DE2655572A1

DE2655572A1 - Weiterleitungsstruktur fuer magneteinzelwanddomaenen

Info

Publication number: DE2655572A1
Application number: DE19762655572
Authority: DE
Inventors: Edward August Giess; George Edward Keefe; Yeong Show Lin
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-12-08
Publication date: 1977-07-14
Also published as: JPS5532209B2; FR2337399B1; NL7613123A; US4070658A; GB1555686A; FR2337399A1; JPS5285399A; IT1070008B; CA1068830A

Description

"3 ·
Anmelderin; International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504 Amtliches Aktenzeichen; Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 975 044 Weiterleitungsstruktur für Magneteinzelwanddomänen

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

Die Anwendung der Ionenimplantation auf die Oberflächenschicht einer Magneteinzelwajiddomänenschicht zur Unterdrückung von "harten Magneteinzelwanddomänen und zur Weiterleitung der gewünschten Magneteinzelwanddomänen ist an sich bekannt, wie es z,B, der USA-Patentschrift 3 792 452 und der USA-Patentschrift 3 828 329 zu entnehmen ist. Außerdem ist in der Veröffentlichung von Wolfe u,a. in "Applied physics Letters", Bd, 25, Nr, 2, Juli 1974, Seiten 122-124 die Weiterleitung von Magneteinzelwanddomänen in ionenimplantierten Oberflächenbereichen einer Magnetschicht beschrieben. Andere diesbezügliche Veröffentlichungen sind: USA-Patentschrift 3 836 898 und der Aufsatz von Y. Hidaka u.a. in "Proceedings of the 20th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials", San Francisco, 3. - 6. Dezember 1974, Seite 633. In der vorletzt genannten Druckschrift ist eine Magneteinzelwanddomänenstruktur beschrieben, die sich zweier Granatschichten bedient welche durch eine dünne nicht magnetische Epitaxieschicht voneinander getrennt sind. Hierbei besteht eine magnetostatische Kopplung zwischen Magneteinzelwanddomänen in den beiden Granatschichten, obgleich diese Schichten nicht miteinander in Wechselwirkungskopplung stehen. Falls erforderlich, läßt sich die obere Granatschicht durch Ionenimplantation derart herrichten, daß das Auftreten "harter" Magneteinzelwanddomänen in dieser oberen Schicht unterdrückt wird. Die zuletzt genannte Druckschrift be-

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- f.

schreibt die Anwendung einer dünnen YIG-Magnetschicht, wobei eine hohe in Richtung der Ebene ausgerichtete Magnetisierung über dem iMagneteinzelwanddomänen-Granatmaterial besteht. Als Material für eine magnetische Weiterleitungsstruktur dient eine Nickel-Eisen-Legierung. Die YIG-Magnetschicht dient zur Verbesserung der Weiterleitungsspielräume der aus Nickel-Eisen bestehenden Weiterleitungsstruktur und bildet deshalb eine magnetische Halteschicht, so wie sie an sich bekannt ist.

Wenn auch Ionenimplantation sowohl zur Unterdrückung von "harten" Magneteinzelwanddomänen als auch zur Ausbildung von magnetischen ifeiterleitungselementen Anwendung bereits findet, so ist doch festzustellen , daß gewisse Magneteinzelwanddomänenmaterialien und speziell diejenigen, die für die Aufbewahrung und Weiterleitung sehr kjleiner Magneteinzelwanddomänen vorgesehen sind, nicht leicht mittels Ionenimplantation zu behandeln sind. So lassen sich z.B. sehr viele magnetische Granatschichten, die Magneteinzelwanddomänen mit einem Durchmesser von 1 pm und kleiner aufbewahren und weiterleiten, aicht erfolgreich Ionen-implantieren, um auf diese Weise Bereiche Ln der Magnetschicht zu erstellen, die eine in der Ebene ausgerichtete Magnetisierung aufweisen. Andererseits jedoch stellen diese Materialien bevorzugte Ausgangssubstanzen für Magneteinzel-■tfanddomänenschichten dar, da sie geeignet sind, Magneteinzelwanddcmänen sehr kleinen Durchmessers aufzubewahren,, die unter den verschiedensten Bedingungen der Vormagnetisierung und der Außen-

stabil felsiben. Im Gege&sats hierzu weisen leicht durch ptatioa sii behandelnd® llaselwaadmagnetdOüiSnenmaterialien teises gelingen Q-^aktor (Q = IL /4wM ) nnä sdklsshfcs Temperatursemi® VerHiagastisierizagseigenscfeafteri ataf_e S© s'lnä s.B«, Gd-Eissn™ fer&iiat-Schiciitan in allgemeiia©« ffte lon®nim^>l&nts.tiQn geeignet _t jedoch liegen hissr die Q«Fakfe©rca rsahe an Eins, so daS hierin enthaltene MagneteiassI^QiadäoiTiänsiffi ziemlich unstabil sind, Andererseits weisen Eu-Eisengranate Q-Faktoren von etwa 3 oder 4 auf und sind tauch im allgemeinen zufriedenstellend hinsichtlich Temperatur- und yormagnetisierungsstabilität für die Aufbewahrung von Einzelwandn sehr kleinen Durchmessers {In der Größenordnung von

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1 um) in derartigen Schichten, jedoch ist es hierbei äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich, eine erfolgreiche Ionenimplantation durchzuführen.

Die Fähigkeit, Material mittels Ionenimplantation zu behandeln, scheint von magnetischen und physikalischen Eigenschaften dieses Materials abzuhängen. Im einzelnen sollte ein derartiges Material magnetostrikt!ve Koeffizienten aufweisen, die es erlauben, daß die Ionenimplantation eine in Ebene ausgerichtete magnetische Anisotropie herbeizuführen vermag. Darüberhinaus sind Materialien mit einem geringen Q = H./4irM im allgemeinen leichter mit Ionen

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zu implantieren, da die uniaxiale Anisotropiekonstante K hierbei kleiner ist, als in Materialien, die ein Hohes Q aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin_f ionenimplantierte Wei« terleitungsstrukturen für Magneteinzelwanddomänen in Materialien bereitzustellen, die nicht leicht mittels Ionenimplantation au behandeln sind, wobei Magneteinzelwanddomänen in Speicherschichten bei einem Domänendurchmesser von 1 pm und weniger weitergeleitet werden sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, wie es im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird davon ausgegangen, daß die Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen in ionenimplantierten Strukturen auf der Tatsache beruht, daß die Magneteinzelwanddomänen mit einem geladenen Wandungsteil der Struktur gekoppelt sind, die sich ausbildet, wenn ein sich in Schichtebene drehendes Magnetfeld an das die Ionenimplantationsbereiche aufweisende Magneteinzelwanddomänenmaterialschicht angelegt wird. Sowie sich das in Schichtebene ausgerichtete magnetische Feld in seiner Winkellage dreht, bewegen sich die Wandladungen längs der ionenimplantierten Struktur und ziehen so die jeweils hiermit gekoppelten Magneteinzelwanddomänen mit sich. Da dies nun den Mechanismus zur Weiterleitung von Magnet einzelwanddomänen in ionenimplantierten Weiterleitungsstrukturen darstellt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine besondere Treibermagnetschicht zur Einwirkung auf die Magneteinzelwanddomäne:

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materialschicht gebracht wird, welche selbst nicht leicht durch Ionenimplantation zu behandeln ist. Aus diesem Grunde werden j ionenimplantierte Weiterleitungselemente wie z.B. aneinander 'gereihte Scheibenelemente in einer zweiten leicht zu implantierenden Magnetschicht eingebracht, um magnetische Einzelwanddomänen !in einer ersten Schicht, die zwar günstig zur Aufbewahrung und IWeiterlei/tung von Magneteinzelwanddomänen ist, jedoch sehr schwer

mit Ionen zu implantieren ist, weiterzuleiten. Diese zweite Schicht oder Treiberschicht steht in Austauschwechselwirkung mit der Speicherschicht, in der sich die Magneteinzelwanddomänen aufhalten, wo+

!bei vorgesehen werden kann, daß die Speicherschicht über eine nicht imagnetisierende Abstandsschicht die noch eine magnetische Kopplung; zwischen der geladenen Wandung und der hiermit gekoppelten Magnet-j ieinzelwanddomäne gestattet, getrennt sein kann. Das Vorsehen eilner besonderen Treibermagnetschicht unterschiedlichen Materials, die leicht mittels Ionenimplantation zu behandeln ist, läßt sich nicht dem bekannten Stand der Technik entnehmen, wo lediglich be-

isondere ionenimplantierte Magnetschichten zur Unterdrückung von !"harten" Einzelwandmagnetdomänen vorgesehen sind. Darüberhinaus ι ist es auch nicht bekannt _f eine ionenimplantierte bzw, ionenimplan-jtierbare Magnetschicht im Zusammenwirken mit einer Magnetschicht 'Aufbewahrung und Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen zu verwenden, indem unterschiedliche Materialien für beide Magnetschich-j

jten vorgesehen sind.

Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Vormagnetisierungsfeld angewendet, das zwei- bis dreimal größer als die Sättigungsmagnetisierxjing 4πΜ der Treibermagnetschicht ist, um die Größe der sehr kleinen Magneteinzelwanddomänen in der Speicherschicht zu stabilisieren.

Normalerweise läßt sich nämlicl^erwarten, daß hierdurch die in Schichtebene ausgerichteten Magnetisierung der ionenimplantierten 'Magnetschichtbereiche in eine Peldorientierung gedrängt würde, idie senkrecht hierzu ausgerichtet ist, so daß hierdurch Verluste ider erforderlichen Magneteigenschaften zur Weiterleitung der Einzelwandmagnetdomänen zu verzeichnen wäre. Jedoch hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Magnetisierung der ionenimplantierten Treibermagnetschicht selbst bei Auftreten

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starker Vormagnetlsierungsfelder in Richtung der Ebene orientiert bleibt, wie sie zur Stabilisierung sehr kleiner Einzelwandmagnetdomänen in der zugeordneten Speichermagnetschicht erforderlich sind.

Auf diese Weise ergibt sich also dank der Erfindung eine brauchbare und zuverlässige Struktur; ganz im Gegensatz zu dem, was, wie oben erwähnt, normalerweise erwartet würde. Die oben erwähnte USA-Patentschrift 3 828 329 zeigt zwar auch eine Doppelschichtstrufc tur_f bei der ionenimplantierte Magnetschichtbereiche in der Magnetschicht 53 dazu dienen< Magneteinzelwanddomänen in der zweiten Schicht 51 weiterzuleiten. Jedoch unterscheidet sich diese Patentschrift gegenüber der Erfindung dadurch, daß für die Speichermagnetschicht leicht mit Ionen zu implantierende Materialien verwer det werden. Im Gegensatz hierzu_f werden gemäß der Erfindung ionenimplantierte Weiterleitungsstrukturen zur Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen in Materialien bereitgestellt, die sich nicht leicht und zufriedenstellend mittels Ionenimplantation behandeln lassen. Bei der erfindungsgemäßen Struktur ist außerdem nicht die zur Aufbewahrung und Weiterleitung dienende Speichermagnetschicht leicht und zuverlässig ionenimplantierbar _f da eine derartige Schicht zwangsläufig eine hohe Stabilität besitzen muß. Die Magnetisierung dieser Speichermagnetschicht läßt sich nicht zuverlässig und reproduzierbar in ihrer Richtung so umschlagen, so daß sie in Schicht)-ebene zu liegen kommt,

Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß bei den bekannten Anordnungen Materialien verwendet werden„ die ionenimplantierbar sind und die aus den gleichen Bestandteilen bestehen, im Gegensatz zur Erfindung, bei der für die MagnetspeicherschiGhten Materiallsa dienen, die nicht leicht mit Ionen sau implantieren sind und wobei äie Zusammensetzung der Bestandteile der Treibermagnetschicht unte schiedlich gegenüber denen der Speichermagnetschicht ist.

JBei der Erfindung werden also die Einzelwandmagnetdomänen in soljchen Materialien weitergeleitet, die nicht leicht und zuverlässig (mit Ionen implantierbar sind, indem eine besondere Magnetschicht

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als Treiberschicht Verwendung findet_? die sich mit Ionen in gewünschter Weise implantieren läßt. Diese Treibermagnetschicht steht in Austauschwechsexwirkung mit der Speichermagnetschicht, wobei auch als Zwischenlage eine nicht magnetische Schicht Verwendung finden kann. Im Gegensatz zur Speichermagnetschicht ist die Treibermagnetschicht aus einem derartigen Magnetmaterial vorgesehen, daß sie sich leicht mit Ionen implantieren läßt, um so Be-jreiche hierin hervorzurufen, die eine in Schichtebene ausgerichtet* Magnetisierung aufweisen, Diese Magnetisierungsbereiche mit in Schichtebene gerichteter Magnetisierung stellen die Weiterleitungs-jeleaente zur Fortbewegung eier Siss@Iwan&magnefcäoi3änea längs der hierdurch definierten Eichtung in üm-s zugeordneten Speicheriaagnetschlcht bereit* Me Weiterleitung ässr EirassXwar^SBagnetdomänen erfolgt de&el im Zus^psmeiHfflsrken mit ©ineni sic'a in ScM.chteb.ene der Treibermagnetschicht drehenden Weiterleitungsmagnetfeld.

Ein© eingehende untersuchung hat gezeigt _r daß die Weiterleitung ;Einselwandmagnetdomänen mit Hilfe ionenimplantierter Strukturen aufgrund des Meclianismuses der Wandungs ladungskoppluncr erfolgt, wobei jeweils eine Sinzelwandmagnetdomäne mit der Wandungsladung in dar icmenimp lan ties ten Treiberroacr&etsGhlcht gekoppelt ist, Dies bmiitktf daß sewie si-sh aas in Scliielitebeae ge^iefetete Magnetfeld in ssiassf Winkellage Inder« _g die "7-a«äungs ladung längs der ioaeniisplaatierten Weifcsrleitungastruktur weiterbewegt and damit die jewsils gsksppsl'fcs j3iii2®l"-?asiöir!agsie'cä©sSiie hieran längs «alt sich zieht.

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sisis MaepissfefliaSasupssstssig swiLseiisa äer ulsiidvin^sl&ann^ und der je- i weiligen Eliissl^^slssgiausfc&^S^s ess®strebte Dssisnfesp^echesd sollte dae Magn*t£liiSves2iä2,fe2si® φ^/Φ«»- wobei φ_Ώ den Magnetfluß der linsei wandmagnetdomäne und φ_^ den Magnetfluß der Wandungsladung dar stellt, zwischen etwa 1 und etwa 10 liegen, um so eine maximale Kopplung, begleitet von einer maximal wirksamen Einzelwandaagsst=» doaänenweiterleit^ng₇ zu erzielen. Das Konzept znx Ausnutzung von Wandungs ladungen zws Fortbsweg*assg v©js Sinselwandmagnetdomänen in

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onenimplantierten Strukturen findet sich in der Veröffentlichung on G. S. Almasi u.a. in "Proceedings of the 20th Annual Conference η Magnetism and Magnetic Materials", Nr. 24, Dezember 1974, San rancisco, USA. Diese Veröffentlichung von Almasi u.a. besitzt en Titel "Bubble Domain Propagation Mechanismus in Ion-Implanted tructures".

ta eine maximale Magnetflußkopplung zu erhalten, lassen sich die icke der Treibermagnetschicht, ihre Sättigungsmagnetisierung usw, derart wählen, daß sich ein geeigneter Magnetfluß

ür die Wandungsladung einstellt. Darüberhinaus können diese Eienschaften der Speichermagnetschicht der Treibermagnetschicht anemessen sein, obgleich die Speichermagnetschicht für gewöhnlich m Einklang mit den Einzelwandmagnetdomänen-Eigenschaften gewählt ird, um dann die Treibermagnetschichtmaterialien in geeigneter ;etae deraxt auszuwählen, daß eine Wandungs ladung den zweckentspreihenden Magnetfluß besitzt und die Treibermagnetschicht leicht onenimplantierbar. ist,

ie ohne weiteres einzusehen, kann die geometrische Struktur der onenimplantierten Weiterleitungselemente von mannigfacher Getalt sein, einschließlich von aneinander gereihten kreisförmigen cheibenartigen Bereichen, Dreiecks- sowie Rhombenstrukturen und ergleichen. Dabei ist es belanglos, ob die ionenimplantierten elterleitungselemente in der Aneinanderreihung jeweils aneinander anstoßen oder jeweils um einen gewissen Abstand getrennt voneinande ind. Jedenfalls sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestalbungen der Erfindung den Unteransprüchen zu entnehmen.

^schließend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispielsjeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen näher er-Läutert.

Ss zeigen:

· 1 eine Doppelschichtstruktur gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht mit schematisch angedeuteten Steuereinheiten,

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Fig. 2A einen Querschnitt durch eine perspektivisch

dargestellte ionenimplantierte Magnetschicht,

Fig. -2B die Draufsicht auf eine Struktur nach Fig, 2A

zur Erläuterung der Wandungsladungsbildung und mit angedeuteter Lage einer Einzelwandmagnetdomäne, mit- bezug auf den geladenen Wandungsteil,

Fig, 3 einen Querschnittsausschnitt durch eine Struktur

gemäß der Erfindung mit Angabe der Parameter, die zur Errechnung des Wandungsladungsmagnetflusses φ__ dienen,

Fign, 4A bis 4E jeweilige Weiterleitungsstrukturen zur Erläuterung

der Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen_f in Abhängigkeit eines sich in Schichtebene drehen den Weiterleitungsmagnetfeldes,

Fign, 5A bis 5H Querschnittsausschnitte einer Treibermagnetschich

nach verschiedenen Verfahrensschritten zur Ionenimplantation _f

Fig, 51 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer mittel^

Ionenimplantation hergestellten Treibermagnetschicht,

Fign, 6A bis 6C verschiedene Strukturgeometrien für ionenimplantierte Weiterleitungselemente für Einzelwandmagnetdomänen.

In Fig. 1 ist ein Substrat 10 mit einer Speichermagnetschicht 12 zur Aufbewahrung und Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen überzogen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Substrat aus einem nicht magnetischen Material, besitzt aber eine j Granatstruktur wohingegen die Speichermagnetschicht 12 eine Granat

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struktur aus magnetischem Material darstellt„ welche geeignet ist, Einzelwandmagnetdomänen sehr kleinen Durchmessers, in der Größenorc nung von 1 um oder weniger, zu beherbergen. Derartige Materialien werden noch in den nachfolgend beschriebenen ausführungsbeispielen aufgeführt; an dieser Stelle sollte jedoch schon betont sein, daß die vorliegende Erfindung nicht begrenzt ist auf Einzelwandmagnetdomänenmaterialien zur Beherbergung von Einzelwandiaagnetdomänen in diesem speziellen Größenbereich, Betont sei aber, daß gerade diese Materialien aber nur sehr schwer mit Ionen implantiert werden können.

Oberhalb dieser Speichermagnetsehiehi: 12 befindet sich die Treibermagnetsehicht 14 _f bestehend fins einem Material daß sieh leicht mit Ionen implantieren läßt. Somit ergibt sieli_f äaB das Substrat 10 aus einem Granat wie z,B, Gd^Ga_c0io öle Speicheraiagnetschicht 12 in typischer Weise aus einem Eisengranat auf Europiumbasis ηηά die äarüberliegende Treibermagnetsehicht 2,B₈ aus einer Gadolinium-Sisengranatzusammensetsung besteht.

Sie obere Oberfläche-der Treibermagne-fcschisirt 14 enthält Lonenimplantierte Bereiche 15, Die Bereiche 18 der Tseife ächicht 14 hingegen sind nicht ionenimplantiert_? so dag Einzelwand- ; nagnetdomänen B in der Speichermagne-cschicht 12 unterhalb des ionen ,Lmplantierten Bereichs 16 längs der Gsrenzf lache swlsehen dem ionen- ;Implantierten Bereich HS und dem aisht ionenisaplantiertea Bereich 18 weiterleitbar sind,. Die Einselwanämagnetdomänenweiterleitung erfolgt im Ansprechen auf Drehiangen des sish i.n der Bbene der Treiber iiagnetschicht 14 drehendes! Weiterleitangsmagnetfeldes H_? wie liaks 'Ton der Struktur angedeutet«

Die Treibermagnetsehicht 14 steht in äustauschwechselwirkung mit der Speichermagnetschicht 12, so daß sich in der Speichermagnetsichicht 12 eine Unterdrückung "harter" Einzelwandiaagnetdomänen ergibt. Obgleich in der Zeichnung nicht gezeigt, Wßt sich eine nicht magnetische Abstandssehieht, bestehend z.B. aus Gd₃Ga₅O₁₃, zwischen Speichermagnetschicht 12 und Treibermagnetsehicht 14 anbringen.

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Eine derartige nicht magnetische Abstandsschicht könnte bis zu einem gewissen Ausmaß die Austauschwechselwirkung zwischen den Magnet schichten 12 und 14 aufheben, so daß deshalb keine Unterdrückung "harter" Einzelwandmagnetdomänen in der Speichermagnetschicht 12 zu verzeichnen ist.

!Die Größe der Einzelwandmagnetdomänendurchmesser in der Speicherschicht 12, wird durch die Stärke des senkrecht zur Schichtebene einwirkenden Vormagnetisierungsfeldes H^ in an sich bekannter Weise gesteuert. Das Feld H^ wird durch die Vormagnetisierungsfeldcpiell© 20 bereitgestellt_f die z,B_o aus einem permanenten Magneten f einer Im Ä?ast®U8CM*@a!!3s3,"firkimej stehenden Magnetschicht oder aus eln©r strssleitenäeB Spal© gebildet istu Bas Weiterlei-

H wird äureh al® Wssit©Kl®itungsfeldguelle 22 bereiti- !gestellt, wie es ebenfalls an sic?h. bekannt ist. Die Magnetfeld-

!quellen 20 und 22 werden in üblicher Weise wn den Steuermitteln 24 bedient₇ die Steuermittel 24 können außerdem dazu dienen, den JBstrieb der Einzelwandmagnetäcmänenbauelamente wie 2_SB„ Generatoren Äbfühlbauelemente und obertragungeschalter su synchronisieren. Diese 'anderen Bauelemente sind im. Torliegenden Falle nicht gezeigt _f da

!si® nicht zur Erfirsäung beitragen,

die Ti^ibesaafsetsehislit ii gegenübesf d&s Speichesnnagrietschicht

;12 ©iiie isaterschieäliche ZusammensetzuBg besitzt, ist es möglich,

piss frsä,fc@£i!iagnete^iiclit se rs&lislerea _ρ fi£@ eias loneniiiplantatic-a üi'MB wsite^ss gisläßfep tjaljsi ieäosli ©ins Scaiehensae'astssfeichit

Hfer^;erife^g - findig kau. di© ^ii£i© höh© Sterilität wa/ä mlu&n Q-Faki

ifüh^iiffisrgbeispisl ist des¹ S^iruhfcr O sl©£- Speiet« i s

besitzt Q_n elasa Wsst_? fei? iks? Felge hat, daß eis M&pieiisi äer TreiberEi?:gf!iefcsdhi@!it sssglsglich senkrecht zur Sehichtebene äer Treibermagnetschicht ausgerichtet ist* dann aber durch die Einwirkung der Ionenimplantation in seiner Richtung in die Richtung äer Schichtebene kippt. Dies stellt sicher, daß die Weiterleitangselemente in der Traibe.rmagnetschicht definiert werden können

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Nach Ionenimplantation ist die effektive Feldstärke H_k (Anisotropie feld) der ionenimplantierten Bereiche der Treibermagnetschicht geringer als Null, um zu gewährleisten, daß eine planare Anisotropie existiert. Außerdem ist die effektive Feldstärke des Anisotropiefeldes H, der ionenimplantierten Bereiche der Treibermagnetschicht größer, als die Betriebsvormagnetisierungsfeidstärke

H , die dazu dient, die Einzelwandmagnetdomänen in der in Fig. 1 ζ

gezeigten zusammengesetzten Struktur zu stabilisieren. Hiermit ist gewährleistet, daß die ionenimplantierten Bereiche der Treibermagnetschicht ihre Magnetisierungsrichtung in Richtung der Ebene der Treibermagnetschicht beibehalten, anstatt daß ihre Magnetisierungsrichtung in die normale zur Schichtebene der Treibermagnetschicht zurückkippt, wenn das Betriebsvormagnetisierungsfeld angelegt wird.

In Fig* 1 besitzt wie bereits gesagt die Treibermagnetschicht 14 eine unterschiedliche Materialzusammensetzung gegenüber der der Speichermagnetschicht 12, Dies läßt sich herbeiführen, indem eine Treibermagnetschicht unterschiedlicher Zusammensetzung auf die Speicherschicht 12 aufgewachsen wird und ein unterschiedliches chemisches System Anwendung findet; oder kann auch erfolgen ! indem das gleiche chemische System in beschränktem Umfange Anwendung findet. Ein Beispiel für den letzteren Fall ist das Aufwachsen einer Einzelwandmagnetdomänenspeichersicht 12 mit Hilfe von Flüssigphasenepitaxie unter Verwendung eines vorgegebenen chemischen Systems, bei dem dann die Aufwachsparameter modifiziert werden_f um die Treibermagnetschicht 14 zu erhalten. So kann z.B, die Speichermagnetschicht seltene-Erden-Gallium-substituierte Eisengranate enthalten, wohingegen die Treibermagnetschicht die gleichen seltene-Erden-Gallium-substituierten-Eisengranate enthält jeoch mit einem unterschiedlichen Eisen/Gallium-Verhältnis. Währeni der Flüssigphasenepitaxie läßt man die Speicherschicht aufwachsen, um dann anschließend die Aufwachstemperatur zum Aufwachsen der Treibermagnetschicht anzuheben. Wird das Substrat während des AufwachsVorganges gedreht, dann kann die Drehung verlangsamt werden, wenn die Treibermagnetschicht aufgewachsen wird. Ein langsameres Aufwachsen der Treibermagnetschicht als für die Speicher-

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magnetschicht führt dazu, daß die Treibermagnetschicht eine geringere Sättigungsmagnetisierung für 4irM und damit eine wesentlich geringere Anisotropie aufweist. Damit wird eine Struktur bereitgestellt, in der die Treibermagnetschicht einen geringeren Wert für Q, nämlich von angenähert 1, aufweist; wohingegen die Speicher-fmagnetschicht ein hohes Q von angenähert 5 besitzt. Die Treibermagnetschicht läßt sich Ionen-implantieren, um Schichtbereiche ;zu erhalten, in denen die Magnetisierungsrichtung in Schichtebene liegt.

In diesem Ausführungsbeispiel läßt sich bei Verwendung von SmTm-Eisengranaten die Magnetspeicherschicht nicht leicht Ionen-implantieren _f da dann ihre Magnetisierungsrichtung nicht in Richtung der Schichtebene gekippt werden kann. Jedoch sind die magnetischen \ Eigenschaften der Treibermagnetschicht derart_f daß sie sich leicht ionenimplantieren läßt, um hiermit ionenimplantierte Weiterleitungselemente zur Fortbewegung der Einzelwandmagnetdomänen in der j Speicherschicht bereitzustellen. Außerdem ergibt sich daß die

jTreibermagnetschicht eine geringere Koerzitivkraft besitzt, wie jsie allgemein für eine wirksame Magnettreiberschicht erforderlich ist, wie an sich bekannt.

Die Einzelwandmagnetdomänenschicht 26 ist in den Oberflächenbereichen 28, die die Ionenimplantationsmaske 30 umgeben, mit Ionen implantiert. Die Ionenimplantationsmaske 30 besteht aus einem Material, daß den Ioneneinfall auf die Einzelwandmagnetdomänenschicht 26 verhindert und könnte z.B. aus einer Goldlage bestehen. Die Magnetisierung M_ des Einzelwandmagnetdomänenmaterials besitzt eine Richtung in Richtung der Normalen der Schichtebene, wohingegen die Richtung der Magnetisierung Mp der Ionen-implantierten Bereiche in der Ebene der Schicht 26 liegt. Zur Veranschaulichung

jist eine in der Einzelwandmagnetdomänenschicht 26 enthaltene Ein- ;zelwandmagnetdomäne B angedeutet.

jFig. 2B deutet die Magnetisierungsrichtung im Ionen-implantierten jBereich 28 bei Einwirken eines äußeren Magnetfeldes H an, das in ■der angedeuteten Richtung angelegt ist. Die Magnetisierung

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divergiert und wird rund um den nicht Ionen-implantierten Bereich : in gleicher Weise abgelenkt wie eine langsame Wasserströmung _e die rund um ein rundes Hindernis auftritt« Hierdurch wird ein Divergierungswall 32 stromaufwärts und ein Konvergiarungswall 34 stromabwärts gebildete D.h. die Magnetisierung^vektoren 36 sind zum Aufbau des Divergierungswalles einander entgegengesetzt gerichtet, wohingegen die Magnetisierungsvektoren 38 aufeinander zugerichtet sind, um den Konvergierungswall 34 aufzubauen. In freier Obereinkunft wird der Konvergierungswall durch die Minus- und Pluszeichen angedeutet.

Für Einzelwandmagnetdomänen mit abwärts gerichteter i wie in Fig, 2ä angedeutet _Q wi^kt des: Pltas-KonvergierungswalX 34 anziehend. Dieser Konvergierungswall ist als© γοη ©iaem begleitet_f der nach unten in Richtung parallel zur Magnetisierung jder Einzelwandmagnetdomäne gerichtet ist« Deshalb liegt eine Anziehungskraft für Sinzeiwanämagnetdomänen vor_? so daS die Magneteinzelwanddomäne an dem geladenen Wall klebt _B mit dem sie gekoppelt ist. Würde natürlich die Magnetisierungsrichtung der Einzelwandmagnetdomäne in entgegengesetater Richtung, also nach ©ben_? gerichtet sein, dann würde die Einzelwaadmagnetdomäne auf den DiT©jrgiisrungswall 32 hin angezogen,

Die in Fig. 3 gezeigte Struktur dient sur Ermittlung des Magnetflusses im geladenen Wall? also bei Vorliegen, einer Wandungsladung und zur Berechnung des Magnetflusses ainer Einzelwandmagnetdomäae_? um so das Verhältnis swischen beiden su ermitteln^ dessen Wert fts die Kopplung zwischen Einzelwandmagnetdomlne B nnü de^ Wandungsladung bedeutsam ist. In dieser Darstellung üiad aaelh MtSgIiehkeife äie gleichen Bezugszeichen wie in Fig« 1 ^©Kt?©siä@to Dssigemlß b©fiii äet sich die Einzelwandmagnetdomänensetiiefet 12 als Speichers chi cht auf einem Substrat _r das selbst in Fig. 3 nicht gezeigt ist. Die rreibermagnetschicht 14 ist die mittels lonen-implantierte Schicht mn die Weiterleitungselemente für die Fortbewegung der Einzelwandtiagnetdomänen B in der Speicherschicht bereitzustellen. Die Treibe xiagnetschicht H 4 ist in den Bereichen 40, die die Ionenimplantatlo naske 42 umgeben, mit Ionenkmplantiert. Die Magnetisierung der

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Speicherschicht 12 ist mit M₃ bezeichnet, wohingegen die Magnetisierung der Treibermagnetschicht mit 1-L, bezeichnet ist. Die Dicke der Treibermagnetschicht beträgt h_c wohingegen die Dicke der Speichermagnets chi cht h_B entspricht. Der Durchmesser der mit der Wandungsladung 44 gekoppelten Einzelwandmagnetdomäne entspricht d. Dank der Ionenimplantation liegt die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierung M_ in der Treibermagnetschicht parallel zur Schichtjebene 14 in denjenigen Bereichen, wo eine Ionenimplantation stattgefunden hat. Zum Zwecke nachstehender Berechnung wird angenommen, daß der geladene Wall einem rechteckigen Streifen mit der jLänge X_c und der Höhe h_n entspricht. Dann ergibt sich für den piagnetfluß einer Sinzelwandmagnetdomäne φ ^ der folgende Ausdruck;

CD

JDer Magnetfluß «f>_c, der vom geladenen Wall ausgeht., also mit der

JEinzelwandmagnetdomäne 3 in Wechselwirkung steht, ist gegeben (durch;

* 2(4iriy h_c · d (2)

hieraus läßt sich dann das Verhältnis von ψη^Φνα, ^^ei^cht ermitteln, »bgleich es wünschenswert ist, daß das Verhältnis φ₃ φ/^ = 1 bei aximaler Flußanpassung ist, kann dieses Verhältnis auch von etwa |1 bis etwa 10 variieren, wobei dann immer noch gute Resultate zu erzielen sind. Dieses Verhältnis kann also über einen verhältnismäßig weiten Bereich variieren, speziell dann? wenn luftspaltfreie weiterleitungsstrukturen mittels der Ionenimplantation hergestellt

ä "

keräen? äa die Einfangkraft _f die normalerweise mit mit Luftspalt '/ersehenen Weiterleitungselementen einhergeht, wie z.3. bei T- und I-Weiterleitungsstreifen, im vorliegenden Fall nicht auftritt. Für üiit Luftspalt versehene Weiterleitungselemente ist jedenfalls eine sehr viel engere Flußanpassung zweckmäßig.

obenstehenden Gleichungen gehen verschiedene Bemessungsparaißeter hervor. So lassen sich z.B. die Werte für ?L· und M„ ebenso

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wie die Implantationstiefe h_ und der Einzelwandmagnetdomänendurchmesser d bestimmen. Im allgemeinen wird die Speichermagnetschicht 12 vorweg festgelegt, so daß die Werte für Mg, d und h_ß bereits definiert sind. Dies bedeutet, daß die Eigenschaften der Treibermagnetschicht, wie z.B. die Tiefe der Implantation h-, und die Magnetisierung M-, zur erforderlichen Flußanpassung eingestellt werden, wohingegen gleichzeitig eine Schicht vorliegen soll, die sich leicht mit Ionen implantieren läßt. Hierbei ist zu beachten, daß es allgemein leichter ist, Magnetgranate zu implantieren, die eine geringe Sättigungsmagnetisierung 4irM aufweisen, und daß oberflächennahe Implantationstiefen relativ einfach zu realisieren sine Sowie die Sättigungsmagnetisierung 4ffML der Speichermagnetschicht angehoben wird, umso größere Treiberkräfte sind erforderlich, um Einzelwandmagnetdomänen in dieser Schicht weiterzubewegen, so daß die Tiefe tu für die Ionenimplantation generell ebenfalls ansteigt, um eine ausreichende Wandungsladung zu erhalten. Es ist in diesem Zusammenhang allgemein bekannt _r Werte für 4-jrM mittels Verfahren einzustellen, die zum Einbau von Fremdatomen in Tetraeder- oder Oktaedergitterplätzen des Granats dienlich sind. So läßt sich z.B die Sättigungsmagnetisierung 4irM eines Granats anheben, indem Fe-Atome in alle verfügbaren Tetraeder- und Oktaedergitterplätzen eingebaut werden. Dies gestattet andererseits wiederum die Anwendung dünnerer Treibermagnetschichten. Infolgedessen kann eine 0,5 jujm dicke Treibermagnetschicht verwendet werden, um Magneteinzelwandäomänen in der Speichermagnetschicht fortzubewegen. Dies bedeutet äann aber, daß die darüberliegenden Einzelwandmagnetdomänenbauelemente,wie z, B. Magnetsensoren und Leitungszüge, die oberhalb dejr üagnettreiberschicht 14 angebracht sind, näher an die Speichermagnetschicht 12 gerückt sind, was durchaus wünschenswert ist.

Es wird hervorgehoben, daß die Treibermagnetschicht nicht unbedingt aus einem solchen magnetischen Material bestehen muß, das vom Stand punkt der Einzelwandmagnetdomänen hergesehen stabilisierend wirkt. Das bedeutet dann, daß die Temperatur- und Vormagnetisierungsfeldstärkenstabilität der Treibermagnetschicht nicht so kritisch ist, Wie es für die Speichermagnetschicht der Fall ist. Ihre Funktion

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besteht lediglich darin, EinzeIwandmagnetdomänen in der darunterliegenden Speicherschicht weiterzubewegen und im Falle einer Aus-[tauschwechselwirkung mit der Speichermagnetschicht außerdem für ine Unterdrückung "harter" Einzelwandmagnetdomänen zu sorgen.

«it Hilfe der Fign. 4A bis 4E soll die Weiterbewegung einer Einzelwandmagnetdomäne B in einer Speichermagnetschicht 12 im Ansprechen lauf die Drehung eines in Schichtebene der Magnetschicht gerichteten Magnetfeldes H zu erläutern. Die Konvergenzwälle 46, die auf ainzelwandmagnetdomänen im vorliegenden Ausführungsbeispiel anzielend wirken, sind durch stark ausgezogene Linie dargestellt, wohinjegen Divergenzwälle 48 als dünn ausgezogene Linien angedeutet Bind. Die Treibermagnetschicht 14 ist Ionen-implantiert und zwar in den Bereichen 50 außerhalb der Ionenimplantationsmaske, die den durch die aneinander gereihten Kreisscheiben gebildeten Bereich. abgedeckt hat. Aus diesen Darstellungen ist ersichtlich _f daß die Einzelwandmagnetdomänen B den Wandungsladungen, sowie sie sich an tier Peripherie der Ionen-implantierten Bereiche bewegen, folgen. Sowie sich das in Schichtebene gerichtete Weiterleitungsmagnetfeld H dreht _f bewegen sich die Wandungsladungen von den Weitstellen des Weiterleitungsmusters zu dessen Engstellen, um dann zu verschwinden (Fig, 4B) und auf der anderen Seite der Weiter-Leitungsspur nach einer weiteren Drehung um 180° des Weiterleibungsfeldes (Fig. 4C) wieder aufzutauchen. Eine Drehung des Weiter leitungsmagnetfeldes H um 360° vervollständigt einen Weiter-Leitungsschritt, obgleich die Einzelwandmagnetdomänen B den grössten Teil ihrer Zeit an den Engstellen der Weiterleitungsspur veroringen. Dies ist auch die Erklärung dafür, weshalb Einzelwandmagnetdomänen nicht nach ihrem dortigen Auftreten wieder abjestoßen werden.

pur Bereitstellung der Ionen-implantierten Bereiche 50, lassen iäich lonenart, Energie und Dosierung variieren, um verschiedene Arten von Ionen-implantierten Bereichen zu erhalten. Dies ist m sich aus Theorie und Praxis bekannt. Die Weiterleitung von ISinzelwandmagnetdomänen mit Hilfe Ionen-implantierter Zonen,

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mit in Schichtebene gerichteter Magnetisierung erfordert, daß das sich in Schichtebene drehende Weiterleitungsmagnetfeld H stark genug ist, um die Magnetisierung der lonen-implantierten Schicht zu steuern. Anders wie bei einer NiFe-Streifenelementauflage, bei der die Anisotropieenergie während der Magnetisierungsumkehr vernachlässigbar istp herrscht in Ionen~implantierten Bereichen 50 ei ne kubische Anisotropieenergie vor. Um die Magnetisierungsrichtung in der Ionen-implantierten Schicht zu drehen, muß daher, wie bekannt, das sich in Schichtebene drehende magnetische Weiterleitung feld H das wirksame kubische Anisotropiefeld überwinden,

iFign. 5A bis 51 dienen sur Erläuterung der einzelnen Verfahrensschritte_f zur Herstellung eines vollständigen Sinzelwandmagnetdomänensystems gemäß der Erfindung, Bei diesen Darstellungen ist 'die Treibermagnetschicht 14 gezeigt, wobei vorausgesetzt wird_f daß die Speichermagnetschicht 12 entweder in Kontakt mit dieser Treibermagnetschicht 14 steht oder hiervon über eins dünne Abstandsschicht getrennt ist; zur größeren Klarheit ist dies hier aber nicht gezeigt. In Fig. 5A ist eine Photolackmaske 54 auf der Treiberschicht 14 aufgetragen. Diese Maske dient zur Ausbildung der ionenimplantierten Weiterleitungsspur. In Fig, 5B ist eine Ionenimplantationsmaske bestehend aus einer Chromschicht 56 und einer Goldauflage 58 oberhalb der Photolackschicht 54 aufgetragen.

Die Photolackschicht 54 wird anschließend beseitigt, so daß die Treibermagnetschicht 14 durch Anwenden von s,B. IT-Ionen, mit Ionenimplantiert wird, um die ionenimplantierten Bereiche 60 (Fig. 5C) bereitzustellen. Hiernach werden die Schichten 56 und entfernt, um dann eine Isolationsschicht 62_ff bestehend S₀B₀ aus SiO₂, aufzutragen. Anschließend wird eine Schicht 64 bestehend aus magnetischem Material wie z.B. NiFe auf die Schicht 62 aufgetragen. Die Schicht 64 kann zur Bereitstellung von Abfühleinrichtungen, Domänengeneratoren und Domänenvernichter, wie es an sich bekannt ist, dienen.

In Fig. 5E ist eine zweite Photolackmaske 66 aufgetragen, die zur YO 975 044

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Ausbildung der Abfühleinrichtungen, Domänengeneratoren und Domänen-

ι Γ

vernichter Anwendung findet. Auf diese Weise werden Bereiche der j ι

!Schicht 64 abgetragen, mit Ausnahme derjenigen unterhalb der Maske 66 (Fig. 5F). Eine dritte Maske 68 wird dann vorgesehen, um jübertragungsleitungen, Schreib/Lese-Steuerleitungen usw. zu defiinieren. So ist z.B. in Fig. 5H eine Steuerleitung 70 oberhalb eiiner Isolierschicht 72 aufgebracht.

jFig, 51 zeigt eine Draufsicht auf eine Struktur, die mit den JVerfahrensschritten, wie sie in Fign. 5A bis 5H angedeutet sind, !hergestellt ist, wobei die Zeile 5H auf eine Linie weist, in der der Querschnitt zur Darstellung der Fig, 5H verläuft.

Wie bereits angedeutet, kann die geometrische Ausgestaltung der Ionen-implantierten Bereiche mannigfacher Art sein, je nachdem welche Weiterleitung angestrebt wird. Während für eine Ionenimplantation eine aneinander gereihte Scheibenstruktur zur Bildung der Weiterleitungsspur sich als besonders zweckmäßig herausgestellt hat_f können auch andere geometrische Figuren ebensogut Anwendung finden. So kann z,B, auch vorgesehen sein, daß scheibenartig aneinander gereihte Bereiche Ionen-implantiert sind und die jeweils umgebenden Bereiche von der Ionenimplantation freigehalten bleiben jobgleich sich dies als nicht so brauchbar herausgestellt hat.

Fig, 6A zeigt eine Alternativlösung von Weiterleitungselementen zur Bildung der Weiterleitungsspur in der Treibermagnetschicht 14, wobei einzelne voneinander getrennte KreisScheibenbereiche 74 von i einer Ionenimplantation freigehalten sind und alle anderen Bereich mit Ionen implantiert sind. Im Gegensatz zur in Fig. 1 gezeigten Weiterleitungsspur stoßen also die Kreisscheibenbereiche 74 nicht aneinander an. Die Anwendbarkeit einer solchen Weiterleitungsspur ist ohne weiteres gegeben, wenn der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Kreisscheiben 74 nicht zwei Domänendurchmesser übersteigt.

Fig. 6B zeigt eine anders geformte Weiterleitungsspur, die im wesentlichen aus aneinander gereihten Rhomben besteht, wo wiederum YO 975 044

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-VSr-

die Bereiche 78 Ionen-implantiert und die Bereiche 80 von der Ionenimplantation freigehalten sind. Die Ecken der Rhomben sind

idabei abgerundet.

In Fig. 6C ist eine Weiterleitungsspur bestehend aus Winkelstrukturen mit ebenfalls abgerundeten Ecken gezeigt, wobei die Bereiche 82 der Treibermagnetschicht 14 Ionen-implantiert und die Bereiche der Winkelstrukturen 84 nicht Ionen-implantiert sind. Obgleich Wandungsladungen in der Treibermagnetschicht 14 bereitgestellt werden können, bietet eine derartige Struktur doch nicht die Vorteile, wie sie bei der Ausbildung von Kreisscheibenweiterleitungs-

strukturen vorliegt.

Wenn im vorstehenden Wandungsladungen zur Einzelwandmagnetdomänenweiterleitung bei ionenimplantierten Strukturen erwähnt sind, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die Weiterleitung mit Hilfe eines derartigen Mechanismus begrenzt. Vielmehr ist vorliegende Erfindung mit der Bereitstellung ionenimplantierter Weiterleitungsspuren zur Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen in Materialien befaßt, die selbst nicht mit Erfolg Ionen-implantiert werden können.

Folgende Tabelle listet repräsentative Beispiele für Einzelwandmagnetdomänen-Vorrichtungen auf, die aus einer Speichermagnetischicht und einer Treibermagnetschicht für Einzelwandmagnetdomänen bestehen, wobei Ionenimplantation zur Bereitstellung der Weiterleitungselemente für die Fortbewegung der der Einzelwandmagnetdomänen in der Speicherschicht verwendet sind. Die Tabelle zeigt die Zusammensetzung der Speicher- und Treiberschichten sowie die Sättigungsmagnetisierung 4ττΜ für jede Schicht; außerdem ist für jede Schicht die Dicke und der Einzelwanddomänendurchmesser angegeben. Weitere Daten beziehen sich auf die Ionenimplantation der Treiberschicht und auf die jeweilige Stärke sowohl des Weiterleitungsmagnetfeldes als auch des Vormagnetisierungsfeldes, wie sie zum Betrieb der so erstellten Vorrichtung erforderlich sind. Für Domänen-Weiterleitung dienende Muster sind ebenfalls erwähnt.

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Probe Nr.

1540 Speicherschicht ^SmO,2^GdO,6^Tm2,2^GaO,2^Pe4,8°12

Traiber-Schicht

,1^YGAO,4^PE4,6°12

Domänen- Ionen- Implant.-Dicke 4^M durchmes- Iompl.- Tiefe in in μπι Gaug ser in um Paten μΐη

1,29 800 1,15 a)H⁺ ,25keV 0,2

2xiO¹⁶/cm² Raum-Temp.

Weiterlei-

tuhqsspur E(Oe) H₂(Oe)

0,32

!

*i::eicherschicht i

fceiberschicht

,1^YGaO,75^Pe4,25°12

1,26

1382-3 Speicherschicht - gleich wie 1382-1

Treiberschicht - gleich wie 1382-1

Aneinanäerge- 30 471-480 gereihte Rhom- bis

ben mit runden 50 455-530 Ecken

b)K⁺ ,50keV 0,2 2xiO¹⁶/cm² Raum-Temp.

0,85 732 1,05 H ,150kev 1.2 Aneinanderge- 30 287-309

4x1O¹⁶/cm² Raum-Temp.

B ,300 keV 0,75 1x1O¹⁵/cm² Raum-Temp. gefolgt von H⁺,150 keV 0,45 4xiO¹⁶/cm² Raum-Temp,

reihte Kreis- :

scheiben '

Aneinanderge- 30 276-302 reihte Romben (scharfe Ecken)

Aneinanderge- 30

reihte Romben (runde Ecken)

295 287-317

cn cn cn

Beschrieben ist eine Doppel-Magnetschicht-Einzelwandmagnetdomänenjstruktur enthaltend eine Speieherschicht, in der Einzelwandmagnetidomänen aufbewahrt und weitergeleitet werden und aus einer Treiber-•magnetschicht, die sich leicht Ionen-implantieren läßt_f um die erlforderliche Weiterleitungsspuren bereitzustellen. Die Einzelwandjmagnetdomänen treten also in der Speieherschicht auf und können sich bis in die Treiberschicht erstrecken, wenn diese Schichten in Austauschkopplung miteinander stehen. Dies ist jedoch nicht erlforderlich, wobei für die vorliegende Erfindung unbeachtlich ist, lob die Einzelwandmagnetdomänen in ihrem Auftreten auf die Speicherlmagnet schicht beschränkt bleiben oder nicht, j

jDie Magnetisierung der Ionen-implantierten Bereiche bleibt in ihrer Richtung in Schichtebene ausgerichtet_f selbst wenn starke Vormagnetisierungsfelder H zur Einwirkung gebracht werden, wie es zur Stabilität kleiner Einzelwandmagnetdomänen erforderlich ist, jwenn nur hinreichende planare Anisotropie während der Ionenimplantation induziert wird. Obgleich eine Treibermagnetschicht mit hoher Sättigungsmagnetisierung 4ττΜ verwendet werden kann, ist es jvöllig unerwartet, daß eine Treibermagnetschicht mit einen, niedrigen ISättigungsmagnetisierungswert ihre in Schichtebene gerichtete Magnetisierung beibehalten kann, selbst wenn starke Vormagnetisierungsfeider einwirken. Bei Auslegung der erfindungsgemäßen Struktur wird die Treibermagnetschicht derart gewählt, daß eine ausreichende planare Anisotropie bei Ionenimplantation erzielt wird, um ihre planare Magnetisierung beizubehalten, wenn starke Vormagnetisieirungsfeider zur Einwirkung gebracht werden, um Einzelwandmagnetjdomänen in der zugeordneten Spei eher schicht zu stabilisieren.

Sie für die Speichermagnet- und Treibermagnetschichten gewählten Zusammensetzungen sind derart ausgewählt, daß sich maximale Be-Itriebsspielräume in einer Vorrichtung ergeben, bei der Einzelwandjoaagnetdomänenabmessungen üblicherweise vorab festgelegt werden. Da iie hauptsächliche Funktion der Treibermagnetschicht darauf gerichtet ist, Weiterleitungselemente zur Fortbewegung von Einzelwandnagnetdomänen in der Speicherschicht bereitzustellen, sind die mag-YO 975 044 T -——

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netischen Eigenschaften und Stabilitätsbedingungen der Treibermagnetschicht doch nicht so kritisch wie es für die Speichermagnetschicht der Fall ist. Infolgedessen können viele Faktoren verändert werden, um trotzdem noch eine brauchbare Weiterleitung jvon Einzelwandmagnetdomänen zu gewährleisten, wie es sich leicht jaus der Erfindung ergibt.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Doppelmagnetschichtstruktur zur Weiterleitung von Einzelwandmagnetdomänen in einer Speicherschicht unter Einwirkung eines sich in Schichtebene drehenden Weiterlei tungsfeldes, gekennzeichnet durch eine der Speichermagnetschicht überlagerte Treibermagnetschicht mit gegenüber der Speichermagnetschicht unterschiedlicher Zusammensetzung, die Ionen-implantierte Bereiche aufweist, indem die Grenzwandung zwischen lonen-implantierten und nicht lonen-implantierten Bereichen mit ihren auftretenden Wandungsladungen_f die im Ansprechen auf das sich in Schichtebene drehende Weiterleitungsmagnetfeld längs dieser Wandlandungen fortbewegt werden _f Einzelwandmagnetdomänen in der darunterliegenden Speieherschicht durch Mitziehen fortzubewegen,

2, Anordnung nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die Treibermagnetschicht in Austauschkopplung mit der Speichermagnetschicht steht,

3, Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2_f dadurch gekennzeichnet _ξ daß sowohl die Treiber- als auch die Speichermagnetschicht Granatstruktur aufweisen.

4, Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Wandungsladung in der Weiterleitungsspur der Treibermagnetschicht unter Einwirkung des Weiterleitungsmagnetfeldes ausbildbar ist, wobei die Wandungsladung magnetisch mit der Einzelwandmagnetdomäne in der Speicherschicht gekoppelt ist,

5, Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß dieser Wandungsladung im großen und ganzen dem Streufluß der mit ihr gekoppelten magnetischen Einzelwandmagnetdomäne angepaßt ist.

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ORiQlNAL INSPECTED

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des von der gekoppelten Einzelwandmagnetdomäne ausgehenden Streuflusses φ_β zum Wandungsladungsfluß <L_ zwischen etwa 1 und etwa 10 liegt,

7. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Idnen-implantierten Bereiche aneinander gereihte Weiterleitungselemente umschließen,

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander gereihten Weiterleitungselemente kreisscheibenförmig sind,

9« Anordnung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet,

daß die Weiterleitungselemente im wesentlichen rhomben-■ förmig gestaltet sind,

10, Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gütefaktor Q = H,/4irM der Speicher-

Jc s

magnetschicht größer als der der Treibermagnetschicht ist_f wobei H, die effektive Feldstärke des Anisotropiefeldes und 4irM_ die Sättigungsmagnetisierung darstellen.

11, Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9 _r dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsmagnetisierung für die Speichermagnets chi cht größer als für die Treibermagnetschicht ist.

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