DE3785787T2

DE3785787T2 - Blochliniespeicheranordnung und verfahren zu deren betrieb.

Info

Publication number: DE3785787T2
Application number: DE8787301591T
Authority: DE
Inventors: Youji Hitachi Koyasud Maruyama; Ryo Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1993-08-12
Anticipated expiration: 2007-02-25
Also published as: DE3785787D1; JPS62275383A; US5050122A; EP0240135A2; EP0240135A3; EP0240135B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Blochlinien-Speicheranordnung und ein Verfahren zum Betrieben derselben, insbesondere eine Blochlinien-Speicheranordnung und ein Verfahren zum Betreiben derselben, die dazu geeignet sind, eine gute Auslesespanne zu erzielen, und die praktisch sind.
In einer Blochlinien-Speicheranordnung wird wie in einer Magnetblasen-Speicheranordnung ein magnetischer Granatfilm als Speichermediumfilm verwendet. Jedoch sind deren Speicherverfahren deutlich voneinander verschieden. D.h., daß in einem Blochlinienspeicher das Vorhandensein und das Fehlen eines vertikalen Blochlinienpaars, das in der Wand um eine streifenförmige Magnetdomäne existiert, die durch Strecken einer Blase erhalten wird, "1" bzw. "0" entsprechen, während bei einem bekannten Magnetblasenspeicher das Vorhandensein und das Fehlen einer Blase datenmäßig "1" und "0" entsprechen. Fig. 1 zeigt diese Erscheinungsformen an. In der Figur zeigt ein in einer streifenförmigen Magnetdomäne 2 nach oben gerichteter Pfeil die Magnetisierungsrichtung an; Pfeile 101 in der Mittellinie der Wand 1 zeigen die in der Wandmitte vorliegende Magnetisierungsrichtung an; und Pfeile 102 rechtwinklig zur Wand 1 an der Mittellinie zeigen die Magnetisierungsrichtung in der Mitte der vertikalen Blochlinie (nachfolgend einfach als Blochlinie bezeichnet). Ferner entsprechen Abschnitte, in denen ein Paar Blochlinien existiert, Datenwerten "1", und Abschnitte, in denen keine Blochlinien existieren, entsprechen "0".
Die Blochlinie, die als Informationsträger verwendet wird, ist eine Mikrostruktur der Domänenwand, die in der die Magnetdomäne umgebenden Wand 1 existiert. Die Blochlinie kann in der Domänenwand stabil existieren und sich frei entlang der Domänenwand fortpflanzen. Wenn eine Anzahl streifenförmiger Magnetdomänen an ihren jeweils vorbestimmten Positionen angeordnet ist und dafür gesorgt wird, daß Blochlinien in der Domänenwand existieren, verhalten sie sich demgemäß genau wie Blasen, die sich in einer kleinen Schleife eines Magnetblasenspeichers fortpflanzen. Aus diesem Grund ist ein Blochlinienspeicher ähnlich wie ein Magnetblasenspeicher ein Speicher vom Schieberegistertyp.
Die Existenz von Blochlinien ist seit langem bekannt und durch Experimente sichergestellt, wie auch das Analyseergebnis, daß die Beweglichkeit der Magnetdomäne durch die Existenz einer Blochlinie verringert wird. Demgemäß wird in einem Magnetblasenspeicher, in dem die Magnetdomäne verschoben werden sollte, eine Blochlinien enthaltende Blasendomäne als harte Blase bezeichnet, und es wurde versucht, deren Erzeugung zu verhindern. Dagegen wird in einer Blochlinien- Speichereinanordnung das Vorhandensein dieser Blochlinie positiv verwendet.
Die körperliche Größe einer Blochlinie beträgt etwa 1/10 der Breite der streifenförmigen Magnetdomäne, in der die Blochlinie existiert, und eine Anzahl von Blochlinien kann in einer streifenförmigen Magnetdomäne existieren. Z.B. ist es derzeit in einem Granatfilm mit streifenförmigen Magnetdomänen einer Breite von 1 µm, wie er für einen Magnetblasenspeicher entwickelt wurde, möglich, für die Existenz von etwa 5 x 10&sup6; Blochlinien pro 1 cm³ zu sorgen. Daher ist es dann, wenn zwei Blochlinien im Informationsmedium gepaart werden, möglich, einen Speicher mit 256 Mbit/cm² zu erzeugen.
Ferner besteht ein anderer Grund, weswegen eine Blochlinien- Speicheranordnung eine große Speicherkapazität aufweisen kann, abgesehen von der Tatsache, daß ihre Größe extrem klein ist. Dies aufgrund der Tatsache, daß in einem Blochlinienspeicher das Magnetfeld in vertikaler Richtung zum Ausbreiten der Information verwendet wird, während im Magnetblasenspeicher Informationsträger durch Rotieren des in der Ebene liegenden Feldes weiterbewegt werden. Aus diesem Grund besteht eine große Wahrscheinlichkeit dafür, daß das Fortpflanzungsmuster in einer Ebene vereinfacht wird, was dahingehend wirkt, es zu vereinfachen, die Dichte für diesen Typ von Speicherelementen zu erhöhen.
Wie oben beschrieben, sind vertikale Blochlinien im Granatfilm in der Domänenwand bewegbar, und sie können als Informationsträger wirken. Jedoch ist es, um ein Speicherelement zu realisieren, erforderlich, Information nach Bedarf einzuschreiben und auszulesen. Der Einschreibablauf wird grundsätzlich dadurch bewirkt, daß dafür gesorgt wird, daß ein elektrischer Strom durch einen Leiter fließt, der in der Nähe eines streifenförmigen Domänenkopfs angeordnet ist, so daß dort ein örtliches Magnetfeld erzeugt wird und die Magnetisierung in der Domänenwand umkehrt. D.h., es kann angenommen werden, daß die mit "0" in Fig. 1 angezeigte Magnetisierungsrichtung so umgekehrt wird, daß sie in Übereinstimmung mit der Magnetisierungsrichtung in der "1"-Domäne steht. Dabei verändert sich in der Grenze zwischen der Domäne, in der die Magnetisierungsrichtung umgekehrt ist, und der Domäne, in der sie nicht umgekehrt ist, die Magnetisierung kontinuierlich, und es wird ein Zustand errichtet, in dem sich die Magnetisierung um 90º gegenüber der Domänenwand verändert hat. Auf diese Weise werden Blochlinien erzeugt. Ferner sind immer zwei Blochlinien gepaart. Demgemäß wird ein Blochlinienspeicher dadurch gebildet, daß dafür gesorgt wird, daß ein Paar Blochlinien einer Information entspricht.
Das Auslesen von Information wird bewirkt, nachdem das Vorhandensein oder Fehlen einer Blochlinie in das Vorhandensein oder Fehlen einer Blasendomäne umgewandelt wurde. Das Umwandeln einer Blochlinie in eine Blasendomäne wird durch ein Verfahren bewirkt, wie es von Konishi in einem in IEEE Trans. Mag. 19, Nr. 5 (1983) Seiten 1838 - 1840 und Seiten 1841 - 1843 veröffentlichten Artikel beschrieben ist. D.h., daß dann, wenn ein Paar Blochlinien existiert, die Magnetisierungsrichtung in der Domänenwand im Paar umgekehrt wird, wobei die Blochlinien als Grenze wirken, wie dies in Fig. 1 angezeigt ist. Wenn ein Paar Blochlinien am streifenförmigen Magnetdomänenkopf ankommt, führen Änderungen in dieser Magnetisierungsstruktur zu Änderungen in Abtrenneigenschaften. Daher ist es dann, wenn eine geeignete Abtrennbedingung ausgewählt wird, möglich, eine Blase 8 nur dann abzutrennen, wenn ein Paar Blochlinien am streifenförmigen Magnetdomänenkopf existiert. Wenn die abgetrennte Blase zu einem Detektor wie einem solchen in der Hauptlinie eines Blasenspeichers weiterbewegt wird und in elektrische Signale umgewandelt wird, kann die Existenz des Paars Blochlinien ausgelesen werden. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das in Fig. 1 angezeigte Element, in der auch die von oben gesehene Magnetisierungsrichtung durch Pfeile angezeigt ist.
Das Prinzip der Umwandlung des Paars Blochlinien in eine Magnetblasendomäne wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B im einzelnen erläutert. Wenn dafür gesorgt wird, daß ein vorgegebener elektrischer Strom durch einen haarnadelförmigen Leiter 7 fließt, der so der streifenförmigen Magnetdomäne 2 überlagert ist, wie in Fig. 2A angezeigt, daß an den Spalt des Leiters 7 ein Magnetfeld in Zusammenfallrichtung angelegt wird, nähern sich die Domänenwände 1 zu den beiden Seiten der streifenförmigen Magnetdomäne einander. Unter Beachtung der Magnetisierungen 5 der Domänenwände, die sich einander angenähert haben, kann erkannt werden, daß die Magnetisierungen an der Ober- und der Unterseite der Domänenwand dieselbe Richtung aufweisen, da die Magnetisierungen an der durch das Paar Blochlinien gebildeten Grenze gegeneinander umgekehrt sind. Aus diesem Grund sind Einflüsse der auf die Magnetisierungen 5 wirkenden Austauschwechselwirkung klein und die Domänenwände werden durch ein schwaches Magnetfeld in Zusammenfallrichtung kombiniert. Im Ergebnis wird eine neue Magnetblasendomäne 8 erzeugt. In diesem Grund ist das Abtrennen der Blochlinien einfach.
Im Gegensatz hierzu werden in dem in Fig. 2B angezeigten Fall, in dem keine Blochlinien existieren, die Magnetisierungen 5 nicht umgekehrt, da Blochlinien fehlen, und dadurch sind die Magnetisierungen an der Ober- und der Unterseite der Domänenwand einander entgegengesetzt. Daher sind die Einflüsse der auf die Magnetisierungen wirkenden Austauschwechselwirkung selbst beim Bewirken eines Abtrennvorgangs beträchtlich, und dadurch ist es schwierig, die Seiten der Domänenwand zu kombinieren. Aus diesem Grund wird keine Magnetblasendomäne abgetrennt, d.h. das Abtrennen der Blochlinien ist schwierig.
Um zu ermitteln, ob das vorstehend beschriebene Abtrennen von Blochlinien einfach oder schwierig ist, ist es erforderlich, die Stärke des Magnetfeldes in Zusammenfallrichtung in einem bestimmten Bereich einzustellen. D.h., wenn das Magnetfeld zu stark ist, wird der Kopfteil der streifenförmigen Magnetdomäne abgetrennt, dagegen wird dann, wenn es zu schwach ist, keine Magnetdomäne abgetrennt, selbst wenn ein Paar Blochlinien im Kopfabschnitt existiert. Demgemäß sollte die Intensität des Magnetfeldes in diesem Bereich ausgewählt werden. Für dieses Auswählen reicht es aus, die Stärke des elektrischen Stroms auszuwählen. Hier wird ein konkretes Beispiel gegeben. Bei einem Material mit 5 µm breiten, streifenförmigen Magnetdomänen kann, wenn angenommen wird, daß der Spalt zwischen den Leitern 5 µm ist, wenn die Stärke des elektrischen Stroms im Bereich zwischen etwa 120 und 150 mA liegt, das Vorhandensein oder Fehlen der Blochlinien in das Vorhandensein oder Fehlen einer Blase umgewandelt werden.
Durch Ausbilden eines Einschreib-, eines Speicher- und eines Auslese-Funktionsbereichs, wie oben beschrieben, in einem Element, ist es möglich, einen Blochlinienspeicher zu realisieren.
Wie oben beschrieben, wird die Information in einem Blochlinienspeicher durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Paars Blochlinien repräsentiert. Demgemäß ist es in einer praxisbezogenen Speicheranordnung erforderlich, das Vorhandensein oder Fehlen des Paars Blochlinien in das Vorhandensein oder Fehlen einer Blase umzuwandeln. Fig. 3A zeigt einen Fall an, bei dem ein Paar Blochlinien 4 am Kopfabschnitt einer streifenförmigen Magnetdomäne 2 ankommt, und andererseits zeigt Fig. 3B einen Fall an, bei dem kein Paar Blochlinien vorhanden ist. Aus den beiden Zuständen kann durch Vergleichen der Magnetisierungsrichtungen 5 der Domänenwand 1 erkannt werden, daß die beiden dieselben sind. D.h., es ist ersichtlich, daß sich die Magnetisierung der Domänenwand abhängig davon ändert, ob ein Paar Blochlinien vorhanden ist oder nicht, jedoch ändert sich die Magnetisierung nicht, abhängig davon, ob ein Paar Blochlinien existiert oder nicht. Der Grund hierfür ist, daß die von einer Blochlinie umgekehrte Magnetisierung erneut durch die andere Blochlinie umgekehrt wird, so daß die Magnetisierungsrichtung schließlich zur anfänglichen zurückkehrt. Da es sich aus diesem Grund beim bekannten Verfahren die Magnetisierungsrichtungen 5 nicht abhängig vom Vorhandensein oder Fehlen nur des Paars Blochlinien ändern, ist ersichtlich, daß deren Vorhandensein oder Fehlen nicht in das Vorhandensein oder Fehlen einer Magnetblasendomäne umgewandelt werden kann.
Als Maßnahme zum Lösen dieser Schwierigkeit ist in JP-A-59- 101092 ein Verfahren offenbart. Bei diesem Verfahren wird dafür gesorgt, daß elektrischer Strom durch einen dem Abtrennleiter überlagerten Leiter fließt, so daß die Position des Paars Blochlinien beibehalten wird und Auslesen dadurch ausgeführt wird, daß der Abtrennbetrieb zwischen dem Paar Blochlinien hervorgerufen wird. Gemäß diesem Verfahren kann das Vorhandensein oder Fehlen des Paars Blochlinien in das Vorhandensein oder Fehlen einer Blasendomäne umgewandelt werden, und so wird Auslesen gemäß Techniken aus dem Stand der Technik realisiert. Jedoch ist es nicht möglich, nur mit diesem Verfahren irgendeine zufriedenstellende Arbeitsspanne zu erzielen. D.h., da der Abstand zwischen dem Paar Blochlinien etwa 0,2 Mal größer ist als die Breite der streifenförmigen Magnetdomäne, ist es beinahe unmöglich, den Abtrennleiter dazwischen anzuordnen.
Ferner bestehen an den Seiten der Domänenwand zwei einander entgegengesetzte Auslesepositionen, da das an der Seitenfläche der streifenförmigen Magnetdomäne existierende Paar Blochlinien mit diesem Verfahren ausgelesen wird. Darüber hinaus hat dieses Verfahren einen anderen Nachteil dahingehend, daß dann, wenn die Magnetdomäne beim Auslesen abgetrennt wird, die im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne existierende Information verlorengeht.
Auch ein zweites Dokument EP-A-106 358 offenbart einen magnetischen Speicher, in dem Information unter Verwendung vertikaler Blochlinien in einer streifenförmigen Magnetdomäne gespeichert wird. Das Vorhandensein oder Fehlen von Blochlinienpaaren bestimmt den im Speicher abgelegten Typ von Information. Wiederum wird die Information durch Abtrennen des Endes der vorbestimmten streifenförmigen Domäne ausgelesen. Dies erfolgt durch Zuführen eines örtlichen, in der Ebene liegenden Magnetfeldes an das Ende des streifenförmigen Domänenkopfs in solcher Weise, daß das Paar Blochlinien aufgespalten wird. Der Kopf des Streifens kann dann zum Ausbilden einer Blase durch ein durch einen Abtrennleiter erzeugtes Feld, der zwischen den Blochlinien angeordnet ist, abgetrennt werden.
Hinsichtlich eines anderen Artikels zu Blochlinien-Speicheranordnungen, siehe Electronic Product Design, Okt. 1985, Seiten 69 - 72.
Die Erfindung strebt danach, eine praxisbezogene Blochlinien-Speicheranordnung anzugeben, in der ein Paar Blochlinien eine Information von einem Bit repräsentiert, wie auch ein Verfahren zum Betreiben derselben.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung gibt diese hierzu eine Blochlinien-Speicheranordnung an, die folgendes aufweist:
- eine magnetische Schicht;
- Mittel zum Festhalten einer streifenförmigen, magnetischen Domäne in einem gewünschten Bereich der magnetischen Schicht, wobei die streifenförmige, magnetische Domäne wenigstens ein Blochlinienpaar enthält;
- Mittel zum Verschieben des Blochlinienpaars zu einem Kopfabschnitt der streifenförmigen, magnetischen Domäne;
- nahe am Kopfabschnitt der streifenförmigen, magnetischen Domäne angeordnete Mittel zum Zerlegen der streifenförmigen, magnetischen Domäne durch Annähern von Ober- und Unterseite einer Domänenwand der streifenförmigen, magnetischen Domäne; und
- Mittel zum Anlegen eines parallelen Magnetfeldes an die magnetische Schicht;
- wobei die Anordnung weiterer Mittel zum Ausdehnen des Kopfabschnittes der streifenförmigen, magnetischen Domäne in eine zur magnetischen Schicht im wesentlichen parallelen Richtung durch Anlegen einer Magnetkraft ( HB) in eine im wesentlichen entgegengesetzte Richtung zu einem vertikalen Vormagnetisierungsfeld (HB) senkrecht zur magnetischen Schicht und zum gleichzeitigen Aufteilen des Blochlinienpaares durch Anlegen des von dem Mittel zum Anlegen des parallelen Magnetfeldes gelieferten parallelen Magnetfeldes (HC) enthält; und die Mittel zum Ausdehnen des Kopfabschnittes das Blochlinienpaar in der Nähe der Mittellinie des Kopfabschnittes der streifenförmigen, magnetischen Domäne aufteilen.
Die Richtung dieses parallelen oder in der Ebene liegenden Magnetfeldes kann so bestimmt werden, daß sie immer derjenigen Richtung entgegengesetzt ist, entlang der sich die streifenförmige Magnetdomäne erstreckt (Richtung der Y-Achse). Durch Anlegen dieses in der Ebene liegenden Magnetfeldes wirkt in dem vom Paar Blochlinien umgebenen Bereich eine Kraft, die dazu neigt, die magnetische Energie zu verkleinern. Demgemäß wird der Bereich durch diese Kraft vergrößert und der Abstand zwischen den zwei das Paar Blochlinien bildenden Blochlinien nimmt zu.
Auf diese Weise nimmt eine der beiden Blochlinien einen größeren Abstand vom Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne ein, und die andere wird am Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne festgehalten.
Ferner trennt die Abtrenneinrichtung für die streifenförmige Magnetdomäne, die in der Nähe des Kopfabschnitts der streifenförmige Domäne angeordnet ist, die streifenförmige Magnetdomäne ab, und durch Anlegen des in der Ebene liegenden Magnetfeldes wird das Ende der streifenförmigen Domäne in eine Magnetblasendomäne umgewandelt. Diese kann dann durch eine Detektoreinrichtung für Magnetblasendomänen ermittelt werden. Danach wird das Anlegen des in der Ebene liegenden magnetischen Feldes beendet.
Hierbei kann ein haarnadelförmiger Leiter als Abtrenneinrichtung für die streifenförmige Magnetdomäne verwendet werden, der in der Richtung rechtwinklig zu derjenigen der Erstreckung der streifenförmigen Magnetdomäne angeordnet ist, oder es werden zwei zueinander parallele Leiter verwendet. Typischerweise kann als Detektoreinrichtung für Magnetblasendomänen ein Magnetblasendomänen-Detektor unter Verwendung des magnetoresistiven Effekts mit Hilfe weichmagnetischer Materialien bekannten Typs genutzt werden.
Es sei nun ein Fall angenommen, bei dem keine Paare von Blochlinien im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne bestehen. In diesem Fall wird selbst dann, wenn die Seiten der Domänenwand durch ein von der Abtrenneinrichtung für streifenförmige Magnetdomänen aufgebrachtes gepulstes Vormagnetisierungsfeld dichter einander gebracht werden, keine streifenförmige Magnetdomäne abgetrennt, da die Magnetisierungsrichtungen an der Ober- und der Unterseite der Domänenwand einander entgegengesetzt sind.
Wie oben beschrieben, bestimmt das Vorhandensein oder Fehlen des Paars Blochlinien im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne, ob die streifenförmige Magnetdomäne abgetrennt wird oder nicht, und dies wiederum, ob sie in eine Magnetblasendomäne umgewandelt wird oder nicht. Demgemäß ist es durch die Erfindung möglich, eine praktisch anwendbare Blochlinien-Speicheranordnung zu realisieren.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform gibt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Blochlinien-Speicheranordnung mit einem Magnetmediumfilm an, das folgende Schritte aufweist:
(i) Festhalten einer wenigstens ein Blochlinienpaar enthaltenden streifenförmigen, magnetischen Domäne in einem gewünschten Bereich der magnetischen Schicht, und
(ii) Ausdehnen des Kopfabschnittes einer streifenförmigen, magnetischen Domäne durch Anlegen einer Magnetkraft ( HB) in eine im wesentlichen entgegengesetzte Richtung zu einem vertikalen Vormagnetisierungsfeld (HB) senkrecht zur magnetischen Schicht und gleichzeitiges Aufteilen des Blochlinienpaars durch Anlegen eines Magnetfeldes in eine Ebene parallel zu der der magnetischen Schicht;
- Zerlegen der streifenförmigen, magnetischen Domäne;
- wobei dem Schritt (ii) ein Bewegen des Blochlinienpaares in die Nähe der Mittellinie des Kopfabschnitts der streifenförmigen, magnetischen Domäne vorausgeht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine bereits diskutierte perspektivische Ansicht ist, die eine streifenförmige Magnetdomäne und eine in deren Domänenwand existierende Blochlinie zeigt;
Fig. 2A und 2B bereits diskutierte schematische Darstellungen zum Erläutern des Prinzips bekannter Techniken zum Umwandeln des Vorhandenseins oder Fehlens von Blochlinien in das Vorhandensein oder Fehlen von Magnetblasendomänen sind;
Fig. 3A und 3B bereits diskutierte schematische Darstellungen zum Erläutern problematischer Punkte sind, für den Fall, daß das Vorhandensein oder Fehlen von Blochlinien in das Vorhandensein oder Fehlen von Magnetblasendomänen gemäß bekannten Techniken umgewandelt wird.
Fig. 4A, 4B, 4C - 7A, 7B, 7C sind schematische Darstellungen betreffend ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, die das Umwandlungsprinzip des Vorhandenseins oder Fehlens eines Paars Blochlinien in das Vorhandensein oder Fehlen einer Magnetblasendomäne erläutern;
Fig. 8A, 8B, 8C und 8D schematische Darstellungen sind, die die Beziehung zwischen dem Paar Blochlinien und dem in der Ebene liegenden Magnetfeld und der Tatsache zeigen, daß das Paar Blochlinien an einer vorgegebenen Position festgehalten wird;
Fig. 9A, 9B, 9C, 10A, 10B und 10C schematische Darstellungen betreffend ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, zum Erläutern des Prinzips des Umwandelns des Vorhandenseins oder Fehlens des Paars Blochlinien in das Vorhandensein oder Fehlen der Magnetblasendomäne.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.
Die Grundstruktur des Blochlinienspeichers besteht aus einem Stabilisierungsmuster 11 für eine streifenförmige Magnetdomäne und einer streifenförmigen Magnetdomäne 2.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Mittel zum Stabilisieren streifenförmiger Magnetdomänen ein Muster verwendet, das durch Aushöhlen eines magnetischen Films mit einer Dicke von etwa 1 µm gebildet wird.
Paare von Blochlinien (oder Blochlinien) können sich frei in der Domänenwand bewegen. Es kann an zwei Verfahren gedacht werden, um diese Paare von Blochlinien zu verschieben. Eines von ihnen ist ein Verfahren, bei dem ein Magnetfeld rechtwinklig zur Oberfläche des Films an diesen angelegt wird und eine auf die Magnetisierung wirkende Kreiselkraft verwendet wird. Das Andere ist ein Verfahren, bei dem ein in der Ebene liegendes Magnetfeld parallel zur Ebene, in der der Magnetfilm existiert, verwendet wird. Die Paare von Blochlinien werden frei durch eines dieser Verfahren verschoben. Um jedoch die Blochlinien als abgespeicherte Information zu verwenden, ist es erforderlich, ein Paar Blochlinien an einer besonderen Adreßposition zu stabilisieren, die der Weiterbewegungsperiode entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein in Fig. 4 gezeigtes Muster 9 als Mittel hierfür verwendet.
Als die blochlinienhaltendes Muster 9 wird ein durch Photoätzen eines in der Ebene liegenden magnetisierten Films mit 4 πMs = 1000 G (Gauss) hergestelltes Muster verwendet.
Fig. 4A zeigt den Zustand vor dem Auslesen.
Ein Paar Blochlinien 4 ist am Kopfabschnitt einer streifenförmigen Magnetdomäne 2 angeordnet.
Dies entspricht einem Fall, bei dem die Information "1" zum Kopf übertragen wird.
Dann läßt man einen elektrischen Strom Ic1 durch einen Leiter 10 fließen, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist, um ein starkes, paralleles Magnetfeld Hc in Richtung der -Y-Achse zu erzeugen. In diesem Augenblick wird der Abstand zwischen den Blochlinien 4-1 und 4-2 vergrößert.
Dieses Verhalten kann durch die Tatsache erklärt werden, daß die Magnetisierung auf das parallele Magnetfeld reagiert, wie oben ausgeführt, und sich so verhält, daß die Energie in der Domänenwand erniedrigt wird.
Die eine der aufgeteilten Blochlinien, 4-1, wird durch das vom Leiter 10 erzeugte Magnetfeld zur Außenseite des Leiters 10 hin bewegt.
Die andere Blochlinie 4-2 ist fest am Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne lokalisiert.
Diese Auftrennung erfordert unterschiedliche Zeitspannen, abhängig vom Weiterbewegungsabstand der Blochlinien. Für gewöhnlich nimmt es etwa 500 Nanosekunden in Anspruch, wenn angenommen wird, daß der Leiter 5 etwa 40 µm breit ist.
Danach wird, wenn man einen vorbestimmten elektrischen Strom durch einen in Fig. 4C gezeigten Leiter 7 fließen läßt, die Magnetdomäne leicht abgetrennt und eine neue Magnetdomäne 8 wird ausgeschnitten.
Die abgetrennte Magnetdomäne 8 wird durch ein Verfahren erfaßt, das mit dem bei üblichen Blasenspeichertechniken üblich ist, und so kann das Vorhandensein des Paars von Blochlinien als digitaler Datenwert ausgelesen werden.
Die oben festgestellte Angelegenheit repräsentiert den Fall, bei dem die Bitinformation "1" zum Kopfabschnitt übertragen wird. Wenn keine Blochlinien zum Kopfabschnitt übertragen werden, d.h., wenn es um sogenannte Information "0" geht, existiert das in den Fig. 4A, 4B und 4C gezeigte Paar Blochlinien 4 nicht. Diese Erscheinungsform ist in den Fig. 5A, 5B und 5C dargestellt.
Wenn ein Leiter in der Nähe des Kopfabschnitts der streifenförmigen Magnetdomäne angeordnet ist (Fig. 5A) und eine elektrischer Strom Ic1 durch den Leiter fließt (Fig. 5B) bestehen keine Unterschiede in der Bewegung der streifenförmigen Magnetdomäne 2.
Da keine Blochlinien in der Nähe des Kopfabschnitts der streifenförmigen Magnetdomäne vorliegen, weist die Magnetisierung 5 an der Ober- und der Unterseite der Domänenwand der streifenförmigen Magnetdomäne unterschiedliche Richtungen auf, wie dies in Fig. 5B dargestellt ist. In einem solchen Zustand ist es schwierig, die Magnetdomäne abzutrennen, und es wird keine Magnetdomäne abgetrennt, wenn ein Abtrennstrom Ic2 gewählt wird.
Wenn dies durch ein mit dem bei Magnetblasentechniken, wie oben angegeben, identischen Verfahren erfaßt wird, wird ausgelesen, daß kein Paar Blochlinien im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne vorhanden ist.
Durch das vorstehend beschriebene Verfahren kann erfaßt werden, ob ein Paar Blochlinien im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne existiert oder nicht, d.h., welche Information existiert, ob "1" oder "0".
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein 40 µm breiter Leiter 10 als das parallele Magnetfeld zum Aufteilen des Paars Blochlinien erzeugende Einrichtung verwendet. Die Breite dieses Leiters wird so gewählt, daß das parallele Magnetfeld mit hohem Wirkungsgrad erzeugt wird, und im allgemeinen ist anzunehmen, daß er geeigneterweise von einigen bis etwa 100 mal breiter ist als die streifenförmige Magnetdomäne. Wenn er noch breiter ist, wird die wirksame Fläche der Vorrichtung verringert, weswegen sie dann nicht wirkungsvoll arbeitet. Wenn er jedoch schmaler als dies ist, ist er nicht dazu geeignet, das parallele Magnetfeld mit hohem Wirkungsgrad zu erzeugen.
Als Mittel zum Anlegen des parallelen Magnetfeldes in Richtung der negativen Y-Achse ist neben dem den Leiter verwendenden Verfahren ein Verfahren bekannt, das ein Material hoher Koerzitivkraft verwendet, das in Richtung der Ebene magnetisiert ist.
Ein Film hoher Koerzitivkraft, der in Richtung der Ebene magnetisiert ist, erzeugt ein in der Ebene liegendes magnetisches Streufeld in Richtung der Ebene. Wenn die Richtung dieses magnetischen Streufeldes und die Richtung der Magnetisierung zwischen dem aufzuteilenden Paar Blochlinien übereinstimmen, wird das Paar Blochlinien aufgeteilt, wodurch es möglich wird, es auszulesen. Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen diese Struktur an. Ein aus Tb-Fe-Co usw. hergestelltes Muster, dessen Achse einfacher Magnetisierung in Richtung der Ebene liegt (nachfolgend als Filmmuster mit Magnetisierung in der Ebene bezeichnet) ist in der Nähe des Kopfabschnitts der streifenförmigen Magnetdomäne angeordnet. Wenn die Magnetisierungsrichtung des Films mit der Magnetisierung in der Ebene nach rechts zeigt, wie dies in Fig. 6A durch Pole S und N angezeigt ist, weist das aus dem Film mit der in der Ebene liegenden Magnetisierung herausleckende parallele Magnetfeld die Richtung Hc- auf. Danach wird der Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne dadurch gestreckt, daß ein Magnetfeld -ΔHB angelegt wird, das dem vertikalen Vormagnetisierungsfeld HB entgegengerichtet ist, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist. Wenn zu dieser Zeit ein Paar Blochlinien im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne existiert, wird dieses Paar Blochlinien dadurch, daß es die Wirkung des parallelen Magnetfeldes erfährt, aufgespalten, und es wird dadurch möglich, sie auszulesen, genau wie im Fall, wenn der Leiter verwendet wird, wie oben beschrieben.
Im Zustand, bei dem kein Paar Blochlinien vorliegt, wie in Fig. 7A gezeigt, wird aus dem zuvor festgestellten Grund keine Magnetdomäne abgetrennt. Demgemäß wird auch im Fall, bei dem der Film mit der in der Ebene liegenden Magnetisierung als Mittel zum Anlegen des parallelen Magnetfeldes verwendet wird, das Paar Blochlinien aufgespalten, und dadurch wird es möglich, sie auszulesen, genau wie im Fall, bei dem das parallele Magnetfeld unter Verwendung des Leiters erzeugt wird.
Nun wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die Magnetisierungsstruktur der streifenförmigen Magnetdomäne von der, wie sie für das Ausführungsbeispiel 1 vorgegeben wurde. Fig. 8A zeigt die streifenförmige Magnetdomäne. Zwei Paare Blochlinien 4 existieren in der Nähe einer streifenförmigen Magnetdomäne 2. Die Magnetisierungsrichtungen für die Paare von Blochlinien sind einander entgegengesetzt. Wie es aus Fig. 1 deutlich erkennbar ist, ist dies der Fall, da die Magnetisierungen kontinuierlich entlang der Domänenwand rotieren. Wenn bei diesem Zustand, wie dies in Fig. 8A gezeigt ist, ein Magnetfeld H mit derselben Richtung wie derjenigen der Magnetisierung im Bereich zwischen dem Paar Blochlinien, die an der Unterseite der Domänenwand vorliegen, angelegt wird, wird das untere Paar Blochlinien aufgespalten und bewegt sich zu den zwei Kopfabschnitten der streifenförmigen Magnetdomäne. Aus diesem Grund verschwindet die Information, die dieses Paar Blochlinien aufweist (Fig. 8B).
Um diese Schwierigkeit zu lösen, ist an Maßnahmen zu denken, daß eine Blochlinie an jedem der Kopfabschnitte vorliegt. Fig. 8C zeigt diesen Gesichtspunkt. Wie in dieser Figur gezeigt, können die Blochlinien stabil in beiden Kopfabschnitten existieren, wenn eine Blochlinien in jedem der zwei Kopfabschnitte der streifenförmige Magnetdomäne vorliegt und wenn ein paralleles Magnetfeld Hip an diese angelegt wird, da die Magnetisierung der Domänenwand der streifenförmigen Magnetdomäne dieselbe Richtung wie das Magnetfeld Hip an den beiden Seiten aufweist. In diesem Zustand ist, wenn das Paar Blochlinien eingeschrieben wird, dank der oben beschriebenen Kontinuität der Magnetisierungsrichtung, die Magnetisierung zwischen dem Paar Blochlinien immer entgegengesetzt zu derjenigen des Magnetfeldes Hip (Fig. 8D). Aus diesem Grund wird das Paar Blochlinien, unabhängig davon, ob es an der oberen oder unteren Seite der Domänenwand existiert, nicht aufgespalten und kann daher stabil existieren.
Ein Verfahren zum Auslesen von Information aus dem Kopfabschnitt einer streifenförmigen Magnetdomäne mit dieser Struktur wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9A, 9B und 9C erläutert. Fig. 9A zeigt den Fall, daß die oben beschriebene Blochlinie 3 und ein Paar einer Information "1" entsprechendes Paar Blochlinien 4 im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne existiert. Wenn dann dafür gesorgt wird, daß ein elektrischer Strom Ic1 durch den Leiter 10 fließt, genau wie beim Ausführungsbeispiel 1, wird das Paar Blochlinien in 4-1 und 4-2 aufgespalten. Da der Bereich der Domänenwand zwischen der Blochlinie 3 und dem Paar Blochlinien 4 vergrößert wird, wie dies in Fig. 9B dargestellt ist, sind zu diesem Zeitpunkt drei Blochlinien stabil im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne, 4-1, und im Kopfabschnitt des Leiters 3, 4-2, stabilisiert. Wenn dann Abtrennbetrieb am Ende der streifenförmigen Magnetdomäne hervorgerufen wird, wird, da ihre Richtung mit der Magnetisierungsrichtung der Domänenwand übereinstimmt, eine Blase 8 abgetrennt.
Andererseits wird der Fall einer Information "0" unter Bezugnahme auf die Fig. 10A, 10B und 10C erläutert. Fig. 10A zeigt den Zustand, bei dem nur die Blochlinie 3 im Kopfabschnitt der streifenförmigen Magnetdomäne existiert. Wenn danach dafür gesorgt wird, daß der elektrische Strom Ic1 durch den Leiter 10 fließt, wird die Blochlinie 3 zu der in Fig. 10B gezeigten Position verschoben. Zu diesem Zeitpunkt sind die Magnetisierungen der Domänenwand, unabhängig davon, ob die Blochlinie entlang der oberen oder unteren Seite der Domänenwand verschoben wurde, nach der Verschiebung einander an der oberen und der unteren Seite der Domänenwand entgegengesetzt. Daher wird, selbst mit dem in Fig. 10C angezeigten Abtrennbetrieb keine Magnetdomäne abgetrennt. Infolge dessen wird das Auslesen der Information dadurch realisiert, daß das Vorliegen oder Fehlen einer abgetrennten Magnetdomäne dadurch erfaßt wird, daß eine Einrichtung verwendet wird, die, genau wie beim Ausführungsbeispiel 1, mit einer gemäß den Techniken aus dem Stand der Technik identisch ist.
Wie oben beschrieben, ist es mit der Erfindung möglich, das Auslesen von Information in einem Blochlinienspeicher zu realisieren, in dem Information von einem Bit einem Paar Blochlinien entspricht.

Claims

1. Blochlinienspeicheranordnung mit:

einer magnetischen Schicht (6);

Mittel (9, 11) zum Festhalten einer streifenförmigen, magnetischen Domäne (2) in einem gewünschten Bereich der magnetischen Schicht (6), wobei die streifenförmige, magnetische Domäne (2) wenigstens ein Blochlinienpaar (4) enthält;

Mittel zum Verschieben des Blochlinienpaares (4) zu einem Kopfabschnitt der streifenförmigen, magnetischen Domäne;

nahe am Kopfabschnitt der streifenförmigen, magnetischen Domäne angeordnete Mittel (7) zum Zerlegen der streifenförmigen, magnetischen Domäne durch Annähern von Ober- und Unterseite einer Domänenwand der streifenförmigen, magnetischen Domäne (2);

und Mittel (10, 12) zum Anlegen eines parallelen Magnetfeldes (HC) an die magnetische Schicht;

wobei die Anordnung weiterer Mittel zum Ausdehnen des Kopfabschnittes der streifenförmigen, magnetischen Domäne (2) in eine zur magnetischen Schicht im wesentlichen parallelen Richtung durch Anlegen einer Magnetkraft (ΔHB) in eine im wesentlichen entgegengesetzte Richtung zu einem vertikalen Vormagnetisierungsfeld (HB) senkrecht zur magnetischen Schicht und zum gleichzeitigen Aufteilen des Blochlinienpaares (4) durch Anlegen des von dem Mittel zum Anlegen des parallelen Magnetfeldes gelieferten parallelen Magnetfeldes (Hc) enthält;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Mittel zum Ausdehnen des Kopfabschnittes das Blochlinienpaar (4) in der Nähe der Mittellinie des Kopfabschnittes der streifenförmigen, magnetischen Domäne aufteilen.

2. Blochlinienspeicheranordnung gemäß Anspruch 1, worin das Mittel (10, 12) zum Anlegen eines parallelen Magnetfeldes (Hc) ein Leiter mit einer vorbestimmten Breite ist, wobei der Leiter so auf der magnetischen Schicht (6) angeordnet ist, daß er die streifenförmige, magnetische Domäne überlagert.

3. Blochlinienspeicheranordnung gemäß Anspruch 2, worin ein Mittel zum Liefern eines vorbestimmten elektrischen Stroms mit dem Leiter verbunden ist.

4. Blochlinienspeicheranordnung gemäß Anspruch 1, worin das Mittel (10, 12) zum Anlegen eines parallelen Magnetfeldes (Hc) ein Schicht mit hoher Koerzitivkraft ist, wobei die Schicht mit hoher Koerzitivkraft so auf der magnetischen Schicht angeordnet ist, daß sie die streifenförmige, magnetische Domäne überlagert.

5. Blochlinienspeicheranordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin sich eine zusätzliche Blochlinie (3) an jedem der beiden Enden der streifenförmigen, magnetischen Domäne (2) befindet.

6. Blochlinienspeicheranordnung gem&ß einem der vorstehenden Ansprüche, worin die magnetische Schicht eine magnetische Granatschicht ist.

7. Blochlinienspeicheranordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin eine von dem Mittel zum Zerlegen der streifenförmigen, magnetischen Domäne zerlegte magnetische Blasendomäne von einem Mittel zum Erkennen magnetischer Blasendomäne feststellbar ist.

8. Blochlinienspeicheranordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Mittel (7) zum Zerlegen der streifenförmigen, magnetischen Domäne ein haarnadelförmiger Leiter ist, der näherungsweise senkrecht zur Ausdehnungsrichtung der streifenförmigen, magnetischen Domäne angeordnet ist.

9. Blochlinienspeicheranordnung gemäß Anspruch 1, worin das Mittel (10, 12) zum Anlegen eines parallelen Magnetfeldes (Hc) ein Leiter mit einer Breite ist, die mehrfach bis zu 100 Mal der Breite der streifenförmigen, magnetischen Domäne entspricht.

10. Verfahren zum Betrieb einer eine magnetische Schicht (6) aufweisenden Blochlinienspeicheranordnung mit den Schritten:

(i) Festhalten einer wenigstens ein Blochlinienpaar enthaltenden streifenförmigen, magnetischen Domäne in einem gewünschten Bereich der magnetischen Schicht, und

(ii) Ausdehnen des Kopfabschnittes einer streifenförmigen, magnetischen Domäne durch Anlegen einer Magnetkraft (ΔHB) in eine im wesentlichen entgegengesetzte Richtung zu einem vertikalen Vormagnetisierungsfeld (HB) senkrecht zur magnetischen Schicht und gleichzeitiges Aufteilen des Blochlinienpaars durch Anlegen eines Magnetfeldes in eine Ebene parallel zu der der magnetischen Schicht;

(iii) Zerlegen der streifenförmigen, magnetischen Domäne,

dadurch gekennzeichnet, daß

dem Schritt (ii) ein Bewegen des Blochlinienpaares (4) in die Nähe der Mittellinie des Kopfabschnittes der streifenförmigen, magnetischen Domäne vorrausgeht.

11. Verfahren zum Betrieb einer Blochlinenspeicheranordnung gemäß Anspruch 10, worin die Richtung des parallele Magnetfeld der Ausdehnungsrichtung der streifenförmigen, magnetischen Domäne nahezu parallel und entgegengerichtet ist.

12. Verfahren zum Betrieb einer Blochlinienspeicheranordnung gemäß Anspruch 10 oder 11, worin das parallele Magnetfeld ein von einer in der Nähe des Kopfabschnittes der streifenförmigen, magnetischen Domäne angeordneten Schicht mit hoher Koerzitivkraft (12) erzeugtes Streumagnetfeld ist.

13. Verfahren zum Betrieb einer Blochlinienspeicheranordnung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, worin sich eine Blochlinie in jedem der beiden Kopfabschnitte der streifenförmigen, magnetischen Domäne (2) befindet.

14. Verfahren zum Betrieb einer Blochlinienspeicheranordnung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, worin das Mittel zum Zerlegen der streifenförmigen, magnetischen Domäne ein haarnadelförmiger Leiter ist, der nahezu senkrecht zur Ausdehnungsrichtung der streifenförmigen, magnetischen Domäne angeordnet ist.