JPS5846793B2 - magnetic bubble element - Google Patents

magnetic bubble element

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JPS5846793B2
JPS5846793B2 JP15513976A JP15513976A JPS5846793B2 JP S5846793 B2 JPS5846793 B2 JP S5846793B2 JP 15513976 A JP15513976 A JP 15513976A JP 15513976 A JP15513976 A JP 15513976A JP S5846793 B2 JPS5846793 B2 JP S5846793B2
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JP
Japan
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magnetic field
magnetic bubble
magnetic
crystal film
bubble element
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JP15513976A
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Japanese (ja)
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JPS5379444A (en
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駿介 松山
尚武 折原
凌一 木下
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気バブル素子に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to magnetic bubble elements.

磁気バブルは、高密度の情報積蓄が可能でありしかも低
電力消費であることから、コンピュータシステムにおけ
るメモリデバイスとして実用に供されつつある。
Magnetic bubbles are being put into practical use as memory devices in computer systems because they are capable of storing high-density information and consume low power.

周知のとおり、磁気バブルメモリ素子は、GGG (
ガドリウム、ガリウム、ガーネット)基板上に形成され
た結晶膜に対し所定の磁場を与えることにより、円筒状
磁区を得、該円筒状磁区をもって磁気バブルとなす。
As is well known, the magnetic bubble memory element is GGG (
By applying a predetermined magnetic field to a crystal film formed on a (gadolinium, gallium, garnet) substrate, a cylindrical magnetic domain is obtained, and the cylindrical magnetic domain is formed into a magnetic bubble.

このような磁気バブルメモリ素子において従来、次の様
な問題すなわち前記結晶膜内にノ・−ドパプルが生ずる
という問題があった。
Conventionally, such magnetic bubble memory devices have had the following problem, that is, the formation of node bubbles in the crystal film.

このハードバブルは正規の磁気バブルに対し異なる動作
を示し、例えば移動方向および移動速度が相互に異なっ
ている。
These hard bubbles behave differently from regular magnetic bubbles, for example, their moving direction and moving speed are different from each other.

このようなハードバブルは当然、磁気バブル素子から除
去されるべきであり、これを抑制する方法として、結晶
膜の表面にパーマロイ薄膜を蒸着したり、イオンインプ
ランテーションによるイオンインプランテーション層(
以下インプラ層と略す)を前記表面近傍に形成する等の
手法が提案された。
Naturally, such hard bubbles should be removed from the magnetic bubble element, and methods to suppress them include depositing a permalloy thin film on the surface of the crystal film, or using an ion implantation layer (
A method of forming an implant layer (hereinafter abbreviated as "implantation layer") near the surface has been proposed.

特に最近は、後者のインプラ層を形成する手法が主流と
なってきた。
Particularly recently, the latter method of forming an implant layer has become mainstream.

一般に磁気バブル素子を駆動するには、所定の形状の磁
気バブルを結晶膜内に形成するためのバイアス磁界と、
該磁気バブルを該結晶膜内で移動させるための駆動磁界
とが必要である。
Generally, to drive a magnetic bubble element, a bias magnetic field is applied to form a magnetic bubble of a predetermined shape in a crystal film;
A driving magnetic field is required to move the magnetic bubble within the crystal film.

さらに、バイアス磁界についてみると磁気バブルがスト
リップアウトするストリップアウト磁界と該磁気バフル
がコラップスするコラップス磁界とに区別して定義され
る。
Furthermore, regarding the bias magnetic field, it is defined separately into a strip-out magnetic field where the magnetic bubble is stripped out and a collapse magnetic field where the magnetic baffle collapses.

またこのコラップス磁界およびストリップアウト磁界の
幅により、いわゆるノくイアスマージンが定義される。
Furthermore, the width of the collapse magnetic field and the strip-out magnetic field defines a so-called noise margin.

一般に、前述のインプラ層を形成していない磁気バブル
素子を用いた場合、前記駆動磁界の方向がいかなる回転
角にあったとしても前記コラップス磁界の値は殆んど不
変であり、従って前記バイアスマージンは実質的に大き
くとれる。
Generally, when using a magnetic bubble element that does not have the implantation layer described above, the value of the collapse magnetic field remains almost unchanged no matter what rotation angle the direction of the driving magnetic field is, and therefore the bias margin can be substantially larger.

ところが、既に述べたとおり、ノ・−ドパプル抑制のた
めインプラ層が結晶膜に形成される場合、前記コラップ
ス磁界は前記駆動磁界の方向がある回転角に来る度に増
大し、結局該コラップス磁界はかなりの幅をもって変動
することになる。
However, as already mentioned, when an implant layer is formed on a crystal film to suppress no-dopuples, the collapse magnetic field increases each time the direction of the driving magnetic field reaches a certain rotation angle, and eventually the collapse magnetic field becomes It will fluctuate within a considerable range.

この変動は、即バイアスマージンの変動につながり、実
質的に該バイアスマージンを小さくしてしまうという不
都合な問題を伴うことになる。
This variation immediately leads to a variation in the bias margin, which is accompanied by the disadvantageous problem of substantially reducing the bias margin.

然し、そのためにインプラ層の形成を行なわないとすれ
ば再び前述した除去すべき・・−ドパプルが現われるこ
とになる。
However, if the implantation layer is not formed for this purpose, the above-mentioned . . . dopple that must be removed will appear again.

従って本発明の目的は、インプラ層の導入によって・・
−ドパプルの抑制を可能としながら且つ同時にバイアス
マージンの変動を十分抑圧し実質的にバイアスマージン
の増大が図れる磁気バブル素子を提案することである。
Therefore, the purpose of the present invention is to...
- It is an object of the present invention to propose a magnetic bubble element which is capable of suppressing dopupple and at the same time sufficiently suppressing fluctuations in bias margin to substantially increase the bias margin.

上記目的に従い本発明は、インプラ層が形成された結晶
膜に対し該結晶膜の表面を所定深さだけエツチングする
ことを特徴とするものである。
In accordance with the above object, the present invention is characterized in that the surface of a crystal film on which an implantation layer is formed is etched to a predetermined depth.

以下図面に従って本発明を説明する。The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第1図はコラップス磁界の大きさHcoと、回転する駆
動磁界の大きさHpとの関係を示す円グラフであり、本
図中において実線の円曲線11は、結晶膜にインプラ層
が形成された試料について観察したものであり、そのと
きの回転駆動磁界の大きさHpは40〔Oe〕である。
Fig. 1 is a pie chart showing the relationship between the magnitude Hco of the collapse magnetic field and the magnitude Hp of the rotating driving magnetic field. The sample was observed, and the magnitude Hp of the rotational driving magnetic field at that time was 40 [Oe].

一方、図中一点鎖線の円曲線12は、同一の試料につい
て観察したものであるが、円曲線11の特性を明らかに
するため、この場合は回転駆動磁界の大きさHpを0(
Oe)とした。
On the other hand, the circular curve 12 indicated by the dashed line in the figure was observed for the same sample, but in order to clarify the characteristics of the circular curve 11, in this case the magnitude Hp of the rotational driving magnetic field was set to 0 (
Oe).

図から明らかな様に、駆動磁界の大きさHpを0として
実質的に該1駆動磁界の回転を停止したとすると、コラ
ップス磁界Hcoは殆んど不変の一定値(実例では約1
57.5 C0e))をとる。
As is clear from the figure, if the magnitude Hp of the driving magnetic field is set to 0 and the rotation of the one driving magnetic field is substantially stopped, the collapse magnetic field Hco is almost an unchanging constant value (in the example, about 1
57.5 Take C0e)).

すなわち円曲線12は真円に近い。ところが、回転する
駆動磁界Hpを40(Oe)に設定して印加すると、そ
のHpの回転角に応じてコラップス磁界Hcoは大幅に
変動し、曲線11は真円に程遠くむしろ3角形状となる
In other words, the circular curve 12 is close to a perfect circle. However, when the rotating drive magnetic field Hp is set to 40 (Oe) and applied, the collapse magnetic field Hco changes significantly depending on the rotation angle of Hp, and the curve 11 is far from a perfect circle and becomes rather triangular.

このコラップス磁界Hcoの回転角による変動が、バイ
アスマージンの幅を変動させ、実質的に該バイアスマー
ジンを小さくしてしまう。
This variation due to the rotation angle of the collapse magnetic field Hco causes the width of the bias margin to vary, thereby substantially reducing the bias margin.

そこで本発明は、インプラ層を形成した結晶膜の表面を
所定深さだけエツチングする。
Therefore, in the present invention, the surface of the crystal film on which the implantation layer is formed is etched to a predetermined depth.

第2図は、通常の、インプラ層を形成した磁気バブル素
子の断面を示す図つあり、第3図は第2図に示す通常の
磁気バブル素子に対し本発明に基づくエツチングを施し
た磁気バブル素子の断面図である。
Fig. 2 shows a cross section of a normal magnetic bubble element with an implant layer formed thereon, and Fig. 3 shows a magnetic bubble formed by etching according to the present invention on the normal magnetic bubble element shown in Fig. 2. FIG. 3 is a cross-sectional view of the element.

第2図および第3図において、21は磁気バブル素子の
基板であり例えばGGGである。
In FIGS. 2 and 3, 21 is a substrate of a magnetic bubble element, for example GGG.

基板21の上面には、液相成長法により結晶膜(第2図
の22、第3図の27)が形成される。
A crystal film (22 in FIG. 2, 27 in FIG. 3) is formed on the upper surface of the substrate 21 by liquid phase growth.

さらに、イオンインプランテーション等によりNeある
いはH等のイオンを打ち込みインプラ層23を点線の領
域迄形成する。
Further, ions such as Ne or H are implanted by ion implantation or the like to form an implant layer 23 up to the region indicated by the dotted line.

本発明では、第2図のインプラ層23を第3図に示す如
く削り込む。
In the present invention, the implant layer 23 shown in FIG. 2 is carved as shown in FIG. 3.

通常のインプラ層23の厚みが1000穴であるとする
と、この削り込み量t(第3図)は500大前後が適当
である。
Assuming that the thickness of the normal implant layer 23 is 1,000 holes, it is appropriate that the amount of cutting t (FIG. 3) is about 500 or so.

このように、通常のインプラ層を適当量だけ削り込むこ
とにより、ハードバブルの抑制効果を失うことなく、第
1図に示した略3角形の曲線11を真円に近付けること
が出来る。
In this way, by carving away the normal implant layer by an appropriate amount, the substantially triangular curve 11 shown in FIG. 1 can be made closer to a perfect circle without losing the effect of suppressing hard bubbles.

第6図は1実験結果を示す円グラフであり、座標の定義
は第1図の円グラフと同様である。
FIG. 6 is a pie chart showing the results of one experiment, and the definition of coordinates is the same as the pie chart in FIG.

第6図に示すとおり、第1図の円曲線11は、円曲線6
1の如く真円に相当近くなる。
As shown in FIG. 6, the circular curve 11 in FIG.
As shown in 1, it becomes quite close to a perfect circle.

かくして、コラップス磁界(Hco)の、駆動磁界(H
p)の回転に伴う変動は大幅に低減され実質的にバイア
スマージンが大きくなる。
Thus, the collapse magnetic field (Hco), the driving magnetic field (H
The variation with rotation of p) is significantly reduced and the bias margin is substantially increased.

なお、インプラ層の表面をエツチングするには、ケミカ
ルエツチング、プラズマエツチングあるいはArイオン
等によるイオンミーリングを用いることが出来る。
In order to etch the surface of the implant layer, chemical etching, plasma etching, or ion milling using Ar ions or the like can be used.

上述したバイアスマージンの改善は次の理由によってな
されたものと考えられる。
It is believed that the bias margin improvement described above was achieved for the following reasons.

既に述べた如く、ノーマルバブルに対して動きの異なる
ノ・−トノ□プルを抑制するためにインプラ層を導入し
たわけであるが、このインプラ層の導入により、結晶膜
内に3角形のクロージヤードメインが形成される。
As already mentioned, the implant layer was introduced to suppress the nozzle pull, which moves differently from the normal bubble, and by introducing this implant layer, triangular closures were created within the crystal film. A yard main is formed.

これを示したのが第7図であり、本図は第2図に示した
磁気バブル素子の平面図である。
This is shown in FIG. 7, which is a plan view of the magnetic bubble element shown in FIG. 2.

第7図において結晶膜22の表面に見える3角形のハツ
チング領域71が前述のクロージヤードメインである。
In FIG. 7, the triangular hatched area 71 visible on the surface of the crystal film 22 is the aforementioned closure domain.

このクロージヤードメイン71の水平磁化方向は、周囲
の水平磁化方向と異なり、例えばクロージヤードメイン
71の水平磁化方向が矢印Aであったとすると、周囲の
水平磁化方向は矢印Bである。
The horizontal magnetization direction of this closure main 71 is different from the horizontal magnetization direction of the surroundings. For example, if the horizontal magnetization direction of the closure main 71 is arrow A, the surrounding horizontal magnetization direction is arrow B.

この水平磁化は特にインプラ層の上表面近傍層に現われ
磁気シャント効果をもたらす。
This horizontal magnetization appears particularly in the layer near the upper surface of the implant layer, resulting in a magnetic shunt effect.

また、この場合前記矢印Aは方向性を有し、向き易い3
つの方向がある。
In addition, in this case, the arrow A has directionality and is easily oriented 3
There are two directions.

これを一般に3回対称と呼んでいる。This is generally called 3-fold symmetry.

従って多数個のクロージヤードメインがアトランダムに
存在すれば、前記磁気シャント効果は3つの方向に強く
影響を与え、コラップス磁界をこの3方向において増大
せしめる。
Therefore, if a large number of closure domains exist at random, the magnetic shunt effect will have a strong influence in three directions, increasing the collapse magnetic field in these three directions.

この現象は、第1図において、略3角形の円曲線11と
して顕著に現われている。
This phenomenon clearly appears as a substantially triangular circular curve 11 in FIG.

従って、インプラ層の上表面近傍層をエツチングすれば
、前記クロージヤードメインによる磁気シャント効果は
弱まる。
Therefore, if the layer near the upper surface of the implant layer is etched, the magnetic shunt effect due to the closure domain will be weakened.

ただし、このエツチングによってインプラ層内のイオン
化濃度が減少せしめられるようなことがあると、バード
バブルの抑制効果を失なってしまう。
However, if the ionization concentration within the implant layer is reduced by this etching, the effect of suppressing bird bubbles will be lost.

ここで、第2図に戻りインプラ層23内における、一点
鎖線4に沿うイオン濃度分布を見ると第4図のとおりで
ある。
Now, returning to FIG. 2 and looking at the ion concentration distribution along the dashed line 4 in the implant layer 23, it is as shown in FIG.

ただし横方向にイオンの注入量をとって示す。However, the amount of ion implantation is shown in the horizontal direction.

このようにインプラ層23内におけるイオンの濃度分布
は概略正規分布を示し、その中央部が最もイオン濃度の
高い領域となる。
As described above, the ion concentration distribution within the implantation layer 23 shows an approximately normal distribution, and the central portion thereof is the region with the highest ion concentration.

従って、インプラ層230表面を、第3図に示す如(エ
ツチングしたとしても、イオン注入量ノヒーク値は依然
確保される。
Therefore, even if the surface of the implant layer 230 is etched as shown in FIG. 3, the no-heak value of the ion implantation amount is still maintained.

第3図の一点鎖線5に沿うイオン濃度分布は第5図に示
すとおりであり、イオン注入量のピーク値は確保される
The ion concentration distribution along the dashed line 5 in FIG. 3 is as shown in FIG. 5, and the peak value of the ion implantation amount is ensured.

つまり、・・−ドパプルの抑制効果は未だ失なわれてい
ない。
In other words, the suppressive effect of -Dopapuru has not been lost yet.

かくして、バイアスマージンの改善がなされる。In this way, bias margin is improved.

以上説明したように本発明によれば、バードバブルを十
分抑制すると共に、該バードバブルの抑制効果に伴うバ
イアスマージンの劣化が改善され、長期に亘って安定な
動作を行なう磁気バブル素子が実現される。
As explained above, according to the present invention, it is possible to sufficiently suppress bird bubbles, improve bias margin deterioration due to the effect of suppressing bird bubbles, and realize a magnetic bubble element that operates stably over a long period of time. Ru.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は通常の、インプラ層を形成した磁気バフル素子
におけるコラップス磁界(Hco)と、回転する1駆動
磁界(Hp)との関係を示す円グラフ、第2図は通常の
、インプラ層を形成した磁気バブル素子の断面図、第3
図は本発明に基づ(磁気バブル素子の断面図、第4図は
第2図の一点鎖線4に沿うイオンの濃度分布を示すグラ
フ、第5図は第3図の一点鎖線5に沿うイオンの濃度分
布を示すグラフ、第6図は本発明に基づく磁気バブル素
子におけるコラップス磁界(Hco)と、回転する1駆
動磁界(Hp)との関係を示す円グラフ、第7図はクロ
ージヤードメインを示す平面図である。 図において21は基板、22’は結晶膜、23はイオン
インプランテーション層である。
Figure 1 is a pie chart showing the relationship between the collapse magnetic field (Hco) and the rotating single drive magnetic field (Hp) in a magnetic baffle element with a normal implant layer formed, and Figure 2 is a pie chart showing the relationship between the collapse magnetic field (Hco) and the rotating single drive magnetic field (Hp) in a normal magnetic baffle element with an implant layer formed. Cross-sectional view of the magnetic bubble element, No. 3
The figures are based on the present invention (a cross-sectional view of a magnetic bubble element, FIG. 4 is a graph showing the concentration distribution of ions along the dashed-dot line 4 in FIG. 2, and FIG. 5 is a graph showing the concentration distribution of ions along the dashed-dot line 5 in FIG. 3). 6 is a pie chart showing the relationship between the collapse magnetic field (Hco) and the rotating 1-driving magnetic field (Hp) in the magnetic bubble element according to the present invention. FIG. In the figure, 21 is a substrate, 22' is a crystal film, and 23 is an ion implantation layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 磁気バブル素子を形成するための基板と、所定の磁
界を受けて所定の磁気バブルドメインを生せしめるため
前記基板上に形成される磁気バブル結晶膜とを有し、該
磁気バブル結晶膜の表面より所定の濃度分布でイオン注
入されてなるイオンインプランテーション層を備えた磁
気バブル素子において、前記濃度分布のピーク値若しく
はその近傍の値に相当する領域が、表面に露出するまで
前記イオンインプランテーション層をエツチングするこ
とを特徴とする磁気バブル素子。
1 A substrate for forming a magnetic bubble element, and a magnetic bubble crystal film formed on the substrate to generate a predetermined magnetic bubble domain by receiving a predetermined magnetic field, the surface of the magnetic bubble crystal film In a magnetic bubble element equipped with an ion implantation layer in which ions are implanted with a predetermined concentration distribution, the ion implantation layer is heated until a region corresponding to the peak value of the concentration distribution or a value in the vicinity thereof is exposed on the surface. A magnetic bubble element characterized by etching.
JP15513976A 1976-12-24 1976-12-24 magnetic bubble element Expired JPS5846793B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5680876A (en) * 1979-12-03 1981-07-02 Fujitsu Ltd Magnetic bubble memory chip
JPS58108085A (en) * 1981-12-18 1983-06-28 Hitachi Ltd Magnetic bubble element

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JPS5379444A (en) 1978-07-13

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