JPS63311710A - 磁気バブル素子 - 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、磁気バブル素子に係り、特に記憶密度が１　
ｃｍ’当り１６メガビツト以上で、かつ動作温度範囲が
広い広温度域磁気バブル素子に関する。

〔従来の技術〕

磁気バブル素子の記憶密度を１　ｃｍ”当り１６メガビ
ツト以上とするためには、磁気バブルの直径を約０．６
−以下とする必要がある。このような磁気バブルを保持
することが可能な磁性ガーネット膜を持つ磁気バブル素
子としては、アイ・イー・イー・イー、トランザクショ
ン　オン　マグネチックス、エム　ニー　ジー２２　（
１９８６年）第１６８頁から第１７４頁（Ｉ　Ｅ　Ｅ　
Ｅ　、　Ｔｒａｎｓ、　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ。

ＭＡＧ２２　（１９８６）　ｐｐ、１６８−１７４）記
載の（ＳｍＬｕＧｄ）、（ＦｅＡｎ）、０．−、膜ある
いは、（ＢｉＤｙＳｍＬｕ）３（Ｆ　ｅＡｌｌ）ｓ　Ｏ
１□膜などを用いた磁気バブル素子が知られている。ま
た、（ＢｉＤｙＳｍＬｕ）、（Ｆｅ＋’ＩＱ）。

０工２膜の磁気バブル転送特性などに関しては、特開昭
６１−１８７３０５号公報において詳細に述べられてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したごとく、従来技術においては、磁気バブル素子
の動作温度範囲を広げるという点については全く配慮が
なされていなかった。そして、マテリアルス　リサーチ
　プルテン　第１７巻（１９８２年）第１４８３頁から
第１４９０頁（Ｍａｔ、　Ｒｅｓ、　Ｂｕｌｌ、。

Ｖｏｌ、１７　（１９８２）　ｐｐ、１４８３〜１４９
０）に記載の第３図に示されているごと＜、（ＹＳｍＬ
ｕＣａ）３（ＦｅＧ　ｅ）ｓ○、２膜および（ＹＳｍＬ
ｕＧｄ）、（ＦｅＧａ）。

○、２膜において、特に０℃以下の低温で、磁気バブル
が存在し得るバイアス磁界の上限であるバブル消減磁界
Ｈ８の温度に対する変化が非線型となることから、磁気
バブル素子の動作温度範囲の下限を、０℃よりも低くす
ることが困難であるという問題があった。

これに対し、近年、磁気バブル素子の高記憶密度化と同
時に動作温度範囲を広くして、さらにその用途を拡大し
たいとする要請が高まっている。

本発明の目的は、従来技術における磁気バブル素子の問
題点を解消し、かつ用途拡大の要求を満足させ高記憶密
度で、しかも動作温度範囲の広い広温度域磁気バブル素
子を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記本発明の目的を達成するために２種
々の組成の磁性ガーネット膜を含む磁気バブル素子につ
いて、その特性を調査した。その結果、磁性ガーネット
膜の組成を。

一般式 ％式％ （式中９ＭはＡｎ、Ｇａの２種の元素のうちより選ばれ
る少なくとも１種の元素を表わし、ｗ、ｘ。

ｙおよび２は、それぞれ ０．０２≦Ｗ≦０．２ ０（ｘ≦１．０ ０．２≦ｙ≦０．８ ０　≦２≦０．６ の範囲内の数値を表わす。） で示される組成の磁性ガーネット膜とすることにより、
高記憶密度で、しかも動作温度範囲の広い広温度域磁気
バブル素子が得られることを見い出した。

〔作用〕

磁気バブル素子の動作温度範囲を広げるためには、磁気
バブルが存在し得るバイアス磁界の上限および下限（そ
れぞれ、バブル消減磁界Ｈ８およびストリップアウト磁
界Ｈ２と呼ぶ）の温度に対する変化が直線的であること
が重要な要素となる。

すなわち、磁気バブル素子においては９通常、キュリ一
温度が十分高い永久磁石によって、バイアス磁界）ＩＢ
を発生させているので、ＨＢの温度に対する変化は直線
的である。したがって、　Ｈｏ、Ｈｚの温度変化が第２
図に示すごとく非線型であると。

Ｈ２（曲線３　）　＜　ＨＢ（直線２）＜Ｈｏ（曲線１
）の条件を広い温度範囲で成立させることが困難となり
。

磁２バブル素子の動作可能な温度範囲が狭くなってしま
う。

ところで、ＨｏおよびＨ７は磁性ガーネット膜の磁化に
ほぼ比例することが知られている。そして。

従来の磁性ガーネット膜である（　Ｓ　ｍ　Ｌ　ｕ　Ｇ
　ｄ）３（Ｆ　ｅＡＩｌ）ｓ　Ｏ、、および（ＢｉＤｙ
ＳｍＬｕ）３（ＦｅＡＱ）。

０１□に含まれるＧｄ３＋あるいは’Ｄｙ３＋は４面体
位首のＦｅの磁化とは逆向きの磁化を持っており、温度
変化率も逆符号になっている。上記従来の磁性ガーネッ
ト膜では、これらの元素の濃度を適当な範囲にすること
によって、室温付近でのＨ８およびＨ２の温度変化率を
、安価なりａフェライト磁石によるバイアス磁界の温度
変化率（−０，２％／℃）に適合させていた。しかし、
これらの磁性ガーネット膜のＨｏの温度に対する変化を
詳細に調べてみると、Ｈｏは一３０℃付近で最大となり
、それ以下の温度では温度変化率が逆転してしまう。先
に述べたように、永久磁石によるバイアス磁界の温度変
化率は、直線的であるため、このような磁性ガーネット
膜を用いた場合、−３０°Ｃ以下の温度で磁気バブル素
子を動作させることは困難となる。

それで、磁性ガーネット膜中のＧｄｉあるいはＤｙ量を
変化させて、Ｈｏの温度変化を調べた結果。

第３図に見られるように、Ｇｄを含む磁性ガーネット膜
（ＳｍＬｕＧｄ）３（ＦｅＡＱ）ｓｏｘｚに対して、　
Ｇｄ（あるいはＤｙ）を含まない組成（（Ｓ　ｍ　Ｌ　
ｕ）ｉ（ＦｅＡＱ）ｉｏｘｚ）の磁性ガーネット膜にお
いては。

Ｈｏの温度に対する変化を極めて直線に近いものにする
ことができた。第１図は、温度とＨ８の関係を示す曲線
と、この曲線の室温（２５℃）で接するように引いた直
線（２５℃における接線）ａからのずれ率ΔＨＯ／ＨＯ
（％）と温度との関係を示した図である。この図に見ら
れるようにＧｄあるいはＤｙを含まない組成の磁性ガー
ネット膜（（ＳｍＬ　ｕ）３（Ｆ　ｅＡＱ）ｓ　Ｏ□ｚ
　）に、さらにｐｂおよびＢｉを添加した本発明の磁性
ガーネット膜である（ｐｂＢ　ｉ　Ｓ　ｍ　Ｌ　ｕ）、
　（Ｆ　ｅＡり、　０１□膜においてはＨｏの２５℃に
おける接線ａからのずれ率ΔＨ，／Ｈ，を一層小さなも
のとすることができる。これは、ＰｂおよびＢｉの添加
によってＦｅ’＋間の磁気的な相互作用が影響を受け、
磁化の温度に対する変化が小さくなったためではないか
と考えられるが、詳細は明らかではない。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ、さらに詳細に説明する
。

（実施例１） 第１表の融液１に示す組成の融液を用いて。

Ｐ　ｂ６．５７　Ｂ　ｉ６、＠　Ｌｕ１，７１　Ｓ　ｍ
６．７＠　Ｆ　ｅ４．＠、ＡＪ１６．１＠０□２膜を（
１１１）面のＧｄ、Ｇａ、Ｏ，、基板上にエピタキシャ
ル成長させた。この融液の飽和温度は８５０℃であり、
磁性ガーネット膜は８１９℃で成長させた。磁性ガーネ
ット膜の膜厚は０．５０，１／ＩＩ＋、磁気バブルの直
径は０．４９．であった。

第１表 この磁性ガーネット膜に、　４０ｋｅＶ　：　２．５　
Ｘ　１０”　Ｄ。

（重水素）”／ｃｎ＋”　＋　１７ｋｅＶ　：　４　Ｘ
　１０”　Ｄｚ”７　ｅｍｌ”の２重イオン打込みを行
い、２４周期のコンティギュアス・ディスク（連続円形
状パターン）型の磁気バブル転送路を形成した。第１図
に示すごとく。

この磁気バブル転送路における消減磁界Ｈ０の２５℃に
おける温度変化率は−０，２５％／℃であり、この温度
変化率を示す直線からのＨ，のずれ率ΔＨ。

／Ｈ，の絶対値は、−５０℃〜１００℃の温度範囲にお
いて２％以下であった。また、ストリップアウト磁界Ｈ
２はＨｏにほぼ比例しており２本実施例による磁気バブ
ル素子は、−５０℃〜１００℃の広い温度範囲において
、バブル消減磁界の温度変化の非線型効果によるマージ
ンロスを２％以下に抑えることができた。

（実施例２） 第１表の融液２に示す組成の融液を用いて。

Ｐｂｏ、１１Ｂｉｏ、、、　Ｓｍ１．．７Ｌｕ、、、、
Ｆｅ４．、ｇＡｆｌ。、、□ｏ工２膜を（１１１）面の
（ＧｄＣａ）、（ＧａＭｇＺｒ）。

Ｏ工２基板（格子定数１２，４９７人）上にエピタキシ
ャル成長させた。この融液の飽和温度は８５３℃であり
、磁性ガーネット膜は８２１℃で成長させた。膜厚は０
．４１−であり、磁気バブル直径は０．４２／７１１で
あった。この磁性ガーネット膜に３０ｋｅＶ　：　２．
４　Ｘ　１０”Ｄ、”／　ｃｍ’　＋　１５ｋｅＶ　：
　４　Ｘ　１０”　Ｄ、”／　ｃ＋ａｊの２重イオン打
込みを行い１．６−周期のコンティギュアス・ディスク
型の磁気バブル転送路を形成した。この転送路における
バブル消減磁界Ｈ０の２５℃における温度変化率は−０
，２１％／℃であり、この温度変化率を示す直線からの
Ｈｏのずれ率ΔＨＱ／Ｈ０の絶対値は、−５０℃〜１０
０℃の温度範囲において２％以下であった。そして、ス
トリップアウト磁界Ｈ２はＨｏにほぼ比例しており１本
実施例による磁気バブル素子は、−５０℃〜１００℃の
広い温度範囲において、バブル消減磁界の温度変化の非
線型効果によるマージンロスを２％以下に抑えることが
できた。

本発明の一般式 ％式％ （式中２ＭはＡｌｌ、Ｇａの２種の元素から選ばれる少
なくとも１種の元素を表わす。）で示される組成の磁性
ガーネット膜において、Ｗの値が０．０２未満であると
本発明の効果はほとんど認められなかった。また、Ｗが
０．２を超えると保磁力Ｈｅが２０ｓ以上となり、磁気
バブルを正常に転送させることができなくなった。Ｘの
値が１．０を超えるとガーネット膜の結晶性が悪くなり
、やはりＨｅが２０ｅ以上となるので好ましくない。ｙ
　（０，２あるいはｙ）０．８においては異方性エネル
ギーが小さくなり、磁気バブル発生器において不要なバ
ブルが発生し、エラーが多発するので好ましくない。

また、ｚ）０．６では磁気バブル直径が０．７／７１ｍ
以上となってしまい、１６メガビツト／Ｃｍ２以上の記
憶密度を実現することが困難となるので好ましくない。

なお、上記実施例１および実施例２における融液中には
ｖ２０．（酸化バナジウム）を含んでいる。

このＶ２Ｏ５を添加した融液は、ガーネット膜中に取り
込まれるＰｂを増加さぜる効果がある。すなわち、ガー
ネット膜の液相におけるエピタキシャル成長には、従来
からｐｂ量（酸化鉛）を主体とするフラックスが用いら
れていたため、磁性ガーネット膜中にはｐｂがある程度
混入される。しかし、この量は通常、非常に少ない量（
０，０１原子／組成式以下）である。本発明のＶ２Ｏ５
を添加した融液を用いることによりガーネット膜中のｐ
ｂ量を増加させることができ２本発明の組成の磁性ガー
ネット膜を容易に得ることが可能になった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく９本発明の磁気バブル素子は
、バブル消減磁界Ｈ３の温度変化率を示す直線からのず
れ率ΔＨｏ／Ｈｏの絶対値を、−５０℃〜１００℃の温
度範囲で２％以下にすることができる。これにより、Ｈ
ｏの非線型効果による磁気バブル素子動作のバイアス磁
界マージンのロスを２％以下に抑えられることができ、
広い温度範囲で良好な磁気バブル転送特性を示す記憶密
度の高い広温度域磁気バブル素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１にお＋ｉる磁気バブル素子に
おいて、バブル消減磁界Ｈ９の２５℃における接線から
のずれ率ΔＨｏ　／　Ｈ、の温度に対する変化を示すグ
ラフ、第２図は従来の磁気バブル素子におけるバブル消
減磁界Ｈ８，ストリップアウト磁界Ｉ■２および永久磁
石によるバイアス磁界Ｉ−Ｉ　Ｂの温度に対する変化を
示すグラフ、第３図は従来の磁気バブル素子におけるバ
ブル消減磁界Ｈ８の温度に対する変化を示すグラフであ
る。 符号の説明 １・・バブル消減磁界Ｈ０の温度に対する変化を示す曲
線 ２・・永久磁石によるバイアス磁界ＨＢの温度に対する
変化を示す直線 ３　ストリップアウト磁界■■２の温度に対する変化を
示す曲線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気バブルを保持し得る磁性ガーネット膜および上
   記磁性ガーネット膜に発生した磁気バブルを移動させる
   手段を設けた磁気バブル素子において、上記磁性ガーネ
   ット膜は、 一般式 Ｐｂ＿ｗＢｉ＿ｘ（Ｓｍ＿ｙＬｕ＿１＿−＿ｙ）＿３＿
   −＿ｗ＿−＿ｘＦｅ＿ｓ＿−＿ｚＭ＿ｚＯ＿１＿２（式
   中、ＭはＡｌ、Ｇａのうちより選ばれる少なくとも１種
   の元素を表わし、ｗ、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ ０．０２≦ｗ≦０．２ ０＜ｘ≦１．０ ０．２≦ｙ≦０．８ ０≦ｚ≦０．６ の範囲内の数値を表わす。） で示される組成の磁性ガーネット膜であることを特徴と
   する磁気バブル素子。