JP2708477B2 - ブロッホラインメモリデバイス - Google Patents

ブロッホラインメモリデバイス

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JP2708477B2 JP63175144A JP17514488A JP2708477B2 JP 2708477 B2 JP2708477 B2 JP 2708477B2 JP 63175144 A JP63175144 A JP 63175144A JP 17514488 A JP17514488 A JP 17514488A JP 2708477 B2 JP2708477 B2 JP 2708477B2
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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、また、再生においても発生さ
せた磁気バブルをバブル検出部まで転送させることなく
容易に読出しが行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の主要部は、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
部へのバブル転送、局部磁界の印加、続いて、バブ
ルの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ブル転送は時間を要
するのみならず、デバイス自体の構成を複雑にし、更に
消費電力も大きなものとなる等の問題点を有している。
また、従来における情報の読出しは、(イ)ブロッホ
ライン対の有無によるチョッピングでの磁気バブルの発
生、(ロ)そのバブルのバブル検出部までの転送、
(ハ)ホール効果又は磁気抵抗効果を用いての再生、と
いう手順で行なわれている。しかし、ここでも前記
(ロ)は、先の情報書込みでのの場合と同様な問題点
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.,MAGP−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10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)(FeGe)5
O12,(YSmTm)(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)14
がパターン化して設けられ、更にその上に、絶縁膜123
を介して記録再生用コンダクタ膜(Au,Ag,Al,Cuなど)1
5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HBが印加されて高
磁力膜14の周りにストライプドメインが安定化されるよ
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10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、前記(ロ)の磁気バブルのバブル検出部までの転
送、前記(ハ)の再生、前記の局部磁界の印加、など
のそれぞれの手段は省略されている。
第11図は第10図のデバイスを上方から見た場合の記録
再生用コンダクタ15abとストライプドメインとの位置関
係の概略を示しており、複数のストライプドメイン16が
規則正しく並べられ、書込み兼読出し用導体15ab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。
[目的] 本発明は、高速での書込み及び読出しが行なえ、しか
も消費電力が少なくてすむブロッホラインデバイスを提
供するものである。
[構成] 本発明のブロッホラインメモリデバイスは、ストライ
プドメインの一端のヘッド部近傍に、記録再生用コンダ
クタ膜に隣接してバブルコラプス用コンダクタ膜を並列
的に形成し、バブルを転送することなくその場で消去す
ることを特徴としている。
ちなみに、本発明者らは、記録再生用コンダクタ膜に
隣接させてバブルコラプス用コンダクタ膜を設け(即
ち、記録再生用コンダクタ膜はストライプドメインとバ
ブルコラプス用コンダクタ膜との間に位置するように設
けられる)、このバブルコラプス用コンダクタ膜によっ
て記録後及び再生後のバブルがその場で消去でき、敢え
てバブルの転送路を設けなくても良好な記録・再生がな
しうることを確めた。本発明はこれに基づいてなされた
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。
第1図に示したデバイスは、適宜な基板112上にアモ
ルファス垂直磁性膜(a−垂直磁性膜)122が設けら
れ、その上に絶縁層131を介しパターン化された高磁力
膜14が形成されており、更に、絶縁層132を介してかつ
上方からみて高磁力膜14で安定化されたストライプドメ
インと垂直な位置に記録再生用コンダクタ膜15及びバブ
ルコラプス用コンダクタ膜17が形成されている。なお、
記録再生用コンダクタ膜15は絶縁層132上でストライプ
ドメインの端部に形成され、バブルコラプス用コンダク
タ膜17は絶縁層132上で記録再生用コンダクタ膜15に隣
接して形成され、また、高磁力膜14を覆うように絶縁層
132が形成されているのが望ましいが、場合によって
は、絶縁膜131を省略してa−垂直磁性膜122状に直接ス
トライプドメインが形成されるようにしてもよい。
ここでの基板112は、その上に形成される垂直磁性膜1
22がアモルファスのものであることから、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
ックスなどがあげられる。加えて、装置の大面積化が可
能である。
a−垂直磁性膜122は希土類−遷移金属(GdFe,GdCo,G
dCoMo,GdFeCoなど)を蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法などで0.1〜5μm厚に製膜されて
いる。
a−垂直磁性膜122のキュリー温度Tcは、書込みパワ
ーを下げる意味で低い方がよいが、室温に近くなると使
用雰囲気との関係で情報が消えてしまうおそれも出てく
るので100℃〜300℃の範囲にあるのが望ましい。
絶縁膜131及び132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14(厚さ約0.1〜1μm)及び記録再生用コンダ
クタ膜15(厚さ約0.1〜1μm)の形成も従来のもの
(第10図について説明したもの)と何等相違していな
い。
バブルコラプス用コンダクタ膜17は記録再生用コンダ
クタ膜15と同様な材質・形状をもって構成される。
第2図に示したデバイスは、GGGなどの希土類ガーネ
ット単結晶からなる基板111上に約0.1〜5μm厚の磁性
ガーネット膜121が形成され、この上に厚さ約0.1〜1μ
mの熱吸収兼遮光膜18がSb,Te,Ge,Si,Pb,Zn,Ti,W,Crな
ど(これらのうちでもSb,Te,Geなどが好ましい)を材料
としてスパッタ法、蒸着法等により形成され、この上
に、ストライプドメインを安定化するためのパターン化
された高磁力膜14が形成され、更にこの上に、絶縁膜13
2を介して、記録再生用コンダクタ膜15及びバブルコラ
プス用コンダクタ膜17が形成されたものである。この例
においては、熱吸収兼遮光膜18上に絶縁膜(絶縁膜132
と同様なものであってもよい)を形成した後、この上
に、前記の高磁力膜14、絶縁膜132、記録再生用コンダ
クタ膜15及びバブルコラプス用コンダクタ膜17が形成さ
れるようにしてもかまわない。
第3図は、これら第1図及び第2図に示されたデバイ
スを上方からみた場合の高磁力膜14、ストライプドメイ
ン16、記録再生用コンダクタ15ab及びバブルコラプス用
コンダクタ17cの位置関係を示している。
本発明デバイスを用いて記録(書込み)を行なうに
は、バブルをジグザグコンダ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(第1図のも
のではa−垂直磁性膜122、第2図のものでは磁性ガー
ネット膜121)にバブル2の有無を形成する〔第4図
(a)〕。
バブル2の発生は、第1図に示した例について述べる
と、a−垂直磁性膜122がレーザ光の照射によりキュリ
ー温度TC付近まで加熱されると、その部分は磁化の方向
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5図)。この
とき、バイアス磁界HB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が、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HB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HB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2の存在する場合はストライプドメイン16の先端はバ
ブル2との反発力で延びない〔第4図(b)〕。この状
態において、書込みコンダクタ15aに電流を流すとスト
ライプドメイン16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。第4図中、15aとあるのは
記録再生用コンダクタ15abを記録(書込み)用コンダク
タとして利用することを意味している。
第2図に示したデバイスでの記録の際してのバブル2
の発生は、実質的に第1図のデバイスの場合と変りない
が、熱吸収兼遮光膜18がレーザ光の照射を受けて効率よ
く磁性ガーネット膜121をキュリー温度Tc付近まで上げ
るようにしている。
一方、再生(読出し)は、ブロッホライン対の有り無
しの状態〔第6図(a)〕を読出しコンダクタ15bに電
流を流すことによりバブル2の有り無しの状態〔第6図
(b)〕に変えた後、レーザ光をストライプドメイン16
の先端のバブル2の発生している及び発生していないと
ころに照射し、その反射光を受光素子で受けとめて磁気
モーメントの方向の違いを光量の差として捉え、最終的
に電流値の変化として検出する。第6図中、15bとある
のは記録再生用コンダクタ15abを再生(読出し)用コン
ダクタとして利用することを意味している。
レーザ光の照射はデバイスの表面側(記録再生用コン
ダクタ膜15の存在する側)からでも裏面側(基板111は1
12側)からでも行なうことができる。
第7図は、書込み及び読出しを行なう光記録再生装置
の一例を示している。この装置で記録を行なうには、半
導体レーザ31からの光をコリメートレンズ32により平行
光とした後、偏光子33及びビームスプリッタ34を通して
集光レンズ35によりブロッホラインメモリデバイス1の
ストライプドイメンの先端に照射し、磁性膜の温度をキ
ュリー温度Tc付近まで上げて反転磁区を形成し、書込み
コンダクタに電流を流してブロッホライン対の記録を行
なう。また、再生を行なうには、ブロッホライン対の有
無をにバブルの有無の状態に変えた後、記録の場合と同
様にして半導体レーザ31からの光をバブルの発生してい
る部分に照射し、その反射光を集光レンズ35、ビームス
プリッタ34、検光子36及び集光レンズ37を通してフォト
ダイオードなどの受光素子38で促え、これを電流値の変
化として検出する。
ところで、これらの記録及び再生の後このままでは、
ストライプドメインの先端近傍にバブルが残ってしま
い、次の記録、再生が行なえない。このため、本発明デ
バイスではバブルを転送することなく、その場で消えて
しまう手段(バブルコラプス用コンダクタ膜17を形成し
たことによる)が採られている。
第8図はバブルのコラプス方法を説明するための図で
ある。即ち、記録後又は再生後のバブル2を両方から挟
むような格好でバブルコラプス用コンダクタ17cを記録
再生用コンダクタ15abの横に平行になるように設け〔第
8図(a)〕、そして、バブル2の磁気モーメントとは
逆方向に磁界が働く(2本のバブルコラプス用コンダク
タ17cで挟まれた部分に)ようにバブルコラプス用コン
ダクタ17cに電流を流せばバブルは消滅する〔第8図
(b)〕。
本発明デバイスにおいては第9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部及び
検出部4をバブル発生個所に設けてチップ化したものの
使用も考えられてよい。
これまでの説明では、高磁力膜14でストライプドメイ
ンを安定化したがグルーヴィングによる安定化も可能で
ある。
[効果] 本発明のブロッホラインメモリデバイスは、ストライ
プドメインの一端のヘッド部近傍に、記録再生用コンダ
クタ膜に隣接してバブルコラプス用コンダクタ膜を並列
的に形成し、バブルコラプス用コンダクタ膜によって記
録後及び再生後のバブルをその場で消去しているので、
敢えてバブルの転送路を設けなくても良好な記録再生が
できるため、記録再生に要する時間は著しく短縮され高
速化が図られるとともに、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デバイ
スの二例の概略図である。 第3図は第1図又は第2図に示したデバイスにおける記
録再生用コンダクタ、バブルコラプス用コンダクタと高
磁性膜で形成させるストライプドメインとの位置関係を
表わした図である。 第4図、第5図及び第6図は書込み方法並びに読出し方
法を説明するための図である。 第7図は光記録再生装置の一例の概略図である。 第8図はバブルのコラプス法を説明するための図であ
る。 第9図は第1図及び第2図に示したのとは異なるタイプ
のブロッホラインメモリデバイスの斜視図〔第9図
(a)〕及び断面図〔第9図(b)〕である。 第10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。第11図は第10図のデバイスにおけ
る記録再生用コンダクタとストライプドメインとの位置
関係を表わした図である。 1……ブロッホラインメモリデバイス 2……バブル(磁気バブル) 14……高磁力膜 15……記録再生用コンダクタ膜(15ab……記録再生用コ
ンダクタ) 16……ストライプドメイン 17……バブルコラプス用コンダクタ膜(17c……バブル
コラプス用コンダクタ) 18……熱吸収兼光遮光膜 31……半導体レーザ、32……コリメートレンズ 33……偏光子、34……ビームスプリッター 35,37……集光レンズ、36……検光子 38……フォトダイオード 111,112……基板、121,122……磁性膜 131,132……絶縁膜

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブロッホラインメモリデバイスにおいて、
    ストライプドメインの一端のヘッド部近傍に、記録再生
    用コンダクタ膜に隣接してバブルコラプス用コンダクタ
    膜を並列的に形成し、バブルを転送することなくその場
    で消去することを特徴とするブロッホラインメモリデバ
    イス。
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