JPS592115B2 - 磁気バブル記憶素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電流駆動によるランダムアクセス形磁気バブル
素子に関する。

記憶素子を大きく分るとＩＣの様なランダムアクセスメ
モリと、磁気テープの様なシリアルアクセスメモリとが
ある。

フィールドアクセス形、電流駆動形を問わず従来の磁気
バブル記憶素子は後者のシリアルアクセスメモリに属す
るメモリである。此処ではよりー般的なフィルドアクセ
ス形磁気バブルメモリについて第１図Ａ−Ｄを用いて説
明する。１はガーネット磁性薄膜、２はパーマロイパタ
ーン膜、３は外部駆動磁界の方向、４はバブルを示す。

今、外部駆動磁界が３−１の場合、バブルはパーマロイ
パターンのバブルに対する吸引点である４−１の位置に
ある。外部駆動磁界が３−２の場合、バブルは吸引点で
ある４−２の位置に移る。以下同様にして外部駆動磁界
の方向が３−３、３−４、と回転すれば、バブルは４−
３、４−４と順次転送される。即ち、外部、駆動磁界の
方向が回転する事により、パーマロイパターン上の磁気
バブルに対する吸引点が移動し、その吸引点にバブルが
逐次に吸引され転送される。此処にして次々に転送され
るバブルが検出部を通過する際の磁束によるパーマロイ
の磁気抵抗の変化に依りバブルの有無を検出する。バブ
ルの有無の順序によつて或る情報を記憶するのが従来の
磁気バブルメモリであつた。外部駆動磁界はメモリチッ
プを包む様にＸ方向とＹ方向に巻いたコイルで与える。
電流駆動形の場合もガーネット膜の上に配した導電層に
通電し、その層のパターンに生じるバブルへの吸引点の
移動を利用して、磁気バブルを一方向に次々に転送して
、記憶している点ではフイールドアクセス形と同じであ
る。以上の様に従来の磁気バブルメモリはアクセスがシ
リアルである為、アクセスタイムが遅い欠点があつた。

更に磁気バブルの論理回路への応用等については、従来
のシリアルアタセス方式では難しく、殆んど開発されて
いない。従つて本発明はランダムアクセスの可能な磁気
バブル素子を提供することを目的とし、その特徴は、ガ
ーネツトのごとき磁気バブル用磁性薄膜に導電材料より
なる穴空きパターンを形成させた電流駆動型磁気バブル
素子において、前記磁性薄膜の磁気特性を穴の部分と穴
以外の部分とで相違させることにより、パターン穴の近
傍で磁気バブルが複数個の安定位置をもつごとくし、導
電材料に流す電流と磁気バブルの穴における位置とがヒ
ステリシス特性を示すことを利用した磁気バブル素子に
ある０穴の部分の磁性薄膜の磁気特性を変化させること
は、例えば、穴の部分の磁性薄膜をわずかに削ることに
より達成される。

第２図は本発明のメモリチツブの断面図である８はガー
ネツト磁性薄膜、７は第１層目のＡｌ一Ｃｕ膜、６はＳ
ｉＯ２膜、５は第２層目のＡｌ−Ｃｕ膜である。

パターン穴９は例えばイオンミーリングでドライエツチ
を行う。此時、ミーリングの程度を制御することにより
パターン穴９の内部のガーネツト磁性膜のエツチング深
さを変化させる事により膜厚を制御出来る〇第３図Ａ−
Ｄは第一層の平面図である。

７はＡｌ−Ｃｕ薄膜、９はパターン穴、１１はバブルを
示す。

第二層５はバブルを第一層の各パターン穴に充填する為
の転送に設けた。転送方法については、ＴｈｅＢｅｌｌ
ＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＪＯｕｒｎａｌＶＯｌ
５８，ＮＯ・６（Ｊｕｌｙ−Ａｕｇｕｓｔｌ９７９）の
第１４５３−１５０１頁にのべられている。第３図の様
にバイアス磁界方向を１２の様に紙面の上から下の方向
とし、各パターンにバブルが１ケづつ入つている。導体
膜であるＡｌＣｕ層に１３の方向に通電するとバブルは
穴空きパターンの端１０−１に吸引される０電流がＯに
なるとバブルは少し左側に移動して１０−２に停る０通
電方向を上記と反対方向１４にするとバブルは穴空きパ
ターンの他の端１０−３に吸引される。更に此の状態で
電流をＯにするとバブルは少し右側に移動して１０−４
に停る。即ち電流がＯの状態でバブル位置の２つの安定
点をもつ事が分る。穴空き導体シートであるＡｌ−Ｃｕ
層に通電することにより、その電流と穴の内部でのバブ
ルの移動位置はヒステリシス特性を示す。上記の説明を
ヒステリシス曲線図である第４図を用いて説明する。

Ｘをパターン穴の内部の位置、Ｙを電流値とする。１３
−１の電流値でバブルは１０−１の位置にあり、電流値
が０である１５でバブルは１０−２の位置に戻る。

電流方向が逆に１４−１の値ではバブルは１０−３の位
置にあり、電流値がＯである１５でバブルは１０−４の
位置に戻る０更にまた逆に１３−１の電流値にするとバ
ブルは１０−１の位置に移動する０電流値がＯの状態で
バブルは１０−２，１０−４、の２つの安定点をもつ。
故にバブルが導体パターン穴のどちら側に在るかに依つ
て、０又は１の判定を行う事により記憶が可能である。
バブルが導体パターン穴の端に引かれるのは、端の部分
の電流密度が増大し、為に端の近傍に磁界ポテンシヤル
の底が生じ、バイアス磁界が弱められる為である。当然
、今一方の端からは反撥力がバブルに生じる。此のヒス
テリシス曲線は第４図の様に少しソフトな形状のものや
、ハードな形状のものもある。是れは、材料特性、パタ
ーン形状、バブル径、前述したエツチングによる膜厚の
変化等による。メモリとしてはハードな形状のものが適
し、最適な上記条件を選ぶ事により極めて良好な素子が
得られる〇更にランダムアタセス形磁気バブルメモリに
適用する一例として第５図に示す様に第一層目として網
目状にｎ行ｍ列の或る幅をもつた２層の導体膜１９−１
，１９−２を配する。

２０はガーネツト磁性薄膜。

１７はｎ行目の導体幅線、１６はｍ夕１泪の導体幅線、
１８は行列の交点でのパターン穴である。

勿論、２層の導体膜１９−１，１９−２の間にはＳｉＯ
２等の絶縁層を配するのは当然である（図では略した）
。穴１８を導体幅１６及び１７に対し傾斜させて配する
事により、行の電流と列の電流との一対により始めてバ
ブルが移動し、どちらか一方では移動しない様な臨界の
電流値を選ぶ事により、バブルのパターン穴の内部での
フリツプ・フロツブ運動を制御する。即ち、行と列の両
方の電流値がＯの時、パターン穴１８の或る一方の安定
点にバブルが在り、両方の電流値が或る閾値以上で他の
安定点にバブルが移動する。更にまた一対の逆方向電流
で元の点に戻る０この２つの安定点の一方にバブルが存
在する時をＯとし、他方を１として情報を記憶する。バ
ブルの発生及び各パターン穴への充填は第一層目である
２つの導体膜と更にその上に配する第二番目との導体へ
の一対の通電で行う。

（詳細はＴｈｅＢｅｌｌＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｉｃａ
ｌＪＯｕｒｎａｌＶＯｌ５８，ＮＯ．６，ｌ９７９にの
べられている）。他の方法としては熱磁気書き込みも可
能である。検出は各パターン穴の一方の端にホール素子
や磁気抵抗素子を設ける方法や、磁気ファラデー効果、
磁気力ー効果による光検出による方法等、種々可能であ
る。一度、各パターン穴の一方の端にバブルが充填され
ると、バブル素子の駆動の為には第二層は必要なく、第
一層のみへの通電だけでバブルがパターン穴の端と端と
をヒステリシス運動するＯ更に、是等の様に２つの安定
位置のみではなく、バブル径、パターン穴の形状等を適
当に選ぶことにより３，４と謂う様に多数個の安定位置
をもつものも構成でき、多値論理も可能である。

前述した様に導体パターンに穴を設ける時のミーリング
やエツチングによつてガーネツト磁性膜厚の制御により
安定位置を得る方法以外に、パターンの穴部にイオン打
ち込みを行いその部分の磁気特性を変化させる方法、導
体パターンを形成する以前にミーリング、エツチング、
イオン打ち込み等により磁気特性の異なる部分を形成す
る方法、ガーネツト磁性膜上に他の薄膜を形成し該薄膜
とガーネツト磁性膜との応力による磁歪を利用する方法
等が複数個の安定位置を得る方法として有効である〇本
発明を利用して、メモリは勿論、演算も可能である。

更に従来の磁気バブルメモリのシリアルアクセスの特徴
も合せもたせる事により、演算とメモリとを兼ね備えた
磁気バブルメモリが得られる。勿論、情報の不揮発、メ
ンテナンスフリー等のバブルメモリの利点を持つのは自
明である〇本発明はパターン内部での磁気バブルのフリ
ツブフロツプ移動を用いたランダムアクセス機能を利用
して、従来の磁気バブルメモリより極めてアクセスタイ
ムの速い、又論理演算が可能な磁気バブルメモリである
故、加算器、カウンター等応用分野は極めて広い。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｄは従来の磁気バブルメモリの転送の説明図
、第２図は本発明の磁気バブル記憶素子の断面図、第３
図Ａ−Ｄは本発明の素子の第一層の平面図、第４図は本
発明の第一層パターン穴内部でのバブル位置のヒステリ
シス曲線図、及び第５図は本発明のメモリへの応用例の
説明図である。 ５・・・・・・第２層目のＡｌ−Ｃｕ膜、６・・・・・
・ＳｉＯ２膜、７・・・・・・第１層目のＡｌ｛ｕ膜、
８・・・・・・ガーネツト磁性薄膜、９・・・・・・パ
ターン穴、１１・・・・・バブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガーネットのごとき磁気バブル用磁性薄膜に導電材
   料よりなる穴空きパターンを形成させた電流駆動型磁気
   バブル素子において、前記磁性薄膜の磁気特性を穴の部
   分と穴以外の部分とで相違させることにより、パターン
   穴の近傍で磁気バブルが複数個の安定位置をもつごとく
   し、導電材料に流す電流と磁気バブルの穴における位置
   とがヒステリシス特性を示すことを利用したことを特徴
   とする磁気バブル素子。 ２ 特許請求の範囲第１項の磁気バブル素子において、
   穴部における磁性薄膜をわずかに削ることにより当該部
   分の磁気特性を変化させた磁気バブル素子。 ３ 特許請求の範囲第１項の磁気バブル素子において、
   パターンの穴部にイオンを打ち込み当該部分の磁気特性
   を変化させた磁気バブル素子。 ４ 特許請求の範囲第１項の磁気バブル素子において、
   磁性薄膜の穴部に他の薄膜を形成し、両薄膜の応力によ
   る磁歪により当該部分の磁気特性を変化させた磁気バブ
   ル素子。