JPS5998380A - 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】 本発明は膜面垂直方向を磁化容易方向とする強磁性体薄
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プロッホラ
インを記憶単位として用いた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を１指して各所でパー
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ζこ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ｌ−ＩＪソゲラフイー技術にあると
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なわち、バブル径を
どこ才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　下取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。

本発明はこのようなバブル保持層の特性に基く高密度化
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、磁気記憶素子の情報蓄
積部に関するものである。

本磁気記憶素子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合う垂直プロッホライン
（以下ＶＢＬと称する）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。

第１図は本磁気記憶素子のチップの全体図である。全体
の情報の流れを示すと、才ず、発生器１で書込味れた情
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
情報を情報蓄積部のマイナーループへＶＢＬＯ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磁気記憶素子
の特徴であり、記憶容量の飛蹟的向上の重要なカギにな
っている。書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桁の記憶密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。

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
和瓦作用を用いている。メジャーライン上）こバブルド
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を畜込む。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
に接するコンタクタ−パターンにパルス電流を与えるこ
とにより、タイナミックに移動させ、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オリ用している
。

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、１′６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○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パターンをつける。

−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
？ｆａｍの両側に銹起される磁極と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、ストライブ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ブドメイン磁
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ブ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ト
ラ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
（・ライブドメインヘッドにＶＩＪＬがない場合は切れ
にくい。したかって、ストライプドメインヘッドにＶＢ
Ｌ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。つまり、マイナー
ループ上のＶＢＬの有無（１、Ｏ）は読出しメジャーラ
インーヒ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。次に面内磁界
Ｈｉｐ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Ｖｉ３Ｌ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貧は予め、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二１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が全熱ない全
ピット零の状態を作ることができる。

このような磁気記憶素子においては１６報として書込味
れたストライブドメイン磁壁土のＶＢＬ　を安定に保持
する手段が不可欠である。

本発明の目的はＶＢＬを情報単位とする磁気記憶素子に
適した清廉に置安定化手段を提供することにある。すな
わち本発明は情報の続出し、畜込み及び蓄積手段を有し
、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ブドメイン
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
位として用いる磁気記憶素子において、垂直プロッホラ
インの安定化保持手段として歪を有する膜パターンを配
置しであることを特徴とする磁気記憶素子である。

以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図はＶＢＬを用いた磁気記憶素子の情報蓄積部にお
けるマイナーループを示したものである。

マイナーループはストライプドメインからなっており、
周辺にブロッホ磁壁２１が存在する。プロッホライン磁
壁面中の磁化の向きは時計回り２４と反時計回り２５の
２方向をとることが出来その境界に垂直プロッホライン
ＶＢＬ　２２　、２３が存在する。

ＶＢＬ　部の向きには上向きと下向きがあり、この対に
よって情報を表現する。

第３図はＶＢＬ対のさらに詳細な構造を示したものであ
る。ＶＢＬはストライプドメインを形成する強磁性体膜
の膜面に垂直な方向に加えられたパルスバイアス磁界に
より、ジャイロトロピックな力を介してブロッホ磁壁中
を移動することが出来るが情報列を正確に保持するため
にはＶＢＬの安定な位置を周期的にブロッホ磁壁にそっ
て用意しておく必要がある。

第４図は本発明によるＶＢＬの安定化保持手段の基本構
造を示したもめであり、４１はストライプドメイン、４
２は歪を有する膜パターンを示す。このような構造１こ
しておくとＶＢＬ４３は、膜パターン４２の端部に捕捉
される。この原理は第５図を用いて説明する。

第５図において、ストライプドメインを保有しうる強磁
性体膜５１の上にスペーサー膜５２を介して、歪を有す
る膜パターン５３がつけられている。このような構造に
おいては膜パターン５３の歪がたとえば８ｉ０．などの
スペーサー膜を通して強磁性体膜に加えられ、強磁性体
膜に存在する逆磁歪効果によって局部的に磁気特性が変
化する。したがって磁壁エネルギーが局部的に変化し、
第５図（ａ）に示すように特に膜パターン５３の端部で
磁壁が急激に変化する。磁壁エネルギーの変化の様子は
スペーサー膜５２の有無、厚さ、膜パターンの厚さ、歪
量、歪の符号、パターン形状により違いはあるが膜パタ
ーンの端部付近で磁壁エネルギーの変化が急峻になるこ
とは共通である。膜パターンの材質はＡｕ　ｔＡｌ、　
、　Ｃｕ等の金属膜あるいはＡｉ、２ｏ８．５ｉｎ２等
のｅＲＭのいずれをも用いることが出来る。このような
膜はスパッター法などの膜形成方法により歪を有する状
態で形成することができる。膜の歪と磁壁エネルギーの
変化の関係に関する理論は例えば１９７４年に発行され
たジャーナル　オブ　アプライド　フィジックス誌（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　
）の第４５巻、第９号、　４０７６頁から４０８３頁に
開示されている。第５図に示すような磁壁エネルギーの
変化があると、第３図かられかるようにＶＢＬは磁壁の
一釉であるから、磁壁エネルギーが極小になるような位
置で安定になりやすく、したがって、ＶＢＬは歪を有す
る膜パターンの端部付近に捕捉されやすくなる。歪膜パ
ターンによる歪効果の大きさを膜厚、スペーサーにより
調整することにより、ＶＢＬのパルスバイアス磁界によ
る移動とＶＢＬの位置安定化条件を最適化することが出
来る。

第６図は本発明によるＶＢＬの安定化保持手段の磁気記
憶素子における実施例を示したもので、多数のマイナー
ループとしてのストライプドメイン６１上にその長手方
向にほぼ直角方向に歪を有する膜パターン６２か多数つ
けられている。膜パターンは必ずしも１つの周期で構成
されている必要はな（部分的に狭くなったり、あるいは
広くなっていてもよい。又、膜パターンは必すしも、複
数のストライプドメインに交っている必要はなく、本発
明の主旨に従って、ブロッホ磁壁土に円形、矩形等の孤
立パターンとしておいてあってもよいことはもちろんで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は垂直プロッホラインを用いた磁気記憶素子のチ
ップ全体構成図、第２図は垂直プロツボラインを用いた
磁気記憶素子のストライプドメイン境界の磁壁からなる
情報蓄積部を示した図、第３図は垂直プロッホライン対
のさらに詳細な構成図、第４図は本発明による垂直プロ
ツボラインの安定化保持手段の基本構造図、第５図は本
発明の動作原理を示す図、第６図は本発明の実施例を示
す図である。 これらの図において、１は発生器、２，６］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ゲ
ート、５は読出しトランスファゲート、２１　、４１は
ストライプドメイン周辺のプロツボ磁壁、２２　、２３
　、４３は垂直プロツボライン、２４はブロッホ磁壁中
の磁化方向、４２　、５３　、６２は歪を有する膜パタ
ーン、５１は強磁性体膜、５２はスペーサー膜をそれぞ
れ示している。 オ　３　図 す　ｌ−／−ロ ７５　図 １′　　ら　記

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有し、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周辺のブロッ
   ホ磁壁の中に作った相瞬る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
   る磁気記憶素子において、垂直プロッホラインの安定化
   保持手段として歪を有する膜パターンを配置しであるこ
   きを特徴とする磁気記憶素子。