dicke von 20 nm hat sich als besonders günstig herausgestellt, wobei die Dicke der weichmagnetischen Streifenelemente um eine Größenordnung höher liegt.

Das Anwenden dünner magnetischer Schichten zur Verbesserung der Betriebseigenschaften läßt außerdem noch eine vorteilhafte Herstellungsweise des hiermit ausgestatteten Speichersystems zu, da hierbei sowieso eine dünne Schicht von magnetisch weichem Material zunächst auf die magnetische Schicht in einer Stärke von 20 nm aufgebracht werden muß. Da ja die erforderliche Abfühlelemente eines solchen Speichersystems in vorteilhafter Weise auch aus dünnen weichmagnetischen Streifen bestehen, die ebenfalls 20 nm dick sind, läßt sich demnach diese Dünnschicht

auch zur Bereitstellung der Filmflächen in vorteilhafter Weise ausnützen; gleichgültig, ob zunächst eine dünne isolierende Schicht aus Siliciumdioxyd auf die magnetische Schicht als Zwischenschicht aufgetragen ist oder nicht Nach diesem ersten Verfahrensschritt wird auf die Gesamtfläche eine Maske aufgebracht, die die Stellen für die magnetoresistiven Abfühlelemente und für die zur Verbesserung der Funktionseigenschaften anzubringenden erfindungsgemäßen Filmflächen abdeckt, so daß im nächsten Verfahrensschritt dann die durch die Maske freigelassenen Flächenbereiche abgeätzt oder in einem sonstigen Verfahren abgetragen werden können. In abschließenden Verfahrensschritten werden dann die weichmagnetischen Weiterleitungsstreifen zur Weiterleitung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen sowie die erforderlichen elektrischen Leitungszüge aufgetragen.

Es ergibt sich also, daß zur Realisierung der erfmdungsgemäßen Anordnung der Verfahrensaufwand nicht vergrößert wird und außerdem auch keine zusätzlichen Fertigungsschwierigkeiten a iftreten. Die vorteilhaften Verbesserungen der Betriebseigenschaften und der Betriebszuverlässigkeit ergeben sich, ohne daß zusätzlich äußere Maßnahmen erforderlich sind, also nur interne. Die Speicherdichte ist dabei ebenso gleich geblieben wie die Ansteuerungsmöglichkeit und Adressierbarkeit einer solchen Speichereinrichtung.

Im Gegensatz zu bisherigen Speichereinrichtungen dieser Art lassen die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Domänen sich an den vorgesehenen Stellen ausdehnen oder dort halten, anstatt sich hiervon fortzubewegen oder gar gelöscht zu werden. Die Erfindung zeigt insbesondere da den Nutzen, wo elegante Lösungen in einem Speicherentwurf verwirklicht werden sollen, da nunmehr größere Toleranzbereiehe im Vormagnetisierungsfeldstärke-Weiterleitungsfeldstärke-Diagramm zur Verfügung stehen. Die dünnen weichmagnetischen Schichten selbst dienen nicht als Haltestreifen für Magneteinzelwanddomänen, sondern beeinflussen vielmehr unmittelbar die Komponentenfunktion, deren Wirkung hierdurch noch erhöht wird. Dabei braucht eine magnetische Sättigung der verwendeten Filmflächen nicht angestrebt zu werden, um die sich dank der Erfindung ergebenden vorteilhaften Auswirkungen herbeizuführen.

Die Erfindung ist in nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Übersichtsschaltplan des erfindungsgemäßen Speichersystems,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Vormagnetisierungsfeldstärke in Abhängigkeit von der Weiterleitungsfeldstärke, aus welchem die verschiedenen Betriebsspielräume für die einzelnen Komponentenfunktionen eines Speichersystems hervorgehen,

F i g. 3 einen magnetischen Schaltplan eines Generators für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen unter Anwenden einer magnetischen Filmfläche,

F i g. 4 einen magnetischen Schaltplan zum Verschieben magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen im Winkel zur ursprünglichen Fortbewegungsrichtung unter Anwenden magnetischer Filmflächen,

Fig.5 einen magnetischen Schaltplan für einen Aufspalter magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen unter Anwenden einer magnetischen Filmfläche,

F i g. 6 einen magnetischen Schaltplan im Ausschnitt wo magnetische Filmflächen an den Stellen der in Frage kommenden Komponenten auf der die Magneteinzelwanddomänen beherbergenden magnetischen Schicht aufgebracht sind.

Das in F i g. 1 gezeigte Blockdiagramm einer vollständigen Speichereinrichtung unter Anwendung der Informationsübertragung mit Hilfe magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen besteht aus einer magnetischen Schicht 10, die sich beispielsweise aus einer Granatverbindung zusammensetzt, und mehrere Speichereinheiten 1 bis 4 enthält Da alle Speichereinheiten in gleicher Weise ausgebildet sind, soll nur die Speichereinheit 1 im einzelnen beschrieben werden. Generell sind hierbei elektrische Leitungszüge durch stark ausgezogene Linien angedeutet, wohingegen Weiterleitungspfade für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen durch schwache mit Pfeilen ausgestattete Linien angedeutet sind. Die Speichereinheit 1 besteht aus einem Generator Gl für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen, einem Schreibdecodierer WD1, einer Speicherschleife, dargestellt durch ein Schieberegister, einem Lesedecodierer RD1, einer Abfühleinrichtung 51, einer Weiche CLl und zwei Domänenauslöschern A\a und A Ib. Der Domänenauslöscher A la erhält magnetische zylindrische Einzelwanddomänen vom Schreibdecodierer WD1, wohingegen der Domänenauslöscher A Xb magnetische zylindrische Einzelwanddomänen aus der Weiche CL1 erhält Die verschiedenen Komponenten innerhalb des Schieberegisters werden mit Hilfe der verschiedenen Treiber und Stromquellen betrieben. So erzeugt z. B. die Vormagnetisierungsfeldquelle 12 das magnetische Vormagnetisierungsfeld Hg zur Stabilisierung der Einzelwanddomänen in der magnetischen Schicht 10. Die Vormagnetisierungsfeldquelle 12 kann dabei aus einer Spule bestehen, die in entsprechender Weise die magnetische Schicht 10 umgibt, aber auch aus einem permanenten Magneten oder einer magnetischen Schicht, die in Berührung mit der magnetischen Schicht 10 steht und damit in Wechselwirkung gekoppelt ist. Alle diese Vormagnetisierungsmittel sind an sich bekannt, und bedürfen deshalb keiner näheren Beschreibung.

Die Weiterleitungsfeldquelle 14 liefert ein Magnetfeld H, dessen Richtung in der Ebene der magnetischen Schicht 10 liegt. Das Weiterleitungsfeld H dient zur Weiterleitung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in jeder Speichereinheit, und außerdem zur Betätigung der Komponenten in dieser Speichereinheit, wie z. B. derjenigen zur Domänenauslöschung, Domänenaufspaltung, Domänenerzeugung usw. Die Steuereinheit 16 gibt Zeitgeberimpulse ab, um entsprechend die Betätigung der Vormagnetisierungsfeldquelle 12, der Weiterleitungsfeldquelle 14 und anderer Komponenten in den Speichereinheiten zeitgerecht zu steuern.

Der Domänengenerator G1 besteht in an sich bekannter Weise aus einem weichmagnetischen Streifen, dem ein Stromschleife 18 zugeordnet ist, die zur binären 1-0-Steuerung dient. Das heißt je nachdem, ob ein Strom l_w vom Schreibtreiber 20 auftritt, werden die durch den Generator Gi erzeugten Domänen zum Schreibdecodierer WDl weiiergeleitet oder aber ausgelöscht.

Der Schreibdecodierer WD1 wird über Leitungen 22 mit Stromimpulsen versorgt, die vom Decodiertreiber 24 abgegeben werden. Der Decodiertreiber 24 stellt Stromimpulse außerdem für den Lesedecodierer RD1 bereit.

Die Abfühleinrichtung 51 besteht vorzugsweise aus

■ einem magnetoresistiven Abfühlbauelement, wie es ebenfalls bereits an anderer Stelle beschrieben ist. Ein Strom Is durch das magnetoresistive Abfühlelement wird durch die Abfühlstromquelle 26 geliefert.

Die Weiche CL1 dient in der Speichereinheit 1 zur wahlweisen Aussonderung von Information hieraus, wenn neue Information in diese Speicherschleife eingeschrieben werden soll. Die Weiche CL1 wird im Ansprechen auf einen Strom Icl betätigt, der durch die Löschstromquelle 28 geliefert wird.

Wie bereits angedeutet, werden die Löschstromquelle 28, die Abfühlstromquelle 26, der Decodiertreiber 24 und der Schreibtreiber 20 ebenfalls durch die Zeitgeberimpulse der Steuereinheit 16 zeitgerecht gesteuert.

Die Wirkungsweise der in F i g. 1 gezeigten Speicheranordnung soll nun kurz beschrieben werden, wobei sich die Beschreibung im wesentlichen auf die Speichereinheit 1 beschränkt, da ja im übrigen alle Speichereinheiten den gleichen Aufbau besitzen. Mit Hilfe des Domänengenerators Gi wird ein Informationsmuster erzeugt, das durch Auftreten oder Fehlen von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen gemäß der zu übertragenden Information in einem vorgegebenen Code gekennzeichnet ist; und zwar wird der Generator G1 im Ansprechen auf Schreibströme I_m hervorgerufen durch den Schreibtreiber 20, betätigt. Diese so erzeugten magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen werden längs der Weiterleitungspfade 30 auf den Schreibdecodierer WD1 übertragen. Je nach den auf den Schreibdecodierer WD1 vom Treiber 24 übertragenen Impulsen werden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen entweder in die Speicherschleife über Weiterleitungspfad 32 eingegeben, oder aber auf den Domänenauslöscher AIa über Weiterleitungspfad 34 übertragen. Die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen im Domänenauslöscher A Xa werden durch die Wirkung des sich in der Ebene der magnetischen Schicht 10 drehenden Weiterleitungsfeldes //zerstört

Die in die Speicherschleife eingegebenen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen werden in dieser Schleife auf einen Lesedecodierer RD1 übertragen. In Abhängigkeit von dem Lesedecodierer RDX übertragenen Stromiinpulsen aus dem Treiber 24 werden hierauf übertragene magnetische zylindrische Einzelwanddomänen entweder über den Weiterleitungspfad 36 in die Speicherschleife zurückgeleitet oder aber zur Abfühieinrichtung 51 über Weiterleitungspfad 38 weitergeleitet. Die im Wirkungsbereich der Abfühieinrichtung 51 auftretenden magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen werden erfaßt und zwar, wie bereits angedeutet, unter Ausnutzung des magnetoresistiven Effekts. Bei diesem A.bfühlt^vn fließt ein Strom /-durch die Abfühieinrichtung, wenn magnetische zylindrische Einzelwanddomänen im Wirkungsbereich der Abfühieinrichtung auftreten sollen. Das tatsächliche Auftreten einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne ändert den Widerstand des Abfühlelements und diese Widerstandsänderung wird schließlich entweder durch eine Strom- bzw. Spannungsänderung angezeigt Das entsprechende Anzeigesignal wird dann einem hier nicht gezeigten Verbraucher, wie er ebenfalls an sich bekannt ist, zugeleitet

Nach Passieren der Abfühieinrichtung 51 werden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen über einen Weiterleitungspfad 40 auf die Weiche CLl übertragen. Je nachdem, ob ein Strom Icl in der Weiche CL X auftritt, werden die zugeleiteten magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen entweder über Weiterleitungspfad 42 auf d^:e Speicherschleife zurückübertragen oder aber dem Domänenauslöscher A Xb über Weiterleitungspfad 44 zugeleitet. In diesem Domänenauslöscher werden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen dann gelöscht.

Aus oben stehendem geht klar hervor, daß hier das Prinzip eines geschlossenen Schleifen-Speichers mit wahlweiser Einschreibung und selektivem Auslesen ίο durch Anwendung des Schreibdecodierers IVDl und des Lesedecodierers RDX vorliegt. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um wahlweise Information aus der Speichereinheit, falls erforderlich, zu entfernen, um neue Information in diese Speichereinheit eingeben zu können. Alle diese Betriebsfunktionen erfolgen im Ansprechen auf ein sich in der Schicht 10 drehendes Weiterleitungsfeld H, wobei eine minimale Anzahl von elektrischen Zwischenverbindungen erforderlich ist.

In dieser Art Speichersystem wird Information mit Hilfe der Generatoren Gl, G2, ... jeweils zu einem solchen Zeitpunkt in die Speicherschleife eingegeben, der durch die Steuerimpulse zu den verschiedenen Decodierkreisen WDl, WD 2, usw. festgelegt wird. Dementsprechend wird die Information jeweils zu einem solchen Zeitpunkt aus der Speicherschleife ausgelesen, welche durch die jeweiligen Steuerimpulse zu den Lesedecodierern RD1, RD 2, usw. festgelegt ist In einem kompletten Speichersystem, wie in Fig. 1 gezeigt müssen demnach viele Funktionen durchführbar sein. So muß z. B. neben der Erzeugung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen eine Weiterleitung sowohl geradeaus als auch in abgebogener Richtung erfolgen, eine Auslöschung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen muß möglich sein, Weichen sind vorzusehen, um magnetische zylindrische Einzelwanddomänen von einem Weiterleitungspfad auf den anderen Weiterleitungspfad zu übertragen usw. Außerdem ist es in dieser Art Speichersystem auch möglich, einen Domänenaufspalter anzuwenden. Obgleich die verschiedenen Baukomponenten, wie oben aufgeführt, an sich leicht herzustellen sind und auf den magnetischen Schichten ohne Schwierigkeiten angebracht werden können, ist das Ansprechen dieser Baukomponenten auf die verschiedenen Überlagerungsmöglichkeiten des Vormagnetisierungsfeldes H_z und des Weiterleitungsfeldes //nicht das gleiche. Es liegen verschiedene Betriebsrandbedingungen vor, und das Ausmaß, in welchem diese Betriebsrandbedingungen sich einander überlappen, schwankt beträchtlich, je nach der Auslegung der einzelnen Baukomponenten, den Eigenschaften der magnetischen Schicht 10 und dem Durchmesser der magnetischen zylindrischen Einzelv/anddomänen.

Aus der graphischen Darstellung nach F i g. 2 läßt sich ersehen, welche Erfordernis für die Überlappung der Betriebsrandbedingungen vorliegen muß, um ein brauchbares und zuverlässiges Speichersystem für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen bereit zu stellen. Prinzipiell ist in dieser graphischen Darstellung jeweils die Funktion des Vormagnetisierungsfeldes H_zin Abhängigkeit von dem sich drehenden Weiterleitungsfeld //aufgetragen. Folgende Voraussetzungen liegen hierfür zugrunde: die magnetische Schicht 10 besteht aus einem Epitaxialfilm von Eu_0-7YyFe₃SGaI_-2Oi₂ und die Baukomponenten sind jeweils aus weichmagnetischen Streifen, wie Permalloy aufgebaut deren Dicke angenähert 400 nm beträgt Die Dicke der magnetischen Schicht 10 beträgt 15 μπι.

Die mit P bezeichnete Kurve gilt für die Weiterleitung in Geradeausrichtung, wohingegen die mit P' bezeichnete Kurve für eine Weiterleitung in abgebogener Richtung gilt. Es läßt sich hieraus ersehen, daß der Betriebsspielraum, wie er jeweils durch die innerhalb einer Kurve liegende Fläche definiert ist, für eine Weiterleitung in abgebogener Richtung geringer ist, als für eine Weiterleitung in Geradeausrichtung. Die mit CS bezeichnete Kurve stellt den Betriebsspielraum für eine Weiche dar, die ja dazu dient, eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne wahlweise auf einen ersten oder zweiten Weiterleitungspfad weiterzuleiten. Die mit C bezeichnete Kurve definiert den Betriebsspielraum für Generatoren zur Erzeugung von zylindrischen magnetischen Einzelwanddomänen wohingegen die mit S bezeichnete Kurve den jeweils sehr kleinen Betriebsspielraum für Domänenaufspalter umreißt.

Ein Blick auf diese graphische Darstellung zeigt, daß das Gebiet einer gemeinsamen Überlappung der Betriebsweise aller dieser Baukomponenten nicht sehr groß ist, und sich ein besonderes Problem bei Verwendung von Damänenaufspaltern ergibt, deren Betriebsspielraum sowohl sehr klein ist, als auch hinsichtlich der anderen Betriebsspielräume keinen zweckgemäßen Platz einnimmt. Die jeweiligen Flächen innerhalb der Betriebsspielraumkurven stellen Gebiete dar, in denen Domänenweiterleitung möglich ist. Das bedeutet, daß Domänen aufhören, tatsächlich zylindrische Einzelwanddomänen mit konstantem Durchmesser zu sein, und sich zu streifenförmigen Domänen verformen, wenn sie unter Bedingungen außerhalb der Kurven weitergeleitet werden, so daß hierdurch ganz allgemein die Betriebsweise des Speichersystems verschlechtert wird, indem keine Zuverlässigkeit mehr zu gewährleisten ist. Mit anderen Worten, eine Weiterleitung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen ist für die Gebiete links von den in F i g. 2 gezeigten Kurven nicht möglich. Oberhalb der Kurven überwiegt die Tendenz, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen unter dem Einfluß des Vormagnetisierungsfeldes H₂ zum Auslöschen gebracht werden.

Es ergibt sich allgemein, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen zum Auslöschen tendieren, oder sich von den zahlreichen Baukomponenten, die im Speichersystem vorliegen, fortbewegen, wenn nicht präzise Toleranzen eingehalten werden. Dadurch treten schwierige Probleme beim Speicherentwurf auf, und selbst bei einem sehr guten Entwurf ist noch der Gesamtspielraum in seinem Ausmaß sehr eingeschränkt Mit Hilfe vorliegender Erfindung nun soll der Betriebsspielraum erweitert werden, so daß sich eine größere Flexibilität im Entwurf der verschiedenen Baukomponenten des Speichersystems ergibt, um ein Speichersystem mit zuverlässiger Betriebsweise zu « erhalten. Dies wird im Prinzip durch Anwendung einer dünnen Schicht weichmagnetischen Materials erreicht, das räumlich in den Gebieten angeordnet wird, in denen sich kritische Baukomponenten befinden; im wesentlichen handelt es sich um die drei in den F i g. 3, 4 und 5 gezeigten Baukomponenten.

So zeigt F i g. 3 die Anordnung für einen Generator magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen der aus einzelnen weichmagnetischen Elementen besteht, die auf einer magnetischen Schicht 10 angeordnet sind, die auf eine Stammeinzelwanddomäne ED einwirken, welche an einem großflächigen Element 46 gelagert ist, wenn ein sich drehendes Magnetfeld //vorliegt

Die Betriebsweise eines Generators für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen, wie er in Fig.3 gezeigt ist, ist im Prinzip bereits bekannt, und soll deshalb nicht weiter erläutert werden. Ganz allgemein sei gesagt, daß die magnetische zylindrische Einzelwanddomäne ED die am weichmagnetischen großflächigen Element 46 angelagert ist, rund um die Peripherie dieses Elements im Ansprechen auf die Drehung des Weiterleitungsfeldes H wandert. Die Einzelwanddomäne ED wird von den weichmagnetischen Streifenelementen 48 und 50 angezogen, sowie sich das Magnetfeld H in entsprechende Richtungen dreht. Setzt das Magnetfeld H seine Drehung fort, dann wird die Einzelwanddomäne ED auseinander gezogen, um dann schließlich in zwei Teile zu zerfallen, wovon der eine auf dem großflächigen Element 46 verbleibt, und der andere Teil zum Streifenelement 52 abwandert, sowie sich das Magnetfeld H weiter dreht. Der abgespaltene Teil der Stammdomäne ED folgt dann dem Weiterleitungspfad, wie er durch Pfeil 54 angedeutet ist, wenn das Weiterleitungsfeld H seine Drehung fortsetzt.

Zur Vergrößerung des Betriebsspielraums des Generators für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen wie in F i g. 3 gezeigt ist, ist nun eine Filmfläche 56, bestehend aus weichmagnetischem Material, auf der magnetischen Schicht 10 angeordnet; es kann auch eine Isolierschicht über die gesamte Fläche der magnetischen Schicht 10 aufgetragen sein, worauf dann die Filmfläche 56 zu liegen kommt. Die Filmfläche 56 besitzt eine Flächenausdehnung, die das gesamte Gebiet umfaßt, in dem die Funktion der Erzeugung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen stattfindet. Die Dicke der Filmfläche ist nicht kritisch und entspricht etwa der Dicke einer weichmagnetischen Schicht, wie sie zur magnetoresistiven Abfühlung Anwendung findet, also etwa 20 nm. Eine Sättigung für eine zufriedenstellende Betriebsweise der Filmfläche 56 ist nicht erforderlich; die Dicke der Filmfläche 56 richtet sich demnach im allgemeinen danach, daß die Polfeldstärke der Streifenelemente 46, 48, 50 und 52 des Domänengenerators nicht durch die angebrachte Filmfläche jeweils in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.

Die Filmfläche 56 setzt die Wirkung des Vormagnetisierungsfeldes H_z in Abhängigkeit vom Weiterleitungsfeld H im Gebiet des Domänengenerators herab. Das bedeutet, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen sowohl nicht auslöschen, als auch nicht vom Generator abwandern, während magnetische zylindrische Einzelwanddomänen erzeugt werden.

F i g. 4 zeigt die Anwendung solcher Filmflächen 56 in Gebieten auf der magnetischen Schicht 10, in denen magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in abgebogener Richtung weitergeieitet werden Süllen. Da die Weiterleitung in abgebogener Richtung nur einen kritischen Betriebsspielraum besitzt, ist es wünschenswert hier Abhilfe zu schaffen. Die Anwendung von Filmflächen 56 erweitert diesen Betriebsspielraum und stellt sicher, daß sich die Domänen nicht von den Weiterleitungselementen fortbewegen können, wenn eine abgebogene Weiterleitungsrichtung eingeschlagen wird. Dies hat zur Folge, daß die Verwendung größerer Betriebsfrequenzen möglich ist, wenn sich die Notwendigkeit für die Weiterleitung in abgebogener Richtung ergibt Auch die Zuverlässigkeit dieser Betriebsweise wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme erhöht In der Anordnung nach F i g. 4 werden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in Richtung der

Zeile 58 im Ansprechen auf die Drehung des Weiterleitungsfeldes H in an sich bekannter Weise weitergeleitet.

In der Anordnung nach F i g. 5 ist ein Domänenauf spalter gezeigt, bei dem ebenfalls eine Filmfläche weichmagnetischen Materials 56 an der Stelle auf der magnetischen Fläche 10 aufgebracht ist, wo die Domänenaufspaltung stattfindet. Domänenaufspalter der gezeigten Art sind an sich bekannt, und sollen deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben werden. Magnetische zylindrische Einzelwanddomänen sollen in der hier gezeigten Anordnung von links in den Aufspalter eintreten und werden auf die gekreuzten T-förmigen Streifen 60 und 62 weitergeleitet. Sowie sich das Weiterleitungsfeld H in die Richtung 1 dreht, wird die magnetische zylindrische Einzelwanddomäne ED in die PoHage 1 des T-förmigen Streifens 64 gestreckt. Dreht sich dann das Weiterleitungsfeld //in die Lage 4, dann streckt sich die Einzelwanddomäne ED noch mehr zur Pollage 4 auf dem T-förmigen Element 64 und erfährt gleichzeitig die Wirkung eines Abstoßungsfeldes an Pollage 2 des T-förmigen Elements 60. Damit spaltet die magnetische zylindrische Einzelwanddomäne auf, und der abgespaltene Teil der Domäne wird nach links zum AUS-Pfeil weitergeleitet, sowie sich das Weiterleitungsfeld //weiter dreht.

In der gezeigten Anordnung ist die dünne weichmagnetische Filmfläche 56 auch in dem Gebiet des Domänenaufspalters auf der magnetischen Schicht 10, angebracht, um hier wieder den Betriebsspielraum der Aufspaltungsfunktion zu vergrößern. Zusätzlich wird erreicht, daß die gesamte Kurve (F i g. 2) die diesen Spielraum abgrenzt, nach oben geschoben wird, und damit zumindest näher an die anderen Betriebsspielraumskurven gebracht wird, so daß der Entwurf einer Speicheranordnung entsprechend erleichtert wird.

Wenn, wie gezeigt, weichmagnetische Filmflächen 56 in jeweils erforderlichen Gebieten auf der magnetischen Schicht 10 angebracht werden können, um die Betriebsweise von Baukomponenten zu verbessern, ist es darüber hinaus auch möglich, weichmagnetische Streifen für diesen Zweck zu benutzen. Dies soll im Zusammenhang mit F i g. 6 näher erläutert werden.

Die in Fig.6 gezeigte magnetische Schicht besitzt eine größere Anzahl von Baukomponenten hierauf, die einer oberen und einer unteren Speichereinheit zugeordnet sind. In der oberen Speichereinheit ist der Domänengenerator G1 vorgesehen, um ein Eingangsdomänenmuster entsprechend der einzugebenden Information in Abhängigkeit von den Strömen /»■ des Schreibtreibers bereitzustellen. Die so erzeugten magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen werden mit Hilfe bekannter Mitte! zum Schreibdecodierer WD1 weitergeleittt, von dem sie dann entweder auf den Auslöscher AIa oder auf die Speicherschleife, nämlich Schieberegister SR1 weitergeleitet werden, je nachdem, wie die Stromimpulse Iwd dem Schreibdecodierer WD1 zugeleitet werden. Ein Domänenaufspalter SPl ist dabei im Schieberegister SÄ 1 angeordnet, um magnetische zylindrische Einzelwanddomänen für den Lesedecodierer RDl bereit stellen zu können. In Abhängigkeit von den Stromimpulsen Ird werden dann die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen entweder auf den Domänenauslöscher A 16 oder auf die Abfühleinrichtung Sl übertragen. Nach dem Abfühlen werden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen durch den Domänenauslöscher A Ic gelöscht

Auch die gezeigte untere Speichereinheit besitzt die gleichen Komponenten wie die eben beschriebene obere Speichereinheit und die hier nicht gezeigten weiteren Speichereinheiten. In der unteren Speichereinheit ist der Domänengenerator C2 ein Schreibdecodierer WD 2, ein Schieberegister SR 2, ein Domänenaufspalter SP 2, ein Lesedecodierer RD 2, eine Abfühleinrichtung S 2 usw. vorgesehen. Die Betriebsweise ist dabei, die gleiche wie bereits für die obere Speichereinheit beschrieben. Demgemäß ist es möglich, wahlweise Information in irgendein Schieberegister zu schreiben, und Information aus irgendeinem Schieberegister auszulesen, je nachdem welche Stromimpulse den Decodierern WDX, WD2 RDX, RD2, ... zugeführt werden.

In der Anordnung nach F i g. 6 sind Streifen von dünnem weichmagnetischem Material 56 auf der magnetischen Schicht 10 des Speichersystems aufgebracht und sind ebenfalls wieder in den Gebieten angeordnet, in denen kritische Funktionen durchgeführt werden sollen. So liegt z.B. der v/eichmagnetische Streifen 56 im Gebiet der Domänenaufspalter aller Speichereinheiten des Speichersystems, um so den Betriebsspielraum der Domänenaufspalter zu erweitern. Ein weiterer dünner weichmagnetischer Streifen 56 liegt im Gebiet, in denen magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in abgebogener Richtung weitergeleitet werden sollen, also an entsprechenden Stellen der Schieberegister SRX, SR 2 usw. Ein dritter, dünner, weichmagnetischer Streifen 56 liegt im Gebiet der Domänengeneratoren Gl, G 2 usw. Mit anderen Worten, ansteile einzelner Filmflächen 56 lassen sich bei Anwendung in einem Speichersystem entsprechend größere Streifen weichmagnetischen Materials zur Erweiterung des jeweiligen Betriebsspielraums anbringen.

In praktischen Ausführungen ist im allgemeinen die magnetische Schicht 10 mit einer dünnen isolierenden Schicht, die z. B. aus Siliciumdioxyd bestehen kann, überzogen. Auf dieser Isolierschicht befindet sich eine dünne weichmagnetische Schicht, die im allgemeinen etwa 20 nm dick ist. Sie findet Verwendung für magnetoresistive Abfühlelemente S1, S 2 usw, d. h. zu diesem Zweck ist diese dünne weichmagnetische Schicht entsprechend selektiv weggeätzt, und zwar ausgenommen in denjenigen Gebieten, wo die Abfühlelemente angeordnet sein sollen.

Die Herstellung eines Speichersystems unter Anwendung der oben beschriebenen erfindungsgemäßen weichmagnetischen Filmflächen oder Streifen, um die Zuverlässigkeit der verschiedenen Betriebsfunktionen zu erhöhen, läßt sich hierbei leicht anwenden, indem die dünne weichmagnetische Schicht von 20 nm Dicke auch an denjenigen Stellen nicht weggeätzt wird, wo die Filmflächen oder Streifen 56 vorgesehen sein sollen. Im Anschluß an diesen Ätzvorgang werden dann, wie üblich, die anderen verschiedenen Streifenelemente mit ihrer Dicke von jeweils 40 nm aufgetragen.

Hierauf werden dann die strömungsführenden Leiter direkt über die weichmagnetischen Streifenelemente niedergeschlagen, um dann schließlich das Ganze, falls es für erforderlich erachtet wird, mit einer passivierenden Schicht, wie Glas, zu überziehen.

Nach Bedarf kann auch die dünne weichmagnetische Schicht von 20 nm Dicke zunächst niedergeschlagen werden, um dann anschließend die T- und I-förmigen Weiterleitungsstreifen über eine entsprechende Maske aufzutragen. Die erforderlichen elektrischen Leitungszüge werden dann über eine Photoresist-Maske in

einem Elektroplattierverfahren aufgetragen. Die dünne weichmagnetische Schicht wird in den vorgegebenen Bereichen weggeätzt, indem die Gebiete der Abfühlelemente und der Filmflächen bzw. Streifen 56 ausgelassen werden.

Damit ist klar ersichtlich, daß in Anwendung der Erfindung bei der Herstellung kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist, sowohl hinsichtlich der Verfahrensschritte, als auch des Materials und der zu begegnenden Schwierigkeiten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Magnetische Baueinheit, enthaltend eine zur Beherbergung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen geeignete, in Richtung ihrer Normalen zur Stabilisierung von hierin enthaltenen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen vormagnetisierte magnetische Schicht, auf die ein weichmagnetisches, aus einer Ni-Fe-Legierung bestehendes Metallschichtmuster zur Erzeugung, Ver-Schiebung und Aufspaltung betreffende«.· magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen unter Einfluß eines steuerbaren, sich in Ebene der magnetischen Schicht drehenden, in Abhängigkeit davon magnetische zylindrische Einzelwanddomänen anziehende Magnetpole an hierfür vorgesehenen, unterschiedlichen Stellen des Metallschichtmusters bereitstellenden, magnetischen Weiterleitungs^feldes aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die magnetische Schicht (10) an Gebieten, wo aufgrund der je besonderen Ausgestaltung des Metallschichtmusters Domänenablenkung zur Weiterleitung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen (ED) unter Richtungsänderung und/oder Domänenaufspaltung zur Domänenerzeugung stattfinden soll, weichmagnetische, magnetisch nicht gesättigte, insbesondere aus einer Ni-Fe-Legierung bestehende, Filmflächen (56) aufgebracht sind, deren Dicke so gewählt ist, daß die auf der jeweiligen Filmfläche (56) hinwiederum liegenden, zur Durchführung der aufgeführten Funktionen dienenden Metallschicht-Musteranteile noch ausreichende Feldstärke an den magnetische zylindrische Einzelwanddomänen (ED) anziehenden Magnetpolen bereitzustellen vermögen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Filmfläche (56) um eine Größenordnung dünner ist als das Metallschichtmuster und vorzugsweise eine Dicke von 20 nm aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Filmfläche (56) zur Erfassung mehrerer Gebiete mit gleichartigen Funktionen (F i g. 6) auf der magnetischen Schicht (10) ausgelegt ist.

4. Verfahren zur Herstellung der Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmflächen (56) zusammen mit zum Abfühlen von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen dienenden weichmagnetischen Streifenelementen auf die magnetische Schicht (10) in einem gemeinsamen Verfahrensschritt aufgebracht werden, wobei die Filmflächen (56) zumindest etwa gleiche Stärke wie die weichmagnetischen Streifenelemente aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Aufbringen der Filmfläche (56) eine aus Siliciumdioxid bestehende Zwischenschicht auf die magnetische Schicht (10) niedergeschlagen wird.