DE2403804A1

DE2403804A1 - Speicheranordnung unter verwendung magnetischer domaenen

Info

Publication number: DE2403804A1
Application number: DE2403804A
Authority: DE
Inventors: Andrew Henry Bobeck; Henry Evelyn Derrick Scovil
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1973-01-29
Filing date: 1974-01-26
Publication date: 1974-08-15
Also published as: DK140911C; IT1004809B; JPS5526555B2; AT344423B; CA968884A; GB1453633A; BR7400536D0; SE397425B; FR2215670B1; ES422658A1; FR2215670A1; AR201302A1; NL7400927A; BE810109A; JPS49107439A; ATA55474A; CH577738A5; US3887905A; AU6481474A; DK140911B

Description

BLUMBACH · WESER ■ BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN L· A· U ö O U Hr

DIPL.-ING. P. G. BLUMBACH - DIPL-PHYS. Dr. W. WESER · DlPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

62 WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 . TEL (06121) 562943, 561998 MÖNCHEN

Wehstem Electric Company Bobeck 102-23

Incorporated

New York N. Y. (V.St.A.)

Speicheranordnung unter Verwendung magnetischer Domänen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicheranordnung mit einer Schicht aus einem Material, in welchem eine einen großen Teil der Schicht einnehmende Streifendomäne gebildet ist, einer Domänen an die Schicht ankoppelnde! Gingabeeinrichtung und einer Domänen aus der Schicht auskoppelnden ausgabeeinrichtung .

Speicheranordnungen mit einwandigen Domäne sind beispielsweise in der US-PS 3 618 054 beschrieben. Der in dieser Patentschrift beschriebene besondere Speicher wird als "Haupt-Neben-" Speicher bezeichnet, in welchem Information von Nebensdaleifen aus in eine einzige Hauptschleife übertragen wird. Die Nebenschleifen bewirken einen Umlauf von Domänen in Art einer geschlossenen Schleife und wirken als Dauerspeicher. Die Hauptschleife wird als Zugriffskanal, in dmn Information zur Durchführung selektiver Abfrage-, Lösch-, und Schreiboperationen übertragen wird« verwendet.

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Ein Haupt—Heben-Speicher wird durch magnetisch weiche Elemente gebildet, welche auf ein in der Domänenbewegungsebene rotierendes Magnetfeld ansprechen, was allgemein als "Feldzugriffs-·* Operationsweise bekannt ist. Spezielle Operationen, z. B. Übertragung, Bestimmung, Erzeugung usw. werden von Küstern aus elektrischen Leitern im Zusammenwirken mit besonderen dieser magnetisch weichen Elemente definiert. Um diese verschiedenen Operationen zu erleichtern, benötigen die bekannten Anordnungen wenigstens einen Zweischrittprozess, wobei ein Schritt der Erzeugung eines Musters aus magnetisch weichem Material und ein Schritt der Erzeugung der Leiter dient.

Die Schaffung geeigneter Speichermaterialien ist natürlich stark von der Anzahl der erforderlichen Herstellungs— bzw. Verarbeitungsschritte abhängig, und es ergibt sich das Problem, Anordnungen zur Verfügung zu stellen, welche eine Vereinfachung des Herstellungs- und Verarbeitungsvorgangs ermöglichen.

Ausgehend von einer Speicheranordnung der eingangs angegebenen Art, schlägt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß die Materialschicht bezüglich der Eingabeeinrichtung und der Ausgabeeinrichtung derart angeordnet ist, daß von der Streifendomäne getrennte, informationtragende magnetische Domänen an eine Streifendomänenwand oder einen von den Streifendomänen— wänden gebildeten Kanal ankoppelbar und von dieser oder diesen entkoppelbar sind, wobei die Streifendomäne als Träger für die Informationsdomänen in der Speicheranordnung wirksam ist. Auf diese Weise wird ein magnetischer Speicher geschaffen, der sich

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selbst auf natürliche Weise in Kanäle gliedert bzw. ausbildet, längs denen Informations domänen bewegt werden könnei. Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, daß ein MagnetkristaLl der zur Domänenübertragung geeigneten Art eine Streifen— oder Ringdomäne bildet, welche einen großen Teil des Materials besetzt, wenn dieses Material beispielsweise in einem entmagnetisierten Zustand ist· Nach theoretischen Überlegungen könnte diese Streifendomäne selbst so hergestellt werden, daß sie als Träger für andere Domänen wirkt, wenn ein innerhalb des von der Trägerdomäne definierten Kanals wirksamer Übertragungsmechanismus gefunden werden könnte.

Es wurden gewisse Materialien gefunden, welche für solche Träger— domänen gewählte Wände aufweisen, wobei die Wellenschwingungen bzw. Undulationen in Art von Wanderwellen In Bewegung gesetzt werden können, und zwar in der Weise, daß sie andere Doiaänen in Abhängigkeit von einem in der Ebene der Domänenbewegung rotierenden Magnetfeld entlang den Wunden vortreiben.

Es wurden verschiedene Ausführungsformen als "selbstaufbauende" Trägerkanäle zum Bewegen von Domänen angegeben, die beispielsweise als Informationsträger in einer Speicheranordnung dienen. Bei einer Ausführungsform findet eine epitaktische Schicht Verwendung, in der Informationsdomänen mit der Wanderwelle verkoppelt werden, die sich entlang den Wänden einer in einer benachbarten Schicht definierten Trägerdomäne bewegt· Bei einer anderen Ausführungsform werden kegelförmige Informationsdomänen entlang von von welligen (undulierenden) Wänden in derselben

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Schicht definierten Trägerkanälen bewegt. In einer weiteren Ausführungsform werden Pertürbationen bzw. Störungen, z. B. wie Bloch-Wände längs den Wänden von Trägerdomänen bewegt. In jedem Falle sind begehende Domänengenerätoren und Dehnungsdetektoren oder dergleichen zur Erzeugung und Bestimmung von Domäneninformation geeignet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es ζalgen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer magnetischen Anordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2A, 2B, 3 und 4 schematische Darstellungen von Teilen der in Fig. 1 gezeigten Anordnung; und

Fig. 5 bis 7 schematische Ansichten auf Teile von alternativen Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer repräsentativen selbstaufbauenden bzw. -strukturierenden Anordnung 10. Die Anordnung weist eine Materialschicht 11 auf, in der einwandige Domänen bewegt werden können. Die Schicht 11 ist teilweise weggebrochen, so daß eine darunterliegende zweite Schicht 12 sichtbar wird, in der Streifen- oder Trägerdo-

bei denen mänen unter den Bedingungen auftreten, eine Informations-

domine gleichzeitig in der Schicht 11 erscheint. Fig. 2A und

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2B zeigen die Schichten 11 und 12 auf einem Substrat 13. Die Schichten 11 und 12 werden auf einem geeigneten Substratdurch bekannte Epitaxiemethoden aus der Flüssigkeitsphase aufgewachsen·

Zunächst wird die Struktur gemäß den Fig. 1, 2A und 2B sowie deren Funktionsweise beschrieben· Danach werden alternative'Konfigurationen der Struktur zusammen mit Materialgesichtspunkten erläutert.

Die Schichten 11 und 12 sind durch Vorzugsmagnetisierungsrichtungen gekennzeichnet, welche normal zur Schichtenebene verlaufen. Im entmagnetisierten Zustand weist die Schicht 12 eine bekannte Mäanderförmige Trägerdomäne 1# (tatsächlich als Ringdomäne gezeigt) auf, welche über sich selbst vor- und zurückgefaltet ist und die gesamte Schicht einnimmt. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Magnetisierung in der Trägerdomäne in der durch den Pfeil 15 in Fig. 2A angedeuteten Weise aufwärts gerichtet ist. Die Magnetisierung im übrigen Teil der Schicht 12 ist in der durch die Pfeile 16 in Fig. 2Λ angedeuteten Weise abwärts gerichtet.

Die Schicht 11 ist so gewählt, daß sie unter den in der Schicht 12 vorherrschenden magnetischen Bedingungen einwandige Domänen aufweist. Das heißt* wenn die Sdicht 12 bei Vorhandensein eines durch den Pfeil Hg in Fig. 2Ά

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dargestellten Vorniagnetlsierungsfeldes Trägerdomänen entwickelt, ist auch eine Informationsdomäne 17 vorhanden. Bei dem beschriebenen Ausfiihrungsbeispiel ist die Schicht 11 so gewählt, daß ihre Bezugsntagnetisierung abwärts weist, wie dies durch die Pfeile 18 in Fig. 2A angedeutet ist; die Magnetisierung in der Ihforroationsdomäne 17 ist in der durch den Pfeil 19 angedeuteten Weise aufwärts gerichtet.

Die Trägerdomäne.14₇Fig. 1,hat nach der Darstellung eine undulierende Wand. Die Undulationen treten als Ergebnis der Wahl der Materialeigenschaften auf und werden nachfolgend im einzelnen erörtert. Xn diesem Zusammenhang reicht der Hinweis aus, daß undulierende bzw. wellige Wände einer hier als geeignet gefundenen Art tatsächlich existieren.

Es wurde gefunden, daß sich die Undulationen bzw. Wellen längs des Kanals von einer willkürlichen ersten Position, die in Fig. 1 mit 30 bezeichnet ist, zu einer willkürlichen zweiten Position 31 bewegen. Die Bewegung der Undulationen wird nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 erörtert. Es sei die Konvention getroffen, daß positive Pole den Pfeilspitzen in der Schicht 12 für diese Erörterung zugeordnet sind. Demgemäß kann in der dargestellten Weise davon ausgegangen werden, daß die Schicht 12 Zonen positiver und negativer Pole and Ihrer Oberfläche aufweist, wo diese Zonen durch ..die wellenförmige Wand der mäanderförmigen Trägerdomäne 14 getrennt sind.

Fig. 4 zeigt schematische Draufsichten auf einen Teil der

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Wand der Trägerdomäne 14 einer Schicht 12. Gesehen von links nach rechts in Fig. 4 entspricht die Aufeinanderfolge von in der Fig. gezeigten Wellenlinien einer einzigen undulierenden Wand für aufeinanderfolgende Richtungen eines in der Schichtebene verlaufenen Feldes, das von dem Pfeil H^ dargestellt ist und das als im Uhrzeigersinn der Ebene der Schicht 12 rotierend angenommen wird. Das in der Schichtebene umlaufende Feld wird von einer bekannten Quelle geliefert, die in Fig. 1 durch einen Block 32 dargestellt ist. Die Wandform ist für eine Folge von 7 Orientierungen des in der Schichtebene verlaufenden Feldes während eines Feldumlaufs gezeigt·

Die Bewegung kann durch Vergleich der Lage der Maximalamplituden während der Feldrotation beobachtet werden· Die Periode der Ondulationen bzw. Wellenschwingungen ist in Fig. 4 mit . P bezeichnet. Die Maximalamplitude der Undulation bei einem in der Schichtebene verlaufenden Feld, das in der in Fig. 4 durch den Pfeil 40 angedeuteten Weise nach unten gerichtet ist, ist bei Al dargestellt. Wenn das in der Schichtebene verlaufende Feld danach nach links unten gerichtet ist (Pfeil 41), wächst die (frühere) Maxiraalamplitude der Undulation auf A2 in Fig. 4.Außerdem verschiebt sich da3 Maximum in Fig. 4 nach unten, wenn sich das in der Schichtebene verlaufende Feld umorientiert. Die Abwärtsverschiebung zeigt in jedem Fall durch Vergleich der Lage des Maximums jeder Kurve in Fig. 4 von links nach rechts, wobei bie Horizontallinie 42 der angenommenen Lage des Anfangsmaximums entspricht.

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Das in der Schichtebene verlaufende Feld orientiert sich danach links aufwärts und sodann direkt nach oben, wie dies durch die Pfeile 43 und 44 in Fig. 4 angedeutet ist, wobei eine Halbperiode der Feldrotation beendet ist. Das in der Schichtebene verlaufende Feld beendet seinen Umlauf durch Rotation im Uhrzeigersinn nach rechts und sodann abwärts, wie dies in Fig. 4 durch die Pfeile 45, 46 und 47 angedeutet ist. Die Amplitude der Undulation wird während der zweiten Halbperiode kleiner als die Amplitude während der ersten Halbperiode, wie aus der Fig. ersichtlich ist. Während jeder Halbperiode ändern die Undulationen jedoch ersichtlich ihre Neigung, um der Richtung des in der Schichtebene verlaufenden Feldes zu folgen, wobei die resultierende Verschiebung pro Periode in der oberen rechten Kurve in Fig. 4 zum Ausdruck kommt.

Die Undulationen rücken in der entgegengesetzten Richtung vor, wenn die Umlauffolge des in der Schichtebene verlaufenden Feldes umgekehrt wird.

Die Informationsdomäne 17 (Fig. 2A) wird mit den vorrückenden Undulationen einer Trägerdomäne in solcher Weise gekoppelt, daß ihre Energie minimalisiert wird. Als Beispiel sei ein Teil einer undulierenden Wand der Trägerdoraäne betrachtet, der in Fig. 2B expandiert, mit überlagerter Informationsdomäne 17 gezeigt ist. Wenn die Informationsdomäne in der durch den Pfeil 50 angedeuteten Richtung versetzt angenommen wird, verringert sich c"ie der Domäne zugeordnete magnetostatische Energie E . Wenn die Informa-

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tionsdomäne 17 andererseits in der durch den Pfeil 51 angedeuteten Gegenrichtung versetzt ist, wird die Wandenergie E^ ^. reduziert. Die von der Informations— domäne bezüglich der Wand tatsächlich eingenommene Stellung wird von einem Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Energietermen bestimmt.

Wenn die Undulationen vorrücken, ändern sich die Wand- und Entimagnetisierungskräfte und bringen an der Informationsdomäne eine Kraft zur Einwirkung, die eine Komponente in der Bewegungsrichtung der Undulationen besitzt. Die Kraft hält die Informationsdoraäne in der für die Domäne 17 in Fig. 2B gezeigten Relativstellung· Die Richtung der Kraft ergibt sich durch Betrachtung, der Lage einer durch den strichpunktierten Kreis 60 in Fig. 2B dargestellten imaginären Domäne, die von der der von der Domäne 17 eingenommenen Lage entsprechenden Relativstellung versetzt ist. Die an der Informationsdomäne zur Wirkung gebrachte Kraft ist durch den Pfeil in Fig. 2B angedeutet.

Wenn in diesem Zusammenhang von Wandenergie gesprochen wird, betrifft dies« diejenige Wand, welche an der Grenzfläche zwischen den Schichten 11 und 12 auftritt und in den Fig. 2A und 2B mit 63 bezeichnet ist. Die Wand befindet sich in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen Zonen gleicher Magnetisierung in den Schichten

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11 und 12, da die Materialien der beiden Schichten mit charakteristischen Kompensationsteraperaturen zu beiden Seiten der Zimmertemperatur gewählt sind. Ein derartiges Material wird als Typ II Material bezeichnet und ist in Bell Systea Technical Journal , Juli/August 1972, Band 51, Seiten 1431 ff. beschrieben.

Ein Muster von Informationsdomänen behält, wie aus Fig. 1 ersichtlich 1st, seinen Zusammenhalt bei, wenn es sich im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 65 in Fig. 1 bewegt, und zwar wegen der Ausrichtung der Bits mit aufeinanderfolgenden Energieminima längs der undulierenden Wand der Trägerdomäne 14. Daraus ergibt sich, daß die von einem Muster aus magnetischen Domänen dargestellte Information längs eines selbst— aufbauenden Kanals oder einer Trägerdomäne bewegt werden kann.

Informationsdomänen werden an der Stelle 30 in Fig. erzeugt. Zu diesem Zweck geeignete Generatoren sind bekannt· Der für solche Generatoren typische Leiter zur selektiven Erzeugung ist bei 66 in Fig. 1 dargestellt.

Die so erzeugten und Übertragenen Domänenmuster werden an der Stelle 31 festgestellt bzw. bestimmt, wobei die Stelle 31 zweckmäßigerweise in geringem Abstand von der

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Stelle 30 angeordnet ist, damit eine Kopplung einer an der Stelle 30 zur Eingabe in die Trägerdomäne 14 der Fig. 1 erzeugten Domäne mit dem Detektor gewähleistet ist. Der Detektor ist vorzugsweise ein magnetischer Widerstandsdetektor der in der US-PS 3 702 995 beschriebenen Art. Das das magnetoresistive Element ist bei 67 in Fig. 1 dargestellt.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel ist eine Schicht aus Samariumyttriumeisengranat epitaktisch aus der Flüssigkeitsphase auf ein nicht-magnetisches Substrat aus Gaduliniumgalliumgranat aufgewachsen. Die Schicht besitzt eine Dicke von 10,7 Mikrometer, ist also viel größer als der Nenndurchmesser von 3,4 Mikrometer einer einwandigen Domäne. Die Schicht hat eine Magnetisierung (4^Μ_) von 393 Gauss

und ein Q « ^c von etwa 1,2, wobei H. das zur Schicht

4TrM₂

normale Anisotropiefeld ist. Die Undulationsperiode (vgl· P in Fig. 4) ist 10 Mikrometer. Eine zweite Schicht aus Samariumyttriumeisengranat wird auf der ersten schicht aufgewachsen. Die zweite Schicht hat eine Dicke von 3,5 um und einem Nenndurdmesser der einwandigen Domäne von 3,0 um in einem Vormagnetisierungsfeld von 160 Oersted. Ein in der Schichtebene verlaufendes Feld von 8 Oersted einer Frequenz von 500 kHz erzeugt eine Datenfolge von 100 kHz.

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Generell sind die Materialien für die zuvor beschriebene zweischichtige Ausführung so gewählt, daß Q « 1 für die erste Schicht, in der die Trägerdomäne ausgebildet wird, > und daß die zweite Schicht zur Bewegung der Informationsdomänen normal ist.

Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet
zwei magnetische Schichten mit voneinander abweichenden Eigenschaften. Außerdem werden Information darstellende magnetische Domänenmuster in einer Schicht zur Bewegung längs eines Kanals oder einer Trägerdomäne verwendet,
welcher bzw. welche in einer anderen Schicht definiert ist. Es existieren jedoch andere Möglichkeiten. So können
beispielsweise mehr als eine Trägerdoraäne in einer
Schicht erzeugt werden. Tatsächlich kann eine große Anzahl derartiger Trägerdomänen zur Definition paralleler Kanäle zwischen jeweils einem von einer Gruppe von an
einer Kante der Schicht 12 enggepackten Domänengeneratoren und zugehörigen aus einer Gruppe von Detektoren an der
entgegengesetzten Kanten hergestellt werden. Eine derartige Anordnung ist durch magnetische Sättigung der
Schicht 12 in Abwärtsrichtung realisierbar, worauf eine Domäne an jedem Generator erzeugt und die Vormagnetisierungsbedingungen geändert werden, um das Ausziehen aller Domänen zu ermöglichen. Die Grenzen der seitlichen Kanten der Schicht und die wechselweisen Rückstoßkräfte der
Streifen- oder Trägerdomänen sind derart wirksam, daß

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sie nur die Bildung paralleler Streifendomänen ermöglichen. Es gibt auch dreischichtige Ausführungsformen. Eine derartige Anordnung ist im Schnitt in Fig. 5 gezeigt. Die zusätzliche Schicht ist mit 12· bezeichnet, wobei die übrigen Schichten zur Vereinfachung des Vergleichs mit den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die mit den dort vorgesehenen Schichten übereinstimmenden Bezugszeichen haben. Die Schicht 12' ist von einer Streifenoder Trägerdomäne mit geraden Wänden 69 besetzt. Die Schicht 12 ist in diesem Falle mit der Schicht 12· wechselgekogpelt und weist Wände auf, welche längs der von dem Trägerstreifen in der Schicht 12» definierten Bahn Finger oder Wimpern bilden. Die Ursache für die Bildung von undulierenden Wänden dieser Art ist in Journal of Applied Physics. Band 41, Nr. 3, Seiten 1161, 1162 vom 1. März 1970 in einem Artikel von F. B. Hagedorn mit der Bezeichnung "Instability of an Isolated Straight Magnetic Domain Wall" beschrieben.

Die Schichten haben bei dlesemAusführungsbeispiel eine Wechselbeziehung, welche von derjenigen der zweischichtigen Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 verschieden ist. Die Erfordernisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

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	11	- 14 -	Gauss	pm	12	2403804
Schicht	0		um	0,2	12*
d (Wandenergie)	250	,2		400	. 0,2
A Ir M	3	-	200
Domänengröße	3	3 um	—
Dicke	10

Ein für die dreischichtige Ausführungsforra geeignetes Materialsystem umfaßt ^Sm _x ^Y3_._x ^Ga _v ^Fe5__v°'i2 (Granat) für jede der Schichten 11, 12 und 12*, wobei die Verhältnisse der Materialbestandteile entsprechend bekannten Prinzipien derart gewähltverden, daß die in der Tabelle angegebenen Charakteristiken erreicht werden.

Auch einschichtige Ausführungsformen sind möglich, Fig. 6 und 7 zeigen in Draufsicht und in Querschnittansicht eine derartige einschichtige Ausführungsform. Materialien wie hexagonale Ferrite weisen bekanntlich Unkehrdomänen sowie eine undulierende Streifenschicht in einer geeigneten Magnetschicht auf. Bei einer typischen Anordnung dieser Art ist die Magnetisierung der Schicht hoch, wobei die schihtdicke so gewählt ist, daß sie ein QS:1 zeigt. Eine Informations domäne 70 hat einen kegelförmigen Querschnitt urri ist mit den entsprechenden Undulationen bzw. Wellen der beiden Wände der Trägerdomäne 71 in einer niederenergetischen Position zurBewegung in einer der zuvor beschriebenen Art analogen Weise verkoppelt. Bei Ausführungsformen dieser Art bewegen sich die Undulationen in beiden Wänden

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- 15 derTrägerdomäne in der gleichen Richtung.

Auch andere als einwandige Domänen können von den vorrückenden Undulationen in der Wand einer Trägerdomäne bewegt werden. So wurde beispielsweise die Bewegung von Bloch-Wänden, die bekanntlich Teile der Wände von Trägerdomänen bilden, längs eines magnetisch weichen Stab- und T—förraigen Musters von L. J. Schwee auf der Jahreskonferenz über Magnetismus und magnetische Materialien, Denver, Qolorado, 30. November 1972, beschrieben. Diese Wan.de können in ähnlicher Weise von den vorrückenden Undulationen (sie bilden tatsächlich einen Bestandteil derselben) entsprechend der Erfindung bewegt werden.

Bei einem diesbezüglichen Ausführungsbeispiel kann eine Informationsdomäne (einschließlich Bloch-Wänden) in einer benachbarten Schicht derart entwickelt werden, daß sie sich längs einer Trägerdomäne bewegt, welche solche Bloch-Wände in ihrer einschließenden Domänenwand aufweist. Ein in der Schichtebene rotierendes Feld dreht die Magnetisierung der Informationsdomäne, welche als Folge davon entlang den periodischen Bloch-Wändefi^mwesentlichen ähnlich einer Mutter entlang eines Schraubbolzens vorrückt.

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Wie oben erläutert wurde, kann beobachtet werden, daß sich die Undulation in einer von der Rotationsrichtung des in der Schiehtebene verlaufenden Feldes bestimmten Richtung bewegen. Es ist zweckmäßig, zunächst eine Erläuterung für die Bewegung der Undulationen in einer Richtung zu betrachten. Betrachtet wird beisp£Lsweise eine einzige Domäenwand, z.B. die von der Domäne 17 in. Fig. 2B gekoppelte Domäne. Wenn die Schicht 11 in einem entmagnetisierten Zustand ist, besteht keine Ursache für eine resultierende Verschiebung der Undulationen längs der Wand in Abhängigkeit von derain der Schiehtebene rotierenden Feld, da die Undulationen nach jeder Seite hin von der Magnetisierung gleichen Kräften ausgesetzt sind. Insbesondere ist jede während einer Halbperiode des in der Schiehtebene rotierenden Feldes auftretende Änderung der Undulationen gleich und entgegengesetzt der während der nächsten Halbperiode auftretenden Änderung. Das Vorhandensein eines Vormagnetisierungsfeldes ruft jedoch ein Ungleichgewicht im System hervor, das die Änderungen in den Undulationen während einer ersten Halbperiode begünstigt (d.h. verstärkt) und während der zweiten Hälfte in der in Fig. 4 dargestellten Weise unterdrückt und zu einer resultierenden Verschiebung pro Periode führt. Wenn das Vormagnetisierungsfeld andererseits umgekehrt wird, so wird die zweite Halbperiode begünstigt, und die Bewegungsrichtung der Undulationen wird umgekehrt.

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Der Ursprung des Ungleichgewichts ist aus der Abstandsänderung zwischen einer gewählten undulierenden Wand und gleichen Wänden auf jeder Seite der Wand zu erklären. Unter entmagnetisierten Bedingungen haben alle Wände gleiche gegenseitige Abstände und gleiche magnetische Wechselwirkungen. Das Vormagnetisierungsfeld vermindert den Abstand zwischen jedem zweiten Wandpaar zu Lasten des jeweils dazwischenliegenden Paars. Der hieraus resultierende Effekt besteht darin, daß eine "magnetisch signifikante Grenze" in Kopplungsbeziehung mit der gewählten undulierenden Wand bewegt wird. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß eine Domänenwandstruktur (d.h. die undulierende Wand) vorhanden ist, die auf ein periodisches Magnetfeld anspricht und sich reversibel ändert. Es ist jedoch auch eine magnetisch signifikante Grenze vorhanden, welche die Domänenwandstruktur derart begrenzt, daß die Bewegung dieser Struktur irreversibel ist.

Der Ausdruck "magnetisch signifikante Grenze" bezfc ht sich im vorliegenden Zusammenhang nicht notwendigerweise auf eine spezielle Geometrie, sondern umfaßt auch einen (geometrischen) Ort von Positionen, an denen jeweils entweder Änderungen von magnetischen Eigenschaften oder die Eigenschaften selbst in Bezug auf die Abhängigkeit der undulierenden Wandstruktur von dem zyklischen Feld

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signifikant wetien. Bei den beschriebenen selbstbauenden Anordnungen sind diese Grenzen schwer in einer konkreten Form vorstellbar. Dies ergibt sich beispielsweise besonders ■ für den Fall, daß die Direktionalitat der Bewegung der Wandstruktur von kristalliner Anisotropie in der nachfolgend erörterten Weise bestimmt wird.

Selbstverständlich stehen andere Mittel als ein extern zugeführtes Vormagnetisierungsfeld zur Erzeugung eines Ungleichgewichts bzw. einer Asymmetrie im System zum Zwecke einer Verschiebung der Undulationen zur Verfugung. Bei der beschriebenen dreischichtigen Anordnung wirkt die Streifendomäne in einer ersten Schicht beispielsweise im Sinne einer Erzeugung eines Vormagnetisierungsfeldes und damit als die vorerwähnte Grenze. Die Wand ruft das Ungleichgewicht im System in einer benachbarten zweiten Schicht hervor, in der undulierende bzw. wellige Wände auftreten. Speziell in dieser dreischichtigen Anordnung definieren relativ breite Streifendomänen in der ersten Schicht Bahnen, mit denen schmale streifen in der zweiten Schicht sich zur Verringerung verschiedener, zwischen ihnen wirksamen Kräfte auszurichten suchen. Die Undulationen in der Wand der zweiten Schicht treten wegen der Neigung zur Verminderung raagnetostatischer Energie in der zweiten Schicht durch Bildung ausgeglichener Zonen entgegengesetzter Magnetisierung an den Seiten der geraden Wand auf. Eine Wand der Streifendomäne in der ersten Schicht

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definiert daher eine natürlich auftretende magnetische Grenze, welche von den ündulationen gefolgt wird, und diese Grenze ruft eine Kraft hervor, welche ein Ungleichgewicht in die anderenfalls symmetrische, zylindrische Bewegung der Ündulationen während eines Teils der Pejdbde des in der Schichtebene rotierenden Feldes einführt.

Kristalline Anisotropie bewirkt ebenfalls ein Ungleichgewicht in einem System dieser Art, wodurch eine Bewegung der Ündulationen ermöglicht wird. Wenn das Ungleichgewicht allein auf die kristalline Anisotropie zurückgeht, tritt eine Bewegung nur entlang der gewählten Kristallachsen auf. Demgemäß sind die Eingänge und Ausgänge längs derartigen Achsen in gegenseitigem Abstand angeordnet, sofern geradlinige Kanäle erwünscht sind. Die Bewegung von Ündulationen über eine Windung in einem Kanal quer zu einer solchen Achse kann bei Vorhandensein eines Vormagnetisierungsfeldes erreicht werden, das in Zusammenwirken mit kristalliner Anisotropie das erforderliche Ungleichgewicht hervorruft. Die magnetischsignifikante Grenze in kristalline Anisotropie verwendenden Anordnungen umfaßt eine "Grenze" die ein geometrischer Ort derjenigen Punkte ist, an denen jeweils die magnetischen Eigenschaften von einer Winkelorientierung in der Ebene der Schicht abhängig sind.

Wenn benachbarte undulierende Domänenwände in so großem Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie voneinander

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unabhängig werden, so weisen sie Undulationen auf, welche in Abhängigkeit von einem vorgegebenen, in der Schichtebene rotierenden Feld in einander entgegengesetzten Richtungen zur Bewegung gebracht werden können. Demgemäß wirkt eine streifenförmig ausgezogene Domäne mit definierten Enden (d.h. eine luäanderförmig schwingende, C-förraige Domäne), die nicht in sich selbst in der in Fig. 1 gezeigten Weise geschlossen ist, als rezirkulierender Kanalträger für InformationsdoraäTen (vgl. 17 in Fig. 1).

Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsbeispiele mit einer oder mehreren Schichten beschrieben, die zur Informationsbewegung in einer von verschiedenen Darstellungen wirksam sind. In allen diesen Fällen dient ein in der Schichtebene rotierendes Feld als Treiber. Es ist jedoch davon auszugehen, daß auch ein sich änderndes Vormagnetisierungsfeld als erforderlicher Treiber wirksam ist.

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Claims

BLUMBACH ■ W£SER · BERGEN & KRAMER PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN DIPL.-ING. P. G. BLUMBACH · DlPL-PHYS. Dr. W. WESER · DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER 62 WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 ■ TEL (06121) 562943, 561998 MÖNCHEN Patentansprüche

1. Speicheranordnung mit einer Schicht aus Material, in welchem eine einen großen Teil der Schicht einnehmende Streifendomäne gebildet ist, einer Domänen an die Schicht ankoppelndenEingabeeinrichtung und einer Domänen aus der Schicht auskoppelnden Ausgabeeinrichtung, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Materialschicht (12) bezüglich der Eingabeeinrichtung (30,66) und der Ausgabeeinrichtung (31,67) derart angeordnet ist, daß von der Streifendomäne (14) getrennte, Information tragende magnetische Domänen (17) an eine Streifendomänenwand oder einen von den Streifendomänenwänden gebildeten Kanal ankoppelbar und von dieser oder diesem entkoppelbar sind, wobei die Streifendomäne als Träger für die Informationsdomänen in der Speicheranordnung wirksam ist.

2· Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Trägerdomäne (14) ein in der Schichtebene verlaufendes Magnetfeld (32) derart mit den Informationsdomänen (17) koppelt, daß sich die Informationsdomänen längs des Trägerdomänenkanals bewegen·

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