JPS6320793A - ブロツホラインメモリ - 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］ 本発明はブロツホラインメモリに関する。ブロツホライ
ンメモリは極めて高い密度にて情報を記録することがで
きるメモリとして各種電子装置への応用が考えられる。

［従来の技術］ 現在、コンピュータ用外部メモリ、電子ファイル用メモ
リ、静止画ファイル用メモリ等のメモリとしては、磁気
テープ、ウィンチェスタ−ディスク、フロッピーディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気バブルメモリ等
の各種のメモリデバイスが使用されている。これらのメ
モリデバイスのうちで、磁気バブルメモリを除く他のメ
モリは情報の記録や再生の際に記録再生用へラドをメモ
リに対し相対的に移動させることが必要である。即ち、
この様なヘッドの相対的移動にともない、該ヘッドによ
り情報トラックに固定的に情報列を記録したり該情報ト
ラックに固定的に記録されている情報列を再生したりす
る。

しかるに、近年、次第に記録密度の高度化が要求される
につれて、へ−７ドを情報トラックに正確に追従させる
ためのトラッキング制御が複雑になり該制御が不士分な
ために記録再生信号の品位が低下したり、へ−２ド移動
機構の振動やメモリ表面に付着したゴミ等のために記録
再生信号の品位が低下したり、更に磁気テープ等へ一２
ドと接触しながら記録再生を行なうメモリの場合には摺
動により摩耗が発生し、光デイスク等ヘッドと非接触に
て記録再生を行なうメモリの場合には合焦のためのフォ
ーカシング制御が必要となり該制御が不十分なために記
録再生信号の品位が低下したりするという問題が生じて
いる。

一方、磁気バブルメモリは、所定の位置にて情報の記録
を行ない該記録情報を転送することができ且つ情報を転
送しながら所定の位とにて情報を再生することができ記
録再生に際しヘッドとの相対的移動を必要とせず、この
ため記ｔａ密度の高度化に際しても上記の様な問題を生
ずることがなく、高信頼性を実現することができると考
えられている。

しかしながら、磁気バブルメモリは磁性ガーネッ）Ｉ［
等の膜面に垂直な方向に磁化容易軸をもつ磁性６Ｍ膜に
磁界を印加することにより生ぜしめられる円形の磁区（
パズル）を情報ビットとして用いるため、現在のガーネ
ット膜の材料゛特性から制限される最小バブル（直径０
．３倶ｍ）を使用しても数十Ｍビット／ｃｒｒｒ′が記
録密度の限界であり、更なる高密度化は困難である。

そこで、最近、上記磁気バブルメモリの記録密度の限界
を越える記録密度をもつメモリとしてブロツホラインメ
モリが注目されている。このブロー２ホラインメモリは
、磁性薄膜に生ぜしめられる磁区の周囲に存在するブロ
ッホ＆ａ壁構造に挟まれたネール磁壁構造（ブロツホラ
イン）の対を情報ビットとして用いるものであるため、
上記磁気バブルメモリに比べて２桁近い記録密度の高度
化が可壱である。たとえば、バブル径０．５ｇｍのガー
ネット膜を使用した場合、１．６Ｇビフト／ｃｒｒＩの
記録密度を達成することが可詣である［「日経エレクト
ロニクス４　１９８３年８月１５日、ｐ１４１−１６７
　　参照］。

第４図にブロツホラインメモリを構成する磁性体構造の
一例の模式的斜視図を示す。

図において、２はＧＧＧ、ＮｄＧＧ″”ｊｐの非磁性ガ
ーネット膜２トる基板であり、該基板上には磁性ガーネ
ット薄膜４が付与されている。該膜は、たとえば液相エ
ピタキシャル成長法ＣＬＰＥ法）により成膜することが
でき、その厚さはたとえば５μｍ程度である。６は磁性
ガーネット薄膜４中に形成されたストライプ状磁区であ
り、該磁区の内外の境界領域として磁壁８が形成されて
いる。

該ストライプ状磁区６の輻はたとえば５μｍ程度であり
長さはたとえばｌｏＯｇｍ程度である。また、磁壁８の
厚さはたとえば０．５．ｍ程度である。矢印で示される
様に、磁区６内においては磁化の向きは上向きであり、
一方磁区６外においては磁化の向きは下向きである。

磁壁８内における磁化の向きは内面（１！Ｉｔち磁区６
側の面）側から外面側へと次第にねじれた様に回転して
いる。この回転の向きは磁壁６中に垂直方向に存在する
ブロツホライン１０を境界としてその両側では逆になる
。第４図においては磁壁８の厚さ方向の中央部における
磁化の向きが矢印で示されており、ブロツホラインｌＯ
における磁化の向きも同様に示されている。

尚、以トの様な磁性体構造には外部から下向きのバイア
ス磁界ＨＢが印加されている。

図示される様に、ブロツホライン１０には磁化の向きの
異なる２つの種類が存在し、これらのブロツホラインの
対の有無を情報″ｌ”、“０″′に対応させる。該ブロ
ツホライン対は８１９８中において規則正しい位δ即ち
ポテンシャルウェルのうちのいづれかに存在する。また
、プロツボライン対は基板面に垂直なパルス磁界を印加
することにより各々が隣りのポテンシャルウェルへと順
次転送される。かくして、ブロツホラインメモリへの情
報の記録（磁壁８へのプロツボライン対の３込み）及び
該ブロツホラインメモリに記録されている情報の再生（
磁壁８中のプロツボライン対の読出し）は、ブロツホラ
イン対を磁壁８内で転送しながらそれぞれ所定の位ｔで
行なうことができる。上記情報の記録及び再生はいづれ
もそれぞれ基板面に乗直な所定の強さのパルス磁界を所
定の部分に印加することで行なうことができ、第４図に
は示されていないが、これら記録及び再生のためのパル
ス磁界印加手段として磁性薄膜４の表面にストライプ状
磁区６に対しそれぞれ所定の位置関係にてパルス通電用
の導体パターンが形成される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかして、以上の様なブロツホラインメモリにおいて、
ブロツホライン対のためのポテンシャルウェルの形成は
、たとえば磁性薄膜の表面に該磁壁を横切る様に規則正
しいパターンを付与することにより行なわれる。

第５図はこの様なパターンの一例を示すブロツホライン
メモリの部分平面図である。

図において、磁性ｇ膜４の表面にはストライプ磁区６を
横切る方向に延びているライン状のパターン９が多数平
行に設けられている。該パターンはたとえばＣｒ、ＡＩ
　、Ａｕ、Ｔｉ等の導体層からなり、その輻はたとえば
０．５ＪＬｍ程度であり、配列ピッチはたとえばｌ座ｍ
程度である。、よパターン状導体層の形成に基づく歪に
より磁壁８内のポテンシャルウェルの配列を規則正しく
Ｒつ周期的なものとすることができる。また、上記パタ
ーン９としては、上記導体層の他、たとえば磁性体層や
、更にＨイオン、Ｈｅイオン、Ｎｅイオン等のイオンを
磁性な１膜４の表面近傍に上記パターン状に打込んだも
のを用いることもできる。これらパターンにより形成さ
れる各ポテンシャルウェルはブロツホライン転送方向に
関して対称的である。

ところで、上記の様に、ブロツホラインの転送は、磁性
６Ｍ膜４の膜面に対して垂直のパルス磁界を印加して、
これにより生ぜしめられる磁化の歳差運動を利用して隣
接ポテンシャルウェルへと移動させることにより行なわ
れる。ところが、上記の様な対称的ポテンシャルウェル
の場合にはパルス磁界として単純な方形パルス磁界を用
いたのでは特定の向きに安定に移動させることができな
い、このため、第６図に示される様に、ブロツホライン
転送用のパルス磁界ＨＰとして立上り時間に対し立下り
時間が十分に大きい形状のパルス磁界を用い、これによ
り特定の向きへの非可逆的転送を確実に行なっていた。

このため、方形パルス磁界発生の場合に比べてパルス磁
界発生のための電気回路が複雑になり、更に立下り時間
が長いので転送速度を向上させることが困難であるとい
う問題点があった。

更に、垂直パルス磁界の印加によりブロツホラインのみ
でなく磁壁全体の磁化即ちＢｉ壁自体も移動せしめられ
るため、これら移動の相互作用でハンチングが生じてブ
ロー、ホラインの異常転送が生じ易いという問題点もあ
った。

また、ストライプ状磁区の先端部の磁壁即ち磁壁の曲線
状部分とストライプ状磁区の中央部の磁壁即ち磁壁の直
線状部分とでは垂直パルス磁界の印加に対するブロツホ
ラインの移動度が異なり、従って転送のマージンが狭く
なってしまうという問題点もあった。

そして、以上の様な垂直パルス磁界をメモリ全体に対し
一様に印加するためには外装するコイルが大きくなり、
メモリデフへイスの小型化が困難であるという問題点も
あった。

そこで、木９１用は、以１−の様な従来のブロンホライ
ンメモリのブロツホライン転送における問題点を解決し
、筒中な構成で安定、高速几つ良好なブロツホライン転
送を実現することをＩＩ的とする。

［問題点を解決するためのＬ段］ 木９．用によれば、以上の如きｌ−１的を達成するもの
として、磁性Ｎｂ　ｌ１２中の磁区の周囲に形成された
磁壁内におけるブロツホラインを用いて情報の記録を行
なうブロツホラインメモリにおいて、少なくとも磁１？
部分の磁性ドル膜の表面近傍に面内磁界の印加によりチ
ャージドウオールを生じ得る領域が形成されており、該
磁性ｆ、ｂ膜中に面内回転磁界を印加させるためのｒ段
を有していることを特徴とする、ブロツホラインメモリ
が提供される。

〔実施例１ 以ド、図面を８１県しながら未発１！１の具体的実施例
を説明する。

：ｊＳ１図（ａ）は未発１ｍｌによるブロツホラインメ
モリの部分モ面図であり、第１１４（ｂ）はそのＢ−Ｂ
断面図である。

第１図において、２はＡ磁性ガーネット基板であり、４
は磁性ゴー２フト薄膜である。１よ磁性ガーネット薄膜
中にはストライプ状のモ面形状を有するＧ１区６が形成
されている。８は該ストライプ磁区６の周囲の磁壁であ
る。ストライプ磁Ｘ６の表面には該Ｆｉｉ〆の形状とほ
ぼ対応する様にその中心部に配置された構６ａが形成さ
れている。該ｔ＋１１はストライプ磁区６の位置安定化
のために形成されている。

ストライプ磁区６内における磁化の向きは１−向きであ
り、該磁区外の磁性ドｔｊ膜４の部分における磁化の向
きは下向きである。また、ＨＢは外部から印加されるバ
イアス磁界であり下向きである。

磁性ｆ：１Ｗ２４の表面近傍には上記溝６ａ及びその周
囲の領域を除いてイオン打込み領域４ａが形成されてい
る。：ＪＳ１図（ａ）に示される様に、イオン打込みＡ
域４ａと非イオン打込み領域との境界！ａ１２は周期性
を有する波形状となっている。

尚、磁壁８の北部は全てイオン打込み領域４ａに含まれ
ている。打込まれるイオンとしてはたとえばＨイオン、
Ｈｅイオン、Ｎｅイオン等の比較的イオン半径の小さい
ものが好ましく、これらイオンを数ＫｅＶ−数十ＫｅＶ
程度で打込み、磁性薄膜４の表面近傍の深さ１０００Ａ
５度の領域をイオン打込み領域とする。イオン打込み領
域４ａのパターンは打込みの際に適宜のマスクを用いる
ことにより所望の形状とすることができる。

図示はしないが、本実施例においては磁性薄膜４の膜面
にモ行な面内で回転する磁界を印加するためのｆ段たと
えば１！ｉｔの直交するコイルが備えられている。Ｈｅ
ｘは該手段により発生せしめられる面内磁界を示す。

以上の本実施例においては、面内磁界Ｈｅｘ（たとえば
ｌＯＯエルステッド程度）を印加することにより、たと
えば、第１図（ａ）のＨｅｘの向きでは、上記イオン打
込み領域４ａに非イオン打込み領域との境界からほぼ該
面内磁界の方向に沿ってチャージドウオール１１が発生
する。該チャージドウオールはイオン打込み領域４ａと
非イオン打込み領域との境界線１２が面内磁界ＨｅＸの
方向とほぼ垂直な方向である位こから延びている。尚、
該チャージドウオール１１は実質上境界線１２がイオン
打込み領域４ａ側に凹の部分のみから延びる。面内磁界
Ｈｅｘの向きが図の様に詔め下向きの場合には、第１図
（ａ）の上側の部分のチャージドウオール１１には−の
磁動が集中し、下側の部分のチャージドウオール１１に
は十の磁動が集中する。尚、これに対応してこれらチャ
ージドウオールの延びている境界線１２の位置には該チ
ャージドウオールに集中している磁動と反対の極性の磁
動が集中する。上記の様な各チャージドウオール１１は
磁壁８を横切っている。イオン打込み領域４ａと非イオ
ン打込み領域との境界線１２は図示される様に規則的且
つ周期的とされているので、チャージドウオール１１が
磁壁８を横切る位置は周期的となる。

第２図は第１図（ａ）の部分拡大図である。

第２Ｕ７４に示される様に、磁壁８中のブロツホライン
１３にはその両側の８１壁磁化の向きが互いに内向きの
ものと互いに外向きのものとの２種類があり、この種類
の差により当該ブロツホラインの周囲の磁壁部分に集中
する磁動の極性が異なる。

このため、と側のチャージドウオール１１が磁壁８を横
切る位置には該チャージドウオールに集中したーの磁動
により十磁動集中のブロツホライン１３が引付けられる
。そして、２つの十磁動集中のブロツホラインの間には
チャージドウオールｌｌの−の集中磁動により反発され
た一磁動集中のブロツホライン１３が位置する。ｒ側の
チャージドウオール１１の場合も同様である。

第１図（ａ）に示される様に、面内磁界Ｈｅｘを面内で
回転させると、チャージドウオール１１の方向が変化す
る。第３図はその際のチャージドウオールの方向の変化
を示す図である。

即ち、先ず第１Ｉ）４及び第２図に示される様な状懲（
１）にあったチャージドウオール１１が第１図（ａ）に
示される様な面内磁界Ｈｅｘの反時計回りの回転ととも
に、状態（２）、（３）、（４）と順次移動していく、
これにともない、該チャージドウオール１１への集中磁
動に引付けられあるいは反発されてブロツホライン１３
は磁壁８中を次第に矢印の向きに移動する。

更に、面内磁界Ｈｅｘの回転を続けると、今度は＋ｍｆ
ｉ％中のチャージドウオール１１が同様にして発生し、
該チャージドウオールが同様にして状態（１′）、（２
′）、（３′）、（４′）と順次移動していく、この際
、上記（４）の状態で一磁動集中のチャージドウオール
１１により反発されていた一磁動集中のプロ、ホライン
１３が＋磁動集中のチャージドウオール１１により引付
けられて磁壁８中を次第に矢印の向きに移動する。

この際、上記（１）〜（４）の場合と同様にして＋磁動
集中のブロツホライン１３も同時に移動する。

面内磁界Ｈｅｘの回転を続けることにより、以■−の様
な動作が＆返され、所望の距蕩ブロツホラインを転送す
ることができる。尚、この転送をスムーズに行なうには
イオン打込み領域４ａと非イオン打込み領域との境界線
１２のパターンの形成にあたり、ｌ、記（４）の状ｊＥ
から上記（１′）の状態へ変化した時にチャージドウオ
ール１１の位置にちょうど引付けられるブロツホライン
１３がくる様にするのが好ましい。

尚、■−記面内回転磁界Ｈｅｘの発生のための丁−段の
゛心象をνＪっだ時にチャージドウオール１１を消滅さ
せずにプロ７ホンイン１３を所定の位置に雅持しておく
ためには、永久磁石を１込んでおき該磁石を傾ける等し
て磁性ｆｅｌｌ、！４の膜面にｆ行な成分を有する磁界
を印加する様にすればよい。

ｌ―記実施例においては、ストライプ磁区６の位置安定
化のために溝６ａを形成しているが、ストライプ磁ＩＷ
ｉの位置安定化のためにはＥ記構と同様な位置に磁性薄
膜面と拳直な方向に磁化容易軸を有する磁性膜を形成し
てもよい、該磁性体としては、耐環境性が良好で、高保
磁力を有するＢａ−フェライト系の酸化物磁性体たとえ
ばＢａ０−ｎ（Ｆｅ２０３）、Ｂａ０−ｎ　（Ｆｅ２　
ＸＣ０Ｘ０３　）、Ｂａ０−ｎ　（Ｆｅ２−ＸｓＣＸｏ
３　）。

Ｂａ０−ｎ　（Ｆｅ２−ＸＺＩＩＸＯ３）、Ｂ　ａ。

−ｎ（Ｆｅ２　　）（ＮｉｘＯ３）、Ｂａ０−ｎ（Ｆｅ
２　　）（ＭｎＸＯ３）等が好適である。この様な酸化
物磁性体の膜はスパッタリング法等により容易に得られ
、を記の様な溝形成の様に長時間を要することがないの
で、′！ｊａ造時間を短縮することができる。

［発明の効果］ 以−Ｅの様な本発明によれば、面内磁界を印加して磁性
ＱＷ２の表面近傍のＪガ定の部分にチャージドウオール
を生ぜしめ上記面内磁界を回転させることにより準静的
に安定、高速【Ｌつ確実にブロツホラインの転送を行な
うことができる。また、本発明によれば、直線形状の磁
壁部分及び曲線形状の磁壁部分のいづれであってもチャ
ージドウオールが発生するのに必要な強さ以ＬＣｒ）磁
界を印加しさえすれば良好にブロツホライン転送を行な
うことができ、転送マージンは極めて広くとることがで
きる。更に、垂直パルス磁界を印加する必要がないため
、大きなコイルは不要であり、メモリデバイスの小型化
をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明ブロツホラインメモリの部分上面
図であり、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 第２図は第１図（ａ）の部分拡大図である。 第３図はチャージドウオールの移動の様子を示す説明図
である。 第４図はブロツホラインメモリを構成する磁性体構造の
模式的諮視図である。 第５図はブロツホラインメモリの部分モ面図である。 第６図はパルス磁界の波形を示す図である。 ２二基板、　　　　４：磁性９膜、 ４ａ：イオン打込み領域、 ６：磁区、　　　　６ａ：溝、 ８　：磁壁、 １０．１３：ブロッホライン、 １１：チャージドウオール、 １２：境界線。 代理人　　弁理士　　山　下　穣　子 弟１図（Ｃン 第１図（ｂ） 第２図 ６ａ 第３図 ■ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性薄膜中の磁区の周囲に形成された磁壁内にお
   けるブロツホラインを用いて情報の記録を行なうブロツ
   ホラインメモリにおいて、少なくとも磁壁部分の磁性薄
   膜の表面近傍に面内磁界の印加によりチャージドウオー
   ルを生じ得る領域が形成されており、該磁性薄膜中に面
   内回転磁界を印加させるための手段を有していることを
   特徴とする、ブロッホラインメモリ。
2. （２）磁性薄膜が磁性ガーネット薄膜でありチャージド
   ウオールを生じ得る領域がイオン打込み領域である、特
   許請求の範囲第１項のブロツホラインメモリ。