DE2527164A1

DE2527164A1 - Lesestation fuer ein register mit magnetbereichsausbreitung auf einer duennen schicht

Info

Publication number: DE2527164A1
Application number: DE19752527164
Authority: DE
Inventors: Claude Battarel
Original assignee: TECSI Techniques et Systemes Informatiques
Current assignee: TECSI Techniques et Systemes Informatiques
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1976-01-15
Also published as: NL7507541A; FR2276658B1; GB1500429A; BE829884A; FR2276658A1; US3996575A; IT1039344B

Description

Dipl.-Ing. Jürgen WEINMIL-UER J β, Jq^ PAXENTASSESSOR

8OÜO iv.unchen 80
Zeppelinstr. 63

"TECSI" (TECHNIQUES ET SYSTEMES INFORMATIQUES) 46, rue La Boetie, 75008 PARIS (Frankreich)

LESESTATION FUR EIN REGISTER MIT MAGNETBEREICHS-AUSBREITUNG AUF EINER DÜNNEN SCHICHT

Die Erfindung betrifft eine Lesestation für ein Register mit Magnetbereichsausbreitung auf einer weichen Magnetschicht. Sie betrifft Speicher für Digitalrechner in Dünnschichttechnik.

Seit mehreren Jahren ist bekannt, daß die Dünnschichttechnik zur Herstellung von Schieberegistern dienen kann (siehe beispielsweise US-PT 2 919 432). Die digitalen Informationen werden in Form von Magnetbereichen transportiert, deren Magnetisierung zu einer allgemeinen Magnetisierungsrichtung auf einer ferromagnetischen Schicht mit einachsiger Anisotropie gegenparallel verläuft.

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Am Ausgang eines Register müssen Lesevorrichtungen die in der Magnetisierung enthaltene Information in ein elektrisches Signal umwandeln. Hierzu nutzt man Induktions- oder galvanomagnetische Erscheinungen wie beispielsweise den Magnetwiderstand oder auch den Häuschen Effekt aus (siehe beispielsweise IEEE Transactions on Magnetics VoI MAG6 - Sept. 1970, Seiten 451 - 463 und IEEE Transactions on Magnetics Sept. 1971 Seiten 365 - 369) .

Die Erfindung will eine Lesestation vorschlagen, die auf dieselbe Weise hergestellt werden kann wie die eigentlichen Schieberegister, d.h. durch aufeinanderfolgende Beschichtung mit magnetischen, isolierenden oder leitenden Schichten, die selektiv von einer unter einer bestimmten Anzahl von bestehenden Lesestationen ausgelesen werden und mit denen auf einfache Art und Weise zwischen den beiden möglichen Magnetisierungszuständen unterschieden werden kann. Die erfindungsgemäße Lesestation nutzt den Magnetwiderstandseffekt aus, von dem man jedoch weiß, daß er gegen eine Änderung der Magnetrichtung um 180 unempfindlich ist. Bisher wurde diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß beispielsweise der Ausgangskanal mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht des Registers und die Kontaktstellen und Leseleiter außerhalb dieses Kanals angeordnet wurden. Diese Anordnung erfordert viel Platz auf dem Registersubstrat und steht damit im Widerspruch zum Wunsch des Herstellers, die Informationsdichte im Register zu erhöhen.

Zur Behebung dieses Nachteils schlägt die Erfindung einejLesestation für ein Register mit Magnetbereichs fortpflanzung auf einer weichen Magnetschicht vor, die dadurch gekennzeichnet

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ist, daß diese Schicht außer im mittleren Bereich der Station so unter einem Leseleiter liegt, daß dieser Leseleiter an dieser Stelle unterbrochen ist und eine magnetisch harte Schicht die magnetisch weiche Schicht an dieser Stelle bedeckt, wobei diese harte Schicht eine Dauerorientierung aufweist, die praktisch senkrecht zur Achse leichter Magnetbereichsausbreitung liegt.

Da die harte Schicht ohne Zwischenschicht aufgebracht wird, ergibt sich eine Austauschkopplung, die die Tendenz hat, die Magnetisierung der weichen Magnetschicht parallel zur Magnetisierung der harten Magnetschicht auszurichten, wobei die harte Magnetschicht zuvor und ein für allemal durch ein hohes Querfeld orientiert wurde. Diese Kopplung wird so dosiert, daß die Magnetisierung der weichen Schicht innerhalb dieser Schicht um 90 gedreht wird und daß ungefähr das untere Viertel ihrer Dicke mit ihrer* parallel zur Magnetisierung der weichen Schicht ausgerichteten Magnetisierung außerhalb des Kopplungsbereichs bleibt. Wie weiter unten noch gezeigt wird, verläuft die Magnetisierung in der weichen Schicht an der Stelle der Lesestation während des Anlegens des Ausbreitungsfeldes an der Stelle der Lesestation hauptsächlich parallel zur Achse leichter Magnetisierbarkeit, wenn ein Magnetbereich dort vorhanden, bzw. senkrecht zu dieser Achse, wenn kein Magnetbereich vorhanden ist.

Zur Erzeugung des Ausbreitungsfelds für die Magnetbereiche und zur Erleichterung der Auswahl einer Lesestation unter einer großen Anzahl von solchen Lesestationen wird vorteilhafterweise ein zusätzlicher elektrischer Leiter vorgesehen, der über der Stelle des Leseplatzes parallel zur Dauerorientierung

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der harten Schicht verläuft, wobei zwischen diesem Halter und dem Leseleiter eine Isolierschicht angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die weiche Schicht aus Eisen, Kobalt, Nickel und Kupfer in solchen Proportionen, daß die mittlere Elektronenkonzentration etwa 27,7 Elektronen pro Atom beträgt (vergl. J. Smit Physica 21, 1955, Seite 877), und dabei die magnetischen Parameter Hc = 3 Oersted, Hk = 30 Oersted beibehalten bleiben.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiden beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 stellt schematisch einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schieberegister mit einer Lesestation dar.

Die Figuren 2a und 2b zeigen schematisch die Arbeitsweise einer solchen Lesestation.

Normalerweise wird ein Dünnschichtschieberegister auf einem isolierenden Substrat 1, beispielsweise aus Glas, hergestellt. Auf diesem Substrat wird eine große Anzahl von Ausbreitungskanälen vorgesehen, von denen man in Fig. 1 lediglich einen Kanal 2 sieht. Dieser Kanal kann die Form eines linearen Bandes aufweisen, dessen Achse in der Zeichenebene der Fig. 1 liegt. Er besteht aus einer dünnen Magnetwiderstandschicht, deren Zusammensetzung etwa 50% Nickel und 50% Kobalt ist. Als Stärke für diese Schicht kann der Wert von lOOO Angström gewählt werden.

Aus Gründen der einfacheren Beschreibung wird der Verschxebungsmechanismus im Register hier nicht erläutert; es wird einfach angenommen, daß ein Magnetbereich an der Stelle

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eingetroffen ist, die den mittleren Platz der Lesestation bildet. In Abhängigkeit von der digitalen Information ist die Magnetisierung M an dieser Stelle entwader entlang dem Pfeil 4 oder entgegengesetzt hierzu ausgerichtet.

Die weiche Magnetschicht 2 wird über ihre gesamte Oberfläche hinweg, ausgenommen die Lesestelle 3, von einem elektrischen Leiter 5 bedeckt, der als Leseleiter dient. An der Stelle 3 ist dieser Leseleiter unterbrochen und ein in den Leseleiter gespeister Strom ist gezwungen, an der Lesestation durch die Magnetschicht 2 zu laufen.

Die Oberfläche der weichen Magnetschicht, die nicht vom Leiter 5 bedeckt wird, ist mit einer harten Magnetschicht 6 von ungefähr 300 Angström Stärke bedeckt. Die Magnetisierung dieser Schicht ist zuvor durch ein Querfeld mit einer Amplitude ausgerichtet worden, die über dem Koerzitivfeld H'c der harten Schicht liegt, beispielsweise mit einem Feld von 1300 Oersted für ein H¹c von 1000 Oersted. Diese Magnetisierung wird in Fig. 1 durch einen Pfeil 7 angedeutet, der auf der Zeichenebene steht.

Anschließend wird eine Isolierschicht 8 aufgebracht, die die gesamte Lesestation sowie evtl. das ganze Schieberegister überdeckt und auf der ein weiterer elektrischer Leiter 9 angeordnet ist, der sich vorzugsweise über eine große Anzahl von verschiedenen Lesestationen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung erstreckt. Das Auslesen geschieht durch gleichzeitiges Einspeisen von Impulsen in mindestens einen Leiter wie beispielsweise 9 und mindestens einen der Leiter wie beispielsweise 5.

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An der Kreuzungsstelle kommt es zu der Erscheinung, die in den beiden Figuren 2a und 2b dargestellt ist, in denen man sehr schematisch die weiche Schicht 2 und den am Leseplatz unterbrochenen Leseleiter 5 erkennt. Die Wirkung der harten Schicht 6 wird durch den Pfeil 7 wiedergegeben. Diese Schicht, die im wesentlichen Kobalt enthält, besitzt ein hohes Koerzitivfeld von etwa lOOO Oersted und ändert unter der Einwirkung des Ausbreitungsfelds von etwa 15 Oersted nicht seine Richtung. Im mittleren Bereich der Lesestation geben die Magnetisierungsvektoren 11 in durchgezogenen Strichen die Lage in der weichen Schicht bei nichtvoxnandenem Erregungsstrom wxeder. Man sieht, daß die harte Schicht die Tendenz hat, die Magnetisierung der weichen Schicht parallel zu ihrer eigenen Orientierung auszurichten. Die gestrichelten Pfeile 12 geben die Magnetisierungsrichtung bei Vorhandensein eines durch das Fließen eines Stroms im Schiebeleiter 9 erzeugten Felds an. Es zeigt sich, daß die Magnetisierung in der weichen Schicht an der Stelle der Lesestation im wesentlichen parallel zur Achse leichter Magnetisierbarkeit verläuft, wenn ein Magnetbereich vorhanden ist (Fig. 2a), bzw. senkrecht dazu, wenn kein Magnetbereich vorhanden ist (Fig. 2b). Wenn man durch den Leseleiter 5 einen Strom von 15 mA schickt, erhält man eine Signaldifferenz von 2 mV zwischen diesen beiden Fällen. Der beste Schutz gegen Störungen wird bei der Feststellung des Signals während des Anlegens des Ausbreitungsfelds und des Einspeisens des ErregungsStroms mit Hilfe von Strömen erreicht, die in den Leitern 5 und 9 in dem Augenblick aufrechterhalten

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werden, wenn der Magnetbereich bei seiner Ausbreitung in die Lesestation eindringt. In diesem Augenblick nämlich gibt es keinen Stromübergang, der ein Störsignal erzeugen könnte.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß das vom durch den Leiter 9 fließenden Strom erzeugte Feld lediglich 15 Oersted beträgt und nicht ausreicht, einen Magnetbereich zu bilden, und daß bei Abwesenheit dieses Stroms kein bedeutungstragendes Signal auf dem Leseleiter 5 erhalten wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Zusammensetzung der Schichten geändert werden, wenn gleichzeitig darauf geachtet wird, daß die Elektronenkonzentration der weichen Schicht bei etwa 27,7 Elektronen pro Atom bleibt.

Auch kann- die Lesestation vom Ausbreitungskanal der Magnetbereiche getrennt werden, oder man kann sie dazu benutzen, die Magnetisierungsrichtung eines Magnetbereichs ohne Informationszerstörung festzustellen (Non-Destructive-Read Only Memory).

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ίIJ- Lesestation für ein Register mit Magnetbereichsfortpflanzung auf einer weichen Magnetschicht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schicht (2) außer im mittleren Bereich (3) der Station so unter einem Leseleiter (5) liegt, daß dieser Leseleiter an dieser Stelle unterbrochen ist und eine magnetisch harte Schicht (6) die magnetisch weiche Schicht an dieser Stelle bedeckt, wobei diese harte Schicht eine Dauerorientierung (7) aufweist, die praktisch senkrecht zur Achse leichter Magnetbereichsausbreitung liegt.

2 - Lesestation gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Leseplatz der Station von einem elektrischen Leiter (9) bedeckt wird, der parallel zur Dauerorientierung (7) der harten Magnetschicht verläuft, wobei zwischen diesem Leiter (9) und dem Leseleiter (5) eine Isolierschicht (8) vorgesehen wird.

3 - Lesestation gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Magnetschicht (2) aus Eisen, Kobalt, Nickel und Kupfer in derartigen Proportionen besteht, daß die mittlere Elektronenkonzentration etwa 27,7 Elektronen pro Atom beträgt.

χ κ

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