DE2612090B2 - - Google Patents

Description

Die Lehre nach der Hauptpatentanmeldung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß der vorstehend erwähnte Nachteil durch die Überlappung oer magnetischen Balken des Domänenstreckers mit dem Detektorstreifen bedingt ist. Ausgehend von dieser Erkenntnis schlägt die Lehre nach der Hauptpatentanmeldung bei einem magnetoresistiven Domänendetektor mit einem insbesondere senkrecht zur Zylinderdomänenbahn verlaufenden, schichtförmigen Detektorstreifen aus magnetoresistivem Material und einem Donämenstrecker mit beiderseits des Detektorstreifens angeordneten Chevron-Staffeln mit jeweils in Richtung der Zylinderdomänenbahn abnehmender Anzahl von Chevron-Balken vor, daß Detektorstreifen und Domänenstrecker galvanisch entkoppelt sind. Zu diesem Zweck ist das dem Detektonitreifen zugekehrte Ende des Domänenstreckers, d.h. die zum Detektorstreifen zugekehiie BegrenzungsJinie jedes Balkens, zum Detektorstreifen beispielsweise beabstandet angeordnet. Überlappen sich der dem Detektorstreifen umgekehrte Teil des Domänenstreckers und der Detektorstreifen, so kann die galvanische Entkopplung, z. B. durch eine isolierende Zwischenschicht, z. B. SiO₂-Schicht, erfolgen.

Bei einem derart ausgebildeten Domänendetektor entsteht das Lesesignal dann, wenn die Magnetisierung M_D des Detektormaterials parallel zur Richtung des Detektorstroms i_D liegt (M_D ändert synchron mit dem zum Transport der Zylinderdomänen verwendeten Drehfeld seine Richtung).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Domänendetektor nach der Hauptpatentanmeldung derart weiterzuentwickeln, daß dieser eine höhere Signalempfindlichkeit und ein verbessertes Signal/Störverhältnis besitzt.

Bei einem magnetoresistiven Domänendetektor zum Lesen der gespeicherten Information eines Zylinderdomänen-Transportspeichers der eingangs genannten Art, schlägt die Erfindung in weiterer Verbesserung des Gegenstandes nach der Hauptpatentanmeldung vor, daß die Längsmittelachse des Detektorstreifens zur Symmetrieachse des Domänensteckers parallel versetzt ist.

Da der Magnetwiderstand eine Funktion von cos² Θ ist, wobei mit Θ der Winkel zwischen der Magnetisierung M₀ und dem Detektorstrom i_D bezeichnet ist, ergibt sich die höchste Signalempfindlichkeit dann, wenn die Richtungen der Magnetisierung und des Detektorstroms einen Winkel von 45° einschließen. Diese für eine optimale Signalempfindlichkeit erforderliche Bedingung wird durch die vorstehend vorgeschlagene erfindungsgemäße asymmetrische Anordnung des Domänenstreckers und des Detektorstreifens erfüllt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in Fig. 1 - wie bereits angedeutet - ein bekannter Domänendetektor schematisch und teilweise gebrochen dargestellt ist.

Fig. 2 in der Darstellung nach Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Domänendetektors nach der Erfindung zeigt, und die Fig. 3 und 4 Diagramme enthalten, aus denen Vorteile des Domänendetektors nach der Erfindung entnehmbar sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Symmetrieachse des Domänenstreckers 5 zur Längsmittelachse des Detektorstreifens 1 parallel versetzt, wo-

■> bei die auf dem Detektorstreifen 1 aufliegenden Enden der in der Zeichnungsebene linksseitig dargestellten Chevron-Staffel 2 durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Isolierschicht, z. B. SiO₂-Schicht, vom Detektorstreifen galvanisch entkoppelt

in sind.

Im Diagramm nach Fig. 3 ist für die Domänendetektoren nach Fig. 1 und Fig. 2 das Lesesignal U_sjg als Funktion des Detektorstroms i_D dargestellt, wobei die Länge der Detektoren jeweils 285 um und ihre

π Breite je 6,5 μ beträgt. Mit 1' und 2' sind hierbei die Lesesignal-Detektorstromkurven für die Domänendetektoren nach Fig. 1 und 2 bezeichnet. Die Signaiempfindlichkeit für die Domänendetektoren nach Fig. 1 und 2 beträgt 1,3/nV/mA bzw. 2 mV/mA,

d. h. daß durch die Versetzung der Symmetrieachse des Domänenstreckers zur Längsmittelachse des Detektorstreifens eine Verbesserung der Signalempfindlichkeit um 50% erreicht wird.

Zur einwandfreien elektronischen Unterscheidung

2ϊ der Binärziffer »1«, bei der die Zylinderdomäne am Detektor vorbeiläuft, und der binären »0«, bei der keine Domäne am Domänendetektor vorbeiläuft, ist neben der Absoluthöhe des Lesesignals insbesondere das Signal/Störverhältnis von Bedeutung. Bei der

in elektronischen Verarbeitung des Lesesignals wird dieses nur während eines Bruchteils der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen bewertet. Es ist also zwischen dem auf das maximale Störsignal bezogenen Signal/Störverhältnis (SZN)_n^_x und dem Si-

ji gnal/Störverhältnis (SZN)_Fmur, welches auf das im Bewertungsfenster auftretende Störsignal bezogen ist, zu unterscheiden. Für den symmetrisch aufgebauten Domänendetektor nach Fig. 1 ist (SZN)_n^=[S/ N)_fMO, da Lesesignal und maximales Störsignal in-

4(i nerhalb eines Lesezyklus etwa zum gleichen Zeitpunkt auftreten. Durch die erfindungsgemäße asymmetrische Anordnung des Domänendetektors nach Fig. 2 wird erreicht, daß sich zwar das Lesesigna! auf der Zeitachse innerhalb eines Lesezyklus verschiebt, nicht

■π aber das maximale Störsignal, so daß in diesem Fall (SZN)^< (SZN)_Fmur ist.

Im Diagramm nach Fig. 4 sind für die Domänendetektoren nach Fig. 1 und 2 die Größen (S/N)_max und (SZN)_Faaur als Funktion des Detektorstroms i_D

in dargestellt, wobei für den Domänendetektor nach Fig. 1 (SZN)_max = (SZN)_Fen!ler ist (s. Kurve 1"). Als sogenanntes Bewertungsfenster wurde hierbei ein Zeitintervall gewählt, das, auf das Signalmaximum bezogen, ca. 20% eines Lesezyklus beträgt. Man sieht,

ü daß beim Domänendetektor nach Fig. 2 (S/N)_FcrisKr (s. Kurve 2") erwartungsgemäß wesentlich größer als i^s/N)mex ^ist (^s· ^{Kurve 2}'")· ^Der Unterschied von (SZ N)nwx beider Domänendetektoren hat seine Ursache in der unterschiedlichen Signalempfindlichkeit. Für

w) einen im Speicherbetrieb typischen Detektorstrom von 3 mA beträgt die Verbesserung des Wertes (S/ N)_Feiaur des Domänendetektors nach Fig. 2 ca. 400%.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

die Magnetisierung M_D des Detektorstreifens parallel

Patentanspruch: zur Richtung eines im Speicherbetrieb durch den De

tektor fließenden Stromes i_D. Läuft nun am Detektor-

Magnetoresistiver Domänendetektor zum Le- streifen eine Zylinderdomäne vorbei, so wird durch sen der gespeicherten Information eines Zylin- 5 deren Streufeld die Magnetisierung um einen Winderdomänen-Transportspeichers mit einem, ins- kel Θ aus der Stromrichtung herausgedreht. Der Wibesondere senkrecht zur Zylinderdomänenbahn derstand R₀ des Detektorelements ändert sich hierverlaufenden, schichtförmigen Detektorstreifen durch um den Betrag AR. Diese Widerstandsändeaus magnetoresistivem Material und einem Do- rung erzeugt am Detektorstreifen den Spannungsabmänenstrecker mit beiderseits des Detektorstrei- io fall

fens angeordneten Chevron-Staffeln mit jeweils in . _ΛΒ(α·>

Richtung der Zylinderdomänenbahn abnehmen- AU— i_D ■ AR(O),

der Anzahl von Chevron-Balken, wobei Detek- der als Lesesignal weiterverarbeitet werden kann,
torstreifen und Domänenstrecker galvanisch ent- Bei vorgegebenem Detektorstrom i_D ist also das

koppelt sind, nach Patentanmeldung P 15 Lesesignal um so höher, je größer die durch die Zy-2440997.0, dadurch gekennzeichnet; daß linderdomäne bewirkte Widerstandsänderung AR des die Längsmittelachse des Deiektorstreifens zur Detektorelements ist. AR ist zum einen eine Funktion Symmetrieachse des Domänenstreckers parallel der spezifischen Magnetowiderstandsänderung des versetzt ist. Detektormaterials. Diese steigt zunächst linear mit

20 der magnetischen Feldstärke an und strebt dann einem Sättigungswert zu. Damit der Detektorstreifen durch

das Streufeld H₀ der Zylinderdomäne vollständig gesättigt wird, muß dieser größer als die Summe aus der Anisotiopiefeldstärke H_k des Detektormaterials, als

Die Erfindung betrifft einen magnetoresistiven 25 das üblicherweise eine ferromagnetische Ni-Fe-Le-Domänendetektor zum Lesen der gespeicherten In- gierung dient, und dem entmagnetisierenden Feld H_enl formation eines Zylinderdomänen-Transportspei- des Detektorstreifens sein.

chers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Man kann eine Erhöhung der Widerstandsände-

In ferromagnetischen Einkristallschichten mit rung aber auch dadurch bewirken, daß man den Deuniaxialer Anisotropie senkrecht zur Schichtebene i<> tektorstreifen möglichst lang macht. Dies ist jedoch existieren bei Anlegen eines äußeren magnetischen nur sinnvoll, wenn der Detektorstreifen über seine ge-Stütz- bzw. Haltefeldes geeigneter Richtung und samte Länge vom Streufeld der Zylinderdomäne er-Größe kreiszylindrische, magnetische Domänen, so- faßt wird, weshalb man die Zylinderdomäne durch eigenannte Zylinderdomänen, deren Magnetisierungs- nen sogenannten Domänenstrecker, im allgemeinen richtungentgegengesetzt zur Magnetisierung der Um- r> ein geeignetes schichtförmiges Muster aus einer magebung und des magnetischen Haltefeldes ist. Die gnetostriktionsfreien ferromagnetischen Nickel-Zylinderdomänen können durch ein in der Schicht- Eisen-Legierung, schrittweise auf die vorgegebene ebene rotierendes Magnetfeld in Verbindung mit ei- Länge des Detektorstreifens streckt, d. h. zu einer nem auf die Speicherschicht aufgebrachten Manipula- langen Streifendomäne auseinanderzieht, wodurch tionsmuster, dessen Einzelelemente aus magnetisier- 40 das Streufeld der zu detektierenden Zylinderdomäne barem Material, z. B. Ni-Fe-Legierung, schicht- und wesentlich ausgedehnter wird. Für die Domänenrechteckförmig auf die eine Schichtebene aufgebracht Streckung wird üblicherweise der in F i g. 1 dargestellte sind, mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden und Domänenstrecker verwendet, wobei der Detektoreignen sich daher zum Aufbau von Schieberegistern, streifen 1 zwischen symmetrisch zum Detektorstreifen die man zu seriellen Speichern zusammenschalten 45 angeordneten Chevron-Staffeln 2 sitzt, die aus der kann. gleichen Anzahl von 90°-Chevron-Balken 3 gebildet

Für den Speicherbetrieb ist es dabei erforderlich, sind, die jeweils in den Bereichen 4 den Detektordaßdie An-oder Abwesenheit einer Zylinderdomäne streifen überlappen und mit diesem metallischen an einer bestimmten Stelle innerhalb des Speichers Kontakt haben. In Richtung der in Fig. 1 nicht dargeeinem Detektor angezeigt wird, der das von einer Zy- ^rio stellten und lediglich mit Pfeil A bezeichneten Zylinderdomäne am Ort des Detektors erzeugte Ma- linderdomänenbahn sind weitere, zu den gezeigten gnetfeld in ein elektrisches Signal umsetzt. Es sind Chevron-Staffeln parallele Chevron-Staffeln anDetektoren bekannt, welche die verschiedensten phy- geordnet.

sikalischen Effekte ausnutzen, etwa den Faraday-Ef- Bei diesem bekannten magnetoresistiven Domä-

fekt bei magnetooptischem Lesen, den Hall-Efiekt r> nendetektor liegt der Sättigungswert der relativen oder die Änderung des Widerstandes ferromagneti- Magnetowiderstandsänderung des Detektorelements scher Materialien im Magnetfeld. Auf Grund des unter dem Wert des Detektormaterials, so daß für die technologisch einfachen Aufbaus hat sich allgemein Signaldetektion die magnetoresistiven Eigenschaften der magnetoresistive Domänendetektor durchgesetzt, des Detektormaterials nur teilweise ausgenutzt und d.h. der Detektor, der den letztgenannten Effekt aus- wi folglich nur Lesesignale relativ geringer Größe erhalnützt. Dabei verwendet man als Detektorelemeni ei- ten werden.

nen insbesondere senkrecht zur Zylinderdomärien- Der Hauptpatentanmeldung P 2440997.0 liegt die

bahn verlaufenden, z. B. durch Aufdampfen auf die Aufgabe zugrunde, einen magnetoresistiven DomaSpeicherebene aufgebrachten schichtförmigen De- nendetektor mit im Vergleich zu bekannten magnetotektorstreifen aus einer vorzugsweise magnetostrik- t,*; resistiven Domänendetektoren verbessertem Lesesitionsfreien Ni-Fe-Legierung. gnal zu schaffen durch Erhöhung der vom Streufeld

Ist der Detektorstreifen keinem magnetischen der Zylinderdomänen hervorgerufenen Widerstands- B

Streufeld einer Zyündcrdornänc ausgesetzt, so üegt änderung des Detektorstreifens. S