JPH03238688A - 磁気記憶素子の書込方法 - 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） 本発明は不揮発性の超高速密度固体磁気記憶素子に関す
る。

（従来の技術） 高密度固体磁気記憶素子を目脂して、磁気バブル素子の
開発が各所で盛んに行われている。しかし、現在使用さ
れているガーネット材料では、到達可能な最小バブル径
は０．３ｐｍといわれている。したがって、０．３μｍ
μｍ下のバブルを保持するバブル材料はガーネット材料
以外に求めなければならない。これは容易ではなく、こ
こがバブル高密度化の限界であるとさえ考えられている
。

このようなバブル保持層の特性に基ずく高密度化限界を
大幅に改善し、かつ情報読み出し時間は従来の素子と同
程度に保つことができる超高密度磁気記憶素子として膜
面垂直方向を磁化容易方向とする軟磁性強磁性体（フェ
リ磁性体を含む）膜に形成されるストライプドメインの
境界を形成するブロッホ磁壁の中に静的に安定に存在す
る垂直ブロッホライン（以下単にブロッホラインと称す
る）２個からなるブロッホライン対を記憶単位として用
いる素子が発明した（特願昭５７−１８２３４６）。

本素子において、情報の入力及び出力をブロッホライン
の直接書き込みあるいは読み出しで行なうことは現在の
技術では困難であり、そのため、磁気バブル素子におい
て技術上確立している磁気バブル（以下ではバブルと称
する）の発生、転送および検出技術を用いてデータ人力
をバブルをバブル発生器で発生させることにより行ない
、該バブルをバブル転送路上を転送させ変換ゲートにお
いてブロッホラインに変換する。また読み出し時はブロ
ッホラインを変換ゲートにおいてバブルに変換した後、
バブルをバブル転送路上を転送させ、バブル検出器で読
み出す構成になっている。

本記憶素子では通常、アクセス時間を低減するため、第
３図のようなメジャー／マイナー構成と呼ばれる素子構
成が採られる。即ち、第１の転送路であるメジャーライ
ン端に設けられたバブル発生器１１により次々と書き込
まれたバブルによるデータ列はメジャーライン転送路５
上を転送し、次いで、該メジャーラインに対し直角に位
置し、多数本のブロッホラインを転送させる第２の転送
ろであるマイナーループ６と呼ばれる転送路へデータを
移動するため、各マイナーループ端に設けられた変換ゲ
ート１でバブルからブロッホラインにデータが並列的に
変換される。読み出し時はマイナーループ端の変換ゲー
ト部に位置したブロッホラインは変換ゲートでバブルに
変換される。変換されたバブルは、メジャーライン上を
転送し、メジャーライン端のバブル検出器１２で検出さ
れ、データ出力される。

このメジャーラインとマイナーループ間の変換ケートで
はゲートに近接したメジャーラインうえのビット位置に
バブルが存在するたきは、バブルとの反発作用により、
マイナーループを構成するドメイン端は伸張しない。一
方メジャーライン上のゲートに近接したビット位置にバ
ブルが存在しない時は、マイナーループを構成するドメ
イン端はバイアス次回を減少させることにより伸張する
。伸張したマイナーループを構成するドメイン端に対し
て横断する無機に面内磁界印加用導体とドメイン切断用
ヘアピン導体が設けられている。

従来、伸張したマイナーループであるドメイン端に該平
行導体により局所的に面内磁界を印加した上で該ヘアピ
ン導体にバイアス磁界が増加する無機のパルス磁界を１
発印加することにより、伸張したドメインを切断し、一
対のブロッホラインを書き込んでいた。

伸張したドメイン端に１本のブロッホラインも存在しな
い状態、第５図（ａ）の下で面内磁界を印加すると、第
５図（ｂ）のように、ドメイン磁壁無いの磁化の無機が
面内磁界と逆向きの部分で水平ブロッホライン７が発生
する。ここでヘアピン導体によりパルス磁界を印加する
と、第５図（Ｃ）のように水平ブロッホラインが下向き
にパンチスルーし、一対の正負の無機のブロッホライン
８，９が発生する。同時に該パルス磁界によりドメイン
が切断される時、正のブロッホライン９はσバブル１０
としてドメインから除去され、かわりに負のブロッホラ
イン８が１本人り、第５図（ｄ）のように結局１対の負
のブロッホライン８が書き込まれる。第５図において１
３はバイアス磁界である。

しかしながら、この書込過程では１発のパルスの印加に
より、水平ブロッホラインのパンチスルーとドメインの
り断２つの動作が順序良くおこなわれることが必要であ
るが、そのような要求を満たすパルス条件は大きく制限
されるため、誤動作を生じやすい。例えば、水平ブロッ
ホラインがパンチスルーする前にドメイン切断が生じる
と書込み誤動作となる等、正常動作するパルス振幅の余
裕度は小さい上に、また多数回動作時の動作信頼性に欠
ける欠点があった。

このような１発パルスによる書込動作を改善するため、
２発パルスを印加することにより書込動作過程の水平ブ
ロッホラインのパンチスルー動作とドメイン切断動作を
確実に行なわしめることも発明された。特に、バイアス
磁界と逆向きのパルスで水平ブロッホラインのパンチス
ルーを起こさせ、バイアス磁界と同一方向のパルスでド
メイン切断を起こさせる方式では、ブロッホライン書込
動作特性のパルス振幅の余裕度が大きく改善された。

しかしながら、このような２パルスを印加する書込方法
では、パルス印加に要する時間が増大するため、書込動
作に要する時間か増大する。これはマイナーループ転送
周波数の低下を招致し、素子アクセス時間の増大等素子
高性能の妨げとなる。また、パルス形状の異なった複数
のパルスを同一回路に印加する必要があるため、回路構
成が複雑になる等の問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は書込動作時に要する時間の増大をきたさず、かつ書
込動作に要するパルス印加回路も簡単でありながら、動
作信頼性が良好な磁気記憶素子の書込方法を提供するに
ある。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は情報読み出し手段、情報書込み手段及び
情報蓄積手段を有し、かつ、膜面に垂直な方向を磁化容
易方向とする軟磁性の強磁性体（フェリ磁性体を含む）
膜に、情報単体として相隣る２つの垂直ブロッホライン
からなる垂直ブロッホライン対を駆動する転送路と、情
報単体として相隣る２つの垂直ブロッホラインからなる
垂直ブロッホライン対を書込かつ読出す機能を有する変
換ゲートとを有する磁気記憶素子の書込方法において、
該変換ゲートにおける情報書込時、立上がり時間と立下
がり時間が異なるパルスを印加するパルスとりわけ該立
上がり時間が立下がり時間より短いパルスを印加するこ
とを特徴とする磁気記憶素子の書込方法である。

即ち、本発明はメジャーラインとマイナーループ間での
情報変換動作の際、変換ゲートにおいてマイナーループ
端にブロッホライン対を書込動作時、パルス形状として
、その立上がり時間が立下がり時間より短いパルスを印
加することにより、水平ブロッホラインのパンチスルー
動作とその後のドメイン切断動作を大きな余裕度で動作
させることができ、従って信頼性の高い書込動作を行え
る手段を具備した磁気記憶素子の書込方法を提供するも
のである （作用） 本発明音等はブロッホラインを書き込む過程に於けるパ
ルス磁界の役割を詳細に検討した結果、動作周波数の低
下や複雑な回路構成の複雑化を承知する複数パルスによ
る書込方法をもたなくても、立上がり時間と立下がり時
間が異なり、立上がり時間が立下がり時間より短い非対
称形の形状の１発パルス磁界を印加することにより、磁
壁中の水平ブロッホラインが、容易にパンチスルーし、
かつパンチスルー完了後、余計な水平ブロッホラインの
発生も生じずドメインが容易に切断され、従って一連の
書込動作が十分動作信頼性を有する書込が実現すること
を見出した。

即ち、書込時印加するバイアスパルス磁界として、パル
スの立上がり時間が立下がり時間より短い非対称形の形
状の１発パルス磁界を印加することにより、該パルスの
急峻なパルス立上がり部で、水平ブロッホラインのパン
チスルーが容易に生じる。パルス振幅がピークに達した
あと、従来のパルス形状と異なり、パルス立下がりは緩
やかに減少して行くため、余計な水平ブロッホラインの
発生は生じない。かつパルス振幅の減少の度合いが小さ
いため、ドメイン幅が切断されるための磁壁の移動に対
するパルス磁界の効果は有効に働き、ドメインの切断動
作を起こし得るバイアス磁界の下限が広がるため正常動
作余裕度が広がり、結果として多数回の書込動作実行時
の再現性が向上する。

一方、従来の対称パルスではパルス振幅がピークに達し
た後、立上がりと同一勾配でパルス立下がりが生じる。

従って、パルス立上がりが急峻な時、急峻な立下がり時
には逆方向へ水平ブロッホラインのパンチスルーが生じ
、書込誤動作を生じさせることになる。また、急峻な立
下がりはドレイン切断に必要な磁壁の移動を充分に行わ
せることができないため、ドメイン切断磁界下限が上昇
し、書込動作の再現性の劣化を招く。立上がり、立下が
りが共に緩やかな時は、立上がり時、水平ブロッホライ
ンのパンチスルーに要する時間が大きくなり、一方、ド
メイン切断は生じやすくするため、水平ブロッホライン
のパンチスルーが完了しない内にドメイン切断が生じ、
誤動作の原因となる。

（実施例） 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第４図は本発明による磁気記憶素子の変換ゲートの構成
の一例を示したものである。本実施例では、組成（ＹＳ
ｍＬｕＣａ）３（ＦｅＧｅ）５ｏ１２、膜厚：４．４層
ｍ、特性長：０．６１ｐｍ、４層Ｍｓ：１８３Ｇの磁性
ガーネット膜４を用い、該膜中に幅２ｐｍ、厚さ０．５
１１ｍの２層の金によるジクザグ状導体パタンによりメ
ジャーライン５を構成している。この２層の導体に９０
度位相がずれた高周波電流を印加することによりバブル
転送させる。変換ゲート１はマイナーループである多数
はんのストライプドメインがメジャーライン転送に接す
る位置に有り、ドメイン切断用のパターン幅２ｐｍ、パ
ターン間ギャップ３ｐｍの１本のヘアピン状導体２と局
所的に面内磁界を印加するための３本の平行導体３から
構成されており、これ等の２種類の導体パタンの全ての
マイナーループ６の端にわなってマイナーループと直角
の方向に配置されている。

変換ゲート１において、書き込み動作時、マイナールー
プ６を構成するドメインの端を伸張させる。伸張させた
ドメイン端の安定化用の１本のブロッホラインを面内磁
界を回転させる等により側壁部に移動させる。

第５図（ａ）のように、面内磁界方向を回転させ、ドメ
イン安定化用のブロッホラインを先端がら移動させる。

該ドメイン先端部は１本のブロッホラインも存在しない
状態となる。ここで、平行導体３に一定電流を印加し、
伸張させたマイナールーフ６の端部に面内磁界ＨＩＮを
発生させ、第５図（ｂ）のように水平ブロッホラインを
発生させる。この状態でヘアピン導体２にバイアス磁界
方向の１発のパルスを加えることにより、発生している
水平ブロッホラインが下向きにパンチスル〜し、ヘアピ
ン導体下のマイナーループ６であるドメインに正負一対
のブロッホラインを発生させる（第５図（Ｃ））、さら
に該パルスにより磁壁の移動が生じ、対向する磁壁の間
隔が縮まり第５図（ｄ）のように正負一対のブロッホラ
インの間でドメインが切断され、一対の負のブロッホラ
インを書き込むことができる。

書込動作時印加するパルスとして、三角波形状パルスで
パルスの立上がり時間Ｔｒを２０ｎｓ、立下り時間Ｔｆ
を２０ｎｓから１２０ｎｓと種々変化させた時のパルス
電流余裕度を第１図（ａ）に、正常書込パルス電流範囲
の中心値で１００回書込動作試行時の正常書込動作が行
なわれる確率を調べた結果を第１図（ｂ）に示す。

第２図（ｂ）のバイアスパルス磁界形状１４のようにパ
ルスの立上がり時間を立下り時間より短くした場合は書
込パルス電流余裕度が増大するとともに、正常書込率も
上昇し、特に立上がり時間が８０ｎｓ以上では、書込電
流余裕度は２５ｍＡ以上であり、また電流中心値での多
数回込み試行の結果は１００％の正常書込動作であだ。

三角状パルス電流の立上がり時間Ｔｒを４０ｎｓおよび
６０ｎｓとしパルス立下がり時間を変化させた時の１０
０回書込動作試行時の正常書込率を第１図（ｃ）、（ｄ
）に示す。立上がり時間が２０ｎｓの時と同様にパルス
立下り時間が８０ｎｓ以上では１００回試待時の正常書
込率が１００％と良好な結果が得られた。

一方、第２図の従来のバイアスパルス磁界形状１５のよ
うにパルス立上がり、立下がり時間を等しくした従来例
の場合、第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ）
中のデータ点１５ように立上がり、立下がり時間が２０
ｎｓ、４０ｎｓ６０ｎｓいずれの場合も本発明に比べ、
パルス電流余裕度、多数回試行時の再現性とも劣化して
いた。

また立上がり時間を立下がり時間より長くした場合の正
常書込率は低かった。

（発明の効果） 以上の実施例のように、本発明は従来の立上がり、立下
がり時間が等しいパルス磁界を印加して書き込む方法と
比較して、充分なパルス振幅で書き込むことができ、多
数回試行した時の再現性、信頼性も良好であった。

本発明により、パルス振幅余裕度が大きく、また動作信
頼性の大きな磁気記憶素子の書き込み方法を提供するこ
とができ、大容量磁気記憶素子の実用化に資すること犬
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による磁気記憶素子の書き込方法
の実施例による多数回書込試行時の正常書込率と比較例
のパルス電流余裕度を示す図であり、第１図（ｂ）、　
（ｃ）、　（ｄ）は本発明による磁気記憶素子の書込方
法の実施例による多数回書込試行時の正常書込率と比較
例の多数回書込試行時の正常書込率を示す図であり、第
２図（ａ）、（ｂ）は本発明による磁気記憶素子の書込
方法パルス電流波形および従来のパルス電流波形を示す
図であり、第３図は磁気記憶素子の構成を示す図であり
、第４図は本発明の磁気記憶素子の書込方法に関する、
主要部の構成を示す図であり、第５図（ａ）、　（ｂ）
、　（ｃ）、　（ｄ）は本発明に磁気記憶素子の書込過
程を示す図である。 図において、１・・・変換ゲート、２・・・変換ゲート
１のヘアピン状導体、３・・・変換ゲート１の平行導体
、４・・・磁１生ガーネットＢ’Ａ、５・・・メジャー
ライン、６・・・マイナーループ、７・・・水平ブロッ
ホライン、８・・・負のブロッホライン、９．・・正の
ブロッホライン、１０・・・０バブル、１１・・・発生
器、１２・・・検出器、１３・・・バイアス磁界、１４
．・・本発明のバイアスパルス磁界形状、１５・・・従
来ノバイアスパルス磁界形状である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報読み出し手段、情報書込み手段及び情報蓄積
   手段を有し、かつ、膜面に垂直な方向を磁化容易方向と
   する軟磁性の強磁性体（フェリ磁性体を含む）膜に、情
   報単体として相隣る２つの垂直ブロッホラインからなる
   垂直ブロッホライン対を駆動する転送路と、この垂直ブ
   ロッホライン対を書込かつ読出す機能を有する変換ゲー
   トとを有する磁気記憶素子の書込み方法において、該変
   換ゲートにおける情報書込時に、立上がり時間と立下が
   り時間が異なるパルスを印加することを特徴とする磁気
   記憶素子の書込方法。
2. （２）パルスは立上がり時間が立下がり時間より短いパ
   ルスである特許請求の範囲第１項記載の磁気記憶素子の
   書込方法。