JP2000348483A - 磁気バブルメモリ - Google Patents

磁気バブルメモリ

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JP2000348483A
JP2000348483A JP11157235A JP15723599A JP2000348483A JP 2000348483 A JP2000348483 A JP 2000348483A JP 11157235 A JP11157235 A JP 11157235A JP 15723599 A JP15723599 A JP 15723599A JP 2000348483 A JP2000348483 A JP 2000348483A
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JP
Japan
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magnetic
bubble
ferromagnetic
memory
magnetic field
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JP11157235A
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English (en)
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Koichi Kitazawa
宏一 北沢
Tetsuya Hasegawa
哲也 長谷川
Tomoaki Fukumura
知昭 福村
Takeshi Kimura
剛 木村
Yoshinori Tokura
好紀 十倉
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Angstrom Technology Partnership
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Angstrom Technology Partnership
Japan Science and Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 層状構造の強磁性体結晶にビルトインされ
た、無バイアス磁場下において、バブル磁区による磁気
記憶を行うことができる磁気バブルメモリを提供する。 【解決手段】 磁気バブルメモリにおいて、平板の厚さ
方向の成分の磁化の向きが反対向きになっている複数の
強磁性体平板13,14を重ね合わせた強磁性板状構造
の強磁性体12をメモリ基板11に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気バブルメモリ
(magnetic bubble memory)に
係り、特に、バイアス磁場が不要な磁気バブルメモリに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、バブル磁区を用いた磁気バブルメ
モリは、磁性体中の磁区を利用した記憶装置であり、集
積化技術を用いて磁性体膜上に転送路パターン(シェブ
ロンパターン)および発生器・検出器のための導体パタ
ーンを作成する。磁性体膜としては、非磁性ガーネット
の基板上で磁性ガーネットを成長させたものなどが用い
られる。バイアス磁界中において発生器にパルス電流を
流すことにより回転磁界が生成され、磁性体膜中に円筒
状の磁区(バブル)が生成される。そのバブルの有無を
検出器で感知することにより、ビット0,1の判別を行
い、記憶装置として機能するような構成になっていた。
【0003】図7はかかる従来のバブル磁区を用いた磁
気バブルメモリの斜視図である。
【0004】この図において、1は強磁性体からなるメ
モリ基板、2はそのバブル磁区、3はバイアス磁場であ
る。
【0005】このように、従来のバブル磁区を用いた磁
気バブルメモリは、強磁性体からなるメモリ基板1にバ
イアス磁場3を常時印加してバブル磁区2を生じさせる
ようにしていた。
【0006】このように、この種の強磁性体に存在する
磁区は、その不揮発性という性質から磁気記録媒体とし
て広く用いられおり、磁区の微細化による更なる高密度
化が現在試みられている。これらの媒体の中のバブル磁
区は磁気記録にとって非常に好都合であり、また、微細
な形状が得られるが、外部からバイアス磁場を供給され
ることによってのみ存在するため、現在広く用いられる
に至っていない。
【0007】近年の情報産業の著しい発達により記録密
度の高い磁気記録媒体が求められている。記録密度の向
上のためには、磁区のサイズが小さいことが必要であ
る。
【0008】一般に、一軸性強磁性体において無バイア
ス磁場下でエネルギー的に安定に存在するストライプ型
磁区は、その形状から一次元方向にしか情報をインプッ
トできないため、高密度の磁気記録には不向きである。
ところが、そのストライプ磁区に、外部から容易軸方向
にバイアス磁場を印加すると、外部バイアス磁場に反平
行の向きの磁化を持つストライプ磁区が面積を減らすよ
うに磁壁が移動し、あるバイアス磁場より大きい磁場で
円柱状のバブル磁区が生じる。この印加バイアス磁場の
もとで生じるバブル磁区は、直径1マイクロメータ以下
にすることも可能であるため、高密度磁気記録のビット
として適している磁区である。さらに、このバブル磁区
は、外部からの何らかの擾乱で断面の形状が円から変形
しても、その擾乱がなくなると再び元の円形に自然に回
復するという、記録媒体に必要な安定性を備えている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、バブル磁区の
径はバイアス磁場に依存し、バイアス磁場が小さいとス
トライプ磁区になり情報を失うという欠点があった。
【0010】そして、上記した従来のバブル磁区を用い
た磁気バブルメモリによれば、バイアス磁場を常時印加
するにはそのための磁石(図示なし)が必要であり、ま
たバブル磁気メモリ外部に磁場が漏れないようにするた
めに磁気遮蔽(図示なし)が必要であった。
【0011】もしも、外部からの磁場なしにバブル磁区
が存在することができれば、磁気メモリの信頼度の向上
やダウンサイジングが可能である。
【0012】本発明は、上記状況に鑑みて、層状構造の
強磁性体結晶にビルトインされた、無バイアス磁場下に
おいて、バブル磁区による磁気記憶を行うことができる
磁気バブルメモリを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕磁気バブルメモリにおいて、層状構造の強磁性体
に組み込まれた、無バイアス磁場下でのバブル磁区を具
備するようにしたものである。
【0014】〔2〕磁気バブルメモリにおいて、平板の
厚さ方向の成分の磁化の向きが反対向きになっている複
数の強磁性体平板を重ね合わせた強磁性板状構造の強磁
性体をメモリ基板に用いるようにしたものである。
【0015】〔3〕磁気バブルメモリにおいて、層の厚
さ方向の成分の磁化の向きが反対向きになっている複数
の強磁性体層を有する強磁性層状構造の強磁性体をメモ
リ基板に用いるようにしたものである。
【0016】〔4〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載
の磁気バブルメモリにおいて、バブル磁区が密に配列さ
れるようにしたものである。
【0017】〔5〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載
の磁気バブルメモリにおいて、前記バブル磁区の磁化の
向きが二方向存在するようにしたものである。
【0018】〔6〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載
の磁気バブルメモリにおいて、外部からのバイアス磁場
印加用の磁石が不要であるとともに、磁場遮蔽用の機構
が不要であるようにしたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
【0020】図1は本発明の第1実施例を示す磁気バブ
ルメモリの模式図、図2はその磁気バブルメモリの斜視
図である。
【0021】本発明の磁気バブルメモリは、図1に示す
ように、平板の厚さ方向の成分の磁化の向きが反対向き
になっている複数の強磁性体平板13,14を重ね合わ
せた強磁性板状構造の強磁性体12をメモリ基板11に
用いる。
【0022】ここでは、その隣り合う強磁性体平板1
3,14の反対向きの磁化が、図7に示した従来の磁気
バブルメモリのバイアス磁場の役割を果たし、図2に示
すようなバブル磁区15が生じる。例えば、強磁性体平
板13にLa1-X SrX MnO(LaSrMnO)、強
磁性体平板14にLa1-X SrX CoO(LaSrCo
O)が考えられる。また、Fe/非磁性層/Feといっ
た一般的な強磁性体の重ね合わせでもバブル磁区が発現
する可能性がある。
【0023】図3は本発明の第2実施例を示す磁気バブ
ルメモリの模式図、図4はその磁気バブルメモリの斜視
図である。
【0024】本発明の磁気バブルメモリは、図3に示す
ように、層の厚さ方向の成分の磁化の向きが反対向きに
なっている複数の強磁性体層23,24を有する強磁性
層状構造の強磁性体22をメモリ基板21に用いる。
【0025】ここでは、その隣り合う層23,24の反
対向きの磁化が、図7に示した従来の磁気バブルメモリ
2の印加磁場の役割を果たし、図4に示すような強磁性
層状構造のバブル磁区25が生じる。
【0026】図5は本発明の第2実施例の具体例を示す
無バイアス磁場下でのLaSrMnO結晶の磁区を示す
平面図である。
【0027】図中の色(白−黒)は紙面に垂直方向の磁
場成分の大きさを示している(図5を上から見たところ
に対応)。明るい部分は手前方向に磁場が向いており、
暗い部分ではその反対方向を向いている。したがって、
図中の白、または黒の丸い部分が強磁性層状構造のバブ
ル磁区25を表している。
【0028】LaSrMnOは、構成元素の組成比によ
って異なる構造をもっている。ここで挙げられた材料の
具体的な化合物名はLa2-2XSr1+2XMn2 7 (xは
ドープ量に対応する)であり、層状ペロブスカイト構造
をもつ材料である。今回バブル磁区を発見したのは、特
に、x=0.3(La1.4 Sr1.6 Mn2 7 )の物質
においてである。
【0029】この材料の構造は、現在トンネル磁気抵抗
もしくはスピンバルブといった産業応用上重要な磁気抵
抗と同じ構造である、強磁性層/非磁性層/強磁性層の
無限に連なったもので、このような構造が結晶のなかに
自然に内包されていることに特徴がある(他の殆どの全
てのトンネル磁気抵抗材料は異なる種類の薄膜を積層さ
せることによって作られる)。磁性層に対応する部分
は、La2-2XSr1+2XMn2 7 の中のMnO2 二重層
と呼ばれる部分で、この化合物のなかで強磁性になって
いると考えられている層である。なお、非磁性層と考え
られている層は(La,Sr)2 2 層と呼ばれる部分
である。参考のために図6を示す。
【0030】図6(a)は、高分解能透過型電子顕微鏡
で観察したLa2-2XSr1+2XMn27 (x=0.3)
の〔110〕像であり、図6(b)はその結晶構造を示
す図である。強磁性金属的な性質を有するMnO2 二重
層と非磁性絶縁体的な性質を有する(La,Sr)2
2 層が交互に積層している。
【0031】上記のように、ここで用いられる物質は層
状構造の強磁性体であり、層に垂直な成分の磁化の向き
が隣接する層において反対向きになっている。図5に示
されているように、バイアス磁場が印加されていないに
もかかわらず、バブル磁区が生じていることが分かる。
【0032】また、ここでは、走査型ホール電子顕微鏡
(SHPM)を用いて、層状構造を有するLaSrMn
O単結晶の磁区観察を行ったところ、従来のバルク強磁
性体の磁区構造とは大きく異なっていることが分かっ
た。そこでは、一部の温度領域で無バイアス磁場下で微
細な磁気バブルが発生していることが判明した。
【0033】特に、注目すべきことは、バイアス磁場を
必要とせず、自発的に形成したバブル磁区が発見された
ことである。このバブル磁区の成因は、c軸方向に隣接
する磁区の間の相互作用によるものと考えられる。この
相互作用は、この物質の自然にビルトインされた(組み
込まれた)強磁性体多層膜という構造に起因している。
【0034】上記の第1実施例に示した強磁性体平板1
3,14を重ね合わせる構造は人工的に作製すると、平
板13,14間の界面の不均一性が多層膜としての性質
に悪影響を及ぼす恐れがある。しかし、第2実施例に示
した、例えばLaSrMnO結晶のような元来層状構造
である強磁性体を用いれば、結晶成長時に層状構造が自
然に形成されることによって、層の界面の不均一性が人
工的なものより小さくなるため、より理想的な系として
用いることができる。磁区のサイズの制御等を行うこと
を考えると、本発明に用いられた単結晶試料より、人工
的な多層膜をメモリに用いる方が実用的である。
【0035】更に、上記したLaSrMnO以外の層状
構造体の材料として、実際にバブル磁区が発現するか否
か確かではないが、Mn系酸化物でも他の層状構造を持
った物質やMn以外の遷移金属を含む層状物質でバブル
磁区が発現する可能性がある。
【0036】上記したように、強磁性体薄膜と非磁性体
薄膜の組み合わせで似たような構造を作製すれば、同様
のバブル磁区が発現する可能性がある。
【0037】このように、本発明によれば、無バイアス
磁場下でバブル磁区による磁気記録が可能になる。そし
て、図7に示した従来の磁気バブルメモリでは、バイア
ス磁場を印加する機構と磁場を遮蔽する機構が不要にな
るため、省スペースで安価な磁気バブルメモリを実現す
ることができる。
【0038】また、図7に示した従来の技術では、バブ
ル磁区の磁化の向きは、バイアス磁場の方向と反対の一
方向のみであったが、本発明では、バブル磁区の磁化の
向きは二方向をとることができるため、記録密度を向上
させることができる。
【0039】そして、図7に示すような従来のバブル磁
区に比べて、バブル磁区を高密度に配列することができ
るため、記録密度をさらに向上させることができる。
【0040】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0041】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【0042】(A)無バイアス磁場下でバブル磁区によ
る磁気記録が可能になる。
【0043】したがって、従来の技術のように、バイア
ス磁場を印加する機構と磁場を遮蔽する機構が不要にな
るため、省スペースで安価な磁気バブルメモリを実現す
ることができる。
【0044】(B)従来の技術では、バブル磁区の磁化
の向きは、印加バイアス磁場の方向と反対の一方向のみ
であったが、本発明によれば、バブル磁区の磁化の向き
を二方向とることができるため、記録密度の向上を図る
ことができる。そして、従来のバブル磁区に比べて、バ
ブル磁区を高密度に配列することができるため、記録密
度の向上を図ることができる。
【0045】(C)元来層状構造である強磁性体を用い
れば、結晶成長時に層状構造が自然に形成されることに
よって、層の界面の不均一性が人工的なものより小さく
なるため、より理想的な磁気バブルメモリとして用いる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す磁気バブルメモリの
模式図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す磁気バブルメモリの
斜視図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す磁気バブルメモリの
模式図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す磁気バブルメモリの
斜視図である。
【図5】本発明の第2実施例の具体例を示す無磁場下で
のLaSrMnO結晶の磁区を示す平面図である。
【図6】本発明の第2実施例の高分解能透過型電子顕微
鏡で観察したLa2-2XSr1+2XMn2 7 (x=0.
3)の〔110〕像とその結晶構造を示す図である。
【図7】従来のバブル磁区を用いた磁気バブルメモリの
斜視図である。
【符号の説明】
11,21 メモリ基板 12 強磁性板状構造の強磁性体 13,14 平板の厚さ方向の成分の磁化の向きが反
対向きになっている複数の強磁性体平板 15 バブル磁区 22 強磁性層状構造の強磁性体 23,24 層の厚さ方向の成分の磁化の向きが反対
向きになっている複数の強磁性体層 25 強磁性層状構造のバブル磁区
フロントページの続き (72)発明者 長谷川 哲也 埼玉県所沢市くすのき台3−11−3−502 (72)発明者 福村 知昭 東京都北区滝野川3−48−1 サニーコー ト滝野川1004号室 (72)発明者 木村 剛 茨城県つくば市二の宮2−5−15 セザキ ハウス202号室 (72)発明者 十倉 好紀 東京都府中市押立町1−34−1−3−321 Fターム(参考) 5E049 AB10 AC05 BA25

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 層状構造の強磁性体に組み込まれた、無
    バイアス磁場下でのバブル磁区を具備することを特徴と
    する磁気バブルメモリ。
  2. 【請求項2】 平板の厚さ方向の成分の磁化の向きが反
    対向きになっている複数の強磁性体平板を重ね合わせた
    強磁性板状構造の強磁性体をメモリ基板に用いることを
    特徴とする磁気バブルメモリ。
  3. 【請求項3】 層の厚さ方向の成分の磁化の向きが反対
    向きになっている複数の強磁性体層を有する強磁性層状
    構造の強磁性体をメモリ基板に用いることを特徴とする
    磁気バブルメモリ。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の磁気バブルメ
    モリにおいて、バブル磁区が密に配列されることを特徴
    とする磁気バブルメモリ。
  5. 【請求項5】 請求項1、2又は3記載の磁気バブルメ
    モリにおいて、前記バブル磁区の磁化の向きが二方向存
    在することを特徴とする磁気バブルメモリ。
  6. 【請求項6】 請求項1、2又は3記載の磁気バブルメ
    モリにおいて、外部からのバイアス磁場印加用の磁石が
    不要であるとともに、磁場遮蔽用の機構が不要であるこ
    とを特徴とする磁気バブルメモリ。
JP11157235A 1999-06-04 1999-06-04 磁気バブルメモリ Withdrawn JP2000348483A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012147583A1 (ja) * 2011-04-28 2012-11-01 日産自動車株式会社 層状複合酸化物、酸化触媒及びディーゼルパーティキュレートフィルター
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