DE2814838A1

DE2814838A1 - Verfahren und anordnung zur fortpflanzung von blasendomaenen

Info

Publication number: DE2814838A1
Application number: DE19782814838
Authority: DE
Inventors: Stanley James Lins
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1977-04-08
Filing date: 1978-04-06
Publication date: 1978-10-19
Also published as: US4095279A; DE2814838C2; JPS53126227A

Description

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SPERRY ΚΑΙ© CORPORATION, New York, K_v Y./U. S. A.

Anordnung zur Fortpfi&ns&ung von Blasendomänen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Fortpflanzung von Bl&sendoraänen mit einer Speieherebene aus einer nichtmagnetlsierbaren Unterlage, auf der eine Schicht für die Biasendomänen und zumindest eine v/eitere Schicht für Banddomänen ausgebildet ist.

In der eigenen, älteren Patentanmeldung Nr, P 27 32536.6 ist eine Ebene zum Speichern von Blasen erläutert₀ in der zur Bildung und Fortpflanzung von Blasendomänen ein Träger mit mehreren Schichten aus Granat angewendet wird. In einem solchen Gebilde aus Granat ist zwischen der Schicht für die Banddomänen und der für die Blasendomänen eine Abstandsschicht aus einem Gadolinium-Gallium-Granat eingelegt. Von den Banddomänen wird eine periodische Änderung der Tiefe der Energiesenken herbeigeführt, die die Blasen In ihrer Schicht einfängt und entsprechend dem Abstand der Banddomänen in ihrer Schicht den Blasendomänen einen gleichförmigen Abstand erteilt. Die Verteilung der Banddomänen ist dann derart getroffen, daß sich die eAngefangenen Blasendomänen in ihrer Schicht gleichmäßig bewegen und fortpflanzen. Sie können dabei in Richtung der sich bewegenden Banddomänen mit Hilfe von Leitkanälen geführt weröen, die der Schicht für die Blasendomänen zugeordnet und senkrecht aar Längsrichtung der Banddomänen in deren Schicht orientiert sind. Li.e letzteren werden auf Grund der natürlichen Eigenschaften der Schicht für die Banddomänen aufrechterhalten und gestalten sich somit selbst.

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In einem Aufsatz von B* E. Argyle u. a. mit dem Titel: "Gradientlese Propulsion and State Switching of Bubble Domains", veröffentlicht im "IBM Research Report" RC6O24, Nr. 26083, vom 2.Juni 1976, ist unter Anwendung des Verfahrens der Eigenbewegung eine Verschiebung der Blasendomänen in Blasengitterstapeln beschrieben. Die Blasendomänen sind an den sie bildenden Gitterschnittpunkten angeordnet, und der Gitterstapel wird von einem zeltmodulierten Vormagnetieierungsfeld verschoben, das senkrecht zur Ebene des den Blasen«itterstapel tragenden Granatfilmes gerichtet ist und einer sinusförmigen Amplitudenmodulation einer Frequenz F unterliegt, wobei eine konstante Amplitude in einem ebenen Magnetfeld H mitwirkt. Das modulierte Vormagnetisierungsfeld bewirkt gemeinsam mit dem in der Ebene liegenden Feld, daß sich der gesamte Gitterstapel in einer vorgegebenen Richtung verschiebt.

Fernerhin ist in einem Aufsatz von T. W. Collins u. a. mit dem Titel: "Effects of Abrupt Changes in Film Thickness on Magnetic Bubble Forces", herausgegeben in der Zeitschrift: "IBM Journal Research Development", Band 20, Nr. 2, (März 1976), Seiten 132 bis 137, der Effekt erörtert, daß eine Dickenänderung der Schicht für die Blasendomänen an einer Blasendomäne einen vergrößerten Feldgradienten in dem Bereich des Dickengradienten hervorruft, weswegen zur Verschiebung der Blasendomäne quer zum Dickengradienten der Blasendomänenschlcht verstärkte Treibfelder benötigt werden.

Gemäß der Erfindung besteht die Speicherebene aus einer einzigen lamellierten, vorzugsweise in der flüssigen Phase nach dem bekannten Epitaxie-Verfahren ausgebildeten Struktur, in der ein Satz paralleler, Potentialsenken erzeugender, ortsfester Banddomänen und ein orthogonaler Satz paralleler, ortsfester Leitkanäle hergestellt sind, deren Schnittpunkte die Plätze der Blasendomänen in einer magnetisch gekoppelten Blasendomänenschicht definieren. Die Blasendomänen werden parallel in ausgewählte Leitkanäle eingebracht und längs des zugeordneten Leitkanals durch ein amplituden-

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moduliertes Vormagnetisierungsfeld, das zur Speicherebene senkrecht steht, und durch ein in der Ebene verlaufendes Feld von konstanter Anplitude von einem Schnittpunkt der Banddomäne zum nächsten abwärts fortgepflanzt. Bei jedem Zyklus der Amplituden-Modulation des Vormagnetisierungsfeldes werden alle Blasendomänen parallel längs des jeweiligen Leitkanals mit der Frequenz der Modulation von einem in der Bewegungsrichtung oberhalb liegenden Schnittpunkt zum nächst tieferen fortgepflanzt.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines mit Blasendomänen arbeitenden Speicher sy at eins,

Figur 2 einen Querschnitt durch die Speicherebene der Figur 1 längs der Linie 2-2 bei einer ersten AusfUhrungsform,

Figur 2a einen Querschnitt durch die Speicherebene der Figur 2 längs der Linie 2a-2a,

Figur 3 einen Querschnitt durch die Speicherebene längs der

Linie 3-3 bei einer weiteren AusfUhrungsform der Speicherebene nach der Figur I₁

Figur 3a einen Schnitt durch die Speicherebene der Figur 3 an der Linie 3a-3&.

Gemäß dem Blockschaltbild der Figur 1 enthält ein System 10 eine Speicherebene 12 als aus einem Stuck bestehende, lameliierte Anordnung mehrerer Schichten, die vorzugsweise durch ein in der flüssigen Phase ablaufendes Epitaxie-Verfahren ausgebildet sind. In den Figuren 2 und 3 sind Querschnitte durch zwei AusfUhrungsformen der Speicherebene 12 längs der Linie 2,3-2,3 der Figur 1 wie» dergegeben.

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Bei der ersten Ausführungeform der Speicherebene 12 gemäß der Figur 2 sind mehrere vorzugsweise aus einem St lick in einem Epitaxie-Verfahren in der flüssigen Phase ausgebildete Schichten übereinander gestapelt, und es ist eine nichtmagnetische Unterlage 14 aus Gadolinium-Gallium-Granat von etwa 800 um Dicke vorhanden, auf der die aufeinanderfolgenden Schichten ruhen, und auf der eine Banddomänenschicht 16 aus einem magnetisierbaren Material von 3-10 pa Dicke erzeugt ist, in der ein Satz ziemlich schmaler, ortsfester Banddomänen gebildet 1st, wie aus einem Aufsatz von T. R. Johansen u. a. mit dem Titel: "Variation of Stripe-Domain Spacing in a Faraday Effect Light Deflector", herausgegeben in der Zeitschrift: "Journal of Applied Physics", Band 42, Nr. 4, (15.März 1971), Seite 1715, hervorgeht. Auf der Banddomänenschicht 16 ist eine nichtmagnetische Schicht 20 aus Gadolinium-Gallium-Granat von 0,5 bis 10 pa Dicke hergestellt, auf der sich als nächste eine Blasendomänenschicht 22 aus einem magnetisierbaren Material von 3 bis 10 um Dicke befindet, in der mehrere Blasendomänen 24 hervorgerufen, aufrechterhalten und umherbewegt werden können. In der horizontalen Richtung der Figur 1 werden die Blasendomänen innerhalb eines festen räumlichen Abstandes mit Hilfe mehrerer ziemlich breiter, fester Leitkanäle 26 aufgebaut, die durch Ionenbeschufi oder -einpflanzung entstehen. In dem Querschnitt durch die Speicherebene 12 der Figur 2 längs der Linie 2a-2a wird die Orientierung der ziemlich schmalen, periodischen, eine Potentialsenke bildenden, festen Banddomänen 18 bezüglich der positionierten Blasendomänen 24 längs eines ziemlich breiten, festen Leitkanals 26 in der Blasendomänenschicht 22 anschaulich gemacht. Diese Leitkanäle 26 dienen der Fortpflanzung der Blasendomänen 24, während die ziemlich schmalen, festen Banddomänen 18 in der Banddomänenschicht 16 für den Aufbau periodischer Potentialsenken längs der Leitkanäle 26 in der Blasendomänenschicht 22 vorgesehen sind.

In der Figur 3 ist ein Querschnitt durch eine weitere AusfUhrungsform der Speicherebene 12 der Figur 1 längs der Linie 3-3 zu sehen.

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In der Figur 3 ist die Speicherebene 12 aus mehreren übereinander gestapelten, vorzugsweise aus einem Stück nach dem Epitaxie-Verfahren in der flüssigen Phase ausgebildeten Schichten und aus einer Unterlage 14 aus Gadolinium-Gallium-Granat von etwa 800 um Sicke aufgebaut, auf der sich die aufeinanderfolgenden Schichten befinden. Auf der unterlage 14 ist die Banddomänenschicht 16 aus einem magnetisierbar en Material von 3 bis 10 pn Dicke aufgebracht, in der ein Satz ziemlich schmaler, fester Banddomänen 18 verläuft. Auf dieser Banddomänenschicht 16 ist als nächste eine nichtmagnetische Abstandsschicht 20 aus Gadolinium-Gallium-Granat von 0,5 bis 10 um Dicke erzeugt* Darauf befindet sich eine Blasendomänenschicht 30 aus einem magnetisierbaren Material von 3 bis 10 pm Dicke, in der mehrere Blasendomänen hervorgerufen, aufrechterhalten und umherbewegt werden können. Als nächste wird auf die BIasendomänenschicht 30 eine nichtmagnetische Abstandsschicht 34 aus Gadolinium-Gallium-Granat von 0,5 bis 10 um Dicke aufgebracht, auf der dann eine Banddomänenschicht 36 aus einem magnetisierbaren Material von 3 bis 10 um Dicke ausgebildet ist, in der Banddomänen 38 in einem festen räumlichen Abstand orthogonal zu den ziemlich schmalen,, festen Banddomänen 18 in der Banddoraänenschicht 16 aufgebaut sind. Die ziemlich breiten, festen Banddomänen 38 in der Banddomänenschicht 36 dienen als feste Leitkanäle für die sich fortpflanzenden Blasendomänen 24, während von den ziemlich schmalen, festen Banddomänen 18 in der Banddoraänenschioht 16 periodische Potentialsenken in der Längsrichtung der ziemlich breiten festen Banddomänen 38 in der Banddomänenschicht 36 hervorgerufen werden. Gemäß der Figur 3 ist die vertikale bzw. horizontale Orientierung der Blasendoraänen 24 in der Blasendomänenschicht 30 auf die ziemlich breiten Leitkanäle 26 in der Banddomänenschicht 36 ausgerichtet, und sie sind längs dieser durch die ziemlich schmalen, periodischen, eine Potentialsenke bildenden, festen Banddomänen 18 in der Banddoiaänensehlcht 16 getrennt.

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In der Iet2ten Herstellungsstufe der beiden AusfUhrungeforraen gemäß der Figuren 2 und 3 werden ein Generator 41 und ein Detektor 42 an der Speicherebene 12 durch ein bekanntes Aufdampfverfahren ausgebildet. Außerdem ist vorzugsweise an der Speicherebene 12 eine Sperre 44 aufgebaut, um deren aktive Fläche zu begrenzen.

Bei einer Anwendung der Speicherebene 12 nach den Figuren 2 und 2a liefert der Generator 41 unter der Mitwirkung eines Steuergerätes 46 wahlweise zahlreiche Blasendomänen 24, die an gewählten, ziemlich breiten, ortsfesten Leitkanälen 26 in Laufrichtung oberhalb der Schnittpunkte mit der linken, ziemlich schmalen, eine periodische Potentialsenke bildenden, ortsfesten Banddomäne 18 in die Blasendomänenschicht 22 eingeführt werden. Ferner let eine Quelle 48 für das amplitudenmodulierte Vormagnetisierungsfeld H-vorgesehen, das in der aktiven Fläche der Speicherebene 12 durch einen Punkt und einen konzentrischen Kreis 49 als Feld angegeben ist, das senkrecht zur Speicherebene 12 verläuft, und eine Quelle 50 ruft ein beständiges in der Speicherebene 12 verlaufendes Magnetfeld H hervor, das durch einen innerhalb der aktiven Fläche der Speicherebene 12 liegenden Vektor 51 angezeigt ist. Am rechten Ende der Speicherebene 12 nimmt der Detektor 42 unter der Mitwirkung des Steuergerätes 46 Signale wahr und legt sie auf eine Leitung 43, um die An- oder Abwesenheit der Blasendomänen 24 anzuzeigen, die von einer rechten, ziemlich schmalen, eine periodische Potentialsenke bildenden, festen Banddomäne 18n herrühren, nachdem sie in Laufrichtung abwärts von links nach rechts fortgepflanzt wurden, wie durch einen Vektor 52 gezeigt 1st.

Wenn über das Steuergerät 46 die Quelle 48 für das Vormagnetisierungsfeld H_B und die Quelle 50 für das in der Speicherebene 12 verlaufende Feld H eingeschaltet werden, bringt der Generator 41 wahlweise zahlreiche Blasendomänen 24 hervor, die links in Laufrichtung oberhalb des Satzes paralleler, horizontal orientierter» ziemlich breiter, fester Leitkanäle 26 aufgekoppelt werden. Unter

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dem Einfluß des Feldes H (Vektor 51) und des zeitabhängigen, räumlich homogenen, amplitudenmodulierten Vormagnetisierungsfeldes H_n senkrecht zur Speicherebene 12 (Punkt und konzentrischer Kreis 49) verschiebt sich die Blasendomäne 24 in jedem Leitkanal 18 mit dem Modulationszyklus des Vormagnetisierungsfeldes H„ von der in Laufrichtung oberhalb angeordneten Banddomäne 18 zur nächst tieferen Banddomäne 18 längs des zugehörigen, ziemlich breiten Leitkanals 26. Die Wirkungsweise dieses ampltiduenmodulierten Vormagnetisierungsfeldes Hg ist ähnlich der der Blasendomänen-Fortpflanzung durch Eigenbewegung, die im Aufsatz von B. E* Argyle erläutert ist. Dementsprechend werden bei jedem vollständigen Modulationszyklus des Vormagnetisierungsfeldes H_ß alle Blasendomänen in der Schicht 22 der Speicherebene 12 in Laufrichtung abwärts zur nächsten, ziemlich schmalen Banddomäne 18 bewegt, wobei sie von der am weitesten links liegenden Banddomäne 18a zur am weitesten rechte liegenden Banddomäne 18n fortschreiten, an der sie vom Detektor 42 wahrgenommen werden.

Die Erfindung ist somit in der Ausbildung der Positionen für die Vielzahl von Blasendomänen innerhalb der Speicherebene zu sehen, während zugleich diese Blasendomänen auf eine vorgeschriebene Weise durch die Speicherebene hindurch fortgepflanzt werden. Unter Ausnutzung der Schnittpunkte zwischen einem Satz ortsfester, paraller Leitkanäle und einem weiteren, hierzu senkrechten Satz paralleler, eine periodische Potentialsenke bildender, ortsfester Banddomänen werden die Blasendomänen in Verbindung mit einem beständigen, in der Speicherebene verlaufenden Magnetfeld H und einem amplitudenmodulierten Vormagnetisierungsfeld H_ß von einer Banddomäne zur nächsten, ziemlich schmalen, eine periodische Potentialsenke bildenden, festen Banddomäne längs eines zugeordneten, ziemlich breiten, ortsfesten Leitkanals verschoben; hierbei erlaubt die natürliche Ausbildung der magnetischen Eigenschaften der Schichten für die Band- und Blasendomänen die Ausschaltung komplizierter Einlagen z. B. von Treibleitern aus Kupfer und Mustern aus Permalloy.

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Zusammenfassend betrachtet, weist die Schicht für die Banddomänen einen Satz ziemlich schmaler, periodischer, eine Potentialsenke erzeugender, ortefester Banddcmänen auf, während in der Blaeendomänenschicht ein Satz ziemlich breiter, paralleler, eine Potentialsenke hervorrufender, ortsfester Leitkanäle vorgesehen ist, die orthogonal zum Satz paralleler Banddomänen orientiert sind.Die Blasendomänen werden parallel, also zugleich am einen Ende der Speicherebene in die ausgewählten Leitkanäle eingegeben. Von einem periodischen, amplitudenraodulierten Vorraagnetisierungefeld mit der Frequenz F werden die Blasendomänen längs des zugehörigen Leitkanals bei dieser Frequenz von einer Banddomäne zur nächsten durch die Speicherebene hindurch fortgepflanzt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Aus einem Stück bestehende, lamellierte Anordnung zum Speichern von binären Informationen in Gegenwart eines senkrecht zu ihrer Ebene verlaufenden Vormagnetisierungsfeldes mit einer auf einer nichtmagnetisierbaren Unterlage aufgebrachten, magnetisierbaren Schicht, in der Banddomänen ausgebildet sind, mit einer darüber befindlichen, nichtmagnetisierbaren Zwischenschicht und mit einer auf der letzteren aufgebrachten, magnetisierbaren Schicht, in der Blasendomänen von einem am einen Rand der Ebene angebrachten Generator aus in Richtung auf einen am anderen Rand angebrachten Detektor längs ihnen zugeordneten Leitkanälen von einem Schnittpunkt mit einer orthogonal verlaufenden Banddomäne weiterbewegbar sind, nach der deutschen Patentanmeldung Hr. P 27 32536.6, dadurch gekennzeichnet, daß von einem weiteren Generator (50) der die Blasendomänen (24) führenden Schicht (22; 30) ein in dieser verlaufendes, beständiges Magnetfeld (H ) und vom dritten Generator (48) ein mit einer Frequenz (F) amplitudenmoduliertes Vormagnetisierungsfeld (H_n) aufprägbar sind, von dem d:e Blasendomänen (24) zum jeweils nächsten Schnittpunkt vers liebbar sind.

2. Anordnung nach dem Anspruch !,dadurch gekennzeichne t, daß die Banddomänen (18) ortsfest und ziemlich schmal, bezogen auf die zu ihnen orthogonal verlaufenden, ortsfesten Leitkanäle (26) sind.

Anordnung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beständige Magnetfeld (H ) parallel zu den ziemlich schmalen Banddomänen (18) mir einer konstanten Amplitude aufρ rägb ar ist.

ORIGINAL INSPECTED

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SPERRY RAIiD CORPORATION 4. April 1978

ERA-2535 - 2 - zp 223024

4. Anordnung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Blasendomänen (24) führenden Schicht (30) eine weitere nichtmagnetisierbare Zwxschenschxcht (34) und darauf eine weitere magnetisxerbare Schicht (36) aufgebracht sind, in der, bezogen auf die ziemlich schmalen Banddomänen (18), breite Banddomänen (38) in einem festen Abstand zueinander und orthogonal zu den ziemlich schmalen Banddomänen (18) ausgebildet sind und die Leitkanäle für die Blasendomänen (24) darstellen.

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