JPS5998383A - 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、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０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。

その結果、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、０．３μｍμｍ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、ζζ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
と同程度に保っことができる、記憶素子として、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芥易方
向とする強磁性体膜（フエＩＪ　ａ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ツボ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磁気記憶素子が提供されている。こ
の素子は、シフトレジスター構成とメジャーマイナー構
成が共に可能であるが、ここでは、メジャーマイナー構
成を例にして垂直プロッホラインメモリーの一形式を述
べる。本実施例ではメジャーラインでは従来通シバプル
ドメインを情報単位とし、マイナーループをストライプ
ドメインで構成し、その周辺のブロッホ磁壁内に存在す
る垂直プロッホライン（以下ＶＢＬ、！：いう。）を情
報単位とするものについて述べる。第１図はチップの全
体図でるる。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）は薔込みメジャー
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ズへ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発明の特
徴であシ、記憶容量の飛躍的向上の重要なカギになって
いる。曹込みライン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。々お、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シにＶＢＬを用いることに
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。

この素子の構成例及び動作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−からなる着込み
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
イナールーズ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、マイナールーズのストライプドメイ
ン磁壁にＶＢＬ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
クに移動ざ−せ、ヘッド部磁壁をダイナミックコンバー
ジミ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シ、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ＱＶＢＬ対を使っている。

マイナールーズ内のピット周期つまシ、ＶＢＬ間隔を一
定に保つように、１ビツトずつ選択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ト１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Ｓｏの２
倍の周期で、＠ＳＯ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のマイナールーズ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ノくルスノくイアス磁界を
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
ドメインヘッドを幼少とシ、ノ（プルにする。

そうすると、バブルを幼少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。このよりな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。

マイナールーズのストライプドメインヘッドから幼少と
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、）く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が々い場合は切れに
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シ込めるが、
ＶＢＬ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（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
を薔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Ｈ
ｉｐを加えて、消去したいＶＢＬ対と、そのとなりの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を幼少とるために
用いた平行コンダクタ−を使ってストライプドメインヘ
ッドを幼少とる、バブルドメインを切ルとったあとのス
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）、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、マイナーループを形
成するストライプドメインを如何に発生させるかはこの
素子の最も基本的な問題である。

すなわち、通常の強磁性体膜においては印加磁界なしの
状態で不規則な迷路状スト２イブドメインが存在できる
ことは知られているが、任意個のストライプドメインを
規則的に整列させて発生する有効な手段は未だ十分知ら
れていない。

本発明は、前記磁気記憶素子の各マイナーループにスト
ライプドメインをそれぞれ整列させて発生する手段を有
する磁気記憶素子提供することが目的である。

本発明によれば、情報読出し手段と情報書込み手段と情
報蓄積手段を備えかつ、膜面に垂直な方向を磁化容易方
向とする強磁性体膜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おいて、ストライプド
メインの発生用のヘアピン状導体パターンとストライプ
ドメイン転送パターンをマイナーループ領域に設けたこ
とを特徴とするストライプドメインの発生手段が得られ
る。

以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。

実施例１゜ 第２図は本発明の磁気記憶素子のマイナーループ領域の
一部の一実施例を示す概略図である。第２図は第１図の
マイナーループ領域を部分的に示したものである。第２
図では、マイナーループ領域２０の一部分にヘアピン状
導体パターン２１と、開口部の寸法が細長の２層導体開
ロバターン２２゜２３とを設けである。ストライプドメ
インは、ヘアピン状導体パタン２１に電流を流すことで
発生される。なお、このヘアピン状導体パターンは発生
させるストライプドメインの長手方向の長さにほぼ相当
する長さの２本の平行導体部分を有している。このとき
、ヘアピン状導体２１のギャップ内に２層導体開ロバタ
ーン２２の開口端を位置させ２層導体電流による細長の
ポテンシャルウェルを利用すれば、よシ容易にストライ
プドメインを発生できる。ストライプドメイン２４は、
導体２１位置から電流駆動方式によって、２層導体開ロ
バターン２２．２３によシ転送及び伸長され所定の長さ
のストライプドメインのマイナーループ列が得られる。

実施例２゜ 第３図は本発明の他の実施例を示す概略図である。ヘア
ピン導体パターン２１がストライプドメイン発生用に設
けられている。更に細長の一層導体開ロパターン３２と
イオン注入ストライプパターン３３がストライプドメイ
ン転送用に設けられている。すなわち、一層導体開ロパ
ターン３２部は電流で、イオン注入ストライプパターン
３３部は長手方向と垂直な園内磁界でそれぞれ交互にス
トライプドメイン２４を駆動し、所定のマイナールーズ
列が形成される。なお、ストライプパターン３２がイオ
ン注入パターンで、ストライプパターン２３が一層導体
開ロパターンの場合も同様にストライプドメインの発生
手段が得られる。なお、第３図でストライプパターン３
２．３３の長さを徐々に増加しストライプドメインを所
定の長さに伸長することも勿論可能である。

実施例３゜ 本実施例は実施例２においてイオン注入ストライプパタ
ーンのかわシにパーマロイストライプパターンを設けた
ことが特徴である。実施例２と同様に良好にストライプ
ドメインを発生できる。

実施例４゜ 第４図は本発明のストライプドメイン発生手段の他の一
実施例を示す概略図である。ストライプドメイン発生用
のヘアピン導体パターン２１とストライプドメインの転
送および伸長用の多段のシェブロンパーマロイパターン
４２　（！：　ｔｔａ’ｌ”Ｊｆｌ−。ストライプドメ
インは面内磁界の印加により　パーマロイ４２の磁極磁
界の助けのもとでヘアピン導体パターン２１の電流磁界
で発生させる。更に、面内回転磁界印加のもとてストラ
イプドメインは多段シェブロンパターン４２によ）伸長
、転送され所定のストライプドメインのマイナーループ
列が得られる。

以上、説明した様に本発明によれば各マイナーループ列
にそれぞれストライプドメインを発生させる手段が得ら
れ、ストライプドメイン上のＶＢＬ。

対を記憶情報単位とする大容盆の磁気記憶素子を実現す
る上で効果が太きい。また、ストライプドメインのＶＢ
Ｌのかわシにブロッホポイントを記憶情報単位とする場
合にも、本発明のストライプドメイン発生手段が適用で
きることは容易に類推される。

【図面の簡単な説明】

第１図はストライプドメイン境界のブロッホ磁壁中のＶ
ＢＬ対を用いた磁気記憶素子チップの全体構成図、第２
図は本発明の実施例１を示す概略図、第３図は本発明の
実施例２を示す概略図、第４図は本発明の実施例４を示
す概略図である。 １−・バブル発生器、２−・マイナーループ、３−・バ
ブルドメイン、４・・・書込トランス７フーゲー）、５
−読出しトランスファーゲート、２０−・マイナールー
ズ領域、２１・−ヘアピン導体パターン、２２．２３・
・・２層導体開ロバターン、　２４−・ストライプドメ
イン、３２−・１層導体開ロバターン、３３・・・イオ
ン注入ストライプバクーン、４２・−パーマロイシェブ
ロンパターン。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   かつ、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おいて、ストライプドメインの発生
   用のヘアピン状導体パターンとストライプドメイン転送
   パターンをマイナーループ領域に設けたことを特徴とす
   る磁気記憶素子。