DE2814838C2 - Einteiliger, lamellierter Körper zum Transport von Blasendomänen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einteiligen, lamellierten Körper zum Transport von Blasendomänen in einer Speicherebene aus einem auf einer nichtmagnetisierbaren Schicht aufgebrachten, dünnen, magnetisierbaren Film längs ihren vorgebildeten, geraden Bahnen zwischen einer Quelle und einer Senke mit einem Banddomänen führenden Film, von dem entsprechend dem Abstand der Banddomänen den Blasendomänen ein gleichförmiger Abstand erteilt wird, nach dem Hauptpatent 27 32 536.

Im bezeichneten Hauptpatent ist eine Ebene zum Speichern von Blasen erläutert, 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-Gran^t 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 Anordnung ist dann derart getroffen, daß sich mit den Banddomänen die eingefangenen Blasendomänen in ihrer Schicht gleichmäßig bewegen und fortpflanzen. Sie können dabei in Richtung der sich bewegenden Banddomänen mit Hilfe von Leitkanälen geführt werden, die der ίο Schicht für die Blasendomänen zugeordnet und senkrecht zur Längsrichtung der Banddomänen in deren Schicht orientiert sind. Die letzteren werden auf Grund der natürlichen Eigenschaften der Schicht für die Banddomänen aufrechterhalten und gestalten sich somit selbst

In einem Aufsatz von B. E Argyle u. a. mit dem Titel: »Gradientless Propulsion and State Switching of Bubble Domains«, veröffentlicht im »IBM Research Report« RC 6024, 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 zeitmodulierten Vormagnetisierungsfeld verschoben, das senkrecht zur Ebene des den Blasengitterstapel tragenden Granatfilmes gerichtet ist und einer sinusförmigen Amplitudenmodulation einer Frequenz Funterliegt wobei eine konstante Amplitude in einem ebenen Magnetfeld H_p 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 Blasendomänenschicht verstärkte Treibfelder benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes weitere Mittel anzugeben, durch die die Blasendomänen schrittweise verschoben werden.

so Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von einem Generator dem die Blasendomänen führenden Film ein in diesem verlaufendes, beständiges Magnetfeld und von einem weiteren Generator senkrecht zur Speicherebene ein mit einer Frequenz amplitudenmoduliertes Vormagnetisierungsfeld aufprägbar sind, von dem die Blasendomänen zum jeweils nächsten Schnittpunkt zwischen den vorgebildeten, geraden Bahnen und den orthogonal verlaufenden ortsfesten Banddomänen des sie führenden Filmes verschoben werden.

Die Blasendomänen werden parallel in ausgewählte Leitkanäle eingebracht und längs des zugeordneten Leitkanals durch das amplitudenmodulierte, zur Speicherebene senkrecht stehende Vormagnetisieb"> rungsfeld und durch das in der Ebene verlaufende Feld von konstanter Amplitude von einem Schnittpunkt der Banddomäne zum nächsten abwärts fortgepflanzt. Bei jedem Zyklus der Amplituden-Modulation des Vorma-

gnetisierungsfeldes werden alle Blasendomänen parallel längs des jeweiligen Leitkanals mit der Frequenz der Modulation von einem in der Bewegungsrichtung oberhalb liegenden Schnittpunkt zum nächsttieferen fortgepflanzt

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines mit Blasendomänen arbeitenden Speichersystems,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Speicherebene der F i g. 1 längs der Linie 2-2 bei einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2a einen Querschnitt durch die Speicherebene der F i g. 2 längs dar Linie 2 a-2a,

Fig.3 einen Querschnitt durch die Speicherebene längs der Linie 3-3 bei einer weiteren Ausführungsform der Speicherebene nach F i g. 1,

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

Gemäß dem Blockschaltbild der F i g. 1 enthält ein System 10 eine Speicherebene 12 als aus einem Stück bestehende, lameliierte Anordnung mehrerer Schichten, die vorzugsweise durch ein in der flüssigen Phase ablaufendes Epitaxie-Verfahren ausgebildet sind. In den F i g. 2 und 3 sind Querschnitte durch zwei Ausführungsformen der Speicherebene 12 längs der Linie 2,3-2,3 der F i g. 1 wiedergegeben.

Bei der ersten Ausführungsform der Speicherebene 12 gemäß der Fig.2 sind mehrere vorzugsweise aus einem Stück 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 μπι Dicke vorhanden, auf der die aufeinanderfolgenden Schichten ruhen, und auf der eine Banddomänenschicht 16 aus einem magnetisierbaren Material von 3—10 μπι Dicke erzeugt ist, in der ein Satz ziemlich schmaler, ortsfester Banddomänen gebildet ist, 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 μπι Dicke hergestellt, auf der sich als nächste eine Blasendomänen-jchicht 22 aus einem magnetisierbaren Material von 3 bis 10 μπι Dicke befindet, in der mehrere Blasendomänen 24 hervorgerufen, aufrechterhalten und umherbewegt werden können. In der horizontalen Richtung der F i g. 1 werden die Blasendomänen 24 innerhalb eines festen räumlichen Abstandes mit Hilfe mehrerer ziemlich breiter, fester Leitkanäle 26 aufgebaut, die durch Ionenbeschuß oder -einpflanzung entstehen. In dem Querschnitt durch die Speicherebene 12 der Fig.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 feS Aufbau periodischer Potentialsenken längs der Leitkanäle 26 in der Blasendomänenschicht 22 vorgesehen sind.

In der F i g. 3 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsfonn der Speicherebene 12 der F i g. 1 längs der Linie 3-3 zu sehen.

In der F i g. 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 μπι Dicke aufgebaut, auf der sich die aufeinanderfolgenden Schichten befinden. Auf der Unterlage 14 ist die Banddomänenschicht 16 aus einem magnetisierbaren Material von 3 bis 10 μιη 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 μιη Dicke erzeugt Darauf befindet sich eine Blasendomänenschicht 30 aus einem magnetisierbaren Material von 3 bis 10 μπι Dicke, in der mehrere Blasendomänen hervorgerufen, aufrechterhalten und umherbewegt werden können. Als nächste wird auf die Blasendomänenschicht 30 eine nichtmagnetische Abstandsschicht 34 aus Gadolinium-Gallium-Granat von 0,5 bis 10 μιη Dicke aufgebracht, auf der dann eine Banddomänenschicht 36 aus einem magnetisierbaren Material von 3 bis ΙΟμΓΠ Dicke ausgebildet ist, in der Banddomänen 38 in einem festen räumlichen Abstand orthogonal zu den ziemlich schmalen, festen Banddomänen 18 in der Banddomänenschicht 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 Banddomänenschicht 16 periodische Potentialsenken in der Längsrichtung der ziemlich breiten festen Banddomänen 38 in der Banddornänenschicht 36 hervorgerufen werden. Gemäß der Fig.3 ist die vertikale bzw. horizontale Orientierung der Blasendomänen 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 Banddomänenschicht 16 getrennt

In der letzten Herstellungsstufe der beiden Ausführungsformen gemäß der Fig.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 F i g. 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 ist eine Quelle 48 für das amplitudenmodulierte Vormagnetisierungsfeld Hb 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_p hervor, das durch einen innerhalb der aktiven Fläche der Speicherebene 12 liegende Vektor 51 angezeigt ist. Am rechten Ende der SDeicherebene 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 ist

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_p 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 dem Einfluß des Feldes H_p (Vektor 51) und des zeitabhängigen, räumlich homogenen, amplitudenmodulierten Vormagnetisierungsfeldes Hb senkrecht zur Speicherebene 12 (Punkt und konzentrischer Kreis 49) verschiebt sich die Blasendomäne 24 in jedem Leitkanal 18 mit dem Modulationszyklus des Vormagnetisierungsfeldes Hb von der in Laufrichtung oberhalb angeordneten Banddomäne 18 zur nächsttieferen Banddomäne 18 längs des zugehörigen, ziemlich breiten Leitkanals 26. Die Wirkungsweise dieses amplitudenmodulierten Vormagnetisierungsfeldes Hb 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_B alle Blasendomänen 24 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 rechts liegenden Banddomäne \%n 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, paralleler Leitkanäle und einem weiteren, hierzu senkrechten Satz paralleler, eine periodische Potentialsenke bildender, ortsfester Band domänen werden die Blasendomänen in Verbindung mit einem beständigen, in der Speicherebene verlaufenden Magnetfeld H₉ und einem amplitudenmodulierten Vormagnetisierungsfeld Hb von einer Banddomäne zur nächsten, ziemlich schmalen, eine periodische Potential-

is senke 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 kompli zierter Einlagen z. B. von Treibleitern aus Kupfer und Mustern aus Permalloy.

Zusammenfassend betrachtet, weist die Schicht für die Banddomänen einen Satz ziemlich schmaler, periodischer, eine Potentialsenke erzeugender, ortsfe ster Banddomänen auf, während in der Blasendomänen- schicht ein Satz ziemlich breiter, paralleler, eine Potentialsenke hervorrufender, ortstFester 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, amplitudenmodulierten Vormagnetisierungsfeld mit der Frequenz Fwerden die Blasendomänen längs des zugehörigen Leitkanals bei dieser Frequenz von einer Banddomäne zur nächsten durch die Speicherebene hindurch fortgepflanzt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einteiliger, lameliierter Körper zum Transport von Blasendomänen in einer Speicherebene aus einem auf einer nichtmagnetisierbaren Schicht aufgebrachten, dünnen, magnetisierbaren Film längs ihren vorgebildeten, geraden Bahnen zwischen einer Quelle und einer Senke mit einem Banddomänen führenden Film, von dem entsprechend dem Abstand der Banddomänen den Blasendomänen ein gleichförmiger Abstand erteilt wird, nach dem Hauptpatent 27 32 536, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Generator (50) dem die Blasendomänen (24) führenden Film (22; 30) ein in diesem verlaufendes, beständiges Magnetfeld (H_p) und von einem weiteren Generator (48) senkrecht zur Speicherebene (12) ein mit einer Frequenz (F) amplitudenmoduliertes Vorma^netsierungsfeld (H_B) aufprägbar sind, von dem die Blasendomänen (24) zum jeweils nächsten Schnittpunkt zwischen den vorgebildeten, geraden Bahnen (26; 38) und den orthogonal verlaufenden ortsfesten Banddomänen (18) des sie führenden Filmes (16) verschoben werden.

2. Einteiliger, lamellierter Körper nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Banddomänen (18) ziemlich schmal, bezogen auf die zu ihnen orthogonal verlaufenden, ortsfesten Leitkanäle (26) sind.

3. Einteiliger, lamellierter Körper nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beständige Magnetfeld (H_p) parallel zu den ziemlich schmalen Banddomänen (18) mit einer konstanten Amplitude aufprägbar ist.

4. Einteiliger, lamellierter Körper nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Blasendomänen (24) führenden Schicht (30) eine weitere nichtmagnetisierbare Zwischenschicht (34) und darauf eine weitere magnetisierbare 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.