DE2411940C3 - Magnetische Vorrichtung zum Erzeugen von Domänen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die seltenen Erd- und Yttrium-Orthoferrite und bestimmte Ferrite mit Granatstruktur sind Beispiele von für diesen Zweck brauchbaren Materialien. Die Materialien weisen eine Vorzugsmagnetisationsrichtung infolge einer ihnen eigenen einachsigen magnetischen Anisotropie auf. Diese einachsige Anisotropie kann durch ein sogenanntes einachsiges Anisotropiefeld gekennzeichnet werden. Als Mittel zum Aufrechterhalten und gegebenenfalls Zerstören der magnetischen Domänen in aus den genannten Materialien bestehenden Plättchen wird ein äußeres Magnetfeld H₀ verwendet, dessen Richtung wenigstens im wesentlichen mit der genannten Vorzugsmagnetisationsrichtung des Plättchens zusammenfällt. Die magnetischen Domänen sind z. B. kreiszylindrisch und können nur bei Magnetfeldern H₀ mit einer zwischen bestimmten Grenzen liegenden Stärke in stabiler Form bestehen. Diese Grenzwerte für das Feld sind u. a. von der Dicke der Platte, in der die Domänen auftreten, und von der chemischen Zusammensetzung derselben abhängig. Auch können die Domänen ringförmig oder streifenförmig sein.

Der Übergang von der Richtung der Magnetisation innerhalb einer Domäne zu der entgegengesetzten Richtung außerhalb der Domäne wird durch eine Wand gebildet. Eine Wand kann verschieden gestaltet sein, und infolgedessen weisen die Domänen verschiedene Eigenschaften auf. So sind z. B. die Grenzen des Magnetfeldes H_a innerhalb deren die Domänen in stabiler Form bestehen, verschieden. Weiter äußern sich die Unterschiede vor allem während der Bewegung der Domänen. Eine Beschreibung dieser verschiedenen Arten Wände ist in »The Bell System Technical Journal«, Heft 51, Nr.6, Juli-August 1972, S. 1427-1431 gegeben. In einem bestimmten Fall ist die ganze Wand eine sogenannte Bloch-Wand. In einem anderen Falle enthält die Wand eine große Anzahl Bloch-Wandteile und auch eine große Anzahl Neel-Wandteile. Im ersten Falle ist von einer sogenannten normalen Domäne und im zweiten Falle von einer sogenannten harten Domäne die Rede; Domänen mit einer Wand zwischen diesen extremen Fällen werden als Zwischendomänen bezeichnet
Da Domänen mit Wänden verschiedener Gestalt sich während der Bewegung der Domänen verschieden verhalten, weist eine magnetische Vorrichtung, in der Domänen mit Wänden verschiedener Gestalt vorhanden sind, beim Betrieb große Nachteile auf. Die bekannten Mittel zum Erzeugen magnetischer Domänen in einer dünnen Schicht aus einem magnetisierbaren Material sind nicht imstande, nur Domänen mit einer Wand einer bestimmten Gestalt zu erzeugen. Zum Unterdrücken harter Domänen ist in »The Bell System Technical Journal«, Heft 51, Nr.6, Juli-August 1972,

S. 1440—1444 die Anwesenheit einer zweiten magnetischen Schicht genannt Dadurch wird die Herstellung der magnetischen Vorrichtung kompliziert Eine ähnliche Vorrichtung ist in den vorhergehenden Seiten 1436—1439 dieser Druckschrift angegeben, wobei die zweite magnetische Schicht durch Ionenimplantation erzeugt wird. Auch dies führt zu einem komplizierten Herstellungsverfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die nur eine einzige magnetische Schicht verwendet und in der auf einfache Weise Domänen erzeugt werden, die s'ch in der Praxis als normale Domänen verhalten. Dies geht aus der Tatssche hervor, daß sie für Werte des Feldes H₀ zwischen den für eine normale Domäne geltenden Grenzen stabil sind. Sie enthalten höchstens zwei Bloch-Wandteile.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Wenn in der Ebene der Schicht ein Magnetfeld angelegt wird, das größer als das einachsige Anisotropiefeld des Materials ist, wird die Schicht homogen magnetisiert. Die Magnetisation liegt dabei nahezu in der Ebene der Schicht. Wenn nun die Größe des Magnetfeldes in der Ebene der Schicht verringert und auf Null herabgesetzt wird, werden magnetische Domänen gebildet. Diese Domänen sind für Werte des Feldes H₀ zwischen den für eine normale Domäne geltenden Grenzen stabil, so daß sie sich in der Praxis wie normale Domänen verhalten. Jeder dieser Domänen kann zum weiteren Erzeugen einer Vielzahl von Domänen verwendet werden, die sich dann alle wie normale Domänen verhalten.

Aus der US-PS 36 62 359 ist eine magnetische Vorrichtung bekannt, bei der magnetische Domänen an bestimmten Stellen mit Hilfe eines zusätzlichen, in der Ebene der Schicht liegenden Magnetfeldes erzeugt werden. Dazu wird ein Magnetfeld senkrecht zur Schicht angelegt, welches die Schicht magnetisch völlig sättigt, und außerdem wird ein in der Schichtebene liegendes Magnetfeld angelegt, das an den Enden von stäbchenformigen Elementen aus weichmagnetischem Material, die an den Stellen der zu erzeugenden Domänen angebracht sind, ein zusätzliches Feld senkrecht zur Schichtebene erzeugt. Danach wird das Hauptfeld senkrecht zur Schichtebene verringert, bis sich an der gewünschten Stelle eine Domäne bildet. Mittels dieser Maßnahmen ist es jedoch nicht möglich, auf zuverlässige Weise nur weiche Domänen zu erzeugen, und das Feld in Richtung der Schichtebene ist auch nicht so groß, daß die Schicht in Richtung dieses Feldes homogen magnetisiert wird. Ferner ^:st es bekannt, z.B. aus der US-PS 36 02 911, zusätzliche Magnetfelder in der Richtung der Schichtebene zu

verwenden, um magnetische Domänen zu transportieren. Auch dabei ist das Magnetfeld in Richtung der Schichtebene wesentlich kleiner, als zur homogenen Magnetisierung der Schicht notwendig wäre, da sonst die zu transportierenden Domänen zerstört würden.

Die Größe des Magnetfeldes in der Ebene der Schicht, das für die Erzeugung von Domänen benötigt wird, ist von der Größe des einachsigen Anisotropiefeldes abhängig; das erstere Feld ist nahezu gleich dem letzteren Feld. Um die Anwendung einfach zu erzeugender Magnetfelder zu ermöglichen, ist die Größe des einachsigen Anisotropiefeldes Hk des magnetisierbaren Materials vorzugsweise kleiner als 1000 Oe. Insbesondere ist auf der Schicht eine Domänenleitungsstruktur vorhanden. Dann wird ein Teil der Domänen an der Domänenleitungsstruktur gebildet, und diese Domänen können dann auf einfache Weise befördert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher enäutert, deren einzige Figur eine magnetische Vorrichtung mit einer bestimmten Domänenleitungsstruktur zeigt.

In der Figur ist ein Teil eines Plättchens 1 aus magnetisierbarem Material dargestellt, auf der eine T-Stab-Struktur 2 aus Permalloy mit Polen 3,4,5 und 6 vorhanden ist Es wird ein Feld H₀ senkrecht zu dem Plättchen 1 zum Aufrechterhalten der zu erzeugenden Domänen angelegt. Zum Erzeugen dieser Domänen wird ein Magnetfeld H in der angegebenen Richtung angelegt, so daß dies Plättchen in dieser Richtung homogen magnetisiert wird. Die Größe dieses Magnetfeldes wird nun verringert und auf Null herabgesetzt Dabei bilden sich in dem Plättchen eine große Anzahl magnetischer Domänen. In dem Gebiet, in dem sich die Domänenleiiungsstruktur befindet, wird je nach der Richtung des Feldes H₀ an jedem Po! 3 oder an jedem Pol 5 eine magnetische Domäne erzeugt. Diese Domänen werden vom Feld H₀ aufrechterhalten. Es hat sich herausgestellt, daß all diese Domänen bei Werten des Magnetfeldes H₀ zwischen denselben Grenzen, und zwar zwischen den für eine normale Domäne geltenden Grenzen, stabil sind. Mit Hilfe eines in der Ebene des Plättchens 1 rotierenden Magnetfeldes können die Domänen längs der Struktur 2, und zwar längs der Pole 4, 5, 6, 3, 4, 5,... verschoben werden. Auf diese Weise können die in der Vorrichtung erzeugten Domänen zu einer magnetischen Vorrichtung verschoben werden, in der auf bestimmte Weise diese Domänen benutzt werden. In einem praktischen Beispiel besteht das Plättchen aus Y2.6GdojPbo.1Fe3.sGa1.2O12 und weist eine Dicke von 6 μίτΐ auf. Dieses Material weist ein einachsiges Anisotropiefeld von 915 Oe auf, während die Sättigungsmagnetisation 24 Gauss beträgt Das Feld f/_obeträgt212 Oe und das Feld fiTist915 Oe.

In einem anderen Beispiel besteht*das Plättchen aus Y2,68Gdo32Fe_4io8Gao520!2 und weist eine Dicke von 8 Jim auf. Dieses Material weist ein einachsiges Anisotropiefeld von 183 Oe auf, während die Sätligungsmagnetisation 22,2 Gauss beträgt. Das Feld H₀ ist 200 Oe und das Feld H\80Oe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetische Vorrichtung mit mindestens einer dünnen Schicht aus einem magnetisierbaren Material mit einer Vorzugsmagnetisationsrichtung nahezu senkrecht zu der Oberfläche der Schicht, die in dieser Schicht magnetische Domänen erzengt, aufrechterhält und gegebenenfalls zerstört, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Domänen ein nahezu in der Ebene der Schicht liegendes Magnetfeld konstanter Richtung von mindestens einer solchen Größe, daß die Schicht magnetisierbaren Materials homogen magnetisiert wird, erzeugt und geändert wird.

2. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des einachsigen Anisotropiefeldes //*des magnetisierbaren Materials kleiner als 1000 Oe ist.

3. Magnetische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schicht eine Domänenieitungsstruktur vorhanden ist