JPS63193397A - ブロツホラインメモリ素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はブロッホラインメモリ素子に係９、特に高密度
、大容量素子に好適なブロッホライン対の固定技術に関
する。

〔従来の技術〕

従来のブロッホラインメモリ素子では特開昭５９−９６
５９２号に記載のようにブロッホライン対を固定するた
めに、ストライプ磁区の長手方向に磁化した軟磁性体パ
ターンを用いていた。この従来法を第２図を用いて述べ
る。

第２図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磁化４と、このストライプ磁
区の周囲に存在するブロッホ磁壁（以下単に磁壁と呼ぶ
）２、および、磁壁中に存在する垂直ブロッホライン（
以下単にブロッホラインと呼ぶ）ｌａ、ｌｂを模式的に
示したものである。ブロッホラインメモリでは磁化方向
が１８０゜異なる２つのブロッホラインＩＪＩ、ｌｂを
１つの対とし、これを情報担体とするが、従来法では、
このブロッホライン対を同図に示すようにストライプ磁
区の長手方向（ｙ軸方向）に磁化した軟磁性体から成る
ビット固定用パターンによって所定のビット位置に固定
していた。

ブロッホライン対の物理的な大きさは、用いる強磁性体
膜の材料によって異なり、一般的には、強磁性体膜に存
在するストライプ磁区４の幅の約０．２倍程度である。

現在までにストライプ磁区幅０．５μｍ程度の強磁性体
膜がすでに開発されているが、この場合、ブロッホライ
ン対の大きさは０、１μｍ程度となる。

従来法によシ、ブロッホライン対を固定するためには、
対を構成するブロッホラインの各々が、それぞれビット
固定用磁石の端部に位置する必要があり、上記の０．５
μｍ程度の強磁性体膜を用いた場合ビット固定用磁石３
の幅は０．１μｍ程度としなければならない。

上記のビット固定用磁石を面内方向に磁化するためには
外部から数千〜致方Ｑｅの磁界を印加する手段を用いる
。特に、第２図に示すごとく、磁石を幅方向に磁化する
ためには形状効果による反磁界の影４ｉｉを強く受け、
４’１ｉｉ−に強力な磁界が必要となる。また、この様
な幅方向の磁化を実現するためには高保磁力な性質を有
する磁性膜を用いる必要があるが、幅方向への磁化は現
存する高保磁力膜を用いても１μｍ程度が限界となる。

したがって１幅０．１μｍの磁性体を幅方向に磁化する
ととは現状ではできない。

上記、理由によシ、微小寸法のストライプ磁区を用いる
ブロッホラインメモリでは、従来法によるブロッホライ
ン対の固定は実現しない。

なお、ビット同定用磁石の代シに単に磁性膜パターンを
用いる発明が特開昭５９−９８３８４号明細書に示され
ている。この方法ではブロッホラインからの漏えい出湯
により磁性膜が磁化されることを期待したものであるが
、この方法においても、磁性膜パターンの寸法が微細化
することによって、上記の理由により実現は難しくなる
。

又、後者の方法は、ブロッホライン対からの漏えい磁場
を利用するため軟磁性体膜上利用する必要があるが、ブ
ロッホライン対からの漏えい磁場の約１００倍の強度を
有する強磁性体膜からの漏えい磁場によって所望の磁化
状態が得られ難い欠点を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術はビット固定用磁石を幅方向に磁化する必
要がある点が、素子の高密度化に対し、　　　−問題と
なる。すなわち、磁性体を幅方向に磁化するのは、形状
効果によシ、極めて離しく、高保磁力膜を用いても、幅
方向に磁化できる最小寸法は現状で１．０μｍ程度とな
る。したがって、サブミクロン寸法のブロッホライン対
を固定することはでさない。仁のため、素子の高密度化
は実現しない。

本発明の目的は、素子の高密度化に適した新しいブロッ
ホライン対の固定方法を用いたブロッホラインメモリ素
子を提供することにある。

〔問題点？：解決するための手段〕

上記目的は、例えばストライプ磁区の幅方向（Ｘ軸方向
）に磁化したビット固定用磁石をストライプ磁区内に周
期的に配置し、これが作る磁壁法線方向の磁界強度変調
でブロッホライン対を固定する手段を少なくとも利用す
るブロッホラインメモリ素子により達成される。

〔作用〕

第３図（功はブロッホ磁壁２内に存在するブロッホライ
ン１ａｔ−模式的に示したものである。磁壁は膜面内方
向を向く磁化５の連続的な集合体でちゃ、ブロッホライ
ン１ａの領域にて磁化５は１８００磁化方向が反転する
。このブロッホライン１ａｔ−含む磁壁の磁化状態を模
式的に同図（ｂ）に示す。同図から明らかなように磁壁
の磁化はｙ軸方向を向くが、ブロッホラインの磁化はＸ
軸方向を向く。

次に、このブロッホラインｌａの近傍に磁壁２の法線方
向に磁化した磁石３１を存在させると、それが作るＸ軸
方向の面内磁界の勾配がブロッホラインを向って右方向
に移動させ、最終的に、磁石３１の直上に固定する。

この方式を利用して、ビット位置に磁石３１を配置すれ
ばブロッホライン対の一方は必ず固定される。残る一方
のブロッホラインは磁化方向が１８０°異なるため、隣
り合ラビット固定用磁石のほぼ中間位置が安定位置とな
る。上記の理由によシ、ビット固定用に磁壁法線方向に
磁化した磁石を用いることによシ、磁壁法線方向に磁界
強度分布が作られ、磁化方向が１８０°異なるブロッホ
ライン対を固定できる。

上記、説明はストライプ磁区の幅方向に磁化した磁石パ
ターンを用いる場合について述べたが、このような磁化
状態を作るのは極めて容易である。

すなわち、すでに述べたようにストライプ磁区の幅に対
し、ブロッホライン対の大きさは０．２倍程度でるるか
ら、用いる磁石パターンの長さと幅の比は従来法と同様
１：０．２となる。このような形状のパターンを長手方
向に磁化するのは形状効果から、反磁界は極めて少なく
、容易である。したがって、幅０．１μｍ程度のパター
ンでも容易に磁化できる。したがって、高密度なブロッ
ホラインメモリ素子にも適用可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によシ説明する。

膜面に垂直な方向を磁化容易方向とする強磁性体膜とし
く）ａＱｅ系ガーネット材料を用いた。この強磁性体膜
の膜面に垂直にバイアス磁界Ｈ１″ｆ：２０００ｅ印加
し、ストライプ磁区４を存在させた。このストライプ磁
区周囲の磁壁２上には所定の手順によシブロツホライン
対１を書き込んだ。

このブロッホライン対１を固定するため、ストライプ磁
区内にビット固定用磁石３１を周期的に配置した。この
ビット固定用磁石は％　Ｃ０Ａｇから成シ真空蒸着法に
よシ被着後、既存のりソグラフイ手段により形成した。

又この磁石パターンの磁化は外部より、パターンの長手
方向に約１０００００６の磁界を印加することで行った
。

上記方法によシ形成したビット固定用磁石３１が作る磁
界変調によシ、同図に示すごとく、対を形成する一方の
ブロッホライフ１ａはビット固定用磁石端部に引きよぜ
られた。また、残る一方のブロッホライン１ｂは磁化状
態が１８０°異なるため、隣り合うビット固定用磁石間
に安定化された。同様に他のブロッホライン対１′、１
“　　１１Ｆもビット固定用磁石端部に固定され、情報
は保存された。

この情報を転送するためには１強磁性体膜の膜面に垂直
な方向にパルス状の磁界を印加する手法を用いた。すな
わち、この磁界により、ブロッホライン対にジャイロ的
な力を与え、隣夛のビット位置にブロッホライン対を転
送した。以後、同様にこのパルス状磁界を印加すること
でブロッホライン対を転送した。

読み出しは、所定のビット位置にブロッホライン対の存
在を読み出せる機能部を設けることで行った。

以上１本発明の一実施例について述べたが１本発明のポ
イントは磁壁法線方向の磁界変調によりブロッホライン
対を固定することにある。この磁壁法線方向の磁界変調
を作る手段としては、上記の実施例以外に下記の方法が
ある。第４図を用いて述べる。同図は１強磁性体膜７中
に存在するストライプ磁区４と、膜表面上に形成し九垂
直あるいは面内方向に磁化した磁化膜パターン６を示し
ている。また、同図は、磁化膜パターン６と強磁性体膜
７とのスペーサ１０が、ストライプ磁区４の長手方向で
周期的に変化している様子を示す。

同図のごとく、磁化膜パターンと強磁性体膜との間隔を
保つスペーサＩＯが周期的に変化した場合、磁化膜パタ
ーンよシ漏えいする面内磁界の強度は強磁性体膜中で変
化する。すなわち、スペーサ１０が薄い領域■と領域Ｉ
とでは面内磁界Ｈ，に変化が生じる。

この面内磁界の変調に、ブロッホライン対は実施例−と
同様なふる壕いをみせる。すなわち、磁壁法線方向の磁
界が強い領域Ｉにはブロッホライン１ａが、弱い磁界の
領域■にはブロッホラインｌｂが安定に存在する。

以上、スト・ライプ磁区の長手方向に周期的にスペーサ
１０の厚さ変化を作った上に、磁化膜パターンを形成し
ても、実施例−と同様にブロッホライン対を固定できる
。

この第２の実施例では磁化膜パターンが連続している点
に特徴がある。このため、上記の第１の実施例に比べ加
工が容易であり、素子の高密度化に対し有利となる。

以上、磁壁法線方向の磁界強度変調を利用するブロッホ
ライン対のビット固渋について２つの実施例を述べてき
た。

本発明である磁壁法線方向の磁界強度変調を利用するブ
ロッホライン対の固定方法は、他に読み出し、Ｖき込み
等の機能部にも応用できることが確認されている。

以下、実施例３として、読み出し機能部に有効なブロッ
ホライン対の分離操作に利用した例について第５図を用
いて述べる。

垂直磁化ガーネット面に対し垂直な磁界Ｈ１（バイアス
磁界）ｔ−印加し、ストライプ磁区４を存在させる。

ストライプ磁区先端部には、ストライプ磁区のｍｔｍｍ
化を印加面内磁界１４ｒｐと同じ方向とするために存在
するブロッホライン１−ａ　トｆｆ報”　１　”を表わ
す、ブロッホライン対１　　ｂ、　　ｌ　−ｃｉ）Ｅ存
在している。

このストライプ磁区先端部に、ストライプ磁区の長手方
向と平行な部分を持つ導体８を配置しておく。

ブロッホライン対の存在の有無を読み出す九めには、ブ
ロッホライン対を分離する必要がある（ブロッホライン
対の有無によって、それを含む磁区の切断の容易さに変
化が現われないため、その存在の有無を検出できないこ
とに理由する）。

そこで、同図（ｂ）に示すように、導体８に各々逆向き
に電流ｉを流す。この電流を流すことによって、向って
上の導体では上向きの面内磁界Ｈムが発生する。

下の導体にも同様に下向きに面内磁界Ｈム′が発生する
。

この磁壁法線方向の面内磁界によりブロッホラインの磁
化が、それぞれの磁界方向を向こうとしくゼーマンエネ
ルギを最小とする方向）、ブロッホラインは移動する。

この結果、ブロッホライ／１−ａは面内磁界Ｈ真方向を
、ブロッホライン１−ｃはＨＡ’　方向ｆ向く。

この結果ブロッホライン対は分離される。

導体に流す電流方向は、Ｈム磁界の方向を決定するため
、分離するブロッホラインの磁化方向を考えて選ぶ必要
がある。

ただし、ブロッホラインメモリの構成上ブロッホライン
１−ａと１−ｃの磁化状態は磁壁に対して必ず同方向と
なるから、導体８には同図に示すように逆方向の電流を
流す必要がある。

ブロッホライン１−ｂは１面内磁界Ｈム方向に移動して
も、Ｈム′方向に移動しても、磁化方向が面内磁界方向
と一致しないため、先端部に残る。

この結果、ブロッホライン対は同図（ｂ）に示すように
分離される。

以上が本案施例の概要であるが、本発明を有効に実施す
るためには導体位置を選ぶ必要がある。

すなわち、ストライプ磁区と平行な導体部分の中心線を
上下の磁壁上に選ぶ必要がめる。

この理由は、導体中心部のバイアス磁界成分は零であり
、導体中心部に磁壁を位置させれば磁区の上下方向の移
動は起きない。

このため、ブロッホライン１−ａ、１−ｃｔ安定に固定
することができる。

ところで、本導体形状によれば、上記の電流を流すこと
によシ、ストライプ磁区端部にＨ＋磁界が発生するが、
上下の磁壁は先に述べた理由からほぼ固定されているた
め、磁区の先端部のみが右方向に拡大する。

この結果、ブロッホライン１−ｂはさらに、他の２本の
ブロッホラインと離れるため、完全な分離が行なえる。

以上、述べた本発明は、ブロッホラインの磁化状態が１
８０°反転する場合においても、導体８に流す電流方向
を選ぶことで実施可能であることを確認している。

父、ブロッホラインがストライプ磁区端部に１本存在す
る場合（情報″′Ｏ″の場合）においては、このブロッ
ホラインがＨムないしはＨム′方向を向こうとし、移動
するため、ストライプ磁区端部にブロッホラインの無い
状態を作ることができた。

すなわち１本発明は、ブロッホライン対がある場合、先
端部に１本のブロッホラインが存在し、ブロッホライン
対が無い場合、ブロッホラインが存在しない状態をスト
ライプ磁区端部に作ることができる。

これは、ブロッホライン対の読み出し機能部に有効でア
リ、本発明によれば従来法に比べ効率の良いブロッホラ
イン対の分離が可能となる。

又、１本のブロッホラインを固定することによってスト
ライプ磁区端部にブロッホラインのない状態を作ること
ができるが、この状態は書き込み時に都合が良く、本方
式が書き込み機能部に利用できることを確認している。

なお１本発明は２本の平行な部分より成る導体を用いた
が、他にこの構成からなる１本導体を用いても本夾施例
は問題ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ビット固定用磁石の寸法を極微細化で
き、さらに、効率の良い読み出し、書き込み機能部を構
成できるため、　２５６Ｍｂ／ｃｌｎ！級の高密度、大
容量のブロッホラインメモリ素子を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す、ブロッホラインメモ
リの記憶部の模式図、第２図は従来法を示す、ブロッホ
ラインメモリの記憶部の模式図。 第３図はブロッホラインの模式図と、本発明の原理説明
図、第４図は本発明の他の実施例を示す。 ブロッホラインメモリの記憶部の斜視図、第５図は本発
明を読み出し機能部に応用した実施例を示す要部平面図
でるる。 １・・・ブロッホライン対ｓ　　１ａ、　　１　ｂ・・
・ブロッホライン、２・・・磁壁、３・・・ビット固定
用磁石、４・・・ストライブ磁区、５・・・磁化、６・
・・磁化膜パターン。 ７・・・強磁性体膜、８・・・分離用導体。　　　　　
　　　、’　、　７’−５代理人　弁理士　小川勝男　
“パ・） （骨− 慕　　１　　図 石４図 し−一〜−−−）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、情報の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
   磁性体膜に存在するストライプ磁区周囲のブロッホ磁壁
   の中に形成した垂直ブロッホライン対を情報担体として
   用いるブロッホラインメモリ素子において、前記、ブロ
   ッホ磁壁の法線方向に面内磁界の強度変調を作ることに
   より、ブロッホライン対のビット位置を固定する手段を
   設けたブロッホラインメモリ素子。