JPS5998378A - 磁気記憶素子 - 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】 本発明は読出し、杏込み手段および情報蓄積手段を備え
てなる磁気記憶素子において、膜面に垂直な方向を磁化
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周辺のブロッホ磁壁の中
に作った相隣る垂直プロッホライン（以下ＶＢＬ　　と
記す）対を記憶情報単位として用い、該磁壁内で転送す
る手段を有することを特徴とする磁気記憶素子に関する
。よりくわしくはストライプドメイン周辺のブロッホ磁
壁中のＶＢＬの位置を規定する磁気記憶素子に関する。

磁気バブル素子の開発は高密度化、高速度化を目積シて
各所でパーマロイデバイス、イオン注入コンテイギユア
スディスクデバイス、電流駆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
転送路を形成するた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。そあ結果、高密度化のための材料すなわち
、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０．３μｍ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。これはそれほど容易な話ではなく、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。

本発明はこのようなバブル保持層の特性に基（高密度化
限界を大幅に改善し、かつ情報読出し時間は従来の素子
と同程度に保つことができる記憶素子（以下プロッホラ
インメモリと記す。）に閃するものである。

まずメジャーマイナー構成を例にしてこのプロッホライ
ンメモリの一形式についてのべる。第１図はチップの全
体図である。全体の情報の流れを示すと、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ζこ、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Ｖ
ＢＬを保持できるブロッホ磁壁で構成することが本発明
の特徴であり、記憶容量の飛躍的向上の重要なカギにな
っている。畳込みライントランスファーゲート４により
マイナーループ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プドメイン
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りにＶＢＬ　を用いること
により、従来のバブルドメインを用いた素子に比較して
約２桁の記憶留度向上を達成できる。

この素子の構成例と動作をさらに詳しく説明する０ 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。

ストライプ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
ープのストライプドメイン磁壁にＶＢＬを書込む。ＶＢ
Ｌ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り、ダイナミック（
こ移動させ、ヘッド部磁壁をダイナミックコンバージョ
ンさせることを利用している。

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を切離すことにより、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
るマイナーループのストライプドメインへ・ンドはバブ
ルとの反発作用のため、上記コンダクタ−パターンから
離れているため、ＶＢＬは形成されない。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ことになる。マ
イナール−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○ＶＢＬ対を使っている。マイナーループ内のビ
ット周期つまり、ｖＢＬ間隔を一定に保つように、１ビ
ツトずつ逐次転送できるように転送）々ターンをつける
。−例として、上記マイナール−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。の２倍の周期で、幅Ｓ。の
パーマロイ薄膜で作った平行細線パターンを形成し、平
行細線の両側に誘起される磁極とＶＢＬとの相互作用を
利用している。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
アス磁界を加えてダイナミックに行なう。

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、マイナーループを形成している。

ストライプドメイン磁壁に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情報が破壊され
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
メインヘッドを切りとり、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ヘッドには
切りとったＶＢＬと同じＶＢＬが構成される。このよう
なＶＢＬのレプリケート作用はマイナス符号のＶＢＬに
対してのみ生じる。マイナーループのストライプドメイ
ンヘッドから切り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。したがって、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
送り込めるが、ＶＢＬがない場合はバブルはない。

つ才り、マイナーループ上のＶＢＬの有無（１，０）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。消去したいＶＢＬ対
を書込みメジャーライン側のマイナーループのストライ
プドメインヘッドの最近接位置におく。次に田１内磁界
１（ｉｐを加えて、消去したいＶＢＬ対と、そのとなり
のＶＢＬ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
ンヘッドを切りとる。バブルドメインを切りとったあと
のストライプドメインヘッドには、消去したいＶＢＬ　
対と共にもってきたＶＢＬがレプリケートされる。結局
、消去したい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部のストライプドメインを一旦消
去したあと、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
ピット零の状態を作ることができる。

このようなプロッホラインメモリにおいてはストライプ
ドメイン磁壁に存在するプロッホラインの位置を規定す
ることが重要である。ＶＢＬが高密度に等間隔で存在し
ているときは、ＶＢＬ対の間隔Ｓ。はほぼ特性長ｌに安
定化される。しかし、ＶＢＬ対が不連続に存在している
場合、例えば、”　００１０１０００１・・・”といっ
た情報列は１ビツトずつ逐次転送できるようビット位置
をきめる必要かある。−例と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２８ｏ周期で、幅Ｓ。のパーマロ
イ薄膜で作った平行細線パターンを形成し、平行細線の
両側に誘起される磁極とプロッホラインの磁極との相互
作用を利用する方法がある。

しかしながらこのような方法はビット固定力が、ビット
転送に対して転送をさまたげる力としてはたらくため、
プロッホラインの安定な転送のためには弱点となってい
た。

本発明は転送に対して安定な、プロッホラインのビット
位置規定を与えることを目的とする。即ち本発明は情報
読出し手段と情報書込み手段と情報蓄積手段を備え、膜
面に垂直な方向を磁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周
辺のブロッホ磁壁の中に作った相隣る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、該磁壁内で転送する手段を有することを特
徴さする磁気記憶素子において、該ストライプドメイン
のブロッホ磁壁を、膜面に垂直な方向から見て、波状形
とすることを特徴とする特許記憶素子である。

第２図はストライブドメイン境界のブロッホ磁壁の一部
を模式的に示したものである。ここで矢印は磁化の向き
を示し、２１　、２２は一対のプロッホラインを示して
いる。磁壁内の磁化方向はプロッホライン部分で１８０
０反転する。このときの交換力により、プロッホライン
対の間には反発力が生じ、プロッホライン部の磁極によ
る引力とつりあってプロッホライン対の間の距離が定ま
っていることはよ（知られている。このとき、第３図の
ように、ブロッホ磁壁を周期的に屈曲部を有するか又は
蛇行するような波状形とすると磁壁内の磁化の回転がプ
ロッホラインが山部３１にあれば１８００　よりも小さ
く、谷部３２にあれば１８００より大きくなる。したが
って山部は交換エネルギーを得し、谷部では損する。こ
のためプロッホラインは第３図の山部３１には集りやす
く、谷部３２からははなれようとする。これが、本発明
の原理である。このとき、波状形の形が定まってさえお
れば、磁壁は本質的に膜面内のどの位置に存在しても等
エネルギーであることから、転送をさまたげる作用をも
たないビット位置規定を与えるのである。

以下に具体例を用いてより詳細に説明する。

第４図はストライブドメインに曲率半径の小さい山部４
１と曲率半径の大きい谷部４２からなる波状形を与えた
例である。このようにドメインを波立たせることは、膜
面上にスペーサーを介して垂直磁化膜を形成し、波状形
に加工することにより達成される。このようにすると垂
直磁化膜下で反磁界が低減されるため、ストライブドメ
インは変形される。第４図では波状形の山から山までの
距離はほぼ特性長ｌに等しくしてあり、この時、プロッ
ホラインは山部に規定される。

第５図は周期を特性長ｌの３倍とし、三角関数的な波状
形を与えた例である。磁壁を波立たせるには微細加工し
た垂直磁化膜を用いることが出来る。本実施例では波周
期は３１であるが、プロッホラインの転送はｌずつ行う
。転送方法はパルスバイアス磁界によるダイナミックな
方法が適している。

以上述べたように本発明によればストライプドメインの
磁壁を波状形にすることにより、ＶＢＬの磁極との静磁
力を用いることなく、ＶＢＬのビット位置規定を図るこ
とができる。波状形の周期は特性長ｅあるいは３１のみ
に限定されるものでないことは本発明の主旨から明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる素子チップの全体構成図である
。第２図はストライブドメインの周辺のブロッホ磁壁内
磁化の向きを模式的に示した図。 第３図は磁壁を波状形とした場合の本発明の原理をしめ
す図である。第４図、第５図は本発明の実施例の一例を
示した図。 各図において、２１　、２２は垂直プロッホライン、３
１．３２はそれぞれブロッホ磁壁中の山部と谷部、４１
は小さい曲率半径をもつ山部、４２は大きい曲率半径を
もつ谷部をあらイっす。 ヌ１　目 箪　２　図 １Ａ　３　　口 １ 篤　４　図 官　Ｓ　回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報の読出し、書込み及び蓄積手段を備え、膜面に垂直
   な方向を磁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周辺のブロ
   ッホ磁壁の中に作った相隣る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、該磁壁内で転送する手段を有することを特徴とする
   磁気記憶素子において、該ストライプドメインの周辺の
   ブロッホ磁壁を、膜面に垂直な方向から見て、波状形と
   することを特徴とする磁気記憶素子。