JPH01192076A - ブロッホラインメモリ素子 - 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、固体磁性メモリに係り、特に大容量ファイル
メモリに好適なブロッホラインメモリに関する。

〔従来の技術〕

ブロッホラインメモリ素子は磁気バブルメモリ素子と同
様、記憶媒体として磁性ガーネット膜を用いている。磁
性ガーネット膜は、その膜面が（１１１）面になるよう
に形成されている。しかしながら１両者の記憶方式は大
きく異なる。すなわち、従来の磁気バブルメモリ素子で
はバブル磁区の有無を情報の１′、０′に対応させてい
るのに対し、ブロッホラインメモリ素子ではバブル磁区
を引き伸ばしたストライプ磁区周囲の磁壁中に存在する
垂直ブロッホライン対の有無を情報の１１′、１０′に
対応させている。

第２図にこの様子を示す。第２図において、磁性ガーネ
ット膜６中に存在するストライプ磁区２内の上向きの矢
印１０３はストライプ磁区２内の磁化の向き、磁壁１中
の矢印５は磁壁磁化の向き、特に磁壁１内の中心線上の
矢印１０１は磁壁１の中央部の磁壁磁化の向きを示す。

また磁ｌｉ１面に対し垂直な矢印１０２は垂直ブロッホ
ライン（以下、単にブロッホラインと呼ぶ）の中心部の
磁化の向きを各々示している。ここで、ブロッホライン
３が２本で存在している部分４ａが情報の′１′、無い
部分４ｂが１０′に対応している。

情報担体として用いるブロッホライン対４ａは、第２図
に示したように、ストライプ磁区２を囲む磁壁１中に存
在する微細な磁化構造である。ブロッホライン３は磁壁
１中に安定に存在し、かつ、磁壁１中を自由に移動する
ことができる。従って、ストライプ磁区２を並列に多数
配置し、その磁壁中にブロッホライン３を存在させれば
、磁気バブルメモリのマイナループのような記憶部を構
成できる。

このようなブロッホラインの存在は古くから知られ、そ
の存在によって、磁区の移動速度が遅くなることが実験
及び、その解析から立証されていた。従って、磁区を移
動させなければならない磁気バブルメモリ素子では、ブ
ロッホラインを含むバブル磁区をハードバブルと呼び、
その発生を防ぐ工夫がなされてきた。これに対し、ブロ
ッホラインメモリ素子では、このブロッホラインの存在
を積極的に利用している。

ブロッホラインの物理的な大きさは、ブロッホラインが
存在するストライプ磁区幅の約１／１０程度であり、１
本のストライプ磁区には多数のブロッホラインを存在さ
せることができる。例えば。

現在、磁気バブルメモリ用に開発されているストライプ
磁区幅１−の磁性ガーネットの場合、１ｄに約５Ｘ１０
＠個程度のブロッホラインを存在させることができる。

従って、２本を対に情報担体とした場合、２５６Ｍｂｉ
ｔ／ａＪ級のメモリ素子を作ることができる。

またブロッホラインは、その大きさが微細である以外に
、大容量化できる理由がある。これは、磁気バブルメモ
リ素子が面内磁界を回転させて情報担体を転送させるの
に対し、ブロッホラインメモリ素子では、磁性ガーネッ
トの膜面に垂直な方向の磁界を用いて情報を転送するた
め、転送路パターンが平面的に単純な形状および構成と
なり、“これが素子の高密度化を容易にするからである
。

以上、述べてきたように、ブロッホラインは、ストライ
プ磁区周囲を自由↓こ周回し、情報を記憶することがで
きる。この情報を必要により、書き込んだり、読み出し
たりするために、記憶部の外側に、新たな機能部を設け
る必要がある。第３図はブロッホラインメモリ素子を模
式的に示したものである。記憶部はストライプ磁区２を
多数波べて構成している。転送路パターン７はストライ
プ磁区２に対して、はぼ直角に交わるように設けられて
いる。読み出し機能部１２１は図面においてストライプ
磁気２の右側、書き込み機能部１２０はストライプ磁区
２の左側に設けられている。

ブロッホラインの書き込みはストライプ磁区２の左側端
部近傍に形成された導体に電流を流し、局部的な磁界を
発生させ、磁壁の磁化を１８０°反転させることによっ
て行なわれる。すなわち、第２図に示す’Ｏ’　　（４
ｂ）の領域の磁化を反転させ１’　　（４ａ）領域の磁
化方向とすることで行う。この時１反転した領域と、反
転しなかった領域との境界は磁化が連続的に変化し、磁
壁に対して磁化が９０＠変化した状態が作られる。これ
がブロッホラインである。なお、この時、ブロッホライ
ンは必ず２本が対になって作られるため、このブロッホ
ライン対を１情報に対応させることによってメモリを構
成する。

この時、ストライプ磁区に′０′すなわち、ブロッホラ
インを書き込まなくするには、ストライプ磁区２の左側
端部と書ｄ込み導体との距離を離せば良い、これによっ
てストライプ磁区２に磁化反転を起す磁界は作用しなく
なる。所望のストライブ磁区のみ書き込み導体から離す
ためには、ストライプ磁区端部に磁気バブル１０を存在
させる手段を用いる。磁気バブルｌＯが存在するとスト
ライプ磁区２の左側端部に静磁的な反発力が作用し、ス
トライプ磁区２が縮む。このため上記の位置関係が実現
する。この磁気バブルを書き込み機能部１２０に存在さ
せるため、書き込み機能部１２０には、磁気バブル転送
路１１０と磁気バブル発生器１１とが設けられている。

磁気バブル転送路１１０は磁気バブル発生器１１からの
磁気バブルＩＯを所定のストライプ磁区２の左側に転送
する。

情報の読み出しは、ブロッホラインの存在を磁気バブル
の有無に変換することによって行なわれる。ブロッホラ
インから、磁気バブルへの変換はアイ・イー・イー、ト
ランザクション　オン　マグネティクス−１９、第１５
号（１９８３年）第１８３８頁から第１８４０頁及び第
１８４１頁から第１８４３頁（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、　
ｏｎ　Ｍａｇ−１９Ｎａ２Ｓ　（１９８３）　ｐ１８３
８〜ｐ１８４０、ρ１８４１〜ｐ１８４３）に述べた方
法を用いる。すなわち、ブロッホラインが存在すると、
磁壁の磁化の向きが、ブロッホラインを境に反転する。

この磁化構造の変化によって、ブロッホラインがストラ
イプ磁区の端部に１本移動してきた場合、磁区端部の切
り出しやすさに変化が生じる。従って、所定の切り出し
条件を選べば、ストライプ磁区端部にブロッホラインが
１本存在した場合のみ磁気バブルを切り出すことができ
る。この切り出しは第３図に示す読み出し機能部１２１
で行なわれる。切り出された磁気バブルは読み出し用転
送路１１１をへて、磁気バブル検出器１２に転送され、
そこで、磁気バブルの存在を電気信号に変換する。この
電気信号の有無は、磁気バブルの有無、さらに、所定の
ストライプ磁区端部にブロッホライン（情報）が・存在
したことに対応する０以上の操作によって読み出しが行
なわれる。

第４図は記憶部を構成する１本のストライプ磁区２の一
部分を示している。ストライプ磁区２は磁性ガーネット
６中に作られた溝８（グルービングと呼ばれる）を囲む
ように存在している。この溝はストライプ磁区を並列に
多数配置するために磁区を固定する機能を有する。情報
はブロッホライン対４ａの有無に対応され記憶される。

このブロッホライン対は垂直磁界Ｈｐと転送路パターン
７により磁壁中を転送される。

ここでブロッホライン対の転送原理について簡単に述べ
る。ブロッホラインに外部から垂直方向に磁界を印加す
ると、ブロッホラインが有するジャイロとしての性質に
もとずく力が膜面内方向に作用する。この力によってブ
ロッホライン対は磁壁中を移動する。

しかしながらこの垂直磁界が切れるとブロッホライン対
には逆向きの力が作用し、又元の位置に戻る性質がある
。従って一方向にブロッホラインを移動させるためには
、ブロッホライン対を進める力と、戻す力に差をつける
必要がある。この駆動力は磁界の立上り速度に比例する
ことが知られており、同図に示すような三角型状のＨＰ
磁界パルスを流すことで、転送の一方向性が実現できる
。

ところで、メモリを構成する上で、情報の存在する位置
は、常に安定でかつ再現性が良くなげればならない、上
記の技術を用いるとブロッホライン対を一方向に周回転
送させることが可能となるが、この状態のままでは外部
磁界の乱れ等によってブロッホライン対の位置がずれ、
情報が失われる危険性がある。そこで、記憶部中に転送
路パターンを設け、そのパターン直下が、他の領域に比
ベブクツホライン対が安定に存在しやすく（逆にパター
ンの無い所を安定にしても同様の効果が得られる）する
、また駆動磁界Ｈｐの強度をある範囲内に設定し、１発
の駆動磁界パルスで、隣りの安定位置までブロッホライ
ン対が移動できるようにする。このようにすることによ
ってブロッホライン対は駆動磁界以下の外乱に対し安定
となり、かつ常に均一な距離だけ移動させることができ
るようになる。

ブロッホライン対を安定に存在させるためには第４図に
示す転送路パターン７に高保磁力面内磁化膜パターンを
用いる。この転送路パターン７としてこの様な材料を用
いると、同図に示すような漏えい磁界１０４が得られる
。この磁界を得るためには、パターンをあらかじめスト
ライプ磁区の長手方向に磁化しておく必要がある。この
ため膜の磁化容易方向は膜面内にあることが必要となる
。

またストライプ磁区からの漏えい磁界によって、パター
ンの磁化状態が乱れないように高保磁力であることが必
要となる。この漏えい磁界１０４の方向と、ブロッホラ
イン対４ａによって囲まれた領域の磁化方向１０５を一
致させると、ブロッホライン対は、転送路パターン７の
直下がエネルギ的に安定となる。このため、ブロッホラ
イン対は常に、転送路パターン７の直下に存在すること
になる。

従って、この転送路パターン７を設けて、駆動用垂直磁
界ＨＰを印加すると、情報に対応するブロッホライン対
は、常に所定量移動し、かつ外乱に対しても安定となる
。このため情報の記憶が実現する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、ブロッホラインメモリ素子の記憶部の
端、すなわち、ストライプ磁区の端部における転送につ
いては十分配慮されておらず、良好なメモリ動作が得ら
れないという問題があった。

この原因は、転送路パターンの端部において漏えい磁界
１０４が乱れているためであることが分かった。第５図
を用いて説明する。

第５図（ａ）は第４図のＡ−Ａ’の断面を示したもので
ある。磁性ガーネット股６中にブロッホライン対４ａが
存在し、これを安定に存在させるため、転送路パターン
７が設けられている。このパターンから漏えい磁界１０
４が発生している。この漏えい磁界１０４がブロッホラ
イン対を安定に保持する上で有効となる面内磁界性分を
Ｈｙとする。

このＨｙ磁界の強度を測定した結果を第５図（ｂ）に示
す、それによると、パターン端部におけるＨｙは強く、
−様にもち上がっており１面内磁界が不均一に変化して
いる。ブロッホライン対の転送の上から考えると、Ｈｙ
の変化は均一な波状となることが望ましい、同図のよう
な乱れは、ブロッホラインのスムーズな転送を実現する
上で問題となる。すなわち、ストライプ磁区端部におい
て転送エラーが起こりやすいという問題があった。

本発明の目的は、ストライプ磁区端部における面内磁界
の不均一性を補正し、ブロッホライン対の転送を良好に
なし得るブロッホラインメモリ素子を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、膜面に垂直方向を磁化容易方向とする磁性
ガーネット膜中に、並列に配列された複数のストライプ
磁区の磁壁中に存在させたブロッホライン対を情報担体
として蓄積する機能及び該ブロッホライン対を転送する
ために上記ストライプ磁区の近傍に配置された転送路パ
ターンを有するブロッホラインメモリ素子において、上
記転送路パターンの漏えい磁界の面内成分の不均一性を
補償する手段を、上記転送路パターンと情報の入力部又
は出力部との間の少なくとも一方に設けたことを特徴と
するブロッホラインメモリ素子によって達成される。

上記磁場の不均一性を補償する手段は、転送路パターン
と情報の入力部又は出力部との間の少なくとも一方に設
けてあれば効果が認められるが。

両方に設けることが好ましい。このような補償手段の一
例は、転送路パターンと同様の機能を有するパターン（
以下第二のパターンという）を上記の位置に設ければよ
い。

例えば、転送路パターン及び第２のパターンは共にスト
ライプ磁区の長手方向を磁化容易方向とする高保磁力膜
パターンであって、好ましくはストライプ磁区と直°交
するストライプパターンの場合、転送路パターンと同様
の機能を有する。また転送路パターン及び第２のパター
ンの磁化方向が共に等しいことが必要となる。

なお、ストライプ磁界が伸縮する経路からは第２のパタ
ーンを除くことが好ましい。例えば第１図に示すような
形状が好ましい。これは情報の入出力時にストライプ磁
区を伸ばす際、ストライプ磁区端部に存在すべきブロッ
ホライ、ンが、第２のパターンにトラップされる危険０
を防止するためである。

【作　　用〕

転送路パターンの端部における漏えい磁界の面白成分の
不均一性は、その外側に転送路パターンがないことによ
って生じていると考えられる。すなわち、転送路パター
ンの端部は、非対象な方向からのみ漏えい磁界が合成さ
れる。このため一方向に片寄った面内磁界が合成される
ことにより不均一性が生じていると考えられる。

例えば、第１図に示すように、転送路パターン７の外側
に、転送路パターンを構成する材料と同様な材料にて第
２のパターン１５を設けたとき、この第２のパターン１
５から発生する漏えい磁界は、転送路パターン７からの
それとほぼ等しくなる。

この様子を第６図に示す、−第６図は、第１図のＢ−Ｂ
’断面とその磁界の強度を示す。第２のパターン１５に
より転送路パターン７とほぼ等しい漏えい磁界が発生し
、この磁界によって転送路パターンの端部でありながら
中央部と同等の状態が作られる。これによりブロッホラ
イン対４ａを安定に保持する上で必要となる面内磁界Ｈ
ｙの波状の変化が均一となる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。磁性
ガーネット基板としては厚さ１．０−の（ＹＳｍＬｕＧ
ｄ）３（ＦｅＧａ）、０１□ガーネツトを用いた。スト
ライプ磁区を固定するため、この磁性ガーネットに溝８
を掘った。この溝８をポリイミド樹脂で平坦化した後、
第１図に示す転送路パターン７及び第２のパターン１５
を形成した。具体的には、膜表面にスパッタ法によりＮ
ｉＣｏＺｒ１ｉを１０００人被着した後、ホトリソグラ
フィ法を用いて形成したｓ　Ｎ　Ｉ　Ｃｏ　Ｚ　ｒ膜の
飽和磁束密度は約８０００Ｇ、残留磁化は約７００ｅｍ
ｕ　／　ｅｃである。このため漏えい磁界は、各パター
ン直下で約１００８であった。この後、絶縁層を積層し
た後、情報の入出力用機能部１２１の導体パターンを形
成した。ストライプ磁区２は溝８に侵入することができ
ない。

このため、ストライプ磁区は溝８の回りに固定され、安
定に存在することができる。このストライプ磁区２の磁
壁中に書き込まれたブロッホライン対は、転送路パター
ン７の直下を安定位置とし。

磁壁に沿って転送される。この時、ストライプ磁区２の
端部に転送されてきたブロッホライン対は、第２のパタ
ーン１５から発生する漏えい磁界の影響も受けるため、
ストライプ磁区の中央部と同様の転送が実現する。

第２のパターンは、転送路パターン７と同一でも良いが
、むしろ第１図に示す形状のほうが好ましい、これは、
すでに第３図で述べたように、情報の入出力時にストラ
イプ磁区を伸ばす際、ストライプ磁区端部に存在すべき
ブロッホラインが、第２のパターンにトラップされる危
険性があるためである。この誤動作を防ぐためには、ス
トライプ磁区を伸ばす経路から第２のパターンを除けば
良い。この処理によって第２のパターンから発生する漏
えい磁界は弱まるものの、第２のパターンがまったくな
い場合に比べると、良好な転送特性が得られる。また、
同様の効果は、ストライプ磁区が伸びる経路の第２のパ
ターンの膜厚を下げた場合にも得られることができた。

第２のパターンは転送路パターンと同一材料でなくとも
良く、他のＣｏ−Ｐｔ、ＣｏＣｒ等の高保磁力面内磁化
膜パターンでも同様の効果が得られた。

本実施例では、転送路パターン７と同一周期で、第２の
パターン１５を形成したが、あえて、同一周期にしなく
とも面内磁界Ｈｙの不均一性は補正可能である。これに
は、精密な磁界計算が必要となる。これから考えると、
第２のパターン幅及び膜厚も転送路パターン７と同一に
する必要は必ずしもない、いずれにしても、転送路パタ
ーンの外側に１面内磁界Ｈｙの不均一性を補償する第２
のパターンを設けることで本発明は実現可能であり、こ
れによって良好なブロッホライン対の転送が実現する。

本発明は他の転送路パターンを用いるブロッホラインメ
モリ素子にも適用することができる。要は、転送路パタ
ーン群の中央部と端部における環境の違いに原因する。

ブロッホライン対の固定能力の差を、記憶部の外側に転
送路パターンと同様の機能を有する第なのパターンを設
けることで。

補償し、記憶部の全てにおける転送特性の均一化を実現
することがポイントである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、転送路パターン群の中央部と端におけ
るブロッホライン対の転送特性のバラツキが約半分に減
少した。これにより広い動作範囲を有するブロッホライ
ンメモリ素子を作ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のブロッホラインメモリ素
子の記憶部端部の平面図、第２図は、磁性ガーネットと
それに存在するブロッホラインを説明するための磁性ガ
ーネット膜の部分模式図、第３図は、ブロッホラインメ
モリ素子の平面図、第４図は、ブロッホラインメモリ素
子の記憶部端部の構成図、第５図は、第４図の断面を説
明する説明図、第６図は、第１図の断面を説明する説明
図である。 １・・・磁壁　　　　　　　２・・・ストライプ磁区３
・・・ブロッホライン　　４ａ・・・ブロッホライン対
６・・・磁性ガーネット　　７・・・転送路パターン８
・・・溝１０・・・磁気バブル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、膜面に垂直方向を磁化容易方向とする磁性ガーネッ
   ト膜中に、並列に配列された複数のストライプ磁区の磁
   壁中に存在させたブロッホライン対を情報担体として蓄
   積する機能及び該ブロッホライン対を転送するために上
   記ストライプ磁区の近傍に配置された転送路パターンを
   有するブロッホラインメモリ素子において、上記転送路
   パターンの漏えい磁界の面内成分の不均一性を補償する
   手段を、上記転送路パターンと情報の入力部又は出力部
   との間の少なくとも一方に設けたことを特徴とするブロ
   ッホラインメモリ素子。 ２、上記転送路パターンの漏えい磁界の面内成分の不均
   一性を補償する手段は、上記転送路パターンと同等の機
   能を有する第２のパターンである特許請求の範囲第１項
   記載のブロッホラインメモリ素子。 ３、上記転送路パターン及び上記第２のパターンは上記
   ストライプ磁区の長手方向を磁化容易方向とする高保磁
   力膜パターンである特許請求の範囲第２項記載のブロッ
   ホラインメモリ素子。