DE3822328A1 - Blochlinienspeicher und verfahren zum versetzen von blochlinien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Blochlinienspeicher sowie auf ein Verfahren zum Versetzen von Blochlinien die in der Domänenwand einer in einem magnetischen Dünnfilm ausge­ bildeten magnetischen Domäne gebildet sind, entlang der Domä­ nenwand.

Als externe Speicher für Computer, elektronische Dateispei­ cher und Stehbilddateispeicher werden verschiedenerlei Spei­ chervorrichtungen wie Magnetbänder, Festplatten, Disketten, optische Speicherplatten, optomagnetische Speicherplatten und Magnetblasenspeicher eingesetzt. Von diesen Speichervorrich­ tungen ist es außer bei dem Magnetblasenspeicher erforder­ lich, zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen einen Aufzeichnungs/Wiedergabekopf in bezug auf das Aufzeichnungs­ material zu bewegen. Bei der Relativbewegung des Kopfes kann mit diesem eine Folge von Informationen festgelegt auf einer Informationsspur aufgezeichnet oder diese aufgezeichnete Folge von Informationen reproduziert werden.

Da in den letzten Jahren eine höhere Aufzeichnungsdichte gefordert wurde, wurde die Spurnachführung für das genaue Nachführen des Kopfes an der Informationsspur kompliziert. Wenn die Spurnachführung unzureichend ist, wird dadurch die Qualität der aufgezeichneten oder reproduzierten Signale beeinträchtigt. Ferner wird die Qualität der aufgezeichneten oder reproduzierten Signale durch Vibrationen eines Kopf­ stellmechanismus oder durch auf der Oberfläche des Aufzeich­ nungsmaterials abgesetzte Staubteilchen verringert. In einer Speichervorrichtung, in der Informationen unter Berührung des Kopfes mit einem Magnetband oder einem anderen Aufzeichnungs­ material aufgezeichnet und wiedergegeben werden, entsteht infolge der Gleitberührung Abrieb. In einer Speichervorrich­ tung zur berührungsfreien Aufzeichnung oder Wiedergabe wie an einer optischen Speicherplatte ist eine hochgenaue Fokussier­ steuerung erforderlich, so daß die Qualität des Aufzeich­ nungs- oder Wiedergabesignals herabgesetzt ist, falls diese Steuerung unzureichend ist.

In einem Magnetblasenspeicher können Informationen an einer vorbestimmten Stelle aufgezeichnet werden, die aufgezeichne­ ten Informationen versetzt werden und die versetzten Informa­ tionen an einer vorbestimmten Stelle reproduziert werden. Bei dem Aufzeichnen und Wiedergeben der Informationen ist infol­ gedessen keine Relativbewegung eines Kopfes erforderlich, so daß daher selbst bei einer erhöhten Aufzeichnungsdichte die vorstehend genannten Probleme nicht auftreten und eine hohe Zuverlässigkeit erreicht wird.

In dem Magnetblasenspeicher wird als einzelnes Informations­ element bzw. Bit eine kreisförmige magnetische Domäne oder Magnetblase benutzt, die durch das Errichten eines Magnet­ felds an einem magnetischen Dünnfilm erzeugt wird, dessen Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zu der Filmebene steht, wie beispielsweise bei einem magnetischen Granatfilm oder dergleichen. Infolgedessen ist selbst bei kleinsten Blasen (mit einem Durchmesser von 0,3 µm), die durch die Eigenschaften des gegenwärtig verfügbaren Granatfilmmaterials bestimmt sind, eine Aufzeichnungsdichte von einigen zehn MBit/cm² eine Grenze, während eine höhere Dichte schwierig zu erreichen ist.

In der letzten Zeit hat ein Blochlinienspeicher Aufmerksam­ keit gefunden, der eine höhere Aufzeichnungsdichte als die begrenzte Aufzeichnungsdichte des Magnetblasenspeichers hat. Gemäß der Beschreibung in der US-Patentanmeldung Seriennr. 5 83 200 wird in dem Blochlinienspeicher als eine Informa­ tionseinheit bzw. als ein Bit ein Paar von Neil-Domänenwand­ strukturen (Blochlinien) zwischen Bloch-Domänenwandstrukturen um eine magnetische Domäne herum eingesetzt, die in einem magnetischen Dünnfilm erzeugt ist. Daher kann eine nahezu zehnmal höhere Aufzeichnungsdichte als mit dem Magnetblasen­ speicher erreicht werden. Beispielsweise wird bei der Verwen­ dung eines Granatfilms mit einem Blasendurchmesser von 0,5 µm eine Aufzeichnungsdichte von 1,6 GBit/cm² erreicht.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Blochlinien­ speichers mit einem Aufbau aus magnetischem Material. In der Fig. 1 ist mit 2 ein Substrat aus einem nichtmagnetischen Granat wie GGG oder NdGG bezeichnet, auf das ein Dünnfilm 4 aus magnetischem Granat aufgebracht ist. Der Dünnfilm 4 kann durch Flüssigphasenepitaxie (LPE) aufgebracht werden, wobei die Dicke des Dünnfilms 5 µm betragen kann. Mit 6 ist eine streifenförmige magnetische Domäne bezeichnet, die in dem magnetischen Granat-Dünnfilm 4 ausgebildet ist. Eine Domänen­ wand 8 bildet die Grenze der magnetischen Domäne 6 gegen den übrigen Bereich des Films. Die streifenförmige magnetische Domäne 6 kann eine Breite von 5 µm und eine Länge von 100 µm haben. Die Dicke der Domänenwand 8 kann 0,5 µm betragen. Gemäß der Darstellung durch Pfeile ist die Magnetisierung in der magnetischen Domäne 6 nach oben gerichtet, während sie außerhalb der magnetischen Domäne 6 nach unten gerichtet ist.

Die Richtung der Magnetisierung in der Domänenwand 8 ist von der der magnetischen Domäne 6 zugewandten Innenfläche weg zu der Außenfläche hin gedreht. Die Richtung der Drehung ist in bezug auf eine senkrechte Blochlinie 10 in der Domänenwand 8 umgekehrt. In Fig. 1 ist die Magnetisierungsrichtung an der Dickenmitte der Domänenwand 8 durch Pfeile und die Magneti­ sierungsrichtung in der Blochlinie 10 auf gleichartige Weise dargestellt.

An der Struktur aus dem magnetischen Material wird ein nach unten gerichtetes externes Vormagnetisierungsfeld HB errich­ tet.

Gemäß der Darstellung bestehen in den Blochlinien 10 zwei verschiedene Magnetisierungsrichtungen, wobei das Vorliegen bzw. Fehlen eines derartigen Blochlinienpaares jeweils der Information "1" bzw. "0" entspricht. Das Blochlinienpaar liegt jeweils in einer von Potentialmulden, die periodisch in der Domänenwand 8 gebildet werden. Durch das Errichten eines zur Substratebene senkrechten Impulsmagnetfelds wird das Blochlinienpaar aufeinanderfolgend zu der benachbarten Poten­ tialmulde versetzt. Auf diese Weise kann das Aufzeichnen der Information in dem Blochlinienspeicher, nämlich das Ein­ schreiben eines Blochlinienpaars in die Domänenwand 8, und das Reproduzieren der in dem Blochlinienspeicher aufgezeich­ neten Information, nämlich das Auslesen des Blochlinienpaars aus der Domänenwand 8 an vorbestimmten Stellen vorgenommen werden, während die Blochlinienpaare in der Domänenwand 8 versetzt werden. Das Aufzeichnen und Reproduzieren der Infor­ mation erfolgt durch das Errichten eines Impulsmagnetfelds in einer vorbestimmten Stärke senkrecht zu der Substratebene an einem Rand der streifenförmigen magnetischen Domäne 6. Obwohl dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist, ist als Magnetisierein­ richtung für das Errichten des Impulsmagnetfelds zum Auf­ zeichnen und Wiedergeben der Informationen ein Leitermuster für das Anlegen der Impulse auf der Oberfläche des magneti­ schen Dünnfilms 4 in einer vorbestimmten Lage in bezug auf die streifenförmige magnetische Domäne 6 ausgebildet.

In dem vorstehend beschriebenen Blochlinienspeicher werden die Potentialmulden für die Blochlinienpaare dadurch gebil­ det, daß ein periodisches und gleichmäßiges Muster auf die Oberfläche des magnetischen Dünnfilms derart aufgebracht wird, daß das Muster die Domänenwand kreuzt.

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht eines Blochlinienspeichers und zeigt ein Leitermuster. Nach Fig. 2 ist auf der Oberfläche des magnetischen Dünnfilms 4 eine Anzahl von zueinander pa­ rallelen, sich quer zu der streifenförmigen magnetischen Domäne 6 erstreckenden Leitern 9 des Musters angeordnet. Die Leiter bestehen jeweils aus einer leitenden Schicht aus Cr, Al, Au oder Ti mit einer Breite von 0,5 µm und einem Tei­ lungsabstand von 1 µm. Wegen der auf das Bilden der leitenden Schicht des Musters zurückzuführenden magnetischen Verzerrung können die Potentialmulden in der Domänenwand 8 mit der periodischen und gleichmäßigen Anordnung geformt werden. Die Leitermuster bzw. Leiter 9 können eine Schicht aus magneti­ schem Material sein oder es können in die Nähe der Oberfläche des magnetischen Dünnfilms 4 H-Ionen, He-Ionen oder Ne-Ionen implantiert werden. Die mittels dieser Leitermuster gebilde­ ten Potentialmulden sind in bezug auf die Richtung des Ver­ setzens der Blochlinien symmetrisch.

Die Blochlinien werden dadurch versetzt, daß senkrecht zur Filmebene des magnetischen Dünnfilms 4 das Impulsmagnetfeld errichtet wird und die Blochlinie durch Nutzung einer Präzes­ sionsbewegung der durch das Impulsmagnetfeld hervorgerufenen Magnetisierung zu der benachbarten Potentialmulde versetzt wird. Wenn als Impulsmagnetfeld für das Bilden der Potential­ mulden ein einfaches Rechteckimpuls-Magnetfeld verwendet wird, kann die Blochlinie nicht auf stabile bzw. stetige Weise in einer bestimmten Richtung bewegt werden. Es wird daher gemäß Fig. 3 als Impulsmagnetfeld Hp für das Versetzen der Blochlinien ein Impulsmagnetfeld mit einer Abfallzeit errichtet, die ausreichend länger als die Anstiegszeit ist, damit die nicht umkehrbare Versetzung in der bestimmten Richtung gewährleistet ist. Infolgedessen ist eine elektrische Schal­ tung für das Erzeugen des Impulsmagnetfelds komplizierter als eine solche zum Erzeugen des Rechtimpuls-Magnetfelds, wobei es wegen der langen Abfallzeit schwierig ist, die Verset­ zungsgeschwindigkeit zu steigern. Ferner ist der Leistungs­ verbrauch erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blochlinien­ speicher und ein Verfahren für das Versetzen von Blochlinien durch Anwendung eines symmetrischen Rechteckimpuls-Magnet­ felds zu schaffen.

Hinsichtlich des Blochlinienspeichers wird die Aufgabe mit­ tels der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge­ führten Mitteln gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Versetzen der Blochlinien in der Domänenwand der in dem magnetischen Dünnfilm gebilde­ ten magnetischen Domäne entlang der Domänenwand besteht zur Lösung der Aufgabe darin, daß entlang der Domänenwand in dem magnetischen Dünnfilm eine vorbestimmte Zug/Druckverteilung hervorgerufen wird, daß entsprechend der Zug/Druckverteilung die Blochlinie an einer vorbestimmten Stelle in der Domänen­ wand angeordnet wird und daß synchron mit dem Hervorrufen der Zug/Druckverteilung ein zu der Filmebene des magnetischen Dünnfilms senkrechtes Impulsmagnetfeld errichtet wird. Durch das Bilden der Zug/Druckverteilung und das Errichten des Magnetfelds wird die Blochlinie von der vorbestimmten Stelle weg zu einer anderen Stelle versetzt.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len ausführlich erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische An­ sicht der magnetischen Struktur eines Blochlinienspeichers.

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht auf einen Blochli­ nienspeicher nach dem Stand der Technik und zeigt ein Leiter­ muster für das Ausbilden von Potentialmulden.

Fig. 3 zeigt die Kurvenform eines Impulsmagnetfelds für das Versetzen der Blochlinien bei dem System nach dem Stand der Technik.

Fig. 4 ist eine Teildraufsicht auf einen Blochli­ nienspeicher gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Verfahren für das Versetzen angewandt wird.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie II-II in Fig. 4 durch den in Fig. 4 gezeigten Blochlinienspeicher.

Fig. 6A und 6B zeigen x-Achsen - und y-Achsen-Bela­ stungen in einem magnetischen Dünnfilm.

Fig. 7 zeigt die magnetische Anisotropie in dem magnetischen Dünnfilm.

Fig. 8 veranschaulicht die Zeitsteuerung bei dem erfindungsgemäßen Versetzen der Blochlinien.

Fig. 9 und 10 sind perspektivische Schnitteilan­ sichten von Blochlinienspeichern gemäß weiteren Ausführungs­ beispielen, bei denen das Versetzungsverfahren angewandt wird.

Fig. 11 ist eine Blockdarstellung einer Magnetspei­ chervorrichtung, in der Blochlinien durch Anwendung des Ver­ setzungsverfahrens versetzt werden.

Die Fig. 4 ist eine Teildraufsicht des Blochlinienspeichers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Verfahren zum Versetzen von Blochlinien angewandt wird, während die Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie II-II in Fig. 4 ist. In diesen Figuren ist mit 2 ein nichtmagnetisches Granat-Substrat und mit 4 ein magneti­ scher Granat-Dünnfilm bezeichnet. In dem magnetischen Granat- Dünnfilm ist eine magnetische Domäne 6 in Form eines flachen Streifens ausgebildet. Mit 8 ist eine Domänenwand bezeichnet, die die streifenförmige magnetische Domäne 6 umgibt. Mit HB ist ein nach unten gerichtetes Vormagnetisierungsfeld für das Ausbilden der streifenförmigen magnetischen Domäne 6 bezeich­ net. Diese Komponenten sind den im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten gleichartig.

Auf die Oberfläche des magnetischen Dünnfilms 4 ist eine Abstands- bzw. Zwischenschicht 11 aufgebracht, über der zum Ausüben einer Belastung ein Linienmuster 15 aus Linien ange­ ordnet ist, die sich entlang einer y-Achse quer zu der strei­ fenförmigen magnetischen Domäne 6 und der Domänenwand 8 pa­ rallel zueinander mit einem Teilungsabstand l in der Längs­ richtung der streifenförmigen magnetischen Domäne 6 bzw. x- Achsenrichtung erstrecken. In der Fig. 4 ist die Zwischen­ schicht 11 nicht dargestellt. Gemäß Fig. 5 hat das Bela­ stungs-Linienmuster 15 eine auf der Zwischenschicht 11 ausge­ bildete erste Elektrodenschicht 12, eine auf der Elektroden­ schicht 12 ausgebildete piezoelektrische Schicht 13 und eine auf der piezoelektrischen Schicht 13 ausgebildete zweite Elektrodenschicht 14. An die Elektrodenschichten 12 und 14 ist eine (nicht gezeigte) Spannungsquelle angeschlossen, mit der zwischen die Elektrodenschichten 12 und 14 eine Impuls­ spannung angelegt wird, um zum Erzeugen einer Belastung das Linienmuster 15 über eine vorbestimmte Zeit in Richtung der x-Achse zusammenzuziehen bzw. zu verengen.

Die Zwischenschicht 11 kann aus SiO₂ oder Polyimidharz und in einer Dicke von ungefähr 0,5 µm hergestellt sein. Die Zwi­ schenschicht hat die Funktion, eine durch das Belastungs- Linienmuster 15 in dem magnetischen Dünnfilm 4 hervorgerufene Zug/Druckbelastung einzustellen.

Die piezoelektrische Schicht 13 kann aus AlNx oder BaTiO₃ und in einer Dicke von ungefähr 0,5 µm hergestellt sein. Die Elektrodenschichten 12 und 14 können aus Al, Au, Cr oder W und in einer Dicke von ungefähr 0,5 µm hergestellt sein. Die Breite der Linien des Belastungs-Linienmusters 15 kann unge­ fähr 0,5 µm betragen, während ihr Teilungsabstand l ungefähr 1 µm betragen kann.

Das Belastungs-Linienmuster 15 kann nach einem bekannten Dünnfilm-Ablagerungsverfahren oder einem bekannten fotolitho­ grafischen Verfahren gebildet werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden bei dem Ausbilden der piezoelek­ trischen Schicht 13 des Belastungs-Linienmusters 15 die Mate­ rialien und Dicken der piezoelektrischen Schicht und der Elektrodenschichten sowie die Form des Musters derart ge­ wählt, daß in dem magnetischen Dünnfilm 4 unterhalb der Linien des Linienmusters 15 eine Zugbelastung entsteht, näm­ lich an denjenigen Teilbereichen der magnetischen Domäne 6 und der Domänenwand 8, die von dem Linienmuster 15 überkreuzt werden. Auf diese Weise wird gemäß der Darstellung in Fig. 5 in dem magnetischen Dünnfilm 4 unterhalb des Belastungs- Linienmusters 15 zwischen Punkten X 1 und X 2 eine Zugbelastung hervorgerufen, während unterhalb der einander gegenüberlie­ genden, an das Linienmuster 15 in der x-Richtung angrenzenden Bereiche eine Druckbelastung hervorgerufen wird. Diese Bela­ stungen stellen eine Anfangs- bzw. Grund- oder Vorbelastung dar, welche auch dann entsteht, wenn zwischen die Elektroden 12 und 14 des Belastungs-Linienmusters 15 keine Spannung angelegt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Richtung, die zu einer Projektion des magnetischen Dünnfilms 4 auf eine Ebene (111) in einer Richtung (011) parallel ist, sowie die Rich­ tung der Linien des Belastungs-Linienmusters die y-Richtung. Die Längsrichtung der streifenförmigen magnetischen Domäne 6 ist die x-Richtung.

Die Fig. 6A und 6B zeigen die Verteilungen einer x-Achsen- Belastung σ x bzw. einer y-Achsen-Belastung σ y in dem magneti­ schen Dünnfilm 4 in einer x-z-Schnittebene nach Fig. 5. In diesen grafischen Darstellungen sind Zugbelastungen positiv und Druckbelastungen negativ aufgetragen. In den Figuren ist die durch das Ausbilden des Belastungs-Linienmusters 15 in dem magnetischen Dünnfilm 4 hervorgerufene Vorbelastung durch ausgezogene Linien dargestellt. Die Vorbelastung in Richtung der x-Achse wechselt an den Randpunkten X 1 und X 2 der Linien des Linienmusters 15 steil von der Zugbelastung auf die Druckbelastung. Andererseits ändert sich die Vorbelastung in Richtung der y-Achse von der Zugbelastung an den Randpunkten des Linienmusters 15 allmählich auf "0".

Eine Anisotropiekonstante K einer magnetischen x-Achsen- Ansiotropie, die durch die x-Achsen-Belastung σ x in dem magnetischen Dünnfilm 4 durch einen magnetostriktiven Umkehreffekt hervorgerufen wird, und eine Anisotropiekonstante K einer magnetischen y-Achsen-Anisotropie, die durch die y- Achsen-Belastung y in dem magnetischen Dünnfilm 4 durch den magnetostriktiven Umkehreffekt hervorgerufen wird, sind jeweils

K = -(3/2) λ₁₁₁σ x bzw.
K = -(3/2) λ₁₁₁σ y

wobei λ₁₁₁ eine Magnetostriktionskonstante des magnetischen Dünnfilms 4 in einer Richtung (111) ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist λ₁₁₁ negativ.

Die Fig. 7 ist eine grafische Darstellung einer Flächen- Anisotropiekonstante K = (K - K ). In der Fig. 7 ist die Konstante K für die Vorbelastung durch eine ausgezogene Linie dargestellt.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Längsrichtung der streifenförmigen magnetischen Domäne 6 die Richtung der x- Achse ist, sind die Blochlinien in der Domänenwand 8 in Richtung der y-Achse ausgerichtet. Infolgedessen ist die Domänenwandenergie in dem Bereich der Blochlinie umso gerin­ ger, je größer der positive K-Wert ist. Daher kann die Bloch­ linie stabil bzw. fest stehen bleiben. Falls nur die Vorbela­ stung hervorgerufen wird, sind somit die Punkte X 1 und X 2 Festpunkte für die Blochlinien, nämlich Potentialmulden.

Wenn das Belastungs-Linienmuster 15 angesteuert wird und an die piezoelektrische Schicht 13 eine Spannung Ep angelegt wird, zieht sich die piezoelektrische Schicht zusammen, so daß sich die Zug/Druckverteilung in dem magnetischen Dünnfilm 4 ändert. Infolgedessen wird in dem magnetischen Dünnfilm 4 eine Gegenbelastung hervorgerufen, die die Vorbelastung auf­ hebt. In den Fig. 6A und 6B sind durch gestrichelte Linien die x-Achsen-Belastung σ x und die y-Achsen-Belastung σ y dar­ gestellt, die in diesem Fall entstehen. In der Fig. 7 ist durch die gestrichelte Linie die in diesem entstehende Flä­ chen-Anisotropiekonstante K dargestellt. Aus der Fig. 7 ist ersichtlich, daß durch die Umkehrung der Belastungsverteilung die Punkte X 1 und X 2, die bei der Vorbelastung die stabilen bzw. Festpunkte für die Blochlinien waren, nunmehr unstabile Punkte bzw. Stellen für die Blochlinien sind, da die Aniso­ tropiekonstante K negativ wird.

Die Fig. 8 veranschaulicht die Zeitsteuerung der Belastungs­ einrichtung für das Hervorrufen der Belastung sowie der Mag­ netisiereinrichtung für das Erzeugen des Impulsmagnetfelds bei der Blochlinienversetzung bei dem Ausführungsbeispiel. Gemäß der Darstellung ist die Ansteuerungsspannung Ep für das Belastungs-Linienmuster 15 ein Impuls, der zu einem Zeitpunkt t 1 ansteigt und zu einem Zeitpunkt t 3 abfällt, während das mittels der Magnetisiereinrichtung in Richtung der z-Achse, nämlich senkrecht zur Filmebene des magnetischen Dünnfilms 4 errichtete Impulsmagnetfeld Hp einen Impuls darstellt, der zu einem Zeitpunkt t 2 ansteigt, welcher nach dem Zeitpunkt t 1 und vor dem Zeitpunkt t 3 liegt, und zu einem Zeitpunkt t 4 abfällt, der nach dem Zeitpunkt t 3 liegt. Daher werden zwi­ schen den Zeitpunkten t 1 und t 3 die Blochlinien an den Stel­ len bzw. Punkten X 1 und K 2 unstabil, wonach nach dem Zeit­ punkt t 3 die Punkte X 1 und X 2 wieder zu Festpunkten bzw. stabilen Punkten für die Blochlinien werden. Zwischen den Zeitpunkten t 2 und t 4 wird das Impulsmagnetfeld errichtet, um damit die Blochlinien durch einen Gyroeffekt in einer be­ stimmten Richtung entlang der Domänenwand 8 zu bewegen. Die Stärke des Impulsmagnetfelds Hp und die Länge der Zeitspanne t 2 bis t 3 werden derart gewählt, daß die Versetzung der Blochlinien größer als der Teilungsabstand 2 des Linienmu­ sters 15 und kleiner als 2 ist. Infolgedessen wird die Blochlinie bei dem Abfall des Impulsmagnetfelds Hp entgegen­ gesetzt zur Bewegung bewegt und an dem stabilen Festpunkt (Potentialmulde) eingefangen, der um einen Punkt vor dem ur­ sprünglichen Punkt liegt. Durch Wiederholen dieses Vorgangs wird die Blochlinie um eine gewünschte Strecke in der be­ stimmten Richtung versetzt.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Bewegung der Blochlinie zu Beginn des Errichtens des Impulsmagnetfelds Hp nicht durch die Potentialmulde für das Stabilisieren der Lage der Bloch­ linie behindert ist, wird eine stabile bzw. gleichmäßige Blochlinienversetzung mit hoher Geschwindigkeit und hohem Wirkungsgrad selbst dann erreicht, wenn die Feldstärke des Impulsmagnetfelds gering ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel kann das Impulsmagnetfeld Hp im wesentlichen die Form eines Rechteckimpulses haben. Dadurch ist die Versetzungsgeschwindigkeit verbessert bzw. erhöht, während eine Steuerschaltung für das Erzeugen des Impulses vereinfacht ist und der Leistungsverbrauch verringert ist.

Die Fig. 9 ist eine perspektivische Teilschnittansicht des Blochlinienspeichers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Versetzungsverfahrens angewandt wird. In der Fig. 9 sind gleiche Elemente wie die in den Fig. 4 und 5 gezeigten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß eine Elektrodenschicht 12′ der Belastungseinrichtung aus einem Material hergestellt ist, welches an dem magnetischen Dünnfilm 4 eine wirkungsvol­ le Vorbelastung hervorruft. Das Material für die Elektroden­ schicht 12′ bei diesem Ausführungsbeispiel kann Cr, W, Ti, Pt oder Mo sein. Da bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Vorbelastung an einer Stelle hervorgerufen wird, die näher an dem magnetischen Dünnfilm 4 liegt, ist der Wirkungsgrad bei der Vorbelastung hoch, so daß leicht eine Potentialmulde erzielt werden kann, die ausreichend tief für das Einfangen der Blochlinie ist.

Die Fig. 10 ist eine perspektivische Teilschnittansicht des Blochlinienspeichers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem das Versetzungsverfahren angewandt wird. In der Fig. 10 sind gleiche Elemente wie die in den Fig. 4 und 5 gezeig­ ten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Dieses dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß zwischen dem Bela­ stungs-Linienmuster 15 und der Zwischenschicht 11 eine Vorbe­ lastungsschicht 16 für das Aufbringen einer hohen Vorbela­ stung auf den magnetischen Dünnfilm 4 gebildet ist. Das Material der Vorbelastungsschicht 16 bei diesem Ausführungs­ beispiel kann SiO₂ oder C sein. Da bei diesem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel eine hohe Vorbelastung an einer Stelle nahe dem magnetischen Dünnfilm 4 erzeugt wird, ist der Wirkungsgrad bei der Vorbelastung hoch. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird an den dem Belastungs-Linienmuster 15 entsprechenden Stellen des magnetischen Dünnfilms als Vorbelastung eine Zugbelastung hervorgerufen. Alternativ kann eine Druckbela­ stung hervorgerufen werden. In diesem Fall wird von dem Belastungs-Linienmuster 15 bei dessen Ansteuerung eine Zugbe­ lastung hervorgerufen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorbelastung wirksam, wenn die Belastungseinrichtung nicht eingeschaltet ist; daher kann die für die Ansteuerung der Belastungseinrichtung erfor­ derliche Energie gering sein. Bei den Ausführungsbeispielen kann die Vorbelastung auch mittels der Belastungseinrichtung hervorgerufen werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Polarität der an die piezoelektrische Schicht angelegten Spannung umgekehrt wird.

Durch das Hervorrufen der Zug/Druckbelastung in dem magneti­ schen Dünnfilm mittels der Belastungseinrichtung und das Errichten des Impulsmagnetfelds an dem magnetischen Dünnfilm mittels der Magnetisiereinrichtung in Verbindung mit der Belastung wird eine gleichmäßige Blochlinienversetzung mit hoher Geschwindigkeit und hohem Wirkungsgrad auch dann er­ reicht, wenn die Feldstärke des Impulsmagnetfelds gering ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das Impulsmagnetfeld im wesentlichen die Form eines Rechteckim­ pulses haben. Auf diese Weise wird die Versetzungsgeschwin­ digkeit erhöht und die Ansteuerungsschaltung für die Impuls­ erzeugung vereinfacht, während der Leistungsverbrauch verrin­ gert wird.

Die Fig. 11 ist eine Blockdarstellung einer Magnetspeicher­ vorrichtung, in der Blochlinien als Informationsträger unter Anwendung des Versetzungsverfahrens versetzt werden, um In­ formationen einzuschreiben und auszulesen.

In der Fig. 11 ist mit 101 ein Blochlinienspeicher-Substrat bezeichnet, auf dem eine Vielzahl von streifenförmigen magne­ tischen Domänen 6 in einem vorbestimmten Teilungsabstand senkrecht zur Längsrichtung der streifenförmigen magnetischen Domänen 6 angeordnet ist. Auf den streifenförmigen magneti­ schen Domänen 6 sind Linien eines Belastungs-Linienmusters 15 in einem vorbestimmten Teilungsabstand in Längsrichtung der streifenförmigen magnetischen Domänen 6 angeordnet. Mittels des Linienmusters 15 werden in dem vorbestimmten Teilungsab­ stand längs der Domänenwände der streifenförmigen magneti­ schen Domänen 6 Potentialmulden gebildet, längs denen Bloch­ linien aufgeteilt werden. Die Aufzeichnungsinformationen werden als zeitlich serielles Signal gespeichert, welches durch die Verteilung der Blochlinien bestimmt ist.

Mit 102 ist ein Magnetblasengenerator bezeichnet, der zeit­ lich seriell entsprechend eingegebenen Informationen Magnet­ blasen erzeugt. Die zeitlich aufeinanderfolgend erzeugten Magnetblasen werden nacheinander mittels einer Schreibtrei­ berstufe 105 zu den Vorderrandstellen der entsprechenden streifenförmigen magnetischen Domänen 6 befördert. Diese Magnetblasen werden zum Einschreiben der Blochlinien benutzt.

Mit 106 ist eine Lesetreiberstufe bezeichnet, die für die Wiedergabe der Informationen die Blochlinien in Magnetblasen umsetzt und diese zu einem Magnetblasendetektor 107 beför­ dert. Der Magnetblasendetektor 107 erfaßt aufeinanderfolgend die aus der Lesetreiberstufe 106 zugeführten Magnetblasen unter Nutzung eines Magnetwiderstand-Effekts, um das die Aufzeichnungsinformation darstellende zeitlich serielle elek­ trische Signal zu erzeugen.

Mit 103 ist eine Schreibstromquelle bezeichnet, die bei dem Einschreiben der Blochlinien an dem Vorderrand einer jeden der streifenförmigen magnetischen Domänen 6 Schreibstromlei­ tern 111 Strom zuführt, während mit 104 eine Lesestromquelle bezeichnet ist, die bei dem Auslesen der Blochlinien an dem Hinterrand einer jeden streifenförmigen magnetischen Domäne 6 Lesestromleitern 114 Strom zuführt.

Mit 110 ist ein Magnetfeldgenerator bzw. eine Magnetisierein­ richtung zum Erzeugen eines zur Filmebene des magnetischen Dünnfilms senkrechten Impulsmagnetfelds bezeichnet. Mit 115 ist ein Belastungsgenerator bezeichnet, der über Signallei­ tungen an die Elektroden des Belastungs-Linienmusters 15 angeschlossen ist. Durch Anlegen der Spannung an diese Elek­ troden wird in dem magnetischen Dünnfilm auf dem Substrat eine erwünschte Zug/Druckverteilung hervorgerufen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird an die Elektroden eine Impulsspan­ nung angelegt, um die anfänglich entsprechend dem Linienmu­ ster 15 in dem magnetischen Dünnfilm gebildete Zug/Druckver­ teilung umzukehren.

Mit 109 ist eine Steuerschaltung bezeichnet, die die Treiber­ stufen 105 und 106, die Generatoren 102, 110 und 115, den Detektor 107 und die Stromquellen 103 und 104 entsprechend einem Eingangssignal IN steuert.

In der Magnetspeichervorrichtung nach Fig. 11 werden ein Verfahren zum Bilden der Blochlinien in den Domänenwänden an den Vorderrändern der streifenförmigen magnetischen Domänen 6 und ein Verfahren zum Umsetzen der Blochlinien an den Hinter­ rädern der streifenförmigen magnetischen Domänen 6 zu der Magnetblase angewandt, die ausführlich in der US-PS 45 83 200 beschrieben sind. Infolgedessen erübrigt sich die Beschrei­ bung der Verfahren.

Die Steuerschaltung 109 hat eine Zeitsteuereinheit, die die Zeit der Eingabe von Steuersignalen in den Magnetfeldgenera­ tor bzw. die Magnetisiereinrichtung 110 und den Belastungsge­ nerator 115 steuert. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Magnetisiereinrichtung 110 und der Belastungsgenerator 115 derart gesteuert, daß die impulsförmigen Belastungen und die impulsförmigen Magnetfelder zu den Zeitpunkten erzeugt werden, die im Zusammenhang mit den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben sind. Durch die impulsför­ migen Belastungen und die impulsförmigen Magnetfelder werden die in den durch die anfängliche Zug/Druckverteilung mit dem Belastungs-Linienmuster 15 gebildeten Potentialmulden festge­ legten Blochlinien aufeinanderfolgend zu den benachbarten Potentialmulden versetzt.

Die Potentialmulden werden längs der Domänenwände der strei­ fenförmigen magnetischen Domänen 6 außer an den einander entgegengesetzten Enden derselben in einem konstanten Tei­ lungsabstand gebildet. Längs der Domänenwände werden die Blochlinien um die streifenförmigen magnetischen Domänen 6 herum bewegt.

Die Versetzung der Blochlinien mittels der Magnetisierein­ richtung 110 und des Belastungsgenerators 115, das Einschrei­ ben der Blochlinien über die Schreibstromleiter 111 und das Auslesen der Blochlinien über die Lesestromleiter 114 erfolgt unter Synchronisierung durch die Steuerschaltung 109. Durch das Versetzen der Blochlinien nach dem vorstehend beschriebe­ nen Verfahren können diese mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, wodurch die Geschwindigkeit zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von Informationen beträchtlich verbessert wird.

Es werden ein Blochlinienspeicher und ein Verfahren zum Ver­ setzen von Blochlinien in der Domänenwand einer in einem magnetischen Dünnfilm gebildeten magnetischen Domäne entlang der Domänenwand angegeben, wobei entlang der Domänenwand in dem magnetischen Dünnfilm eine vorbestimmte Zug/Druckvertei­ lung hervorgerufen wird, entsprechend der Zug/Druckverteilung in die Domänenwand an einem vorbestimmten Punkt eine Blochli­ nie eingesetzt wird und synchron mit dem Hervorrufen der Zug/Druckverteilung ein zu der Filmebene des magnetischen Dünnfilms senkrechtes Impulsmagnetfeld errichtet wird. Da­ durch wird die Blochlinie durch das ändern der Zug/Druckver­ teilung und durch das Errichten des Magnetfelds von dem vorbestimmten Punkt zu einem anderen Punkt versetzt.

Claims (11)

1. Blochlinienspeicher zur Informationsaufzeichnung unter Nutzung von Blochlinien in einer Domänenwand, die um eine magnetische Domäne in einem magnetischen Dünnfilm herum ge­ bildet ist, gekennzeichnet durch eine Belastungseinrichtung (15, 115) zum Hervorrufen einer gewünschten Zug/Druckvertei­ lung in dem magnetischen Dünnfilm (4) entlang der Domänenwand (8) und eine Magnetisiereinrichtung (110) zum Errichten eines zur Filmebene des magnetischen Dünnfilms senkrechten Impuls­ magnetfelds, wobei die Belastungseinrichtung und die Magneti­ siereinrichtung zur Versetzung der Blochlinien (10) zusammen­ wirken.

2. Blochlinienspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Belastungseinrichtung (15, 115) ein piezoelek­ trisches Element (13) und ein Paar von Elektroden (12, 14) für das Anlegen einer Spannung (Ep) an das piezoelektrische Element aufweist.

3. Blochlinienspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine der Elektroden (12′) zwischen dem piezoelektri­ schen Element (13) und dem magnetischen Dünnfilm (4) angeord­ net ist und in dem magnetischen Dünnfilm auch ohne Betreiben der Belastungseinrichtung (15) eine Grundbelastung hervor­ ruft.

4. Blochlinienspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Belastungseinrichtung (15) und dem magnetischen Dünnfilm (4) eine Vorbelastungsschicht (16) angebracht ist, die auch ohne Betreiben der Belastungsein­ richtung in dem magnetischen Dünnfilm eine Grundbelastung herbeiführt.

5. Blochlinienspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisiereinrichtung (110) an dem magnetischen Dünnfilm (4) ein Impulsmagnetfeld (Hp) mit symmetrischer Kurvenform errichtet.

6. Blochlinienspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungseinrichtung (15, 115) und die Magnetisiereinrichtung (110) gleichzeitig an dem magnetischen Dünnfilm (4) zusammenwirken.

7. Blochlinienspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Belastungseinrichtung (15, 115) und die Magneti­ siereinrichtung (110) jeweils Belastungsimpulse bzw. Magnet­ feldimpulse erzeugen, wobei der Anstiegszeitpunkt (t 1) der Belastungsimpulse der Belastungseinrichtung vor dem An­ stiegszeitpunkt (t 2) der Magnetfeldimpulse der Magneti­ siereinrichtung liegt, der Anstiegszeitpunkt der Magnetfeld­ impulse der Magnetisiereinrichtung vor dem Abfallzeit­ punkt (t 3) der Belastungsimpulse der Belastungseinrichtung liegt und der Abfallzeitpunkt der Belastungsimpulse der Bela­ stungseinrichtung vor dem Abfallzeitpunkt (t 4) der Magnet­ feldimpulse der Magnetisiereinrichtung liegt.

8. Verfahren zum Versetzen von Blochlinien, die in einer Domänenwand einer in einem magnetischen Dünnfilm gebildeten magnetischen Domäne erzeugt sind entlang der Domänenwand, dadurch gekennzeichnet, daß in dem magnetischen Dünnfilm entlang der Domänenwand eine vorbestimmte Zug/Druckverteilung hervorgerufen wird, daß entsprechend der Zug/Druckverteilung die Blochlinie an einer vorbestimmten Stelle der Domänenwand gebildet wird, daß die Zug/Druckverteilung über eine vorbe­ stimmte Zeit geändert wird und daß synchron mit der Vertei­ lungsänderung senkrecht zur Filmebene des magnetischen Dünn­ films ein Impulsmagnetfeld errichtet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verteilungsänderung die vorbestimmte Zug/Druckverteilung umgekehrt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangszeitpunkt und der Endzeitpunkt der Vertei­ lungsänderung jeweils vor den Anfangszeitpunkt bzw. den End­ zeitpunkt des Errichtens des Magnetfelds gelegt werden und daß der Anfangszeitpunkt des Errichtens des Magnetfelds vor den Endzeitpunkt der Verteilungsänderung gelegt wird.

11. Verfahren zum Versetzen von Blochlinien, die in einer Domänenwand einer in einem magnetischen Dünnfilm gebildeten magnetischen Domäne erzeugt sind, entlang der Domänenwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug/Druckverteilung in dem magnetischen Dünnfilm über eine vorbestimmte Zeit geändert wird und daß synchron mit der Änderung der Verteilung ein zu der Filmebene des magnetischen Dünnfilms senkrechtes Impuls­ magnetfeld errichtet wird.