JPS5996593A - 書込みトランスフア−ゲ−ト - 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】 本発明は膜面垂直方向を磁化容易方向とする軟磁性体薄
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オラ
イン全記憶単位として用いた磁気記憶素子に関し、さら
に詳しくは該磁気記憶素子に形成される書込みトランス
ファーゲートに関する。

磁気バブル素子の開発は高密歴化金目積して各所でパー
マロイデバイス、イオン注入コンティギーアスディスク
デバイス、電流胆動デバイスおよびこれらを組合せたい
わゆる混成型デバイスについて盛んに行われている。こ
れらのデバイスの高密度化の限界は、バブル転送路を形
成するだめのフォトリソグラフィー技術にあるといわれ
てきた。

しかし、近年、その技術が長足に進歩してきた。

その結果、高密度化のための材料す々わち、バブル径を
どこまで小さくできるかが問題視されるようになってき
た。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０３μｍといわれている。したがって
、０．３μｍ径以下のバブルを保持するバブル詞料はガ
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。

一方、このようなバブル保持層の特性に基く高賃度化限
界を大幅に改善し、かつ、惟＃読出し時間は従来の素子
と同程度に保つことがでさる、新らたな記憶・素子が提
案されている。この母気記憶素子は１１４報読出し手段
と情報書込み手段と（Ｔ９報蓄積手段を備え、膜面に垂
直な方向を４８化容易方向とする強磁性体膜（フェリ磁
性体膜を含む）に存在するストライプドメインの境界の
ブロッホ磁壁の中に作った相隣合う垂直プロッホライン
対を記憶情報単位として用い、該垂直プロッホラインを
ブロッホ磁壁内で転送する手段を有することを特徴とす
る。

この素子の構成をメジャーマイナー構成とする場合、メ
ジャーラインでは従来通）バブルドメインを１ｈ報単位
とし、マイナーループをストライプドメインでう蒋成し
、その周辺のブロッホ磁Ｗｔｌ内に存在する垂直プロッ
ホライン（以下ＶＢＬという。）を情報単位とする。第
１図はチップの全体図である。全体の情報の流れ會示す
と、まず、発生器１で書込まれた情報（バブルの有無）
は書込みメジャーラインを上から下へ移動する。この情
報をマイナーループ２へ記憶させるために、バブル３の
有無で示されたメジャーライン上の情報をマイナールー
プへＶＢＬの形でトランスファーできるように、マイナ
ーループをＶＢＬを保持できるブロッホ磁壁で構成する
ことが本発明の特徴で冷シ、記憶容量の飛躍的向上の重
要なカギになっている。書込みライニ／トランスファー
ゲート４によシ、マイナールーズにトランスファーされ
た情報（ＶＢＬ）はマイナーループを構成するストライ
ブドメイン磁壁土を移動させることができる。マイナー
ループから読出しメジャーラインへの情報トランスファ
ーはＶＢＬからバブルへの変換を伴う。なお、この読出
しトランスファーゲート５はブロックレプリケータ機能
も合せ持っている。

この素子の構成例についてさらに詳しく説明する。メジ
ャーラインは書込み、読出しともに電流駆動方式を採用
している。

４本の平行コンダクタ−からなる書込みトランスファー
ゲートはメジャーライン上のバブルとマイナーループを
構成するストン・イブドメインヘッドとの相互作用を用
いている。メジャーラインチ伴フ上にバブルドメインが
あると、それにつながるマイナーループを構成している
ストライプドメインのヘッドはバブルとストライプドメ
インとの反発相互作用のため、バブルから遠ざかること
を利用している。書込みメジャーラインにバブルがない
とき、マイナールーズのストライプドメイン磁壁にＶＢ
Ｌを書込む。ＶＢＬをストライプドメインヘッドに作る
手段として、ストライプドメインヘッドをそれに接する
コンダクタ−パターンにパルス電流を与えることによシ
、ダイナミックに移動させ、ヘッド部感壁をダイナミッ
クコンバージョンさせることをオリ用した。この方法で
、ＶＢＬが２つできるが、これらは互いに性質が異なり
、再結合しやすい。そこで、情報を安定化できるように
ストライプドメインの長手方向に面内磁界を加え、スト
ライプドメイン側の２本のコンダクタ−によってストラ
イプドメインヘッド金切離しすことによシ、ストライプ
ドメイン中に２つの同じ性質のＶＢＬを作る。同じ性質
のＶＢＬは互いに近づいても安定に存在する。メジャー
ラインにバブルが存在しているところに対応するマイナ
ールーズのストライプドメインヘッドはバブルとの反発
作用のだめ、上記コンダクタ−パターンから離れている
ため、ＶＢＬは形成され々い。結果的にメジャーライン
の情報“１″をマイナーループ内にＶＢＬ対がない状態
としてトランスファーしたととになる。

マイナーループ内では性質が同じＶＢＬの対を１ビツト
として情報が記憶される。レプリケータ−作用の安定性
を考えて（ＩＩＶＢＬ対を使っている。

マイナーループ内のビット周期つま、９、ＶＢＬ間隔を
一定に保つように、１ビツトずつ遂次転送できるように
転送パターンをつける。−例どして、上記マイナールー
プを構成するストライプドメイン上にストライプドメイ
ンの長手方向に直角方向にＶＢＬ間の安定間隔Ｓ。０２
倍の周期で、幅Ｓ（ｌのパーマロイ劾膜で作った平行細
線パターンを形成し、平行細線の両ψ口に誘起される磁
気とＶＢＬとの相互作用を利用した。

ＶＢＬのマイナーループに沿っての転送は一つの方法と
して、ストライプドメインにパルスバイアス磁界をＬ口
えてダイナミックに行なった。

３本の平行コンダクタ−からなる読出しトランスファー
ゲートは、マイナールーズを形成しているストライプド
メイン８壁にＶＢＬとして記憶されている情報をバブル
に変換してメジャーラインにトランスファーアウトし、
かつ、マイナーループ上の４１１報が破壊されないよう
にするレプリケータ−の働きも兼備えている。

動作原理を説明する。ＶＢＬ対で形成される１ビツトの
片割れを例えば、面内磁界を加えてストライプドメイン
ヘッドに固定する。その後コンダクタ−パターンを用い
て、このストライプドメインヘッドを切シとババブルに
する。そうすると、バブルを切りとった後のストライプ
ドメインへ。

ドには切シとったＶＢＬと同じＶＢＬが構成される。

このよりなＶＢＬのレプリケート作用はマイナス符号の
ＶＢＬに約してのみ生じる。

マイナールーズのストライプドメインヘッドから切シと
られたバブルはメジャーライン上を検出器に向けて転送
される。ここではストライプドメインヘッドにＶＢＬが
ある場合とない場合とでストライプドメインヘッドを切
りとるパルス電流値が異なることを利用している。スト
ライプドメインヘッドにＶＢＬがない場合は切れにくい
。しだがって、ストライプドメインヘッドにＶＢＬがあ
る場合はメジャーラインにバブルを送シ込めるが、ＶＢ
Ｌがない場合はバブルはない。つまシ、マイナーループ
上のＶＢＬの有無（２，０）は読出しメジャーライン上
ではバブルの有無に変換されている。

ＶＢＬ対の消去法について述べる。消云したいＶＢＬ対
を書込みメジャーライン側のマイナールーズのストライ
プドメインヘッドの最近接位置におく。次に面内磁界Ｈ
３ｐを加えて、消去したいＶＢＬ対と、そのとなυのＶ
ＢＬ対の片割れをストライプドメインヘッドにもってき
て、情報書込みの際、プラスのＶＢＬを切りとるために
用いた平行コンダクタ−を使ってストライプドメインヘ
ッドを切シとる。バブルドメインを切シとったあとのス
トライプドメインヘッドには、消云したいＶＢＬ対と共
にもってきたＶＢＬがレプリケートされる。結局、消云
しだいＶＢＬ対のみが消去されることになる。

なお、マイナーループ全体をクリアする場合は予め、バ
イアス磁界を上げて全体のストライプドメインを一旦消
云したあと、ｓ＝１バブルからマイナーループスドライ
ブドメインを形成することにより、ＶＢＬが全体ない全
ビット零の状態を作ることができる。

このようにマイナーループをバブル材料に存在するスト
ライプドメインで構成し、マイナーループ上での情報単
位としてバブルドメインの代シにＶＢＬを用いるととに
よシ、従来のバブルドメインを用いた素子に比較して約
２桁の記憶密度向上を達成できる。

本発明は、以上のような原理に基づく記ｔυ素子を構成
する上で必安不ＯＪ欠な書込みトランスファーゲートに
関し、前述の構成に比べよシ安定に情報を薔き込むこと
ができる書込みトランスファーゲートを提供することを
目的とする。

すなわち本発明は惰報読み出し手段と情報書込み手段と
４’ｒｒ報蓄積手段を備え、膜＋ｆＪｉに垂直な方向を
８化容易方向とする強磁性体膜（フェリ磁性体膜を含む
）に存在するストライプドメインの境界のブロッホ磁壁
中に作った相隣る２つの垂直プロッホラインからなる垂
直プロッホライン対を記憶情報単位として用い、該垂直
プロッホラインをブロッホ磁壁内で転送する手段を有す
るメジャー・マイナー構成の磁気記憶素子に形成する書
込みトランスファーゲートにおいて、５本の導体からな
り、これらのうち両列側に位置するメジャーラインより
情報を移動させる導体とストライプドメインを引き伸ば
す導体はマイナーループチャンネルに対応する位置でヘ
アピン状に屈曲しておシ、しかも前記２つの導体の該ヘ
アピン状屈曲部は互いに一部がＭ々９合い、かつマイナ
ーループチャンネルに平行に形成されていることを特徴
とする書込みトランスファーゲートである。

まず、書込みトランスファーゲートの動作原理を第２図
に従ってさらに詳しく説明する。ここに例示するトラン
スファーゲートはメジャーライン」二のバブルとマイナ
ーループを構成するストライプドメインヘッドとの相互
作用を用いている。つ−ｔ、ｂ、メジャーライン上にバ
ブルドメインがあると、それにつながるマイナール・−
プを構成しているストライプドメインのヘッドはバブル
とストライプドメインとの反発相互作用のだめ、バブル
から遠ざかることを利用している。

第２図には、書込みメジャーラインにバブルがないとき
、マイナールーズのストライプドメイン磁壁にＶＢＬｉ
書込む、いわゆる相補型トランスファーゲートの動作手
順を示す。トランスファーゲートば４本の平行コンダク
タ−からできている。−マイナールーズ全構成するスト
ライプドメインはメジャーライン上にバブルがない場合
、第２図（ａ）に示す位置に安定化させておく。ストラ
イプドメインヘッドにＶＢＬｉ作る方法として、ここで
はコンダクタ−ライン６にパルス電流Ｉｐ＋を与え、ス
トライプドメインヘッドを第２図（ｂｌに示す方向にダ
イナミックに移動させる方法を用いる。こうすることに
よって、ストライツブヘッド音［（１０の〕゛ロッホｉ
壁部の磁化は１８０°回転し、第２図（ａ）の向きから
紀２図（ｂ）　、　（Ｃ１の向きに変る。これは４１８
曝構造のダイナミックコンバージョンという。こうする
ことにより、ストライプドメインヘッドの両倶１に、ブ
ロッホ砂壁の砂体が互いにぶつかり合うところ１１．１
２ができる。その部分がＶＢＬと呼ばれるところである
。いま述べたような方法でＶＢＬを作ると必ず■ＶＢＬ
ＩＩとｅＶＢＬ１２が対になっている。

ｅＶＢＬとｅＶＢＬが互いに相隣り合って存在している
と、それらは互いに再結合しやすく、情報保持の安定性
がよくない。

第２図（ｂ）は外部面内磁界Ｈ４ｐ　ｆ加えておくこと
により、ストライプドメインヘッド部のブロッホ８Ｂ　
’ｉＪ　ｊＨ化ｋ　ＨＩ　ｐ方向に固定し、ｆＥＥＩＶ
ＢＬとｅＶＢＬの再結合を防いでいる。しかし、実際の
素子では常にＨｉｐｉ加えておくことがＶＢＬ１％報の
安定性の見地から不、４−ｆｆｉであることがわかって
いる。そこで、ここではＨｉｐがなくてもＶＢＬ情報が
安定化できるように、ＶＢＬのタイプｋ　＝麺、Ｔｈに
するよう工夫しである。その隙、院出しライントランス
ファーゲートにレプリケータ−機能を持たせられること
をＪ＃、ｊしてｅＶＢＩｌ−残すことにしである。次に
、ｅＶＢＬだけ全マイナールーズのストライプドメイン
缶壁に残す方法を述べる。まず、第２図（ｄ）に示す向
きにＨｉｐｅ加える。そうすると、ブロッホ磁壁磁化全
Ｔ（ｉｐ向きに向ける方がゼーマンエネルギーを得るの
で、ｅＶＢＬがストライプドメインへ。

ドにくる。この状態で、コンダクタ−８，９に互いに逆
向きにパルス電流を与え、ストライプドメインヘッドを
第２図（ｅ）のように切削す。そうすると、■ＶＢＬｉ
切シとられたストライプドメインヘッドには□ＶＢＬ１
３が形成される。このｅＶＢＬとマイナールーズに烈し
ておいた□ＶＢＬ１．２の計２本のｅＶＢＬを対にして
ビ、トヲ形成する。この一連の動作により、書込みメン
ヤーライン上の情報”Ｏ″をマイナーループ内に（９Ｖ
　Ｂ　Ｌの対１４としてトランスファーできる。同じ符
号のＶ　Ｂ　Ｌは互いに近づいても安定に存在する。メ
ジャーラインにバブルが存在しているところに対応する
マイナールーズのストライプドメインへ、ドはバブルと
の反発相互作用ｆ　７：ｊ用してコンダクタ−９の右０
１１１にくるようにしておくと、第２図に示す一連の動
作ではそのストライプドメインヘッド状態は不変である
。したがって、結果的にメジャーラインの情報”１”を
マイナーループ内にＶＢＩＪＩがない状態としてトラン
スファーしたことになる。なお、トランスファーゲート
で切シとった不用バブルは第２図（ｆｌに示すように、
コンダクタ−６，８に平行パルス電流を与えて、メジャ
ーラインへ移動させ、服後に消去する。

本発明は、上記例に導体パターンを追加し、さらに導体
パターンの形状を変えることで、より安定に動作する書
込みトランスファゲート’を提供するものである。

以下本発明の要旨全実施例を示す第３図を使って詳細に
説明する。本発明では、第１の導体”３１”と第５の導
体３５全マイナル−ブチヤンネルＣＨ１，ＣＨ２，−・
・・・ＣＨｎ部でマイナルーブ・チャンネルに実質的に
平行々ヘアピン状にし、かつ、第１の導体３１と第５の
導体３５の一部が重り合うように配置することが特徴で
ある。

次に動作について説明する。バブル発生器で＝＃込まれ
た・１白報列は、メジャーライン３７によりマイナル−
ブチヤンネルまで転送される。ここでは例として２つの
マイナル−ブチヤンネルを示す。

マイナル−ブチヤンネルＣＨＩにはバブルが有シ、（１
の状態）マイナル−ブチヤンネルＣＨ２にはバブルが無
い（０の状態）を示している。メジャーライン３７によ
シ各マイナル−ブチヤンネルに転送された情報は、第１
の導体３１に電流を流すことによりメジャーラインから
書込みゲート部に移される。すなわち図中位置Ａにあっ
たバブルは、位置Ｂに移される。次に第５の導体３５に
電流金泥し、ストライブドメイン３６ヲ弓厖のばす。こ
の時、バブルのあるマイナーループチャンネルＣＨＩは
、導体中のバブルＢものびるため、ストライプドメイン
の先端は、ヘアピン導体３５の先端、すなわち、第２の
４体３２の近くまでのびることはない。バブルのないチ
ャンネルＣＨ２では、ストライプドメインの先端は、導
体３２の近くまでのびる。

第３図の破線は、このような状態全示したものである。

次に導体３２に′直流を流すことによシ、ＣＨ，２部に
おいてストライプドメインの先鼎１１に垂面プロッホラ
インＶ　Ｂ　Ｌ　”ｆ作り、次に導体３３．３４でスト
ライプドメインをカットすることにより、θＶＢＬ対を
ストライプドメイン先端に作る。この動作は、第２図で
述べた動作原理と同じである。情報列をストライプドメ
インに転写した後、導体３５にストライプドメインをち
ぢめる電流金泥し、ストライプドメインを元の位置（３
６の実線の位置）にもどす。以上の動作でメジャーライ
ン上の情報列はストライプドメイン上へＶＢＬの対とし
て転写されることになる。

このように本発明によれば、第１のヘアピン状導体と第
５のヘアピン状導体が実質的にマイナループ・チャンネ
ルに平行であシ、かつ、一部が重なっているだめ、バブ
ルをメジャーラインよシ昏込みゲー′ト部の決められた
位置へ安定に移動させることができる。同時に、ストラ
イプドメインの先端全決められた位置に安定化でき、マ
イナルーブヘＶＢＬを安定に書き込むことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、垂直プロ、ホライン対を情報単位として用い
る士気記録素子の概略図、化２図は本発明にかかる一書
込みトランスファーゲートの書込み動作原理を説明する
図、第３図は本発明の書込みトランスファーゲートの一
実施例の構成図である。 これらの図において１は発生器、２はマイナーループ、
３はバブル、４は書込みライントランスファーゲート、
５は読出しトランスファーゲート、６　、７　、８　、
９ハコンダクタライン、１０はストライプヘッド部、１
１，１２．１．３．１４は垂直プロッホライン、３１，
３２，３３，３４．３５は導体、３６はストライプドメ
イン、３７はメジャーラインをそれぞれ示す。 第１図 （ｆ）ＬＰ３１ＦＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 情＠読み出し手段と情報書込み手段と情報蓄積手段金偏
   え、膜面に蚕直な方向全磁化容易方向とする強磁性体ｊ
   摸（フェリ磁性体膜を含む）Ｋ存在するストライプドメ
   インの境界のブロッホ磁壁中【作つた柏崎る２つの垂直
   プロッホラインからなる耐直プロッホライン対を記憶情
   報単位として用い、該垂直プロッホラインをブロッホ＠
   壁内で転送する手段を有するメジャー・マイナー構成の
   磁気記憶素子に形成する書込みトランスファータートに
   おいて、５本の導体からなシ、これらのうち両性側に位
   置するメジャーラインより情報全移動させる導体とスト
   ライプドメインを引き伸ばす導体はマイナーループチャ
   ンネルに対応する位置でヘアピン状に屈曲しておシ、し
   かも前記２つの導体の該ヘアピン状屈曲部は互いに一部
   が重なり合い、かつマイナーループチャンネルに平行に
   形成されていることを特徴とする書込みトランスファー
   ゲート。