JPS6076080A - 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境界のブロッホ
磁壁の中に作りた相隣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（プロッホラインメモリ素
子）において、各マイナーループ部にストライブドメイ
ンを形成する方法に関するものである。

磁気バブル素子の開発は高密度化金自相して各所でパー
マロイデバイス、イオン注入コンテイギニアスディスク
デバイス、電流駆動デバイスおよびこれらｔ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、パブル径を
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場え考
えらｉｔている、 一方、このようなバブル保持層の特性に基く鵠密度化限
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、新らたな記憶素子が提案
されている。この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、膜面に也直な方向を
磁化容易方向とする強磁性体膜（フェリ磁性体膜ｖＬ−
営む）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対全記憶
情報単位として用い、該垂直プロ、ホライン全プロ、ホ
磁壁内で転送する手段を有すること全特徴とする。この
素子構成をメジャーマイナー構成とする場合、メジャー
ラインでは従来通シバプルドメインを情報単位とし、マ
イナーループ全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、ホライン（以下
Ｖ　Ｂ　Ｌという。）を情報単位とする。足体の情報の
流れ金示すと、まず、発生器で書込まれた情報（バブル
の有無）は引込みメジャーライン金移動する。

この情報金マイナーループへ記憶きせるために、バブル
の有無で示されたメジャーラ・イン上の↑”＋Ｔ報をマ
イナーループへＶＢＬＱ形でトランスファーできるよう
に、マイナーループ’１ＶＢＬ’ｉ保描できるプロツボ
磁壁で構成することが不発明の特徴であり、記憶容量の
飛Ｈ的向上の重要なカギになっている。害込みライント
ランスファーゲートにより、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１σｄ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上ｆｌ！
−う。

なお、この読出しトランスファーゲートはブロックレプ
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説明する。メジャーラインは
宵込み、読出しともに電流駆動方式を採用している。４
本の平行コンタツタ−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’ｃ
４７９成するストライプドメインヘッドとの相互作用音
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１ｃｆｆり成してい
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。■込みメジャーラインにノ（プルが
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’ｔ−書込む。ＶＢＬｔ−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ーノくターンにパルス電流金与え
ることによシ、ダ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ノく一ジョ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ことによって
ストライプドメイン中に２つの同じ性質のＶＢＬ’ｉ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″″１１をマイナーループ内にＶＢ
Ｌ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ｅＶＢＬ対を使っている。

マイナーループ内のビット周期つｔ＃）、ＶＢＬ間隔を
一定に保つように、１ビツトずつ逐次転送でループを構
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、その中の幅Ｓ。の部分にイオン注入して作った平
行細線パターン全形成し、平行細線の両側と平行細線パ
ターン下とで面内磁気異方性に差をつけ、それぞれの領
域とＶＢＬとの相互作用のちがいを利用した。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パルスバイアス磁界を加えてダイナ
ミックに行なった。３本の平行コンダクタ−からなる抗
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１．ハさ
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
ンスフアープウドし、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、トの
片割れ金例えば、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へ、ドを切りとシ、バブル
にする。そうすると、バブルを切シとりた後のストライ
プドメインヘッドには切りとったＶＢＬと同じＶＢＬが
構成きれる。

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。÷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
イン上全検出器に向けて転送される。ζ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全切シとる、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。つまυ、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に示しである。消去し
たいＶＢＬ対奮読出し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におく。そして、ＶＢＬ
ｉバブルに変換する平行コンダクタ−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υ
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ＶＢＩ、がレプリケートさ
れる。結局、消去したい７口り対のみが消去されるとと
Ｋなる。

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ＶｆｌＬ奮用いること
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。

このようなプロッホラインを情報単位として用いる磁気
記憶素子（プロ、ホラインメモリ素子）バブルからスト
ライブドメイン金形成する方法が知られている。

一方、ストライプドメインマイナーループ會形成する方
法としてはすでに特願昭５７−２０５７３８において一
つの方法が提示きれている。第１図（ａ）に示すようＩ
Ｃ特願昭５７−２０５７３８ではストライプ状強磁性垂
直磁化Ｍ５，６のバクーンエッジ直下にマイナーループ
を構成するストライプドメインの磁壁を沿わせる構造を
提示している。

この方法では、第１図（ａ）　、　（ｈ）に示すように
、ストライプドメイン磁壁部１で有効バイアス磁界２が
ストライプドメインの幅の方向３に対して怠、檄かつ、
非線型に変化している。磁壁部における有効バイアス磁
界のこのような変化は、本素子で、プロッホラインをス
トライプドメインに沿って転送させるために加えるパル
スバイアス磁界の磁壁駆動力への変換に非常に敏感に反
映する。例えば、ストライプ状強磁、性体膜のでき具合
に非常に敏感になる。また、温度が変ったりして、有効
バイアス磁界のレベルが変って、有効バイアス磁界のス
トライプドメイン幅方向に対する依存性が変ってくると
、パルスバイアス磁界の磁壁駆動への効き方が変化し、
プロッホライン金ストライプドメイン磁壁に沿って移動
させる場合、パルスバイアス磁界の磁壁駆動力がストラ
イプドメイン磁壁に沿って不均一となり、したがってプ
ロッホラインの移動は不均一となる。

本発明はこのような欠点のない磁気記憶素子を提供する
ことを目的とする。すなわち本発明は情報読み出し手段
、情報書き込み手段及び情報蓄積手段金有し、かつｒ１
＝面に垂直な方向を磁化容易方向とする強磁性体（フェ
リ磁性体を含む）膜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つくった相隣る２つの垂直プロツ
ボ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ｔ［プロッホラインをプロ、ホ磁壁内
で転送する手段含有する磁気記憶素子において前記強磁
性体膜上に直接又は非磁性層を介して、該膜面に垂直に
加えるバイアス磁界の向きと同じ向きの磁化をもつ強磁
性体膜（以下垂直磁化膜ＩＩという）がストライプ状に
形成されておシ、各ストライプ状強磁性体膜の中間領域
のうち１つおきの該領域に対応する前記強磁性体膜中に
マイナーループ用ストライプドメインが配置されている
構造會有していることｆ、特徴とする磁気記憶素子であ
る。

本発明では前述の障害全取除くため、マイナーループの
ストライプドメインを第１図４に示す領域、つｆシ、相
隣る垂直磁化膜■（第１図の５゜６）の間の中間の領域
Ｋ、垂直磁化膜Ｈに平行に配置する磁気記憶素子を提示
する。

まず、外部バイアス磁界と同じ向きに垂直磁化膜Ｈの磁
化を飽和させておく。垂直磁化膜Ｈのストライプ状パタ
ーン相互の間隔は少なくとも１本おきに強磁性体膜中の
ストライプドメインの幅にほぼ等しくしておく。そして
、第２図に示すように、ストライプドメイン幅にほぼ等
しく配置した２本のストライプ状パターン（第２図８お
よび９）の間に外部バイアス磁界と逆向き磁化をもつス
トライプドメイン１２を配置し、その隣りの２本のスト
ライプ状パターン（第２図９および１ｏ）の間の領域１
１の中心線上にマイナーループを形成するストライプド
メイン１３Ｔｈ配置する。この構造は相隣るストライプ
ドメイン間の反発相互作用全利用して、垂直磁化膜Ｈの
ストライプ状パターンとの面接相互作用が急激匝変化す
る領域を避けて、マイナーループスドライブドメインを
固定している。この領域の有効バイアス磁界は第２図の
１２のストライプドメインからの影Ｗｔ−受け、第１図
の７のようになる。このため、マイナーループスドライ
ブドメインを横切る方向に沿っての有効バイアス磁界依
存がゆるやかであシ、かつ、直線的である。このため、
プロ、ホライン金ストライプドメイン磁壁に沿って転送
させるために加えるパルスバイアス磁界の磁壁駆動力は
ストライプ状パターンの出来具合に対して許容性全もち
、かつ、温度変化などによシ、バイアス磁界レベルが変
ってもパルスバイアス磁界のストライプドメイン磁壁駆
動力に大きな変化をもたらさないため、プロ、ホライン
をほぼ一定のパルスバイアス磁界で一定の温度範囲に亘
って安定に転送することができる。

実施例ｌ Ｇｄ５ＧａＩｌＯ１，基板上に、Ｙ２．６８ｍ６．ＨＬ
ｕ６．ＩＣａ’６．ＢＦｅ４゜Ｇ”０．８０３２組成の
ガーネット膜ｖ、４ＢｍＬＰＥ成長した。その上にハー
ド磁性膜である非晶質ＧｄＦｅ膜會スパッター法で２０
０ＯＡ形成し、酸化を防ぐため、その表面をｓｉｏ、で
カバーした。しかる陵、ＧｄＦｅ膜を２５μｍ幅のスト
ライプ状に成形した。

相隣るストライプ状パターン中心間間隔は７．５μＩｎ
。

１２．５μｍ、７．５μｎｔ、・・・の周期構造とした
。この構造はマイナールーズのストライプドメインの配
列周期をストライプドメイン幅の４倍になるようＫして
いる。このような構造にすることにより、プロ、ホライ
ンを安定に転送することができた。

実施例２ 実施ｔｆｌＪ　１において、非晶ＪＧｄＦｅ膜とガーネ
ット膜との間に８ｉ０．’ｉ１μｍスペーザーとして配
置した構造をもつ場合も実施例１と同様、本発明の効果
を得ることができた。

実施例３ 実施例１．実施例２のハード垂＠磁化膜ＧｄＦｅの代シ
に軟磁性ＧｄＣｏアモルファス膜を用いた場合も本発明
の効果がｔ（ｊられた。

図面の簡単な！１！ＩＪ 第１図（ａ）　、　（ｂ）はガーネット１摸上のバイア
ス磁界と同じ向きの磁化をもつ垂直磁化膜のスト９□（
プ状ハターンの配置およびストライプ状パターンの間の
領域の有効バイアス磁界全示す図。ｌニスドライブドメ
イン磁壁、２：パターンエツジ下の有効バイアス磁界、
３ニスドライブドメイン幅方何。

４：本発ＩＷＪでマイナーループ用ストライプドメイン
を安定化させる領域。５．６＝垂直磁化膜ストライプ状
パターン、７：本発明のストライプドメイン配置におけ
る有効バイアス磁界。第２図は実際のパターン配置図で
ある。８，９．１０：垂直磁化膜ストライプ状パターン
、ｌｌ：パターン間領域、１２：ダミーストライプドメ
イン、１３：マイナーループ用ストライプドメイン、第
１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報読み出し手段、情報書き込み手段及び情報蓄積手段
   を有し、かつ膜面に垂直な方向を磁化容易方向とする強
   磁性体（７工リ磁性体を含む〕膜に存在するストライブ
   ドメインの境界のブロッホ磁壁中につくった相隣る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、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におい
   て前記強磁性体膜上に直接又は非磁性層を介して、該膜
   面に垂直に加えるバイアス磁界の向きと同じ向きの磁化
   金もつ強磁性体膜がストライプ状に形成されておシ、各
   ストライプ状強磁性体膜の中間領域のうち１つおきの該
   領域に対応する前記強磁性体膜中にマイナーループ用ス
   トライプドメインが配置されている椙造を有しているこ
   とを特徴とする磁気記憶素子。