JPH01124186A - ブロッホラインメモリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はブロッホラインメモリに関する。プロ７ホライ
ンメモリは極めて高い密度にて情報を記録することがで
きるメモリとして各種電子装置への応用が考えられる。

［従来の技術］ 現在、コンピュータ用外部メモリ、電子ファイル用メモ
リ、静止画ファイル用メモリ等のメモリとしては、磁気
テープ、ウィンチエスタ−ディスク、フロッピーディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気バブルメモリ等
の各種のメモリデバイスが使用されている。これらのメ
モリデバイスのうちで、磁気バブルメモリを除く他のメ
モリは情報の記録や再生の際に記録再生用ヘッドをメモ
リに対し相対的に移動させることが必要である。即ち、
この様なヘッドの相対的移動にともない、該ヘッドによ
り情報トラックに固定的に情報列を記録したり該情報ト
ラックに固定的に記録されている情報列を再生したりす
る。

しかるに、近年、次第に記録密度の高度化が要求される
につれて、ヘッドを情報トラックに正確に追従させるた
めのトラッキング制御が複雑になり該制御が不十分なた
めに記録再生信号の品位が低下したり、ヘッド移動機構
の振動やメモリ表面に付着したゴミ等のために記録再生
信号の品位が低下したり、更に磁気テープ等ヘッドと接
触しながら記録再生を行なうメモリの場合には摺動によ
り摩耗が発生し、光ディスク笠ヘッドと非接触にて記録
再生を行なうメモリの場合には合焦のためのフォーカシ
ング制御が必要となり該制御が不十分なために記録再生
信号の品位が低下したりするという問題が生じている。

一方、磁気バブルメモリは、所定の位はにて情報の記録
を行ない該記録情報を転送することができ且つ情報を転
送しながら所定の位置にて情報を再生することができ記
録再生に際しヘッドとの相対的移動を必要とせず、この
ため記録密度の高度化に際しても上記の様な問題を生ず
ることがなく、高信頼性を実現することができると考え
られている。

しかしながら、磁気バブルメモリは磁性ガーネット膜等
の膜面に垂直な方向に磁化容易軸をもつ磁性ｆｌｌｌｓ
ｉに磁界を印加することにより生ぜしめられる円形の磁
区（バブル）を情報ビットとして用いるため、現在のガ
ーネットＨの材料特性から制限される最小バブル（直径
０．３ＪＬｍ）を使用しても数十Ｍビット／ｃｍ′が記
録密度の限界であり、更なる高密度化は困難である。

モこで、最近、上記磁気バブルメモリの記録密度の限界
を越える記録密度をもつメモリとしてブロッホラインメ
モリが注目されている。このブロッホラインメモリは、
磁性Ｆｔｉ膜に生ぜしめられる磁区の周囲に存在するブ
ロッホ磁壁構造に挟まれたネール磁壁構造（ブロッホラ
イン）の対を情報ビットとして用いるものであるため、
上記磁気バブルメモリに比べて２桁近い記録密度の高度
化が可能である。たとえば、バブル径０．５ｐｍのガー
ネット膜を使用した場合、１．６Ｇビツト／Ｃｒｒ＋′
の記録密度を達成することが可能である［「日経エレク
トロニクスＪ　１９８３年８月１５目、ｐ１４１〜１６
７　参照］。

第７図にブロッホラインメモリを構成する磁性体構造の
一例の模式的斜視図を示す。

図において、２はＧＧＧ　、　Ｎｄｃ、ａｌの非磁性ガ
ーネットからなる基板であり、該基板上には磁性ガーネ
ット薄膜４が付与されている。該膜は、たとえば液相エ
ピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）により成膜することが
でき、その厚さはたとえば５Ｂｍ程度である。６は磁性
ガーネット１Ｍ４中に形成されたストライプ状磁区であ
り、該磁区の内外の境界領域として磁壁８が形成されて
いる。

該ストライプ状磁区６の幅はたとえば５ｇｍ程度であり
長さはたとえば１００ルｍ程度である。また、磁壁８の
厚さはたとえば０．５ルｍ程度である。矢印で示される
様に、磁区６内においては磁化の向きは上向きであり、
一方磁区６外においては磁化の向きは下向きである。

／ａＩＴｉ、８内における磁化の向きは内面（即ち磁区
６側の而）側から外面側へと次第にねじれた様に回転し
ている。この回転の向きは磁壁６中に垂直方向に存在す
るブロッホライン１０を境界としてその両側では逆にな
る。第７図においては磁壁８の厚さ方向の中央部におけ
る磁化の向きが矢印で示されており、ブロッホライン１
０における磁化の向きも同様に示されている。

尚、以上の様な磁性体構造に、は外部から下向きのバイ
アス磁界ＨＢが印加されている。

図示される様に、ブロッホライン１０には磁化の向きの
異なる２つの種類が存在し、これらのブロッホラインの
対の有無を情報“１″、“０″に対応させる。該ブロッ
ホライン対は磁壁８中において規則正しい位置即ちポテ
ンシャルウェルのうちのいづれかに存在する。また、ブ
ロッホライン対は基板面に垂直なパルス磁界を印加する
ことにより各々が隣りのポテンシャルウェルへと順次転
送される。かくして、ブロッホラインメモリへの情報の
記録（磁壁８へのブロッホライン対の書込み）及び該ブ
ロッホラインメモリに記録されている情報の再生（７ａ
壁８中のブロッホライン対の読出し）は、ブロッホライ
ン対を磁壁８内で転送しながらそれぞれ所定の位ｌで行
なうことができる。上記情報の記録及び再生はいづれも
それぞれ基板面に垂直な所定の強さのパルス磁界を所定
の部分に印加することで行なうことができ、第７図には
示されていないが、これら記録及び再生のためのパルス
磁界印加手段として磁性薄膜４の表面にストライプ状磁
区６に対しそれぞれ所定の位置関係にてパルス通電用の
導体パターンが形成される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかして、以上の様なブロッホラインメモリにおいて、
情報の記録即ちブロッホライン対のＪＳ込みは記録情報
に基づき以下の様にして行なわれる。

即ち、上記ストライプ磁区６は複数並列に配置されメモ
リのマイナーループを構成し、それらの先端部に隣接し
てメモリのメジャーラインヲ構成する磁気バブル転送用
導体パターンが形成される。そして、記録情報に対応し
て磁気バブル発生器にて時系列的に生ぜしめた磁気バブ
ルを北記転送用導体パターンに沿って転送せしめ、各ス
トライプ磁区６に対応する位置に配置させる。その後、
バイアス磁界を少し小さくする等してストラ・ｆプ磁区
先端部の引伸ばしを行なうと、対応する磁気バブルがな
い場合には磁区先端部は十分に伸びるが、対応する磁気
バブルがある場合には該磁気バブルによる反発を受ける
ので殆ど伸びることができない。

そこで、上記引伸ばされたストライプ磁区先端部に隣接
する位置にて予め磁性薄膜４上に通電用導体パターンを
付与しておき、該パターンにパルス電流を流してパルス
磁界を生ぜしめる。これにより、十分に引伸ばされた（
即ち、対応磁気バブルがない）ストライプ磁区６は急速
に収縮せしめられ該収縮の際に磁区先端部の磁壁８にブ
ロッホラインが書込まれるが、殆ど引伸ばされない（即
ち、対応磁気バブルがある）ストライプ磁区６は丘記パ
ルス磁界の影響を殆ど受けないのでブロッホラインＪＩ
込みはなされない。

以上の様にして、メジャーラインの磁気バブルの有無に
よる情報をブロッホラインによる情報に変換して情報記
録が行なわれる。

しかしながら、上記の様な従来のブロッホラインメモリ
では、メジャーラインにおける磁気バブルの転送速度に
よって記録速度が制約されるという難点がある。

また、ストライプ磁区と磁気バブルとを共存させるため
、メジャーライン部とマイナーループ部とでバイアス磁
界を変化させる工夫が必要である。

更に、ブロッホラインを磁壁内で転送するのに印加され
る磁界が磁気バブル転送に′＃響を与えるので、ブロッ
ホラインメモリ駆動のために外部から印加される磁界の
マージンが極めて狭いという難点もある。

そこで、本発明は、以上の様な従来のブロッホラインメ
モリの情報記録における問題点を解決し、より高速な情
報記録が可を屯で外部印加磁界のマージンの広いブロッ
ホラインメモリを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして
。

磁性薄膜中の磁区の周囲に形成された磁壁内におけるブ
ロッホラインを用いて情報の記録を行なうブロッホライ
ンメモリにおいて、磁区引伸ばしのための手段と各磁区
に関し独立に設けられた磁区引伸ばし抑制手段とを備え
ていることを特徴とする、ブロッホラインメモリ、 が提供される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリの第
１の実施例のブロッホライン書込み部の近傍を示す部分
平面図であり、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である
。

図において、２はＧＧＧ等の非磁性ガーネット基板であ
り、４は該基板上に形成された磁性ガーネット薄膜であ
る。該磁性薄膜中にはストライプ状の平面形状を有する
磁区６が複ａ並列に配列形成されている。該磁区６内に
おいては磁化の向きは上向きであり、一方磁区６外の磁
性Ｑ膜４では磁化の向きは下向きである。８は該ストラ
イプ磁区６の周囲の磁壁である。また、ＨＢは下向きの
バイアス磁界である。これらは上記第７図におけると同
様である。

磁性薄膜４上にはブロッホライン書込みのための導体パ
ターン１２及びストライプ磁区先端部引伸ばしのための
導体パターン１４が形成されている。

そして、本実施例では、各磁区６に関し該磁区先端部に
対向する位置において磁区引伸ばし用導体パターン１４
の凹状部の入口付近において該磁区先端部の引伸ばし抑
制手段を構成する圧電素子１６が付されている。第１図
（ｂ）に示されている様に、該圧電素子は磁性薄膜４上
に付与されたＢ−Ｂ方向に延びる共通電極層１６ａと該
共通電極層」二に付与された圧電体層１６ｂと該圧電体
層上にて各磁区先端部に対向する位置に配２された個別
電極層１６ｃとからなる。そして、共通電極層１６ａは
接地されており、且つ該共通電極層と各個別電極層１６
ｃとは共通の電源１８を介し且つ個別のスイッチ２０を
介して電気的に接続されている。該個別スイッチは記録
情報に従い不図示の制御手段により０Ｎ−ＯＦＦ制御さ
れる。これらを含んで磁区先端部引伸ばし抑制手段が構
成される０図では３つのマイナーループ（■）。

（ＩＩ）　　、　（ｍ）が示されている。

上記圧電体層１６ｂはたとえば窒化アルミニウム（ＡＩ
Ｎｘ）、ＢａＴｉＯ３等からなる。

第２図（ａ）、（ｂ）は本実施例の情報記録動作時にお
ける上記第１図（ａ）、（ｂ）に対応する図である。

記録情報に従いマイナーループ（Ｉ）　　、　（Ｉｆ）
についてはブロッホライン書込みを行ない且つマイナー
ループ（ＩＩＩ）についてはブロッホライン書込みを行
なわないものとする。この場合は、第２図（ｂ）に示さ
れる様に、（Ｉ）　、　（ＩＩ）に関するスイッチ２０
はＯＦＦとされ且つ（ＩＩＩ）に関するスイッチはＯＮ
とされる。これにより、（ＩＩＩ）に対応する圧′１１
ｔＪ子の圧電体層１６ｂに電圧が印加され歪を生ずる。

ここで、磁性ｔＪ膜４の磁歪定数が負であるとして、上
記圧電体とし工゛Ｉ′ｔＬ圧印加により該磁性薄膜に対
し引っ張り応力を発生する様なものを選択すると、該圧
電体層のエツジ部分法に、磁区先端部引伸ばし用導体パ
ターン１４に矢印の向きに電流１１を流し、全ての磁区
の先端部を引伸ばす、この時、第２図（ｂ）に示される
様に、（１）の磁区及び（ＩＩ）の磁区は上記導体パタ
ーン１４の凹状部内まで引伸ばされるが、部の磁壁を拘
束する力が作用するので磁区は上記導体パターン１４の
凹状部内までは伸びない。

従って、書き込み用導体パターン１２に矢印の向きにパ
ルス電流工２を流すと、該？ｌ！流に基づき生ぜしめら
れるパルス磁界により（Ｉ）の磁区及び（ＩＩ）の磁区
に関しては先端部の磁壁８にブロッホラインが書き込ま
れるが、（ＩＩＩ）の磁区に関しては先端部磁壁８が該
導体パターン１２からかなり隔てられた位置にあるので
パルス磁界の影響を受けることがなくブロッホライン書
き込みはなされない。

本実施例では、磁区先端部引伸ばし抑制手段を独立に並
列的に制御しているので、極めて短かい時間で情報記録
を行なうことができる。また、この様な並列的制御に換
えてシリアルな制御を行なっても、従来の磁気バブル転
送の場合に比べ十分高速な記録が可能である。

更に、上記実施例によれば、磁気バブルを用いないので
、バイアス磁界を部分的に変化させる必要がなく、且つ
ブロッホライン転送用に外部から印加する磁界マージン
を広くすることができる。

第３図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリの第
２の実施例のブロッホライン書込み部の近傍を示す部分
平面図であり、第３図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である
。これらの図において、上記第１図（ａ）、（ｂ）にお
けると同様の部材には同一の符号が付されている。

本実施例では、上記第１実施例の共通電極層１６ａに相
当する位置に光歪材料層２２が付与されている。そして
、該光歪材料層に対しレーザ光ビームをスポット状に照
射し且つ該ビームスポットをＢ−Ｂ方向に走査するため
の手段２４が配置されている。該ビームスポット走査手
段は、走査時に各マイナールーズの磁区先端部引伸ばし
用導体パターン１４の凹状部内の部分において記録情報
に従って光０Ｎ−ＯＦＦを制御することができる。こ東
らを含んで磁区先端部引伸ばし抑制手段が構成される。

上記光歪材料層２２はたとえばＰＬＺＴ等からなる。

第４図（ａ）、（ｂ）は本実施例の情報記録動作時にお
ける上記第３図（ａ）、（ｂ）に対応する図である。

上記第１実施例と同様に、記録情報に従いマイナールー
プ（Ｉ）　　、　　（ＩＩ）についてはブロッホライン
書込みを行ない且つマイナーループ（ＩＩＩ）について
はブロッホライン書込みを行なわないものとする。この
場合は、ビームスポット走査に際し、第４図（ｂ）に示
される様に、（１）。

（ＩＩ）に対応する光歪材料層部分ではレーザ光照射が
行なわれず且つ（ＩＩＩ）に対応する光歪材料層部分で
はレーザ光照射が行なわれてスポットＳが形成される。

これにより、（ｍ）に対応する光歪材料層部分（光歪素
子）にて誘電分極が発生し、それにともない磁性薄１１
４に上記第１実施例の場合と同様な歪を生ずる。

以下同様に、磁区先端部引伸ばし用導体パターン１４に
矢印の向きに電流１１を流すと、（Ｉ）の磁区及び（ｎ
）の磁区は上記導体パターン１４の凹状部内まで引伸ば
されるが、（ＩＩＩ）の磁区はＥ記導体パターン１４の
凹状部内までは伸びない、従って、どき込み用導体パタ
ーン１２に矢印の向きにパルス°＋Ｒｆｉ、Ｉｚを流す
と、（Ｉ）の磁区及び（■）の磁区に関しては先端部の
磁壁８にブロッホラインが、村き込まれるが、（ｍ）の
磁区に関してはブロッホライン書き込みはなされない。

尚、第３図（ｂ）及び第４図（ｂ）においては筒中のた
めにレーザ光ビームスポット走査手段２４は光源の単な
る往復移動により走査を行なう様に記載されているが、
実際には回転鏡等を用いて固定光源からのレーザ光を高
速に偏向走査することができる。

光歪現象には緩和時間があるので、レーザ光ビームスポ
ット走査の周期を該緩和時間に対応させることにより、
新たなビームスポット照射時には前回のビームスポット
照射時の歪がなくなる様にすることができる。

本実施例においても、上記第１実施例と同様の効果が得
られる。また１本実施例によれば、上記第１実施例に比
べて磁性ＦＭ膜４上に形成するパターンが少なくてすむ
。

第５図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリの第
３の実施例のブロッホライン書込み部の近傍を示す部分
平面図であり、第５図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である
。これらの図において、上記第３図（ａ）、（ｂ）にお
けると同様の部材には同一の符号が付されている。

本実施例では、上記第２実施例の光歪材料層２２に相当
する位置にスペーシング層２６を介して熱磁気材料層２
８が付与されている。また、該熱磁気材料層２８の両側
には該熱磁気材料層の磁化の初期化のための通電用導体
パターン３０．３１が付与されている。

上記スペーシング層２６はたとえばＰＩＱ等の有機膜や
５ｉ０２などの無機膜からなり、上記熱磁気材料層２８
はたとえばアモルファスの希土類−遷移金属合金、バリ
ウムフェライト系酸化物等からなる。

上記熱磁気材料層２８は予め全体的に上向きに磁化され
ている。

第６図（ａ）、（ｂ）は本実施例の情報記録動作時にお
ける上記第５図（ａ）、（ｂ）に対応する図である。

上記第１実施例と同様に、記録情報に従いマイナールー
プ（Ｉ）、（■）についてはブロッホライン書込みを行
ない几つマイナーループ（ＩＩ［）についてはブロッホ
ライン書込みを行なわないものとする。この場合は、ビ
ームスポット走査に際し、第６図（ｂ）に示される様に
、（Ｉ）。

（ｎ）に対応する熱磁気材料層部分ではレーザ光照射が
行なわれず且つ（ｍ）に対応する熱磁気材料層部分では
レーザ光照射が行なわれてスポットＳが形成される。こ
れにより、（ＩＩＩ）に対応する熱磁気材料層部分（熱
磁気素子）では、温度が上昇して周囲の反磁界やバイア
ス磁界により磁化が下向きに揃えられる。

以下同様に、磁区先端部引伸ばし用導体パターン１４に
矢印の向きに電流１１を流すと、（Ｉ）の磁区及び（Ｉ
ｆ）の磁区は上記導体パターン１４の凹状部内まで引伸
ばされるが、（ｍ）の磁区は上記熱磁気材料素子の磁化
が下向きに反転しているために反発力を受けて上記導体
パターン１４の凹状部内までは伸びない、従って、書き
込み用導体パターン１２に矢印の向きにパルス電流Ｉ２
を流すと、（Ｉ）の磁区及び（ｎ）の磁区に関しては先
端部の磁壁８にブロッホラインが書き込まれるが、（Ｉ
ＩＩ）の磁区に関してはブロッホライン書き込みはなさ
れない。

ブロッホライン書込みが終了した後に、導体パターン３
０．３１にそれぞれ矢印で示される電流Ｉ３．Ｉ４を流
しながら更にレーザ光ビームスポット走査を行なうこと
により、熱磁気材料層２８の磁化を第５図（ｂ）に示さ
れる初期状態に戻すことができる。

本実施例においても、上記第２実施例と同様の効果が得
られる。また、本実施例によれば、熱磁気材料層２８の
磁化の初期化のための時間は少ないので、上記第２実施
例よりも記録速度を高めることができる。

［発明の効果］ 以上の様な本発明のブロッホラインメモリによれば、磁
区引伸ばしのための手段と各磁区に関し独立に設けられ
た磁区引伸ばし抑制手段とを備えているので、情報記録
に際しメジャーラインから磁気バブルを転送することな
しに磁区引伸ばしを実行でき、かくして高速な情報記録
が可使となる。

更に１本発明によれば、磁気バブルを用いないので、外
部印加磁界のマージンを広くとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリのブ
ロッホライン書込み部の近傍を示す部分平面図であり、
第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 第２図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリのブ
ロッホライン書込み部の近傍を示す部分平面図であり、
第２図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 第３図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリのブ
ロッホライン書込み部の近傍を示す部分平面図であり、
第３図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 第４図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリのブ
ロッホライン書込み部の近傍を示す部分平面図であり、
第４図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 第５図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリのブ
ロッホライン書込み部の近傍を示す部分平面図であり、
第５図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 第６図（ａ）は本発明によるブロッホラインメモリのブ
ロッホライン書込み部の近傍を示す部分平面図であり、
第６図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 第７図はブロッホラインメモリを構成する磁性体構造の
模式的斜視図である。 ２二基板、　　　　　４：磁性薄膜、 ６：磁区、　　　　　８：ｍ壁、 １０ニブロー２ホライン、 １２．１４，３０，３１：導体パターン。 １６：圧電素子、　　１６ｂ：圧電体層、２２：光歪材
料層、 ２４：レーザ光ビームスポット走査手段、２８：８ｍ気
材料層。 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第１図（０） 第１図（ｂ）　　１８ 第２図（０） い２゜（ｂ）　１Ｂ （１）　　　　（π）　　　　　（ＩＩ）第４図（０） 第５図（０） 第６図（ａ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性薄膜中の磁区の周囲に形成された磁壁内にお
   けるブロッホラインを用いて情報の記録を行なうブロッ
   ホラインメモリにおいて、磁区引伸ばしのための手段と
   各磁区に関し独立に設けられた磁区引伸ばし抑制手段と
   を備えていることを特徴とする、ブロッホラインメモリ
   。
2. （２）磁区引伸ばし抑制手段が磁性薄膜面に付与された
   圧電素子と該圧電素子に電圧を印加する手段とを含んで
   なる、特許請求の範囲第１項のブロッホラインメモリ。
3. （３）磁区引伸ばし抑制手段が磁性薄膜面に付与された
   光歪素子と該光歪素子に光を照射する手段とを含んでな
   る、特許請求の範囲第１項のブロッホラインメモリ。
4. （４）磁区引伸ばし抑制手段が磁性薄膜面に付与された
   熱磁気素子と該熱磁気素子に光を照射する手段とを含ん
   でなる、特許請求の範囲第１項のブロッホラインメモリ
   。
5. （５）磁区引伸ばし手段及び磁区引伸ばし抑制手段が情
   報記録のためのブロッホライン書込み位置に配置されて
   いる、特許請求の範囲第１項のブロッホラインメモリ。
6. （６）磁区引伸ばし抑制手段が記録情報に従って制御さ
   れる、特許請求の範囲第５項のブロッホラインメモリ。