DE2504758B2 - Magnetoresistiver domaenendetektor fuer zylinderdomaenenspeicher - Google Patents

Description

In ferrimagnetischen Einkristallschichten mit uniaxialer Anisotropie senkrecht zur Schichtebene existieren bei Anlegen eines äußeren magnetischen Stütz- bzw. Haltefeldes geeigneter Richtung und Größe kreiszylindrische, magnetische Domänen, sogenannte Zylinderdomänen, deren Magnetisierungsrichtung entgegengesetzt zur Magnetisierung der Umgebung und des magnetischen Stützfeldes ist. Die Zylinderdomänen können durch ein in der Schichtebene rotierendes Magnetfeld in Verbindung mit einem auf die Speicherschicht aufgebrachten Manipulationsmuster, dessen Einzelelemente aus magnetisierbarer!! Material, z. B. magnetostriktionsfreier Ni-Fe-Legierung, schicht- und rechteckförmig auf die eine Schichtebene aufgebracht sind, mit hoher Geschwindigkeit transportiert werden und eignen sich daher zum Aufbau von Schieberegistern, die man zu seriellen Speichern zusammenschalten kann.

Für den Speicherbetrieb ist es dabei erforderlich, daß die An- oder Abwesenheit einer Zylinderdomäne an einer bestimmten Stelle innerhalb des Speichers, einem Detektor, angezeigt wird, der das von einer Zylinderdomäne am Ort des Detektors erzeugte Magnetfeld in ein elektrisches Lesesignal umsetzt. Die bekannten Detektoren nutzen die verschiedenartigsten physikalischen Effekte aus, beispielsweise den Faraday-Effekt beim magnetooptischen Lesen, den Hall-Effekt oder die Änderung des Widerstandes ferromagnetischer Materialien im Magnetfeld. Bedingt durch seinen technologisch sehr einfachen Aufbau, hat sich der magnetoresistive Domänendetektor allgemein durchgesetzt, d. h. der Detektor, der den letztgenannten Effekt ausnutzt. Dabei verwendet man als Detektoreiement einen senkrecht zur Zylinderdomänen-Transportstruktur gerichteten, üblicherweise auf die Speicherebene aufgedampften schichtfömmigen Detektorstreifen aus einer magnetostiiktionsfmiMi Ni-Fe-Legierung.

Iu rlicMM- Detektorstreifen keinem magnetischen Streufeld einer Zylinderdomäne ausgesetzt, so liegt die Magnetisierung des Detektorstreifens parallel zur Richtung eines im Speicherbetrieb durch den Detektor fließenden Stromes. Läuft nun am Detektorstreifen eine Zylinderdomäne vorbei, so wird durch deren Streufeld die Magnetisierung um einen bestimmten Winkel aus der Stromrichtung herausgedreht. Der Widerstand des Detektorelements ändert sich hierdurch um einen Betrag, der am Detektorstreifen einen Spannungsabfall

ίο erzeugt, der als Lesesignal weiterverarbeitet werden kann. Bei vorgegebenem Detektorstrorn ist also das Lesesignal um so höher, je größer die durch die Zylinderdomäne bewirkte Widerstandsänderung des Detektorelementes ist. Die Widerstandsänderung ist hierbei zum einen eine Funktion der spezifischen Widerstandsänderung des Detektormaterials, die zunächst linear mit der magnetischen Feldstärke ansteigt und dann einem Sättigungswert zustrebt. Damit der Detektorstreifen durch das Streufeld der Zylinderdomäne vollständig gesättigt, wird, muß dieses größer als die Summe aus der Anisotropie-Feldstärke des Detektormaterials, als das üblicherweise eine ferromagnetische Ni-Fe-Legierung dient, und dem entmagnetisierenden Feld des Detektorstreifens sein. Eine Erhöhung der Widerstandsänderung und damit des Lesesignales ist auch durch Schaffung eines möglichst langen Detektorstreifens möglich. Dies ist jedoch nur sinnvoll, wenn der Detektorstreifen über seine gesamte Länge vom Streufeld der Zylinderdomäne erfaßt wird, weshalb man die Zylinderdomäne durch einen sogenannten Domänenstrecker, im allgemeinen ein geeignetes schichtförmiges Muster aus einer magnetostriktionsfreien ferromagnetischen Ni-Fe-Legierung, schrittweise auf die vorgegebene Länge des Detektorstreifens streckt, d. h.

zu einer langen Streifendomäne auseinanderzieht, wodurch das Streufeld der zu detektierenden Zylinderdomäne wesentlich ausgedehnter wird. Die Zylinderdomäne kann hierbei in Zylinderdomänen-Transpori.richtung oder senkrecht dazu erstreckt werden. Durch die

«ίο Streckung der Zylinderdomäne darf deren Fortbewegung jedoch nicht behindert werden. Da bei Streckung der Zylinderdomäne in Zylinderdomänen-Transportrichtung die Strecklänge beschränkt ist, wird die Streckung der Zylinderdomäne senkrecht zu ihrer Transportrichtung bevorzugt, da hierbei die Streckung der Zylinderdomäne über beliebig viele Perioden der Transportstruktur verteilt werden kann und folglich keine Beschränkung der Strecklänge gegeben ist. Für die Domänenstreckung wird üblicherweise der in F i g. 1 schraffiert dargestellte Chevron-Domänenstrecker verwendet, wobei der Detektorstreifen 1 zwischen symmetrisch zum Detektorstreifen angeordneten Chevron-Staffeln bzw. Kolonnen 2 sitzt, die aus der gleichen Anzahl von 90°-Chevron-Balken 3 gebildet sind, die jeweils in den Bereichen 4 den Detektorstreifen überlappen und mit diesem metallischen Kontakt haben. In Richtung der Zylinderdomänen-Transportstruktur 5 folgen weitere Chevron-Staffeln mit in Richtung der Zylinderdomänen-Transportstruktur abnehmender An-

W) zahl von Chevron-Balken. Bei diesem bekannten Chevron-Domänenstrecker kann innerhalb einer Periode der Zylinderdomänen-Transportstruktur die Zyünderdomäne nur einmal um die Länge AS gestreckt werden, wobei AS/2 die Domänenwandverschiebung

·>■-> bei der Grenzfrequenz bedeutet.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen weiter verbesserten /.ylindeidomänenstivckor zu schaffen, der ohne Behinderung des

Zylinderdomänen-Transportes ein erhöhtes Lesesignal ermöglicht.

Bei einem magnetoresistiven Domänendetektor zum Lesen der gespeicherten Information eines Zyinderdomänen-Transportspeichers mit einem senkrecht zur Zylinderdomänen-Transportrichtung verlaufenden schichtförmigen Detektorstreifen aus magnetoresistivem Material und einem zwischen dem Detektorstreifen und der Zylinderdomänen-Transportstruktur angeordneten Domänenstrecker, durch den die Domänen senkrecht zu ihrer Transport richtung gestreckt werden, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß als Domänenstrecker mindestens eine Kolonne aus untereinander angeordneten x-balkenähnlichen Elementen dient, deren kürzere Balkenenden gegen die Balken größerer Länge des jeweils darunterliegenden Elementes stoßen, und daß die vom Detektorstrafen abgekehrten Balken der in den tColonnenenden angeordneten Elemente teilweise langer gewählt und zusätzlich zu diesen Balken parallele Balken vorgesehen sind.

Durch diese Zylinderdomänenstrecker wird die Zylinderdomäne innerhalb einer Periode des magnetischen Drehfeldes viermal um die Länge AS gestreckt, so daß sich die zur Streckung der Zylinderdomäne auf eine bestimmte Detektorlänge benötigten Perioden der Transportstruktur entsprechend vermindern und damit der ansonsten durch die Zylinderdomänenstreckung verursachte Speicherplatzverlust erheblich verringert wird. Bei vorgegebener Anzahl der Streckperioden erreicht man durch diesen Zylinderdomänenstrecker im Vergleich zum bekannten Chevron-Domänenstrecker etwa die vierfache Strecklänge und damit auch ein um den Faktor 4 höheres Leresignal.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Domänenstrecker jeweils schraffiert dargestellt sind. Es zeigt

F t g. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Domänenstreckers,

F i g. 3 die Wirkungsweise des Domänenstreckers nach F i g. 2 in schematischer Darstellung, wobei die jeweilige Strecklänge in Abhängigkeit von der Richtung des magnetischen Drehfeldes aufgetragen ist,

F i g. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Domänenstreckers in schematischer Darstellung.

Gemäß F i 3.2 sind beiderseits des Detektorstreifens 1 Kolonnen 6 aus untereinander angeordneten x-balkenähnlichen Elementen 8 vorgesehen. Ihre kürzeren Balkenenden 9 stoßen gegen die Balken 10 größerer Länge des jeweils darunterliegenden Elements 8. Die vom Detektorstreifen t abgekehrten Balken der in den Kolonnenendbereichen angeordneten Elemente 8 sind teilweise langer gewählt und im gezeigten Ausführungsbeispiel mit 11 bezeichnet. Parallel zu diesen Balken sind zusätzlich Balken 12 angeordnet. Die Zylinderdomänen-Transportstruktur ist bei 7 angedeutet.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, erhöht sich die Anzahl der Balkenenden, an denen das die lokale Abschwächung des magnetischen Stütz- bzw. Haltefeldes bewirkende Streufeld der Ni-Fe-Balken bei den für die Domänenfortbewegung relevanten, mit A bezeichneten 4 Orientierungen des magnetischen Drehfeldes austritt, in jeder Viertelperiode um 2. Die für die Domänenstrekkung maßgebenden Balkenenden sind hierbei jeweils durch Punkte 14 angedeutet. Innerhalb einer Periode der Zylinderdomänen-Transportstruktur bzw. innerhalb einer Umdrehung des magnetischen Drehfeldes wird daher die Zylinderdomäne viermal um die Länge Δ S gestreckt, d. h. daß sich im Vergleich zum bekannten Chevron-Domänenstrecker die Anzahl der zur Strekkung der Zylinderdomäne erforderlichen Perioden der Transportstruktur und damit der Platzbedarf um den Faktor 4 verringert.

F i g. 4 zeigt einen dreistufigen bzw. aus drei Kolonnen 6 gebildeten Zylinderdomänenstrecker, bei dem sich die Anzahl der übereinanderliegenden symmetrischen x-balkenähnlichen und dickausgezogenen Elemente 8, betrachtet in Zylinderdomänen-Transportrichtung, jeweils um den gleichen Betrag, d. h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel um 8 je Kolonne 6, erhöht. Durch die mit U bzw. 12 bezeichneten Balken größerer Abmessungen wird vermieden, daß die

Zylinderdomäne durch die an den vom Detektorstreifen abgekehrten Enden dieser Balken bei entsprechender Orientierung des magnetischen Drehfeldes entstehenden positiven Magnetpole angezogen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Magnetoresistor Domänendetektor zum Lesen der gespeicherten Information eines Zylinderdomänen-Transportspeichers mit einem senkrecht zur Zylinderdomänen-Transportstruktur verlaufenden schichtförmigen Detektorstreifen aus magnetoresistivem Material und einem zwischen dem Detektorstreifen und der Zylinderdomänen-Transportstruktur angeordneten Domänenstrecker, durch den die Domänen senkrecht zu ihrer Transportrichtung gestreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Domänenstrecker mindestens eine Kolonne aus untereinander angeordneten x-balkenähnlichen Elementen dient, deren kürzere Balkenenden gegen die Balken größerer Länge des jeweils darunterliegenden Elements stoßen, und daß die vom Detektorstreifen abgekehrten Balken der in den Kolonnenenden angeordneten Elemente teilweise langer gewählt und zusätzlich zu diesen Balken parallele Balken vorgesehen sind (siehe F ig. 2).

2. Domänendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zahl der Elemente je Kolonne, betrachtet in Domänentransportrichtung, jeweils um den gleichen Betrag erhöht.