DE2515912A1

DE2515912A1 - Magnetische schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2515912A1
Application number: DE19752515912
Authority: DE
Inventors: Otto Voegeli
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1975-04-11
Publication date: 1975-12-18
Also published as: US3906468A; FR2273345A1; GB1490640A; JPS5522873B2; FR2273345B1; IT1034375B; JPS50157032A

Description

Böblingen, den 8. April 1975
bu/bs

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: SA 973 043

Magnetische Schaltungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine magnetische Schaltungsanordnung bestehend aus einer magnetischen Schicht zur Beherbergung von magnetischen Einzelwanddomänen und aus Wexterleitungsmitteln, um die magnetischen Einzelwanddomänen in vorgegebener Weise sowie in
vorgegebenen Richtungen durch die magnetische Schicht weiterzuleiten.

Wie bereits der Name besagt, besteht eine magnetische Einzelwanddomäne im allgemeinen aus einer in sich geschlossenen Domänenwandung zur Abgrenzung gegenüber der beherbergenden magnetischen Schicht. Dabei ist im allgemeinen die Gestalt der
Domänenwandung unabhängig von den Eigenschaften der magnetischen Schicht. Eine weitere Eigenschaft der magnetischen Elnzelwanddomänen besteht darin, daß sie sich frei in der magnetischen
Schicht bewegen lassen.

Die Verschiebung von Einzelwanddomänen erfolgt normalerweise
durch örtlich in der magnetischen Schicht erzeugte magnetische
Felder, die in vorgegebener Weise zu Polstellen führen, welche
magnetische Einzelwanddomänen in dieser Schicht anzuziehen vermögen. Zur Beherbergung von magnetischen Einzelwanddomänen dienen

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einkristalline Seltene-Erden-Orthoferrit- oder Granatschichten und unter gewissen Voraussetzungen auch amorphe Schichten. Allen Materialien ist gemeinsam, daß sie eine bevorzugte Richtung der Magnetisierung besitzen, die im wesentlichen senkrecht zur jeweiligen Schichtebene ausgerichtet ist. Hierin auftretende magnetische Einzelwanddomänen sind dabei in entgegengesetzter Richtung zur Magnetisierungsrichtung der Schicht magnetisiert, so daß die Einzelwanddoro.äne als kleiner Dipol erscheint, der senkrecht zur Schichtebeno ausgerichtet ist. Andere als die oben genannten Einkristall-Magnetmaterialien lassen sich als magnetische Schicht zur Beherbergung von magnetischen Einzelwanddomänen verwenden soweit allerdings die Anisotropie dieses Materials gewährleistet ist, indem die leichte Achse der Magnetisierbarkeit in Richtung der Normalen der Schichtebenen liegt,

Bisher ausgenutzte magnetische Einzelwanddomänen haben kreisförmigen Querschnitt, so daß jeweils ein Zylinder vorliegt. Magnetische zylindrische Einzelwanddomänen beanspruchen aber im allgemeinen einen darüber hinausgehenden Schichtbereich, da sie voneinander um mehrere Domänendurchmesser als Mindestabstand voneinander getrennt in der magnetischen Schicht zu speichern sind, um gegenseitige Viechseiwirkung ausschalten zu können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine magnetische Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, die eine wesentlich höhere Packungsdichte als bisher erzielbar ermöglicht, wobei die zwischen den magnetischen Einzelwanddomänen auftretenden Wechselwirkungskräfte in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden. Die vorteilhafte Lösung dieser Aufgabe ist dem Patentanspruch 1 entnehmen.

Aus der USA-Patentschrift 3 701 129 ist zwar bereits die Anwendung von halbkreisförmigen magnetischen Einzelwanddomänen bekannt geworden, jedoch ist hier die magnetische Schicht zur Beherbergung von magnetischen Einzelwanddomänen auf den Weiterlei-SA 973 048

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tungsstreifen eingeschränkt, so daß von einer magnetischen Diskontinuität in der magnetischen Schicht selbst keine Rede sein kann und zum anderen die magnetischen Einzelwanddomänen nicht so dicht aneinander angelagert werden können. In jedem Falle muß jedoch der Streifen mindestens dem Durchmesser einer magnetischen Einzelwanddomäne entsprechen. Die Struktur der gezeigten Zmordnun" richtet sich nach der Viechseiwirkung der einzelnen Domänen und nach den Stabilitätserfordernisseil zur Beibehaltung eines zulässigen Domänendurchmessers.

Demgegenüber ist bei der Anordnung nach der Erfindung bei sehr viel breiterer magnetischer Schicht der Weiterleitungsofad wesentlich schmaler mit einem Viert der kleiner ist als der Domänendurclimesser. Da hierdurch gewährleistet ist, daß die gegenseitige Wechselwirkung von auf gegenüberliegenden Seiten des Weiterleitungspfades angelagerten magnetischen Einzelv/anddomänen ausreichend wirksam ist, läßt sich in vorteilhafter ^T.-7eise die Codierung von seriell eingegebener Infoirraation vornehmen. So lassen sich die Einzelwanadoraänen auf der einen Seite des T'/eiterleitungspfaces als binäre 0 ^: und Einzelwancidoüiänen auf der anderen Seite des IJeiterleitungs/jf a ües als binäre 1^:1 bezeichnen, wobei dann, da die Domänen längs des Weiterleitungspfades aneinanderstoßend speicherbar sind, kein Unterscheid darin besteht ob Domänen zur einen oder zur anderen Seite angelagerb sind, da in jedem Falle ein entsprechendes Stück des Weiterleitungspfades nur von einer Domäne besetzt werden kann.

In vorteilhafter v/eise dienen zur Erzeugung eier beidseitigen Domänen zu jeder Seite des Weiterleitungspfades jeweils besonders angeordnete Domänengeneratoren die in einfacher Weise wie an sich bekannt aus Leiterschleifen bestehen, die dann zur Domänanerzeugung entsprechend gepulst werden.

Die magnetische Diskontinuität läßt sich mit Hilfe an sich bekannter Maßnahmen in einfacher Weise herbeiführen. Eine erste vorteilhafte Maßnahme kann dabei ein entsprechend geführter Laserstrahl

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sein, äer eine mschanische Bruchlinie in der magnetischen Schicht erzeugt; eine solche Bruchlinie läßt sich andererseits auch durch einen entsprechend geführten Ionenstrahl in Form einer Nut anbringen. Eine besonders vorteilhafte Methode zur Eingabe der magnetischen Diskontinuität besteht in der Anwendung eines Ionenimplantationsverfahren, mit Hilfe dessen ein schmaler Streifen mit magnetischer Anisotropie erzeugt wird, bei deir die Achse der ; leichten Magnetisierbarkeit flächengleich mit der Magnetschichtebene ausgerichtet ist.

Ein mit Hilfe der Anordnung gemäß der Erfindung aufgebautes Schie-ι beregister könnte so in vorteilhafter Weise aus einem Paar von ! Domänengeneratoren bestehen, die zu beiden Seiten am Anfang des ;

Weiterleitungspfades angeordnet sind und aus einem Paar von Ab- ι fühlanordnungen_f die ebenfalls zu beiden Seiten des Weiterlei- [ tungspfades jedoch an dessen Unde angeordnet sind, mit entspre- ^: chend zugeordneten Domänenvernichtern bestehen. Wie bereits gesagt, wird durch die beidseitige Anordnung der Domänengeneratoren rela-

tiv zum Weiterleitungspfad und der Abfühlarordnungen sicherge- ι stellt, daß eine Binärinformation verarbeitet werden kann. i

Da erfindungsgemäß der Weiterleitungspfad im wesentlichen lückenlos und dicht aufeinanderfolgend mit angelagerten Einzelwanddomänen versehen ist,ergibt sich, daß jedesmal wenn eine neue magnetische Einzelwanddomäne am Anfang des Weiterleitungspfades eingegeben wird am Ende des Weiterleitungspfades eine Domäne abgefühlt und anschließend vernichtet wird. Die magnetischen Einzelwanddomänen verschieben sich daher in dem erfindungsgemäß aufgebauten Schieberegister aufgrund ihrer eigenen magnetostatischen Wechselwirkung jeweils um eine Position, wenn eine neue Domäne erzeugt und eingegeben worden ist. Ein solches Schieberegister kann im übrigen auch als Speicherring, d. h. als dynamisches Register gestaltet sein. Um die Weiterleitung insbesondere bei größeren Weiterleitungspfaden zu unterstützen, können, falls erforderlich, an sich bekannte Weiterleitungsmittel zusätzlich angebracht werden.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe dar unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1

die erfindungsgemäße elektrische und magnetische Schaltungsanordnung für ein Einzelwanddomänenspeichersystem,

Fig. 2

Fign. 3 und 4

einen ausschnittsweisen Querschnitt durch die erfindungsgemäß verwendete Speicherschicht,·

schernatische Ansichten der in der Darstellung nach Fig. 1 verwendeten Einzelwanddomänengeneratoren,

Fig. 5

Fig. 6

die schematische Ansicht einer Einzelwanddomänenanordnung in zylindrischer Ausführung,

einen Ausschnitt aus der magnetischen Schaltung gemäß der Erfindung.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird ein Einzelwanddomänensystem verwendet, das eine erhöhte Packungsdichte gestattet dank der Verwendung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen, die einen nichtzirkularen Querschnitt und im wesentlichen einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen.und längs einer vorgegebenen magnetischen Diskontinuität in einer magnetischen Domänenschicht bereitgehalten sind. Die magnetischen Einzelwanddomänen sind gewissermaßen zu beiden Seiten dieser Diskontinuität aufgereiht, welche im nachfolgenden als Weiterleitungspfad oder einfach als Pfad bezeichnet ist. Wenn dieser Pfad ausreichend eng

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ist, dann reihen sich die Einzelwanddomänen nicht j^^eils direkt einander gegenüberliegend hieran auf, da die magnetostatische Wechselwirkung zwischen gegenüberliegenden Domänen eine solche Anordnung verhindert. Die auftretenden Einzelwanddomänen sind im wesentlichen vom halbkreisförmigen Querschnitt und sind längs des Pfades stabil, da der Pfad gewissermaßen jeweils ein Segment der Domänengrenze bildet als Ersatz für den hier an sich jeweils erforderlichen Domänenwandteil. Eine derartige halbkreisförmige Einzelwanddomäne klebt stark an dem Pfad, da, wenn sie einmal angeklebt ist, die Trennung hiervon eine erhöhte Wandenergie erfordern würde. Wie bereits erwähnt, verhindert die magnetostatische Wechselwirkung zwischen zwei Domänen, daß die Domänen mit Bezug auf den Pfad direkt einander gegenüber zu liegen kommen, so daß sich die Domänen periodisch abwechselnd zu beiden Seiten des Pfades aufreihen. Wird jeder Seite des Pfades eine binäre Bedeutung zuerkannt, dann läßt sich eine Reihe von Einzelwanddomänen, die sich längs den Seiten eines Pfades befinden, als serielle binäre Datendarstellung ansehenJ mit anderen Worten eine solche Anordnung bildet einen Informationsspeicher oder ein Schieberegister.

So ist in Fig. 1 ein Schieberegister gezeigt, das ein Substrat enthält, auf dem sich die magnetische Schicht 12 befindet, die hierauf beispielsweise aus der flüssigen Phase epitaxial aufgewachsen ist. In typischer Weise jedoch wird ein Epitaxiefilm über die gesamten Oberfläche des Substrats 10 gebildet, wobei die Epitaxieschicht als Einkristall ausgebildet ist. Ein Pfad 14 wird dann in der magnetischen Schicht 12 mit Hilfe einer kontrollierten mechanischen Bruchweiterleitung in mechanisch vorgespannten Filmschichten gebildet wie z. B. in einem Gadolinium-Eisen-Granat-Film auf einein Gadolinium-Gallium-Granat-Substrat. Der kontrollierte mechanische Bruch läßt sich entweder durch Laserstrahlbearbeitung oder durch Ionenstrahl-erstellte Nuten in der Filmoberfläche einbringen. Typische Bruchtrennungen können außerdem mit Hilfe von Ionenstrahlbearbeitung durch die gesamte Filmdicke herbeigeführt

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werden. Das Bilden von Bruchgräben mit Hilfe kontrollierter Bruchweiterleitung in mechanisch vorgespannten Filmen oder bei Ionenstrahlbearbeitung ist an sich in der Technik bekannt, so daß keine weitere Beschreibung hierüber zu erfolgen braucht. Die Breite des Pfades 14 wird begrenzt durch die Wechselwirkungskräfte die erforderlich sind um zu verhindern, daß sich Einzelwanddomänen zu beiden Seiten des Pfades jeweils genau gegenüberliegend aufreihen. Unter dieser Voraussetzung kann das Auftreten von Einzelwanddomänen an beiden Seiten zur Null™ und Ein-Bitkennzeichnung dienen. So sollte die Breite des Pfades 14 geringer sein als der Durchmesser der magnetischen Einzelwanddomäne. Die magnetostatische Wechselwirkung zwischen magnetischen Einzelwanddomänen wird nämlich unwirksam, wenn die magnetischen Einzelwanddomänen um einen Abstand voneinander getrennt sind, der größer als ihr Durchmesser ist,

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung stellt ein Lateral-Verschiebungs-Codierungsschieberegister dar, das den bedeutsamen Vorteil einer stark erhöhten Spurdichte besitzt. Im wesentlichen halbkreisförmige, magnetische Einzelwanddomänen D werden gemäß der Erfindung längs des Pfades 14 gebildet. So sind in der Anordnung nach Fig. 1 sieben halbkreisförmige magnetische Einzelwanddomänen D gezeigt, von denen jedes eine binäre Bitinformation darstellt. Dies ist nur beispielsweise vorgesehen, da normalerweise ein praktisches Ausführungsbeispiel zur Speicherung von wesentlich mehr magnetischen Einzelwanddomänen ausgelegt sein müßte. Der Längsschnitt einer Domäne läßt sich aus der Darstellung nach Fig. 2 entnehmen, bei der das Substrat 10, wie z. B. Glas, die magnetische Filmschicht 12 trägt. Die magnetische Einzelwanddomäne D liegt dabei unmittelbar am Pfad 14. Dabei bedingt die durch den Pfad 14 gebildete Diskontinuität, daß die Dömänenwandung jeweils am Pfad 14 anliegt. Innerhalb der Domäne ist die Magnetisierungsrichtung durch die aufwärts zeigenden Pfeile angedeutet. Dies setzt dann voraus, daß hier angenommen ist, daß die Magnetisierung der Filmschicht 12 in abwärts zeigender Richtung gesättigt ist, also jeweils senkrecht zur Magnetschichtebene.

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— ρ —

In der Anordnung nach Fig. 1 ist lediglich ein Schieberegister gezeigt, aber es dürfte ohne weiteres klar sein, daß eine Vielzahl von Pfaden 14 in der Magnetschicht 12 vorhanden sein kann, so daß sich eine entsprechende Anzahl von Schieberegistern ergibt und damit ein Speichersystem gebildet werden kann. Jedes Schieberegister besteht dabei aus einem Pfad von Domänengeneratoren 16 und 13, dem Weiterleitungspfad 14, einem Paar von Domänenabfühlern 20 und 22 und einem Paar von Domänenvernichtern 24 und 26. Da der Pfad 14 dieses Ausführungsbeispiels eine Folge von aneinanderliegenden magnetischen Einzelwanddomänen D enthält, wird zu jedem Zeitpunkt, bei dem eine neue magnetische Einzelwanddomäne durch den Domänengenerator 16 oder 18 an dem einen Ende des Weiterleitungspfades erzeugt wird, am anderen Ende des Pfades 14 jeweils eine Domäne abgefühlt und vernichtet. Die Domänenfolge verschiebt sich dabei jeweils um eine Position. Obgleich die magnetostatische Wechselwirkung zwischen den magnetischen Einzelwanddomänen D jeweils ausreichend sein kann, um alle magnetischen Einzelwanddomänen D zu verschieben, könnte es u. U. doch zweckmäßig sein, einen zusätzlichen Treibermechanismus anzuwenden, um die Weiterleitung der magnetischen Einzelwanddomänen längs des Weiterleitungspfades 14 zu erleicherten; dazu dient dann die Weiterleitungsimpulsquelle 28. Die Weiterleitungsimpulsquelle 28 kann dabei eine Anzahl von hier nicht gezeigten Leitungszügen steuern die mäanderförmig von einander getrennt sind um magnetische Feldquellen bereitzustellen, die die magnetischen Einzelwanddomänen bei Erregung längs des Pfades verschieben helfen. Die Leitungszüge liegen dabei jeweils zwischen der Weiterleitungsimpulsquelle 28 und Erdpotential und werden alternierend zunächst mit Impulsen der einen Polarität und dann Impulsen der entgegengesetzten Polarität erregt, wie es an sich für Verfahren dieser Art wohl bekannt ist.

Es gibt die verschiedensten Verfahren zum Verschieben von magnetischen Einzelwanddomänen. Eins davon besteht aus entsprechend aufeinanderfolgend erregten Leiterschleifen, um magnetische Einzel-SA 973 048

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wanddomänen zur jeweils nachfolgenden Position zu verschieben. Diese Verschiebung erfolgt unter der Einwirkung eines magnetischen Feldgradienten der zeitweilig durch einen entsprechenden Stromimpuls in diesen Leitungszügen herbeigeführt wird. Ein anderes Verfahren zum Bewegen von magnetischen Einzelwanddomänen stützt sich auf weichmagnetische Wexterlextungsstrukturen, die auf die Magnetschicht aufgebracht sind. Mit Hilfe dieser weichmagnetischen Strukturen und einem sich in der Ebene der Magnetschicht drehenden magnetischen Weiterleitungsfeldes wird eine dynamisches Muster von Magnetpolen erzeugt, das Magnetpole aufeinanderfolgend hierin auftreten läßt. In gleicher Weise könnte ein Säge ζ ahnrauster bereitgestellt werden, um die Domänenbewegung zu steuern. Es versteht sich, daß viele Arten von Weiterleitungsmitteln angewendet werden können, um die vorliegende Erfindung zu verwirklichen. In jedem Falle ist aber davon auszugehen, daß diese Weiterleitungsmittel lediglich als Treiberhilfen zusätzlich Anwendung finden um eine Domänenweiterleitung zu erleichtern oder auch falls erforderlich zu beschleunigen.

Zurückkommend auf die Anordnung nach Fig. 1 ist darauf hinzuweisen, daß die Domänengeneratoren 16 und 18 jeweils magnetische Einzelwanddomänen D an einem Ende des Pfades 14 erzeugen. Jeder Domänengenerator bildet dabei magnetische Einzelwanddomänen, jeweils auf seiner Seite des Pfades. Die Domänengeneratoren 16 und 13 werden durch eine Eingangsstroxnquelle 30 gesteuert, die einen gesteuerten Strom durch die Leitungszüge der Domänengeneratoren 16 und 18 überträgt, um die Nukleation von magnetischen Einzelwanddomänen D herbeizuführen. Die Eingangsstroinquelle 30 wird durch einen Steuerschaltkreis 32 gesteuert, um die Urzeugung, Weiterleitung und die Anwendung der magnetischen Einzelwanddomänen auszulösen. Ein Ausführungsbeispiel geeigneter Einzelwanddomänengeneratoren 16 und 18 für die Zwecke der Erfindung ist in den Fign. 3 und 4 gezeigt.

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Die hier gezeigten Einzelwanddomänengeneratoren 16 und 18 sind gerade dabei magnetische Einzelwanddomänen D hervorzurufen. So ist in Fig. 3 ein Strom 12 von der Eingangsstromquelle 30 in Pfeilrichtung übertragen, wobei sich eine halbkreisförmige magnetische Einzelwanddoraäne D an der Unterseite des Pfades 14 beim Domänengenerator 13 bildet. Magnetische Einzelwanddomänen an der Unterseite des Pfades 14 in der Zeichenebene sollen eine binäre ^:0^a darstellen. Wird deshalb der Strom 12 erregt, dann bildet sich eine Null-Information. Wird in gleicher vieise der Domänangenerator 16 in Fig. 4 durch Übertragen eines Stromimpulses 11 hierauf erregt, und zwar von der Eingangsstromquelle 30, dann bildet sich eine halbkreisförmige magnetische Einzelwanddomäne D an der Oberseite des Pfades 14. Magnetische Einzelwanddomänen an der Oberseite des Pfades 14 v/erden dann jeweils als binäre ^?!1" bezeichnet. Durch wahlweise Betätigung der Domänengeneratoren 16 und 16 läßt sich damit also Information seriell längs des Pfades 14 eingeben. Anschließend lassen sich dann durch Betätigen der Weiterleitungsmittel, der Weiterleitungsimpulsquelle unter Wirkung geeigneter Weiterleitungs züge oder durch innewohnende magnetos tat i-i sehe Wechselwirkung der magnetischen Einzelwanddomänen selbst die \ Domänen D längs des Pfades 14 weiterschieben in Richtung auf die Abfühler 20 und 22, die am anderen Ende des Pfades 14 angeordnet sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Abfühlpaar 20 und 22 kann dabei aus einem ersten und einem zweiten magnetoresistiven Element bestehen. Magnetoresistive Abfühlelernente und ihre Anwendung zur Bereitstellung von Signalen im Ansprechen auf das Auftreten von durch magnetische Einzelwanddomänen erzeugten Magnetfeldern sind bereits an anderer Stelle beschrieben, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Zum vorliegenden Zweck reicht es völlig aus, festzustellen, daß die magnetoresitstiven Abfühlelemente unmittelbar neben dem Weiterleitungspfad 14 angeordnet sind, um unter Steuerung des Steuerstromkreises 32 und im Ansprechen auf den den Einzelwanddomänen jeweils zugeordneten Magnetfeldern entsprechende Signal zu erzeugen. Die sich ergebenden Signale werden

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verstärkt und dem Verbrauchstrornkreis 34 zugeführt. Wird die magnctostatische Viechseiwirkung der Einzelwanddomänen ausgenutzt, um die magnetischen Einzelwanddomänen längs des Pfades 14 weiterzuschieben, wird bevorzugt ein Paar von Domänenvernichtern 24 und 26 verwendet, um die magnetischen Einzelwanddomänen entweder während des Abfühlvorgangs selbst oder unmittelbar hinterher zu vernichten. Es versteht sich, daß viele verschiedene Arten von Abfühlmitteln 20 und 22 und Domänenvernichtern 24 und 26 im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung Anwendung finden können. Wenn hier auf Anwendung von magnetoresistiven Sensoren eingegangen wird, soll dies nicht als einschränkend für die Erfindung angesehen werden.

In Inforamtionsspeichersystemen, bei denen z. B. ein dynamisches Register vorgesehen ist und bei erfindungsgemäßer Ausführung, wenn die magnetischen Einzelwanddomänen nach dem Abfühlen nicht vernichtet werden sollen, sondern vielmehr zurück auf den Eingang übertragen werden, lassen sich die Domänengeneratoren 16 und 18 anstatt zum Erzeugen von magnetischen Einzelwanddomänen zur Übertragung oder zum Durchschleusen von Einzelwanddomänen verwenden, die aus dem Rückkopplungspfad wieder zurück in das Register übertragen werden sollen. Während eine Domänenerzeugung relativ starke Ströme erfordert, wird für die Domänenrückführung ein wesentlich geringerer Leistungsaufwand erforderlich. Der Rückkopplungspfad selbst könnte aus einem Bogenpfad bestehen, der vom gleichen Aufbau ist, wie das erfindungsgemäße Register, oder er könnte auch aus einem weichmagnetischen Streifen wie z. B. Permalloy bestehen. Die magnetischen Einzelwanddomänen lassen sich nach Abfühlen wieder zurückführen, indem sie lediglich im richtigen Sinne verschoben werden, um die korrekte Datendarstellung zu gewährleisten; andererseits könnte ein Vorrat von binären Einsen- und Nullen-Domänen an jedem Domanengeneratoreingang gespeichert sein. Ein derart geschlossenes ümlaufsystem ist mit keinem Informationsverlust verbunden und führt darüberhinaus zu einer erhöhten Packungsdichte. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird die Rückkopplungsschleife

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- 12 durch die punktierte Linie 35 angedeutet..

Ein Informationsspeicher, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist, kann außerdem aus einem Umlaufschleifenspeichersystem, wie in Fig. 5 gezeigt, bestehen. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Domänenmedium eine Zylinderform 40, die mehrere Pfade 14 längs des Umfangs des Zylinders aufweist; drei hiervon sind in der Darstellung nach Fig. 5 gezeigt. Halbkreisförmige magnetische Einzelwanddomänen D sind in geeigneter Weise an jedem Pfad entsprechend der gewünschten Informationsdarstellung angelagert. Selbstverständlich sind außerdem Jedem Pfad 14 geeignete Domänenerzeugungsund Abfühlmittel zugeordnet. Gleicherweise können auch Weiterleitungsmittel vorgesehen sein,falls es erforderlich ist, wie z. B. die Leitungszüge 42. Der Informationsspeicher gemäß Fig. kann dabei ein Festwertspeicher sein, bei dem die magnetischen Einzelwanddomänen von außerhalb längs der Pfade 14 erzeugt werden und in geeigneter Weise abgefühlt und weitergeleitet werden. Der

Zylinder 40 kann aus einer Schicht amorphen magnetischen Materi- j

als bestehen, das auf einem zylindrischen Substrat aufgetragen ^:

Der Vorteil dichter Packungsmöglichkeit, wie er durch die Erfindung gegeben ist, geht aus der Anordnung nach Fig. 5 hervor;jedoch ist er auch anwendbar auf das Auführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1. Eine Mehrzahl von Weiterleitungspfaden 14 läßt sich mit einem jeweiligen Abstand von etwa zweifachem Durchmesser der magnetischen Einzelwanddomänen D anbringen. Damit ergibt sich ein Minimalabstand zwischen benachbarten magnetischen Einzelwanddomänen auf getrennten Weiterleitungspfaden von etwa einem Domänendurchmesser. Ein minimaler Abstand diesen Ausmaßes ist vorgesehen, um magnetostatische Wechselwirkung von Einzelwanddomänen auf verschiedenen Weiterleitungspfaden auszuschalten. Damit ergibt sich aber eine erhöhte Packungsdichte auf zwei Arten:

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1. Eine verminderte Abmessung von magnetischen Einzelwanddomänen gestattet die Speichereinheiten enger zueinander anzubringen und zwar in Form der jeweiligen Weiterleitungspfade, da ja im wesentlichen halbkreisförmige Einzelwanddomänen Verwendung finden.

2. Ist ein verminderter Abstand zwischen benachbarten Einzelwanddomänen auf dem gleichen Weiterleitungspfad zu erhalten, da magnetostatische Wechselwirkung zwischen jeweils benachbarten Einzelwanddomänen vorteilhafterweise ausgenutzt wird und nicht einen Abstand zwischen benachbarten Einzelwanddomänen festlegt, mit dem sie zueinander plaziert werden müssen.

Die Bildung von im wesentlichen halbkreisförmigen magnetischen Einzelwanddomänen tritt auch an anderen Arten von magnetischen Diskontinuitäten in Verbindung mit einem mit einer Unterbrechung in der die magnetischen Einzelwanddomänen beherbergenden magnetischen Schicht auf. Sine solche Diskontinuität kann aus einem schmalen Streifen in dieser Schicht verbunden mit einer hierin enthaltenen Anisotropie bestehen. Jede Kante des Streifens wirkt gleich einer vorgegebenen Domänenwanäung, so daß sich ganz der gleiche Effekt wie bei einer physikalischen Unstetigkeit ergibt. So kann also der Weiterleitungspfad 14 in den Fig. 1 und 5 jeweils in der magnetischen Schicht 12 derart gebildet sein, daß eine dünne Linie in dieser Schicht mit einer flächengleichen Anisotropie vorliegt. Verfahren zum Herbeiführen einer flächengleichen Anisotropiclinie, z. B. mittels Ionenimplantation, sind an sich bekannt. Zum Verständnis vorliegender Erfindung ist es lediglich erforderlich zu wissen, daß die ionenimplantierte Linie eine magnetische Diskontinuität hervorruft, wobei ein ausreichend schmaler Weiterleitungspfad entweder in der Form wie in der Anordnung nach Fig. 1 gezeigt oder in der Form eines geschlossenen Ringes wie in Fig. 5 gezeigt gebildet werden kann. Die sich längs eines ionenimplantierten Weiterleitungspfades anlagernden halbkreisförmigen magnetischen Einzelwanddoiaänen sind schematisch in Fig. 6 gezeigt.

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Hier ist der Weiterleitungspfad 36 in der magnetischen Schicht 12 durch Ionenimplantation angebracht. Wie durch die Pfeile im Weiterleitungspfad 36 angedeutet, sind die magnetischen Feldlinien unter der Wirkung der Ionenimplantation in der Ebene der Magnetschicht 12 ausgerichtet. Da im übrigen die magnetische Schicht 12 in negativer Richtung also in bezug auf die Magnetschichtebene 12 abwärts magnetisch gesättigt ist und damit aie Magnetisierungsrichtung der magnetischen Einzelwanddomänen D in bezug auf die magnetische Schicht 12 positiv also nach oben ausgerichtet ist, besitzen die Wandungen der magnetischen Einzelwanddomänen D eine derartige magnetische Polarität, daß auch hier der Weiterleitungspfad 36 gleichzeitig einen Teil der jeweiligen Wandung der angelagerten magnetischen Einzelwanddomänen bildet. Der Weiterleitungspfad 36 selbst muß nur hinreichend schmal sein, damit die magnetostatische Wechselwirkung zwischen zwei Domänen verhindern kann, daß sich magnetische Einzelwanddomänen zu beiden Seiten des Weiterleitungspfades genau gegenüberliegend anlagern können.

Es dürfte selbstverständlich sein, daß die magnetische Schicht 12 zur Beherbergung der magnetischen Einzelwanddomänen aus jedem geeigneten Material gebildet sein kann wie z. B. aus einem Seltenen-Erden-Orthof errit, einer amorphen Substanz oder aus einem Granatfilm.

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Claims

- 15 PATENTANSPRÜCHE

1. ) Magnetische Schaltungsanordnung bestehend aus einer raagne- - - tischen Schicht zur Beherbergung von magnetischen Einzelwanddomänen und aus Weiterleitungsmitteln, um die magnetischen Einzelwanddomänen in vorgegebener Weise sowie in vorgegebenen Richtungen durch die magnetische Schicht weiterzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Weiterleitungspfad (14) aus einer sich entsprechend in der magnetischen Schicht (12) erstreckenden magnetischen Diskontinuität besteht, deren Breite so schmal ist, daß zu deren beiden Seiten angelagerte magnetische Einzelwanddomänen (D) zueinander in Wechselwirkung zu treten vermögen, wobei die magnetischen Einzelwanddomänen (D) halbkreisförmigen Querschnitt besitzen und deren ebene Wandungsflächen durch die magnetische Diskontinuität selbst gebildet werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wexterleitungspfad (14) durch eine mechanische Bruchlinie als Diskontinuität gebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weiterleitungspfad (14) durch einen Streifen mit einem flächengleichen magnetischen Anisotropiefeld als Diskontinuität gebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Streifen die Achse der leichten Magnetisierbarkeit in der Ebene der magnetischen Schicht (12) liegt.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Weiterleitungspfad (14) Weiterleitungsmittel für magnetisch- Einzelwanddomänen (D) in entsprechender Anordnung zugeordnet sind.

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Anordnung nach dem Anspruch 1 und/oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Weiterleitungspfad (14) zumindest Teil eines geschlossenen Umlaufpfades für magnetische Einzelwanddomänen (D) ist.

Anordnung mindestens nach Anspruch und Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine magnetische Schicht (12), in Form einer geschlossenen Zylinderwandung (40) mit um den Zylinderumfang verlaufenden Weiterleitungspfaden (14).

Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Binärdarstellung, die magnetischen Einzelwanddomänen (D) zur einen Seite der Diskontinuität (14) eine binäre "0" und zur anderen Seite der Diskontinuität (14) eine binäre ^!11' darstellen,

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