JPS60113390A - 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、高速度化を目脂して
各所でパーマロイデバイス、イオン注入コンティギュア
ステイスクデノ（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ては、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）くプルを保持するバブ
ル材料はカーネット材料以外に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。そこで、高密度化
限界を大幅に改善し、かつ情報読出し時間は通常の磁気
バブル素子と同程度に保つことができる磁気記憶素子が
提供されている。

この磁気記憶素子の主な点は膜面垂直磁化膜に存在する
ストライプドメイン境界を形成するブロッホ磁壁内に存
在する垂直プロッホラインを情報記憶単位とするところ
にある。記憶素子の構成としてはメジャーマイナー構成
及びシフトレジスター構成ともに可能であるが、メジャ
ーマイナー構成の場合、メジャーラインでは従来通りバ
ブ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（ＶＢＬ）を情報単位とす
るものである。

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へ記憶させるために、バブル３
の有無で示されたメジャーラインの情報をマイナールー
プへＶＢＬＯ形でトランスファーできるように、マイナ
ールーズを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り、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ブドメイン磁壁土を移動さ
せることがて−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。

次に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ズを構成
しているストライプドメインのヘッドはバブルはストラ
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、ストライプト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、ターイナミックに移動させ、ヘッド部磁壁をダイナ
ミックコンバージ冒ンさせることを利用した。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を切離す不ことにより、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、上記コンダクターノくターンから離れてい
るため、ＶＢＬは形成さ五ない。結果的にメジャーライ
ンの情報　１　ｌ”　をマイナール−プ内にＶＢＬ対が
ない状態としてトランスファージたことになる。

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θＶＢＬ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０ 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Ｖ’ＢＬ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
クに行なうことができる。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
ク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ｐ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が可成される。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。ここではストライフ”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
シとる、パルス電流値が異なることを利用している。ス
トライフ−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フルを送り込めるが、
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（１，０）は読出しメジャーライ
ン上ではバブルの鳴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Ｈ１ｐを加えて
、消去したい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シ
と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ズストライプ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
ょシ、従来のバブルドメインを用いた素子に比較して約
２桁の記憶密度の向上を達成できる。

しかしながら、このストライプドメインの磁壁内のプロ
ッホライン対を利用した記憶素子では、ストライプドメ
インを正常位置に位置させるイニシャライセイシロンが
難しく、父、読出し、書込みのトランスファーゲート近
くでストライプがゲート動作時に位置が不安定になる問
題点があった。このため、磁性体膜をグルービングした
り、あるいはイオン注入により、あるいは磁性体膜上に
強磁性体の薄層を形成することにより、ストライプドメ
インの存在し７離い領域を設は該領域の外辺に沿ってス
トライプドメインが位置するようにしている。

しかしながら、これ等の構成では該領域境界に急峻なポ
テンシャル分配がつくことが多く、しばしばストライブ
下メインが該境界に吸引されることがあった。

本発明はこの点に鑑みてなされたもので、その目的は情
報を蓄積するプロッホライン対をその磁壁内に有するス
トライプドメインが容易に、その正常位置にイニシャア
ライズさせることができ、父、情報転送時においてもス
トライプドメインが安定に存在するような構造を肩する
磁気記憶素子を提供するにある。

すなわち本発明は情報読出し１、書込み手段および情報
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（ンエリ磁性体を含む）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
隣なる２つの垂直プロッホラインからなる垂直プロッホ
ライン対を記憶単位として用い、該磁壁内で転送する手
段を有する磁気記憶素子において、該強磁性体膜内の各
ストライプドメインの存在領域の外側、又は複数のスト
ライプドメインの存在領域の外側にさらに新たな強磁性
体膜が形成され、この領域の下層の強磁性体膜中に情報
書込蓄積、読出し手段を設けていないストライプドメイ
ンを固定させたことを特徴とする。

即ち、第２図のように情報蓄積ストライプドメイン２の
存在領域の外側領域６上に強磁性体層管形成することに
より領域６上はストライプドメイン７が存在し、やすく
、又高バイアス磁界印加時においても情報蓄積ストライ
プドメイン存在領域とくらベバブルドメインの消減磁界
を高くすることができる。

したがって情報蓄積ストライプドメイン２のイニシャラ
イズ時において、領域６内に生じたドメイン７はより安
定であり、領域上の外形に沿って伸長し、該領域外には
み出して伸長することを防ぐことができる。

このために、情報蓄積ストライプドメイン２は領域６内
のストライプドメイン７に沿って伸長しやすくなり、正
規の位置に伸長させることができる。

又情報転送時においては、駆動バイアスパルス磁界や、
ゲート動作時のストライプドメインの伸縮等による、情
報蓄積ドメイン２の異常な変形を抑制することができる
。その上領域６に近接している情報蓄積ストライプドメ
イン２は領域６内のストライプドメイン７との静磁的反
発作用により、該領域境界に生じ得る急峻なポテンシャ
ル勾配に吸引されることもない。

次に本発明の実施例について、１μｍのストライプドメ
イン巾を有する、（ＳｍＬｕ　ＢｉＣａ）３（ＦｅＧｅ
　）５０１２のガーネット膜を上記磁性体膜として採用
した場合について更に詳細に説明する。

該磁性体膜上に第２図の斜線部分の形状で強磁性体層を
形成する。この場合第５図（ａ）のように強磁性体層８
を磁性体膜９に直接形成しても良いし、第５図（ｂ）の
ように強磁性体層８を非磁性膜８を非磁性膜１０を介し
て形成しても良い。

該強磁性体層を層に垂直な異方性のある硬磁性膜で形成
する場合は形成後、ストライプドメインの磁化の向きに
飽和させる。該強磁性体層を軟磁性膜で形成する場合は
層は垂直な異方性をもたせても面内に向いた異方性をも
たせても良い。この強磁性体層におおわれた磁性体膜内
のストライプドメインは強磁体層でおおわれた領域の同
形状に沿って伸長する。２情報蓄積ストライブドメイン
２は強磁性体層におおわれた領域内に形成されたストラ
イプドメイン７に沿って伸長する。

情報蓄積ストライプドメイン存在領域の形状及び強磁性
体層８の形状は第２図のように一本のストライプドメイ
ンに沿って形成しても良いし、とくにメジャーマイナー
構成の場合には、第３図のようなマイナーループを形成
するストラインド１４フ１本毎ＶＣ沿って形成するほか
に、第４図のように倒木かのストライプドメイン毎に形
成しても良い。

第４図のような構成をとることにより、情報蓄積に関係
しないストライフ−ドメインの本数が少なくなり、記憶
密度の減少を防ぐことができる。なお第２図〜第４図に
おいて４は書込みトランスファーゲート、５は読み出し
トランスファーゲートを示す。この場合、二本の情報蓄
積ストライプドメイン２にはさまれた強磁性体層８の幅
は少なくとも、ストライブドメイン幅程度の幅をもつ形
状即ち１μｍ　程度にする。

以上説明したように本発明の磁気記憶素子では、情報蓄
積ループの形成が容易に行なえ、又、情報転送時の安定
性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はストライプドメインの磁壁上のプロッ明の実施
例の磁気記憶素子の要部を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報読出し、書込み手段および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単位と
   して用い、該ブロッホ磁壁内で該垂直プロッホラインを
   転送する手段を有する磁気記憶素子において、その境界
   のブロッホ磁壁中に垂直プロッホライン対を有するスト
   ライプドメインの存在領域の外側の強磁性体膜上の少な
   くとも一部の領域に、さらに強磁性体層が形成され、該
   強磁性体層におおわれた下層の強磁性体膜中の領域にス
   トライプドメインが設けられていることを特徴とする磁
   気記憶素子。