JPS63108587A - Magnetic storing element - Google Patents

Magnetic storing element

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JPS63108587A
JPS63108587A JP25612786A JP25612786A JPS63108587A JP S63108587 A JPS63108587 A JP S63108587A JP 25612786 A JP25612786 A JP 25612786A JP 25612786 A JP25612786 A JP 25612786A JP S63108587 A JPS63108587 A JP S63108587A
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JP
Japan
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domain
magnetic field
stripe
bubble
striped
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Pending
Application number
JP25612786A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuharu Hidaka
桧高 靖治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To enhance the stability and the reliability of a domain arrangement by deleting a part of a ferromagnetic film surface, disposing fine lines having a vertical magnetization in the corresponding part of the area and generating a bubble and a local magnetic field. CONSTITUTION:A plateau 4 is formed by an etching in an area desired to hold the domain of the surface of a stripe domain holding layer 1 on a substrate 2. On an area between adjacent plateauss 4, a fine line pattern 5 formed by the magnetic film having the vertical magnetization is disposed and a bubble generator and a magnetic field generating means 7 in a local plane are disposed at one end of the pattern 5 and a local magnetic field generating means 8 at the other end. According to a necessity, a bubble generating conductor pattern 9 is disposed at the intermediate part of both the ends. The respective bubbles are extended along the pattern 5 to form the stripe domain. Then, a single domain having the respective plateaus at the center is formed according to a magnetic field operation, a domain magnetic wall in the plateau is contacted with the periphery 6 of the plateau and a ring shape domain 12 is stabilized in the outside thereof.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は不揮発性の超高密度固体磁気記憶素子に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a nonvolatile ultra-high density solid state magnetic memory element.

(従来の技術) この磁気記憶素子は情報読み出し手段と情報書き込み手
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(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
た相隣合う垂直ブロッホライン(以下、VBLと称す)
を対としてブロッホ磁壁内で保持、転送する手段を有す
る。例えば、素子構成をメイジャライン、マイナループ
構成とす、る場合、メイジャラインでは、バブルを情報
担体とし、マイナ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VBL対を情報
担体とする。全体の情報の流れを示すと、まず、バブル
発生器で書き込まれた情報(バブルの有無)は書き込み
メイジャラインを移動する。1頁分ずつの情報を順次マ
イナループに記憶させるため、バブルの有無で示された
メイジャライン上の情報をマイナループヘVBL対の形
でトランスファ出来るように、マイナループをVBL対
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鍵になってい
る。書き込みライントランスファゲートにより、マイナ
ルーブへトランスファされた情報(VBL対)はマイナ
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。マイナループから読み出し、メイジャ
ラインへの情報トランスファはVBL対からバブルへの
変換を伴う。
(Prior art) This magnetic memory element includes an information reading means, an information writing means, and an information storage means, and exists in a ferromagnetic material (including a ferrimagnetic film) whose easy magnetization direction is perpendicular to the film surface. Adjacent vertical Bloch lines (hereinafter referred to as VBL) created in Bloch domain walls around the striped domain
It has a means to hold and transfer them as a pair within the Bloch domain wall. For example, when the element configuration is a major line and a minor loop configuration, in the major line, bubbles are used as information carriers, the minor loop is composed of striped domains, and the VBL pairs existing in the Bloch domain wall around the bubbles are used as information carriers. shall be. To show the overall flow of information, first, information written by the bubble generator (the presence or absence of bubbles) moves along the write major line. In order to sequentially store one page's worth of information in the minor loop, the minor loop is constructed with a Bloch domain wall that can hold VBL pairs so that the information on the major line indicated by the presence or absence of bubbles can be transferred to the minor loop in the form of VBL pairs. This is a feature of the present invention, and is an important key to dramatically improving storage capacity. The information transferred to the minor loop (VBL pair) by the write line transfer gate can move the striped domain domain wall soil forming the minor loop. Reading from the minor loop and transferring information to the major line involves converting VBL pairs to bubbles.

変換されたバブルの有無の列をバブル発生器で読み取る
。このように、マイナ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、マイナループ上での情報担
体としてバブルの代わりにVBL対を用いることにより
、バブル素子と比較して約2桁の記憶密度の向上を達成
できる。このようなVBL対を情報担体として用いる磁
気記憶素子(ブロッホラインメモリ素子)のストライプ
ドメイン・マイナループを保持する方法として、前記ス
トライプドメインを安定化したい領域に亘って膜表面を
選択的に溝掘りして、溝の中に前記ストライプドメイン
をリング状ストライプドメインの形で安定化させること
が知られている(特願昭6O−079659)。
Read the converted bubble presence/absence column with the bubble generator. In this way, by configuring the minor loop with striped domains existing in the bubble material and using VBL pairs instead of bubbles as information carriers on the minor loop, it is possible to improve the storage density by about two orders of magnitude compared to bubble elements. It can be achieved. As a method for retaining the stripe domain/minor loop of a magnetic memory element (Bloch line memory element) that uses such VBL pairs as information carriers, trenches are selectively dug in the film surface over the region where the stripe domains are desired to be stabilized. It is known to stabilize the striped domains in the form of ring-shaped striped domains in the grooves (Japanese Patent Application No. 60-079659).

第7図はマイナループ部のストライプドメイン保持層の
主要部の構成図である。第7図(a)に示す基板2の上
にストライプドメイン保持層1をつける。その表面をス
トライプドメインをリング状に保持したい部分だけ選択
的に溝掘りして溝23をつける。
FIG. 7 is a configuration diagram of the main part of the striped domain holding layer in the minor loop portion. A striped domain holding layer 1 is provided on a substrate 2 shown in FIG. 7(a). Grooves 23 are formed by selectively digging grooves on the surface only in areas where it is desired to hold the striped domains in a ring shape.

この幅はストライプドメインの自然幅wO(無磁界状聾
での幅)より大きく、かつ2wO以下程度とする。
This width is larger than the natural width wO (width in the absence of a magnetic field) of the stripe domain, and is about 2wO or less.

この理由は溝境界の膜厚段差部の役割を考えればわかる
。溝の境界の内、境界6は6の境界を持つその内側の凸
部が存在するため、リング状ドメイン12の内側磁壁を
6に引きつける役目をし、境界24はリング状ドメイン
12を初期設定するとき、内側磁壁が6からあまり離れ
た状態にならないようにするためのガイドの役目をして
いる。さらに、6の境界を持つ凸部の幅はwO以上にし
ておく必要がある。
The reason for this can be understood by considering the role of the film thickness step at the groove boundary. Among the boundaries of the groove, the boundary 6 has a convex portion inside thereof having a boundary of 6, so it serves to attract the inner domain wall of the ring-shaped domain 12 to 6, and the boundary 24 initializes the ring-shaped domain 12. At this time, it acts as a guide to prevent the inner domain wall from being too far away from 6. Furthermore, the width of the convex portion having a border of 6 must be greater than or equal to wO.

こうしておかないと、ドメイン12を溝の中にリング状
に保持したとき、境界6を持つ凸部を挟む両側の直線状
ドメイン間の反発相互作用が強くなり、リング状ドメイ
ンの内側磁壁が境界6直下にしっかり固定されなくなる
。以上の条件を満たすように溝23をつけると、ストラ
イプドメインは第7図(b)のように溝掘り境界6を内
側径とするリング状に固定される。
If this is not done, when the domain 12 is held in a ring shape in the groove, the repulsive interaction between the linear domains on both sides of the convex portion having the boundary 6 will be strong, and the inner domain wall of the ring-shaped domain will be held at the boundary 6. It will no longer be firmly fixed directly underneath. When the grooves 23 are formed so as to satisfy the above conditions, the striped domains are fixed in a ring shape having the groove boundary 6 as the inner diameter as shown in FIG. 7(b).

このようにストライプドメインを保持すると、リング状
ドメインの外側の磁壁(境界6から離れて存在する磁壁
)部13のポテンシャルウェルの磁壁面法線方向のプロ
フィルは主にストライプドメイン幅から決まる反磁界効
果によって定まり、溝掘り部境界の微細な出来上がりむ
らに影響されなくなる。
When the stripe domains are maintained in this way, the profile in the normal direction of the domain wall surface of the potential well in the outer domain wall (domain wall existing away from the boundary 6) portion 13 of the ring-shaped domain is mainly determined by the demagnetizing field effect determined by the stripe domain width. It is determined by , and is not affected by minute irregularities in the finish at the boundary of the grooved part.

このような磁壁に外部印加パルスバイアス磁界を加えた
場合の磁壁駆動は磁壁13の全体に亘って均一となる。
When an externally applied pulsed bias magnetic field is applied to such a domain wall, the domain wall is driven uniformly over the entire domain wall 13.

したがって、この磁壁の中にVBL対の有無の形で記憶
した情報をドメイン保持用の静バイアス磁界11と平行
した向きに加えたパルスバイアス磁界印加によってVB
L対に生じるジャイロ力を利用して移動させる際に、そ
の移動量をパルスバイアス磁界形状によって制御するこ
とが容易になる。図中18.19はそれぞれドメイン内
外の磁化の向きである。
Therefore, by applying a pulse bias magnetic field applied in a direction parallel to the static bias magnetic field 11 for maintaining the domain, the information stored in the domain wall in the form of the presence or absence of VBL pairs is applied to the VBL pair.
When moving using the gyro force generated in the L pair, the amount of movement can be easily controlled by the shape of the pulse bias magnetic field. In the figure, 18 and 19 are the directions of magnetization inside and outside the domain, respectively.

第8図はストライプドメインをリング状に形成していく
過程と、この素子で必要条件とされているストライプド
メイン磁壁内にVBL対で記憶された情報を読み出しの
際バブルに変換し、あるいは情報の書き込みの際メイジ
ャライン31にバブル有無の形で表わしたデータをスト
ライプドメイン磁壁内にVBL対の有無の形で記憶する
機能を果たすためのゲート部32を含む溝掘りパターン
形状の一例について具体的動作過程を示す。溝掘り部2
3の先端25に導体パターン26からなるバブル発生器
を置く。予め、有効チップ面積全体にバイアス磁界11
と同じ向きの磁界を加えて全体を11の向きに地利させ
てお(。そして、適当なバイアス磁界Hzを加えた状態
で、このバブル発生器に図示した形状のパルス電流27
を与えると、25にバブルを発生し、そのバブルが溝2
3.23’に沿って伸びるストライプドメインになり、
その先端がそれぞれ導入ガイド28.28”に入ったU
字型になる。このようなストライプドメインに対して導
体パターン29に矢印の向きにパルス電流30を与えて
2つの導体パターンの間の領域でストライプドメインの
内、28の中に伸びた部分と28′の中に伸びた部分と
を接合する。接合されたストライプドメインはバイアス
磁界Hzによるゼーマンエネルギーと磁壁の表面エネル
ギーとの和を最小にしようとする。最終的には第7図(
b)に示すような溝の境界6を内側の縁とするリング状
ストライプドメインになる。もう一つの方法は、ストラ
イプドメイン磁壁な溝掘り部境界膜厚段差部の外側にも
っていくことである(特願昭60゜079658)。こ
の理由は溝掘り部およびその境界の外側を含むようにス
トライプドメインを設定すると、溝掘り部境界の膜厚段
差は境界外側にある磁壁が膜厚段差部に近づくのを妨げ
る反磁界を生じる。□他方、溝掘り部内にストライプド
メインを閉じ込めると、膜厚段差はそのストライプドメ
インが溝掘り境界の外へ出ることを強く抑える反磁界を
生じる。したがって、溝掘り境界段差から磁壁がこの段
差に近づけないようにする反磁界を生じさせるためには
、ストライプドメイン磁壁が溝掘り部境界膜厚段差部の
外側にくるように、ストライプドメインを初期設定する
必要がある。
Figure 8 shows the process of forming a striped domain into a ring shape, and the process of converting information stored in VBL pairs within the striped domain domain wall, which is a necessary condition for this device, into bubbles when reading out, or converting the information A specific example of the groove pattern shape including the gate portion 32 for performing the function of storing data expressed in the form of the presence or absence of bubbles on the major line 31 in the form of the presence or absence of VBL pairs within the stripe domain domain wall during writing will be explained in detail. Shows the operating process. Grooving section 2
A bubble generator consisting of a conductive pattern 26 is placed on the tip 25 of the 3. A bias magnetic field 11 is applied to the entire effective chip area in advance.
By applying a magnetic field in the same direction as 11, the entire body is tilted in the direction 11 (.And, with an appropriate bias magnetic field Hz applied, a pulse current 27 of the shape shown in the figure is applied to this bubble generator.
When given, a bubble is generated in 25, and the bubble is in groove 2.
It becomes a striped domain extending along 3.23',
U whose tips are each inserted into the introduction guide 28.28”
It becomes a letter shape. For such a stripe domain, a pulse current 30 is applied to the conductor pattern 29 in the direction of the arrow to generate a portion of the stripe domain extending into 28 and 28' in the region between the two conductor patterns. and the other parts. The joined striped domains try to minimize the sum of the Zeeman energy due to the bias magnetic field Hz and the surface energy of the domain wall. Finally, Figure 7 (
This results in a ring-shaped striped domain with the groove boundary 6 as the inner edge as shown in b). Another method is to move the grooved portion boundary layer to the outside of the film thickness step portion, which is a striped domain domain wall (Japanese Patent Application No. 60°079658). The reason for this is that when a stripe domain is set to include the trench and the outside of its boundary, the film thickness step at the trench boundary generates a demagnetizing field that prevents the domain wall outside the boundary from approaching the film thickness step. □On the other hand, when striped domains are confined within the grooved portion, the difference in film thickness generates a demagnetizing field that strongly suppresses the striped domains from moving outside the grooved boundary. Therefore, in order to generate a demagnetizing field that prevents the domain wall from approaching the groove boundary step, the stripe domain is initially set so that the stripe domain domain wall is outside the groove boundary layer thickness step. There is a need to.

第9図は本発明に於けるマイナループ部におけるストラ
イプドメイン配置法を示している。14は溝掘り領域で
、その幅Wはストライプドメイン保持層の材料特性で決
まるストライプドメイン自然幅WO(外部バイアス磁界
11が零のときのストライプドメイン幅)近傍にしてお
く。この溝掘り部に導体パターンからなるバブル発生器
33を作りつける。このバブル発生器によって生じるバ
ブルは溝掘り部内だけでなく、その周囲の領域も含むよ
うにする。現実には溝掘り部の幅Wとバブル発生器の導
体間隔wGの相対比および発生器の下端と溝掘り部の先
端との距離dが重要なパラメータとなる。dはwO/2
以上にしておく必要がある。以上のようにして、発生し
たバブルに溝掘り部を取り囲むように配置したストライ
プドメイン伸長用導体パターン34にパルス電流Isを
与えてストライプドメイン周囲の磁壁が溝掘り部外側に
来るように配置する。ストライプドメインが一旦このよ
うに配置されると、溝掘り部境界段差15はストライプ
ドメイン磁壁が境界段差に近づけないような反磁界効果
を生じる。この結果、ストライプドメイン磁壁は溝掘り
部境界段差から離れた位置に安定保持され、磁壁と溝掘
り部境界段差と直接接しない構造がとれる。その様子を
第10図に示す。ストライプドメイン16の磁壁17は
溝掘り部14の境界の外側に安定化されている。このよ
うな状態が一旦得られると、ストライプドメイン磁壁と
溝掘り部境界との間には反発相互作用が働き、磁壁は溝
掘り境界と直接接することが避けられる。18はストラ
イプドメイン内の磁化の向きである。
FIG. 9 shows a method of arranging striped domains in the minor loop portion according to the present invention. Reference numeral 14 denotes a grooved region whose width W is set close to the stripe domain natural width WO (stripe domain width when the external bias magnetic field 11 is zero) determined by the material properties of the stripe domain holding layer. A bubble generator 33 made of a conductive pattern is built into this grooved portion. The bubbles generated by this bubble generator are designed to include not only the inside of the trench but also the surrounding area. In reality, the relative ratio between the width W of the grooved portion and the conductor spacing wG of the bubble generator, and the distance d between the bottom end of the generator and the tip of the grooved portion are important parameters. d is wO/2
It is necessary to keep it above. As described above, a pulse current Is is applied to the striped domain extension conductive pattern 34 arranged to surround the grooved portion of the generated bubble so that the domain wall around the striped domain is placed outside the grooved portion. Once the striped domains are arranged in this manner, the trench boundary step 15 produces a demagnetizing field effect that prevents the striped domain domain wall from approaching the boundary step. As a result, the striped domain domain wall is stably held at a position away from the trench boundary step, and a structure is achieved in which the domain wall does not directly contact the trench boundary step. The situation is shown in FIG. The domain wall 17 of the striped domain 16 is stabilized outside the boundary of the grooved portion 14. Once such a state is obtained, a repulsive interaction occurs between the striped domain domain wall and the trench boundary, and the domain wall is prevented from coming into direct contact with the trench boundary. 18 is the direction of magnetization within the stripe domain.

第11図はストライプドメイン保持層におけるストライ
プドメイン磁壁17と溝掘り部14との相対的関係を立
体的に示している。
FIG. 11 three-dimensionally shows the relative relationship between the striped domain domain wall 17 and the grooved portion 14 in the striped domain retention layer.

(発明が解決しようとする問題点) これらの方法は多数本の磁気ドメインを安定性よく配列
するためには操作が*稚で外部印加条件を制御すること
がかなり難しく、実用上問題であった。本発明の目的は
このような従来法の欠点を除去してマイナループである
ストライプドメインを安定性よく配列するための外部印
加条件を単純化できるようにした超高密度固体磁気記憶
素子を提供することにある。
(Problems to be solved by the invention) These methods are difficult to operate in order to stably arrange a large number of magnetic domains, and it is quite difficult to control the external application conditions, which is a practical problem. . An object of the present invention is to provide an ultra-high-density solid-state magnetic memory element that eliminates the drawbacks of the conventional method and simplifies external application conditions for stably arranging striped domains, which are minor loops. It is in.

(間趙点を解決するための手段) 本発明は膜面に垂直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境界のブロッホ磁壁中
に作った相隣合う2本のVBLからなるVBL対を記憶
担体として用いる磁気記憶素子に於いて、(1)前記ス
トライプドメイン保持層表面に前記ストライプドメイン
を安定化したい領域に亘って選択的にプラト一部を残し
、その周囲にリング状ドメインを安定化させる構成、お
よび(2)その部分だけ保持層を削って(り抜き部を作
り、くり抜き部を中心にしてその周囲にドメイン磁壁を
安定化させる方法において、相隣るプラト一部または溝
の中間の領域のストライプドメイン保持層上にプラトー
または溝の長手方向に平行に膜面垂直方向を磁化容易方
向とし、細線状パターンを配置し、かつその両端にバブ
ル発生器および局所磁界印加手段を与えて所要ドメイン
の形成を容易にした。以下、構成の詳細な説明をする。
(Means for solving the interpolation point) The present invention is based on two adjacent VBLs created in the Bloch domain wall at the stripe domain boundary existing in a ferromagnetic film whose easy magnetization direction is perpendicular to the film surface. In a magnetic memory element using a VBL pair as a storage carrier, (1) a part of the plateau is selectively left on the surface of the stripe domain holding layer over a region where the stripe domain is desired to be stabilized, and a ring-shaped ring is formed around the plateau. In the configuration that stabilizes the domain, and (2) in the method of carving out the retention layer only in that part (creating a hollowed out part and stabilizing the domain domain wall around the hollowed out part, part of the adjacent plateau Alternatively, a fine line pattern is arranged on the striped domain holding layer in the middle region of the groove, parallel to the longitudinal direction of the plateau or groove, with the direction perpendicular to the film surface being the easy magnetization direction, and a bubble generator and local magnetic field applied at both ends. A means is provided to facilitate the formation of a required domain.The configuration will be described in detail below.

細線状パターンとその直下のドメインとの関係を第5図
、第6図に示している。1はドメイン保持層、2は基板
、5は垂直磁化を持つ材料で形成した細線パターン、1
8はドメイン外側の磁化、19はドメイン内の磁化であ
る。HDは細線パターンから生じる磁界である。第1図
は本発明に於けるストライプドメイン保持層のマイナル
ープ部の主要部の構成例を示す図である。第1図(a)
は本発明の第1の発明を用いたときのストライブドメイ
ン保持層の主要部である。
The relationship between the thin line pattern and the domain immediately below it is shown in FIGS. 5 and 6. 1 is a domain holding layer, 2 is a substrate, 5 is a thin line pattern formed of a material with perpendicular magnetization, 1
8 is magnetization outside the domain, and 19 is magnetization inside the domain. HD is a magnetic field generated from a thin wire pattern. FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of the main part of the minor loop part of the striped domain holding layer in the present invention. Figure 1(a)
is the main part of the stripe domain holding layer when the first invention of the present invention is used.

第1図(b)は第1図(a)の一点鎖線部のチップ断面
である。基板2上のストライブドメイン保持層1の表面
にドメインを保持したい領域にプラトー4を形成する。
FIG. 1(b) is a cross section of the chip taken along the dashed line in FIG. 1(a). A plateau 4 is formed on the surface of the striped domain holding layer 1 on the substrate 2 in a region where domains are desired to be held.

これは例えばストライプドメイン保持層表面をプラト一
部を残して他の領域をエツチングすることによって得ら
れる。相隣るプラトーとプラトーの間の領域に垂直磁化
を持つ磁性体膜で形成した細線パターン5を配置する。
This can be obtained, for example, by etching the surface of the striped domain holding layer, leaving a plateau part and etching other areas. A thin line pattern 5 formed of a magnetic film having perpendicular magnetization is arranged in a region between adjacent plateaus.

そして、その細線パターンの一端にバブル発生器および
局所面内磁界発生用手段7を他の端にも局所磁界発生用
手段8を配置している。また必要に応じて両端の中間部
にバブル発生用導体パターン9を配置する。
A bubble generator and local in-plane magnetic field generating means 7 are disposed at one end of the fine line pattern, and a local magnetic field generating means 8 is disposed at the other end. Further, if necessary, a bubble generating conductive pattern 9 is arranged in the middle between both ends.

く作用) 第1図により第1の発明を説明する。細線パターン5の
磁化を4の周囲に安定化するドメイン内の磁化と逆向き
に飽和させておく。次に、ストライプドメイン保持層内
の磁化を4の周囲に安定化しようとするドメイン内の磁
化と同じ向きに飽和させるように外部磁界を加える。こ
の際、細線パターンはその磁化が反転しないだけの抗磁
力を有している必要がある。その後、バブル発生器7に
よって各細線パターンの端部にバブルを発生する。その
後、外部磁界の絶対値を小さくしていき、各バブルを細
線パターン5に沿って他の端まで伸長し、ストライプド
メインを形成する。その後、導体線7゜8に互いに反平
行電流を与え、第1図(a)の7の上側および8の下側
にストライプドメイン内の磁化と同じ向きの磁界が発生
するようにする。これらの磁界によって、各ストライプ
ドメインは細線パターンの両方の端部で互いに接合し、
逆に各プラトーを中心に持つ単一ドメインが形成される
。さらに外部印加磁界の絶対値を小さくすると、単一ド
メインは縮み、その回りのドメインが広がる。外部印加
磁界が零近傍になったとき、バブル発生器9を働かせて
、各プラト一部4にバブルを発生する。そうすると、こ
のバブルはプラトー内を端から端まで広がる。外部印加
磁界の向きを逆にし、絶対値を増加していくと、プラト
ー内部のドメイン磁壁がプラトー外周6に密着し、その
外側にリング状ドメイン12が第2図に示すように安定
化される。第1図(b)は第1図(a)の一点鎖線部の
断面である。
(Function) The first invention will be explained with reference to FIG. The magnetization of the fine line pattern 5 is saturated in the opposite direction to the magnetization in the domain stabilized around the pattern 4. Next, an external magnetic field is applied so as to saturate the magnetization in the striped domain holding layer in the same direction as the magnetization in the domain to be stabilized around 4. At this time, the thin wire pattern must have a coercive force sufficient to prevent its magnetization from being reversed. Thereafter, a bubble generator 7 generates bubbles at the ends of each thin line pattern. Thereafter, the absolute value of the external magnetic field is decreased, and each bubble is extended to the other end along the thin line pattern 5, forming a stripe domain. Thereafter, antiparallel currents are applied to the conductor wires 7.8 so that a magnetic field in the same direction as the magnetization in the stripe domain is generated above 7 and below 8 in FIG. 1(a). These magnetic fields cause each stripe domain to join together at both ends of the thin line pattern,
Conversely, a single domain is formed with each plateau at its center. Furthermore, when the absolute value of the externally applied magnetic field is reduced, the single domain shrinks and the domains around it expand. When the externally applied magnetic field becomes near zero, the bubble generator 9 is activated to generate bubbles in each platelet portion 4. This bubble then spreads from one end of the plateau to the other. When the direction of the externally applied magnetic field is reversed and the absolute value is increased, the domain domain wall inside the plateau comes into close contact with the plateau outer periphery 6, and a ring-shaped domain 12 is stabilized outside of it as shown in FIG. . FIG. 1(b) is a cross section taken along the dashed-dotted line in FIG. 1(a).

第2の発明は第3図(a)、(b)にその構造の主要部
を示すドメインを配置したい領域の中心部13をくり抜
き、それを取り囲むように閉じたドメイン磁壁を配置す
る。その動作方法は第1の構造とほぼ同じである。異な
る点はくり抜いた領域にバブルを発生する必要がないの
で、バブル発生器9を必要としない。垂直磁化を持つ材
料の細線パターンの代わりにストライプドメイン保持層
表面を溝掘りすることもアイデアとして出て来る。しか
し、実験してみると、溝掘り法はドメインを溝のエツジ
にトラップする力が強いため、ドメインがそこから外れ
にくく、ストライプドメイン側壁部片側の磁壁をエツジ
にトラップされたまま、もう一方の側の側壁部のみがエ
ツジを乗り越えて移動し、ドメイン幅を広げていくこと
が屡々あった。この状態に対して外部磁界を小さくし、
さらに向きを逆転したとき、くり抜き部14のエツジ1
5から反転ドメイン(最初に表面溝掘り部に形成したド
メインの磁化と同じ向きの磁化をもつドメイン)が瞬間
的に不規則形状に広がってしまうことがあり、必ずしも
、4を取り囲む閉じた磁壁をもつドメインが安定性よく
形成されない欠点があった。これに似た技術が昭和61
年度電子通信学会総合全国大会(1986,3,26講
演番号:229)において報告されている。そこでは、
上記溝掘り部を第3図の7,8に近い部分だけに限定す
る方法であるが、ストライプドメイン長手方向に沿って
VBL対のビット位置作りつけの際細工をいろいろする
ので、前記のようなガイド用溝がない場合ドメインが直
線的に7の側から8の側までくり抜き部の間の領域をま
っすぐのびていかず、途中でビット位置作り付は用パタ
ーンに引っ掛かり、最後はドメインヘッドが15にぶつ
かってしまうこうがあった。一旦、ぶつかってしまうと
、それ以上はどうしようもなく、14を取り囲む閉磁壁
をもつドメインを安定性よく形成することが難しかった
In the second invention, the main part of the structure is shown in FIGS. 3(a) and 3(b).The center part 13 of the region where the domain is to be placed is hollowed out, and a closed domain domain wall is arranged to surround it. Its method of operation is almost the same as the first structure. The difference is that there is no need to generate bubbles in the hollowed out area, so the bubble generator 9 is not required. Another idea is to groove the surface of the striped domain retention layer instead of using a thin line pattern of a material with perpendicular magnetization. However, experiments have shown that the trenching method has a strong ability to trap domains at the edges of the trench, making it difficult for the domains to separate from it. Often only the side walls moved over the edge, expanding the domain width. For this state, reduce the external magnetic field,
When the direction is further reversed, the edge 1 of the hollowed out part 14
From 5, inverted domains (domains with magnetization in the same direction as the domain initially formed in the surface trench) may momentarily expand into an irregular shape, and the closed domain wall surrounding 4 may not necessarily be expanded. There was a drawback that the domains with which they were formed were not formed stably. A technology similar to this was introduced in 1986.
It was reported at the Annual National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers (1986, March 26, lecture number: 229). Where,
This method limits the grooved portions to only the areas near 7 and 8 in Figure 3, but since various adjustments are made to create the bit positions of the VBL pair along the longitudinal direction of the striped domain, the above-mentioned If there is no guide groove, the domain will not extend straight through the area between the cutouts from the 7 side to the 8 side, and the bit positioning will get caught in the pattern on the way, and the domain head will eventually reach 15. There was a chance we would collide. Once they collide, there is nothing that can be done about it anymore, making it difficult to stably form a domain with a closed domain wall surrounding 14.

本発明ではこれらの欠点を取り除ける。上記溝掘り法の
第1の点については垂直磁化をもつ材料で形成した細線
パターンとストライプドメイン保持層との間に非磁性層
をスペーサーとしていれることによって細線のエツジ部
の磁壁トラップ用障壁の急峻さを随意に変えることがで
きる。第2の問題は本発明では生じない。以上、この方
法を用いることにより制御性よく所定の位置にリング状
ドメイン、またはくり抜き部を取り囲む閉磁壁を持つド
メインを形成できる(第4図)。
The present invention eliminates these drawbacks. Regarding the first point of the above-mentioned trench digging method, by using a nonmagnetic layer as a spacer between the thin wire pattern formed of a material with perpendicular magnetization and the striped domain holding layer, the barrier for domain wall trapping at the edge of the thin wire can be made steeper. You can change the size at will. The second problem does not arise with the present invention. As described above, by using this method, it is possible to form a ring-shaped domain at a predetermined position with good controllability, or a domain having a closed domain wall surrounding a hollowed part (FIG. 4).

(実施例1) Gd3Ga5012(111)基板上に(VSmLuC
a)3(FeGe)5012組成のガーネット膜を4u
mの厚さLPE成長した。第1図、第2図の構造のプラ
トー4の高さを0.4um、くり抜き部13の深さを4
um、幅はどちらも6umである。その上に5i02ス
ペーサー0.2umを介して、ノ\−ド垂直磁化膜であ
る非晶質GdTb膜をスパッタ法で0.2um厚さだけ
付け、酸化を防ぐため、その表面を5i02でカバーし
た。しかる後、GdTb膜を0.2um幅のストライプ
ドメイン状に形成した。この構造の両端に2um幅の導
体パターンを配置し、前述のバブル発生から始まる一連
の動作により、第1図の構造ではプラトー4を取り囲む
リング状ドメインを、第2図の構造ではくり抜き部を取
り囲む閉磁壁を持つドメインを形成できた。
(Example 1) (VSmLuC
a) 4u of 3(FeGe) 5012 composition garnet film
LPE was grown to a thickness of m. The height of the plateau 4 in the structure shown in FIGS. 1 and 2 is 0.4 um, and the depth of the hollowed out part 13 is 4 um.
um, and the width is both 6 um. On top of that, a 0.2um thick amorphous GdTb film, which is a node perpendicular magnetization film, was applied by sputtering via a 0.2um 5i02 spacer, and the surface was covered with 5i02 to prevent oxidation. . Thereafter, a GdTb film was formed in the form of striped domains with a width of 0.2 um. A conductive pattern with a width of 2 um is placed at both ends of this structure, and by a series of operations starting from the bubble generation described above, a ring-shaped domain surrounding the plateau 4 is formed in the structure shown in FIG. 1, and a hollowed out portion is surrounded in the structure shown in FIG. 2. A domain with a closed domain wall could be formed.

(実施例2) 実施例1において、非晶質GdTb膜とガーネット膜と
の間に5i02をlumスペーサーとして配置した構造
を持つ場合も実施例1と同様の効果を得ることができた
が、予想通り、パターンエツジのストライプドメイン磁
壁トラップ力は実施例1に比べて増加し、外部磁界を小
さくしていったとき、そこからの離れ方に場所毎の不均
一さが目立った。
(Example 2) In Example 1, the same effect as in Example 1 could be obtained when 5i02 was arranged as a lum spacer between the amorphous GdTb film and the garnet film. As can be seen, the striped domain domain wall trapping force of the pattern edge increased compared to Example 1, and when the external magnetic field was decreased, non-uniformity was noticeable from place to place in the distance from the external magnetic field.

(発明の効果) 本発明により、従来間層になっていたドメイン配置の安
定性、信頼性が格段に改善される。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the stability and reliability of the domain arrangement, which has conventionally been interlayered, can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はリング状ドメインを保持するための主要構造図
、第2図は第1図に示す方法によって形成したリング状
ドメインを示す図、第3図は中抜きストライプドメイン
を保持するための主要構造図、第4図は第3図に示す方
法で形成したストライプドメイン図、第5図は本発明に
使用する垂直磁化を持つ細線パターンがドメインをトラ
ップする機構を示す図、第6図は垂直磁化を持つ細線パ
ターンの下に安定化されるドメインの磁化を示す図、第
7図はリング状ドメインを保持するための従来法の一例
を示す図、第8図は従来法に於けるリング状ドメイン形
成のための導体パターンは一例を示す図、第9図は中抜
きドメイン安定化法の従来法の一例を示す図、第10図
は中抜きストライプドメインを上からみた図、第11図
はドメインを立体的に見た図である。図において、 1、ドメイン保持層、2.基板、3.ドメイン保持層の
表面エッチ部、4.プラト一部、5.垂直磁化を持つ材
料で形成した細線パターン、6.プラト一部エツジ、7
、バブル発生器および局所面内磁界発生用導体パターン
、86局所面内磁界発生用導体パターン、9.バブル発
生用導体パターン、10.スペーサー、11.バイアス
磁界、12.リング状ドメイン、13.リング状ドメイ
ン磁壁、14.ドメイン保持層くり抜き部、15バり抜
き部エツジ、16.中抜きドメイン、17.ドメイン外
周磁壁、18.垂直磁化を持つ細線パターン下のドメイ
ンの外側の磁化、19.ドメイン内の磁化、20.垂直
磁化を持つ細線パターンの縁に引き寄せられるドメイン
、21.ドメイン磁壁、22.垂直磁化を持つ細線パタ
ーンの側壁、23.23’、プラトー周囲の溝掘り部、
24、リング状ドメイン保持用溝掘り部の外側のエツジ
、25.バブル発生器、26.バブル発生器用導体パタ
ーン、27.バブル発生用パルス電流、28.28”、
ストライブドメイン先端部のがし用溝、29.ストライ
プドメイン縫い合わせ用導体パターン、30.ストライ
プドメイン縫い合わせ用パルス電流、31.31’、メ
イジャライン、32−32’、ゲート部、33.バブル
発生器、34、バブル伸長用導体パターン。 第   1   図 第   2   図 第   3   図 第   4   図 第   5   図 第   6   図 第   7   図 (a) 第   8   図 第   9   図 第  10  図
Figure 1 is a diagram of the main structure for holding ring-shaped domains, Figure 2 is a diagram showing the ring-shaped domains formed by the method shown in Figure 1, and Figure 3 is a diagram of the main structure for holding hollow striped domains. Structure diagram, Figure 4 is a diagram of striped domains formed by the method shown in Figure 3, Figure 5 is a diagram showing the mechanism in which the thin line pattern with perpendicular magnetization used in the present invention traps domains, and Figure 6 is a diagram of vertical magnetization. Figure 7 shows an example of the conventional method for holding ring-shaped domains. Figure 8 shows the magnetization of domains stabilized under a thin line pattern with magnetization. A diagram showing an example of a conductor pattern for forming a domain, FIG. 9 a diagram showing an example of a conventional hollow domain stabilization method, FIG. 10 a diagram showing a hollow stripe domain viewed from above, and FIG. FIG. 3 is a three-dimensional view of a domain. In the figure: 1. domain retention layer; 2. substrate, 3. 4. surface etched portion of domain holding layer; Part of Plato, 5. 6. A thin line pattern formed of a material with perpendicular magnetization. Plato Part Edge, 7
, Bubble generator and conductor pattern for generating local in-plane magnetic field, 86 Conductor pattern for generating local in-plane magnetic field, 9. Conductive pattern for bubble generation, 10. Spacer, 11. Bias magnetic field, 12. Ring-shaped domain, 13. Ring-shaped domain domain wall, 14. Domain holding layer hollowed out part, 15 burr cut out part edge, 16. Hollow domain, 17. Domain outer domain wall, 18. Magnetization outside the domain under the fine line pattern with perpendicular magnetization, 19. Magnetization within the domain, 20. Domains attracted to the edges of fine line patterns with perpendicular magnetization, 21. Domain domain wall, 22. Sidewall of fine line pattern with perpendicular magnetization, 23.23', grooved part around plateau,
24. Outer edge of grooved portion for holding ring-shaped domain; 25. Bubble generator, 26. Conductive pattern for bubble generator, 27. Pulse current for bubble generation, 28.28”,
Stripping groove at the tip of the stripe domain, 29. Conductor pattern for striped domain sewing, 30. Pulse current for stripe domain stitching, 31.31', major line, 32-32', gate section, 33. Bubble generator, 34, conductor pattern for bubble expansion. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 (a) Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)情報読み出し手段、情報書き込み手段および情報
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作った相隣
る2つの垂直ブロッホラインの対をブロッホ磁壁内で保
持、転送する手段を有する磁気記憶素子に於いて、ドメ
インを配置したい領域に亘って前記強磁性体膜表面の一
部を選択的に残して他の領域を削り、かつ削った領域に
対応する部分に削り残し部に平行に垂直磁化をもつ材料
で形成した細線を配置してその先端部を含む位置にバブ
ル発生、および局所磁界発生の手段を、もう一方の端部
に局所磁界を発生させる手段を設けていることを特徴と
する磁気記憶素子。
(1) The boundary of a stripe domain existing in a ferromagnetic (including ferrimagnetic) film that has information reading means, information writing means, and information storage means and whose easy magnetization direction is perpendicular to the film surface. In a magnetic memory element having a means for retaining and transferring a pair of two adjacent vertical Bloch lines formed in a Bloch domain wall within the Bloch domain wall, the ferromagnetic film surface is A part is left selectively and other areas are shaved, and a thin wire made of a material with perpendicular magnetization is placed parallel to the uncut part in the part corresponding to the shaved area, and a bubble is created at a position including the tip of the wire. What is claimed is: 1. A magnetic memory element comprising means for generating and generating a local magnetic field, and means for generating a local magnetic field provided at the other end thereof.
(2)情報読み出し手段、情報書き込み手段および情報
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作った相隣
る2つの垂直ブロッホラインの対をブロッホ磁壁内で保
持、転送する手段を有する磁気記憶素子に於いて、前記
強磁性体膜中の前記ストライプドメインを配置したい領
域に亘ってストライプドメイン保持層にくり抜き部が設
けられ、かつ該くり抜き部と相隣るくり抜き部との間の
領域にこれらのくり抜き部に平行に垂直磁化を持つ材料
で形成した細線を配置してその先端部を含む位置にバブ
ル発生および局所磁界発生の手段を、もう一方の細線端
部に局所磁界を発生させる手段を設けていることを特徴
とする磁気記憶素子。
(2) The boundary of a stripe domain existing in a ferromagnetic (including ferrimagnetic) film that has information reading means, information writing means, and information storage means and whose easy magnetization direction is perpendicular to the film surface. In a magnetic memory element having means for retaining and transferring a pair of two adjacent perpendicular Bloch lines formed in a Bloch domain wall within the Bloch domain wall, the stripe domain in the ferromagnetic film is placed in a region where the stripe domain is desired to be arranged. Hollowed out parts are provided in the striped domain holding layer, and thin wires made of a material having perpendicular magnetization are arranged parallel to these hollowed out parts in the region between the hollowed out parts and adjacent hollowed out parts. A magnetic memory element characterized in that a means for generating a bubble and a local magnetic field is provided at a position including the tip, and a means for generating a local magnetic field is provided at the other end of the thin wire.
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