JP2661972B2

JP2661972B2 - ブロッホラインメモリデバイス

Info

Publication number: JP2661972B2
Application number: JP63175145A
Authority: JP
Inventors: 元治田中; 才明鴇田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-07-15
Filing date: 1988-07-15
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH0227586A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明はブロッホラインメモリデバイスに関し、詳し
くは、発生させた磁気バブルをストライプドメイン先端
にまで転送させることなく容易に情報記録（ブロッホラ
イン対の形成）が行なえる新規なブロッホラインメモリ
デバイスに関する。

［従来技術］高密度記憶素子の開発に伴なって、ブロッホラインメ
モリデバイスがその記憶容量の膨大さ及び不揮発性であ
ることから、近時注目されている。

ブロッホラインメモリデバイスは、情報記憶部をバル
ブドメインを細長く伸ばしたストライプドメイン周辺磁
壁で構成し、その中にブロッホライン対の有無のかたち
で情報を記録させるというものである。そして、このブ
ロッホラインメモリデバイスは大まかにいえば、（ｉ）
書込み部、（ii）記録転送部、（iii）読出し部の三要
素から成立っている。

ところで、従来においては、情報の書込みは磁気バ
ブルの発生、記録転送部（ストライプドメイン）先端
へのバブル転送、局部磁界の印加、続いて、バブル
有無に対応したブロッホライン対の形成（書込み）、と
いう手順で行なわれている。だが、前記のストライプ
ドメイン先端部までへのバルブ転送は時間を要するのみ
ならず、デバイス自体の構成を複雑にする等の問題点を
有している。

ブロッホラインメモリデバイスに関してはS.Konishi;
IEEE Trans.Magn.,MAG−19,1838（1983）に詳細に解説
されている。即ち、ブロッホラインメモリデバイスは、
端的にいえば、垂直磁気異方性膜に形成されるストライ
プドメインの境界であるブロッホ磁壁の中に静的かつ安
定に存在する垂直ブロッホライン対を記憶情報単位とし
て用いるメモリデバイスである。

従来のブロッホラインメモリデバイスの主要部の構成
は概略第９図のようになっている。即ち、GGGなどの希
土類ガーネット単結晶からなる基板111上にLPE法（液相
エピタキシャル法）などの成膜法により約0.1〜５μｍ
厚くらいの磁性ガーネット膜［（YSmLuCa）_３（FeGe）₅
O₁₂,（YSmTm）_３（FeGe）₅O₁₂など］121、約0.1〜１μ
ｍ厚くらいの絶縁膜（Si₃N₄,SiO₂,SiOなど）131が積層
され、その上に、ストライプドメインを安定化するため
の約0.1〜１μｍ厚程度の高磁力膜（CoPt,CoCrなど）15
がパターン化して設けられ、更にその上に、絶縁膜142
を介し高磁力膜15と重ならない位置で、書込み用導体＝
コンダクタ膜（Au,Ag,Al,Cuなど）17が約0.1〜１μｍ厚
くらいでパターニングして設けられている。

このデバイス全体にはバイアス磁界H_Bが印加されて高
磁力膜15の周りにストライプドメインが安定化されうよ
うになっている。そして、この磁壁にはブロッホライン
対が記憶情報として存在し、例えばブロッホライン対が
ある場合は“1"、無い場合は“0"に対応するようになっ
ている。ブロッホライン対は規則正しく存在しており、
垂直パルス磁界を印加することにより順次隣りのポテン
シャルウェルに転送される。

なお、この第９図においては前記の磁気バブルの発
生、そのバブルのストライプドメイン先端部までの転
送、及び局部磁界の印加のそれぞれの手段は省略され
ている。

第３図はこの従来のデバイスを上方から見た場合の概
略（この第３図は本発明デバイスにも共通している）を
示しており、複数のストライプドメイン16が規則正しく
並べられ、書込み用導体17aはそれらストライプドメイ
ン16に対して垂直方向に設けられている。

だが、従来のこうしたデバイスは、バブルをつくりそ
のバブルを各ストライプドメインの先端にまで転送する
必要から、記録するのに時間がかかり、また、バブルの
転送のための消費電力が大きいといった欠陥を有してい
る。

［目的］本発明は、書込み部の簡略化により高速でブロッホラ
インメモリの書込みが行なえ消費電力が極力押えられる
ブロッホラインメモリデバイスを提供するものである。

［構成］本発明のブロッホラインメモリは、基板上に磁性膜、
熱吸収兼遮光膜を順次形成し、その熱吸収兼遮光膜上に
ストライプドメインを安定化させる高磁力膜をパターニ
ングして形成し、更にその上に、直接又は絶縁膜を介し
かつ前記ストライプドメインのヘッド部に近接してパタ
ーニングした書込み用導体を配設したことを特徴として
いる。

ちなみに、本発明者らはブロッホラインメモリの書込
みについて鋭意研究・検討した結果、（イ）磁性膜上に
熱吸収兼遮光膜を形成し、（ロ）この層の上にストライ
プドメインを安定化させる高磁力膜を形成し、更に、
（ハ）このストライプドメインのヘッド部に近接してブ
ロッホライン書込み用導体を配設した磁気記憶素子を用
い、前記ストライプドメインの先端近傍に信号に応じて
レーザ光を照射せしめるようにすれば、その光書込みパ
ワーでバブル（磁気バブル）を発生でき、そのバブルの
有無によって前記ストライプドメインにブロッホライン
対を形成しうることを確めた。本発明デバイスはこれに
基づいて完成されたものである。

以下に本発明を添付の図面に従がいながらさらに詳細
に説明する。

第１図及び第２図は本発明に係るブロッホラインメモ
リデバイスの二例の概略を表わしている。

本発明のデバイス（第１図，第２図）は、前記のとお
り、適宜な基板112上に磁性膜122が設けられ、その上に
熱吸収兼遮光膜131が設けられ、その上に直接又は絶縁
層141を介してパターン化された高磁力膜15が形成され
ており、更に、絶縁層142を介しかつ上方からみて高磁
力膜15と重ならない位置（即ち形成されるストライプド
メイン16と垂直な位置）にコンダクタ膜17が形成されて
いる。なお第３図にもみられるように、コンダクタ17a
（コンダクタ膜17）は絶縁層142上でストライプドメイ
ン16の端部に形成され、それらストライプドメイン16及
び高磁力膜15を覆うように絶縁層142が形成されている
ものの方が望ましい。

ここでの基板112は、任意の材料の使用が可能であ
り、例えば石英、ガラス、硬質プラスチックス、GGGな
どがあげられ、望ましくはGGGである。

磁性膜122は、好ましくは従来デバイスの例として第
９図にあげた、（YSmLuCa）_３（FeGe）₅O₁₂,（YSmTm）
_３（FeGe）₅O₁₂などの磁性ガーネット膜であり、これは
LPE法、スパッタ法などにより成膜できる。膜厚は約0.1
〜５μｍが適当である。

熱吸収兼遮光膜131はSb,Te,Cr,Ge,Si,Pb,Zn,Ti,Wなど
（中でもSb,Te,Geが好ましい）の材料をスパッタ法、蒸
着法などによって形成でき、その膜厚は約0.1〜１μｍ
が適当である。

絶縁膜141及び142は、従来のものと同様、0.1〜１μ
ｍ厚のSi₃N₄,SiO₂,SiOなどにより形成される。また高磁
力膜15（厚さ約0.1〜１μｍ）及びコンダクタ膜17（厚
さ約0.1〜１μｍ）の形成も従来のもの（第９図につい
て説明したもの）と何等相違していない。

第４図は、このような第１図及び第２図で示されたご
ときデバイスを用いての情報の書込みの様子を表わして
おり、光源21からのレーザ光をコリメートレンズ22で平
行光とし、これを集光レンズ23を通してブロッホライン
メモリデバイス１に照射している。レーザ光照射は基板
112側から行っても絶縁膜142側から行なってもかまわな
い。光源21には半導体レーザを用いるのが望ましい。

本発明デバイスにおいては、バブルをジグザグコンタ
クタなどの転送路によることなく、ストライプドメイン
16の先端近傍にレーザ光を信号に相応して照射し又は照
射しないで磁性膜122にバブル３の有無を形成するよう
にしている〔第５図（ａ）〕。

バブル３の発生は、レーザ光の照射で熱吸収兼遮光膜
131の温度が上昇し、これにより磁性膜122はキュリー温
度（Tc）付近まで加熱されると、その部分の磁化の方向
は周りの磁気モーメントによる反磁界の影響で反転し、
レーザ光照射部分に反転磁区が生じる（第６図）。この
とき、バイアス磁界H_Bの方向は反転磁区の磁気モーメン
トの方向とは逆であるので、周りの磁気モーメントによ
る反磁界の大きさがバイアス磁界H_Bより大きくなったと
きに反転磁区が書込める。

この状態でバイアス磁界H_Bを下げると、（ｉ）ストラ
イプドメイン16の先端にバブルが存在していない場合は
ストライプドメイン16の先端は延び、（ii）先端にバブ
ル３の存在する場合はストライプドメイン16の先端はバ
ルブ３との反発力で延びない〔第５図（ｂ）〕。この状
態において、書込みコンダクタ17aに電流を流すとスト
ライプドメイン162が部分的に収縮し、それと同時にブ
ロッホライン対が記録される。

本発明では、デバイスを第７図（ａ）（ｂ）に示した
ように、光集積化技術を用いて微細化した光源及び集光
部４をバブル発生個所に設けてチップ化したものの使用
の考えられてよい。

これまでの説明では、ストライプドメインを高磁力膜
で安定化してきたが、グルービング等による安定化が図
られてもよい。

実施例 GGG基板上に約２μｍ厚のガーネット膜〔（YSmLuCa）
_３（FeGe）₅O₁₂〕をLPE法で形成し、この上に、下記の
膜をスパッタ法で形成して、第１図に示したタイプのブ
ロッホラインメモリデバイス（本発明）をつくった。

熱吸収兼遮光膜:Sb膜（約3000Å厚）パターン化された高磁力膜:CoPt膜（約5000Å厚）絶縁膜:Si₃N₄膜（約5000Å厚）パターン化したコンダクタ膜:Au膜（約5000Å厚）このデバイスを第４図に示した光書込み装置（波長λ
＝790nmの半導体レーザ、パルス巾＝５μsec）を用いて
書込みを行なったところ、ストライプドメインにブロッ
ホライン対からなる記録がなされた。

比較のために、前記の熱吸収兼遮光膜を省略した以外
はまったく同様にしてブロッホラインデバイス（比較
品）をつくり、同様な光書込みを行なったところ、スト
ライプドメインにプロッホライン対からなる記録がなさ
れた。

しかし、本発明品と比較品とでは、第８図にみられる
ように、光書込みに要する電力に大きな差の生じるのが
認められた。

［効果］本発明デバイスによれば光照射で直接的に記録が行な
え、記録時間の短縮化が計られ、また、消費電力は小さ
なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係るブロッホラインメモリ
デバイスの二例の概略図であり、第３図はこれらデバイ
スを上方からみた場合のストライプドメインと書込みコ
ンダクタとの位置関係を示した図である。第４図は光書込み装置の一例の概略図である。第５図及び第６図は本発明デバイスにおいてストライプ
ドメインにブロッホライン対が形成されることを説明す
るための図である。第７図は第１図、第２図とは異なるタイプのブロッホラ
インメモリデバイスの斜視図〔第７図（ａ）〕及び断面
図〔第７図（ｂ）〕である。第８図は熱吸収兼遮光膜の有無によるデバイスでどの程
度光書込みパワーに差が生じるかを測定したグラフであ
る。第９図は従来使用されていたブロッホラインメモリデバ
イスの概略図である。１……ブロッホラインメモリデバイス３……バブル（磁気バブル）４……光源部及び集光部、15……高磁力膜 16……ストライプドメイン 17……コンダクタ膜（17a……コンダクタ） 21……光源 22……コリメートレンズ、23……集光レンズ 112……基板、122……磁性膜 131……熱吸収兼遮光膜 141,142……絶縁膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に磁性膜、熱吸収兼遮光膜を順次形
成し、その熱吸収兼遮光膜上にストライプドメインを安
定化させる高磁力膜をパターニングして形成し、更にそ
の上に直接又は絶縁膜を介し、かつ前記ストライプドメ
インのヘッド部に近接してパターニングした書き込み用
導体を配設し、前記ストライプドメインの先端近傍に信
号に応じてレーザ光を照射しバブルを発生せしめ、その
バブルの有無によって前記ストライプドメインにブロッ
ホライン対を形成させることを特徴とするブロッホライ
ンメモリデバイス。