DE2653485A1 - Einzelwandmagnetdomaenen-schichtgitterweiterleitungsmittel - Google Patents

Description

Anmelderim International Business I-iachines

Corporation, Armonk, ::ϊ.Υ. 10504

Amtliches Aktenzeichen: iJeuanueldung Aktenzeichen der Anmelderins YO 975 043

Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitteraeiterleitungsmittel

Die Erfindung betrifft eine Anordnung wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

An anderer Stelle ist eine Perraalloy-Streifenanordnung vorgeschlagen, bei der sich kreuzende itfiFe-Elemente in entsprechender symmetrischer Anordnung dazu dienen, im Ansprechen auf die Drehung eines sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes zur Weiterleitung in der Magnetschicht enthaltener ijinzelwandraagnetdomänen für die Verschiebung eines Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitters dienen.

Vorliegende Erfindung befaßt sich demgegenüber mit der Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen in dichtgepackten Domänenschicht gittern, in denen die einzelnen Einzelwandmagnetdomänen miteinander in Wechselwirkung stehen.

In den Patentanmeldungen P 24 41 230.4 und P 24 60 885.4 sowie in der Veröffentlichung von B. A. Calhoun u. a. in "Paper 7D-1" auf der "20th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Ilaterials", 3.-6. Dezember, 19 74, in San Francisco und in "Paper 7D-2" von L. L. Rosier u. a._r "7D-3" von J. S. Eggenberger und "7D-4" von Ta-Lin Hsu sind die verschiedensten Aspekte in der Verwendung von Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter, insbesondere zur Informationsspeicherung beschrieben.

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2ur Verschiebung des Einzelwandmagnetdoniänen-Schichtgitters dient dabei im allgemeinen eine entsprechende Leittangs zugserregung, die zu entsprechenden Magnetfeldgradienten führt, so daß das im Speicherbereich enthaltene Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter in eine derartige Position verschoben wird, daß zu einein. Teil des Domänenschichtgitters Zugriff erlangt werden kann, um das Auslesen durchführen zu können. Bei der Anordnung nach P 24 6O 336.4 erfolgt die Verschiebung eines Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitters innerhalb eines Speicherbereichs mit Hilfe von Pufferzonen, die an entgegengesetzten Enden des Speicherbereichs vorgesehen sind. Diese Pufferzonen enthalten parallel zueinander in Verschiebung'srichtung verlaufende Streifendoraänen, deren Länge oder Anzahl je nach gewünschter Art der Verschiebung des Einselv/andraagnetdomänen—Schichtgitters verändert werden können. Jedoch auch hier wiederum dienen Leitungszugsmuster, um die Streifendomänenmuster in den Pufferzonen abändern zu können.

Wie bereits erwähnt, ist an anderer Stelle bereits eine Feldzugriff smethode für Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter vorgeschlagen; jedoch sind die dort vorgeschlagenen Weiterleitungsstreifemiuster nicht so ausgelejt, daß sie allen Anforderungen gerecht werden können.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, unter Anwendung eines Feldzu/jriffsverfahrens eine Möglichkeit zur Verschiebung eines .^inzelwandäomänen-Schichtgitters bereitzustellen, bei dem eine Vielzahl von Einzelwandmagnetdomänenreihen oder -Spalten in einem Domänenschichtgitter durch eine einzige Reihe bzw. Spalte von magnetischen Weiterleitungselementen im Zusammenwirken mit einem sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes im Verband eines Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitters verschoben wird.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es devn Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Anordnungen von chevronförmigen magnetischen Streifenelementen dienen zur Verschiebung von aufeinander wechselwirkenden Einzelwandmagnet domänen im Verband eines Domänenschichtgitters. Die Anordnung der magnetischen Weiterbewegungselemente ist periodisch und dem Domänenschichtgitterrahmen angepaßt. Die Anordnung kann aus symmetrischen oder ungleichschenkligen Chevron-Εlementen aufgebaut sein, wobei große Toleranzmöglichkeiten für Abstandswerte zwischen den einzelnen Chevron-Εlementen vorliegen können. Der Abstand zwischen Chevron-Εlernentreihen oder -spalten, die Dicke der Chevron-Εlernente, die Länge, Breite oder der Schenkelwinkel sind dabei von diesen Toleranzmöglichkeiten betroffen.

Die durch die einzelnen Chevron-Elemente bereitgestellten Magnetpole beim Einwirken eines sich in Magnetschichtebene drehenden Magnetfeldes liegen benachbart zu Domänenschichtgitterpunkten, wobei die anziehenden Magnetpole derart bereitgestellt werden, daß sie in Richtung der beabsichtigten Einzelwandmagnetdomänenbewegung anziehend wirken. Die abstoßenden Magnetpole auf diesen Chevron-Εlementen stoßen entweder die im Domänenschichtgitterbereich enthaltenen Einzelwandmagnetdomänen in Richtung der beabsichtigten Domänenschichtgitterbewegung ab oder sind neutral mit Bezug auf eine Domänenverschiebung. Während jeder Drehung des sich in Schichtebene drehenden Weiterbewegungsmagnetfeldes sind die anziehenden Pole gleichmäßig über dem gesamten Domänenschi ch tgi tterbereich verstreut» Ebenso ist die treibende Kraft für aljle Einzelwandmagnetdomänen gleich.

{ Es kann vorgesehen werden, daß jeweils eine größere Anzahl von Einselwandmagnetdomänen des Domänenschichtgitters jedem der

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Chevron-Ξlernente zugeordnet ist, und im Ällgemeinfall lassen sich alle Einzelwandmagnetdomänen durch vorgesehenen Chevron-Magnetpole i zur Weiterbewegung erfassen und indirekt durch die abstoßenden ' Kräfte im Schichtgitterbereich fortbewegen. Im Spezialfall bei j Verwendung einer aus extrem ungleichschenkligen und dichtge- ] packten Chevron-Streifenelementen aufgebauten Matrix^ bleiben j die direkt fortbewegten Einzelwandmagnetdomänen während der ! Domänenschichtgitterverschiebung im Verband angebunden, wohingegen sich die indirekt fortbewegten Einselwandmagnetdomänen

] während dieser Verschiebung passiv verhalten.

Weitere Ausgestaltungen und Fortbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

Die Erfindung soll nunmehr anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Koordinatensystem zur Erfassung von in

einem Domänenschichtgitter enthaltenen Einzelwandmagnetdomänen;

Fign. 2A - 2D verschiedene Muster für ungleichschenklige

Chevron-Streifenelemente;

Fign. 3A - 3D Ausschnitte aus Anordnungen von Chevron-Streifenelementen zur Verschiebung eines Domänenschichtgitters, wobei Fig. 3A Chevron-Elemente der in Fig. 2A gezeigten Art enthält;

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Pig. 4 einen Querschnittsausschnitt einer Einzelwand-

magnetdomänenstruktur für die Zwecke vorliegender Erfindung;

Fig. 5A eine graphische Darstellung mit eingezeichneten Grenzwertspielräumen für Verschiebungen von Domänenschichtgittern gemäß der Erfindung, wenn sich das v\feiterbewegun<jsmagnetfeld im Uhrzeigersinn dreht?

Fig. 5B eine graphische Darstellung der gleichen Art

wie in Fig. 5A, jedoch bei Drehung des Weiterbewegungsraagnetfeldes im entgegengesetzten Uhrzeigersinn und

Fign. "GV- 6E Beispiele zur Erläuterung der Fortbewegung

von Einzelwandmagnetdomänenserien in einem Domänenschichtgitter unter Anwendung einer Chevron-Anordnung gemäß Fig. 3A beim Ansprechen auf eine jeweilige Drehung des sich in Schichtebene drehenden /Jeiterbewegungsinagnetfeldes

Im Koordinatensystem eines Domänenschichtgitters gemäß Fig. sind Einzelwandraaynetdomänen B matrixartig angeordnet, wobei jede tlatrixs teile durch die entsprechenden Koordinatenpunkte (m, n) bezeichnet ist. So befindet sich die Einzelwandmagnetdomäne B in der linken unteren Ecke des Domänenschichtgitters in der Spalte null und in der"Zeile null, so daß hierfür die Koordinaten m =0, η = 0 gelten. Das Domänenschichtgitter zeigt bekanntlich eine Hexagonal-Packung, wobei die Domänenspalten in einem Tiinksl von 60 mit Bezug auf die horizontal verlauf enden Gitterzeilen ausgerichtet sind. Einzelwandmagnetdomänen zur Eingabe in Domänenschichtgittern lassen sich auf vielerlei

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Art erzeugen. Im vorliegenden Fall ist es zweckmäßig, ein xüin.ielwandmagnetdomänenerzeugungsverfahren anzuwenden, das sich auf das Vorhandensein der im Domänenschichtgitterbereich vorgesehenen Chevron-Blenente stützt, die dann später zur Verschiebung des Domänenschichtgitters vorgesehen sind. Bekanntlich werden durch Anlegen entsprechender Magnetfelder in Richtung der Normalen zur die Kinzelwandmagnetdomänen aufbewahrenden Magnetschicht Einzelwandmagnetdomänen zur Bereitstellung eines Domänenschichtgitters erzeugt. So ist z. B. in der Veröffentlichung von J. Il Nemchik im "Journal of Applied Physics", Bd. 40, Seiten 1086 - 1087, 1. März 1969 die Erzeugung eines Domänenschichtgitters mittels gleichförmig gepulster Magnetfelder beschrieben, wobei die Impulsdauern zwischen 30 bis 200 ns liegen und die Amplitude angenähert gleich der Gleichstromsättigungmagnetisierung des Magnetschichtfilms ist, um auf diese Weise Streifenmagnetdomänen zu verschieben und bei Vormagnetisierung null die Streifendomänen abzuschneiden. Derselben Technik wird sich bedient, um ein Domänenschichtgitter in einer Granatmagnetschicht aufzubauen, wie es genäß der Erfindung Verwendung findet. Als Granatmaterial dient Eu_Q 55^2 35^3 3^Gai 2°12' ^^as ^^urc^· Flüssigphasenepitaxie auf einera 0,5 Hm dicken Gd₃Ga₅O₁₂ ^-011^strat aufgewachsen ist. Der so erhaltene Einzelwandmagnetdomänenfilm besitzt eine Dicke von 3,58 pxa, eine Ilaterialcharakteristiklänge von 0,616 pm und eine Sättigungsruagnetisierung 4irll von 130G. Ein derartiger Einzelwanddomänenfiln führt zu eineia Domänenschichtgitter mit einera Gitterabstand a von angenähert 11,75 ,um, wobei der Kinzelwandmagnetdomänendurchmesser d bei einem normalisierten Vormagnetisierungsfeld h = H/4-rrM von 0,12 angenähert 6,9 3 im ist.

Pur den oben beschriebenen Granatfilm wird folgendes Verfahren verwendet, um hierin ein Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter bereitzustellen. Eine flache Zylinderspule bestehend aus 20 Windungen etwa 0,1 ϊϊκι starken Kupferdrahtes mit einem inneren Durchmesser von etwa 6 mm und eineva äußeren Durchmesser von etwa

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8,5 mm ist auf ein etwa O ,,3 mm dickes Deckglas aufgeklebt, ist gebogen und an einem Bornitrid-Musterhalter befestigt, der wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, um die in den Mustern auftretende Wärme in ihrer Abfuhr zu unterstützen. Nach "Andrücken auf der Rückseite des GranatSubstrats, um eine parallele Lage zum Flüßigphasenepitaxie-Einzelwandmagnetdomänenfilm zu erzielen ι vermag diese Spule ein Magnetfeld in Richtung der Normalen von etwa 30 Oe/A im Zentralbereich des Filmmusters, der durch die Spule erfaßt wird, zu erzeugen. Für einen Impuls mit einer Amplitude von 10 V, einer Dauer von 3 psec und einer Polgefrequenz von 1 kHz ergibt sich bei der Spule eine gemessene Impulsanstiegsflankendauer von etwa 110 ns und eine Impulsabfallsflankendauer von etwa 120 ns.

Die Domänenschichtgittererzeugung erfolgt durch Anlegen gepulster Magnetfelder in Richtung der Normalen zur Magnetschicht mit Hilfe entsprechender Stromimpulse in der Spule, die gegen die Rückseite des Granatfilmmusters gepreßt ist, wobei die Stromimpulse jeweils eine Dauer von 3 as und eine Folgefrequenz von 1 kHz besitzen, so daß gepulste Magnetfelder in Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierung der zu erzeugenden Einzelwanddomänen im Domänenschichtgitter bereitgestellt werden. Die Stromamplitude wird dabei zunächst bis auf etwa 2 A erhöht, bis die Streifendomänen im Magnetfilm beträchtlich agitiert sind, um dann anschließend den Strom langsam zu reduzieren, wobei das Domäneneohichtgitter wächst, so wie die einwirkenden Magnetfelder ZU schwach werden, um die Agitation der Streifendomänen fortsetzen zu können. Es zeigt sich, daß das Domänenschichtgitter sich in dieser Weise erstellen läßt, und zwar in einem entsprechenden Bereich statischer Vprmagnetisierungsfelder H₂, die in Richtung der Filmnormalen ausgerichtet sind. Die maximal erforderliche ImpülsampIitude nimmt ab, so wie die Vormagnetisierung erhöht Wird· ßchmalere Streifenmagnetdomänen erfordern dabei

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ι geringere gepulste Magnetfelder, um sie au agitieren. Wird dann I ein mit 1 MHz moduliertes Wechselmagnetfeld mit einer Amplitude Δΐ-Ij

angelegt, wobei die statische Vormagnetisierung auf den verlangten Wert H abgeändert ist, zeigt sich, daß das Domänenschicht-■ gitter seinen Gitterabstand und den Durchmesser seiner hierin enthaltenen Einzelwandmagnetdomänen entsprechend einstellt, und zwar offensichtlich auf solche Dimensionen, die dem nun einwirkenden Vormagnetisierungsmagnetfeld H + ΔΗ angemessen sind.

iDa anscheinend der Film nicht genau identisch mit einem idealisierten Film ist, für den die Chevron-Muster ausgelegt sind, beträgt der geringste erzielbare Gitterabstand etwa 12,5 pn, was nur eine geringe Abweichung vom vorgesehenen Wert von 11,75 pn gemäß Auslegung nach der Erfindung ist.

I Eine Domänenerzeugung bei Vorliegen der NiFe-Chevron-Streifen [ läßt sich erfolgreich erzielen, indem eine Trennung zwischen Chevron-Muster und dem Einzelwandmagnetdomänenfilm von schätzungsweise 4 pn vorgesehen wird. Auch hier wieder, wird die Spule gegen die Rückseite der Granatscheibe gepreßt, wobei die Domänenschichtgittererzeugung unter Anwenden gepulster in Richtung der Normalen gerichteter Magnetfelder erfolgt.

Ausbreitungsvariationen sind gemäß nachfolgenden Richtlinien vorgesehen. Zunächst ist davon auszugehen, daß es in der Natur eines Einzeiwandmagnetdomänen-Schichtgitters liegt, daß hierin die zylindrigen Einzelwandmagnetdomänen eng und dichtgepackt sind, wobei die Wechselwirkung der einzelnen Einzelwandmagnet- domänen untereinander in Form gegenseitiger Abstoßungskräfte vorliegt. Demnach zeigt das Domänenschichtgitter als solches sehr Starke Wechselwirkungskräfte, die exakt im Gleichgewicht gehalten werden, wobei geringfügige Verzerrungen des Domänenschi chtgitters relativ große Rückstellkräfte auslösen. Dies sind dann diejenigen Kräfte, die die Muster gemäß der Erfindung ausnutzen, um die kontrollierte Domänenschichtgitterverschiebung

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■in gewünschter Richtung zu unterstützen. Deshalb sollten womöglich alle geringfügigen Domänenschichtgitterverzerrungen so gehandhabt sein, daß die sich ergebenden Rückstellkräfte in die ,eine Richtung, nämlich die der gewünschten Domänenschichtgitter- !verschiebung, gelenkt werden, i-lit anderen Worten, alle derartigen 'Verzerrungen sollten in relativ gleicher Richtung von den ur-,sprünglichen Domänenschichtgitterpositionen aus gesehen liegen. ,Umgekehrt erzeugen in Zufalls- oder Gegenrichtungen hervorgerufene Verzerrungen nur entgegengesetzt gerichtete, interne Schichtgitterkräfte,, so daß dann die Verschiebung des Domänenschichtgitters insgesamt das Ergebnis der lediglich äußeren einwirkenden Kräfte darstellt, womöglich etwas behindert, statt unterstützt, durch interne Schichtgitterkräfte. Derartige schädliche Schichtgitterverzerrungen sollten deshalb vermieden werden.

Um interne Schichtgitter-/fechselwxrkuiigskräf te in die gewünschte v'Jeiterleituners- bzw. Verschiebungsrichtung zu lenken,- wird das erfindungsgemäß vorgesehene, überliegende weichmagnetische Streifenmuster so ausgelegt, daß es dem Domänenschichtgitter angepaßt ist. Mit anderen Worten, diese Streifenelemente sollten in der periodischen Anordnung so vorgesehen sein, daß ihre • Periodizität einem ganzen Vielfachen der Periodizität des Domänenschichtgitters entspricht. Sind so Streifenanordnungsspalten und -zeilen zu definieren, dann sollten natürlich diese Spalten- und Zeilenrichtungen zwei von den drei Hauptachsen, nämlich 60 und 0 -Achsen d<
schichtgitters entsprechen.

nämlich 60 und 0 -Achsen der Hexagonal-Packung, des Domänen-

Im einzelnen sollte das weichmagnetische Streifenmuster in folgender Weise ausgelegt sein:

Die Musterspitzen, die jeweils von identischen einzelnen Streifenelementen wirksam sind, sollten jeweils in ihrer Lage so definiert,

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sein, daß sie mit eine.n einzelnen direkt zugeordneten stationären \ Domänenschichtgitterpunkt zusammenfallen, wobei diese besonderen Domänenschichtgitterpunkte perio-disch unter den Gitterpunkten eines gesagten festgelegten Domänenschichtgitterbereichs in der -lagnet schicht verteilt sind. Die verbleibenden Schichtgitterpunkte lassen sich diesen periodisch verteilten Streifenmusterpunkten zuteilen bzw. können als ihnen zugeordnet angesehen sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Periodizität des weichmagnetischen Streifenrausters eine ganzzahlige Vielfache der Periodizität des Einzelwandmagnetdoniänen-Schichtgitters darstellt. Auch wenn diese periodisch plazierten Ilusterspitzenpunkte so : organisiert sind, daß sich Zeilen und Spalten definieren lassen, dann sollten die hierbei festgelegten Zeilen- und Spaltenrichtungen zweien der drei Hauptachsen des Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitters entsprechen. Auf diese Weise sind dann die in das ; weichraagnetische Streifenmuster induzierten Magnetpole bei Ein- i wirken eines sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungs- \ magnetfeldes eindeutig zu ihren jeweils zugeordneten Domänenschi chtgitterpunkten plaziert, so daß gleichförmig asymmetrische Potentialrauster von den Einzelwandiaagnetdomänen aus gesehen, hervorgerufen werden, wie es erforderlich ist, um identisch ausgerichtete Schichtgitterverzerrungen, wie vorgesehen, herbeizuführen und somit die gerichtete Domänenschichtgitterverschie- ^; bung zu unterstützen. Gleichzeitig werden damit aber auch zufällig auftretende schädliche Verzerrungen vermieden, die mit großer Wahrscheinlichkeit zu zufällig auftretenden Eigenschwingungen der Einzelwandmagnetdomänen führen könnten.

Der der Erfindung zugrundeliegende grundlegende Gedanke ist der, daß bevorzugte Weichmagnetikstreifenmusterpunkte so im Domänenschichtgitterbereich verteilt werden, daß sie mit periodisch, aus der Gesamtheit aller Domänenschichtgitterpunkten

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ausgewählten bevorzugten Domänenschichtgitterpunkten, zusammenfallen. Das heißt also, daß jeder Weichmagnetikstreifenmusterpunkt mit einem Gitterpunkt in einem Domänenschichtgitterbereich stationärer Natur zusammenfallen muß. Da erfindungsgemäß beabsichtigt ist, daß die Domänenwechselwirkung untereinander die Verschiebung einer Mehrzahl von Einzelwandmagnetdomänen in vorgegebener Richtung unter Wirkung des jeweils zugeordneten weichmagnetischen Streifens unterstützen soll, sollte der umgekehrte Fall nicht zutreffen, nämlich der, daß jeder Domänenschichtgitterpunkt mit einem jeweils besonders zugeordneten Weichmagnetikstreifenmusterpunkt zusammenfällt.

Für eine betriebssichere WeiterSchiebung eines Domänenschichtgitters sind bestimmte Vorkehrungen bedeutsam:

1. In einem Schichtgitter sollten die Einzelwandmagnetdomänen dicht gepackt sein, um entsprechend hohe Speicherdichten zu erzielen, wohingegen die weichmagnetischen Streifenelemente in ihrer Anordnung als Antriebselemente lockerer verteilt sein sollen, um die Anwendung der Herste1lungsIithographie zu erleichtern.

2. Einige der im Domänenschichtgitter enthaltenen Einzelwandmagnetdomänen sollten direkt durch die in der Weichmagnetikstreifenelement-Musteranordnung bereitgestellten Magnetpole Weiterbewegt werden, wohingegen die anderen im Domänenschichtgitter enthaltenen Einzelwandmagnetdomänen hierdurch nur indirekt verschoben werden sollen, wie es sich durch die Domänen-Domänen-Wechselwirkungen ergibt.

3. Es sollte Vorsorge dafür getroffen sein, daß eich angenähert eine äquidistantiale Verteilung der anziehenden Magnetpole ergibt, wenn daß sich in Schichtebene drehende Weiterleitungsmagnetfeld auf die Weichmagnetikstreifenelenient-Muster-

* anordnung während der DomänenschichtgitterverSchiebung einwirkt.

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4. Zeitweise sollte eine angenähert gleichförmige Antriebskraft auf die im Domänenschichtgitter enthaltenen Einzelwandmagnetdomänen einwirken. D. h., die Stärke der auf die Einzelwandmagnetdomänen einwirkenden Antriebskräfte im Domänenschichtgitter sollte angenähert zu jedem Zeitpunkt gleich sein, nämlich bei jeder Winkellage des sich in Richtung der Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes.

j Wie bei Auswahl der speziell zusammenfallenden charakteristischen Punkte ist die Plazierung der Weicheisenstreifenmuster-Anordnungspunkte eng mit Form und Abmessungen des speziell verwendeten 'Streifenmusters verbunden. Form und Anordnung der weichmagneti- !sehen Streifenelemente sollte einem Domänenschichtgitterbereich

j in folgender Weise angepaßt sein:

1. Die NiFe-Streifenelemente werden im Domänenschichtgitterbereich derart angeordnet, daß die Einwirkung des Weiterleitungsmagnetfeldes der sich ausbildenden Magnetpole auf diesen NiFe-Streifenelementen möglichst nahe den Domänenschichtgitterpunkten zum Tragen kommt.

2. Die Plazierung dieser weichmagnetischen Streifenelemente ist derart, daß die sich hierauf ausbildenden Magnetpole auf die Einzelwandmagnetdomänen in der Richtung anziehend wirken, daß die Domänenschichtgitterverschiebung in gewünschter Richtung erfolgt.

3. Wenn die hervorgerufenen Magnetpole auf die Einzelwandmagnet- domänen abstoßend wirken, dann sollten sie die Einzelwandmagnetdomänen entweder in die vorgesehene Verschiebungsrichtung weiterschieben oder sich in bezug auf die Einzelwandmagnetdomänen neutral verhalten.

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Eine derartige Anordnung der sich einstellenden Magnetpole führt dann zu einer wirksamen Verschiebungskraft dank 'der anziehenden Magnetpole, wohingegen die Gefahr eines Domänenzusammenbruchs oder einer schädlichen Domänenschichtgitterverzerrung aufgrund j der sich einstellenden abstoßenden Magnetpole weitgehend aus- ! geschaltet bleibt. Darüber hinaus lassen sich jedoch die sich einstellenden abstoßenden Magnetpole derart vorsehen, daß sie konstruktiv zur Domänenschichtgitterverschiebung in gewünschter Richtung beitragen, indem nämlich die Plazierung der weichmagnetischen Streifenelemente zwischen den Schichtgitterpunkten geringfügig asymmetrisch vorgesehen wird. Hierzu sollen vorteil- ! hafterweise die abstoßenden Magnetpole jeweils näher an einen

Domänenschichtgitterpunkt vorgesehen werden, der in bezug auf die Verschiebungsrichtung des Domänenschichtgitters weiter entfernt ist als ein jeweiliger anderer Domänenschichtgitterpunkt, so daß die Abstoßungskräfte der entsprechenden abstoßenden Magnetpole infolgedessen nicht zur Einwirkung gelangen können. Hieraus ergibt sich, daß die Länge jedes weichmagnetischen Streifenelementes im groben einem ungradzahligen Vielfachen eines halben Schichtgitterabstandes entsprechen sollte. Höhe und Winkel zwischen den Schenkeln des weichmagnetischen Streifenelements sind gleicherweise von Bedeutung. Wird bei Auslegung des Weichmagnetikstreifenelementmusters der gegenseitige Abstand so gewählt wie es dem vorgesehenen Magnetpolverteilungsplan entsprechen sollte, dann ergibt sich ein Muster wie folgt.

Bei einem grundlegenden Weichmagnetikstreif enelementraus ter weist jeder Musterpunkt ein gleiches weichmagnetisches Streifenelement auf. Wie gesagt, besitzt ein weichmagnetisches Streifenelement der hier benutzten Art Chevron-Form und stellt also einen abgewinkelten Streifen dar. Ein derartiges Chevron-Element besitzt große Affinität zu einer regelmäßigen periodischen Anordnungsstruktur von mehreren solchen Chevron-Streifen, und zwar speziell, wenn die vorgesehene Anordnungsorgani-

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sation eine Anpassung an zueinander geneigten Koordinatenachsen des Chevron-Streifenmusters erfordert, wie z. B. 0°- und 60°- Achsen entsprechend einer Hexagonal-Packung in einem Domänenjschichtgitterbereich, anstatt wie üblich 0°- und 9O°-Achsen vor- i zusehen.

¹ Zahlreiche Auslegungsparameter für die spezielle Form des jewei-. ligen Chevron-Streifens stehen zur Verfügung, nämlich Streifen- ^; breite, Abstandsdicke zwischen Treiberstreifenmuster und Einzelwandmagnetdomänenschichtdicke der Treiberstreifenelemente, Chevron-Länge, -Höhe, -Winkel und Streifenabstand. Um die Anzahl der so zur Verfügungs stehenden Variablen einzuschränken, sind ' nur die nachstehend aufgeführten besonders berücksichtigt:

1. Die Chevron-Streifenbreite ist auf grob einen halben Durchmesser der Einzelwandmagnetdomänen festgelegt, da dieser Wert sich als optimal in üblichen Einzelwandmagnetdomänenanordnungen erwiesen hat.

2. Die Dicke der Abstandsschicht zwischen dem Treiber-Chevron-Streifenmuster und der die Einzelwandmagnetdomänen bewahrenden Magnetschicht, die üblicherweise durch die Domänenschichtgittererzeugungsmöglichkeiten festgelegt ist, wird nach Festlegung konstant gehalten.

3. Die Dicke der Chevron-Streifenelemente .

Es wird nochmals hervorgehoben, daß diese Einschränkungen nicht typisch für die Erfindung ist, sondern sich durch die Möglichkeiten zur laboratoriumsmäßigen Prüfung ergeben haben.

Wie sich noch herausstellen wird, gestattet die große Anzahl der Formgebung und Streifenmusteranordnung die Änderung folgender

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Parameter:

1. die Anzahl der zu verschiebenden Einzelwandmagnetdomänen, die jeweils direkt und indirekt einem Chevron-Streifenelement in Abhängigkeit von der Magnetpolfeldstärke zugeordnet sind;

2. die zulässige Trennung zwischen Chevron-Streifenelementen, nämlich Abstand zwischen Elementzeilen und -spalten, d. h. Luftspaltabmessung, wobei zu berücksichtigen ist, daß ein größerer Abstand zwischen den Streifenelementen geringere Anforderungen an die Herstellungslithographie stellt;

3. Abhängigkeit zwischen dem genannten Abstand und der Betriebszuverlässigkeit bei den verschiedenen Einzelwanddomänenverschiebungsarten.

Alles dies läßt sich auf Wirkungen der jeweiligen Magnetpolfeldstärke und Maghetpoldichte zurückführen.

Obgleich es möglich ist, sehr viel mehr Chevron-Streifenelemente unter Anwendung der Erfindung vorzusehen, sollen als Beispiel nur vier Chevron-Muster beschrieben werden. Diese verschiedenen Muster dienen zur Bestimmung der Auswirkung verschiedenster Parameter. So werden z. B. Chevron-Muster mit nur geringfügig (Fig· 2B) und extrem ungleichen Schenkeln (Pig. 2A) benutzt, um die Auswirkung von ungleichen Schenkeln zur Bewerkstelligung einseitiger Bewegungsrichtung der Einzelwanddomänen bei im Uhrzeigersinn erfolgender Drehung des Weiterleitungsmagnetfeldes zu untersuchen, und zwar in Abhängigkeit von der Musterorientierung. Ungleiche Schenkellängen der «Chevron gestatten außerdem eine größere Packungsdichte der Treiber-Streifenelementanordnung, wobei außerdem nodi die Auswirkung einer Treiber-Streifenanordnung mit hoher Poldichte auf das Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter untersucht Herden kann.

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Darüber hinaus können symmetrische Chevron-Treiber-Streifenelemente mit einem Schenkelwinkel von etwa 90° und größerer Höhe mit flacheren symmetrischen Chevron-Treiber-Streifenelementen von ungefähr 120° Schenkelwinkel bei geringerer Höhe" für eine zweiseitig gerichtete Bewegungsrichtung der Einzelwandmagnetjdomänen verglichen werden, wobei eine größere Anzahl von Schichtgitterpunktzeilen pro Chevron-Zeile, d. h. geringere Poldichte und größere Anzahl von Einzelwandmagnetdomänen pro Treiberstreifenelement als bei Anwendung von Chevron-Mustern ungleicher Schenkellänge, vorliegen. Geringfügig längere Versionen bei jjedem dieser Streifenmuster dienen zur Untersuchung, in welchem Ausmaß der Abstand zwischen Streifenelementen genaue kritische Werte einzuhalten erfordert (Fign. 2C bzw. 2D).

Jedes geprüfte Streifenmuster wird in einer Anordnung untersucht, bei der ein jeweiliger geringer Streifenabstand Anwendung findet, wobei der Wert ungefähr einem Drittel eines mittleren Domänendurchmessers entspricht. Dann werden die Anordnungen mit ungleichen Schenkellängen, Chevron-Mustern und kleinen Symmetrie-Mustern sowohl in kürzeren als auch in längeren Versionen in derartigen Anordnungen vorgesehen, die sukzessive größere Streifenabstände bzw. Lufträume zwischen den Chevron-Zeilen enthalten. Bei jedem sukzessiven Schritt wird der Streifenabstand vergrößert, und zwar um angenähert jeweils einen Domänengitterabstand. Diese Variationen stellen erfolgsversprechende Treiberstreifenanordnungen bereit, die die Untersuchung des Streifenabstandes, die Anzahl der Einzelwandmagnetdomänen, die durch ein vorgegebenes Streifenelementmuster bewegt werden können und die Abweichung zwischen diesen beiden Betrachtungen mit Bezug auf die Verschiebungszuverlässigkeit, gestatten. Schließlich sind die Streifenelementmuster ungleicher Schenkellängen und geringerer Symmetrie in abgestuften Anordnungen untersucht, in denen, obgleich noch Periodizität vor-

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jliegt, die Treiberstreifenelemente nicht weiter als in O - und 60°-Zeilen und -spalten angeordnet, angesehen werden können. Derartige Anordnungen gestatten die Untersuchung des Effektes einer geringfügig unterschiedlichen Polanordnung, die noch dem Domänenschichtgitter in oben beschriebener Weise angepaßt ist, jedoch nicht mehr exakt ausgerichtet längs Zeilen und Spalten. Die Auslegung der Anordnung geschieht in Abhängigkeit vom Domänenschichtgitterabstand und vom mittleren Einzelwandmagnetdomänendurchmesser. Sind diese Werte in Abhängigkeit von; den verwendeten Materialien festgelegt, dann lassen sich die einzelnen Anordnungsdimensionen leicht davon ableiten. j jWie sich leicht einsehen läßt, sind das Treiber-Streifenelement- j jmuster und die Anordnungsauslegungen nicht beschränkt auf eine ! spezielle lüinz elwandmagnetdomanens chi cht oder zu speziellen ^;

j Einzelwandmagnetdomänen-Materialeigenschaften. Im Gegenteil j

!sind diese Muster und Anordnungsauslegungen leicht jedem speziel- !

len Film oder Nominalwert des freien EinzelwandmagnetdoTnänen- |

durchraessers anpaßbar.

Zur Anwendung der Streifenrauster, wie nachstehend noch im einzel-,nen beschrieben, dienen Granat-Einzelwandrnagnetdomänenfilnie der gleichen Art, wie sie oben beschrieben sind, wobei die Chevron-Huster und Streifenbreiten angenähert 3,5 pm betragen, wohingegen die geringste Streifenabstandsabmessung zwischen benachbarten Chevron-Streifen in der gleichen Chevron-Zeile angenähert 2,54 pn beträgt. Der Sinzelwandmagnetdoinänen-Schichtgitterabstand beträgt etwa 11,7 pn.

Die in den Fign. 2A bis 2D gezeigten Chevron-Muster liegen den Chevron-Anordnungen gemäß Fign. 3A bis 3D zugrunde. So ist z. B. das asymmetrische Chevron-Streifenmuster der Fig. 2A der Anwendung in der in Fig. 3A gezeigten Anordnung zugrunde gelegt. Fign. 2A bis 2D zeigen außerdem die Orientierung der Chevron-Muster mit 3ezug auf die Koordinaten des Einzelwandmagnetdomänen-

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schichtgitters. Die Dimensionen beziehen sich auf die Gitterjkonstante (a), den Schenkelwinkel eines Chevrons und den Abstand jzv/ischen den Chevron-Schenkeln und benachbarten Domänengitteripunkten.

In Fig. 2A ist ein Chevron-Streifenelement mit ungleicher Schenkellänge gezeigt und die Anordnung nach Fig. 3A enthält Chevron-Streifenelemente mit einem Chevron-Abstand von 2,54 um zwischen !benachbarten Chevrons in einer Seile. Auch hier wiederum ist die Ausrichtung des Chevron-Elements bezüglich der Domänenschicht- ;gitterkoordinaten angezeigt.

'Asymmetrische Chevron-Streifen, wie die nach Fig. 2A, gestatten die größte Poldichte, die in ein dichtgepacktes Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter eingebracht v/erden kann. Schenke!ungleichjheit und Chevron-Höhe sind dabei so gewählt, daß sich eine maximale Chevron-Packungsdichte in um 60° geneigten Chevron-Spalten ergibt, wobei außerdem gewährleistet ist, daß die jeweilige Chevron-Spitze bei Aufnahme eines abstoßenden Magnetpoles zwischen die Domänenschichtgitterzeilen zu liegen kommt. ,

Die Chevron-Anordnung nach Fig. 3D richtet eine Domänenschichtgitterzeile und zwei Domänenschichtgitterspalten für eine j Chevron-Zeile bzw. für eine Chevron-Spalte aus. Daraus ergibt j ^;sich, daß jeweils ein Chevron-Streifenelement zwei Einzelwand- ' magnetdomänen zugeordnet ist.

Die Asymmetrie eines Chevron-Streifens ungleicher Schenkellänge bedeutet, daß die Ei η zelwandmagnet domänenbev/egung nach rechts , oder nach links im Ansprechen auf den jeweiligen Drehsinn des vieiterleitungsmagnetfeldes nicht gleich erfolgreich oder zuverlässig erfolgen kann. Dies ergibt sich noch deutlicher, wenn die Spielraumdiagramme nach Fign. 5A und 5B diskutiert werden.

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Mit jeder Drehung des Weiterleitungsmagnetfeldes verschiebt die Chevron-Anordnung gemäß Fig. 3A ein Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter von eine Einzelwandmagnetdomänenspalte bzw. um eine halbe Chevron-Spalte in Richtung der Null-Achse. Vergleiche im Verschiebungsverhalten und Fehlverhalten zwischen unterschiedlichen Chevron-Mustern werden weiter unten noch behandelt.

Das in Fig. 2B gezeigte Chevron-Streifenelement besitzt nur geringfügig unterschiedliche Schenkellängen im Vergleich zu den extremen Schenkellängenunterschieden des Chevron-Streifenelementes gemäß Fig. 2A. Das in Fig. 2C gezeigte Chevron-Streifenelement entspricht im wesentlichen dem in Fig. 2B gezeigten, mit dem Unterschied, daß in Fig. 2C das Chevron-Streifenelement länger ist. Das in Fig. 2D gezeigte Chevron-Streifenelement ist ähnlich dem in Fig. 2A, mit der Ausnahme allerdings, daß es länger ist als das in Fig. 2A gezeigte. Auf alle Fälle liegt bei Fig. 2D ebenfalls wieder ein Chevron-Streifenelement mit extrem unterschiedlicher Schenkellänge vor. Es sind Chevron-Anordnungen unter zugrundeliegenden Chevron-Mustern gemäß Fign. 2b bis 2D bereitgestellt worden und erfolgreich hinsichtlich einer Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitterverschiebung untersucht worden. Hierauf soll jedoch nicht im einzelnen eingegangen werden, da die Prinzipien der Erfindung bei Diskussion der Fign. 2A und 3A vollständig zutage treten.

Der in Fig. 4 gezeigte Querschnittsausschnitt einer Einzelwandmagnetdomänenverschlebungseinrichtung besteht aus einem Substrat 12, das mit einer Schicht aus einem Einzelwandmagnetdomänenmaterial 14 überzogen 1st. Die darüberliegende Schicht stellt eine Abstandeschicht dar, die in typischer Weise aus SiO₂ besteht. Die darüberliegenden Schichtauflagen 18 bestehen aus magnetischen Material» das in gemusterter Anordnung aufgetragen ist, um die Chevron-Streifenelemente zur Verschiebung des Domänenschichtgitter im magnetischen Medium 14 bereitzu-

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stellen. In typischer Weise bestehen die Schichtauflagen 18 aus weichmagnetischem Material wie z. B. NiFe.

I Für Zwecke der Untersuchung ist Permalloy auf einem Glassubstrat niedergeschlagen und dann in enger Nachbarschaft zu einem darunterliegenden Einzelwandmagnetdomänenschichtfilm gebracht. Auf diese Weise lassen sich viele Variationen für die zu untersuchenden Treiber-Streifenmuster erzielen. Da im vorliegenden Fall der Abstand zwischen den Treiber-Streifenelementen und dem darunterliegenden Einzelwandmagnetdomänenfilm relativ groß, nämlich etwa 3 pn ist, beträgt die Dicke der Chevron-Treiber-Streifenelemente etwa 5500 S. Jedoch lassen sich üblicherweise verwendete Abstandsabmessungen von etwa 1 um und Permalloy-Schichtdicken von etwa ! 3000 S verwenden, wenn Einzelwandmagnetdomänen weitergeleitet werden sollen, deren Durchmesser etwa 5 ium beträgt. Mit abnehmendem Einzelwandmagnetdomänendurchmesser müssen dann natürlich die Permalloy-Schichtdicke der Abstand zwischen Permalloy-Schicht und Einzelwandmagnetdomänenschicht usw. entsprechend angepaßt werden.

Die Abstandsschicht 16 und die darüberliegende weichmagnetische

ι Schicht 18 lassen sich in ansich bekannter Weise auf das Substrat ^! ! auftragen. So kann z. B. die Abstandsschicht 16 aufgesprüht wer- ; den, wohingegen die Permalloy-Schicht 18 elektroplattiert wird, nachdem zuvor eine Plattierungsbasis auf der Schicht 16 bereitgestellt ist. Das Huster läßt sich in der Schichtauflage 13 an- ' schließend durch Ionenstrahlabtragung oder andere Abtragungs-

j ι

' verfahren einbringen. j

Die in Fign. 5A und 5B gezeigten Betriebsspielraumdiagramme gelten für eine Domänenschichtgitterverschiebung mit Hilfe der Chevron-Treiber-Streifenanordnung nach Fig. 3A. Im einzelnen ist hier die Vormagnetisierungsfeldstärke H in Oerstedt in Abhängig-. keit von dem sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsiaagnet-

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I - -M-

ifelcl mit dessen Feldstärke H ebenfalls in Oerstedt für eine _t Chevron-Treiber-Streifenanordnung geraäß Fig. 3A aufgetragen. j Die hierin angedeuteten Betriebsspielraumbereiche haben sich I aus Laboratoriumsuntersuchungen ergeben und dienen zur Anzeige j der verschiedenen Toleranzen bei Domänenschichtgitterschiebung. Da die genaue Abstandsabmessung zwischen Permalloy-Schicht und ; Einzelwandma'jnetdomänenschicht nicht exakt bekannt ist, jedoch ', etwa zwischen 3 bis 5 pn liegt, sind die bei Domänenschichtgitterschiebung beobachteten Feldstärken bezüglich ihrer Absolut- ! maßzahlen nicht bedeutsam. Die Größenbereiche der Feldstärken- ! ! werte dienen vielmehr als Anzeige der Domänenschichtgitterverschiebung unter Anwenden dieser Ghevron-Streifenanordnungen. Alle untersuchten Chevron-Treiber-Streifenmuster unterstützten eine regelmäßige Spaltenverschiebungsart, nämlich eine Spalten- j um-Spalten-Verschiebung des Domänenschichtgitters in Richtung der j O°-Ächse, also parallel zu den Schichtgitterzeilen und damit j zu den Cnevron-Zeilen einer Chevron-Streifentreiberanordnung. ■ Dies gilt für eine gewisse Kombination eines in Richtung der ; Normalen ausgerichteten Vormagnetisierungsfeldes und eines sich [ in Schichtebsne drehenden Weiterleitungsxnagnetfeldes H mit der j

xy ι

Konstantbedingung von 2,5 Oe Spitzenamplitude und mit 1 ".Eiz Vormagnetisierungsmodulation, um Koerzitivkraftwirkungen | ! im Domänenschichtgitter auszuschalten. j

Im einzelnen zeigt sich bei den untersuchten Chevron-Streifan- ; ι anordnungen, bestehend aus symmetrischen Chevronen, daß sehr ähnliche, zuverlässige Verschiebungsarten auftreten. Auch bei ! kleinem Chevron-Ab stand und Verwenden estreia ungleicher Chevron- ^! Schenkel wie in der Anordnung nach Fig. 3A werden verschiedene Verschiebungsarten zusätzlich zu einer zuverlässigen Schichtgittervers chiebungs art unterstützt.

Die Betriebsspielraumbereiche in den Fign. 5A und 5B zur Domänenschichtgitterverschiebung mit Hilfe einer Chevron-Streifen-

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anordnung gemäß Fig. 3A, wobei Fig. 5A für eine Drehung des Weiterlei tungsraagnetfeldes im Uhrzeigersinne und Fig. 5B für eine Drehung des Weiterleitungsmagnetfeldes entgegen dem Uhrzeigersinn :gilt, ergibt sich, daß die Asymmetrie des grundlegenden Chevron-I Musters nicht gleiche Verschiebung nach rechts wie nach !links gestattet.

Wie erinnerlich, gewährleisten asymmetrische Chevron-Muster die !höchste Magnetpoldichte, die sich in einem dichtgepackten Einzel- ^!wandmagnetdornänenschichtgitter unterbringen läßt. Eine hieraus i gebildete Anordnung (Fig. 3A) ordnet eine Domänenschichtgitterzeile und zwei Domänenschichtgitterspalten jeweils jeder Chevron-Zeile und jeder Chevron-Spalte zu. Mit anderen Worten, jedem Chevron-Streifen sind zwei Einzelwandmagnetdomänen zugeordnet, iüin solcher Chevron-Streifen besitzt sine derartige Schenkelunjleichheit und -höhe, daß sich eine maximale Chevron-Packungsdichte für um 60° geneigte Chevron-Spalten erzielen läßt. Außerdem liegt bei Aufnahme eines abstoßenden Magnetpols die Chevron-Spitze zwischen benachbarten Doinänenschichtgitterzeilen. Mit jeder Weiterleitungsraagnetfeiddrehung wandert also so das Do- ; mänenschichtgitter um eine Domänenschichtgitterspalte oder eine halbe Chevron-Streifanspalte in Richtung der O -Achse weiter. Bei größerer Vormagnetisierungsfeldstärke und/oder geringerer Weiterleitungsmagnetfeldstärke verschiebt sich das Domänenschichtgitter um eine Einzelwandrciagnetdornänenzeile oder eine Chevron-Streifenzeile in der 60°-Richtung.

Eine hohe Dichte asymmetrischer Chevron-Streifen hat vieles gemeinsam mit einer niedrigen Dichte symmetrischer Chevron-Streifen, insofern, als eingeprägtes Weiterleitungsverhalten und Ausfallarten betroffen sind. Jedoch bestehen bedeutsame Unterschiede hinsichtlich großer Poldichte und Asymmetrie bei einer Chevron-Streifenanordnung· gemäß Fig. 3A. Die große Dichte der hierbei auftretenden Magnetpole läßt die Abhängigkeit der Do-

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mänenschichtgitterversohiebung von Einzelwandmagnetdomänen-Wechselwirkungen gegenüber den auftretenden Polfeldstärken stark zurücktreten. Die in der Anordnung nach Fig. 3A verwendeten Chevrons ungleicher Schenkellänge führen zu starken Unterschieden der Polfeldstärken am Ende des langen rechten Streifens, des kurzen linken Streifens und an der Chevronspitze. Hinzu kommt, daß die dichte Nachbarschaft von Chevron-Zeilen die Ansprechbarkeit von Einzelwandmagnetdomänen auf Magnetpole benachbarter Chevron-Zeilen stark erhöht. Daraus ergibt sich, daß asymmetrische Chevron-llusteranordnungen gegenüber der Vormagnetisierungsfelds tärkenamplitude, der Stärke und Drehrichtung des Weiterleitungsmagnetfeldes relativ empfindlich sind und eine große Vielfalt von Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitterverschiebungsmöglichkeiten zeigen.

Im Diagramm nach 5A ist wie gesagt, ein Spielraumbereich für Drehung des Weiterleitungsmagnetfeldes im Uhrzeigersinn bei einer Anordnung nach Fig. 3A gezeigt. Dieses Spielrauradiagraititn zeigt verschiedene Bereiche für die Schichtgitterverschiebung, was sich wie folgt definieren läßt:

I. Domänenschichtgitterverschiebung in Richtung der O°-Achse. Offensichtlich fehlerhafte Verschiebung innerhalb des Domänenschichtgitters.

I^I. Domänenschichtgitterverschiebung mit Fehlerbereich.

II. Gemischte Domänenschichtgitterverschiebungen, nämlich O°-Spalten-, 60°-Zeilenverschiebung und andere Verschiebungsarten.

III. Abgeschwächte Domänenschichtgitter-Oszillation, nämlich . unregelmäßige Bewegung eines ungeordnet verschobenen Domänenschichtgitters.

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IV. Passive Domänenverschiebung und Domänenzusammenbruch; außerdem Doi
Achse.

dem Domänenschichtgitterverschiebung in Richtung der 30°-

V. (Einschließlich der Bereiche VA und VB) - Domänenschichtgitterverschiebung mit Zeilenverschiebung in Richtung der 60°- Achse. Offensichtlich fehlerhafte Schwingung innerhalb des Domänenschichtgitters.

V. Domänenschichtgitterverschiebung mit Fehlerbereich.

VI. Transformierte Domänenschichtgitterverschiebung in Richtung der 60°-Achse.

VII. (Fig. 5B) Domänenschichtgitter-Oszillation.

Unter Bezugnahme auf die graphische Darstellung nach Fig. 5A dürfte der Bereich I, der sich auf die Spaltenverschiebung in Richtung der O°-Achse und der Bereich V, der sich auf die Zeilenverschiebung in Richtung der 60°-Achse bezieht, von größtem Interesse sein. Bei starken Weiterleitungsmagnetfeidstärken H und/ oder geringen Vormagnetisierungsfeldstärken wird eine unter αχεί sen Bedingungen weitergeleitete Einzelwandmagnetdomäne ausgedehnt, wohingegen eine passive Einzelwandmagnetdomäne,· die dem gleichen Chevron-Streifen zugeordnet ist, sowohl durch die Einwirkung des ' aostoßenden Magnetpols als auch der sich ausdehnenden aktiven J Einzelwandmagnetdomäne zura Zusammenschrumpfen gebracht wird. Die j aktive Einzelwandmagnetdomäne bleibt während des ganzen Ueiter- \ leitungsmagnetfeldzykluses aktiv und bleibt auf der Chevron- ^! Streifenzeile, wie es sich aus der Spaltenverschiebung in Ri chtung der 0 -Achse ergibt. Im Bereich I besteht das Domänenschichtgitter aus alternierenden Spalten aktiver und passiver Einzelwandmagnetdomänen. Die Gesamtverschiebung des Domänenschichtgitters kombiniert eine bedeutsame vertikale oszillatorische Be-

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-ISf-

wegung bei regulärer Spaltenverschiebung in Richtung der O -Achse, wie es sich im einzelnen noch im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fign. 6A bis 6E ergibt.

Im Gegensatz hierzu verursachen bei geringen Feldstärken des Weiterleitungsmagnatfeldes und/oder großen Vormagnetisierungsfeldstärken/ wenn die Einzelwandmagnetdomänen steifer sind sowie sowohl aktive als auch passive Einzelwandmagnetdomänen im großen und ganzen gleiche Abmessungen besitzen, Asymmetrie und große Poldichte von Chevron-Streifenelementen ungleicher Schenkellänge j vorliegen, eine Domänenschichtgitter-Zeilenverschiebung in Richj tung der 60°-Achse. Die kritische Zeitphase des sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes tritt auf, wenn sich an der Chevron-Spitze ein anziehender Magnetpol einfindet. Zu f diesem Zeitpunkt leitet dann eine sich vorher unterhalb einer ! Chevron-Spitze aufhaltende Einzelwandmagnetdomäne von dem der ! Spitze benachbarten Platz nach oben, um so eine neue aktive Ein- ^: zelwandmagnetdomäne zu bilden. Die bislang aktive Einzelwandj magnetdomäne, die sich am entfernteren Ende des langen, linker ! Hand befindlichen Schenkels des Chevrons befindet, kann den neuen

i ■- ■

¹ Pol nicht erreichen und xvird zu einer passiven Ein ze Iwandma gnetj domäne, die anschließend eine neutrale Lage zwischen zwei abstos- ! senden Magnetpolen einnimmt. In der nächsten Zeitphase des TJei- ; terleitungsraagnetfeldes zieht der neue anziehende Pol an Ende ; des kurzen, linker Hand befindlichen Schenkels die vorher passive! 'Einzelwandmagnetdomäne an, um sie gleichzeitig zu aktivieren. ¹ Die bislang aktive Einzelwandrnagnetdomäne wird in eine neutrale Lage aufgrund der Einwirkung einer neuen aktiven Einzelwand- | magnetdomäne der unmittelbar darunterliegenden Domänenschicht- j ^: gitterzeile geschoben und gleichzeitig passiviert. Die Bewegung j des Domänenschichtgitters insgesamt enthält einen beträchtlichen Horizontalschwingungsanteil in der regulären Zeilenverschiebung in Richtung der 60°-Achse.

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Einfache Defekte, die sich auf zwei benachbarte Domänenschicht-

,gitter auswirken, sind während des Erzeugungsprozesses eines unvollkommenen Domänenschichtgittars zu dem Zweck hervorgerufen worden, um die Spielraumbereichdiagramme erstellen zu können. Dabei ist im Feldbereich I beobachtet worden, daß alte Defekte zusammenschrumpfen,- um schließlich aufgrund abstoßender Pole zu ι verschwinden, wohingegen neue Defekte mit dem Wachsen der von ;anziehenden Magnetpolen angezogenen Einzelwandmagnetdomänen auftreten, um in die von den alten Defekten geräumten Leerstellen einzudringen. Aufgrund der großen Magnetpoldichte erscheint es so, als ob die Defekte oszillieren, dabei jedoch an den gleichen Domänenschichtgitterpunkten verbleiben, sowie sich das Domänsnschichtgitter verschiebt.

,Im Bereich VA stellen sich inhärente Defekte ein, die mit der Domänenschichtgitterverschiebung insgesamt stabil weiterbefördert wurden. Jedoch sind die im Bereich VB auftretenden Defekte einer regulären periodischen Zusammenziehung alter Defekte sowie der Ausweitung neuer unterworfen. Auch hier wiederum schei-

j nen sie zu oszillieren, indem sie jedoch an den gleichen Domänenschichtgitterpunkten verbleiben, während sich das Domänenschichtgi tter verschiebt. In beiden Bereichen I und V streben anscheinend starke Polkräfte danach, diese Defekte in ihren ursprünglichen Positionen zu halten.

¹ Verschiedene Fehlerbereiche umgeben also die bedeutsamen Waiteri leitungsbereiche. Im Bereich II, also bei geringerer Vormagnetisierungsfeldstärke und geringer Weitarleitungsmagnetfeldstärke, i
I läßt sich eine Mischung verschiedener Einzelwandmagnetdomänenbewegungen beobachten, allerdings im Unterschied zu innewohnenden Defekten, die zu unvorhersehbaren Änderungen, sowohl räumlieh als auch zeitlich gesehen, führen. Derartige unkontrollierte Bewegungen enthalten:

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-Vf-

1. eine Spaltenverschiebung in Richtung der O -Achse,

2. eine Zeilenverschiebung in Richtung der 60°-Achse,

3. eine Einzelwanddomänen-Schichtgitteroszillation,

4. eine Zeilen-Spaltenverschiebung und

5. eine weitere Spaltenverschiebung in Richtung der O°-Achse. Dieser Bereich beruht nicht auf innewohnenden Defekten, sondern besteht aufgrund der Vielseitigkeit von gleicherweise begünstigten Arten der Domänenschichtgitterverschiebung.

Bei einwirkungsstarken Vormagnetisierungsfeidstärken wie gemäß Bereich III verläuft sich das Domänenschichtgitter als Auswirkung des Rückzugs umgebender Streifen-Defektzonen. Bei großen Hagnetpoldichten speziell bei stärkeren Weiterleitungsmagnetfeidstärken, streben die verbleibenden Einzelwandmagnetdomänen mehr oder weniger unregelmäßige Bewegung zu folgen, indem so eine unterschiedliche Zuwendung zu sich ändernden Magnetpolmustern bei jeder Zeitphase des Weiterleitungsmagnetfeldes stattfindet.

Bei starken Weiterleitungsmagnetfeidstärken in den Bereichen, die an die Bereiche I und V (V nur für drehendes Weiterleitungsmagnetfeldes im Uhrzeigersinne) anschließen, läßt sich eine schnelle Streifendefektvergrößerung von der Peripherie des intakten Domänenschichtgitterbereichs in sein Zentrum beobachten.

Bei noch höheren Weiterleitungsmagnetfeldstärken bzw. bei geringeren Vormagnetisierungsfeldstärken werden die aktiven Einzelwand-j magnetdomänen in alternierenden Streifen mehr und mehr ausgedehnt« Die passiven Einzelwandmagnetdomänen, ebenfalls in alternierenden Spalten, werden zwischen Spalten aktiver Einzelwanddomänen eingefangen oder unterliegen der Einwirkung von zum

Zusammenbruch führenden Magnetfeldern, sowohl seitens der aktiven Einzelwanddomänen als auch der sich auf den Streifen ausbildenden Magnetpolen, so daß sie vernichtet werden. Auf diese Weise zeigt

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sich, daß in einem Weiterleitungsmagnetfeldzyklus nur die alternierenden Spalten mit aktiven Einzelwandmagnetdomänen überleben. Von da an in einem Weiterleitungsmagnetfeldzyklus, werden die gedehnten aktiven Einzelwandmagnetdomänen um eine Chevron-Streifenzeile nach unten verschoben, entsprechend einer Domänenschichtgitterzeile, und auch um eine Chevron-Spalte, also um zwei Domänenschichtgitterspalten nach rechts.

Bei sehr großen Vormagnetisierungsfeldstärken und sehr niedrigen Treibermagnetfeldstärken nimmt das Domänenschichtgitter eine sich verlaufende und neu orientierende Konfiguration ein, die sich langsam längs der Chevron-Spalten nach unten verschiebt.

Fig. 5B zeigt den Betriebsspielraum jeweils für Drehung des Weiterleitungsmagnetfeldes entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Für beide Darstellungen sowohl der für die Drehung im Uhrzeigersinn als auch der für die Drehung entgegengesetzt des Uhrzeigersinns, lassen sich Bereiche gleichen Verhaltens beobachten. Der Hauptunterschied zwischen beiden Betrachtungsweisen besteht in der größeren Ausdehnung des Bereichs II zwischen Bereich I und Bereich V und dem Auftreten der periodischen Schichtgitterschwingung bei niedriger Vorspannungsmagnetisierung und starkem Weiterleitungstreiberfeld im Bereich VTI.

Bei Anwendung eines Chevron-Streifenmusters in asymmetrischer Ausführung erhält der linke längere Schenkel einen stärkeren Magnetpol als der kürzere rechte Schenkel. Wenn die Weiterleltungsmagnetfelddrehung ihren Richtungssinn vom Uhrzeigersinn zum Gegenuhrzeigersinn ändert, ändert sich dementsprechend auch die Folge der Polfeldstärken, so daß die Abstände zu miteinander wettstreitenden Einzelwandmagnetdomänen im Erreichen neuer Hagnetpole ebenfalls geändert sind. So sollen z. B. die aktiven Einzelwandmagnetdomänen betrachtet werden, die die Streifenab-

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- Vf-

stände, d, h. Luftspalte, überqueren, sowie sich, auch anziehende Magnetpole hierüber verschieben. Bei Drehung des Weiterleitungsmagnetfeldes im Uhrzeigersinn und Einzelwandmagnetdomänenbewegungen nach rechts, übt der linksseitige Chevron—Schenkel zur rechten Seite des Luftspalts bzw. des Streifenabstands hin, zunächst eine starke abstoßende Kraft aus, so daß passive Einzelwandmagnetdomänen abgestoßen und zum Zusammenschrumpfen gebracht werden. Anschließend wird hiervon eine starke Anziehungskraft als anziehender Magnetpol ausgeübt, um aktive Einzelwandiaagnetdomänen, die den Luftspalt überqueren, auszudehnen»

Bei Gegenuhrzeigerbewegung des sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes und einer Einzelwandmagnetdoraänenbewegung nach links ist der rechtsseitige kürzere Chevron—Schenkel auf der linken Seite des L-uftspalts weniger in der Lage, eine passive Einzelwandmagnetdomäne zum Zusammenschrumpfen zu bringen und ebenso weniger fähig, eine aktive Einzelwandmagnetdomäne über diesen Luftspalt heranzuziehen. Speziell bei geringen Feldstärken des Weiterleitungsaiagnetfeldes und damit entsprechend schwachen Hagnetpolen sowie geringen Vormagnetisierungsfeldstärken und damit relativ ausgedehnten Einzelwändntagnetdoinänen, erhält die Asymmetriewirkung in der Fähigkeit zur Luftspaltuöerquerung einer aktiven Einzelwandmagnetdomäne eine akzentuiertere Bedeutung. Der Erfolg bei der Luftspaltüberquerung rechtfertigt dabei die Ausweitung der Bereiche I und V für zuverlässige Verschiebung unter Anwenden beträchtlich geringerer Vormagnetisierungsfeldstärken und Feldstärken für das Weiterleitungsmagnetfeld sowohl bei Drehung im Uhrzeigersinn als auch bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn. Ein Ausfall bei Luftspaltüberquerung gibt Anlaß zum Phänomen der Schichtgitteroszillation sowie zur Zeilen-Spaltenverschiebung und -bewegung im Bereich"II»

Das Auftauchen einer zweideutigen Region zwischen den Bereichen I und V läßt sich durch den Ausgleich der Magnetpolfeldstärken, durch die Einzelwandmagnetdomänenabmessung und die Lage in der Zeitfolge interpretieren.

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- 3Θ- -

Im nachfolgenden soll die Domänenschichtgi ttervers chiebung unter Anwendung einer Anordnung bestehend aus asymmetrischen Chevron-Mustern gemäß Fig. 3A beschrieben werden. Die Fign. 6A bis 6E zeigen die Spaltenverschiebung in Richtung der O°-Achse im Ansprechen auf ein sich im Uhrzeigersinne drehendes Weiterleitungsmagnetfeldes H an. Sine derartige Betriebsweise wird durch uen Bereich 1 in Fig. 5A erfaßt. Eine Domänenschichtgitterverschiebung innerhalb einer Anordnung von Chevron-Streifenelementen geringer Schenkelungleichheit ist ähnlich der unter Verwendung von Chevron-Streifenelementen gleicher Schenkellänge, die weiter unten noch beschrieben wird.

Bei starken Weiterleitungsmagnetf eidstärken und/oder niedrigen vormagnetisierungsfeidstärken wird die aktiv verschobene Einzelwandraagnetdomäne A unter der Wirkung des auf dem rechtsseitigen Bnde des Chevron-Streifens 2O erzeugten positiven Biagnetpoles ausgedehnt, wenn sich das Feld H bezüglich seiner Drehung in Phase t befindet. Die passive Einzelwandmagnetdomäne B wird unter der Einwirkung des abstoßenden Magnetpoles auf dem linksseitigen Ende des Chevron-Streifens 22 sowie der gestreckten aktiven Einzelwandmagnetdomäne A zum Zusammenschrumpfen gebracht. Die Einzelwandmagnetdomäne A bleibt dann während des gesamten Feldzykluses aktiv und bleibt außerdem der Chevron-Streifenzeile zugeordnet, so daß sich eine verschiebung in Richtung der O°-Achse ergibt, wie es den Fign. 6A bis 6E zu entnehmen ist. Deshalb besteht das Domänenschichtgitter aus alternierenden Spalten aktiv verschobener und passiv verschobener Einzelwandmagnetdomänen. So wie sich das Weiterleitungsmagnetfeld H in die Winkellage gemäß Phase 2 dreht, breitet sich die Einzelwandmagnetdomäne A über den Luftspalt zwischen den Chevron-Streifen 20 und 22 aus, wohingegen die Einzelwandmagnetdomäne B nach rechts längs des Chevron-Streifens 22 verschoben wird.

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< ι*

So wie sich das Weiterleitungsmagnetfeld in die Winkellage entsprechend Phase 3 dreht, entsteht ein anziehender Magnetpol auf dem linksseitigen Ende des Chevron-Streifens 22, so daß die aktive Einzelwandmagnetdomäne A an dieser Stelle verbleibt. Der abstoßende Magnetpol am rechtsseitigen Ende des Chevron-Streifens 22 hindert die passive Einzelwandmagnetdomäne B daran, sich weiter nach recht zu bewegen. Darüber hinaus bleibt der Durchmesser der Einzelwandmagnetdomäne B klein, sowohl aufgrund der Wirkung des abstoßenden Magnetpoles am rechtsseitigen Ende des Chevron-Streifens 22 als auch unter dem Einfluß der ausgedehnten Einzelwandmagnetdomäne A.

So wie sich das Weiterleitungsmagnetfeld in die Winkellage gemäß Phase 4 dreht, erhält die Spitze des Chevron-Streifens 22 einen positiven anziehenden Magnetpol, so daß die Einzelwandmagnetdomäne A auf die Chevron-Spitze hin angezogen wird. Gleichzeitig wird die Einzelwandmagnetdomäne B nach rechts geschoben, dabei jedoch von dem negativen Magnetpol auf dem linksseitigen Ende des Chevron-Streifens 24 abgestoßen. Dies führt dazu, daß die Einzelwandmagnetdomäne B nach oben gleitet, so daß sie zwischen die Chevron-Streifen 24 und 26 der nächsten Chevron-Streifenzeile zu liegen kommt.

So wie sich das Weiterleitungsmagnetfeld H in die Winkellage gemäß Phase 5 dreht, wird die Einzelwandmagnetdomäne A zum positiven Magnetpol hingezogen, der sich auf dem rechtsseitigen Ende des Chevron-Streifens 22 ausbildet, wohingegen die Einzelwandmagnetdomäne B nach rechts geschoben wird, wie es in Pig. 6E gezeigt ist.

Die Gesamtverschiebung des Domänenschichtgitters in Richtung der O°-Achee umfaßt neben der eigentlichen Spaltenverschiebung auch eine vertikale oszillatorische Bewegung.

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Wenn in den Fign. 2Ά bis 20 verschiedene Beispiele für unsymmetrische Chevron-Streifen mit unterschiedlichen Schenkellängen ge- .\ zeigt sind, so ist doch zu betonen, daß symmetrische. Chevron-

!streifen u. U. auch vorteilhaft verwendet werden können, um Ein-I zelwandmagnetdoinänen im Verband eines Domänenschichtcjitters zu !verschieben. So lassen sich tatsächlich Anordnungen syriraetrischer .Chevron-Streifen verwenden, ui eine größere Anzahl von Seilen !und Spalten von in einem Domänenschichtgitter enthaltenen Einzel-Jwandmagnetdomänen und Chevron-Zeile oder -Spalte, je nach Bedarf zu verschieben.

Bei symmetrischen Chevron-Elementen sind die Schenkellängen 'gleich, wobei sich dann unterschiedliche Chevron-Muster ergeben, wenn die Schenkellängen und der Winkel zwischen den Schenkeln !unterschiedlich gewählt werden. Weiterhin läßt sich der Abstand j zwischen benachbarten symmetrischen Chevron-Streifen von einem , Minimalbetrag zwischen einem halben Einzelwandrnagnetdomänendurchmesser bis zu einem Abstand ändern, der größer als zwei Einzelwandmagnetdomänendurchmesser ist, wie es in Testanordnungen durchgeführt worden ist. Eine vorteilhafte Einzelwandxtiagnet-

ί domänenverSchiebung hat sich mit all diesen Anordnungen syvnraetrischer Chevron-Streifanelemente ergeben.

Mit einem speziellen Anordnungsbeispiel synmetrischer Chevron- '. Streifenelemente bei einem .Abstand zwischen benachbarten Streifenelementen von etwa einem halben Einzelwandmagnetdomänen.-ι durchmesser sind zwei Domänenschichtgitterzeilen und zwei Domänenschi chtgitterspalten jexveils auf eine Chevron-Seile und eine Chevron-Spalte hin ausgerichtet, so daß iaan sagen kann, daß jeder Chevron-Streifen vier zugeordnete Einzelwandmagnetdomänen erfaßt. Während jeder Winkellage des sich in Schichtebene drej henden Weiterleitungsmagnetfeldes wird eine der vier Einzelwand-I magnetdomänen durch einen anziehenden Magnetpol bewegt, wohin-

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gegen die anderen durch von Domäne zu Domäne wirkende Äbsto3imgskräfte weitergeschoben werden. Jeweils andere Einzelwandiaagnetdomänen werden während verschiedener Seitpunkte in einem Gesamtzyklus des itfeiterleitungsmagnetfeldes weitergeschoben.

Unter Verwendung eines identischen Chavron~.*-iusters läßt sich der Abstand zwischen benachbarten Chevron~^?-lustern auf raehr als zwei Einzelwandmagnetdomänendurchraesser erhöhen. Dabei sind dann sechs Einzelwandmagnetdoniänen, nämlich in zwei üonänenzeilen und drei Domänenspalten, jeder·; Chevron-Streifenele'nent zugeordnet. .Meistens wird dabei lediglich eine von den sechs Einzelwandmagnetdomänen direkt durch auf zugeordneten Chevron-Streifen auftretenden, ansiehenden Ilagnetpolen weitergeschoben. Das Domänenscchichtgitter wird dabei jeweils um einen Gitterabstand pro Felddrehung oder um eine Chavron-Streifenperiode pro drei Felddrehuiigen verschoben. Mit anderen Worten, eine erfolgreiche Durchführung der Doniänenschichtgitterverschiebung läßt sich mit einer Streifenanordnung durchführen, bsi der die Lithographieanforderungen nicht sehr hoch sind.

Die Länge und Breite der Streifen von symmetrischen Chevron-Streifenelementen läßt sich ebenfalls ändern, ura unterschiedliche Spielräume zur Weiterleitung von Illinzelwandiiiagnstaoynäixim zu erhalten und auch unterschiedliche Anzahlen von BinseIwηη-Λ-iaagnetdoviiänen, die jeweils eins.a Chevron-Sleaent zugeordnet sind. So Icl3t sich z. 3". der jeweilige übstanO. zwischen benachbarten ^Iievron-StreifenelerLtenten än-fiern, wenn die Schenkellängen vergrößert werden, um stärkere ilagnetyol bereitstellen zu jc.innen. ijine" arfolgrcicha UinsGlwanojaagnetdOiLanenweitsrlaitung IcLOt sich durch eine derart modifizierte Anordnung sy-iimetriscliar Streifenele/aente harbeifuhren. Waxterhin läßt sich au3ercle.··! noch der Uinkel zwischen deiv Chevron-Schcnkeln ändern, wobei in einem Ausführungsbeisniel dieser Minkel 90 und in aine.:i anderen angenähert 120° betragen kann.

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iTenn auch mit Hilfe einer Anordnung von symmetrischen Chevron-Streifeneleraenten eine Domänenschichtgitterverschiebung nach beiden Richtungen längs der O°-Achse vielfach durch Umkehren des Drehsinns des Weiterleitungsmagnetfeldes möglich ist, so läßt sich doch nicht eine multidi lensionale Donänenschichtgitterverschiebung, nämlich gleichseitig längs der O - und der 60 -Achsen durchführen. Der Hauptvorteil in der Verwendung symmetrischer Chevron-ülemente ist darin zu sehen, daß Anordnungen mit darartigen Clievron-Streifen zu realisieren sind, bei denen eine Vielzahl von «eilen und Spalten von Uinselwandmagnetdomänen pro Chevron-Zeile und -Spalte verschiebbar ist. Hierbei lassen sich Treiber-Streifenanordnungen bereitstellen, die leicht herzustellen sind, ohne daß strenge Anforderungen an die Lithographie gestellt werden müssen. So lassen sich z. 3. Einzelwandiaagnetdomänen mit Hilfe synmetrischer Chevron-Mustcr verschieben, welche eine Jreite entsprechend einem, zweifachen oder größeren Binzelwandmagnetdoiaänendurchiaesser besitzen, wobei dann auch die Abstände zxvischen benachbarten Chevron-Streifenelementen nicht kritisch sind. Durch Variieren der Breite der Schenkellänge und des Abstanden zwischen benachbarten Chevron-Streifen wird den grundlegenden Regeln gemäß der Erfindung gefolgt, um die Asyva--ietrie der herbeizuführenden Verschiebung sicherzustellen. Hit anderen ?7orten, das Doraänenschichtgitter wird als ganzes beibehalten, so daß durch die asymmetrische Verschiebungswirlcung eine DODiänenschichtgitterverschiabung in gewünschter Richtung erfolgen kann.

Trotz der grundlegenden Unterschiede in der Poldichte, in der Polfeldstärke und in der Syraaetrie zwischen Chevron-Streifenanordnungen ungleicher Schenkellänge bei geringem gegenseitigen Streifenabstand und symmetrischen Chevron-Streifenanor'I-nungen mit weitem Streifenabstand ergeben sich zuverlässige Betriebsweisen in der Domänenschichtgitterverschiebung bei allen diesen Anordnungen aus den alternierend direkt und in-

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direkt verschobenen Einzelwandmagnetdomänen innerhalb einer Gruppe von Einzelwandmagnetdomänen, wobei die starken Wechselwirkungskräfte von Einzelwandmagnetdomäne zu Einzelwandmagnetdomäne zur Verschiebung der passiven Einzelwandmagnetdomänen erfolgreich wirksam sind. Die Ausfallarten bei Vorliegen starker Vormagnetisierung sind grundsätzlich für alle Spielarten gleich, nämlich das Zusammenschrumpfen von Einzelwandmagnetdomänen schwächt die Wechselwirkungskräfte so, daß dieser Defekt zusammen mit dem Zusammenschrumpfen fehlerhafter Bereiche zur Domänenschichtgitterauflösung führt, die ihrerseits wiederum die innerhalb des Domänenschichtgitters auftretenden Wechselwirkungskräfte schwächt. Das Domänenschichtgitter und die Chevron-Streifenanordnung entsprechen dann nicht mehr den Anforderungen, so daß eine kontrollierte Domänenschichtgitterverschiebung nicht weiter möglich ist.

In gleicher Weise zeigen Ausführungen mit Chevron-Streifen ungleicher Schenkellänge und großem Chevron-Streifenabstand Ausfallarten bei starken Weiterleitungsmagnetfeldstärken an, wobei jede direkt verschobene Einzelwandmagnetdomäne aufgrund ihrer Wechselwirkungsstärke mit den Chevron-Streifen in der Lage ist, ihren aktiven Status während des gesamten Weiterleitungsfeldzykluses beizubehalten. Die Domänenschichtgitter-Wechselwirkungskräfte werden hierbei nicht weiter konstruktiv gerichtet ausgenutzt, so daß ein entsprechender Ausfall der kontrollierten Domänenschichtgitterverschiebung die Folge ist. Tatsächlich zeigt diese Ausfallart im wesentlichen eine Betriebsweise, wie sie für die Einzelbewegung von Einzelwandmagnetdomänen bekannter Anordnungen charakteristisch ist, wo die jeweilige einzelne Einzelwandmagnetdomäne getreulich jeweils, den auftretenden, anziehenden Magnetpolen durch die gesamte Anordnungsstruktur während der Weiterleitungsfeldzyklen folgt. Doch ergibt sich in der Anordnung gemäß Fig. 3A, wo Chevron-Elemente extremer Schenke!ungleich-

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heiten verwendet v/erden, eine erfolgreiche Verschiebung, die aktiv verschobenen üinzelwandmagnetdomänen ihren jeweiligen ]Status während der gesamten Domänenschichtgitterverschiebungs-• Operation beibehalten. In allen anderen Anordnungen streben die l jedem Chevron-Streifen zugeordneten Einzelwandmagnetdomänen abj wechselnd danach, aktive und passive Einzelwandmagnetdomänen I zu sein. So läßt sich spekulieren, daß sich bei größerem Abstand i
zwischen Permalloy-Auflage und Einzelwandmagnetdomänenfilmschicht

die aktiv verschobenen Einzelwandmagnetdomänen mehr und ^! mehr in einer Weise verhalten, die ähnlich der von Einzelwand-. magnetdomänen üblicher Vorrichtungen, nämlich unter Sinzelver-

I Schiebung jeweils auftretender Einzelwandmagnetdoraänen, ist. I
Obgleich so die minimale Weiterleitungsmagnetfeldstärke etwas reduziert werden mag, läßt sich erwarten, daß die Grenze für erhöhte Weiterleitungsmagnetfeidstärke umso mehr reduziert wird.

Ein gemäß der Erfindung ausgelegtes periodisches Chevron-Streifenmuster vermag leicht und wirksam eine gesteuerte Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitterverschiebung herbeizuführen. Im Gegensatz zu bisher verwendeten Ausführungsformen mit Hilfe elektrischer Leiterschleifen kann die Anwendung periodischer Chevron-Streifenmuster alle Vorteile für die Feldzugriffsverfahren zur Geltung bringen, und zwar zumindest für die Domänenschichtgitterverschiebungserforclernisse eines Gesamtdomänenschichtgitters. Die magnetische Anordnung erfordert eine stark reduzierte Anzahl entsprechender Chip-Anschlüsse und die dann immer noch benötigte Anzahl von Anschlüssen wächst jedoch nicht mit der Anordnungsgröße an. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, daß die für ein Chip auftretende Verlustwärme äußerst gering ist und jedes Permalloy-Element einer Mehrzahl von Einzelwandmagnetdo- Mänen zugeordnet ist. Wenn Ausführungsformen mit weitem gegenseitigen Chevron-Streifenabstand sechs Einzelwandmagnetdomänen pro Chevron-Streifen zu verschieben in der Lage sind,

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ist die Verschiebung selbst einer noch größeren Anzahl von Einzel-ι wandmagnetdomänen pro Chevron-Streifen durchaus möglich. D. h., ^! daß mehr Einzelwanddomänenspalten pro Chevron-Spalte als hier
gezeigt, verschiebbar sind und daß auch mehr Einzelwanddomänenzeilen je Chevron-Streifenzeile, wie hier ebenfalls nicht gazeigt/ ansich vorgesehen werden können, ohne daß die Erfindung ' Schaden leidet. Demnach gestattet es die ICrfindung, daß eina
geringe Anzahl im Doiaänenschich.tgitterbereich verteilter niagne-

■ tischer Streifenelenente ein entsprechend jroßes DoiaänenscViicht·- .

¹ gitter zu verschieben vermag. ι

Die Varietäten mit weitera Chevron-Streifenabstand lassen er- ; kennen, daß Abstände zwischen benachbarten Chevron-Streifoii \ in der Anordnung sehr viel größer sein können als Abstande in i üblichen Feldzugriffsanordnungen, wo die Abstände, roh gemessen,
einem Drittel des mittleren Einzelwandmagnetdomänendurchmesoers !

^: entsprechen. Abstände, die selbst größer sind als diejenigen, ' die untersucht worden sind, also etwa zwei Einzelwandinagnet- ; domänendurchaiesser, erscheinen noch als uiöglich, v/ie durch

, Untersuchung festgestellt. Darüber hinaus ist die exakte Abmeßung dieser größeren Abstände nicht kritisch, so daß Lithographie bei kleinerer Auflösung und größeren Herstellungstoleran-

■ zen zulässig ist.

;' Es erscheint außerdem, daß eine DomänenschichtgittervarschiGbung
unter Vervrendung eines periodischen Chevron-Streifenmusters
gemäß der Erfindung darüber hinaus relativ unempfindlich in bezug
auf Fehler ist, dia durch Lithographie bedingt sind oder

^! Iierstellungsprozeßbedingt im Permalloy-Muster auftreten.
Hinzu kommt, daß Lxnienbreitenerfordarnisse flexibel gehancl-

' habt werden können. Insbesondere lassen sich Muster mit größe-

ren Linienbreiten verwenden, um Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitter mit kleineren Einzelwandmagnetdomänen zu verschieben. Die Verschiebungsarten zeigen, daß die innerhalb

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des Einzelwandmagnetdoraänen-Schichtgitters wirksamen, abstoßenden
Wechselwirkungskräfte für eine erfolgreiche Verschiebung des
i Doraänenschichtgitters notwendig sind. Natürlich wird eine der- ' i artige Abstoßung von Einzelwandmagnetdomäne zu Einselwandraagnet- ^:

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doraäne vorsorglich bei üblichen Einzelwandmagnetdomänenanord- |

', j

i nungen vermieden. Jedoch zeigt sich bei derartigen üblichen ! \ Einzelwandmagnetdomänenanordnungen, daß Einzelwandmagnetdomänen- j verhakungen und jeweiliger Auslauf in Streifenform der Einzel- | wandmagnetdomänen bei weichmagnetischen Streifennustern mit [ zu großer Linienbreite zu verzeichnen sind, wobei die ideale ι I Linienbreite etwa einem halben mittleren Einzelwandmagnetdomänen- j durchschnitt entspricht. Unter der resultierenden Kraft aus ! Domänen~zu-Domänen-Abstoßung im Domänenschichtgitter ist die Gefahr gebannt, daß die im Domänenschichtgitter enthaltenen Ein- I zelwandnagnetdomänen in Streifenfom auslaufen können, selbst ; wenn breite Magnetstreifenmuster Anwendung finden. Bei streng j eingehaltener Periodizität in der Magnetstreifenmusteranordnung ' ; können außerdem Einzelwandraagnetdomänenverhakungen kein Problem bei Mustern unter Verwendung relativ großer Linienbreiten ' darstellen. Es ist durchaus möglich, daß gemäß der Erfindung
sogar abstandslose Strukturen unter voller Ausnutzung der
Wechselwirkungskräfte innerhalb des Domänenschichtgitters eine j : zuverlässige Verschiebung gestatten. Verminderte Anforderungen j ! an Linienbreitenauslösung vereinfachen die Lithographieverfah- ' j ren in diesem Falle, so daß Domänenschichtgitter unter An- ' j wendung geringerer Einzelwandmagnetdomänendurchmesser und
Abstände Anwendung finden können und verhältnismäßig hohe
j Dichten unter Verwendung üblicher Lithographieverfahren bereit-
: stellbar sind.

j Die vorliegende Erfindung beschreibt die Anwendung von weichroagnetischen Streif enmus teranordnungan zur Verschiebung eines
Domänenschichtgitters, wo viele Paraiaater geändert werden kön-

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nen, tun trotzdem noch eine erfolgreiche Domänenschichtgitterverschiebung zu gewährleisten. Zur Durchführung der Erfindung ist es außerdem unbeachtlich, ob die zur Weiterleitung dienenden Streifenelemente aus einer Magnetschichtauflage oder aus Öffnungen in einer kontinuierlichen Magnetschicht dargestellt sind. Weiterhin lassen sich ionenimplantierte Zonen in der Oberfläche des Einzelwandmagnetdomänenmaterials vorsehen, um auf diese Weise die magnetischen Treiberstreifenstrukturen bereitzustellen. Außerdem lassen sich die Linienbreiten der Streifenelemente derart ändern, daß z.B. Breiten von etwa zwei Einzelwandmagnetdomänendurchmesser vorliegen, um stärkere Anziehungspole zu erhalten, die jeweils auf mehr als eine Einzelwandmagnetdomänen-Schichtgitterschicht einwirken können.

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Leerseite

Claims (1)

1. P A ΐ E vi TJV. -TSP R ItCHE

   Domänenschichtgitterbereich, dor zur Aufbewahrung in Hexagonal-Packung dichtgapackter Sinzelwanduagnetdo/aünen unter Gleichgewicht der gegenseitig' zwischen den hierin befindlichen EinzelwandmagnetcLomänen wirksamen Wechselwirkungskräften eingerichtet ist, init !-!abnahmen zur Domänenscnichtgitterverschiebung im Ansprechen auf ein sich in uomänenschichtgittcrebene drehendes Weiterleitungsmagnetfeld,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß eine Anordnung von periodisch vorgesehenen Chevron-Streifenelementen weichraagnetischen Materials als Schichtauflage auf dem Domänenschichtgitterbereich derart angeordnet sind, daß sie in einer Koordinatenrichtung unter einem Winkel von 0 nebeneinander und in einer anderen Koordinatenrichtung in einem Winkel von 60° zur O°-Achse liegen.

   Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Chevron-Streifen auf dem Domänenschichtgitterbereich derart angeordnet sind, daß die sich unter Einwirkung des sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes auf den Chevron-Streifen ausbildenden Magnetpole nahe den Domänenschichtgitterpunkten zu liegen kommen.

   3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chevron-Streifenelemente besäglich des Doraäncinschichtgitters derart liegen, daß die sich unter Einwirkung des sich in Schichtebene drehenden 'Jeiterleitungsmagnetfeldes ausbildenden Magnetpole die Sinzelwandmagnetdomänen des Domänenschichtgitters in vorgesehener Bewegungsrichtung zu verschieben vermögen.

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   •t·

   4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennj zeichnet, daß die Chevron-Streifeneleraente mit Bezug
   , auf das Domänenschichtgitter derart angeordnet sind,
   daß die sich unter Einfluß des sich in Schichtebene
   drehenden Weiterlaitungsmagnetfeldes ausbildenden Pols

   ■ abstoßend auf die Einzelwandmagnetdomänen wirken,
   so daß die Verschiebung der Einzelwandmagnetdomänen

   . in vorgegebener Richtung unterstützt wird.

   ■ 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn-

   j zeichnet, daß die Chevron-Streifenelemente aus weich-• magnetisches Material bestehen.

   6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn- J

   zeichnet, daß die Chevron-Streifenelexaente eine Periodi-

   ! zität besitzen, die einem ganzen Vielfachen der Periodi- ''

   j zität des Doraänenschichtgitters entspricht. I

   i j 7. Anordnung nach den Ansnrüchen 1 bis δ, dadurch gekenn- !

   t ~ j

   zeichnet, daß die Chevrorr-Streifenele/aente jeweils i ungleiche Schenkellänge besitzen und in einer Anordnung jeweils gleich ausgebildet sinu, indem die Schan-

   o '

   kelanden jeweils parallel zur 0 -Achse zu liegen korn- '

   men.

   ^! 8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn- ; zeichnet, daß erste Ilaßnahinen zur direkten Einwirkung ; auf aus ae:x Domänenschichtgitter ausgewählten Pinsel- ; wanuinagnatuomänen durch Ausbilden von Ilagnetpolen auf
   den Straifanele'aenten Wclhrend einer ersten Winkellage
   das /Jeiterleitungsraagnetfaides vorgasehen sind,
   daß zweite Maßnahiaen. zur indirekten Einwirkung auf die
   aus dem Domänenschichtgitter ausgewählten Einzelwand-

   magnetdomänen unter abstoßenden Kräften aufgrund der zwischen den Einzelwandmagnetdomänen wirksamen Wechselwirkungskräfte während einer zx^eiten Winkellage des Weiterleitungsmagnetfeld.es vorgesehen sind, daß die ersten und zweiten Maßnahmen gemeinsam einwirksäm sind, um Ordnung und Form des su verschiebenden Domänenschichtgitters während der Domänenschichtgitterverschiebung beizubehalten, wobei die ersten und zweiten Maßnahmen in Form von chevronförmigen weichmagnetischen Streifenelementen in periodischer Anordnung ausgebildet sind.

   Anordnung nach Anspruch 8_f dadurch gekennzeichnet^ daß unter einer vorgegebenen Winkellage des Weiter— leitungsmagnetfeldes aus dem Domänenschichtgitter ausgesuchte Sinzelwandmagnetdomänen durch die sich auf den Chevron-Streifenelementen ausbildenden Magnetpolen angezogen und verschoben werden, wohingegen die hierbei nicht ausgewählten Einzelwandmagnetdomänen durch die gegenseitigen Abstoßungskräfte innerhalb des Domänenschichtgitters verschoben werden und daß während einer zweiten vorgegebenen Winkellage des Weiterleitungsmagnetfeldes durch sich dann auf den chevronstreifenförroigen Elementen ausbildende Magnetpole die oben nicht gewählten Einzelwandmagnetdomänen angezogen und im Zusammenwirken mit den abstoßend wirkenden Wechselwirkungskräften auf die verbleibenden Einzelwandmagnetdomänen die Verschiebung des Domänenschichtgitters. als ganzes vinter Beibehaltung der Form sichergestellt»ist.

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   10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9,. dadurch gekennzeichnet, daß jedes cn evr on form ge, weichmagnetische Streifenelement die 3inselwandmagnetdo;aänen in zumindest zwei Zeilen des Doränenschicht'jitters durch ^n^- tische Beeinflußung· zu verschieben vermag.

   11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9 _c dadurch gekennzeichnet, daß jedes chevronförraige, weichmagnetische Streifenelenent Einzelwanddomänen in zumindest zwei Spalten des Domänenschichtgitters zu verschieben vsrmag.

   12. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 11 , dadurch gelcennzeichnet, daß die chevronförTnigen, weichmagnetischen Streifenelemente jeweils durch einen Luftspalt vorgegebenen Abstands mit maximal mehr als zwei Domänendurchraessern angeordnet sind, wobei in der gesamten Anordnung eines Domänenschichtgitterbereichs der gleiche Streifenelement-Abstand eingehalten ist.

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