DE2734027C3 - Fortbewegungselement magnetische Blasendomänen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fortbewegungselement für magnetische Blasendomänen, bestehend aus einer magnetisierbaren Schichtstruktur, die ein Basisteil und beidseitig symmetrisch daran anschließende Endteile aufweist, die sich unter einem derartigen Winkel von dem Basisteil wegerstrecken, daß entsprechende Endteile benachbarter Fortbewegungselemente zumindest auf einem Teilabschnitt Seite an Seite bringbar sind und an denen sich unter dem Einfluß eines in der Schichtebene rotierenden Feldes periodisch bestimmte Magnetpole ausbilden.

Ein derartiges Fortbewegungselement ist durch die DE-OS 26 01 444 bekanntgeworden.

Das bekannte Fortbewegungselement weist folgende Nachteile auf: Durch die bogenförmig gekrümmte Konfiguration des Fortbewegungselementes gibt es

ίο keine ausgezeichneten, d. h. hervorgehobenen Winkelpositionen, in denen sich bevorzugt und konzentriert magnetische Pole zwecks Steuerung der Fortbewegung der Blasendomänen entlang der Peripherie des Fortbewegungselementes ausbilden könnten. Die Steuerungsfähigkeit der Blasendomänenfortbewegung ist daher herabgesetzt Weiterhin ist ganz offensichtlich, daß das bekannte Fortbewegungselement nur sehr kleine Endteile im Vergleich zum Flächenbedarf des Gesamielementes hat, wodurch die Oberwindung der Potentialschwelle im Spalt zwischen benachbarten Fortbewegungselementen, die sogenannte »gap tolerance« abgeschwächt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorgenannte Fortbewegungselement so auszubilden, daß es möglich ist, die Blase stärker an einem der beiden Pole (Endteile) zu lokalisieren, damit Lage und Richtung der Bewegung der Blasen leichter steuerbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß das Basisteil und die Endteile jeweils zu beiden Seiten der Schichtstruktur gradlinig begrenzt sind und beide zugehörigen Begrenzungslinien jeweils zumindest annähernd parallel zueinander ausgerichtet sind.

Die Vorteile der Lehre nach der Erfindung liegen darin, daß die rechteckförmigen Teile des Fortbewegungselemenles eine definierte Polstruktur bzw. definierte Bahnen vorgeben. Die Blasendomänen können dadurch definitiv in einem Endteil (Pol) lokalisiert werden, so daß Lage und Richtung der Bewegung der Blasen leichter gesteuert werden können. Das »gap tolerancew-Prinzip, das zur Voraussetzung hat, daß sich gleichzeitig in parallelen Endteilen zweier benachbarter Fortbewegungselemente Pole ausbilden, wodurch die Blase den Spalt zwischen beiden Elementen überspannt und die Fortbewegung der Blasendomänen erleichtert wird, wird daher ersichtlich durch die definitivere Lokalisierung der Pole in den Endzeilen, die im Verhältnis zum Kreisbogen auf einer relativ langen Strecke parallel liegen, ganz erheblich gefördert.

so Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Energieprofil eines einzelnen Fortbewegungselementes bekannter Art,

F i g. 2 ein zusammengesetztes Energieprofil für eine Vielzahl von benachbarten, bekannten Fortbewegungselementen,

F i g. 3 eine schematische Darstellung von Fortbewegungselementen gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig.4 einen Blasendomänenschaltkreis unter Anwendung der in F i g. 3 dargestellten Fortbewegungsele- ■ mente, wobei diese Fortbewegungselemente so angeordnet sind, daß sie einen Austausclv/Vervielfacher-Schalter bilden,

F i g. 5 eine andere Ausführungsform eines Austausch-ZVervielfacher-Schalters,

F i g. 6, 7, 8 und 8a weitere Ausführungsformen von Fortbewegungselementen entsprechend der vorliegen-

den Erfindung, die so angeordnet sind, daß sie eine Obertragungs-Schaltfunktion herstellen.

Die F i g. 1 zeigt ein typisches statisches Koppelenergieprofil 11 unterhalb eines einzelnen Balkens 10 (in Seitenansicht dargestellt). Das Profil 11 stellt die magnetostatische Energiekopplung der nicht dargestellten magnetischen Blasendomänen dar, die als Folge des magnetischen Feldes, das von der magnetischen Blase in dem Blasendomänenmaterial erzeugt wird, auftritt. Es ist ersichtlich, daß das statische Energiekoppelfeld um iu ungefähr \Q% oder weniger direkt unterhalb der Balken 10 variiert. Außerhalb der Abmessungen des Elementes fällt jedoch das Profil sehr rapide ab. Es hat sich gezeigt, daß die Abfallentfernung in der Größenordnung des Durchmessers einer magnetischen Blasendomäne ist.

In Fig.2 ist ein typisches statisches Energieprofil einer T-I-Balkenanordnung (in einer Draufsicht gezeigt) dargestellt Das statische Energieprofil dieser Fortbewegungselemente ist das Resultat der Überlagerung der Profile der einzelnen Element, die aus den T-Balken 20 und 24 sowie dem Balken 22 besteht. Die Profile 21 bzw. 25 stellen daher die statischen Energiekoppelprofile der T-Balken 20 bzw. 24 dar. Zusätzlich ist das Profil 23 das Profil des I-Balkens 22. Das resultierende Profil 26, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, stellt die Überlagerung oder Überlappung der Energieprofile benachbarter Elemente dar. Das Profil 26 stellt die Energiebarrierenhöhe £s;yin dem Spalt zwischen den benachbarten Elementen dar. Die Höhe der Energiebarriere ist bekannterweise eine jo Funktion des Verhältnisses von Durchmesser zu Spalt. Je größer dieses Verhältnis ist, desto kleiner ist der Betrag von Ebh.

Um eine Blase von der Stelle 1 des T-Balkens 20 zur Stelle 2 des I-Balkens 22 zu bewegen, ist ein rotierendes Feld Hr notwendig, das bei dieser Ausführungsform um ungefähr 90° im Uhrzeigersinn rotiert. Wenn das Feld Hr von seiner 0°-Position zu der 90°-Position rotiert, wird der Pol an der Stelle 1 immer weniger »anziehend«, und der magnetische Pol an der Stelle 2 wird dagegen stärker »anziehend«. Die Blase wird sich jedoch so lange nicht von der Stelle 1 zur Stelle 2 bewegen, bis die Blase den Feldgradienten überwindet, der der Energiebarriere, dargestellt durch das Profil 26, zugeordnet ist. Zusätzlich ist die Blase, bevor sie den Spalt zwischen den Elementen 20 und 22 kreuzt, einem wesentlichen höher wirksamen Stützfeld H_B ausgesetzt und schrumpft daher im Durchmesser. Wenn der Blasendurchmesser jedoch kleiner wird, wird die effektive Energiebarriere höher. Auf diese Weise wird es für die Blase schwieriger, den Spalt zu überqueren. Dieser Umstand hat eine direkte Beziehung zu den System- und Einrichtungskennwerten und auch zu anderen Fortbewegungs-Parametern. Darüber hinaus wird häufig, wenn größere Felder an die Einrichtung angelegt werden, in dem Versuch, die Blasengeschwindigkeit oder -kennwerte zu verbessern, der umgekehrte Effekt erzeugt. Das heißt, eine zu hohe Feldstärke kann eine Reduzierung der Größe der Blase bis hin zu ihrer Auflösung bewirken.

Damit eine Blase von der Stelle 2 zu der Stelle 3 sich bewegt, muß entsprechend das Feld Hr von der 90°-Position in die 180°-Position rotieren. Es treten dabei die gleichen (oder ähnlichen) Energiebarrieren-Überlegungen auf, wie sie beim Übergang von der Stelle 1 zur Stelle 2 dargelegt wurden.

Die vorgenannten Effekte, die im Grunde dadurch bedingt sind, daß die Anoden der Fortbewegungselemente rechtwinklig aufeinander stehen, bewirken, daß die Fortbewegungscharakteristik sehr empfindlich von dem Verhältnis Blasendurchmesser: Spaltbreite abhängt

Beim Stand der Technik mit Fortbewegungselementen in der Form von T-I- oder T-X-Balken ist ein Verhältnis von Blasendurchmesser zur Spaltbreite von ungefähr 3 :1 notwendig. Das Verhältnis von Systemperiode zu Spaltbreite ist ungefähr 16.1. Daher ist die Spaltbreite die kleinste Abmessung in dem Fortbewegungskreis. Es ist hervorzuheben, daß die System-Bit-Dichte pro Flächeneinheit, die gleich dem Reziprokwert des Quadrates der Systemperiode ist durch die Spaltbreite bestimmt wird, die ihrerseits von der Auflösung des verwendeten lithographischen Verfahrens bestimmt wird. Kann daher die Spaltbreite kleiner gemacht weiden, kann die Bit-Dichte vergrößert werden. Für eine gegebene lithographische Auflösung kann andererseits ein wesentlicher Anstieg in der System-Bit-Dichte erhalten werden, wenn das Verhältnis von Systemperiode zu Spaltbreite verringert wird.

Durch die eingangs beschriebene, d. h. durch die DE-OS 26 01 444 bekanntgewordenen Fortbewegungselemente wird bereits eine Verbesserung dadurch erzielt, daß benachbarte Endteile partiell parallel zueinander liegen, so daß sich gleichzeitig Pole in diesen parallelen Endabschnitten ausbilden, wodurch die Blase den Spalt zwischen den beiden Elementen überspannt und die Fortbewegung der Blasendomänen erleichtert wird (gap tolerance-Prinzip). Diese Fortbewegungselemente sind jedoch noch wie eingangs erwähnt mit Mängeln behaftet.

Die F i g. 3 zeigt eine Fortbewegungsbahn, die eine Vielzahl von Fortbewegungselementen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Diese Fortbewegungsbahn für magnetische Blasendomänen wird durch die Fortbewegungselemente 30, 31, 32, 33, 34 und 35 gebildet. Es ist ersichtlich, daß dabei mindestens drei unterschiedliche, jedoch miteinander verwandte Fortbewegungselemente dargestellt sind. Das Standard-Fortbewegungselement wird durch die Elemente 32,33 und 34 dargestellt. Die Elemente 30 und

31 sind als '.⁷ -Elemente, dagegen das Element 35 als das 3?r-Element dargestellt. Das Grundelement ist das -~2 -Element, z. B. die Elemente 30 und 31. Jedes dieser Elemente 30 und 31 besteht aus drei Element-Teilen, die typischerweise einstückig miteinander verbunden sind, !m speziellen weist das Element 30 ein Basis- oder Zwischenverbindungsteil 30/4 und Endteile 30ßund 3OC auf, die mit dem Basisteil 30A verbunden sind.

Die Endteile 305 und 3OC erstrecken sich von dem Basisteil 3OA unter einem Winkel von ungefähr 135°, so daß die gewünschte Beziehung zwischen den Elementen 30 und 31 und anderen Elementen hergestellt wird. Das bedeutet, daß die Endteile 30ßoder 3OC so angeordnet sind, daß sie parallel zu benachbarten Endteiien liegen.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Endteile 30ßund 30Cgenerell schmaler als das Basisteil 3OA, dessen Breite durch den Buchstaben a gekennzeichnet ist. Weiterhin sind die Endteile 305 und 3OC typischerweise kurzer in der Längsabmessung (b)a\s das Basisteil 3OA. Darüber hinaus sind in der bevorzugten Ausführungsform die Kanten des Basisteils 3OA im wesentlichen parallel zu den parallelen Kanten der Endteile 305 und 3OC. Diese Beziehung erleichtert den Aufbau und gibt entsprechend mehr Freiheit und

verbessert weiterhin die magnetischen Arbeitscharakteristiken der Gesamteinrichtung.

Es ist ersichtlich, daß die Fortbewegungselemente 32, 33 und 34 in den meisten Teilen im wesentlichen ähnlich dem Fortbewegungselement 30 sind. Das heißt, das Standardelement 33 weist ein Basisteil 33/4 und Endteile 335 und 33C auf, die dieselben allgemeinen Beziehungen wie diejenigen beim Fortbewegungselement 30 erwähnten haben, ausgenommen den Winkel zwischen den Endteilen und dem Basisteil. Das Fortbewegungselement 33 weist nämlich zusätzlich Koppelteile 33O und 33E auf, die zwischen das Basisteil 33A und die zugehörigen Endteile 33ß und 33C eingefügt sind. Die Koppelteile sind typischerweise in bezug auf das Basisteil unter einem Winkel von ungefähr 135° angeordnet, wobei die Endteile ihrerseits in bezug auf die Koppelteile unter demselben Winkel angeordnet sind. Dadurch ist der Gesamtwinkel zwischen den Endteilen und dem Basisteil im wesentlichen 90°. Es ist aus diesem Grunde möglich, eine Vielzahl von Fortbewegungselementen, beispielsweise die Elemente 32, 33 oder 34 in Reihe anzuordnen und eine Fortbewegungsbahn vorzusehen, die wie eine langgestreckte Bahn von Chevron-, T-Balken, I-Balken-Anordnungen oder dergl. wirkt. Bei der vorliegenden i'i Anordnung sind jedoch die Endteile 33ß, 33C von entsprechenden benachbarten Elementen mit einer langen Strecke prallel zueinander angeordnet. Dadurch tritt der bereits oben erwähnte Vorteile auf. Darüber hinaus kann, wie in F i g. 3 dargestellt, durch eine jo geeignete Verwendung von Standard-Fortbewegungselementen, wie die Fortbewegungselemente 32 und 33 als auch von Grundelementen 30 und 31 eine ausgangsseitige Ecke der Fortbewegungsbahn erhalten werden.

Das Fortbewegungselement 35, das 3;r-Element. weist die gleichen strukturellen Vorteile wie das Fortbewegungselement 33, jedoch mit geringen Modifikationen auf. Beispielsweise sind die Elementteile 35F und 35G einerseits als auch die Elementteile 35H und 35/ andererseits als zusätzliche Koppelelemente zwischen die bereits vorliegenden Koppelelemente 35D und 35Eund das Basisteil 35A angefügt. Mit geeigneten Winkelbeziehungen der Teilelemente sind die Endteile 35S und 35C aufeinander ausgerichtet, wenn auch aus entgegengesetzten Richtungen. Auf diese Weise ist unter Verwendung der Grundentwurfskriterien, die im Zusammenhang mit dem Grundelement 30 angemerkt wurden, ein innenseitiges Eckelement geschaffen. Wiederum ist dieses Fortbewegungselement so beschaf- 5« fen. daß es mit dem verbleibenden Teil des Fortbewegungspfades, bestehend aus den Elementen 30 bis 34. derart verbunden ist, daß die Endteile der benachbarten Fortbewegungseiemente (hier 34ß und 33Q parallel zueinander liegen.

In einer anderen Ausführungsform kann an der äußeren Kante des Elementteiles 35Λ ein Elementteil 35Z (siehe gestrichelte Linie) vorgesehen sein, um eine zusätzliche Zahl von akuten Winkelecken entlang der Peripherie der Einrichtung vorzusehen, um somit die to Fortbewegung der Blasendomäne entlang dieses Weges in Abhängigkeit von dem rotierenden Feld zu erleichtern. In einer anderen Ausführungsform kann das Fortbewegungselement 35. wie durch die gestrichelte Linie 35X dargestellt, modifiziert werden. In dieser Ausführungsform können die Teile 354.35H und 35/in ihrer Breite reduziert werden, um die Arbeitsweise zu verbessern.

Bislang wurde die Grundstruktur beschrieben. Die Vorteile dieser Strukturen ergeben sich durch Betrachtung der Bewegung der Blasen 100, 101, gezeigt in gestrichelten Linien. Es ist zunächst angenommen, daß eine Blase sich an dem Ende des Endteiles 32S des Fortbewegungselements 32 befindet. Wenn sich das Feld Hr im entgegengesetzten Uhrzeigersinne dreht, bewegt sich die Blase auf die Verbindung zwischen dem Endteil 32ß und dem Koppelteil 32D zu. Von dort aus bewegt sich die Blase nacheinander hin zu dem Basisteil 32Λ und dem Koppelteil 32£ Wenn schließlich das Feld Hr die 0°-Position erreicht, hat die Blase das Fortbewegungselement 32 durchlaufen und wird an einem starken magnetischen Pol an dem Ende des Endteiles 32C festgehalten. Gleichzeitig weist auch der Endteil 3OS infolge des ebenen Feldes Hr einen starken magnetischen Pol auf. Daher streift die Blase an dem Endteil 32Cab und verbleibt gleichzeitig an dem Ende des Endteils 30Ä

In bekannter Weise überquert die Blase am Endteil 30ß, wenn das Feld Hr rotiert, den Umfang des Elementes 30. Das bedeutet, daß die Blase den Umfang des Elementteiles 30Λ durchquert und das Endteil 30C erreicht. An diesem Punkt weist der Teil 31B ebenfalls einen starken magnetischen Pol auf, wodurch die Blase 101 ausstreift und sich an beiden Endteilen gleichzeitig niederläßt. Durch einen ähnlichen Vorgang durchquert die Blase dann nacheinander die Fortbewegungselemente 31,32,33 und 34 und so weiter.

Der wesentliche Vorteil, der durch die vorliegende Anordnung erzielt wird, besteht darin, daß der Spalt zwischen benachbarten Elementen von kleiner oder gar keiner Konsequenz ist. Die Energiebarriere des Spaltes wird signifikant in den Gliedern der Blasenfortbewegung überwunden, insofern, als jeder der benachbarten parallelen Teile den gleichen magnetischen Pol aufweist und nicht magnetische Pole, die um 90° abseits sind, wie es bei den Standard-T-I-Balkcn-Anordnungen der Fall ist.

In der F i g. 4 ist ein Vervielfacher/Austausch-Schalter dargestellt, der unter Verwendung der oben beschriebenen Fortbewegungselemente hergestellt werden kann. Solche Vervielfacher-Austausch-Schalter werden z. B. in den älteren Anmeldungen P 27 22 193.8 und P 27 22 259.9 beschrieben.

Weiterhin ist ein Entwurf eines Vervielfacher-Schalters beschrieben von P. 1. Bonyhard u. a. in A. I. P. Conference Proceedings, Nr. 18, Teil I, Seite 100 (1973). Der Vervielfacher/Austausch-Schalter, der in Fig.4 dargestellt und in diesem Zusammenhang beschrieben ist. ist jedoch ein neuartiger Entwurf. Die Fortbewe gungselemente 140 bis 143 sind Standardelemente des Fortbewegungselementes 34 der F i g. 3, ebenso wie die Fortbewegungselemente 133 und 134. Das Element 135 ist ein 3;r-Element, wie das Element 35 in F i g. 3.

Wie in Fig.4 dargestellt ist, überspannt die lange Kante des Elementes 135 den Spalt zwischen den Elementen 141 und 14Z Beim Fehlen eines Schaltstromes im Leiter 52 pflanzen sich die Blasen, wie durch die Pfeile 38 angedeutet durch die entsprechenden Fortbewegungsbahnen hindurch fort Das heißt, eine Blase pflanzt sich von dem Element 140 zum Element 143 entlang der Bahn, A, B. C. D, E, F, G usw. fort. In gleicher Weise pflanzt sich eine Blase durch den Pfad hindurch fort, der die Elemente 133, 134 und 135 aufweist, die wirksam eine Nebenschleife darstellen können. In diesem Fall pflanzen sich die Blasen über die Stelle 1, Z 3,4,5,6.7,8,9.10 usw. fort.

Wird nun ein Schaltstrom an den Leiter 52 angelegt, und zwar in bezug auf das rotierende Feld Hr, entsprechend der Darstellung »Austauschen«, so findet ein Austauschprozeß statt. Das bedeutet, Blasen 51 und

50 pflanzen sich entlang der oben beschriebenen Bahnen fort. Wenn die Blase 50 jedoch in dem Element 141 die Stelle C erreicht, dann wird diese Blase durch das in dem Leiter 52 erzeugte magnetische Feld blockiert. Die Blase wird daher, wie durch die Blase 50 dargestellt, ausstreifen und sich entlang der äußeren Kante des Leiters 53 erstrecken, bis sie evtl. die Stelle 6 im Element 135 erreicht. Das heißt, die Blase 50 folgt dem Pfad A, B, 6,7 usw. In gleicher Weise folgt die Blase

51 beim Anlegen des rotierenden Feldes der Bahn 3,4,5, F, C. Das bedeutet, daß die Blase 51 durch das im Leiter

52 erzeugte magnetische Feld wirksam blockiert und an das Element 142 übertragen wird. Es ist daher ersichtlich, daß eine Blase in der Schleife gegen eine Blase in dem Hauptpfad ausgetauscht worden ist.

Wenn auf der anderen Seite eine »Vervielfacher«-Arbeitsweise gewünscht wird, dann wird der Schaltstrom im Leiter 52 in bezug auf das rotierende Feld so angelegt, wie es in der Legende im Zustand »W«-Vervielfachen« dargestellt wird. Bei dieser Anordnung ist angenommen, daß keine Blase sich in dem Hauptpfad mit den Elementen 140 bis 143 fortbewegt. Es pflanzt sich jedoch die Blase 51 durch die Schleifenbahn fort. Wenn die Blase die Position erreicht, die durch die Blase 55 (in gestrichelter Linie) dargestellt ist, streift die Blase entlang der Peripherie des Elementes 135. Wenn die Blase zwischen den Stellen 5 und 6 des Elementes 135 ausstreift bzw. sich ausdehnt, wird der Schaltstrom angelegt. Der Schaltstrom erzeugt magnetische Felder, die durch da·- abstoßende Feld innerhalb der Haarnadelschleife des Leiters 52 die Blase in zwei Teile schneidet. Der vordere Teil der Blase setzt eine Bewegung in der Nebenschleife fort, während die nachfolgende Blase zu dem Hauptpfad übergeht, wie durch den Pfeil 40 dargestellt, und zwar infolge der Wirkungsweise, wie sie weiter oben in bezug auf die Austausch-Arbeitsweise erläutert worden ist.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Vervielfacher/Austausch-Schalters, der ebenfalls die neuartigen Fortbewegungsbahnen, die oben beschrieben wurden, verwendet. Bei dieser Darstellung sind die Elemente 240, 241, 242, 233 und 230 grundsätzlich die gleichen wie die Elemente 33 und 34 in Fig. 3. Die Elemente 231 und 232 sind jedoch hybride Elemente oder modifizierte Versionen eines der Elemente 33 oder 35. Das heißt, die Elemente 231 und 232 weisen nicht die U- oder C-förmige Gestalt der Elemente 33 und 34 auf, noch sind diese Elemente von der geschlossenen G-förmigen .Anordnung des Elementes 35, die Uberein Stimmung insoweit, daß die Endteile der Elemente parallel zu benachbarten Endteilen angeordnet sind, ist jedoch vorhanden.

Die Arbeitsweise des Schalters in F i g. 5 ist derjenigen des Schalters in Fig.4 ähnlich, und zwar pflanzt sich eine Blase durch die Hauptschleife hindurch fort die aus den Elementen 240—242 besteht, oder sie pflanzt sich durch die Nebenschleife fort, die aus den Elementen 232-233 besteht, wie es durch die Pfeile 38 dargestellt ist In der Arbeitsweise »Austauschen« werden Blasen zwischen den entsprechenden Schleifen über Pfade, dargestellt durch Pfeile 39 und 40, übertragen. Diese Blasen werden übertragen (ausgetauscht), wenn ein Schaltstrom an dem Leiter 25Z wie oben erläutert, entsprechend der Legende »Austauschen« angelegt wird.

In ähnlicher Weise wird eine Blase in dem Zustand »Vervielfachen« entlang der Peripherie des Elementes 241 zwischen den Stellen 3 und 4 langgestreckt, und das Anlegen eines Schaltstromes verursacht die Teilung der Blase. Von jenem Zeitpunkt an pflanzt sich die voreilende Blase weiterhin entlang der Bahn mit den Stellen 4,5,6 usw. fort. Die nachfolgende Blase wird von der Stelle 3 zu den Stellen E, Fusw. übertragen, wie es

ι ο durch den Pfeil 39 dargestellt ist.

In den Fig.4 und 5 sind Strukturen für Schalter gezeigt, die einen Austausch von Blasen zwischen einer Haupt- und einer Nebenschleife erlauben. Zusätzlich ist in der F i g. 4 eine Struktur dargestellt, die eine Blase aus einer Nebenschleife heraus in eine Hauptschleife hinein vervielfachen kann. In F i g. 5 dagegen ist eine Struktur gezeigt, die ein Vervielfachen einer Blase einer Hauptschleife in eine Nebenschleife hinein erlaubt. In jeder dieser Schalterstrukturen weisen die Fortbewegungselemente Endteile auf, die im wesentlichen parallel zu den Endteilen benachbarter Elemente liegen.

In der F i g. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines

Übertragen/Vervielfachen-Schalters dargestellt. Dieser Schalter ist in der Grundstruktur analog dem Übertragen/Vervielfachen-Schalter, der von Nelson in Verbindung mit Chevronstaffeln beschrieben wird, aufgebaut. Es wird hierzu auf »Progress in All Permalloy Control Functions«, AIP Conf. Proc, Vol. 18, Seiten 95 bis 99. (1973) hingewiesen.

In der Ausführungsform gemäß Fig.6 sind in zwei benachbarten Bahnen eine Vielzahl von C-förmigen Standard-Fortbewegungselementen 330 bis 335 angeordnet. Diese Bahnen können parallele Fortbewegungsbahnen sein oder eine Haupt/Nebenschleifenan-Ordnung darstellen. Beim Fehlen eines Schaltstromsignals in einem Leiter, der die Teile 336Λ, 336S und 336C umfaßt, pflanzen sich die Blasen durch den Fortbewegungspfad hindurch fort, und zwar in Richtungen, die durch die Pfeile 338 gekennzeichnet sind. Das heißt die Blasen, die sich in den Elementen 330, 331, 332, fortbewegen, folgen den Pfadstellen, 1,2,3,4,5,6 usw. In gleicher Weise folgen die Blasen in der Bahn mit den Elementen 333,334,335 den Bahnstellen A. B. C. D, E, F usw.

Befindet sich der Schalter in dem Zustand »Übertragen«, dann wird ein Strom an den Leiter 336 angelegt, wie es durch den Pfeil I angedeutet wird, und zwar während desjenigen Teiles des rotierenden Feldzyklus, der durch die Legende »Austauschen« gekennzeichnet wird. In diesem Fall pflanzt sich die Blase entlang der Bahn 1,2 und 3 fort. Wenn die Blase die Stelle 3 erreicht, dann blockiert das von dem Anliegen des Schaltstromes erzeugte Feld die Blase und bewirkt daß sie von der Stelle 3 im Element 331 zu der Stelle D im Element 334 ausstreift Wenn das Feld Hr weiter rotiert, dann wandert die Blase nacheinander zu den Stellen fund F. Auf diese Weise ist die Blase von einer Bahn zu der anderen übertragen worden.

In dem Zustand »Vervielfachen«, sei anfänglich

bo angenommen, daß sich die Blase entlang der Bahn 1,2,3 usw. fortbewegt In diesem Moment wird der Strom an den Leiter 336 angelegt wenn unter dem Einfluß des rotierenden Feldes Hr die Blase die Stelle 4 erreicht hat und sich auf die Stelle 5 hin fortbewegt Das Anlegen des Stromsignals erzeugt ein magnetisches Feld, das bewirkt daß die Blase hin zu der Stelle D ausstreift Unter dem Einfluß des rotierenden Feldes Hr wird die Blase zwischen den Elementen in jedem der Pfade

weiterhin gestreckt. Nachdem die Blase zwischen den Elementen ausgestreckt ist, d. h. entsprechend zwischen den Stellen 5 und D ausgestreckt ist, wird ein zusätzliches Schalt-Stromsignal in der entgegengesetzten Richtung an den Leiter 336 angelegt. Dieses zweite Schaltstromsignal hat die Wirkung, daß die langgestreckte Blase in zwei Blasenteile geschnitten oder aufgeteilt wird. Der erste Teil pflanzt sich weiterhin entlang der Bahn mit den Stellen 5, 6, 7 usw. fort, während der neue oder der abgetrennte Teil der Bahn folgt, die aus den Stellen D, E, F usw. besteht. Diese Anordnung arbeitet zwar in einer Weise, die ähnlich der Arbeitsweise der Einrichtung ist, die in dem oben genannten Artikel von Nelson beschrieben wird. Der vorliegende Schalter weist jedoch die verbesserte spalttolerierende Fortbewegungs-Elemer.tstruklur auf, die im vorstehenden gezeigt und beschrieben wurde.

Die F i g. 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines einpegeligen Übertragen/Vervielfachen-Schalters, der spalttolerierende Fortbewegungselemente 430 — 436 entsprechend den Fortbewegungselementen 330 — 335 in F i g. 6 verwendet. Die Ausführungsform nach F i g. 7 hat jedoch den Vorteil, daß es möglich ist, den Schaltstromleiter auf dieselbe Seite der Fortbewegungsschleifen zurückzuführen. Dieser Vorteil ist im speziellen wünschenswert bei der Herstellung von Haupt/Nebenschleifen-Chiporganisationen. Das bedeutet, der Leiter kann zur einen Kante des Chips beispielsweise zurückgeführt werden, und muß nicht durch die Nebenschleifenanordnung hindurchgeführt werden. Um diese Anordnung zu erleichtern, überspannt das Element 435 den Spalt zwischen den Elementen 431 und 432. Der Leiter 437 ist mit diesen Elementen verbunden. In dieser Konfiguration pflanzen sich Blasen durch die entsprechenden Fortbewegungsbahnen in Richtungen fort, die durch die Pfeile 438 angedeutet sind. Diese Fortbewegungen treten auf in der Abwesenheit eines Schaltstromsignals am Leiter 437. Auf diese Weise pflanzen sich in dem einem Pfad die Blasen über die Blasenstellen A, B, C, D, E, F usw. und in dem anderen Pfad über die Blasenstellen 1,2,3,4, 5,6 fort.

Wird die Arbeitsweise »Übertragen« gewünscht, wird ein Stromsignal an den Leiter 437 angelegt, wobei dieser Strom sich durch die verschiedenen Abschnitte 437Λ, B, C und D fortpflanzt, um auf diese Weist einen Strompfad zu erzeugen und damit ein magnetisches Feld benachbart den Fortbewegungselementen. In diesem Fall pflanzt sich die Blase von der Blasenstelle A durch B zu Chin fort Der Strom in dem Leiterabschnitt 4375 erzeugt jedoch ein magnetisches Feld, das die Blase blockiert und zur Stelle 4 im Element 435 ablenkt In Abhängigkeit von dem blockierenden Feld Hr pflanzt sich die Blase nacheinander zu den Stellen 5 und 6 fort In ähnlicher Weise pflanzt sich die Blase der Stelle 2 zur Stelle 3 hin fort wird dann blockiert und bewegt sich zur Stelle E hin, von wo aus sie sich nacheinander zu den Stellen Fund G fortbewegt

In dem Zustand »Vervielfachen« bewegt sich keine Blase in den Elementen 430 bis 433 fort Die Blase in der Nebenschleife bewegt sich von der Stelle 2 aus fort bis sie zwischen den Stellen 3 und 4 in typischer Weise ausgestreckt wird. An diesem Punkt wird ein Stromsignal geeigneter Größe und mit geeigneten Vorzeichen angelegt, wobei ein Teil der Blase an der Stelle 3 zur Stelle E hin ausgestreift wird. Kurz danach wird ein Strom geeigneter Amplitude und Polarität an den Leiter 437 angelegt, wodurch die Blase, die zwischen den Stellen 4 und E ausgestreckt ist, wirksam ungefähr an der Stelle 3 geteilt wird, so daß die Blase an der Stelle 4 frei ist, um zur Stelle 5 usw. sich fortzubewegen, währenddessen die Blase an der Stelle £sich zur Stelle F usw. fortbewegt.

Die F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform einer Haupt/Nebenschleifenanordnung. In dieser Anordnung ist die Nebenschleife kompakter, und zwar bedingt durch die Anwendung von 3?r-Elementen 534 oder 535 als Nebenschleifenkomponenten. Die Hauptschleife wird durch Fortbewegungselemente 530 — 533 gebildet. Zusätzlich ist in der in F i g. 8 dargestellten Ausführungsform ein Schaltstromleiter 530 durch kurze Stutzen, z.B. 530A und 536, zwischen benachbarten Fortbewegungselementen, wie den Elementen 531 und 532, verbunden. Diese Elemente, die durch die kurzen Stromleiterstutzen generell miteinander verbunden sind, sind nicht direkt mit dem Nebenschleifen-Fortbewegungselement verbunden. Beispielsweise sind jedoch die Fortbewegungselemente 534 und 535 in den Nebenschleifen ebenfalls über Leiterstutzen wie 530ß, 534A (oder 532A und 535A) verbunden. Auf diese Weise geht das Stromsignal, das am Stutzen 530/4 angelegt wird, durch einen Teil des Fortbewegungselementes

530, durch den Stutzen 530S, einen Teil des Elementes 534, durch den Stutzen 534/1, einen Teil des Elementes

531, durch den Stutzen 536 zum Element 532 usw. fort. Wenn der Strom angelegt wird, tritt eine Steuerwirkung ein. Das heißt, die Blasen, die sich durch das System fortbewegen, folgen dem Pfad, der durch die Pfeile 538 gekennzeichnet ist. Wenn ein Steuersignal / an den Leiter 530A angelegt wird, sind »Blasen-Übertragen«- Operationen vorhanden, die durch die Pfeile 539 und 540 angedeutet sind, wobei diese Vorgänge ähnlich den »Blasenübertragungen« sind, die weiter oben erwähnt wurden. In bestimmten Momenten tritt das Übertragen von einer Schleife in die andere gleichzeitig auf, wodurch das Übertragen im Endeffekt ein Austausch von Blasen zwischen Schleifen ist

Wenn keine Blasen sich durch die Hauptschleife fortbewegen, können zusätzlich Blasen der Nebenschleifen vervielfacht werden, und zwar in derselben Weise, wie sie in bezug auf die F i g. 7 erläutert wurde.

Auf diese Weise können Blasen, die in einer Speicherschleife wie der Nebenschleife 1 gespeichert sind, darin umlaufen, und, wie durch die Pfeile 540 dargestellt, vervielfacht werden, so daß ein »nichtzerstörendes Lesen« möglich ist

Das System gemäß Fig.8 kann in der Weise abgeändert werden, daß der kurze Zwischenelement-Stutzen 536 durch einen gewinkelten und langgestreckten Stutzen 537 ersetzt wird. Diese Stutzen bewirken eine etwa dreieckige Konfiguration zwischen benachharten Fortbewegungselementen. Diese Anordnung kann in einigen Fällen notwendig und wünschenswert sein, um zu verhindern, daß das magnetische Feld, das durch den Strom durch die Zwischenelementstutzen produziert wird, die Blasendomänen-Fortbewegung beeinträchtigt

Die Fig.8A zeigt eine andere Modifikation der Ausführungsform nach Fig.8. In der Fig.8A ist der Stutzen 536 weggelassen und es ist ein Stutzen 637, der äquivalent dem Stutzen 537 ist vorgesehen. Es ist jedoch eine Scheibe 638 an der Spitze des Stutzens vorgesehen. Die Scheibe 638 kann dazu verwendet werden, eine freiere Stelle für bestimmte gewünschte Blasen-Fortbewegungsmuster vorzusehen und kann in

Verbindung mit der Datenspeicherung in den Nebenschleifen verwendet werden, da Information mit der Scheibe ausgetauscht werden kann, wie in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Schaltern. Die »Übertragen- oder Austauschw-Arbeitsweiü ist iden-

tisch mit derjenigen, die in Verbindung mit den Fig.6 oder 7 beschrieben wurde, ausgenommen, daß das Element 435 oder 534 durch eine freiere Scheibe ersetzt worden ist.

Hieran 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Fortbewegungselement für magnetische Blasendomänen, bestehend aus einer magnetisierbaren Schichtstruktur, die ein Basisteil und beidseitig symmetrisch daran anschließende Endteile aufweist, die sich unter einem derartigen Winkel von dem Basisteil wegerstrecken, daß entsprechende Endteile benachbarter Fortbewegungselemente zumindest auf einem Teilabschnitt Seite an Seite bringbar sind und an denen sich unter dem Einfluß eines in der Schichtebene rotierenden Feldes periodisch bestimmte Magnetpole ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (z. B. 30) und die Endteile (z. B. 3OC, 30B) jeweils zu beiden Seiten der Schichtstruktur gradlinig begrenzt sind und beide zugehörigen Begrenzungslinien jeweils zumindest annähernd parallel zueinander ausgerichtet sind.

2. Fortbewegungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Endteilen und dem Basisteil ungefähr 135° ist.

3. Fortbewegungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Basisteils größer als seine Breite ist.

4. Fortbewegungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Koppelteil (z. B. 33E, 33Dj zwischen das Basisteil (z. B. 33A) und jeweils das zugeordnete Endteil geschaltet ist.

5. Fortbewegungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (z. B. 335, C) schmaler als das Basisteil (z. B. 33AJ sind.

6. Fortbewegungselement nach Anspruch 4, mit jeweils drei Kcppelteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (35C, 355; und die Koppelteile (35D-35J) so in bezug auf das Basisteil [35A) angeordnet sind, daß die Endteile, im wesentlichen parallel zu dem Basisteil, aufeinander zu gerichtet sind.

7. Fortbewegungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung als Fortpflanzungs-Bahnelemente in einer Haupt/Nebenschleifenanordnung.

8. Fortbewegungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung als Fortpflanzungs-Bahnelement in Verbindung mit einer elektrischen Leiteranordnung (z. B. 336), die mit mindestens einigen der Fortbewegungselemente derart verbunden ist, daß magnetische Blasendomänen in Abhängigkeit von dem Anlegen eines Steuersignals an die elektrische Leiteranordnung von einem Fortbewegungselement zum anderen übertragen werden.