JPH01149286A - ブロッホラインメモリ及びその再生方法 - 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及びその再生方法に関す
る。ブロッ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、光デイスク等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、所定の位置にて情報の記録
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薄膜Ｉ；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
ト膜の材料特性から制限される最小バブル（直径０．３
μｍ）を使用しても数十Ｍビット／ｃｒｎ”が記録密度
の限界であり、更なる高密度化は困難である。

そこで、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、
磁性薄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０．５μｍのガーネッ
ト膜を使用した場合、！、６Ｇビット／　ｃ　ｒｎ″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にＬｐ１４１〜１６７
　参照］。

第４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、ＮｄＧＧ等の非磁性ガーネッ
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（１，、Ｐ　ｌ’、法）により成膜するこ
とができ、その厚さはたとえば５μｍ程度である。６は
磁性ガーネット薄膜４中に形成されたストライブ状磁区
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。

該ストライブ状磁区６の幅はたとえば５μｍ程度であり
長さはたとえばｌＱＯｇｍ程度である。また、磁壁８の
厚さはたとえば０．５μｍ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。

磁壁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
４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１０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ＨＢ１３％　ＩＩＪ　ＩＪＩＩ　乃ａｌている。

図示される様に、ブロッホラインｌＯ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ＴＩ′ｌｌｌ１１
の丙午（磁壁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
の位置で行なうことができる。Ｊ−記情報の記録及び内
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４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
トライブ状磁区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］ 以上の様なブロッホラインメモリの再生方法の従来例を
第５図を参照しながら説明する。

第５図（ａ）〜（ｃ）はブロッホラインメモリの部分平
面図である。

図において、４は磁性ガーネット薄膜であり、６は該薄
膜中に形成されたストライプ磁区であり、８は磁壁であ
る。１２は磁壁８中のブロッホラインを示す。また、１
４は磁性薄膜４の表面に磁区６を横切る様に付された１
対の導体ラインである。図において、磁壁８中の矢印は
磁壁中央部における磁化の向きを示し、導体ライン１４
中の矢印は電流の向きを示す。

ストライプ磁区６の先端部にブロッホラインが存在する
時には、第５図（ａ）の様に導体ライン１４に互いに逆
向きのパルス電流を流すと該導体ラインを流れる電流が
該導体ライン間に作る磁界はストライプ磁区６の磁化の
向きと逆向きであるため、１対の導体ライン１４で挟ま
れた磁区部分が縮小する方向に磁壁８が点線で示される
位置に移動する。そして、更に電流量を増加させていく
と、双方の磁壁が接近し、ついには合体して、第５図（
ｂ）に示される様に、磁区の先端部が切断せしめられて
磁気バブル１６が生ぜしめられ、導体ライン１４への通
電を止めるとストライプ磁区６の大きさは復元する。尚
、磁気バブル発生と同時に、磁区６の先端部には最初と
同様なブロッホライン１２が形成される。

ストライプ磁区６の先端部にブロッホラインが存在しな
い時にも、第５図（ｃ）の様に導体ライン１４に互いに
逆向きのパルス電流を流すことにより１対の導体ライン
１４で挟まれた磁区部分が縮小する方向に磁壁８が点線
で示される位置に移動する。そして、更に電流量を増加
させていくと、双方の磁壁が接近し、ついには合体して
磁気バブルを生ずる。しかし、第５図（ｃ）の場合には
、第５図（ａ）の場合と異なり、１対の導体ライン１４
に挟まれた対向する磁壁部分の磁化の向きが逆向きであ
るため、該磁壁部分を合体させるためには大きなパルス
電流を必要とする。

即ち、磁区６の先端部にブロッホラインが存在する場合
と存在しない場合とでは、合体させるべき磁壁部分の磁
化の向きが異なり、従って磁壁間に働く相互作用（交換
相互作用）の大きさが異なるため、磁壁な合体させ磁区
を切断するための最小電流値が異なるのである。そこで
、ブロッホライン読出しの際に導体ライン１４に流す電
流値を、ブロッホラインが存在する場合に磁壁合体・磁
区切断を行なうのに必要な最小電流値とブロッホライン
が存在しない場合に磁壁合体・磁区切断を行なうのに必
要な最小電流値との間の値とすることにより、磁気バブ
ル発生の有無をもってブロッホラインの有無を判別し、
情報の読出しを行なうことができる。

しかしながら、以上の様なブロッホラインメモリにおい
ては、再生時にブロッホラインの読出しのたびにストラ
イプ磁区の先端部を切断して磁気バブルを発生させる必
要があり、且つかくして形成された磁気バブルを面内磁
界回転方式やパルス電流駆動方式等により転送して検出
しなければならず、このため読出し速度の高速化は困難
であり装置構成が複雑化し更に消費電力が大きいという
問題点がある。

そこで、本発明は、以上の様な従来技術に鑑み、簡単な
構成で読出し速度の高速化及び消費電力の低減の可能な
ブロッホラインメモリ及びその再生方法を提供すること
にある。

［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Ｆ９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
インメモリにて情報を再生する方法において、磁壁のブ
ロッホライン読出し位置を含む領域に磁界を印加し、該
読出し位置のブロッホラインの有無による磁界への影響
を検出することにより該読出し位置におけるブロッホラ
インの有無を判定することを特徴とする、ブロッホライ
ンメモリの再生方法。

及び、 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、磁性薄膜上にて磁壁のブロッホライ
ン読出し位置の近傍に磁界発生用通電導体ラインと誘導
起電力測定用等体ラインとが形成されていることを特徴
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図は本発明によるブロッホラインメモリの第１の実
施例を示す概略部分平面図である。

これらの図において、４はＧＧＧ等の非磁性ガーネット
基板Ｆに形成された磁性ガーネット薄膜である。該磁性
ガーネット薄膜中にはストライブ状の平面形状を有する
磁区６が形成されている。８は該ストライプ磁区６の周
囲の磁壁であり、１０はブロッホラインである。尚、ｌ
！８はバイアス磁界である。これらは上記第４図に関し
説明したと同様である。

１４は磁区６の表面に該磁区の先端部に対し凸形状とな
る様に形成された磁界発生用通電導体ラインであり、該
導体ラインは電源１５に接続されている。該電源として
は、パルス電源または数メガヘルツ程度の高周波電源を
用いることができる。一方、１６は磁性薄膜４の表面に
ト記磁区６の先端部に対し凸形状となる様に形成された
誘導起電力測定用導体ラインであり、該導体ラインには
電圧計１７が接続されている。該電圧計のかわりに基準
電圧との比較を行なうコンパレータを用いてもよい。

本実施例においては、磁界発生用通電導体ライン１４と
誘導起電力測定用導体ライン１６とではさまれた領域の
磁壁の位置にブロッホラインが存在するか否かを検出す
ることになり、該位置がブロッホライン読出し位置であ
る。電源１５により導体パターン１４にパルス電流また
は高周波電流を流すと磁界が発生し、該磁界は変化する
。そして、該磁界変化に基づき導体ライン＋６には誘導
起電力が発生する。該起電力が電圧計１７により測定さ
れる。

ところで、ブロッホライン読出し位置において第１図の
様にブロッホライン１０が存在する場合は、該位置にブ
ロッホラインが存在しない場合に比べて、磁界印加に際
して磁壁８は移動しにくい。従って、ブロッホライン読
出し位置にブロッホラインが存在する場合は、該位置に
ブロッホラインが存在しない場合に比べて、導体ライン
１６を横切る磁束の時間的変化は小さく、このため導体
ライン１６に発生し電圧計１７で検出される電荀差の振
幅は小さい。かくして、電圧計１７の検出値によりブロ
ッホライン読出し位置にブロッホラインがイｌ在するか
否かを判定することができる。

この様な判定を良好なものとするためには、第１図に示
される導体ライン１４と導体ライン１６との対向部分の
長さｌ、は ２πΔ０＜１．＜２０πΔ０ であるのが好ましい。ここで、Δ０はブロッホライン幅
パラメータであり、 Δｏ＝（Δ／２πＭ２）＋Ａ である。ここで、Ａは交換定数であり１Ｍは飽和磁化で
ある。

たとえば、磁性ガーネット薄膜４として、（ＹＳｍＬ、
ｕＣａ）３　（ＦｅＧｅ）ｓ　０１２を用いた場合には
、大略、Ａ＝２．０ＸＩＯ−７（ｅｒｇ／ｃｍ）　、Ｍ
＝２０　（ｅｍｕ／ｃｍ３）であるから、Ａｏ　＝０．
０９　（μｍ）であり、上記好ましい範囲は次の様にな
る。

０．５６ｕｍ＜Ｌ＜５．６μｍ また、を記判定を良好なものとするためには。

第１図に示される導体ライン１４と導体ライン１６との
対向部分間の距離りは ５πΔｇ＜Ｄ＜５０πΔ０ であるのが好ましい。ここでΔ０は磁壁幅パラメータで
あり、 Δｏ＝（Ａ／Ｋ）！４ である。ここで、Ａは交換定数であり、Ｋは異方性定数
である。

たとえば、磁性ガーネット薄膜４として、（ＹＳｍｌ、
ｕＣａ）３　　（１’ｅＧｅ）５０１２を用いた場合に
は、大略、Ａ＝２．０ｘｌＯ−７（ｅｒｇ／ａｍ）、に
＝　１．５Ｘ　１０’　　（ｅｒｇ／ｃｍ３）であるか
ら、Δｏ　＝０．０３７　（μｍ）であり、上記好まし
い範囲は次の様になる。

０　、５８　μｍ　＜　Ｉ）　＜　５　、８　ａ　ｍ以
」−の様に、本実施例によれば、情報再生に際し磁区を
切断して磁気バブルを発生させる必要がないので、高速
の読出しが可能となる。また、磁区切断の場合はど大き
な電流を必要としないので、消費電力が小さくてすむ。

第２図は本発明によるブロッホラインメモリの第２の実
施例を示す概略部分平面図である。本図において、十記
第１図におけると同様の部材には同一の符号が付されて
いる。

本実施例においては、磁性薄膜４中に複数の磁区６が１
１．いに平行に配置されている。そして、各磁区に関し
、上記第１実施例と同様に、磁区先端部の磁壁がブロッ
ホライン読出し位置とされており、該読出し位置をはさ
む様に磁界発生用通電導体ライン１４と誘導起電力測定
用導体ライン１６とが配置されている。但し、本実施例
では−［−記導体ライン１４が全磁区について共通化さ
れて不図示の弔−の電源に接続されている。尚、−」１
記導体ライン１６は各磁区に関しそれぞれ独ｑに不図示
の電圧計に接続されている。

本実施例によれば、ト記第１実施例の場合と同様の効果
が得られることはもちろんのこと、全磁区に関し同時に
共通の導体ライン１４に通電できるので、並列に高速読
出しができる。

第３図は本発明によるブロッホラインメモリの第３の実
施例を示す概略部分゛ド面図である。本図において、上
記第１図におけると同様の部材には同一の符号が付され
ている。

本実施例においては、磁区６についての対向用る２つの
磁壁部分８ａ、８ｂにブロッホライン読出し位置が設け
られている。即ち、１８は磁界発生用通電導体ラインで
あり、該導体ラインは磁区６上にて磁壁部分８ａに隣接
する部分１８ａ及び磁壁部分８ｂに隣接する部分＋８ｂ
を有し、磁性薄膜４ヒには上記導体ライン部分１８ａ、
１８ｂとそれぞれ磁壁部分８ａ、８ｂをはさんで対向す
る部分を有する誘導起電力測定用導体ライン２０．２２
が形成されている。」−２第１実施例及び第２実施例と
同様に、」１記導体ライン１８には電源が接続されてお
り、上記導体ライン２０．２２に電圧計が接続されてい
る。

本実施例によれば、−ｔ−、ｔｔｌ！第１実施例の場合
と同様の効果が得られることはもちろんのこと、同一磁
区に関し複数の位置でブロッホライン読出しを行なうこ
とができる。

［発明の効果］ 以Ｆの様な本発明ブロッホラインメモリによれば、磁壁
のブロッホライン読出し位置を含む領域に磁界を印加し
該読出し位置のブロッホラインのイ１゛無による磁界へ
の影響を検出することにより該読出し位置におけるブロ
ッホラインの有無を判定するので、筒中な構成で読出し
速度の高速化及び消費電力の低減がｉ１能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明によるブロッホライ
ンメモリを示す概略部分乎面図である。 第４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。 第５図（Ｆｌ）〜（Ｃ）はブロツホラインメ干りの部分
平面図である。 ２：基板、　　　　４：磁性薄膜、 ６：磁区、　　　　８：磁壁、 ＋０．＋２：ブロッホライン、 １４．１８：磁界発生用通電導体ライン、１６．２０．
２２： 誘導起電力測定用導体ライン。 代理人　　弁理士　　山　下　穣　土 弟１図 第２図 ［Ｆ］ 第手図

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
   ホラインメモリにて情報を再生する方法において、磁壁
   のブロッホライン読出し位置を含む領域に磁界を印加し
   、該読出し位置のブロッホラインの有無による磁界への
   影響を検出することにより該読出し位置におけるブロッ
   ホラインの有無を判定することを特徴とする、ブロッホ
   ラインメモリの再生方法。
2. （２）印加磁界が変動磁界であり、読出し位置のブロッ
   ホラインの有無による磁界への影響の検出が誘導起電力
   の検出により行なわれる、特許請求の範囲第１項のブロ
   ッホラインメモリの再生方法。
3. （３）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、磁性薄膜上にて磁壁のブロッ
   ホライン読出し位置の近傍に磁界発生用通電導体ライン
   と誘導起電力測定用導体ラインとが形成されていること
   を特徴とする、ブロッホラインメモリ。
4. （４）磁界発生用通電導体ラインと誘導起電力測定用導
   体ラインとが磁壁をはさんで位置している、特許請求の
   範囲第３項のブロッホラインメモリ。
5. （５）磁性薄膜中に複数の磁区が設けられており、磁界
   発生用通電導体ラインが複数の磁区に共通に連続して形
   成されている、特許請求の範囲第３項のブロッホライン
   メモリ。
6. （６）各磁壁に関しブロッホライン読出し位置が複数設
   けられている、特許請求の範囲第３項のブロッホライン
   メモリ。