JPS6076081A - 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、膜面に垂直な方向全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
磁壁の巾に作った相隣る垂直プロ、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、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プドメイ
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就化を自相して各所でパー
マロイデバイス、イオン注入コンティギエアスディスク
デバイス、ｖｔ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ング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、高密度化のだめの材料すなわち、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。

一方、このようなバブル保持層の特性に基く高密度化限
界全大幅に改善し、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。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ブドメインで構成し、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Ｖｆ
ｌＬという。）全情報単位とする。全体の情報の流れを
示すと、まず、発生器で書込まれた情報（バブルの有無
）は書込みメジャーラインを移動する。

この情報全マイナーループへ記憶させるために、バブル
の有無で示され念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１ＶＢＬｉ保持できるブロッホ磁壁で構成す
ることみ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）はマイナーループに構成するストライプ
ドメイン磁壁上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はプロ、フ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
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を構
成するストライブドメインへ、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
れ圧つながるマイナーループを構成しているストライブ
ドメインのヘッドはバブルとストライブドメインとの反
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ノくプルがないとき、マ
イナーループのストライプドメイン磁壁にＶＢＬｉ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忙接するコンダ
クタ−パターンにパルス電流を与えることにより、ダイ
ナミックに移動させ、へ、ド部磁壁をダイナミックコン
バージ四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
ブ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’ｅ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Ａ＝　カ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ｄ己コンダクターパターンから１ｉＩＦれで
いるため、ＶＢＬは形成式北ない。結果的にメジャーラ
インの情報１１＃全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外る。

マイナールーズ内では性質が同じＶＢＬの対を１ピツト
として情報が＾己憶される。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りまシ、ＶＢＬ間隔を一
定に保つように、１ビ、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ブドメインの長手
方向に直角方向にＶＢＬ間の安定間隔５００２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
細線パターンを形成し、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ｔつけて、それぞれの領
域とＶＢＬとの相互作用のちがい全利用した。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’ｔｖＪｂとり
、バブルにする。そうすると、バブルを切シとった後の
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。とのよりな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切りとられ
たバブルはメジャーライン上ｔ−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シ
とる、パルス電流値が異なることをオリ用している。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）込めるが、Ｖ
ＢＬ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２
１１７４７に示しである。消去したいＶＢＬ対を読出し
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
ンヘッドにおく。そして、ＶＢＬｉバブルに変換する平
行コンダクタ−を使ってスト２イブドメインへ、ドを切
シとる。バブルドメインを切シ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Ｖ
ＢＬ対のみが消去されることになる。

このようにマイナーループ全バブル材料に存在するスト
ライプドメインで構成し、マイナールーズ上での情報単
位としてバブルドメインの代シＫＶＢＬ′ｆＩ：、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。

このようなブロッホジインｔ＋Ｗ報単位として用いる磁
気記憶素子（プロツボラインメモリ素子）バブルからス
トライプドメインを形成する方法が知られている。

本発明の目的は前記垂直プロッホライン全情報単位とし
て用いる磁気記憶素子において、よシ安定にプロ、ホラ
インを転送することができるストライプドメインマイナ
ーループが簡単に形成できる磁気記憶素子を提供するこ
とである。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（フェリ磁性体金倉
む）膜に存在するストライプドメインの境界のプロ、ホ
磁壁中につくった相隣る２つの垂直ブ日ッホラインカラ
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全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表面には
ストライプ状に凹凸部が形成されておシ、該ストラ・ｆ
プ状の凹部のうち、一つおきの該凹部に対応する該強磁
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
されている構造を有することを特徴とする磁気記憶素子
。

この磁気記憶素子は第１図＜１＝）に示すように強磁性
体膜ｌの表面に凹凸部（第１図（、）の３と２）を形成
することによってその段差部に生じる浮遊磁界ＨＤを利
用している。

すなわち本磁気記憶素子は、膜厚段差部に生じる浮遊磁
界全ストライプドメイン固定に直接利用するためにはマ
イナーループ全構成するストライプドメイン（第１図（
ａ）の４）の磁壁（第１図（、）の５）全パターン段差
部（第１図（ａ）の６）に沿わせる構造も考えられる。

しかしながらストライプドメイン磁壁部では有効バイア
ス磁界（第１図（ｂ）の７）はストライプドメインの幅
の方向（４１図（ｂ）の８）に対して急激、かつ、非ａ
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、ホラインをストラ
イプドメイン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、プロツ
ボラインを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。

本発明ではこのような障害を取除くため、マイナールー
ズのストライプドメイン（第２図の１５）を有効バイア
ス磁界のストライプドメイン方向（第１図（ｂ）の８）
に亘りての変化がａｘ　１図（ｂ）の９に示す領域、つ
オリ、相隣るストライプ状パターン（第２図の１１．１
２．１３　）間の中間領域（第２図の１４）に、ストラ
イプ状パターンに平行に配置しである磁気Ｒｒ２ｔ、Ｇ
素子を提示する。ストライプ状パターン相互の間隔は少
なくとも１本おきにストライプドメインの幅にｔｌは等
しくしておく。そして、第２図に示すようにストライプ
ドメイン幅に等しく配置した２本のストライプ状パター
ンン（第２図の１１．１２）の間に外部バイアス磁界と
逆向き磁化金もつストライプドメイン１５金配置し、そ
のＰ４．ｂの２本のストライプ状パターンン（第２図の
１２．１３　）の間の中間領域にマイナーループを形成
するストライプドメインを配置する。この構造は相附る
スト２４１１１４７間の反発相互作用全利用して、スト
ライプ状パターンとの直接相互作用が急激に変化する領
域全速けて、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１５
のストライプドメインからの影響を受け、第１図（ｂ）
の１０のようになる。このため、マイナールーズストラ
イプドメインを横切る方向に沿っての有効バイアス磁界
依存は第１図（ｂ）の９に示すように、ゆるやかでアシ
、かつ、磁壁部に対して＠締約である。このため、プロ
ッホラインを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をもち、か
つ、温度変化などによシ、バイアス磁界レベルが変りて
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１ Ｇｄ３ＧａｇＯＨ基板上１ｃ　ＹＬ６８　ｍｏ、Ｉ　Ｌ
ｕ　６．Ｉ　Ｃｍ　６．Ｂ　Ｆｅ　４４Ｇ＠　６．Ｂ０
１２組成のガーネット膜全４．５μｍＬＰＥ成長した。

その表面ｒｚｏｏｏＸイオンミリングで削シ、幅２．５
μｍのストライプ状パターンに成形した。相隣るストラ
イプ状パターン中心間間隔は７．５μｍ。

１２．５μｍ、７．５μｍ、・・・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した。

このような構造にすることにょシブロッホラインを安定
に転送することができた。

実施例２ 実施例１において表面掘込み深さを２０００Ｘから４０
００ＸＫ変えた。この場合も実施例１と同様、本発明の
効果を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）はガーネット膜表面を選択的
に堀込みストライブ状パターン金配置した状態およびス
トライプ状パターン間の領域の有効バイアス磁界を示す
図。１：ガーネット膜、２：堀込みをしなかった部分、
３：堀込んだ部分、４ニスドライブドメイン、５ニスド
ライブドメイン磁壁、６：ガーネット表面膜厚段差、７
：膜厚段差部下の有効バイアス磁界、８ニスドライブド
メイン幅方向、９：本発明でマイナーループ用ストライ
プドメインヲ安定させる領域、１０：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
除のパターン配置図である。１１．１２，１３　ニガー
ネット表面の堀込みをしなかったストライプ状パターン
部、１４：パターン間領域、１５：ダミーストライプド
メイン、１６：マイナーループ用ストライプドメイジ。 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プ
   ドメインの境界のプロ、ホ磁壁中につくりた相附る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、該垂直プロッホライン全プロ
   、ホ磁壁内で転送する手段を有する磁気記憶素子におい
   て前記強磁性体膜表面にはストライプ状に凹凸部が形成
   されておシ、該ストライプ状の四部のうち、一つおきの
   該凹部に対応する該強磁性体膜中にマイナーループ用ス
   ト２イブドメインが配置されている構造を有することを
   特徴とする磁気記憶素子。